JP2001241376A - 斜軸式可変容量ピストンポンプ又はモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】斜軸式可変容量ピストンポンプ又はモータにお
いて、主軸とシリンダブロックとの相対回転速度の不均
衡に起因して生じる騒音や振動、あるいは不感帯を低減
するとともに、コンパクト化に寄与することを課題とす
る。 【課題を解決するための手段】主軸３とシリンダブロッ
ク２とを、少なくともボール溝５１ｂ、５２ｂ、ボール
５３及びボールリテーナ５４を構成要素とし、常に遅れ
なく、かつ同期回転させることが可能で、なおかつ、極
めてコンパクトに構成できる等速同期機構５を用いて連
結するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸の回転軸心と
シリンダブロックの回転軸心との相対傾斜角度を変更す
ることにより容量を増減し得る斜軸式可変容量ピストン
ポンプ又はモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の斜軸式可変容量ピストン
ポンプ又はモータには、主軸とシリンダブロックとを同
期回転させるための同期機構が設けられており、その同
期機構の方式として、複式自在継手式やロッド式等が知
られている。この複式自在継手式のものとは、シリンダ
ブロックと主軸とをユニバーサルリンクを介して連結
し、これらを同期回転させるようにしたものである。ま
た、ロッド式のものとは、主軸側に設けられたピストン
とシリンダブロックに設けられたシリンダ穴との嵌合を
直接利用して、主軸とシリンダブロックとを同期回転さ
せるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のもの
であると、ユニバーサルリンクの分だけ軸方向に長くな
るうえ、自在継手の強度確保のためにある程度の継手径
が必要となることから、全長及び外径の双方において小
型化が難しい。また、後者のものであると、ピストンに
作用する倒れ力を利用して同期回転させる関係上、ピス
トン及びシリンダブロックの全長を長くし、ピストンと
シリンダ穴との接触面圧を低減させなければならず、さ
らにピストンをこの側圧による倒れ力に耐え得る径とし
なければならないことから、やはり全長及び外径の双方
において小型化することが難しい。

【０００４】さらに、前者のものでは、主軸とシリンダ
ブロックとの相対傾斜角度によっては、いずれか一方の
回転速度が、一周期内において波打つという回転むらを
生じる場合があり、騒音や振動の原因の一つともなり得
る。また、後者のものでは、ピストンの倒れ力により主
軸とシリンダブロックとが同期するので、若干の遅れ角
が存在する。このため遥動運転の場合、主軸回転に不感
帯が生じ得る。

【０００５】このような点に鑑みて本発明はなされたも
のであって、主軸とシリンダブロックとを、少なくとも
ボール溝、ボール及びボールリテーナを構成要素とし、
常に遅れなく、かつ同期回転させることが可能で、なお
かつ、極めてコンパクトに構成できる等速同期機構を用
いることにより、上述した不具合を一挙に解決できる斜
軸式可変容量ピストンポンプ又はモータを提供すること
を主たる目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明にかか
る斜軸式可変容量ピストンポンプ又はモータは、ケーシ
ング内に回転可能に配設されたシリンダブロックと、こ
のシリンダブロックの回転軸心に対して傾斜させてなる
主軸と、この主軸とシリンダブロックとを同期回転可能
に連結する同期機構と、基端部を前記シリンダブロック
に設けたシリンダ穴内にスライド可能に嵌挿し、先端部
を主軸と直交する支持面上に支持させてこの主軸と同期
回転するように周設してなるピストンと、シリンダ穴に
一端を開口させた連通路を介して該シリンダ穴内に作動
流体を流出入させるポート部と、主軸及びシリンダブロ
ックの回転軸心の傾斜角度を変更し容量を増減するため
の容量可変機構とを具備してなるものにおいて、前記同
期機構が、前記シリンダブロック又は主軸の一方に設け
られ、内周に設けた円筒面に軸方向に沿って延びる複数
の第１ボール溝を形成してなる凹部と、前記シリンダブ
ロック又は主軸の他方であって前記凹部に少なくとも先
端部が収容される位置に固定され、外周に設けた第１凸
球面に軸方向に沿って延びる複数の第２ボール溝を形成
してなる突部と、前記各第１ボール溝と対応する各第２
ボール溝との間にそれぞれ保持されたボールと、前記第
１凸球面と円筒面との間に介在し、各ボールに外嵌する
半径方向に貫通した複数のボール保持孔を具備する環状
のボールリテーナとを具備し、このボールリテーナが、
内面に前記第１凸球面に摺接する凹球面を有し外面に前
記円筒面に摺接する第２凸球面を有したものであって、
この凹球面の中心と第２凸球面の中心とを、前記ボール
保持孔に支持された各ボールの配置中心から、その軸心
方向に沿って互いに対称位置となるように偏位させてい
ることを特徴とする。

【０００７】このようなものであれば、

【実施例】の欄において説明する同期機構の作用によ
り、シリンダブロックと主軸とは傾斜角度に拘わらず、
相互に回転むらなく常に等速同期回転する。したがっ
て、円滑な回転伝達を営むことができ、振動や騒音を低
減できるうえ、遅れ角も生じないので遥動運転しても不
感帯が発生することも抑止できる。

【０００８】さらに、同期機構を構成する突部は、凹部
に収容されるため、全長において極めてコンパクトに構
成できるだけでなく、これら突部及び凹部をデッドスペ
ースたる各ピストンの内側に配置することが可能である
ため、外径においてもコンパクトに構成することができ
るようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。

【００１０】図１は、本実施例の斜軸式可変容量ピスト
ンポンプ又はモータの内部構造を示す概略断面図であ
る。

【００１１】この可変ピストンポンプ又はモータは、斜
軸式のものであって、フロントケース１２とリアケース
１３とを組み合わせてなるケーシング１の内部空間に回
転可能に配設した主軸３と、この主軸３の回転軸心３Ｃ
に対して傾斜させた回転軸心２Ｃ周りに回転可能に配設
したシリンダブロック２と、主軸３とシリンダブロック
２とを同期回転可能に連結する同期機構５と、基端部を
前記シリンダブロック２の主軸側端面２ｂに開口させた
シリンダ穴７内にスライド可能に嵌挿し、先端部を主軸
３と直交する支持面上に該主軸３と同期回転するように
周設してなる複数のピストン６と、ケーシング１に固設
されシリンダブロック２の反主軸側端面２ａに摺接する
とともにシリンダ穴７の底面に設けた連通路７２を介し
てシリンダ穴７内に作動流体を流出入させる弁板部８
と、主軸３に対するシリンダブロック２の回転軸心２Ｃ
の傾斜角度を変更し容量を増減するための容量可変機構
１０とを具備している。

【００１２】各部を詳述すると、主軸３は、主軸本体３
１とこの主軸本体３１に対し直交するように固定した円
盤状のピストンリテーナ３２とからなる。このピストン
リテーナ３２が前記支持面を構成する。

【００１３】シリンダブロック２は、円周方向に間欠的
に複数のシリンダ穴７を穿設した円柱状のもので、その
中心には厚み方向に貫通し、内部にコイルばねＣＬを収
容するばね保持孔２１が設けてある。なお、コイルばね
ＣＬの主軸側端部に装着された凸球体１５ａと、主軸３
から軸心３Ｃに沿って延びる保持柱１５ｂのシリンダブ
ロック側端部に形成された凹球部１５ｃとが係り合って
シリンダブロック２の揺動中心を規定する調心部１５を
構成している。

【００１４】ピストン６は、先端部が球状をなすもの
で、この先端部を、主軸３を構成するピストンリテーナ
３２に設けたピストン支持孔４１に回動可能に嵌装させ
てある。

【００１５】弁板部８は、平面部８１ａと断面部分円弧
状をなす湾曲面８１ｂとを背向させてなる概略蒲鉾状の
ものであり、その平面部８１ａを、シリンダブロック２
の後端面２ａに密接させ、その湾曲面８１ｂをリアケー
ス１３の前端面に設けられた同一曲率を有する凹面１３
ａに密接させるように配設してある。なお、この弁板部
８の揺動中心Ｏ１は、シリンダブロック２の揺動中心Ｏ
２から偏位した位置すなわち、シリンダブロック２から
弁板部８が受圧する力の延長線よりも同図中下方に位置
するように構成することにより、この力の分力が弁板部
８を、常に一方に向かって揺動させる向きのトルクとし
て作用するようにしている。

【００１６】そして、平面部８１ａには、ポート部たる
対をなすまゆ型のキドニーポート（図示しない）が開口
させてあり、各キドニーポートはリアケース１３に設け
た内部流体通路（図示しない）を介して入出力ポート
（図示しない）に連通させてある。

【００１７】容量可変機構１０としては、種々のものが
考えられるが、本実施例では、弁板部８の湾曲面８１ｂ
から後方に一体に突出させたアーム８２を、リアカバー
１３に設けたプランジャ穴１３ｄに進退可能に装着して
なる油圧プランジャ９により駆動し、弁板部８を遥動さ
せて、シリンダブロック２の傾斜角度を変え得るように
したものを採用している。具体的には、その基端面９ａ
とプランジャ穴１３ｄとに囲まれた空間に制御ポートＣ
Ｐを介して高圧油を導入すれば、油圧プランジャ９が突
出して弁板部８が他方に遥動し、前記空間の圧力を抜け
ば、シリンダブロック２からの力で弁板部８が一方に遥
動するように設定してある。

【００１８】しかして、本実施例の特徴たる同期機構５
は、図２〜図６に示すように、シリンダブロック２の主
軸側端面２ｂから、その回転軸心２Ｃに中心軸を一致さ
せて一体に延出した突部５１と、主軸３のシリンダブロ
ック側端面３ａにおいて、その回転軸心３Ｃに中心を一
致させて設けられた凹部５２と、突部５１の先端部を凹
部５２に収容した状態で、この突部５１の外周と凹部５
２の内周との間に介在する複数のボール５３及びこれら
ボール５３を保持する環状ボールリテーナ５４とからな
る。

【００１９】詳述すれば、突部５１は、その先端部外周
に第１凸球面５１ａを形成してなるもので、この第１凸
球面５１ａには、突部５１の軸方向２Ｃに沿って延びる
複数の第２ボール溝５１ｂを等間隔で設けている。この
第２ボール溝５１ｂの底面は、前記軸方向２Ｃに平行と
なるように設定してある。なお、これら第２ボール溝５
１ｂの数は、ピストン６の数と等しくしてある。

【００２０】凹部５２は、内周に円筒面５２ａを形成し
たもので、この円筒面５２ａに軸方向３Ｃに沿って延び
る複数の第１ボール溝５２ｂを、第２ボール溝５１ｂと
同数、等間隔で形成している。この第１ボール溝５２ｂ
の底面は、主軸の回転軸心３Ｃ方向に平行となるように
設定してある。

【００２１】ボール５３は、球体であり、これら各第１
ボール溝５２ｂと対応する各第２ボール溝５１ｂとの間
にそれぞれ保持される。

【００２２】ボールリテーナ５４は、第１凸球面５１ａ
と円筒面５２ａとの間に介在する環状をなすものであ
り、各ボール５３に外嵌する半径方向に貫通させた複数
のボール保持孔５４ａを具備する。これらボール保持孔
５４ａは、第１ボール溝５２ｂと同数が、等間隔に設け
てある。また内面には前記第１凸球面５１ａと同径でこ
れに摺接する凹球面５４ｂが設けてあり、外面には前記
円筒面５２ａと同径でこれに摺接する第２凸球面５４ｃ
が設けてある。しかして、特に図６に示すように、この
凹球面５４ｂの中心Ｏ３と第２凸球面５４ｃの中心Ｏ４
とを、前記ボール保持孔５４ａに支持させた各ボール５
３の配置中心Ｏ５を中心として、対称位置となるよう
に、このボールリテーナ５４の軸心方向に沿って所定距
離（２ｅ）離間させてさせている。

【００２３】一方、ボールリテーナ５４の開口面は、凹
球面５４ｂの中心Ｏ３を通らないように設定してあるた
め、その開口径は、第１凸球面５１ａの直径よりも小さ
い。したがって、ボールリテーナ５４に突部５１を嵌入
することは一見不可能にみえる。しかしながら、本実施
例では、ボールリテーナ５４の突部側開口縁５４ｄから
その軸方向に沿って組立用溝５４ｅを、ボール保持孔５
４ａと同位相となる部位に、複数設けている。この組立
用溝５４ｅの幅は、隣接する第２ボール溝５１間に形成
される突条５１ｃ幅よりも大きく設定してあり、その底
面は第１凸球面５１ａと同径の円筒面と同一またはそれ
より外側に位置するように設定してある。

【００２４】したがって、組立時においては、図４に示
すように、まずボールリテーナ５４を軸２Ｃ方向に沿っ
て動かし、各組立用溝５４ｅに各突条５１ｃをそれぞれ
嵌めるようにして突部５１に外嵌させる（同図矢印Ｘ
１）。その後、ボールリテーナ５４を、円周方向にボー
ル溝ピッチの半位相分だけ回転させ（同図矢印Ｘ２）、
ボール保持孔５４ａと第２ボール溝５１ｂとを重合させ
る。このようにして、ボールリテーナ５４は、突部５１
に抜脱不能にかつ回転可能に装着される（図５参照）。

【００２５】次に、ボール保持孔５４ａを介して第２ボ
ール溝５１ｂにボール５３をそれぞれ挿入する。そし
て、ボールリテーナ５４及びボール５３を装着した突部
５１を、凹部５２に嵌め入れる。この時ボール５３の外
側が第１ボール溝５２ｂに挿入されるようにする。

【００２６】このように同期機構５を介して連結した主
軸３とシリンダブロック２とを、ケーシング１に装着し
て組立を完了する。

【００２７】しかして、このようなものであれば、この
同期機構５において、凹部５２、ボール５３、突部５
１、あるいは突部５１、ボール５３、凹部５２の順序で
トルクが伝達され、主軸３とシリンダブロック２とが同
期回転することとなる。しかして、回転軸心２Ｃと３Ｃ
とが傾斜した状態でトルク伝達しようとすると、図６に
示すように、ボール溝５１ｂ、５２ｂの開いた方向へボ
ール５３を押し出す力ｆ１、ｆ２が生じ、ボールリテー
ナ５４を回そうとする偶力が生じる。これに対し、ボー
ルリテーナ５４とシリンダブロック２、主軸３（ピスト
ンリテーナ３２）の接触点は、ボール５３の中心からず
れた位置にあり、これら接触点からボールリテーナ５４
が受ける力ｆ３、ｆ４が、前記偶力を打ち消す逆向きの
偶力として作用するため、ボール５３は、回転軸心２
Ｃ、３Ｃの交差角度に拘わらず、その二等分面Ｐ上にそ
の中心を一致させて、常に正しく保持される。

【００２８】そして、このボール５３が２軸２Ｃ、３Ｃ
の交差角の二等分面Ｐ上に保持されることは、等速で回
転を伝達するための条件であるから、この同期機構５に
より、シリンダブロック２と主軸３とは相互の傾斜角度
（交差角度）に拘わらず、相互に回転むらなく常に同期
回転する。したがって、円滑な回転伝達を営むことがで
き、振動や騒音を低減できるうえ、遅れ角も生じないの
で遥動運転しても不感帯が発生することも抑止できる。

【００２９】さらに、突部５１は凹部５２に収容される
ため、全長において極めてコンパクトに構成できるう
え、これら突部５１及び凹部５２は、デッドスペースた
る各ピストン６の内側に配置されるため、外径において
もコンパクトに構成できる。また、凹部５２は円筒状で
あるので、突部５１は軸方向に動き得る。この点でこの
同期機構５は、寸法誤差や組立誤差、あるいは主軸３や
シリンダブロック２が軸方向に若干動くことを許容する
ため、ポンプ又はモータに好適なものであるといえる。

【００３０】なお、本発明は上記実施例に限られるもの
ではない。例えば、突部を主軸に設け、凹部をシリンダ
ブロックに設ける構成も可能である。

【００３１】その他各部の具体的な構成は、上述した実
施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々変形が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、同期機構により、シリンダブロックと主軸とは互い
の傾斜角度に拘わらず、相互に回転むらなく常に同期回
転する。したがって、円滑な回転伝達を営むことがで
き、振動や騒音を低減できるうえ、遅れ角も生じないの
で遥動運転しても不感帯が発生することも抑止できる。

【００３３】さらに、同期機構を構成する突部は、凹部
に収容されるため、全長において極めてコンパクトに構
成できるだけでなく、これら突部及び凹部をデッドスペ
ースたる各ピストンの内側に配置することが可能である
ため、外径においてもコンパクトに構成することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における斜軸式可変容量ピス
トンポンプ又はモータの内部構造を示した全体概略縦断
面図。

【図２】同実施例におけるピストンポンプ又はモータの
主軸及びシリンダブロックを主として示す概略縦断面
図。

【図３】同実施例におけるピストンポンプ又はモータの
主軸及びシリンダブロックを主として示す概略縦断面
図。

【図４】同実施例における同期機構を示す分解斜視図。

【図５】同実施例における同期機構を示す分解斜視図。

【図６】同実施例における同期機構を示す拡大部分縦断
面図。

【符号の説明】

１…ケーシング ２…シリンダブロック ２Ｃ…シリンダブロックの回転軸心 ３…主軸 ５…同期機構 ５１…突部 ５１ａ…第１凸球面 ５１ｂ…第２ボール溝 ５２…凹部 ５２ａ…円筒面 ５２ｂ…第１ボール溝 ５３…ボール ５４…ボールリテーナ ５４ａ…ボール保持孔 ５４ｂ…凹球面 ５４ｃ…第２凸球面 ６…ピストン ７…シリンダ穴 ７２…連通路 １０…容量可変機構 Ｏ３…凹球面の中心 Ｏ４…第２凸球面の中心 Ｏ５…ボールの配置中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング内に回転可能に配設されたシリ
   ンダブロックと、このシリンダブロックの回転軸心に対
   して傾斜させてなる主軸と、この主軸とシリンダブロッ
   クとを同期回転可能に連結する同期機構と、基端部を前
   記シリンダブロックに設けたシリンダ穴内にスライド可
   能に嵌挿し、先端部を主軸と直交する支持面上に支持さ
   せてこの主軸と同期回転するように周設してなるピスト
   ンと、シリンダ穴に一端を開口させた連通路を介して該
   シリンダ穴内に作動流体を流出入させるポート部と、主
   軸及びシリンダブロックの回転軸心の傾斜角度を変更し
   容量を増減するための容量可変機構とを具備してなるも
   のにおいて、 前記同期機構が、前記シリンダブロック又は主軸の一方
   に設けられ、内周に設けた円筒面に軸方向に沿って延び
   る複数の第１ボール溝を形成してなる凹部と、 前記シリンダブロック又は主軸の他方であって前記凹部
   に少なくとも先端部が収容される位置に固定され、外周
   に設けた第１凸球面に軸方向に沿って延びる複数の第２
   ボール溝を形成してなる突部と、 前記各第１ボール溝と対応する各第２ボール溝との間に
   それぞれ保持されたボールと、 前記第１凸球面と円筒面との間に介在し、各ボールに外
   嵌する半径方向に貫通した複数のボール保持孔を具備す
   る環状のボールリテーナとを具備し、 このボールリテーナが、内面に前記第１凸球面に摺接す
   る凹球面を有し外面に前記円筒面に摺接する第２凸球面
   を有したものであって、この凹球面の中心と第２凸球面
   の中心とを、前記ボール保持孔に支持された各ボールの
   配置中心から、その軸心方向に沿って互いに対称位置と
   なるように偏位させていることを特徴とする斜軸式可変
   容量ピストンポンプ又はモータ。