JP2008133801A - 油圧装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プランジャ8・10及びプランジャ孔31・41が当接する面に、シリンダブロック7の開口面と平行にグルーブ溝8d・10d・31a・31b・41a・41b等を設けた。そして、該グルーブ溝等を設ける位置は、プランジャ8・10側面で、前記プランジャ孔31・41との当接部分のうち、該プランジャ8・10の伸長側死点でシリンダブロック7の開口面に最も近づく位置と、前記プランジャ孔31・41内側面で、該シリンダブロック7の開口面付近と、プランジャ孔31・41内側面で、前記プランジャ8・10との当接部分のうち、該プランジャ8・10の伸長側死点で該シリンダブロック7の開口面から最も遠ざかる位置のいずれかとした。
【選択図】図7
Description
図1は油圧装置の全体的な構成を示した側面一部断面図である。
図2は油圧装置の全体的な構成を示した斜視図である。
図3はシリンダブロックの斜視図である。
図4はシリンダブロックの背面図である。
図5はシリンダブロックの図4におけるB−B断面図である。
図6はプランジャの斜視図である。
図7は伸長側死点のプランジャにおける荷重状態の説明斜視図である。
まず、本発明の一実施例に係る、油圧装置1の全体構成について説明をする。
なお、説明の便宜上、図1中に示す矢印Aの方向を前方とする。
図1及び図2に示す如く、本発明の一実施例に係る油圧装置1は、可変容量型の油圧ポンプと固定容量型の油圧モータからなり、主に、入力軸2と、前記入力軸2の軸線方向に往復動する第一のプランジャである入力側プランジャ8・8・・・と、第二のプランジャである出力側プランジャ10・10・・・と、同じく軸線方向に往復動する第一のスプールである入力側タイミングスプール9・9・・・と、第二のスプールである出力側タイミングスプール11・11・・・と、前記各プランジャ8・10および各タイミングスプール9・11を収容して入力軸2と一体的に回転するシリンダブロック7と、軸線に対する傾斜角を変更可能な斜板面において前記入力側プランジャ8・8・・・と当接する入力側斜板6と、軸線に対して所定の傾斜角を成す斜板面において前記出力側プランジャ10・10・・・と当接しつつ回転する出力側斜板12と、前記入力側斜板6の駆動機構である油圧サーボ機構3等によって構成されている。
そして、該油圧ポンプは斜板保持部材5、入力側斜板6、シリンダブロック7、入力側プランジャ8、入力側タイミングスプール9等より構成され、また、該油圧モータはシリンダブロック7、出力側プランジャ10、出力側タイミングスプール11、出力側斜板12等より構成されている。
このように、一つのシリンダブロック7に油圧ポンプと油圧モータの各プランジャ8・10を収納する構成として、コンパクト化を図っている。
入力軸2は、エンジン等の駆動源からの駆動力を油圧装置1に伝達するための軸であり、軸心部において油圧装置1各部に作動油を供給するための油路2bが軸線方向に穿設され、また軸線方向の略中央部にはチェックリリーフ弁38a・38bを設けるための拡径部を有している。入力軸2は、入力側円錐コロ軸受21および入力側針状コロ軸受22を介して後述する入力側ハウジング4に回転自在に軸支される。該入力側円錐コロ軸受21の内輪は、入力軸2に設けられた段差部と入力軸2の先端部2a側から螺装される入力側軸受締付ナット23により、入力軸2に対して相対回転不能に固定される。また、入力軸2にはシリンダブロック7がスプライン嵌合により相対回転不能に固定される。
入力側ハウジング4は入力軸2を軸支する軸受部材であり、該入力側ハウジング4の基本構成部分である軸受ハウジング部4aと、該軸受ハウジング部4aの上方に形成される油圧サーボ機構3の出力部3aと、前記軸受ハウジング部4aの前進方向に向かって左方に形成される油圧サーボ機構3の調整部3bの各部からなる構成としている。
尚、これらの油圧サーボ機構3の出力部3a、調整部3b等の配置勝手は限定するものではなく、適宜変更可能である。
軸受ハウジング部4aには、前記入力軸2を貫通させるための貫通孔が穿設され、該貫通孔の内周面前部には入力側円錐コロ軸受21の外輪が嵌合し、内周面後部には入力側針状コロ軸受22が嵌合する。
斜板保持部材5は、前記軸受ハウジング部4aの後方に隣接して配設されており、入力側斜板6の斜板面6aの傾斜角(斜板面6aと入力軸2の軸線とが成す角度)を変更可能に、入力側斜板6を支持するための部材であり、略中央に孔が穿設されている。そして、斜板保持部材5は軸受ハウジング部4aに対して、ボルト締結により固定される。
斜板保持部材5の後端部(保持部5a)は略半円状に窪んだ形状を有している。該半円状に窪んだ部位には斜板用メタル軸受28がスプリングピン等により固設されている。
入力側斜板6は、入力軸2の回転駆動力を入力側プランジャ8が往復動する力(すなわち、シリンダブロック7内に形成された油圧回路内の作動油の油圧)に変換するとともに、斜板面6aの傾斜角を変更することにより入力側プランジャ8の往復動時のストローク(すなわち、入力側プランジャ8が往復動時に圧送する作動油の量)を変更するものである。入力側斜板6は略中央に入力軸2が貫通する孔が穿設された部材であり、その一方に平板面である斜板面6aが形成される。
斜板面6aには入力側プランジャ8の突出端(当接盤8c)が当接(または係合)する。一方、他方の板面には保持部6bが突設される。保持部6bの形状は、前記斜板保持部材5の保持部5aの半円状に窪んだ部位と対応しており、入力側斜板6は保持部6bにて斜板保持部材5の保持部5a(より厳密には側面視において半円状に窪んだ部位に設けられた斜板用メタル軸受28)と当接しつつ回動することが可能であり、斜板面6aの傾斜角(斜板面6aと入力軸2の軸線とが成す角度)を変更することが可能である。
なお、入力側斜板6の略中央に穿設された孔の直径は、入力側斜板6が回動しても入力軸2が干渉することが無い大きさとなっている。
図1乃至図5に示す如く、シリンダブロック7は略円柱形状の部材であり、シリンダブロック7の略中央部には入力側端面7aから出力側端面7bに入力軸2を貫通する貫通孔7cが穿設され、該貫通孔7cの内周面の前端部(入力側端面7a側の端部)にはスプライン加工が施されている。一方、シリンダブロック7に入力軸2を貫装したときに前記シリンダブロック7のスプライン加工された部位と対応する入力軸2の外周面にもスプライン加工が施されており、シリンダブロック7は入力軸2とスプライン嵌合して相対回転不能かつ一体的に回転する。
入力側端面7aは入力側斜板6と対向する面であり、出力側端面7bは出力側斜板12と対向する面である。入力側端面7aおよび出力側端面7bは、いずれも入力軸2の軸線と直交している。
前記シリンダブロック7には、計七箇所の入力側プランジャ孔31・31・・・と、計七箇所の入力側タイミングスプール孔32・32・・・とが、シリンダブロック7の入力側端面7aから入力軸2の軸線方向に向けて穿設されている。
入力側プランジャ孔31・31・・・は入力側プランジャ8・8・・・を収容するためにシリンダブロック7に穿設された孔であり、その長手方向は入力軸2の軸線と平行である。また、入力側プランジャ孔31・31・・・は出力側端面7bまで貫通せず、入力側端面7aと出力側端面7bとの中間となる位置よりもやや出力側端面7b寄りとなる位置まで穿たれている。
そして、入力側プランジャ孔31・31・・・内側面で、該シリンダブロック7の開口面付近に、該シリンダブロック7の開口面と平行に円状の(入力側プランジャ孔の軸心と直角方向に)グルーブ溝31a・31a・・・がそれぞれ設けられている。また、入力側プランジャ孔31・31・・・内側面で、該入力側プランジャ8・8・・・との当接部分のうち、該入力側プランジャ8・8・・・の最伸長側死点で基部側外周が入力側プランジャ孔31内側面に当接する位置よりも開口面側の位置に、該入力側プランジャ孔31・31・・・の軸心を中心とした円状のグルーブ溝31b・31b・・・がそれぞれ設けられている。
なお、入力側タイミングスプール孔32・32・・・は入力側タイミングスプール9・9・・・を収容するためにシリンダブロック7に穿設された孔であり、その長手方向は入力軸2の軸線と平行である。また、入力側タイミングスプール孔32・32・・・は出力側端面7bまで貫通している。
また、入力側タイミングスプール孔32・32・・・も、入力軸2の軸線方向から見て、入力軸2が貫装される貫通孔7cから等距離(同心円上)、かつ隣接する入力側タイミングスプール孔32・32間の距離が等距離(貫通孔7c軸心に対して等角度)となるように配置されている。さらに、入力側タイミングスプール孔32・32・・・は、入力側プランジャ孔31・31・・・よりも貫通孔7cからの距離が近く、かつ、入力側プランジャ孔31と隣接する後述する出力側プランジャ孔41との距離は等距離となるように配置されている。つまり、貫通孔7cの中心を通り、かつ、入力側プランジャ孔31とその隣の後述する出力側プランジャ孔41の間を線対称とする線分上に入力側タイミングスプール孔32の中心が配置されている。
このとき、連通孔33・33・・・は入力軸2の軸線方向においてシリンダブロック7の略中央となる位置に穿設され、入力側プランジャ孔31と入力側タイミングスプール孔32の軸心間を最短で連通し、半径方向よりも傾斜させている。
本実施例においては、該連通孔33・33・・・の形成方法として、シリンダブロック7を鋳造物として、鋳造時にシェル中子を用いて形成する方法を採用している。これにより、機械加工の工数を低減することができるとともに、中刳り加工を採用する際に必要であった穿設孔端部のプラグ処理や加工しろのリブを無くすことができ、部品点数の削減やシリンダブロックの軽量化を可能としている。
シリンダブロック7には、計七箇所の出力側プランジャ孔41・41・・・と計七箇所の出力側タイミングスプール孔42・42・・・とがシリンダブロック7の出力側端面7bから入力軸2の軸線方向に向けて穿設されている。
出力側プランジャ孔41・41・・・は出力側プランジャ10・10・・・を収容するためにシリンダブロック7に穿設された孔であり、その長手方向は入力軸2の軸線と平行である。また、出力側プランジャ孔41・41・・・は入力側端面7aまで貫通せず、入力側端面7aと出力側端面7bとの中間となる位置よりもやや入力側端面7a寄りとなる位置まで穿たれている。
そして、出力側プランジャ孔41にも前記入力側プランジャ孔31と同様にグルーブ溝41a・41bが設けられている。つまり、出力側プランジャ孔41・41・・・内側面で、該シリンダブロック7の開口面付近に、該シリンダブロック7の開口面と平行にグルーブ溝41a・41a・・・が設けられている。また、出力側プランジャ孔41・41・・・内側面で、該出力側プランジャ10・10・・・の最伸長側死点で出力側プランジャ10の基部外周が出力側プランジャ孔41の内周面と当接する位置よりも若干開口部側に、該出力側プランジャ孔41・41・・・の軸心を中心とした円状のグルーブ溝41b・41b・・・が設けられている。
なお、出力側タイミングスプール孔42・42・・・は出力側タイミングスプール11・11・・・を収容するためにシリンダブロック7に穿設された孔であり、その長手方向は入力軸2の軸線と平行である。また、出力側タイミングスプール孔42・42・・・は入力側端面7aまで貫通している。
また、出力側タイミングスプール孔42・42・・・も、入力軸2の軸線方向から見て、入力軸2が貫装される貫通孔7cから等距離(同心円上)、かつ隣接する出力側タイミングスプール孔42・42間の距離が等距離(貫通孔7c軸心に対して等角度)となるように配置されている。さらに、出力側タイミングスプール孔42・42・・・は、出力側プランジャ孔41・41・・・よりも貫通孔7cからの距離が近く、かつ、出力側プランジャ孔41と隣接する前記入力側プランジャ孔31のいずれからも等距離となるように配置されている。つまり、貫通孔7cの中心を通り、かつ、出力側プランジャ孔41と入力側プランジャ孔31の間を線対称とする線分上に出力側タイミングスプール孔42の中心が配置されている。
このとき、連通孔43・43・・・は入力軸2の軸線方向においてシリンダブロック7の略中央となる位置に穿設され、出力側プランジャ孔41と出力側タイミングスプール孔42の軸心間を最短で連通し、半径方向よりも傾斜させている。
本実施例においては、前記連通孔33・33・・・の形成方法と同様に、連通孔43・43・・・についても鋳造時にシェル中子を用いて形成する方法を採用している。
また、出力側タイミングスプール孔32・32・・・と、出力側タイミングスプール孔42・42・・・とは、同じく入力軸2の軸線方向から見て、等間隔で交互に隣接する(すなわち、貫通孔7cを中心とする同心円上において入力側タイミングスプール孔32→出力側タイミングスプール孔42→入力側タイミングスプール孔32→出力側タイミングスプール孔42→・・・の順に配列される)。
なお、以後の説明では、入力側端面7aに近い第一の内周溝と入力軸2の外周面とで囲まれた空間を入力側油室35とし、出力側端面7bに近い第二の内周溝と入力軸2の外周面とで囲まれた空間を出力側油室45とする。
以下では、図1、図2および図6を用いて本発明の油圧装置1における第一プランジャの実施の一形態である入力側プランジャ8、および本発明の油圧装置1における第二プランジャの実施の一形態である出力側プランジャ10の詳細説明を行う。
なお、本実施例においては入力側プランジャ8と出力側プランジャ10とは部品共用化のために同一形状としているが、これに限定されず、ポンプ容量及びモータ容量等に応じて入力側プランジャ8と出力側プランジャ10とが異なる形状や個数で構成しても良い。
また、図1に示す如く、入力側プランジャ8・8・・・は入力側プランジャ孔31・31・・・に収容され、出力側プランジャ10・10・・・は出力側プランジャ孔41・41・・・に収容される。
プランジャ部10aは略円筒形状の部材であり、シリンダブロック7の出力側プランジャ孔41に摺接しつつ往復動可能である。ボール10bは略球状の部材であり、略円盤形状の部材である当接盤10cと一体的に固設される。当接盤10cはボール10bによりプランジャ部10aの突出端(出力側端面7bより出力側斜板12に向かって突出している側の端部)に揺動可能に連結されるとともに、プランジャ部10aの突出端はボール10bにより閉塞される(より厳密には、ボール10bおよび当接盤10cには潤滑用油路が穿設されており、出力側プランジャ孔41内の作動油は少量ずつ該潤滑用油路から当接盤10cと出力側斜板12との当接面に漏出し、該当接面を潤滑している)。
また、該出力側プランジャ10のプランジャ部10a側面で、出力側プランジャ孔41の内側面との当接部分のうち、該出力側プランジャ10の伸長側死点で該シリンダブロック7の開口面に最も近づく位置に、該シリンダブロック7の開口面と平行に円状のグルーブ溝10dが設けられている。
そして、プランジャ部8aの内部には図示しないバネ押さえおよび図示しないバネが収容され、バネはその一端がバネ押さえと当接し、他端がプランジャ部8aの開口端から突出して入力側プランジャ孔31の壁面に当接している。従って、入力側プランジャ8はバネにより、シリンダブロック7の入力側端面7aから突出する方向(すなわち、入力側斜板6の斜板面6aに当接盤が当接する方向)に付勢されている。
出力側斜板12は、出力側プランジャ10を往復動させる力(すなわち、シリンダブロック7内に形成された油圧回路内の作動油の圧力)を出力軸等の回転駆動力に変換するものである。
出力側斜板12は入力軸2(厳密には入力軸2に外嵌されたスペーサ50)が貫通する貫通孔が設けられた略円筒形状の部材であり、その前部には斜板面12aが設けられている。斜板面12aは平面であり、斜板面12aには出力側プランジャ10の突出端(当接盤10c)が当接する。斜板面12aは入力軸2の軸線に対して所定の傾斜角(斜板面12aと入力軸2の軸線とが成す角度)を成している。
該出力側斜板12は、本実施例においては、アルミダイキャスト製としており、大幅な軽量化を図っている。また、出力側斜板12の外周部には図示しない補強リブを複数配置して、出力側プランジャ10・10・・・から受ける当接力に耐えうる剛性を確保している。
なお、本実施例においては、出力側斜板12として固定斜板を用いているが、出力側斜板12として可動斜板を採用することも可能である。
チェックリリーフ弁38a・38bは、前記各プランジャ8・10等を作動させる作動油の補給経路上に設けて、作動油の逆流を防止するチェック弁の機能と、油圧系路内の圧力上昇を規定値以下とするために油圧系路内の圧力に応じて作動油を放出させるリリーフ弁の機能とを併せ持つように一体的に構成したものである。
本実施例では、入力側油室35と出力側油室45にそれぞれ連通するように、二個のチェックリリーフ弁38a・38bをそれぞれに対応して設けて、入力軸2の拡径部において、互いのチェックリリーフ弁38a・38bが直角方向で平行となる向きで、かつ、入力軸2の軸線に直交するようにして設けるようにしている。
これにより、油圧装置1の小型化を可能とするとともに、入力軸2の軸線上の油路2bと連通して油圧系路の簡略化を可能としている。
上記のように構成することにより、入力軸2、シリンダブロック7を介して可変容量型の油圧ポンプにより吐出された作動油は、油圧モータに送油され、固定容量型の油圧モータを駆動させるのである。
次に、本発明の一実施例に係るグルーブ溝について説明する。
上記のように、入力側プランジャ孔31・31・・・内側面で、該シリンダブロック7の開口面付近に、該シリンダブロック7の開口面と平行にグルーブ溝31a・31a・・・が設けられている。また、入力側プランジャ孔31・31・・・内側面で、該入力側プランジャ8・8・・・の基部側端外周囲が、該入力側プランジャ8・8・・・の最伸長側死点で入力側プランジャ孔31内側面と当接する位置よりも若干開口面側の位置に、該シリンダブロック7の開口面と平行にグルーブ溝31b・31b・・・が設けられている。さらに、入力側プランジャ8・8・・・のプランジャ部8a・8a・・・側面で、該入力側プランジャ8・8・・・の最伸長側死点で該シリンダブロック7の開口面と当接する位置よりも若干入力側プランジャ孔31内に入った位置に、該シリンダブロック7の開口面と平行にグルーブ溝8d・8d・・・が設けられている。なお、最伸長位置で入力側プランジャ8の基部側端が入力側プランジャ孔31の内面と当接する位置にグルーブ溝31bを設けると引っかかるので、開口側に設けている。グルーブ溝8dも同様にプランジャ孔内側に設けている。
通常、入力軸2が回転されると、シリンダブロック7が回転されて、入力側プランジャ8には入力側斜板6から摺動方向の反力に加えて、回転によるその摺動方向に対して垂直方向の荷重も加わる。図7においては、説明の便宜上入力側プランジャ8の先端に矢印方向に荷重Cが加わっているものとする。そして、入力側プランジャ8が伸長側死点に達し、入力側プランジャ孔31から最も出たときには、該荷重Cによるモーメントが最大となり、その結果入力側プランジャ8が入力側プランジャ孔31と当接する部分(先端を力点とすると支点と作用点となる部分、すなわち、矢印D及び矢印Eの個所)での摩擦及び摺動抵抗が大きくなる。
ここで、前記グルーブ溝31a、31b及び8dは、入力側プランジャ8が伸長側死点に達したときに矢印D及び矢印Eの近傍に位置するように配置されている。このように配置することで、グルーブ溝31a・31b・8dには潤滑油が溜まることになり、入力側プランジャ8が伸長側死点に達したときに、最も大きな荷重がかかる部分が油切れとならず、入力側プランジャ8と入力側プランジャ孔31との摺動抵抗を効率的に抑えることができるのである。
なお、グルーブ溝の配置箇所や本数等は本実施例に限定されるものではない。即ち、例えばプランジャ側のみ、または、プランジャ孔側のみにグルーブ溝を設ける、あるいはシリンダブロック側のグルーブ溝を3本以上にする等、本実施例と略同様の効果が得られる構成であれば良い。
2 入力軸
6 入力側斜板
7 シリンダプロック
8 入力側プランジャ
8d グルーブ溝
10 出力側プランジャ
10d グルーブ溝
12 出力側斜板
31 入力側プランジャ孔
31a グルーブ溝
31b グルーブ溝
41 出力側プランジャ孔
41a グルーブ溝
41b グルーブ溝
Claims (4)
- シリンダブロックにプランジャ孔を設け、
プランジャを該プランジャ孔内で摺動させるプランジャ型の油圧ポンプまたは油圧モータにおいて、
該プランジャの伸長側死点近傍であって、
プランジャと該プランジャ孔が当接する面の少なくとも一方に、
グルーブ溝を設けたことを特徴とする油圧装置。 - 前記油圧装置において、
前記プランジャ側面で、
前記プランジャ孔と当接する部分のうち、
該プランジャの伸長側死点で該シリンダブロックの開口面に最も近づく位置に、
該シリンダブロックの開口面と平行に、
前記グルーブ溝を設けた、請求項1に記載の油圧装置。 - 前記油圧装置において、
前記プランジャ孔内側面で、
該シリンダブロックの開口面付近に、
該シリンダブロックの開口面と平行に、
前記グルーブ溝を設けた、請求項1又は請求項2に記載の油圧装置。 - 前記油圧装置において、
前記プランジャ孔内側面で、
前記プランジャと当接する部分のうち、
該プランジャの伸長側死点で該シリンダブロックの開口面から最も遠ざかる位置に、
該シリンダブロックの開口面と平行に、
前記グルーブ溝を設けた、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の油圧装置。
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