JP2009121312A - ラジアルピストン機械及び複合ラジアルピストン機械 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受を大型化できて重荷重に耐えることができ、かつ、吸入通路等の低圧通路や吐出通路等の高圧通路に対する軸受による寸法的な制約がなくて、自吸性能等を向上できるラジアルピストン機械及び複合ラジアルピストン機械を提供すること。
【解決手段】シリンダブロック７の外周を円筒転がり軸受２１，２１でハウジング１に回転自在に支持する。上記円筒転がり軸受２１，２１は、シリンダブロック７の外周をハウジング１に回転自在に支持するから、円筒転がり軸受２１，２１の存在がハウジングの片側の部分にある吸込通路２及び吐出通路３に対する寸法的な制約となることがない。複合ラジアルピストンでは、シリンダブロック７，７同士を連結シャフト５５で連結する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ラジアルピストンポンプやラジアルピストンモータ等のラジアルピストン機械、及び、複数のラジアルピストン機械を連結した複合ラジアルピストン機械に関する。

従来、ラジアルピストンポンプとしては、特開平５−１７２０４２号公報（特許文献１）に記載の油圧ラジアルピストンポンプが知られている。

この油圧ラジアルピストンポンプは、吸込通路及び吐出通路を有するハウジングに、内周にカム面を有するカムリングを固定し、このカムリング内に、シリンダブロックを配置している。このシリンダブロックを駆動する回転軸の両端を、上記ハウジングに滑り軸受と転がり軸受で回転自在に支持している。

また、上記シリンダブロックは、複数のシリンダを放射状に有すると共に、上記各シリンダに連通するシリンダポートを端面に開口している。上記複数のシリンダには、上記カムリングのカム面を摺動するピストンシューを保持する複数のピストンを出没自在に嵌合している。上記シリンダブロックの端面と上記ハウジングの内面との間に、上記吸込通路に連通するバルブポート及び上記吐出通路に連通するバルブポートとを有するバルブ部材を設けている。

そして、上記シリンダブロックの回転に伴って、上記ピストンがカムリングに案内されて出没することによって、上記吸入通路から、バルブポート及びシリンダポートを介して、シリンダ内に作動油が吸入される一方、上記シリンダから、シリンダポート及びバルブポートを介して作動油が上記吐出通路に吐出されるようになっている。
特開平５−１７２０４２号公報

ところで、上記従来の油圧ラジアルピストンポンプでは、上記回転軸の両端をハウジングに軸受で支持しているため、軸受がどうしても回転軸の寸法に応じた寸法になって小さくなって、軸受が重負荷に耐えることができないという問題がある。

また、上記従来の油圧ラジアルピストンポンプでは、上記回転軸の両端を支持する軸受との干渉を避けるため、上記吸入通路及び吐出通路の寸法が軸受に制約されてどうしても小さくなって、それらの流動抵抗が大きくなるという問題がある。特に、上記吸入通路が小さくなると、自吸性能が悪くなるという問題がある。

そこで、この発明の課題は、軸受を大型化できて重荷重に耐えることができ、かつ、吸入通路等の低圧通路や吐出通路などの高圧通路に対する軸受による寸法的な制約がなくて、流動抵抗を小さくして自吸性能等を向上できるラジアルピストン機械を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のラジアルピストン機械は、
低圧通路及び高圧通路を有するハウジングと、
放射状に配置された複数のシリンダを有すると共に、上記各シリンダに連通するシリンダポートを端面に開口し、かつ、上記ハウジング内に配置されると共に、回転軸に連なるシリンダブロックと、
上記シリンダブロックの外周を上記ハウジングに回転自在に支持する軸受と、
上記複数のシリンダに出没自在に嵌合する複数のピストンと、
上記シリンダブロックの回転に伴って、上記ピストンを出没させるように案内するカムリングと、
上記シリンダブロックの回転に伴って上記シリンダポートが順次連通すると共に、上記ハウジングの低圧通路及び高圧通路に連通するバルブポートを有するバルブ部材と
を備えることを特徴としている。

上記回転軸は、シリンダブロックに直接的に連なってもよく、他の部材（他のシリンダブロック等）を介して間接的に連なってもよい。

ここで、上記低圧通路とは、ラジアルピストンポンプの場合の吸込通路、ラジアルピストンモータの場合の排出通路を意味し、一方、上記高圧通路とは、ラジアルピストンポンプの場合の吐出通路、ラジアルピストンモータの場合の供給通路を意味する。

上記構成のラジアルピストン機械によれば、上記シリンダブロックの外周を軸受でハウジングに回転自在に支持しているので、従来の回転軸の両端を軸受でハウジングに支持する場合に比べて、軸受の寸法を極めて大きくすることができて、軸受の負荷容量が大きくなって重負荷に耐えることができる。

また、上記ラジアルピストン機械では、軸受はシリンダブロックの外周を支持するから、軸受の存在が上記低圧通路及び高圧通路の制約となることがなくて、上記低圧通路及び高圧通路の寸法を大きくして、それらの流動抵抗を小さくすることができ、特に、ラジアルピストン機械がラジアルピストンの場合、自吸性能を向上することができる。

１実施形態では、
上記軸受は転がり軸受である。

上記実施形態によれば、上記軸受が転がり軸受であるから、滑り軸受に比べて、回転抵抗を小さくすることができる。上記軸受がシリンダブロックの外周をハウジングに支持するから、滑り軸受に比べて寸法が大きくなる転がり軸受で、シリンダブロックを支持することが可能になったのである。

１実施形態では、
上記シリンダブロックを、上記複数のシリンダについて上記回転軸の軸方向の両側に位置する一対の軸受で上記ハウジングに回転自在に支持している。

上記実施形態によれば、上記シリンダブロックを、上記複数のシリンダについて上記回転軸の軸方向の両側に位置する一対の軸受で上記ハウジングに回転自在に支持しているから、耐モーメント荷重性能が向上する。

１実施形態の複合ラジアルピストン機械は、
二つの上記ラジアルピストン機械と、
一方の上記ラジアルピストン機械のシリンダブロックと他方の上記ラジアルピストン機械のシリンダブロックとを連結する連結シャフトと
を備える。

上記実施形態によれば、上記二つのラジアルピストン機械の二つのシリンダブロックを連結シャフトで連結している。この連結シャフトは、軸受がシリンダブロックを支持しているから、上記軸受による寸法的な制約を受けることがなくて、軸径の大きな、強度の高いものとすることができる。

従来の二つのラジアルピストン機械を機械的に連結するために、軸受で夫々両端を支持された二つの回転軸をカップリングスリーブで連結すると、このカップリングスリーブは、回転軸を支持する軸受で寸法的制約を受けて、十分に太くすることができないのである。

また、上記二つのラジアルピストン機械の二つのシリンダブロックを連結シャフトで連結するだけで、少ない部品点数で、容易に複列化することができる。

１実施形態では、
上記連結シャフトの最も細い部分の太さは、上記回転軸の最も細い部分の太さよりも太い。

上記実施形態によれば、上記二つのシリンダブロックは夫々軸受で支持されているから、上記連結シャフトは軸受で支持する必要がなくて、軸受による寸法的制約が無いことを利用して、容易に、上記連結シャフトの最も細い部分の太さを、上記回転軸の最も細い部分の太さよりも太くして、強度を増大することができる。

１実施形態では、
一方の上記ラジアルピストン機械のハウジングの低圧通路と、他方の上記ラジアルピストン機械のハウジングの低圧通路とは、共通で一体に形成されている。

上記実施形態によれば、上記両ラジアルピストン機械の低圧通路が共通で一体に形成されているから、低圧通路の断面積を大きくして流動抵抗を小さくすることができ、特に、低圧通路が吸込通路の場合、自吸性能を大幅に向上することができる。

この発明によれば、軸受を大型化できて重荷重に耐えることができ、かつ、吸入通路等の低圧通路や吐出通路等の高圧通路に対する軸受による寸法的な制約がなくて、自吸性能等を向上できるラジアルピストン機械及び複合ラジアルピストン機械を提供することができる。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、ラジアルピストン機械の一例としての油圧ラジアルピストンポンプは、ハウジング１の片側の部分に低圧通路としての吸込通路２及び高圧通路としての吐出通路３を設けている。上記吸込通路２の面積は、吐出通路３の面積よりも大きくして、キャビテーションの発生を防止し、かつ、自吸性能を良くしている。

上記ハウジング１の内側に、内周にカム面５を有するカムリング６を装着し、このカムリング６内に、シリンダブロック７を配置している。上記カム面５は、上記シリンダブロック７の中心の回転軸８に対して、例えば、偏心円筒面になっている。上記回転軸８はシリンダブロック７にスプライン結合で嵌合している。

上記シリンダブロック７には、複数のシリンダ（１つのみを示す）１１を周方向に所定間隔で放射状に形成すると共に、上記シリンダブロック７の端面には、上記各シリンダ１１に連通するシリンダポート１２を開口している。上記複数のシリンダ１１には、上記カムリング６のカム面５を摺動するピストンシュー１５を保持する複数のピストン１６を出没自在に嵌合している。

上記シリンダブロック７の外周を、軸受の一例としての円筒転がり軸受（円筒ころ軸受）２１，２１でハウジング１に回転自在に支持している。上記円筒転がり軸受２１，２１は、一対で、上記カムリング６について回転軸８の軸方向の両側、つまり、上記複数のシリンダ１１について上記回転軸８の軸方向の両側に位置している。

一方、上記シリンダブロック７の端面と上記ハウジング１の内面との間に、上記吸込通路２に連通するバルブポート２２及び上記吐出通路３に連通するバルブポート２３を有するバルブ部材２５を設けている。

なお、図１において、３１は上記回転軸８の一端をハウジング１に支持する円筒転がり軸受、３２は押さえ板、３３はオイルシールである。

上記構成の油圧ラジアルピストンポンプおいて、上記回転軸８を入力軸として用いて回転駆動すると、上記シリンダブロック７は、一対の円筒転がり軸受２１，２１でハウジング１に支持されて、低抵抗かつ円滑に回転する。

上記シリンダブロック７の回転に伴って、上記ピストン１６は、カムリング６のカム面５にピストンシュー１５を摺動させながら、上記カムリング６のカム面５に案内されて出没する。これによって、上記吸入通路２から、バルブ部材２５のバルブポート２２及びシリンダポート１２を介して、シリンダ１１内に作動油が吸入される一方、他のシリンダ１１から、シリンダポート１２及びバルブ部材２５のバルブポート２３を介して作動油が吐出通路３に吐出される。

上記油圧ラジアルピストンポンプでは、上記シリンダブロック７の外周を円筒転がり軸受２１，２１でハウジング１に回転自在に支持しているので、従来の回転軸の両端を軸受でハウジングに支持する場合に比べて、円筒転がり軸受２１，２１の寸法を極めて大きくすることができて、円筒転がり軸受２１，２１の負荷容量を極めて大きくすることができて、重負荷に耐えることができる。

また、上記円筒転がり軸受２１，２１は、シリンダブロック７の外周をハウジング１に回転自在に支持するから、円筒転がり軸受２１，２１の存在が上記ハウジングの片側の部分にある吸込通路２及び吐出通路３に対する寸法的な制約となることがなくて、上記吸込通路２及び吐出通路３の寸法を大きくして、それらの流動抵抗を小さくすることができ、特に、吸込通路２の寸法を大きくして、自吸性能を向上することができる。

上記第１実施形態では、軸受として円筒転がり軸受２１，２１を用いたから、滑り軸受を用いた場合に比べて、回転抵抗を小さくすることができる。上記円筒転がり軸受２１，２１は、シリンダブロック７の外周をハウジング１に支持するから、その円筒転がり軸受２１，２１に対する寸法的な制約がなくなって、滑り軸受に比べて寸法が大きい円筒転がり軸受２１，２１を使用できるのである。

上記第１実施形態によれば、上記シリンダブロック７を、上記カムリング６について回転軸８の軸方向の両側に位置する一対の円筒転がり軸受２１，２１でハウジング１に回転自在に支持しているから、耐モーメント荷重性能を向上することができる。

上記第１実施形態では、２つの円筒転がり軸受２１，２１を用いたが、回転軸８側の円筒転がり軸受２１を省略して、バルブ部材２５側の円筒転がり軸受２１と回転軸８を支持する円筒転がり軸受３１とを用いてもよい。

また、上記第１実施形態では、回転軸８をハウジング１に支持する円筒転がり軸受３１を用いたが、この回転軸８をハウジング１に支持する円筒転がり軸受３１を省略してもよい。

また、上記第１実施形態では、カムリング６のカム面５は、偏心円筒面であったが、カム面として図示しない波形のカム面を用い、ピストンシュー１５に代えて図示しないころを用いてもよい。

また、上記第１実施形態では、ラジアルピストンとして、回転軸８を入力軸とする油圧ラジアルピストンポンプを説明したが、上記高圧通路である吐出通路３を供給通路として用い、低圧通路である吸込通路２を排出通路として用い、回転軸８を出力軸とすると、油圧ラジアルピストンモータとして用いることができる。

また、上記第１実施形態では、転がり軸受として円筒転がり軸受２１を用いたが、転がり軸受として、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、玉軸受等を用いてもよい。また、軸受として、滑り軸受を用いてもよい。

（第２実施形態）
図２は、複合ラジアルピストン機械の一例としての第２実施形態の油圧複合ラジアルピストンポンプの断面図である。

図２において、図１の油圧ラジアルピストンポンプの構成と同一構成部は、図１に示した参照番号と同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略し、異なる構成部について以下に説明する。

この油圧複合ラジアルピストンポンプは、図２に示すように、第１の油圧ラジアルピストンポンプ１００と第２の油圧ラジアルピストンポンプ２００とを一体に連結している。 この第１及び第２の油圧ラジアルピストンポンプ１００，２００は、共通のハウジング５０を用いている。このハウジング５０の中央の部分には、第１及び第２の油圧ラジアルピストンポンプ１００，２００のための共通の１つの吸込通路５２、及び、第１及び第２の油圧ラジアルピストンポンプ１００，２００の夫々のための２つの吐出通路３，３を設けている。上記吸込通路５２の面積は、両吐出通路３，３の面積の和よりも大きくして、キャビテーションの発生を防止し、かつ、自吸性能を良くしている。

上記第１の油圧ラジアルピストンポンプ１００のシリンダブロック７と第２の油圧ラジアルピストンポンプ２００のシリンダブロック７とを、連結シャフト５５で連結している。上記連結シャフト５５の両端は、夫々、シリンダブロック７，７にスプライン結合している。

なお、上記第２の油圧ラジアルピストンポンプ２００には、回転軸を取り除いているが、第２の油圧ラジアルピストンポンプ２００のシリンダブロック７は、連結シャフト５５及び第１の油圧ラジアルピストンポンプ２００のシリンダブロック７を介して、第１の油圧ラジアルピストンポンプ１００の回転軸８に間接的に連なっている。

上記第２実施形態の油圧複合ラジアルピストンポンプによれば、第１及び第２の油圧ラジアルピストンポンプ１００，２００の２つのシリンダブロック７，７を連結シャフト５５で連結している。この連結シャフト５５は、円筒転がり軸受２１，２１，２１，２１がシリンダブロック７，７の外周をハウジング５０に支持しているから、円筒転がり軸受２１，２１，２１，２１による寸法的な制約を受けることがなくて、軸径の大きな、強度の高いものとすることができる。

図３の参考例に示すように、第１及び第２の油圧ピストンポンプ１１０，２１０を機械的に連結するために、滑り軸受１１９及び円錐ころ軸受２１９で夫々支持された二つの回転軸１１８，２１８をカップリングスリーブ７０で連結すると、このカップリングスリーブ７０は、滑り軸受１１９及び円錐ころ軸受２１９で回転軸１１８，２１８が寸法的制約を受ける影響で、十分に太くすることができないのである。

上記第２実施形態では、上記第１及び第２の油圧ラジアルピストンポンプ１００，２００を、二つのシリンダブロック７，７を連結シャフト５５で連結するだけで、少ない部品点数で、容易に複列化することができる。

また、上記第２実施形態では、第１の油圧ラジアルピストンポンプ１００の吸込通路５２と、第２の油圧ラジアルピストンポンプ２００の吸込通路５２とは、共通で一体に形成されているから、吸込通路５２の断面積を大きくして流動抵抗を小さくすることができ、特に、自吸性能を大幅に向上することができる。

また、上記第２実施形態では、複合ラジアルピストン機械として、油圧複合ラジアルピストンポンプの例について説明したが、回転軸８を出力軸とすると、油圧複合ラジアルピストンモータになることは勿論である。

図示しないが、連結シャフトの最も細い部分の太さを、回転軸８の最も細い部分の太さよりも太くすると、連結シャフトの強度をさらに増大することができる。

上記第１及び第２実施形態では、油圧ラジアルピストンポンプまたは油圧複合ラジアルピストンポンプについて説明したが、水圧等の液圧ラジアルピストンポンプ、液圧複合ラジアルピストンポンプ、液圧ラジアルピストンモータ、液圧複合ラジアルピストンモータにも、この発明を適用できるのは、勿論である。

この発明の第１実施形態の油圧ラジアルピストンポンプの断面図である。 この発明の第２実施形態の油圧複合ラジアルピストンポンプの断面図である。 参考例の油圧複合ピストンポンプの要部の断面図である。

符号の説明

１，５０ ハウジング
２，５２ 吸込通路
３ 吐出通路
５ カム面
６ カムリング
７ シリンダブロック
８ 回転軸
１１ シリンダ
１２ シリンダポート
１６ ピストン
２１ 円筒転がり軸受
２２，２３ バルブポート
２５ バルブ部材
５５ 連結シャフト

Claims (6)

1. 低圧通路（２，５２）及び高圧通路（３）を有するハウジング（１，５０）と、
   放射状に配置された複数のシリンダ（１１）を有すると共に、上記各シリンダ（１１）に連通するシリンダポート（１２）を端面に開口し、かつ、上記ハウジング（１，５０）内に配置されると共に、回転軸（８）に連なるシリンダブロック（７）と、
   上記シリンダブロック（７）の外周を上記ハウジング（１，５０）に回転自在に支持する軸受（２１）と、
   上記複数のシリンダ（１１）に出没自在に嵌合する複数のピストン（１６）と、
   上記シリンダブロック（７）の回転に伴って、上記ピストン（１６）を出没させるように案内するカムリング（６）と、
   上記シリンダブロック（７）の回転に伴って上記シリンダポート（１２）が順次連通すると共に、上記ハウジング（１，５０）の低圧通路（２，５２）及び高圧通路（３）に連通するバルブポート（２２，２３）を有するバルブ部材（２５）と
   を備えることを特徴とするラジアルピストン機械。
2. 請求項１に記載のラジアルピストン機械において、
   上記軸受（２１）は転がり軸受（２１）であることを特徴とするラジアルピストン機械。
3. 請求項１または２に記載のラジアルピストン機械において、
   上記シリンダブロック（７）を、上記複数のシリンダ（１１）について上記回転軸（８）の軸方向の両側に位置する一対の軸受（２１，２１）で上記ハウジング（１，５０）に回転自在に支持していることを特徴とするラジアルピストン機械。
4. 二つの請求項１から３のいずれか１つに記載のラジアルピストン機械（１００，２００）と、
   一方の上記ラジアルピストン機械（１００）のシリンダブロック（７）と他方の上記ラジアルピストン機械（２００）のシリンダブロック（７）とを連結する連結シャフト（５５）と
   を備えることを特徴とする複合ラジアルピストン機械。
5. 請求項４に記載の複合ラジアルピストン機械において、
   上記連結シャフトの最も細い部分の太さは、上記回転軸（８）の最も細い部分の太さよりも太いことを特徴とする複合ラジアルピストン機械。
6. 請求項４または５に記載の複合ラジアルピストン機械において、
   一方の上記ラジアルピストン機械（１００）のハウジング（５０）の低圧通路（５２）と、他方の上記ラジアルピストン機械（２００）のハウジング（５０）の低圧通路（５２）とは、共通で一体に形成されていることを特徴とする複合ラジアルピストン機械。

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