JP2009127601A

JP2009127601A - ラジアルピストンポンプまたはモータ

Info

Publication number: JP2009127601A
Application number: JP2007306693A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Shoji; 幸広庄司; Tamotsu Shimokuchi; 保下口
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】リングを玉軸受に置き換えることで内輪の回転により、シューと内輪との相対速度を下げて安定的に油膜を形成させ、焼付き防止を図る。
【解決手段】ピントル１２は本体１１の固定穴１３に一側１４ａが圧入固定され、他側１４ｂが形成されて本体１１に穿設された偏芯穴１５に突出している。本体１１の偏芯穴１５に玉軸受３５の外輪３５ａが嵌挿され、内輪３５ｂの内輪内周面２８がシュー２５の部分円筒部２７の摺接するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として自動車等に使用されるエンジン駆動のラジアルポンプまたはモータに関し、さらに詳細にはポンプ駆動回転数が３０００ｒｐｍ以上の高回転に安定した性能を発揮することができるラジアルピストンポンプまたはモータに関する。

油圧装置をガソリンエンジンで駆動する場合やＡＣサーボモータなどで駆動する場合には最高回転数が油圧ポンプの最高回転数で制限される。従来、高回転にはラジアルピストンポンプまたはモータが回転するピストン、シューが遠心力によりリングに押し付けられる方向に力が働くため、アキシャルピストンポンプまたはモータに対して有効であることは特許文献１で述べられている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭４９−１１３２０６号特許公報

しかしながら、上述した従来のラジアルピストンポンプまたはモータは、高速、例えば４０００ｒｐｍ以上で回転すると、遠心力でシューのリングへの押付力が増幅し摺動部の面圧が大きくなる。また、シューとリングの相対速度（周速）も増加し、シューとリングとの油膜形成が困難になり、焼付きに至る。
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、リングに代わって軸受部材を本体とシューとの間に設けることにより、軸受部材の内輪が回転しシューと内輪との相対速度（周速）を下げることで、安定的に油膜を形成し焼付き防止したラジアルピストンポンプまたはモータを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため請求項１記載の発明は、本体に固着された回転支持軸部材に対してラジアル方向に複数のシリンダボアがシリンダ部材に所定ピッチで配置されていると共に、前記シリンダボアに対応して複数のシリンダ側ポートが前記シリンダ部材に形成され、前記シリンダボアに挿入されているピストンと該ピストンに係留されているシュー部材が前記本体内に嵌挿したリング部材の内周に設けられたラジアルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記リング部材に代わって軸受部材が前記本体と前記シュー部材間に設けられたことを特徴とする。
本発明によれば、リング部材に代わって軸受部材が本体とシュー部材間に設けられたことにより、軸受部材の内輪が回転しシュー部材と内輪との相対速度（周速）を下げることで、安定的に油膜を形成し焼付き防止することができる。
請求項２記載の発明は、前記軸受部材は球軸受またはころ軸受であるので、構造が簡単になりコストの低減、保守管理が容易になるので好適である。

本発明は、リング部材に代わって軸受部材が本体とシュー部材間に設けられたことにより、軸受部材の内輪が回転しシューと内輪との相対速度（周速）を下げることで、安定的に油膜を形成し焼付き防止することができる。

以下、本発明のラジアルピストンポンプまたはモータにつき好適の実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施に形態に係るラジアルピストンポンプまたはモータ１０の概略構造を示す略縦断面である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図１及び図２において、回転支持軸の機能を有するピントル（回転支持軸部材）１２は本体１１の固定穴１３に円柱状である一側１４ａが圧入固定され、他側１４ｂが形成されて本体１１に穿設された偏芯穴１５に突出している。

回転支持軸であるピントル１２の他側１４ｂは軸部がシリンダ２０の貫通穴２０ａに嵌合しており、該他側１４ｂには軸方向に対して径方向の上半分側に開口する高圧ポート１６と下半分側に開口する低圧ポート１７が設けられている。
前記低圧ポート１６及び高圧ポート１７はピントル１２内を軸方向に穿設されたそれぞれ二本の高圧、低圧連通路１６ａ、１７ａを連通して、一側１４ａの径方向に穿設された図１で見て上方に開口する吐出穴１６ｂと下側に開口する吸入穴１７ｂとを介して、本体１１に設けられた吐出ポート１９、吸入ポート１８に接続されている。

ピントル１２の他側１４ｂの外周面１２ａには、隙間をもって該他側１４ｂと同幅の摺動面を有するシリンダ（シリンダ部材）２０の貫通孔２０ａが回転可能に嵌め込まれている。シリンダ２０の貫通孔２０ａ内には径方向に放射状に延びる複数のピストン穴（シリンダボア）２１が形成されピントル１２側に指向して開口穴２２を形成し、該開口穴２２は高圧または低圧ポート１６，１７と選択的に連通可能にされている。前記ピストン穴２１にはピストン２３が径方向に往復運動可能に挿入され、開口穴２２、ピストン穴２１、ピストン２３により、ピストン室２４が形成されている。ピストン室２４はシリンダ側ポート２４ａによってピントル１２の高圧ポート１６、低圧ポート１７に連通している。

図３に示すように、ピストン２３の内部に半球状の受け部２３ａが形成され、シュー２５の一端に設けられた球状の係合部２６がこの受け部２３ａに嵌合し、シュー（シュー部材）２５が揺動可能にリンク結合されている。シュー２５の他端である先端に部分円筒部（リング摺動面部）２７が形成され、この部分円筒部２７がシュー２５の外側に配置された内輪３５ｂの内輪内周面２８を滑りながら、シリンダ２０と共にピントル１２の外周面１２ａを偏芯して回転するようにされている。この回転により、前記ピストン室２４を拡縮して、流体が給排可能にされている。

また、部分円筒部２７には表面中央に円形状の凹部２７ａが設けられ圧力ポケットを形成している。さらに、外側に凹部２７ａと同心にドレーン溝２７ｂが形成されている。ドレーン溝２７ｂは本体１１の軸方向に切り欠き部２７ｃ（図４参照）を有し、偏芯穴１５に連通しドレーン圧（低圧）とされる。シュー２５の係合部２６の先端と凹部２７ａとの間を圧力導入穴３８が貫通している。さらに、ピストン２３には受け部２３ａとピストン室２４とを連通する貫通穴３０が設けられている。シュー２５は内輪内周面２８を滑るが、ピストン室２４の圧力が部分円筒部２７の凹部２７ａに導かれ、高圧時に部分円筒部２７と内輪内周面２８との接触面圧が大きくならないようにされる。また、凹部２７ａに導かれた流体により摺動面の潤滑が行われる。

図１に示すように、シリンダ２０はピントル１２の他側１４ｂに延伸し、オルダム継手３１により、回転支持軸３２に係合されている。回転支持軸３２はピントル１２及びシリンダ２０を内包固定しながら本体１１内の偏芯穴１５を塞ぐカバー３３に穿設された軸穴３３ａにボールベアリング３４を介して回転自在に支持されている。これにより、回転支持軸３２によりシリンダ２０を外部から回転させ、またはシリンダ２０の回転を回転支持軸３２に出力させることができる。

シュー（シュー部材）２５の部分円筒部２７が内面を摺接する玉軸受（軸受部材）３５は本体１１の偏芯穴１５に挿入固定され、固定容量ポンプまたはモータとして機能する。玉軸受３５の外輪３５ａは本体１１の偏芯穴１５に嵌挿され、玉軸受３５の内輪内周面２８がシュー２５の部分円筒部２７の摺接するようになる。これにより、内輪３５ｂが回転し、シュー２５と内輪３５ｂの相対速度（周速）を下げることで、安定的に油膜が形成され、焼付き防止をすることができる。また、内輪３５ｂが回ることで外輪３５ａが引きずられなくなり、可変のためのピストン２３との摺動がなくなり、かじりや偏摩耗を無くすことができる。
なお、可変容量の場合は、例えば、図示されていない容量調整用アクチュエータにより玉軸受３５をピントル１２の中心に対して偏芯移動自在にできるように支持し、ピントル１２と玉軸受３５との中心距離を調整できるようにされる。

また、支持リング３６がシュー２５の両側背面に係合され、シュー２５の部分円筒部２７が内輪内周面２８から離隔しないようにされている。さらに、ピントル１２、シリンダ２０、玉軸受３５等の軸方向相対位置がずれないように、カバー３３により玉軸受３５、支持リング３６を支えている。偏芯穴１５はカバー３３に設けられたドレーンポート３７と連通し、該ドレーンポート３７は図示しない低圧のドレーンに開放されている。

シュー２５の圧力導入穴３８には絞り３９が設けられている。前記絞り３９は部分円筒部２７と内輪内周面２８との隙間からの漏れが多くなると、漏れに対して供給される流体が絞り３９により絞られ、ピストン室２４と凹部２７ａとに圧力差が発生し、該凹部２７ａからの反力が小さくなりピストン２３及びシュー２５が玉軸受３５に押し付けられるため、部分円筒部２７と内輪内周面２８との隙間を減じ、漏れを減らすことができる。
かかる構造のラジアルピストンポンプまたはモータは一般的な構造であるので詳細な説明は省略する。

かかるラジアルピストンポンプの動作について説明する。回転支持軸３２が回転し、シリンダ２０が回転する（図２では時計回りとする）と玉軸受３５はシリンダ２０の回転中心（ピントル１２の中心）に対して、偏芯して設けられているためシリンダ２０内のピストン２３とリンク結合されたシュー２５が内輪内周面２８を滑りシリンダ２０内を往復運動する。図２の下側ではピストン２０とシュー２５はピストン室２４を大きくする方向に動き、そのとき、圧油は本体１１の吸入ポート１８、吸入穴１７ｂ，低圧連通路１７ａ，ピントル１２の低圧ポート１７、開口穴２２を通り、ピストン室２４に吸い込まれる。さらに回転するとピストン室２４と開口穴２２は高圧ポート１６に接続され、回転と共に圧油はピントル１２の高圧ポート１６を通り、高圧連通路１６ａ，吐出穴１６、吐出ポート１９に吐出され各アクチュエータに供給される。

このとき、図３及び図4に示すように、シュー２５の部分円筒部２７は内輪内周面２８を滑るが、高圧時に接触面圧が大きくならないようにピストン２３の貫通穴３０からシュー２５の圧力導入穴３８、凹部２７ａで示す圧力ポケットを通じてピストン室２４内の高圧がシュー２５と内輪内周面２８に導かれる。この場合、シュー２５は内輪内周面２８を滑るが、高圧時に接触面圧が大きくならないようにピストン２３のポート穴２１からシュー２５のポート穴２２を通してピストン室２４内の高圧がシュー２５と内輪内周面２８に導かれ、ピストン室（圧力室）２４を形成している。シュー２５と内輪内周面２８ではそのピストン室２４の作動油により摺動面の潤滑も行っている。

シリンダ２０の回転によるピストン２３とシュー２５に遠心力Ｆ（図示しない）が発生し、従来の建設機械などに使用される場合はディーゼルエンジンのため回転数も３０００
ｒｐｍ以下でピストンとシューにかかる遠心力は小さく、シューとリングの間の摺動では問題にならないが、ガソリンエンジンやＡＣサーボモータなどで駆動される場合には、回転数も３０００ｒｐｍ以上になり、前記遠心力Ｆは図５に示すように回転数の２乗に比例し大きな力になり、シュー２５と内輪内周面２８の面圧が大きくなり焼き付きが発生する。

そこで、本発明の実施の形態ではリング部材を玉軸受３５に置き換えることで、内輪３５ｂが回転し、シュー２５と内輪３５ｂの相対速度（周速）を下げることで、安定的に油膜が形成され、焼付き防止をすることができる。また、内輪３５ｂが回ることで外輪３５ａが引きずられなくなり、可変のためのピストン２３との摺動がなくなり、かじりや偏摩耗を無くすことができる。本実施の形態では、玉軸受を使用したが、ころ軸受でも勿論よい。

本発明の実施の形態に係るラジアピストンポンプまたはモータの略縦断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１に示すピストン、シュー、玉軸受の拡大縦断面図である。図３に示すシューの平面図である。回転数に対する遠心力の変化を示す説明図である。

符号の説明

１０ラジアルピストンポンプまたはモータ
１１本体１２ピントル
１６高圧ポート１７低圧ポート
２０シリンダ２２開口穴
２３ピストン２５シュー
２６係合部２６ａ係合室
３５玉軸受３５ａ外輪
３５ｂ内輪

Claims

本体に固着された回転支持軸部材に対してラジアル方向に複数のシリンダボアがシリンダ部材に所定ピッチで配置されていると共に、前記シリンダボアに対応して複数のシリンダ側ポートが前記シリンダ部材に形成され、前記シリンダボアに挿入されているピストンと該ピストンに係留されているシュー部材が前記本体内に嵌挿したリング部材の内周に設けられたラジアルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記リング部材に代わって軸受部材が前記本体と前記シュー部材間に設けられたことを特徴とするラジアルピストンポンプまたはモータ。
請求項１記載のラジアルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記軸受部材は球軸受またはころ軸受であることを特徴とするラジアルピストンポンプまたはモータ。