JP2010024929A

JP2010024929A - ラジアルピストンポンプまたはモータ

Info

Publication number: JP2010024929A
Application number: JP2008186610A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Shimokuchi; 保下口
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】ピストンのリング摺動部側をボールベアリング構造にして摺動部分をなくすことにより、高回転でも焼き付きを防止した。
【解決手段】ピストン２３には、端部が断面球形状に形成された凹部２５と、凹部２５に接続して設けられ内径部が該凹部２５よりも大きい縦断面椀状の凹部２６と、を備える。凹部２６には、穴２７が穿設されている。穴２７には、凹部２６の内周全面に密に付設された小径ボール２８を回転自在に支持するボール受け２９が装着されている。ボール受け２９は皿状に形成されている球面状の受け面２９ａと、該受け面２９ａの下部に一体的に設けられた軸部２９ｂと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として自動車・建設機械等に使用されるエンジン駆動のラジアルピストン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例えば、４０００ｒｐｍ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は回転するピストン、シューに作用する遠心力によりリングに押しつ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が述べられている（例えば、特許文献１参照）。
また、高圧または高回転時にハイドロダイナミック（動圧）により圧力フィールドを形成するラジアルピストンポンプが述べられている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−３３９３６４号特許公報特開昭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、ピストン室の圧力によるピストンに働く力がシューをリングに押しつけ面圧が大きくなるため、ピストン室の圧力をピストンのポート穴とシューのポート穴を通してシューとリングの摺動面に導き、シューとリングの間に開こうとする力を発生させ、面圧の低減と摺動部へ油を導き潤滑を行っている。しかし、高回転時にはピストンとシューに作用する遠心力は回転速度の２乗に比例するため、高回転になれば大きな遠心力がシューとリングの摺動面に作用し、面圧が低回転時に対して大きくなり、摺動面で焼き付きが発生する。また、特許文献２のポンプでは回転方向には動圧が発生するが、回転方向の反対側は動圧が発生しない問題がある。

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、シューを廃止し、ピストンのリング摺動部側をボールベアリング構造にして摺動部分をなくすことにより、高回転でも焼き付きを防止した高回転対応の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、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ともに、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部材を有するラジアルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記シリンダ部材の外側に偏心可能なカムリングの内周面を摺動するボール部材が前記ピストンに回転自在に嵌挿され、前記シリンダ部材の回転に伴い前記ピストン部材が前記シリンダボア内を往復動し、前記シリンダ部材と前記ピストン部材により囲繞されたピストン室を拡縮することを特徴とする。
本発明によれば、シューを廃止し、ピストンのリング摺動部側をボールベアリング構造にして摺動部分をなくすことにより、ボールが転がる摩擦力が軽減され機械効率がアップになり、高回転でも焼き付きを防ぐことができる。

本発明は、シューを廃止し、ピストンのリング摺動部側をボールベアリング構造にして摺動部分をなくし、ボールが転がることで摩擦力が軽減され損失動力が小さくでき機械効率アップとなり、高回転でも焼き付きを防ぐことができる。

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、本発明の第一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。
前記高圧ポート１６及び低圧ポート１７はピントル１２内を軸方向に穿設されたそれぞれ２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は図１の要部拡大縦断面図である。図３においてピストン２３には、端部が断面球形状に形成された凹部２５と、前記凹部２５に接続して設けられ内径部が該凹部２５よりも大きい縦断面椀状の凹部２６と、を備える。凹部２６には、軸心方向に穴２７が穿設されている。穴２７には、凹部２６の内周全面に密に付設された小径ボール２８を回転自在に支持するボール受け２９が装着されている。ボール受け２９は皿状に形成されている球面状の受け面２９ａと、該受け面２９ａの下部に一体的に設けられた軸部２９ｂと、を備える。

一方、凹部２５には大径ボール３０が回転自在に装着され、かつ小径ボール２８に接触している。そして、図４及び図５に示すように、受け面２９ａの曲面、大径ボール３０の曲面、すなわち受け面２９ａ、大径ボール３０の曲率の中心は同じである。
参照符号３１は大径ボール（ボール部材）３０を凹部２５に取付けるための押え部材で、該押え部材３１は大径ボール３０の外周面に接触する球形状の接触面を備えて開口部３２に装着され、かつピストン２３に装着された止め輪部材３３により大径ボール３０の取り外れを防止している。

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
３５により、回転支持軸３６に係合されている。回転支持軸３６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３７に穿設された軸穴３７ａにボールベアリング３８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３６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３６に出力させることができる。

カムリング３９は本体１１の偏芯穴１５ｂに挿入固定され、固定容量ポンプまたはモータと機能する。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カムリング３９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カムリング３９を支持し、ピントル１２と該カムリング３９との中心距離を調整できるようにされる。

また、ピントル１２、シリンダ２０、カムリング３９等の軸方向相対位置がずれないように、カバー３７によりカムリング３９を支えている。偏芯穴１５はカバー３７に設けられたドレーンポート４０と連通し、該ドレーンポート４０は図示しない低圧のドレーンに開放されている。
かかる構造のラジアルピストンポンプまたはモータ１０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）とカムリング３９はシリンダ２０の回転中心（ピントル１２の中心）に対して偏心して設けられているため、シリンダ２０内のピストン２３は、ボール受け２９を介して小径ボール２８とボール結合された大径ボール３０が回転してカムリング３９の内周面４０を転がりシリンダ２０内を往復運動する。
図２の下側ではピストン２０と大径ボール３０はピストン室２４を大きくする方向に動き、そのとき、圧油（図示しない）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１６ｂ、吐出ポート１９に吐出され図示しない各アクチュエータに供給される。

第一の実施の形態に係るラジアルピストンポンプまたはモータ１０では、図３に示すように回転自在の大径ボール３０は内周面４０に沿って自転しながら公転することで大径ボール３０と内周面４０の焼き付きを防止する。

図６は第二の実施の形態におけるラジアルピストンポンプまたはモータ５０の概略構造を示す略縦断面である。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図８は図６の要部断面を示す。図６乃至図８中、図１乃至図３の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。このラジラルピストンポンプまたはモータ５０の特徴は大径ボール３０を小径ボール２６に代わって滑り軸受５１により回転自在に支持していることである。なお、滑り軸受５１はＤＬＣ・ＭｏＳ２（ダイアモンドライクカーボン・二硫化モリブデン）などのコーティングを施してよい。
図８において、参照符号５２は滑り軸受５１に給油する給油孔で、ピストン２３に軸心方向に穿設されてシリンダ室２４よりシリンダ側ポート２４ａに連通している。
なお、大径ボール３０を凹部２５に取り付けはかしめ加工により行う

本発明の第一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に示すピストン付近の拡大縦断面図である。図１のピストンの要部拡大縦断面である。図４に示すピストンの分解図である。本発明の第二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６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６に示すピストン付近の拡大縦断面図である。

符号の説明

１０、５０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２４ピストン室
２８小径ボール２９ボール受け
３０大径ボール５１滑り軸受
５２給油孔

Claims

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ともに、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部材を有するラジアルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記シリンダ部材の外側に偏心可能なカムリングの内周面を摺動するボール部材が前記ピストンに回転自在に嵌挿され、前記シリンダ部材の回転に伴い前記ピストン部材が前記シリンダボア内を往復動し、前記シリンダ部材と前記ピストン部材により囲繞されたピストン室を拡縮す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。