JP2014126020A - アキシャルピストンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンとシリンダとの焼き付きを防止して、シリンダブロックを高速回転で運転することができると共に、シリンダからの作動油の漏れ量の増加による性能の低下を防止できるアキシャルピストンモータを提供する。
【解決手段】ハウジング１の内面には、シリンダブロック４の外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズル２１が設けられている。これにより、シリンダブロック４の回転中に、シリンダブロック４の外周面にノズル２１から作動油を吹き付けることで、この作動油が、ピストン５とシリンダ４０との摺動によって発生する摩擦熱を、奪うことができ、ピストン５とシリンダ４０との焼き付きを防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、アキシャルピストンモータに関する。

従来、アキシャルピストンモータとしては、特許第４８２８３７１号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このアキシャルピストンモータは、図６に示すように、ハウジング１００と、上記ハウジング１００に回転自在に取り付けられた駆動軸１０１と、上記駆動軸１０１に固定されたシリンダブロック１０２と、上記シリンダブロック１０２のシリンダ１０２ａに進退自在に嵌め込まれたピストン１０３と、上記ピストン１０３をシュー１０５を介して支持する斜板１０４とを備えている。そして、シリンダ１０２ａに作動油を供給して、ピストン１０３を往復運動させることで、シリンダブロック１０２および駆動軸１０１を回転させている。

ところで、上記ピストン１０３が往復運動する際、上記シリンダ１０２ａの内面には、ピストン１０３との摩擦による熱が発生する。その発熱量は、シリンダ１０２ａとピストン１０３との接触圧力に依存している。

従来の低回転仕様では、ピストン１０３およびシュー１０５に作用する（矢印にて示す）遠心力が小さいため、上記接触圧力が小さく、発熱量も小さい。よって、シリンダ１０２ａとピストン１０３との間の作動油を通過させるためのクリアランスを僅かに確保するだけで、このクリアランスから漏れる作動油によって、シリンダ１０２ａの内面を十分に冷却することができる。

現在では、建設機械や産業機械において、駆動装置の軽量化および省スペース化のために、高圧および高速化が進んでいる。そのため、油圧装置を高速回転で使用できることが望まれている。

上記シリンダブロック１０２を高速回転させる場合、（矢印にて示す）遠心力が接触圧力に影響を及ぼすようになり、シリンダ１０２ａの内面で生じる発熱量が大きくなる。よって、クリアランスから漏れる作動油では、シリンダ１０２ａの内面を十分に冷却することができない。また、遠心力が増加することにより、ピストン１０３が径方向外側に押されて、ピストン１０３の径方向外側のクリアランスの幅が狭くなる。

その結果、ピストン１０３の径方向外側を通過する作動油の量が少なくなって、ピストン１０３とシリンダ１０２ａとの焼き付きが発生する。一方、ピストン１０３の径方向外側を通過する作動油の量を確保するために、クリアランスを広げると、シリンダ１０２ａからの作動油の漏れ量が増加して、装置自体の性能が低下する問題がある。

特許第４８２８３７１号公報

そこで、この発明の課題は、ピストンとシリンダとの焼き付きを防止して、シリンダブロックを高速回転で運転することができると共に、シリンダからの作動油の漏れ量の増加による性能の低下を防止できるアキシャルピストンモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のアキシャルピストンモータは、
ハウジングと、
上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダを有するシリンダブロックと、
上記複数のシリンダに進退自在に嵌め込まれた複数のピストンと、
上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のピストンを支持する斜板と
を備え、
上記ハウジングの内面には、上記シリンダブロックの外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズルが設けられていることを特徴としている。

この発明のアキシャルピストンモータによれば、上記ハウジングの内面には、上記シリンダブロックの外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズルが設けられている。これにより、シリンダブロックの回転中に、シリンダブロックの外周面にノズルから作動油を吹き付けることで、この作動油が、ピストンとシリンダとの摺動によって発生する摩擦熱を、奪うことができ、ピストンとシリンダとの焼き付きを防止できる。

したがって、ピストンとシリンダとの焼き付きを防止できるため、シリンダブロックを高速回転で運転することができる。また、ピストンとシリンダとの間のクリアランスを増大しなくても、ピストンとシリンダとの焼き付きを防止できるため、シリンダからの作動油の漏れ量の増加による性能の低下を、防止できる。

また、一実施形態のアキシャルピストンモータでは、
上記シリンダブロックの外周面は、上記シリンダブロックの回転中に、予め定められた閾値よりも高い温度となり得る高温領域を有し、
上記ノズルは、上記シリンダブロックの上記高温領域に、対向している。

ここで、上記閾値とは、上記シリンダブロックの回転中に、上記ピストンと上記シリンダとの間に焼き付きが生じ得る値をいう。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記ノズルは、上記シリンダブロックの上記高温領域に、対向しているので、ノズルから高温領域に作動油を吹き付けることができ、ピストンとシリンダとの焼き付きを確実に防止できる。

また、一実施形態のアキシャルピストンモータでは、上記シリンダブロックの上記高温領域は、上記駆動軸の軸方向からみて、上記ピストンが下死点となる位置を基準として中心角度が＋４０°から−４０°の設定範囲にある。

ここで、中心角度の正方向を、上記シリンダブロックの回転方向とする。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記高温領域は、上記設定範囲にあるので、この高温領域は、最も焼き付きが生じ得る領域となる。したがって、ノズルからの作動油の噴射により、焼き付きを確実に防止できる。

また、一実施形態のアキシャルピストンモータでは、
上記ノズルは、上記駆動軸の軸方向からみて、上記ピストンが下死点となる位置の径方向外側に配置され、
上記ノズルの噴出方向は、上記駆動軸の軸方向からみて、上記シリンダブロックの上記設定範囲に交差する。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記ノズルは、上記ピストンが下死点となる位置の径方向外側に配置され、上記ノズルの噴出方向は、上記シリンダブロックの上記設定範囲に交差するので、ノズルを最適な位置に配置できる。

また、一実施形態のアキシャルピストンモータでは、
上記ハウジングに貫通状に螺合するプラグを有し、
上記プラグは、上記ノズルを有する。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記プラグは、上記ハウジングに螺合し、上記プラグは、上記ノズルを有するので、プラグをハウジングに着脱することで、ノズルのハウジングへの着脱を容易に行うことができる。

また、一実施形態のアキシャルピストンモータでは、
上記ハウジングには、上記シリンダに接続されて上記シリンダ対して作動油の給排を行う一対のメイン通路が設けられ、
この一対のメイン通路の間の圧力差によって切り換わって、低圧側の上記メイン通路を通過する作動油を上記ノズルに導くフラッシングバルブが、上記ハウジングに、設けられている。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記フラッシングバルブが、上記ハウジングに、設けられているので、モータをコンパクトにすることができる。

この発明のアキシャルピストンモータによれば、上記ハウジングの内面には、上記シリンダブロックの外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズルが設けられている。これにより、ピストンとシリンダとの焼き付きを防止して、シリンダブロックを高速回転で運転することができると共に、シリンダからの作動油の漏れ量の増加による性能の低下を防止できる。

本発明の一実施形態のアキシャルピストンモータを示す断面図である。 上記モータの駆動軸の軸に直交する断面図である。 上記モータの回路図である。 フラッシングバルブの断面図である。 他の実施形態のモータを示す断面図である。 従来のアキシャルピストンモータを示す断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態のアキシャルピストンモータを示す断面図である。図１に示すように、このモータは、ハウジング１と、このハウジング１に軸受２を介して回転自在に取り付けられた駆動軸３と、この駆動軸３に固定されたシリンダブロック４とを備える。

上記シリンダブロック４は、周方向に配列された複数のシリンダ４０を有する。この複数のシリンダ４０には、複数のピストン５が、進退自在に嵌め込まれている。

上記ピストン５の先端部は、球状に形成され、シュー６に連結されている。このシュー６は、ハウジング１に相対的に位置決めされた斜板７に支持されている。この斜板７は、上記駆動軸３に対して傾動可能な面を有し、この傾斜面によって上記複数のピストン５を支持する。この斜板７は、第１制御用ピストン８１および第２制御用ピストン８２によって、上記駆動軸３に対する傾斜角度を調整される。

上記ハウジング１は、駆動軸３の端部側を覆うカバー１０を有する。このカバー１０には、上記シリンダ４０に接続されて、上記シリンダ４０に対して作動油の給排を行う第１メイン通路１１および第２メイン通路１２が設けられている。

上記カバー１０のシリンダブロック４側の端面には、バルブプレート９が取り付けられている。このバルブプレート９は、円弧状の第１ポート９１および第２ポート９２を有し、第１ポート９１および第２ポート９２は、対称的に形成されている。

上記各シリンダ４０の底部には、シリンダ４０の内部に作動油を給排するためのポート４０ａが形成されている。上記シリンダブロック４の端面は、上記バルブプレート９に接触している。

上記カバー１０の上記第１メイン通路１１と、上記バルブプレート９の上記第１ポート９１と、所定の上記シリンダ４０のポート４０ａとは、連通し、上記カバー１０の上記第２メイン通路１２と、上記バルブプレート９の上記第２ポート９２と、所定の上記シリンダ４０のポート４０ａとは、連通する。

そして、上記第１メイン通路１１から作動油を供給すると、この作動油は、上記第１ポート９１を経由して、所定の上記シリンダ４０に流れ込んで、上記ピストン５を往復運動させつつ、上記シリンダブロック４および上記駆動軸３を一方向に回転させる。その後、シリンダ４０内の作動油は、上記第２ポート９２を経由して、上記第２メイン通路１２から排出される。供給側の第１メイン通路１１内の圧力は、排出側の第２メイン通路１２内の圧力よりも高い。

一方、上記第２メイン通路１２から作動油を供給すると、上記シリンダブロック４および上記駆動軸３は、他方向に回転する。その後、シリンダ４０内の作動油は、上記第１メイン通路１１から排出される。

上記ハウジング１の内面には、上記シリンダブロック４の外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズル２１が設けられている。このノズル２１は、プラグ２０の先端部に設けられている。このプラグ２０は、上記ハウジング１に貫通状に螺合している。

上記ノズル２１は、上記ハウジング１に設けられたノズル通路１５に連通し、このノズル通路１５は、ハウジング１のカバー１０に設けられたフラッシングバルブ３０に接続されている。このフラッシングバルブ３０は、上記第１メイン通路１１に連通した第１サブ通路１３に接続されると共に、上記第２メイン通路１２に連通した第２サブ通路１４に接続されている。このフラッシングバルブ３０は、第１メイン通路１１と第２メイン通路１２の間の圧力差によって切り換わって、低圧側のメイン通路を通過する作動油を、ノズル通路１５を介して、ノズル２１に導く。

図１と図２に示すように、上記シリンダブロック４の外周面は、上記シリンダブロック４の回転中に、予め定められた閾値よりも高い温度となり得る高温領域Ｚを有する。この閾値とは、シリンダブロック４の回転中に、ピストン５とシリンダ４０との間に焼き付きが生じ得る値をいう。

上記シリンダブロック４の上記高温領域Ｚは、上記駆動軸３の軸方向からみて、上記ピストン５が下死点となる位置Ｌを基準として中心角度が＋４０°から−４０°の設定範囲Ｒにある。ここで、中心角度の正方向を、シリンダブロック４の回転方向とする。ピストン５の下死点とは、ピストン５がシリンダ４０から最も突出した状態をいう。

具体的に述べると、上記設定範囲Ｒは、駆動軸３の軸方向からみて、下死点となるピストン５の中心と駆動軸３の中心とを結ぶ線を基準線Ｂとし、この基準線Ｂを中心として中心角度が＋４０°から−４０°の範囲である。

上記ノズル２１は、上記シリンダブロック４の上記高温領域Ｚに、対向している。具体的に述べると、ノズル２１は、駆動軸３の軸方向からみて、ピストン５が下死点となる位置Ｌの径方向外側に配置されている。ノズル２１の噴出方向は、駆動軸３の軸方向からみて、シリンダブロック４の設定範囲Ｒに交差している。つまり、ノズル２１の噴出方向は、駆動軸３の軸方向からみて、シリンダブロック４の径方向（上記基準線Ｂ）に一致している。

図３は、上記モータの回路図を示す。図３に示すように、上記駆動軸３、上記シリンダブロック４、上記ピストン５および上記斜板７から構成されるモータ部５０に、上記第１メイン通路１１および上記第２メイン通路１２が、接続されている。第１メイン通路１１から分岐した上記第１サブ通路１３は、上記フラッシングバルブ３０のスプール３１の第１ポートＰ１に接続され、第２メイン通路１２から分岐した上記第２サブ通路１４は、スプール３１の第２ポートＰ２に接続されている。上記ノズル２１に連通する上記ノズル通路１５は、スプール３１の第３ポートＰ３に接続されている。

上記スプール３１は、第１位置Ｓ１と第２位置Ｓ２と第３位置Ｓ３を有する。第１位置Ｓ１は、中立位置であり、第３ポートＰ３に第１ポートＰ１および第２ポートＰ２を接続しない。第２位置Ｓ２は、第３ポートＰ３に第２ポートＰ２を接続する。第３位置Ｓ３は、第３ポートＰ３に第１ポートＰ１を接続する。

そして、上記第１メイン通路１１に高圧の作動油を供給し、上記第２メイン通路１２から低圧の作動油を排出する場合、上記スプール３１は、第１サブ通路１３の高圧作動油と第２サブ通路１４の低圧作動油との差圧によって、第１位置Ｓ１から第２位置Ｓ２に切り換わって、ノズル通路１５に第２サブ通路１４を連通する。これにより、第２サブ通路１４の低圧作動油をノズル２１からモータ部５０に噴射することができる。

一方、上記第２メイン通路１２に高圧の作動油を供給し、上記第１メイン通路１１から低圧の作動油を排出する場合、上記スプール３１は、第２サブ通路１４の高圧作動油と第１サブ通路１３の低圧作動油との差圧によって、第１位置Ｓ１から第３位置Ｓ３に切り換わって、ノズル通路１５に第１サブ通路１３を連通する。これにより、第１サブ通路１３の低圧作動油をノズル２１からモータ部５０に噴射することができる。

なお、上記第１サブ通路１３および上記第２サブ通路１４から分岐して、（図１に示す）上記第１、上記第２制御用ピストン８１，８２に作動油を流入して、このピストン８１，８２を駆動させるようにしてもよい。

図４は、上記フラッシングバルブ３０の断面図を示す。図４に示すように、上記スプール３１は、ハウジング１のカバー１０に設けられた弁孔３２に、スライド自在に嵌め込まれている。そして、高圧の作動油を、実線の矢印に示すように、上記第１サブ通路１３に供給すると、上記スプール３１は、この高圧の作動油を受けて、図中の右側（図３の第２位置Ｓ２）に移動し、低圧の作動油が、点線の矢印に示すように、上記第２サブ通路１４から上記ノズル通路１５に供給される。

上記構成のアキシャルピストン５モータによれば、上記ハウジング１の内面には、上記シリンダブロック４の外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズル２１が設けられている。これにより、シリンダブロック４の回転中に、シリンダブロック４の外周面にノズル２１から作動油を吹き付けることで、この作動油が、ピストン５とシリンダ４０との摺動によって発生する摩擦熱を、奪うことができ、ピストン５とシリンダ４０との焼き付きを防止できる。

したがって、ピストン５とシリンダ４０との焼き付きを防止できるため、シリンダブロック４を高速回転で運転することができる。また、ピストン５とシリンダ４０との間のクリアランスを増大しなくても、ピストン５とシリンダ４０との焼き付きを防止できるため、シリンダ４０からの作動油の漏れ量の増加による性能の低下を、防止できる。

また、上記ノズル２１は、上記シリンダブロック４の上記高温領域Ｚに、対向しているので、ノズル２１から高温領域Ｚに作動油を吹き付けることができ、ピストン５とシリンダ４０との焼き付きを確実に防止できる。

また、上記高温領域Ｚは、上記設定範囲Ｒにあるので、この高温領域Ｚは、最も焼き付きが生じ得る領域となる。したがって、ノズル２１からの作動油の噴射により、焼き付きを確実に防止できる。

また、上記ノズル２１は、上記ピストン５が下死点となる位置Ｌの径方向外側に配置され、上記ノズル２１の噴出方向は、上記シリンダブロック４の上記設定範囲Ｒに交差するので、ノズル２１を最適な位置に配置できる。

また、上記プラグ２０は、上記ハウジング１に螺合し、上記プラグ２０は、上記ノズル２１を有するので、プラグ２０をハウジング１に着脱することで、ノズル２１のハウジング１への着脱を容易に行うことができる。

また、上記フラッシングバルブ３０が、上記ハウジング１に、設けられているので、モータをコンパクトにすることができる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。上記ピストン５および上記シリンダ４０の数量の増減は、自由である。上記ノズル２１の数量の増減は、自由である。

また、上記実施形態では、上記シリンダブロック４の上記設定範囲Ｒは、上記基準線Ｂを中心として中心角度が＋４０°から−４０°の範囲であったが、上記基準線Ｂを中心として中心角度が＋１５°から−１５°の範囲であってもよい。これにより、シリンダブロック４の焼き付きの可能性の高い場所に、ピンポイントで、ノズル２１から作動油を吹き付けることができる。

また、上記実施形態では、上記ノズル２１の噴出方向は、上記駆動軸３の軸方向からみて、上記シリンダブロック４の径方向に一致しているが、ノズル２１の噴出方向は、上記設定範囲Ｒに交差すれば、シリンダブロック４の径方向に傾斜していてもよい。もちろん、上記設定範囲Ｒの具体的な数値は、この実施形態に限定されず、設計変更可能である。

また、上記実施形態では、上記ノズル２１の噴出方向は、上記ノズル２１と上記駆動軸３の軸とを含む平面において、駆動軸３の軸に直交する方向（径方向）に一致しているが、図５に示すように、ノズル２１の噴出方向を、駆動軸３の軸に直交する方向Ｓを基準として、＋４５°から−４５°の範囲θに傾けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、上記ノズル２１を、上記プラグ２０の一部としたが、上記ハウジング１に直接に形成するようにしてもよい。

１ ハウジング
３ 駆動軸
４ シリンダブロック
５ ピストン
７ 斜板
９ バルブプレート
１０ カバー
１１ 第１メイン通路
１２ 第２メイン通路
１３ 第１サブ通路
１４ 第２サブ通路
１５ ノズル通路
２０ プラグ
２１ ノズル
３０ フラッシングバルブ
３１ スプール
４０ シリンダ
４０ａ ポート
Ｂ 基準線
Ｌ ピストンの下死点となる位置
Ｒ 設定範囲
Ｚ 高温領域

Claims (6)

1. ハウジングと、
   上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
   上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダを有するシリンダブロックと、
   上記複数のシリンダに進退自在に嵌め込まれた複数のピストンと、
   上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のピストンを支持する斜板と
   を備え、
   上記ハウジングの内面には、上記シリンダブロックの外周面に対向する位置に、作動油を噴射するためのノズルが設けられていることを特徴とするアキシャルピストンモータ。
2. 請求項１に記載のアキシャルピストンモータにおいて、
   上記シリンダブロックの外周面は、上記シリンダブロックの回転中に、予め定められた閾値よりも高い温度となり得る高温領域を有し、
   上記ノズルは、上記シリンダブロックの上記高温領域に、対向していることを特徴とするアキシャルピストンモータ。
3. 請求項２に記載のアキシャルピストンモータにおいて、
   上記シリンダブロックの上記高温領域は、上記駆動軸の軸方向からみて、上記ピストンが下死点となる位置を基準として中心角度が＋４０°から−４０°の設定範囲にあることを特徴とするアキシャルピストンモータ。
4. 請求項３に記載のアキシャルピストンモータにおいて、
   上記ノズルは、上記駆動軸の軸方向からみて、上記ピストンが下死点となる位置の径方向外側に配置され、
   上記ノズルの噴出方向は、上記駆動軸の軸方向からみて、上記シリンダブロックの上記設定範囲に交差することを特徴とするアキシャルピストンモータ。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載のアキシャルピストンモータにおいて、
   上記ハウジングに貫通状に螺合するプラグを有し、
   上記プラグは、上記ノズルを有することを特徴とするアキシャルピストンモータ。
6. 請求項１から５の何れか一つに記載のアキシャルピストンモータにおいて、
   上記ハウジングには、上記シリンダに接続されて上記シリンダ対して作動油の給排を行う一対のメイン通路が設けられ、
   この一対のメイン通路の間の圧力差によって切り換わって、低圧側の上記メイン通路を通過する作動油を上記ノズルに導くフラッシングバルブが、上記ハウジングに、設けられていることを特徴とするアキシャルピストンモータ。

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