JP2015178808A

JP2015178808A - 液圧回転機

Info

Publication number: JP2015178808A
Application number: JP2014056681A
Authority: JP
Inventors: 竜乃介石川; Ryunosuke Ishikawa
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-08

Abstract

【課題】ピストンとシューとの摺接面の潤滑性を良くし、液圧回転機の効率を向上させる。
【解決手段】液圧回転機１００であって、複数のピストン６と、ピストン６を収容する複数のシリンダ２ｂを有するシリンダブロック２と、シリンダブロック２を貫通するシャフト１と、シリンダブロック２の回転に伴ってシリンダ２ｂの容積室を拡縮するようにピストン６を往復動させる斜板１１と、ピストン６と斜板１１との間に介在され、ピストン６及び斜板１１に摺接するシュー１０と、ピストン６またはシュー１０に形成され、ピストン６とシュー１０との摺接面に開口する液溜部６ｄ，６ｆ，１０ｆと、液溜部６ｄ，６ｆ，１０ｆに作動流体を供給する供給通路６ｃ，１０ｇと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピストンポンプやピストンモータなどの液圧回転機に関するものである。

液圧回転機としては、例えば特許文献１のようなピストンポンプが知られている。特許文献１には、ピストンに摺接するシューを有し、作動流体として水を吐出する水圧アキシャルピストンポンプが開示されている。

特開平８−２４７０２１号公報

特許文献１に記載のようなピストンポンプでは、ピストンとシューとの摺接面の潤滑性が悪化すると、摺接面の摩擦抵抗が大きくなり、効率が低下するおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンとシューとの摺接面の潤滑性を良くし、液圧回転機の効率を向上させることを目的とする。

本発明は、液圧回転機であって、複数のピストンと、前記ピストンを収容する複数のシリンダを有し、回転するシリンダブロックと、前記シリンダブロックを貫通して前記シリンダブロックと結合するシャフトと、前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、前記ピストンと前記斜板との間に介在され、前記ピストン及び前記斜板に摺接するシューと、前記ピストンまたは前記シューに形成され、前記ピストンと前記シューとの摺接面に開口する液溜部と、前記液溜部に作動流体を供給する供給通路と、を備えることを特徴とする。

本発明では、ピストンとシューとの摺接面に開口する液溜部と、液溜部に作動流体を供給する供給通路と、を備えているため、ピストンとシューとの摺接面の潤滑性が向上する。この結果、摺接面の摩擦抵抗が低下するため、液圧回転機の効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る液圧回転機の断面図である。本発明の実施形態に係る液圧回転機のピストンとシューの拡大図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る液圧回転機のピストンとシューの拡大図である。本発明の実施形態の第２変形例に係る液圧回転機のピストンとシューの拡大図である。

以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る液圧回転機について説明する。

本実施形態では、液圧回転機が、水を作動流体とする水圧ピストンポンプモータ１００である場合について説明する。水圧ピストンポンプモータ１００は、外部からの動力によりシャフト１が回転してピストン６が往復動することで、作動流体である水を供給するポンプとして機能し、外部から供給される水の流体圧によりピストン６が往復動してシャフト１が回転することにより、回転駆動力を出力するモータとして機能する。

以下の説明では、水圧ピストンポンプモータ１００をピストンポンプとして使用した場合について例示し、水圧ピストンポンプモータ１００を単に「ピストンポンプ１００」と称する。

ピストンポンプ１００は、水を作動流体とする水圧ピストンポンプである。ピストンポンプ１００は、動力源によって回転するシャフト１と、シャフト１に連結されシャフト１の回転に伴って回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２を収容するケーシング３と、を備える。ケーシング３は、両端が開口するケース本体３ａと、シャフト１の一端を支持するとともにケース本体３ａの一方の開口端を塞ぐエンドカバー５と、シャフト１の他端が挿通するとともにケース本体３ａの他方の開口端を塞ぐフロントカバー４と、を備える。

シャフト１の一端部１ａは、エンドカバー５に設けられる収容凹部５ａに収容される。シャフト１の他端部１ｂは、フロントカバー４から外部に突出し、動力源に連結される。

シリンダブロック２は、シャフト１が貫通する貫通孔２ａを有し、シャフト１と連結部３０にてスプライン結合される。これにより、シリンダブロック２はシャフト１の回転に伴って回転する。

シリンダブロック２には、一方の端面に開口部を有する複数のシリンダ２ｂがシャフト１と平行に形成される。複数のシリンダ２ｂは、シリンダブロック２の周方向に所定の間隔を持って形成される。シリンダ２ｂには、円柱状のピストン６が往復動自在に挿入される。ピストン６には、軸方向に延びる中空部６ｂが形成される。ピストン６の中空部６ｂとシリンダ２ｂの内壁とにより容積室７が区画される。ピストン６の先端側は、シリンダ２ｂの開口部から突出し、その先端部には球面座６ａが形成される。

ピストンポンプ１００は、ピストン６の先端６ａに回転自在に連結されるシュー１０と、シリンダブロック２の回転に伴ってシュー１０が摺接する斜板１１と、をさらに備える。

シュー１０は、各ピストン６の先端に形成される球面座６ａを受容する受容部１０ａと、斜板１１に摺接する円形の平板部１０ｂと、を備える。受容部１０ａの内面は球面状に形成され、受容した球面座６ａの外面と摺接する。シュー１０は球面座６ａに対してあらゆる方向に角度変位可能である。

斜板１１は、フロントカバー４の内壁に固定され、シャフト１の軸に垂直な方向から傾斜した摺接面１１ａを有する。シュー１０の平板部１０ｂは、摺接面１１ａに対して面接触する。

フロントカバー４には、シャフト１が挿通する貫通孔４ａが形成される。貫通孔４ａには、シャフト１を回転自在に支持する第１すべり軸受１８が嵌合される。また、フロントカバー４には、シャフト１とフロントカバー４との間から水が外部へ洩れないようにシール材２５が設けられる。

ケース本体３ａの内周面には、第２すべり軸受１９が嵌合される。ケース本体３ａは、第２すべり軸受１９を介してシリンダブロック２を回転自在に支持する。

エンドカバー５には、容積室７に吸い込まれる水を導く供給通路８と、容積室７から吐出される水が導かれる排出通路９と、が形成される。エンドカバー５は、さらに、収容凹部５ａの内周面に嵌合する第３すべり軸受２０を備える。エンドカバー５は、第３すべり軸受２０を介して収容凹部５ａに収容されるシャフト１の一端部１ａを回転自在に支持する。

第１〜３すべり軸受１８〜２０は、樹脂，セラミック，ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）等により形成される。第１〜３すべり軸受１８〜２０の材質は、特に作動流体が水であっても摺動性が確保できる材質であればどのような材質でもよい。

ピストンポンプ１００は、シリンダブロック２とエンドカバー５との間に介在されるバルブプレート１７をさらに備える。

バルブプレート１７は、シリンダブロック２の基端面が摺接する円板部材であり、エンドカバー５に固定される。バルブプレート１７には、供給通路８と容積室７を接続する供給ポート１７ａと、排出通路９と容積室７を接続する排出ポート１７ｂと、が形成される。

次に、図２を参照し、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑構造について説明する。

ピストン６には、一端がシュー１０と摺接する球面座６ａの先端面に開口し、他端が中空部６ｂに開口する供給通路６ｃが形成される。さらに、シュー１０と摺接する球面座６ａには、ピストン６とシュー１０との摺接面に設けられる液溜部としての溝部６ｄが形成される。供給通路６ｃを通じて溝部６ｄと容積室７とは連通しているため、溝部６ｄは、容積室７において加圧された水によって満たされる。このため、ピストン６とシュー１０との摺接面には、静圧軸受が形成される。

図２に示される溝部６ｄは、ピストン６の球面座６ａの表面に形成されている。これに代えて、シュー１０の受容部１０ａの内表面に溝部を形成してもよい。また、溝部６ｄは、１つでもよいし複数形成してもよく、ピストン６とシュー１０との摺接面内であればどのような位置に設けてもよい。溝部６ｄの深さや設けられる範囲は、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑性を考慮し設定される。また、溝部６ｄの球面座６ａの表面における形状は、矩形に限らず、円形や楕円形，十字形，円環等どのような形状であってもよい。また、ピストン６の球面座６ａまたはシュー１０の受容部１０ａには、樹脂，セラミック，ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）等、特に作動流体が水であっても潤滑性が確保可能な潤滑被膜を形成してもよい。

シュー１０には、一端がピストン６と摺接する受容部１０ａの内表面に開口し、他端が斜板１１と摺接する平板部１０ｂに開口する孔１０ｃが形成される。平板部１０ｂには、シュー１０と斜板１１との摺接面に開口する凹部１０ｄが形成される。供給通路６ｃ及び孔１０ｃを通じて凹部１０ｄと容積室７とは連通しているため、凹部１０ｄは、溝部６ｄと同様に、容積室７において加圧された水によって満たされる。このため、シュー１０と斜板１１との摺接面には静圧軸受が形成される。シュー１０の平板部１０ｂまたは斜板１１の摺接面１１ａには、樹脂，セラミック，ＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）等、特に作動流体が水であっても潤滑性が確保可能な潤滑被膜を形成してもよい。

次に、図３及び図４を参照し、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑構造の変形例について説明する。

図３に示す第１変形例は、図２に示されるものに対して、溝部６ｄに代えて、液溜部としての凹部６ｆが球面座６ａの表面に複数形成される点で異なっている。さらにこれら複数の凹部６ｆに向けて、供給通路６ｃから分岐する分岐通路６ｅがそれぞれ形成される。供給通路６ｃ及び分岐通路６ｅを通じて各凹部６ｆと容積室７とは連通しているため、各凹部６ｆは、容積室７において加圧された水によって満たされる。このため、ピストン６とシュー１０との摺接面には、静圧軸受が形成される。この場合、供給通路６ｃ及び分岐通路６ｅからなる通路が請求項１の供給通路に該当する。

図３に示す第１変形例では、凹部６ｆは、球面座６ａの表面に形成される。これに代えて、シュー１０の受容部１０ａの内表面に凹部を形成してもよい。また、各凹部６ｆはそれぞれ独立して形成されていてもよいし、球面座６ａの表面に形成される溝等を通じて互いに連通してもよい。また、凹部６ｆは、ピストン６とシュー１０との摺接面内であればどのような位置に設けてもよく、同一断面内に限定されるものではない。また、凹部６ｆの大きさや数は、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑性を考慮し設定される。また、凹部６ｆの球面座６ａの表面における形状は、矩形や円形，楕円形，円環等どのような形状であってもよい。

図４に示す第２変形例は、図２及び図３に示されるものに対して、球面座１０ｅがシュー１０側に形成される点で異なっている。ピストン６の先端には、シュー１０の球面座１０ｅを受容する受容部６ｇが形成される。シュー１０の球面座１０ｅの表面には、液溜部としての凹部１０ｆが複数独立して形成される。さらにこれら複数の凹部１０ｆに向けて、孔１０ｃから分岐する分岐孔１０ｇがそれぞれ形成される。ピストンに形成された供給通路６ｃと、シュー１０に形成された孔１０ｃ及び分岐孔１０ｇと、を通じて各凹部１０ｆと容積室７とは連通しているため、各凹部１０ｆは、容積室７において加圧された水によって満たされる。このため、ピストン６とシュー１０との摺接面には、静圧軸受が形成される。この場合、供給通路６ｃ、孔１０ｃ及び分岐孔１０ｇからなる通路が請求項１の供給通路に該当する。

図４に示す第２変形例では、凹部１０ｆは、球面座１０ｅの表面に形成される。これに代えて、ピストン６の受容部６ｇの内表面に凹部を形成してもよい。また、凹部１０ｆは、ピストン６とシュー１０との摺接面内であればどのような位置に設けてもよく、同一断面内に限定されるものではない。また、凹部１０ｆの大きさや数は、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑性を考慮し設定される。また、凹部１０ｆの球面座１０ｅの表面における形状は、矩形や円形，楕円形，円環等どのような形状であってもよい。

次に、ピストンポンプ１００の動作について説明する。

外部からの動力によりシャフト１が回転駆動され、それに伴いシリンダブロック２が回転すると、各シュー１０の平板部１０ｂが斜板１１に対して摺接し、各ピストン６が斜板１１の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダ２ｂ内を往復動する。各ピストン６の往復動により、各容積室７の容積が増減する。

シリンダブロック２の回転により拡大する容積室７には供給通路８及び供給ポート１７ａを通じて水が導かれる。容積室７内に吸い込まれた水は、シリンダブロック２の回転による容積室７の縮小によって増圧され、排出ポート１７ｂ及び排出通路９を通じて吐出される。このように、ピストンポンプ１００では、シリンダブロック２の回転に伴って、水の吸込と吐出とが連続的に行われる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ピストン６とシュー１０との摺接面に開口する液溜部６ｄ，６ｆ，１０ｆと、液溜部に作動流体を供給する供給通路６ｃ，１０ｇと、を備えているため、ピストン６とシュー１０との摺接面には、静圧軸受が形成される。この結果、摺接面の潤滑性が向上し、摩擦抵抗が低下するため、液圧回転機のポンプ効率及び駆動効率を向上させることができる。

また、ピストン６とシュー１０との摺接面の潤滑性が向上するため、ピストン６やシュー１０の摩耗が低減される。このため、摩耗により生じるピストン６とシュー１０との間のがたつきが防止されるとともに、がたつきに起因する騒音の発生を防止することができる。

本実施形態では、作動流体として水を用いているが、これに代えて、作動油や水溶性代替液等の作動流体を用いてもよい。また、ピストンポンプモータ１００は、斜板１１の角度が固定式のものであるが、斜板の傾転角度を変更可能な可変容量型ピストンポンプモータであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００水圧ピストンポンプモータ（液圧回転機）
１シャフト
２シリンダブロック
３ケーシング
６ピストン
６ｃ供給通路
６ｄ溝部（液溜部）
６ｅ分岐通路（供給通路）
６ｆ凹部（液溜部）
７容積室
１０シュー
１０ｆ凹部（液溜部）
１０ｇ分岐孔（供給通路）
１１斜板
１８第１すべり軸受
１９第２すべり軸受
２０第３すべり軸受

Claims

液圧回転機であって、
複数のピストンと、
前記ピストンを収容する複数のシリンダを有し、回転するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックを貫通して前記シリンダブロックと結合するシャフトと、
前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、
前記ピストンと前記斜板との間に介在され、前記ピストン及び前記斜板に摺接するシューと、
前記ピストンまたは前記シューに形成され、前記ピストンと前記シューとの摺接面に設けられる液溜部と、
前記液溜部に作動流体を供給する供給通路と、を備えることを特徴とする液圧回転機。
前記供給通路は、前記ピストンに形成され、前記液溜部と前記容積室とを連通する通路であることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
前記供給通路は、前記液溜部に向けて形成される複数の通路であることを特徴とする請求項２に記載の液圧回転機。
前記供給通路は、前記ピストンと前記シューに亘って形成され、前記液溜部と前記容積室とを連通する通路であることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
前記液溜部は、前記ピストンまたは前記シューに形成される複数の凹部であり、
前記供給通路は、複数の前記液溜部のそれぞれに対して連通する複数の通路であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の液圧回転機。