JP2016017429A - 液圧回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】液圧回転機をコンパクト化するとともに、軸受のがたつきを防止する。
【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、シリンダブロック２を収容するケーシング３と、ケーシング３の開口端を塞ぐフロントカバー４と、フロントカバー４に形成され、シャフト１に沿ってシリンダブロック２側に延出する延出部４ｂと、延出部４ｂとシリンダブロック２との間に設けられる第１すべり軸受２０と、を備え、第１すべり軸受２０は、ピン部材２１によって延出部４ｂまたはシリンダブロック２に固定される。
【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として使用される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、シリンダブロックの外周とケーシングの内周との間に軸受を備えたアキシャルピストンポンプが開示されている。

特開２００５−１３３６４７号公報

しかしながら、シリンダブロックの外周とケーシングの内周との間に軸受を備えたアキシャルピストンポンプにおいては、軸受と摺接する摺接部をシリンダブロックの外周面から延出して形成する必要があるとともに、ケースの内周側に軸受を設置する空間を確保する必要があるため、ポンプの外径が大きくなってしまうという問題点があった。また、軸受が設けられる範囲が広いため、軸受に用いられる材料の使用量が多くなり、材料費が高くなるという問題点があった。このような問題点を解決するために、シリンダブロックのシャフト側に軸受を配置することも考えられるが、大きなトルクが軸受に作用した場合に、軸受ががたついてしまい、軸受の機能を発揮しないおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液圧回転機のコンパクト化を図るとともに、軸受のがたつきを防止することを目的とする。

本発明は、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、前記シャフトの一端を支持するとともに前記シリンダブロックを収容するケース部材と、前記シャフトの他端が挿通し、前記ケース部材の開口端を塞ぐカバー部材と、前記カバー部材に形成され、前記シャフトに沿って前記シリンダブロック側に延出する延出部と、前記延出部と前記シリンダブロックとの間に設けられる第１すべり軸受と、を備え、前記第１すべり軸受は、固定手段によって前記延出部または前記シリンダブロックに固定されることを特徴とする。

本発明によれば、フロントカバーの延出部とシリンダブロックとの間に設けられる軸受が固定手段によって固定されるため、シリンダブロックの外径を小さくすることができるとともに、軸受のがたつきを防止することができる。

本発明の実施形態に係る液圧回転機の断面図である。 図１のII部の拡大図である。 図２のIII−III線に沿う断面図である。 固定手段の第１変形例を示す図である。 固定手段の第２変形例を示す図である。

以下、図面を参照して、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。図１に示すように、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カバー部材としてのフロントカバー４と、を備える。

ここで、ケース本体３ａとエンドカバー５とを結合したものが請求項のケース部材に該当する。本実施形態では、ケース本体３ａとエンドカバー５とは別部材で形成されている。これに代えて、ケース本体３ａとエンドカバー５とを一体的に形成してもよい。この場合、ケース本体３ａとエンドカバー５とを一体的に形成したものが請求項のケース部材に該当する。

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５０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、容積室７を区画する円柱状のピストン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２すべり軸受１９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。

フロントカバー４には、さらに、シャフト１に沿ってシリンダブロック２側に延出する筒状の延出部４ｂが形成される。延出部４ｂの外周面には第１すべり軸受２０が圧入される。延出部４ｂの外周面に対向して位置するシリンダブロック２には、第１すべり軸受２０に摺接する筒状の摺接部２ｃが形成される。摺接部２ｃの内周面が第１すべり軸受２０の外周面に摺接するため、シリンダブロック２はフロントカバー４により回転自在に支持されることになる。

ここで、延出部４ｂの外周面に圧入された第１すべり軸受２０には、回転するシリンダブロック２からトルクが作用するが、このトルクが大きいと第１すべり軸受２０の圧入が緩み、第１すべり軸受２０が延出部４ｂに対してがたついたり、延出部４ｂから外れたりするおそれがある。このため、第１すべり軸受２０は延出部４ｂに対して確実に固定される必要がある。

本実施形態において、第１すべり軸受２０は、図２及び図３に拡大して示されるように、固定手段としてのピン部材２１によって延出部４ｂに対して固定される。図２は、図１のII部の拡大図であり、ピン部材２１の周辺を拡大して示しており、シャフト１やシリンダブロック２，フロントカバー４以外の部材については省略して示している。図３は、図２のIII−III線に沿う断面を拡大して示した図面である。

図２及び図３に示すように、ピン部材２１は、第１すべり軸受２０を貫通する貫通孔２０ａと延出部４ｂを貫通する固定孔４ｃとに圧入される。貫通孔２０ａ及び固定孔４ｃは、延出部４ｂの外周面に第１すべり軸受２０が圧入された状態で共穴加工により形成される。ピン部材２１が貫通孔２０ａ及び固定孔４ｃに対して密着するため、第１すべり軸受２０が延出部４ｂに対してがたついたり、延出部４ｂから外れたりすることが防止される。また、ピン部材２１の圧入方向における長さは、図３に示されるように、第１すべり軸受２０の外周面及び延出部４ｂの内周面から突き出ないように設定されている。このため、第１すべり軸受２０が摺接する摺接部２ｃや延出部４ｂの内周側に隣接するシャフト１にピン部材２１が接触することはない。なお、本実施形態において、第１すべり軸受２０は、延出部４ｂの外周面に圧入されているが、第１すべり軸受２０は、モールド成形によって延出部４ｂの外周面に形成されてもよい。

また、本実施形態において、延出部４ｂに形成される固定孔４ｃは、延出部４ｂを貫通している。これに代えて、固定孔４ｃをシャフト１側が閉塞された有底穴として形成してもよい。この場合、ピン部材２１は、固定孔４ｃの底部に当接することによりシャフト１側への移動が規制され、位置決めが容易に行われる。

また、固定手段としては、ピン部材２１の代わりに止めネジを用いてもよい。この場合、延出部４ｂの固定孔４ｃと第１すべり軸受２０の貫通孔２０ａとの両方あるいはいずれか一方には雌ネジ部が加工される。この雌ネジ部に止めネジが螺合することにより、第１すべり軸受２０が延出部４ｂに対してがたついたり、延出部４ｂから外れたりすることが防止される。

図１に示すように、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１８を備える。エンドカバー５は、第３すべり軸受１８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（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）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、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。

第１すべり軸受２０がフロントカバー４の延出部４ｂとシリンダブロック２との間に設けられるため、シリンダブロック２の外周面に軸受と摺接する摺接部を形成する必要がない。したがって、シリンダブロック２の外径が小さくなり、液圧回転機１００をコンパクトにすることができる。

また、第１すべり軸受２０がフロントカバー４の延出部４ｂとシリンダブロック２との間に設けられるため、シリンダブロック２の外周とケーシング３の内周との間にすべり軸受を設けた場合と比較し、軸受の径が小さくなり、軸受が設置される範囲が狭くなる。このため、軸受材料の使用量が減り、製造コストを低減することができる。

また、軸受面積が小さくなると、シリンダブロック２から第１すべり軸受２０に対して作用するトルクは大きくなってしまう。しかし、第１すべり軸受２０がピン部材２１によってフロントカバー４へ固定されるため、第１すべり軸受２０のがたつきを防止することができるとともに第１すべり軸受２０がフロントカバー４から脱落することを防止することができる。

また、軸受１８〜２０として、作動流体が水であっても摺動性が確保できる材質で形成されたすべり軸受が用いられるため、潤滑性が乏しい水を作動流体として用いた場合も焼き付き等が生じることはない。さらに、本実施形態では、シャフト１及びシリンダブロック２からなる回転物は、３つのすべり軸受けにより支持されているため、それぞれのすべり軸受にかかる面圧が分散される。このため、潤滑性が乏しい水を作動流体として用いた場合でも液圧回転機の耐久性を向上することができる。

以下、図４及び図５を参照して、上述の固定手段の変形例について説明する。図４及び図５は、図２に対応する図面である。

図４に示される第１変形例では、固定手段として、第１すべり軸受２０の内周面には、径方向内側に突出する突起部２０ｂが形成され、延出部４ｂの外周面には、第１すべり軸受２０の突起部２０ｂが係合する係止凹部４ｄが形成される。突起部２０ｂが係止凹部４ｄに係合する係止構造によって、第１すべり軸受２０は、延出部４ｂに対して固定される。したがって、第１変形例においても、上述の実施形態と同様に、第１すべり軸受２０のがたつきを防止することができるとともに第１すべり軸受２０がフロントカバー４から脱落することを防止することができるという効果を奏する。

第１変形例において、突起部２０ｂ及び係止凹部４ｄは、全周に渡って形成されていてもよいし、周方向に複数設けられてもよい。また、突起部２０ｂ及び係止凹部４ｄは、第１すべり軸受２０の軸方向において、どのような位置に設けられていてもよい。また、第１変形例では、第１すべり軸受２０側に突起部２０ｂが形成され、延出部４ｂ側に係止凹部４ｄが形成されているが、これに代えて、延出部４ｂ側に突起部を形成し、第１すべり軸受２０側に係止凹部を形成してもよい。

また、第１変形例において、第１すべり軸受２０は樹脂材により形成されてもよく、この場合、第１すべり軸受２０は延出部４ｂに対してモールド成形される。モールド成形により形成された突起部２０ｂが係止凹部４ｄに係合することによって、第１すべり軸受２０は、延出部４ｂに対して固定される。モールド成形の密着性を向上させるために、延出部４ｂの外周面にさらに複数の凹凸部を設けてもよい。

図５に示される第２変形例では、固定手段として、第１すべり軸受２０の内周面には、雌ねじ２０ｃが形成され、延出部４ｂの外周面には、第１すべり軸受２０の雌ねじ２０ｃに螺合する雄ねじ４ｅが形成される。延出部４ｂの雄ねじ４ｅに対して、第１すべり軸受２０をシリンダブロック２の回転方向と同一方向にねじ込むことによって、第１すべり軸受２０は、延出部４ｂに固定される。第１すべり軸受２０がねじ込まれる方向とシリンダブロック２の回転方向とが同じであれば、第１すべり軸受２０は緩むことがないので、シリンダブロック２の回転方向が一定であるピストンポンプとして液圧回転機１００を用いる場合、特に有用である。したがって、第２変形例においても、上述の実施形態と同様に、第１すべり軸受２０のがたつきを防止することができるとともに第１すべり軸受２０がフロントカバー４から脱落することを防止することができるという効果を奏する。

上述の各固定手段とともに、あるいは、単独で第１すべり軸受２０を固定する固定手段として接着剤を用いてもよい。第１すべり軸受２０と延出部４ｂとの接触面には接着剤が塗布され、接着剤を介して第１すべり軸受２０は延出部４ｂに対して接合される。固定手段として接着剤を用いた場合も、上述の実施形態と同様に、第１すべり軸受２０のがたつきを防止することができるとともに第１すべり軸受２０がフロントカバー４から脱落することを防止することができるという効果を奏する。第１すべり軸受２０の固定手段はこれらに限定されるものではなく、第１すべり軸受２０が延出部４ｂから外れることを防止することができるものであればどのような形態のものでもよい。

上述の実施形態，第１変形例及び第２変形例において、シリンダブロック２とフロントカバー４との間に設けられる第１すべり軸受２０は、フロントカバー４側に固定されている。これに代えて、第１すべり軸受２０をシリンダブロック２側に固定してもよい。この場合、第１すべり軸受２０は、上述のいずれかの固定手段によってシリンダブロック２の摺接部２ｃの内周側に固定され、フロントカバー４の延出部４ｂの外周面に摺接する。

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。

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。

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
２ｃ 摺接部
３ ケーシング
３ａ ケース本体（ケース部材）
４ フロントカバー（カバー部材）
４ｂ 延出部
４ｃ 固定孔
４ｄ 係止凹部（固定手段）
４ｅ 雄ねじ（固定手段）
５ エンドカバー（ケース部材）
６ ピストン
７ 容積室
１０ シュー
１１ 斜板
１８ 第３すべり軸受
１９ 第２すべり軸受
２０ 第１すべり軸受
２０ａ 貫通孔
２０ｂ 突起部（固定手段）
２０ｃ 雌ねじ（固定手段）
２１ ピン部材（固定手段）

Claims (8)

1. 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、
   前記シャフトの一端を支持するとともに前記シリンダブロックを収容するケース部材と、
   前記シャフトの他端が挿通し、前記ケース部材の開口端を塞ぐカバー部材と、
   前記カバー部材に形成され、前記シャフトに沿って前記シリンダブロック側に延出する延出部と、
   前記延出部と前記シリンダブロックとの間に設けられる第１すべり軸受と、
   を備え、
   前記第１すべり軸受は、固定手段によって前記延出部または前記シリンダブロックに固定されることを特徴とする液圧回転機。
2. 前記固定手段は、前記第１すべり軸受を貫通し先端部が前記延出部または前記シリンダブロックに設けられた孔に嵌合するピン部材であることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
3. 前記固定手段は、前記第１すべり軸受を貫通し先端部が前記延出部または前記シリンダブロックに設けられたネジ孔に螺合する止めネジであることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
4. 前記固定手段は、前記第１すべり軸受に形成される軸受側突起部または軸受側係止凹部と、前記延出部または前記シリンダブロックに形成され前記軸受側突起部と係合する係止凹部または前記軸受側係止凹部と係合する突起部とからなる係止構造であることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
5. 前記第１すべり軸受は、前記延出部または前記シリンダブロックにモールド成形により形成されることを特徴とする請求項４に記載の液圧回転機。
6. 前記固定手段は、前記第１すべり軸受に形成される軸受側ネジ部と、前記延出部または前記シリンダブロックに形成され前記軸受側ネジ部に螺合するネジ部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
7. 作動流体が水であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の液圧回転機。
8. 前記カバー部材に設けられ、貫通する前記シャフトの外周を回転自在に支持する第２すべり軸受と、
   前記ケース部材に設けられ、前記シャフトの一端を回転自在に支持する第３すべり軸受と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の液圧回転機。

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