JP2020016172A - Variable displacement swash plate type hydraulic rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械に搭載され、油圧ポンプまたは油圧モータとして好適に用いられる可変容量型斜板式液圧回転機に関する。 The present invention relates to a variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine which is mounted on a construction machine such as a hydraulic shovel, a hydraulic crane, a wheel loader and the like and is preferably used as a hydraulic pump or a hydraulic motor.
一般に、油圧ショベル等の建設機械に設けられる可変容量型斜板式液圧回転機は、例えば、タンクと共に油圧源を構成する可変容量型の油圧ポンプ、または、走行用、旋回用の油圧アクチュエータを構成する可変容量型の油圧モータ等として使用されるものである。 In general, a variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine provided in a construction machine such as a hydraulic excavator constitutes, for example, a variable displacement type hydraulic pump that forms a hydraulic source together with a tank, or a traveling and turning hydraulic actuator. It is used as a variable displacement hydraulic motor or the like.
この種の従来技術による可変容量型斜板式液圧回転機は、筒状のケーシングと、ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、回転軸と一体に回転するようにケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、各シリンダから突出する各ピストンの突出端側に装着された複数のシューと、表面側が各シューを摺動可能に案内する平滑面(摺動面)となり裏面側がケーシング側のクレードル(斜板支持部)に傾転可能に支持される斜板と、各シューと各ピストンの突出端部との間に位置して回転軸に挿通され、各シューを斜板の平滑面(摺動面)に当接させる環状なリテーナと、リテーナとシリンダブロックとの間に位置して回転軸に挿嵌され、外周面によってリテーナを斜板に向けて押圧するリテーナガイドとを備えている。 A variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine according to the related art of this type includes a cylindrical casing, a rotating shaft rotatably provided on the casing, and a circumferential shaft provided inside the casing so as to rotate integrally with the rotating shaft. A cylinder block having a plurality of cylinders extending in the axial direction separated from each other in a direction, a plurality of pistons reciprocally inserted into each cylinder of the cylinder block, and a protruding end side of each piston protruding from each cylinder. A plurality of mounted shoes, and a swash plate whose front side is a smooth surface (sliding surface) for slidably guiding each shoe and whose back side is tiltably supported by a cradle (swash plate support) on the casing side. An annular retainer that is positioned between each shoe and the protruding end of each piston and that is inserted through the rotating shaft and abuts each shoe on the smooth surface (sliding surface) of the swash plate; and a retainer and a cylinder block. of Located is fitted to the rotary shaft, and a retainer guide for pressing the retainer on the swash plate by the outer peripheral surface.
このような可変容量型斜板式液圧回転機は、外部から傾転制御圧が給排されることにより斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータがケーシングに設けられている。可変容量型斜板式液圧回転機は、傾転アクチュエータにより斜板の角度を変化させ、容量を任意に変更することができる。 In such a variable capacity type swash plate type hydraulic rotating machine, a tilt actuator that tilts and drives a swash plate by externally supplying and discharging a tilt control pressure is provided in a casing. In the variable displacement type swash plate type hydraulic rotating machine, the displacement of the swash plate can be changed by the tilt actuator to change the displacement arbitrarily.
従来技術による可変容量型斜板式液圧回転機は、リテーナガイドの外周面を凸球面状に形成すると共に、リテーナの内周面を凹球面状またはテーパ面状に形成している(特許文献1)。これにより、リテーナガイドの外周面をリテーナの内周面に摺動可能に当接させた状態で、リテーナガイドによってリテーナを斜板に向けて押圧することができる。この場合、リテーナガイドの内周円筒面とシリンダブロックの小径端部の外周円筒面は、隙間を持って挿嵌している。また、シリンダブロックとリテーナガイドとの間には、バネが設置されている。リテーナガイドは、圧縮したバネの反力を受けてリテーナを押圧する。 In the variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine according to the related art, the outer peripheral surface of the retainer guide is formed in a convex spherical shape, and the inner peripheral surface of the retainer is formed in a concave spherical shape or a tapered surface shape (Patent Document 1). ). Thus, the retainer guide can press the retainer toward the swash plate in a state where the outer peripheral surface of the retainer guide is slidably abutted on the inner peripheral surface of the retainer. In this case, the inner cylindrical surface of the retainer guide and the outer cylindrical surface of the small-diameter end of the cylinder block are fitted with a gap. Further, a spring is provided between the cylinder block and the retainer guide. The retainer guide receives the reaction force of the compressed spring and presses the retainer.
ここで、特許文献1の技術は、リテーナガイドの内周側にスプラインを設けている。即ち、リテーナガイドは、回転軸にスプライン結合している。このため、リテーナガイドとシリンダブロックは、回転軸と共に一体的に回転する。これにより、リテーナガイドとバネとの相対運動を排除(阻止)することができ、バネの回転摺動による摩耗を抑制することができる。
Here, in the technique of
一方、回転頻度が少ない場合の構造として、リテーナガイドと回転軸とをスプラインで結合しない構造がある。この構造の場合は、リテーナガイドは、回転軸に対して、リテーナガイドの内周円筒面と回転軸の外周面とが接触しない隙間を持って挿嵌される。 On the other hand, as a structure in the case where the rotation frequency is low, there is a structure in which the retainer guide and the rotation shaft are not connected by a spline. In the case of this structure, the retainer guide is inserted into the rotary shaft with a gap such that the inner peripheral cylindrical surface of the retainer guide does not contact the outer peripheral surface of the rotary shaft.
ところで、可変容量型斜板式液圧回転機は、斜板の傾きの変化や油圧力、回転数の変動によりシューの回転軸方向の運動状態が変化し、この変化に伴ってリテーナの回転軸方向の変動が発生する可能性がある。ここで、リテーナガイドの内周側にスプラインを設け、このリテーナガイドと回転軸とをスプライン結合する構成を考える。この構成の場合は、回転数の変動により、リテーナガイドのスプラインに面圧が発生し、リテーナガイドが回転方向に拘束される可能性がある。これにより、スプライン面の摩擦力が大きくなり、リテーナガイドの回転軸方向の動きが阻害される可能性がある。 By the way, in the variable displacement type swash plate type hydraulic rotating machine, the movement state of the shoe in the rotation axis direction changes due to a change in the inclination of the swash plate, a change in the hydraulic pressure, and a change in the number of rotations. May fluctuate. Here, a configuration is considered in which a spline is provided on the inner peripheral side of the retainer guide, and the retainer guide and the rotating shaft are spline-coupled. In the case of this configuration, surface pressure is generated on the spline of the retainer guide due to a change in the number of rotations, and the retainer guide may be restricted in the rotation direction. As a result, the frictional force of the spline surface increases, and there is a possibility that the movement of the retainer guide in the rotation axis direction is hindered.
また、シューの油圧力により、リテーナに回転半径方向の荷重が加わると、リテーナと当接するリテーナガイドは、傾転方向に倒れるように傾き、リテーナガイドの内周円筒面とシリンダブロックの小径端部の外周円筒面との挿嵌部で、回転軸中心線に対して角度が発生する可能性がある。この場合、円筒面同士の接触が円筒端部のエッジでの線接触となり、局所面圧の増加に伴って、摩擦力が増加する可能性がある。このため、この面からも、リテーナガイドの回転軸方向の動きが阻害される可能性がある。 When a load in the radial direction of rotation is applied to the retainer due to the oil pressure of the shoe, the retainer guide contacting the retainer is tilted to tilt in the tilting direction, and the inner peripheral cylindrical surface of the retainer guide and the small-diameter end of the cylinder block. There is a possibility that an angle may be generated with respect to the center line of the rotation axis at the insertion fitting portion with respect to the outer peripheral cylindrical surface. In this case, the contact between the cylindrical surfaces becomes a line contact at the edge of the cylindrical end, and the frictional force may increase as the local surface pressure increases. For this reason, there is a possibility that the movement of the retainer guide in the rotation axis direction is impeded from this surface as well.
そして、リテーナガイドの回転軸方向の動きが阻害されると、傾転動作のリテーナの動きにリテーナガイドが追従できなくなるおそれがある。 If the movement of the retainer guide in the rotation axis direction is hindered, the retainer guide may not be able to follow the movement of the retainer in the tilting operation.
本発明の目的は、リテーナガイドの軸方向の動きが阻害されることを抑制できる可変容量型斜板式液圧回転機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine capable of suppressing the movement of a retainer guide in the axial direction.
本発明は、筒状のケーシングと、前記ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、前記回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する前記各ピストンの突出端側に装着された複数のシューと、表面側が前記各シューを摺動可能に案内する平滑面となり、裏面側が前記ケーシング側の斜板支持部に傾転可能に支持される斜板と、前記各ピストンの突出端部と各シューとの間に位置して前記回転軸に挿通され、前記各シューを前記斜板の平滑面に当接させる環状なリテーナと、前記シリンダブロックと前記リテーナとの間に位置して前記回転軸に挿嵌され、外周面によって前記リテーナを前記斜板に向けて押圧するリテーナガイドとを備えてなる可変容量型斜板式液圧回転機において、前記リテーナガイドは、前記シリンダブロックに軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌されるシリンダブロック挿嵌用の円形内周面と、前記シリンダブロック挿嵌用の円形内周面よりも小径に形成され前記回転軸の外周面に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌される回転軸挿嵌用の円形内周面とを有している。 The present invention provides a cylindrical casing, a rotating shaft rotatably provided on the casing, and a plurality of rotating shafts provided in the casing so as to rotate integrally with the rotating shaft and extending in a circumferential direction and separated in a circumferential direction. A cylinder block having cylinders, a plurality of pistons reciprocally inserted into each cylinder of the cylinder block, and a plurality of shoes mounted on the protruding end side of each piston protruding from each cylinder. A swash plate whose front surface side is a smooth surface that guides each of the shoes so as to be slidable, and whose back surface is tiltably supported by the swash plate support portion on the casing side, a protruding end of each piston and each shoe. An annular retainer that is inserted between the rotary shafts and abuts the respective shoes on a smooth surface of the swash plate; and an annular retainer that is located between the cylinder block and the retainer. A variable displacement swash plate type hydraulic rotary machine comprising: a retainer guide that is inserted into a shaft and presses the retainer toward the swash plate by an outer peripheral surface. A circular inner peripheral surface for cylinder block insertion, which is slidably inserted in the rotation direction, and is formed in a smaller diameter than the circular inner peripheral surface for cylinder block insertion, and has an axial direction and an outer peripheral surface of the rotary shaft. And a circular inner peripheral surface for rotation shaft insertion that is slidably inserted in the rotation direction.
本発明によれば、リテーナガイドの軸方向の動きが阻害されることを抑制できる。これにより、リテーナとリテーナガイドとの当接面の信頼性を向上できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the movement of the retainer guide in the axial direction from being hindered. Thereby, the reliability of the contact surface between the retainer and the retainer guide can be improved.
即ち、リテーナガイドの回転軸挿嵌用の円形内周面は、回転軸の外周面に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌される。このため、リテーナガイドと回転軸とはスプライン結合しない。これにより、リテーナガイドと回転軸との間の軸方向の摩擦力を低減でき、この軸方向の移動(変位)の自由度を確保することができる。さらに、リテーナガイドは、回転軸とシリンダブロックとに対して、回転軸挿嵌用の円形内周面とシリンダブロック挿嵌用の円形内周面との2か所で挿嵌する。これにより、リテーナガイドの傾転方向の傾きを抑制し、局所面圧の発生を抑制することができる。この結果、この面からも、摩擦力を低減し、軸方向の移動の自由度を確保できる。従って、斜板の傾転動作、または、油圧負荷変動に拘わらず、リテーナの動きに対するリテーナガイドの軸方向の自由度を確保することができ、リテーナとリテーナガイドとの当接面の信頼性を向上できる。 That is, the circular inner peripheral surface for inserting the rotary shaft of the retainer guide is slidably inserted in the axial direction and the rotational direction on the outer peripheral surface of the rotary shaft. For this reason, the retainer guide and the rotating shaft are not spline-coupled. Thus, the frictional force in the axial direction between the retainer guide and the rotation shaft can be reduced, and the degree of freedom of the axial movement (displacement) can be secured. Further, the retainer guide is inserted into the rotary shaft and the cylinder block at two positions, a circular inner peripheral surface for inserting the rotary shaft and a circular inner peripheral surface for inserting the cylinder block. Thus, the inclination of the retainer guide in the tilting direction can be suppressed, and the occurrence of local surface pressure can be suppressed. As a result, also from this surface, the frictional force can be reduced and the freedom of movement in the axial direction can be secured. Therefore, regardless of the tilting operation of the swash plate or the fluctuation of the hydraulic load, the degree of freedom of the retainer guide in the axial direction with respect to the movement of the retainer can be secured, and the reliability of the contact surface between the retainer and the retainer guide can be improved. Can be improved.
以下、本発明の実施の形態による可変容量型斜板式液圧回転機を、例えば油圧ポンプ(可変容量型斜板式油圧ポンプ)として用いる場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。 Hereinafter, a variable displacement swash plate type hydraulic rotary machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case where the variable displacement swash plate type hydraulic rotary machine is used as a hydraulic pump (variable displacement swash plate type hydraulic pump).
図1ないし図6は、第1の実施の形態を示している。なお、図2および図3では、回転軸4の円形外周面4Cとリテーナガイド13の円形内周面13Cとの間の隙間(径方向の隙間)、および、シリンダブロック5(の小径端部5B)の円形外周面5Cとリテーナガイド13の円形内周面13Bとの間の隙間(径方向の隙間)を誇張して示している。また、図3では、回転軸4に対するリテーナガイド13の傾き(傾転方向の傾き)、即ち、回転軸4の中心軸線A−Aとリテーナガイド13の中心軸線B−Bの成す角度θも誇張して示している。
1 to 6 show a first embodiment. 2 and 3, a gap (radial gap) between the circular outer
図1において、可変容量型斜板式油圧ポンプ1(以下、油圧ポンプ1という)は、ケーシング2、回転軸4、シリンダブロック5、複数のシリンダ6、複数のピストン7、弁板8、複数のシュー9、斜板10、クレードル11、リテーナ12、リテーナガイド13、バネ14、傾転アクチュエータ15を含んで構成されている。油圧ポンプ1は、例えば油圧ショベルの原動機(駆動源となるエンジンや電動モータ)に接続された回転軸4が回転駆動され、タンク内から吸込んだ複数のシリンダ6内の作動油を高圧の圧油として吐出する。
In FIG. 1, a variable displacement swash plate type hydraulic pump 1 (hereinafter referred to as a hydraulic pump 1) includes a casing 2, a
ケーシング2は、筒状(中空)に形成され、油圧ポンプ1の外殻を構成している。ケーシング2は、有底筒状のケーシング本体2Aと、ケーシング本体2Aの開口を閉塞したフロントケーシング2Bとから構成されている。ケーシング2の一側(図1の右側)に位置するフロントケーシング2Bには、クレードル11が斜板10の裏面側に対向して設けられている。
The casing 2 is formed in a tubular shape (hollow) and forms an outer shell of the
一方、ケーシング本体2Aの他側(図1の左側)には、図1中に破線で示すように、一対の給排通路3A,3Bが設けられている。給排通路3A,3Bのうち一方の給排通路3Aは、低圧側の吸込通路となってタンク(図示せず)に接続され、他方の給排通路3Bは、吐出通路となって高圧側の吐出配管(図示せず)に接続される。
On the other hand, a pair of supply /
回転軸4は、ケーシング2に回転可能に設けられている。即ち、回転軸4は、ケーシング2内を軸方向に延び、ケーシング本体2Aとフロントケーシング2Bとにそれぞれ軸受を介して回転可能に支持されている。例えば、回転軸4の一端側(図1の右端側)は、フロントケーシング2Bから軸方向に突出する突出端4Aとなり、この突出端4Aにはエンジン等の原動機が動力伝達機構(いずれも図示せず)等を介して連結される。
The
回転軸4の外周面のうちシリンダブロック5と径方向に対面する部位は、このシリンダブロック5の雌スプライン5Aにスプライン結合される雄スプライン4Bが形成されている。一方、回転軸4の外周面のうち雄スプライン4Bから軸方向に外れた部位、より具体的には、回転軸4の外周面のうちバネ14およびリテーナガイド13の回転軸挿嵌用の円形内周面13Cと径方向に対面する部位は、平滑な円周面である円形外周面4C(以下、外周面4Cという)となっている。後述するように、第1の実施の形態では、回転軸4の外周面4Cにリテーナガイド13の回転軸挿嵌用の円形内周面13Cが軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌されている。
A portion of the outer peripheral surface of the
シリンダブロック5は、回転軸4と一体的に回転するようにケーシング2内に設けられている。このために、シリンダブロック5の内周面には、回転軸4の雄スプライン4Bにスプライン結合される雌スプライン5Aが形成されている。また、シリンダブロック5の一端側、即ち、後述する斜板10側となる右端側には、他の部分よりも小径の小径端部5Bが設けられている。小径端部5Bの外周面は、平滑な円周面である円形外周面5C(以下、外周面5Cという)となっている。後述するように、第1の実施の形態では、シリンダブロック5の小径端部5Bの外周面5Cにリテーナガイド13のシリンダブロック挿嵌用の円形内周面13Bが軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌されている。
The
シリンダブロック5は、その周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ6を有している。シリンダブロック5の各シリンダ6には、弁板8の給排ポート8A,8Bと間欠的に連通するシリンダポート6Aが形成されている。
The
複数のピストン7は、シリンダブロック5の各シリンダ6内にそれぞれ往復動可能(摺動可能)に挿嵌されている。ピストン7は、シリンダブロック5の回転に伴ってシリンダ6内を上死点と下死点との間で往復動し、吸入行程と吐出行程とを繰返す。このため、斜板10には、高圧側の給排ポート8Bに連通している各シリンダ6内の圧力が、ピストン7を介して作用する。
The plurality of pistons 7 are reciprocally (slidably) inserted into the
ピストン7は、全体として円筒状(または円柱状)のロッド(棒体)として形成されている。ピストン7の先端側(図1の左端側)は、平坦面7Aとなっている。一方、ピストン7の基端側(図1の右端側)は、シュー9の球形部9Aが取付けられる球形凹部7Bとなっている。ピストン7には、平坦面7Aと球形凹部7Bとの間を貫通するように軸線方向に延びる給油孔7Cが設けられている。
The piston 7 is formed as a cylindrical (or column) rod as a whole. The front end side (left end side in FIG. 1) of the piston 7 is a
弁板8は、ケーシング2内に位置してケーシング本体2Aの他側に固定して設けられている。即ち、弁板8は、ケーシング本体2Aとシリンダブロック5との間に設けられている。弁板8は、回転軸4と一体に回転するシリンダブロック5を、ケーシング本体2Aと一緒に回転可能に支持している。この状態で、弁板8は、シリンダブロック5の端面に摺接している。
The
弁板8には、眉形状をなす一対の給排ポート8A,8Bが形成されている。給排ポート8A,8Bは、ケーシング本体2Aの給排通路3A,3Bと連通している。弁板8の給排ポート8A,8Bは、シリンダブロック5の回転時に各シリンダ6のシリンダポート6Aと間欠的に連通する。このとき、各シリンダ6内を往復するピストン7は、その吸入行程で一方の給排通路3A側から給排ポート8Aを介して各シリンダ6内に作動油を吸込み、吐出行程では各シリンダ6内で高圧状態となった圧油を給排ポート8Bを介して他方の給排通路3Bから吐出させる。
The
複数のシュー9は、各シリンダ6から突出する各ピストン7の突出端側(基端側)に、それぞれ揺動可能に装着されている。この場合、各シュー9は、球面軸受を構成する球形部9Aを有しており、各シュー9の球形部9Aは、ピストン7の球形凹部7Bに取付けられている。シュー9は、斜板10の平滑面10Aに対しピストン7からの押付力(油圧力)により押付けられ、この状態でリテーナ12等を介して保持される。各シュー9は、この状態で回転軸4、シリンダブロック5およびピストン7と一緒に回転することにより、リング状の円軌跡を描くように斜板10の平滑面10A上を摺動変位する。
The plurality of
斜板10は、ケーシング2内にクレードル11を介して傾転可能に設けられている。斜板10の表面側は、各シュー9を摺動可能に案内する平滑面10Aとなっている。これに対して、斜板10の裏面側は、ケーシング2側のクレードル11に傾転可能に支持される。このために、斜板10の裏面側には、クレードル11のクレードル摺動面(図示せず)に向けてそれぞれ凸湾曲状に突出した左,右で一対の斜板摺動面(図示せず)が設けられている。
The
斜板10の斜板摺動面は、回転軸4を挟んで離間して配置され、クレードル11のクレードル摺動面に摺動可能に挿嵌される。斜板10には、その板厚方向に貫通して延びる貫通孔10Bが設けられている。貫通孔10Bは、斜板摺動面間に位置して回転軸4が隙間を持って挿通される。斜板10は、図1中に示す矢示A,B方向に、傾転アクチュエータ15(傾転ピストン15C)を用いて傾転駆動される。油圧ポンプ1の吐出容量(圧油の吐出流量)は、斜板10の傾転角に応じて可変に制御される。
The swash plate sliding surface of the
クレードル11は、回転軸4の周囲に位置してケーシング2(より具体的には、フロントケーシング2B)に固定して設けられている。クレードル11は、ケーシング2の斜板支持部(斜板支持体)となるものである。クレードル11は、斜板10を、図1中の矢示A,B方向に傾転(摺動)可能に支持する。この場合、クレードル11には、回転軸4が隙間を持って挿通される軸挿通穴11Aが形成されている。そして、クレードル11には、軸挿通穴11A(即ち、回転軸4)を挟んで左,右で一対のクレードル摺動面が一体に形成されている。クレードル11のクレードル摺動面は、斜板10を傾転可能に支持するものである。
The
リテーナ12は、各ピストン7の突出端部と各シュー9との間に位置して回転軸4が挿通されている。リテーナ12は、各シュー9を斜板10の平滑面10Aに当接させるものである。図6に示すように、リテーナ12は、全体として環状の板体からなり、中心部に貫通孔12Aが形成されている。貫通孔12Aの内周面12Bは、例えば、凹球面状またはテーパ面状に形成されている。このリテーナ12の内周面12Bには、回転軸4に挿嵌されたリテーナガイド13の外周面13Aが当接する。
The
リテーナ12は、各シュー9を斜板10に対して保持するものである。このために、リテーナ12には、それぞれシュー9を保持するための複数の保持孔12Cが周方向に離間して設けられている。リテーナ12は、斜板10の平滑面10Aに向けてシュー9をそれぞれ押圧、保持し、斜板10の平滑面10A上で各シュー9が環状軌跡を描くように摺動変位するのを補償する。この場合、リテーナ12は、バネ14によりリテーナガイド13を介して斜板10(平滑面10A)に向けて付勢されている。
The
リテーナガイド13は、リテーナ12とシリンダブロック5との間に設けられている。即ち、リテーナガイド13は、シリンダブロック5とリテーナ12との間に位置して回転軸4に挿嵌されている。リテーナガイド13の外周面13Aは、凸球面状に形成されている。このリテーナガイド13の外周面13Aには、リテーナ12の内周面12Bが当接する。リテーナガイド13は、外周面13Aによってリテーナ12を斜板10に向けて押圧する。
The
バネ14は、リテーナガイド13とシリンダブロック5(の小径端部5B)との間に設けられている。リテーナガイド13は、バネ14のバネ力によりリテーナ12を斜板10に向けて常時押圧している。
The
傾転アクチュエータ15は、斜板10を傾転駆動するものである。傾転アクチュエータ15は、ケーシング2に設けられている。この場合、傾転アクチュエータ15は、シリンダブロック5の径方向外側に位置してケーシング本体2Aに形成されたシリンダ穴15Aと、シリンダ穴15A内に摺動可能に挿嵌され、シリンダ穴15Aとの間に液圧室15Bを形成した傾転ピストン15Cとを含んで構成されている。
The
そして、傾転アクチュエータ15は、ケーシング本体2Aに対しシリンダブロック5の径方向で互いに対向する位置に配設されている。傾転アクチュエータ15は、傾転ピストン15Cによって斜板10を矢示A,B方向に傾転駆動する。即ち、傾転アクチュエータ15の液圧室15Bには、外部から傾転制御圧が給排される。
The tilt actuators 15 are arranged at positions facing each other in the radial direction of the
この傾転制御圧により、例えば、一方(例えば、図1の上方)の傾転アクチュエータ15の傾転ピストン15Cがシリンダ穴15A内から伸長し、他方(例えば、図1の下方)の傾転アクチュエータ15の傾転ピストン15Cがシリンダ穴15A内に縮小するときには、斜板10が矢示A方向(即ち、傾転角が大きくなる正方向)に傾転駆動される。
Due to this tilt control pressure, for example, the
これに対して、他方(例えば、図1の下方)の傾転アクチュエータ15の傾転ピストン15Cがシリンダ穴15A内から伸長し、一方(例えば、図1の上方)の傾転アクチュエータ15の傾転ピストン15Cがシリンダ穴15A内へと縮小するときには、斜板10が矢示B方向(即ち、傾転角が小さくなる逆方向)に傾転駆動される。
On the other hand, the
ここで、実施の形態では、リテーナガイド13は、シリンダブロック5の小径端部5Bに軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌されるシリンダブロック挿嵌用の円形内周面13B(以下、大径内周面13Bという)と、この大径内周面13Bよりも小径に形成され回転軸4の外周面に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌される回転軸挿嵌用の円形内周面13C(以下、小径内周面13Cという)とを有している。
Here, in the embodiment, the
即ち、実施の形態では、リテーナガイド13の大径内周面13Bを円形の内周面(換言すれば、平滑な円周面)に形成すると共に、この大径内周面13Bとシリンダブロック5の小径端部5Bの外周面5Cとを隙間を持って挿嵌させている。さらに、リテーナガイド13の小径内周面13Cを円形の内周面(換言すれば、平滑な円周面)に形成すると共に、この小径内周面13Cと回転軸4の外周面4Cとを隙間を持って挿嵌させている。これにより、リテーナガイド13は、リテーナガイド13の2か所をシリンダブロック5と回転軸4とに挿嵌させて支持する構成としている。
That is, in the embodiment, the large-diameter inner
この場合、リテーナガイド13の大径内周面13Bとシリンダブロック5の小径端部5Bの外周面5Cとの間の隙間(径方向隙間)、および、リテーナガイド13の小径内周面13Cと回転軸4の外周面4Cとの間の隙間は、回転軸4に対するリテーナガイド13の傾斜角度θが0.02度以上0.4度以下(0.02°≦θ≦0.4°)となるように設定されている。
In this case, the clearance (radial clearance) between the large-diameter inner
即ち、図2および図3に示すように、回転軸4の中心軸線をA−Aとし、リテーナガイド13の中心軸線をB−Bとする。実施の形態では、図3に示すように、回転軸4に対してリテーナガイド13が傾転方向に最も傾斜した場合に、回転軸4の中心軸線A−Aとリテーナガイド13の中心軸線B−Bの成す角度θ(即ち、リテーナガイド13の倒れ角θ)が0.02度以上0.4度以下(0.02°≦θ≦0.4°)となるように設定されている。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the central axis of the
ここで、リテーナガイド13は、シュー9に加わる油圧反力に基づいてリテーナ12に発生する回転半径方向荷重により、傾転中心回り(傾転方向)に傾きが発生する。このとき、リテーナガイド13は、シリンダブロック5および回転軸4と挿嵌しているため、リテーナガイド13の一側(図3の左側)の端部13Dとシリンダブロック5の小径端部5Bの外周面5Cとが接触し、リテーナガイド13の他側(図3の右側)の端部13Eと回転軸4の外周面4Cとが接触する。即ち、リテーナガイド13が傾くと、このリテーナガイド13の内側(内周面側、内径側)は、シリンダブロック5と回転軸4との2か所で接触する。
Here, the
このような構成の場合は、例えば、リテーナガイドの内側(大径内周面)がシリンダブロックの小径端部の外周面のみに接触する構成よりも、径方向の隙間に対して接触位置の軸方向長さ(接触位置の軸方向の離間距離)が長くなる。このため、リテーナガイド13の傾転中心回りの傾きを抑制することができる。これにより、リテーナガイド13とシリンダブロック5および回転軸4との局所的な面圧増加による摩擦力の増加を抑制することができ、リテーナガイド13を回転軸方向に移動可能に保持できる。このため、リテーナガイド13は、傾転角度変動、回転変動、油圧力変動によるリテーナ12の軸方向の移動に追従できる。この結果、リテーナガイド13とリテーナ12の当接面の信頼性を確保できる。
In the case of such a configuration, for example, the shaft at the contact position with respect to the radial gap is smaller than the configuration in which the inside of the retainer guide (the large-diameter inner peripheral surface) contacts only the outer peripheral surface of the small-diameter end of the cylinder block. The length in the direction (the distance of the contact position in the axial direction) increases. Therefore, the inclination of the
第1の実施の形態による油圧ポンプ1は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
The
油圧ポンプ1は、回転軸4(シリンダブロック5)の回転運動を油の運動に変換するものである。即ち、エンジン等の原動機によって回転軸4を回転駆動すると、ケーシング2内でシリンダブロック5が回転軸4と一体に回転する。これにより、斜板10の表面(平滑面10A)に沿って複数のシュー9がリング状軌跡を描くように摺動変位し、これに伴って夫々のピストン7が各シリンダ6内で往復動を繰返す。
The
このとき、シリンダブロック5が1回転する間に、各ピストン7はシリンダ6内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返す。そして、ピストン7の吸入行程では、例えば給排通路(吸込通路)3A側から弁板8の給排ポート(吸込ポート)8A、シリンダポート6Aを介してシリンダ6内に作動油を吸込む。ピストン7の吐出行程では、ピストン7が各シリンダ6内の油液を高圧の圧油として、これをシリンダポート6A、弁板8の給排ポート(吐出ポート)8Bを介して給排通路(吐出通路)3B側から吐出する。
At this time, while the
ここで、第1の実施の形態によれば、リテーナガイド13の小径内周面13Cは、回転軸4の外周面4Cに軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌される。このため、リテーナガイド13と回転軸4とはスプライン結合しない。これにより、リテーナガイド13と回転軸4との間の軸方向の摩擦力を低減でき、この軸方向の移動(変位)の自由度を確保することができる。さらに、リテーナガイド13は、回転軸4とシリンダブロック5の小径端部5Bとに対して、小径内周面13Cと大径内周面13Bとの2か所で挿嵌する。これにより、リテーナガイド13の傾転方向の傾きを抑制し、局所面圧の発生を抑制することができる。この結果、この面からも、摩擦力を低減し、軸方向の移動の自由度を確保できる。従って、斜板10の傾転動作、または、油圧負荷変動に拘わらず、リテーナ12の動きに対するリテーナガイド13の軸方向の自由度を確保することができ、リテーナ12とリテーナガイド13との当接面の信頼性を向上できる。
Here, according to the first embodiment, the small-diameter inner
第1の実施の形態によれば、リテーナガイド13の大径内周面13Bとシリンダブロック5の小径端部5Bとの間の隙間(径方向隙間)、および、リテーナガイド13の小径内周面13Cと回転軸4との間の隙間(径方向隙間)は、回転軸4に対するリテーナガイド13の傾斜角度θが0.02度以上0.4度以下(0.02°≦θ≦0.4°)となるように設定されている。このため、リテーナガイド13の傾転方向の傾きθを、0.02度以上0.4度以下(0.02°≦θ≦0.4°)に抑制することができる。ここで、0.4度を超えると、リテーナガイド13の傾転方向の傾きに基づく局所的な接触圧(局所面圧)の増大、延いては、これに伴う摩擦力が増大する傾向になり、リテーナガイド13の軸方向の自由度が低下する可能性がある。また、0.02度未満の場合は、十分な隙間を確保できず、摩擦力が増大し、軸方向移動の自由度が低下する可能性がある。これに対して、第1の実施の形態では、リテーナガイド13の傾転方向の傾きθを0.02度以上0.4度以下(0.02°≦θ≦0.4°)に設定しているため、リテーナガイド13の軸方向の自由度を十分に確保することができる。
According to the first embodiment, the gap (radial gap) between the large-diameter inner
次に、図7は、第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、回転軸に設けられたシリンダブロックとの結合用のスプラインのスプライン溝をリテーナガイドの回転軸挿嵌用の円形内周面まで延ばし、このスプライン溝をこの円形内周面に潤滑油を供給するための潤滑用の凹溝として用いるようにしたことにある。なお、第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。また、図7では、図2および図3と同様に、回転軸4の雄スプライン21Aの外周面とリテーナガイド13の円形内周面13Cとの間の隙間(径方向の隙間)、および、シリンダブロック5の小径端部5Bの円形外周面5Cとリテーナガイド13の円形内周面13Bとの間の隙間(径方向の隙間)を誇張して示している。
Next, FIG. 7 shows a second embodiment. A feature of the second embodiment is that a spline groove of a spline for coupling with a cylinder block provided on a rotary shaft is extended to a circular inner peripheral surface for inserting a rotary shaft of a retainer guide, and the spline groove is formed into a circular shape. The lubricating oil is supplied to the inner peripheral surface as a groove for lubrication. Note that, in the second embodiment, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In addition, in FIG. 7, similarly to FIGS. 2 and 3, the gap (radial gap) between the outer peripheral surface of the
回転軸21の外周面には、シリンダブロック5の内周面の雌スプライン5Aにスプライン結合される雄スプライン21Aが形成されている。第2の実施の形態では、回転軸21の外周面のうち「シリンダブロック5(の雌スプライン5A)」、「バネ14」および「リテーナガイド13の小径内周面13C」と径方向に対面する部位に雄スプライン21Aが形成されている。このため、リテーナガイド13の小径内周面13Cは、雄スプライン21Aの外周側に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌している。これにより、雄スプライン21Aのスプライン溝は、小径内周面13Cとの間の潤滑用の凹溝となっている。
On the outer peripheral surface of the
このように、第2の実施の形態では、リテーナガイド13の小径内周面13Cを円形の内周面に形成すると共に、この小径内周面13Cと回転軸21の雄スプライン21Aとを隙間(径方向隙間)を持って挿嵌させている。このため、ケーシング2内の潤滑油は、雄スプライン21Aのスプライン溝を通じてこの雄スプライン21Aの外周面とリテーナガイド13の小径内周面13Cとの間に供給される。
As described above, in the second embodiment, the small-diameter inner
第2の実施の形態は、上述のような雄スプライン21Aのスプライン溝を用いて、回転軸21の外周面とリテーナガイド13の小径内周面13Cとの間に潤滑油を供給するもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。即ち、第2の実施の形態も、第1の実施の形態と同様に、リテーナガイド13の軸方向の動きが阻害されることを抑制できる。これにより、リテーナ12とリテーナガイド13との当接面の信頼性を向上できる。
In the second embodiment, lubricating oil is supplied between the outer peripheral surface of the
特に、第2の実施の形態によれば、リテーナガイド13の小径内周面13Cは、シリンダブロック5の内周面の雌スプライン5Aにスプライン結合される雄スプライン21Aの外周側に、軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌している。この場合、回転軸21の雄スプライン21Aのスプライン溝は、リテーナガイド13の小径内周面13Cとの間の潤滑用の凹溝となっている。このため、回転軸21の谷部であるスプライン溝は、リテーナガイド13の小径内周面13Cの油溝として働き、この小径内周面13Cと回転軸211の外周面との潤滑性を向上させることができる。即ち、回転軸21に設けられたシリンダブロック5との結合用の雄スプライン21Aのスプライン溝を、リテーナガイド13の内周面と回転軸21の外周面との間で油溝として活用することができる。これにより、リテーナガイド13の小径内周面13Cと回転軸21の外周面との潤滑性を向上することができる。換言すれば、これらの面の摩擦係数を低減でき、リテーナガイド13と回転軸21との挿嵌面の信頼性をより向上できる。
In particular, according to the second embodiment, the small-diameter inner
なお、第2の実施の形態では、雄スプライン21Aの全てのスプライン溝をリテーナガイド13の小径内周面13Cと径方向に対面する部位にまで延ばす構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、雄スプライン21Aのうちの一部のスプライン溝をリテーナガイド13の小径内周面13Cと径方向に対面する部位にまで延ばす構成としてもよい。
In the second embodiment, an example has been described in which all the spline grooves of the
次に、図8は、第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、リテーナガイドの回転軸挿嵌用の円形内周面に軸方向に曲率を持ったクラウニング形状の湾曲面を形成したことにある。なお、第3の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。また、図8(および後述の図9)では、湾曲面31B1(および湾曲面41A1)を誇張して示している。 Next, FIG. 8 shows a third embodiment. The feature of the third embodiment resides in that a curved surface of a crowning shape having a curvature in the axial direction is formed on a circular inner peripheral surface for inserting a rotary shaft of a retainer guide. In the third embodiment, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 8 (and FIG. 9 described later), the curved surface 31B1 (and the curved surface 41A1) are exaggerated.
第3の実施の形態のリテーナガイド31は、第1の実施の形態のリテーナガイド13と同様に、リテーナ12の内周面12B(図2,6参照)が当接する凸球面状の外周面31Aを有している。一方、図8に示すように、第3の実施の形態では、リテーナガイド31の回転軸挿嵌用の円形内周面である小径内周面31Bには、軸方向に曲率をも持つようなクラウニング形状の湾曲面31B1が形成されている。第3の実施の形態では、小径内周面31Bの軸方向の両端、より具体的には、小径内周面31Bの軸方向の全体にわたって湾曲面31B1が形成されている。湾曲面31B1は、リテーナガイド13の小径内周面31B(特に、小径内周面31Bの軸方向の端縁)と回転軸4の外周面5Cとの接触面圧を低減するものである。
Similar to the
第3の実施の形態は、上述のような湾曲面31B1を小径内周面31Bに形成したもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。即ち、第3の実施の形態も、第1の実施の形態と同様に、リテーナガイド31の軸方向の動きが阻害されることを抑制できる。これにより、リテーナ12とリテーナガイド31との当接面の信頼性を向上できる。
In the third embodiment, the curved surface 31B1 as described above is formed on the small-diameter inner
特に、第3の実施の形態によれば、リテーナガイド31の小径内周面31Bには、軸方向に曲率を持ったクラウニング形状の湾曲面31B1が形成されている。これにより、リテーナガイド31が傾転中心回りに傾いた場合に、クラウニング形状の湾曲面31B1によって局所面圧の発生を抑制することができる。このため、この面からも、摩擦力を低減でき、リテーナガイド31の軸方向の移動をより容易にすることができる。
In particular, according to the third embodiment, the small-diameter inner
なお、第3の実施の形態では、リテーナガイド31の小径内周面31Bの軸方向の両端、即ち、小径内周面31Bの軸方向の全体にわたって湾曲面31B1を形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、図9に示す変形例のように、リテーナガイド41の小径内周面41Aの軸方向の一端側(斜板10側)にのみクラウニング形状の湾曲面41A1を形成してもよい。即ち、第3の実施の形態の両クラウニングに対して、変形例のように片クラウニングとしてもよい。
In the third embodiment, a case where the curved surface 31B1 is formed on both ends in the axial direction of the small-diameter inner
第3の実施の形態では、リテーナガイド31の小径内周面31Bに湾曲面31B1を形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、回転軸の外周面(より具体的には、回転軸の外周面のうちリテーナガイドの小径内周面に対面する部位)に軸方向に曲率を持つような面(湾曲面、クラウニング面)を形成してもよい。また、リテーナガイドの円形内周面と回転軸の外周面との両方に軸方向に曲率を持つような面(湾曲面、クラウニング面)を形成してもよい。これらのことは、変形例についても同様である。
In the third embodiment, the case where the curved surface 31B1 is formed on the small-diameter inner
第1の実施の形態では、2個の傾転アクチュエータ15により、斜板10を傾転動作させる構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば1個の傾転アクチュエータにより傾転レバーを介して斜板を傾転動作させる構成としてもよい。このことは、第2の実施の形態、第3の実施の形態、変形例についても同様である。
In the first embodiment, the case where the
第1の実施の形態では、斜板10が一方に傾く片傾転の油圧ポンプ1を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、斜板が傾転角0を挟んで両方に傾く両傾転の油圧ポンプに用いてもよい。このことは、第2の実施の形態、第3の実施の形態、変形例についても同様である。
In the first embodiment, the one-tilt
第1の実施の形態では、液圧回転機として油圧ポンプ1を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、油圧モータ等、他の液圧回転機として用いてもよいものである。このことは、第2の実施の形態、第3の実施の形態、変形例についても同様である。
In the first embodiment, the
実施の形態では、油圧ポンプ1を油圧ショベルに適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、油圧クレーン、ホイールローダ等の油圧ショベル以外の建設機械に適用してもよいものである。さらに、建設機械に限定されず、産業機械や一般機械に組み込まれる油圧ポンプ、油圧モータ等、各種機械に用いられる可変容量型斜板式液圧回転機として広く適用できるものである。また、上述した各実施の形態および変形例は例示であり、異なる実施の形態および変形例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
In the embodiment, the case where the
1 油圧ポンプ(可変容量型斜板式液圧回転機)
2 ケーシング
4,21 回転軸
4B,21A 雄スプライン
4C 外周面
5 シリンダブロック
5B 小径端部
5C 外周面
6 シリンダ
7 ピストン
9 シュー
10 斜板
10A 平滑面
11 クレードル(斜板支持部)
12 リテーナ
13,31,41 リテーナガイド
13A,31A 外周面
13B 大径内周面(シリンダブロック挿嵌用の円形内周面)
13C,31B,41A 小径内周面(回転軸挿嵌用の円形内周面)
31B1,41A1 湾曲面(軸方向に曲率を持つような面)
1. Hydraulic pump (variable capacity swash plate type hydraulic rotary machine)
2
12
13C, 31B, 41A Small-diameter inner peripheral surface (circular inner peripheral surface for rotary shaft insertion)
31B1, 41A1 Curved surface (surface having curvature in the axial direction)
Claims (4)
前記ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、
前記回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、
前記各シリンダから突出する前記各ピストンの突出端側に装着された複数のシューと、
表面側が前記各シューを摺動可能に案内する平滑面となり、裏面側が前記ケーシング側の斜板支持部に傾転可能に支持される斜板と、
前記各ピストンの突出端部と各シューとの間に位置して前記回転軸に挿通され、前記各シューを前記斜板の平滑面に当接させる環状なリテーナと、
前記シリンダブロックと前記リテーナとの間に位置して前記回転軸に挿嵌され、外周面によって前記リテーナを前記斜板に向けて押圧するリテーナガイドとを備えてなる可変容量型斜板式液圧回転機において、
前記リテーナガイドは、
前記シリンダブロックに軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌されるシリンダブロック挿嵌用の円形内周面と、
前記シリンダブロック挿嵌用の円形内周面よりも小径に形成され前記回転軸の外周面に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌される回転軸挿嵌用の円形内周面とを有していることを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。 A cylindrical casing,
A rotating shaft rotatably provided on the casing,
A cylinder block having a plurality of cylinders provided in the casing so as to rotate integrally with the rotation shaft and extending in the axial direction while being spaced apart in the circumferential direction;
A plurality of pistons reciprocally inserted into each cylinder of the cylinder block,
A plurality of shoes mounted on the protruding end side of each piston protruding from each cylinder,
A swash plate whose front side is a smooth surface that guides each of the shoes so as to be slidable, and whose back side is tiltably supported by the swash plate support on the casing side;
An annular retainer which is inserted between the projecting end of each of the pistons and each of the shoes and is inserted into the rotating shaft, and which makes each of the shoes abut on a smooth surface of the swash plate;
A variable-capacity swash plate-type hydraulic rotation device comprising: a retainer guide that is located between the cylinder block and the retainer, is inserted into the rotation shaft, and presses the retainer toward the swash plate by an outer peripheral surface. On the machine,
The retainer guide is
A circular inner peripheral surface for cylinder block insertion to be slidably inserted in the cylinder block in the axial direction and the rotation direction,
A circular inner peripheral surface for rotary shaft insertion, which is formed to have a smaller diameter than the circular inner peripheral surface for cylinder block insertion and is slidably inserted in the axial direction and the rotational direction on the outer peripheral surface of the rotary shaft. A variable displacement type swash plate type hydraulic rotary machine having:
前記リテーナガイドの前記回転軸挿嵌用の円形内周面は、前記雄スプラインの外周側に軸方向および回転方向で摺動可能に挿嵌しており、
前記雄スプラインのスプライン溝は、前記回転軸挿嵌用の円形内周面との間の潤滑用の凹溝となっていることを特徴とする請求項1に記載の可変容量型斜板式液圧回転機。 On the outer peripheral surface of the rotating shaft, a male spline that is spline-coupled to the inner peripheral surface of the cylinder block is formed,
The circular inner peripheral surface for inserting the rotation shaft of the retainer guide is slidably inserted in the axial direction and the rotation direction on the outer peripheral side of the male spline,
2. The variable capacity swash plate type hydraulic device according to claim 1, wherein the spline groove of the male spline is a groove for lubrication between the spline groove and the circular inner peripheral surface for inserting the rotary shaft. Rotating machine.
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