JP2020037871A - 油圧装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】斜板の傾転動作に関連した油圧装置の性能低下を効果的に抑制することを目的とする。【解決手段】油圧装置は、ピストンと、前記ピストンに対向して配置された斜板と、前記斜板の傾きが可変となるように当該斜板を支持する斜板支持部材と、を有する。圧油導入路に通じた油溜まり部が、前記斜板と前記斜板支持部材との間に、設けられている。前記斜板と前記斜板支持部材との間における前記油溜まり部の面積は、前記斜板の傾きに応じて変化する。【選択図】図1

Description

本発明は、斜板を有する油圧装置に関する。
例えば特許文献1に開示されているように、斜板式の油圧装置が知られている。特許文献1に開示された油圧装置において、斜板は、ピストンの動作方向に当該ピストンと対向して配置され、ピストンの動作範囲を規制する。斜板は、斜板支持部材によって、その傾き(向き)を可変に、すなわち傾転可能に支持されている。この油圧装置では、斜板を傾転させることで、ピストンのストロークを変化させることができ、油圧装置からの出力を調節することができる。
特許文献1に開示されているように、このような油圧装置では、ピストンが収容されるシリンダ室内の作動流体(油)により、斜板はピストンを介して斜板支持部材に向けて押し付けられる。斜板が斜板支持部材に向けて高圧で押されている場合、斜板の傾転操作に必要となる力も大きくなり、斜板を円滑に傾転させることができない。特許文献1では、このような不具合に対処して斜板の動作を円滑化するため、斜板と斜板支持部材との間に油溜まり部を設けている。油溜まり部に作動流体を供給することで、斜板を斜板支持部材から離れる側に押すことができる。さらに特許文献1では、油溜まり部の側壁の大きさを変化させることで、斜板を一方の向きに傾転させやすくしている。
特開2016−133074号公報
しかしながら、斜板を傾転させるために必要となる力は一定ではなく、斜板の傾きに応じて異なる。例えば斜板の傾転開始時には、斜板支持部材に対して所定の相対位置に保持された斜板を、動摩擦力よりも格段に大きくなる静摩擦力を超える大きな力で操作しなければならない。また、斜板の傾きを調節する傾転調節機構から斜板が受ける力は、傾転調節機構の構成にも依存するが、通常、斜板の傾きに応じて変化する。典型的には、斜板は、傾斜角度が小さくなる起立した状態に維持された際に、傾転調節機構によって斜板支持部材に向けてより強い力で押されるようになる。そして、斜板が斜板支持部材に向けて押される力が大きくなれば、斜板を傾転させるために必要となる力も大きくなる。
一方、特許文献1に開示された油圧装置では、斜板が油溜まり部から受ける力は、斜板の傾きに依ることなく一定となる。斜板を傾転させるために必要となる力が低い場合を想定して、油溜まり部が斜板を押す力を低く設定すると、例えば上述した斜板の傾転開始時や斜板が起立しているときに、斜板を円滑に傾転させることができなくなる。このとき、馬力特性にヒステリシスが生じ、油圧装置の性能が低下してしまう。その一方で、斜板を傾転させるために必要となる力が高い場合を想定して、油溜まり部が斜板を押す力を高く設定すると、小さな力で十分に斜板を傾転させることができるときに、油溜まり部の油が斜板と斜板支持部材との間から漏れ出してしまい、やはり油圧装置の性能が低下してしまう。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、斜板の傾転動作に関連した油圧装置の性能低下を効果的に抑制することを目的とする。
本発明による油圧装置は、
ピストンと、
前記ピストンに対向して配置された斜板と、
前記斜板の傾きが可変となるように当該斜板を支持する斜板支持部材と、を備え、
圧油導入路に通じた油溜まり部が前記斜板と前記斜板支持部材との間に設けられ、
前記斜板と前記斜板支持部材との間における前記油溜まり部の面積は、前記斜板の傾きに応じて変化する。
本発明による油圧装置において、
前記斜板の前記斜板支持部材に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第1凹部が形成され、
前記斜板支持部材の前記斜板に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第2凹部が形成され、
前記第1凹部及び前記第2凹部が重なり合う領域の面積は、前記斜板の傾きに応じて変化するようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最大となる最大傾斜状態での前記油溜まり部の面積は、前記傾斜角度が最小となる最小傾斜状態と前記最大傾斜状態との間となる或る中間状態での油溜まり部の面積よりも大きくなるようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最小となる最小傾斜状態での前記油溜まり部の面積は、前記傾斜角度が最大となる最大傾斜状態と前記最小傾斜状態との間となる或る中間状態での油溜まり部の面積よりも大きくなるようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最小となる最小傾斜状態と前記傾斜角度が最大となる最大傾斜状態との間となる中間状態での前記油溜まり部の面積は、前記最小傾斜状態での前記油溜まり部の面積及び前記最大傾斜状態での前記油溜まり部の面積の少なくとも一方よりも小さくなるようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最小となる最小傾斜状態と前記傾斜角度が最大となる最大傾斜状態との間となる中間状態での前記油溜まり部の面積は、前記最小傾斜状態での前記油溜まり部の面積及び前記最大傾斜状態での前記油溜まり部の面積の両方よりも小さくなるようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、
前記斜板支持部材は、離間して配置された一対の支持部を有し、
前記斜板は、前記斜板支持部材の前記一対の支持部のそれぞれに支持される一対の被支持部を有し、
一方の支持部と一方の被支持部との間に前記油溜まり部が形成され、
他方の支持部と他方の被支持部との間に前記油溜まり部が形成されていてもよい。
本発明による油圧装置において、前記一方の支持部と前記一方の被支持部との間に形成された前記油溜まり部の面積は、前記他方の支持部と前記他方の被支持部との間に形成された前記油溜まり部の面積よりも小さくなるようにしてもよい。
本発明による油圧装置において、
前記斜板の前記斜板支持部材に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第1凹部が形成され、
前記斜板支持部材の前記斜板に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第2凹部が形成され、
前記第1凹部及び前記第2凹部は、斜板の傾きに応じて互いから離間するようにしてもよい。
本発明による第2の油圧装置は、
前記ピストンと、
前記ピストンに対向して配置された斜板と、
前記斜板の傾きが可変となるように当該斜板を支持する斜板支持部材であって、前記斜板に設けられた第1凹部と重なり合う領域の面積が、前記斜板の傾きに応じて変化するようになる第2凹部を設けられた斜板支持部材と、を備える。
本発明によれば、斜板の傾転動作に関連した油圧装置の性能低下を効果的に抑制することができる。
図1は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、油圧装置の一例を示す縦断面図である。 図2は、図1の油圧装置に適用され得る斜板及び斜板支持部材を示す分解斜視図である。 図3は、図2の斜板及び斜板支持部材を異なる方向から示す分解斜視図である。 図4は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第1例を説明するための図である。 図5は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第2例を説明するための図である。 図6は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第3例を説明するための図である。 図7は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第4例を説明するための図である。 図8は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第5例を説明するための図である。 図9は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第6例を説明するための図である。 図10は、斜板及び斜板支持部材の間に形成される油溜まり部の第7例を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面に示される要素には、理解を容易にするために、サイズ及び縮尺等が実際のそれらと異なって示されている要素が含まれうる。
以下で説明する油圧装置10は、いわゆる可変容量型の斜板式ピストンポンプ・モータであり、ポンプ及びモータの両アクチュエータとして活用可能である。油圧装置10を油圧ポンプとして活用する場合、油圧装置10は、後述のシリンダ室21へ作動油を吸引し、シリンダ室21から作動油を吐出する。一方、油圧装置10を油圧モータとして活用する場合、油圧装置10は、後述の回転軸部材18の回転を出力する。より具体的には、下述の実施形態に係る油圧装置10をポンプとして活用する場合、エンジン等の動力源からの動力によって回転軸部材18を回転させることにより、回転軸部材18とスプライン結合等によって結合されたシリンダブロック20を回転させて、当該シリンダブロック20の回転によりピストン25を往復動作させる。このピストン25の往復動作に応じて、一部のシリンダ室21には作動油が吸い込まれるとともに他のシリンダ室21からは作動油が吐き出され、油圧ポンプが実現される。一方、油圧装置10をモータとして活用する場合、動力源からの動力によって作動油をシリンダ室21に流入させるとともに他のシリンダ室21から作動油を吐き出させることにより、ピストンを往復動作させながら斜板上で摺動回転させる。このピストン25の動作とともにシリンダブロック20及び回転軸部材18も回転するため、当該回転軸部材18の回転を利用することで油圧モータを実現することができる。この油圧装置10は、典型的には建設機械が備える油圧回路や駆動装置として使用可能であるが、他の用途に適用されてもよく、その用途は特に限定されない。
斜板式として図示された油圧装置10は、主たる構成要素として、ケース15、回転軸部材18、シリンダブロック20、ピストン25、弁板30、傾転調節機構35及び斜板50を有している。以下、各構成要素について説明していく。
図1に示すように、ケース15は、第1ケースブロック15aと、第1ケースブロック15aと固定された第2ケースブロック15bと、を有している。第1ケースブロック15a及び第2ケースブロック15bは、ボルト等の締結具を用いて互いに固定されている。ケース15は、その内部に収容空間Sを形成している。収容空間S内に、シリンダブロック20、ピストン25、弁板30、傾転調節機構35及び斜板50が配置されている。
図示された例では、第1ケースブロック15aの内側に、弁板30が配置されている。第1ケースブロック15aには、弁板30を介してシリンダブロック20のシリンダ室21に連通するようになる第1流路11及び第2流路12が形成されている。図面では、説明の便宜上、第1流路11及び第2流路12はラインによって表されているが、実際には、シリンダブロック20のシリンダ室21への作動油の供給及び排出に応じた適切な内径を有している。第1流路11及び第2流路12は、ケース15内からケース15外へとケース15を貫通して設けられている。第1流路11及び第2流路12は、油圧装置10の外部に設けられたアクチュエータや油圧源等に通じている。
回転軸部材18は、軸受19a、19bを介して、ケース15に回転可能に支持されている。回転軸部材18は、その中心軸線を回転軸線RAとして回転することができる。回転軸部材18の一端は、軸受19bを介して第1ケースブロック15aによって回転可能に支持されている。回転軸部材18の他端は、軸受19aを介して第2ケースブロック15bによって回転可能に支持され、第2ケースブロック15bに設けられた貫通孔を通過してケース15外へ延び出している。回転軸部材18がケース15を貫通する部分において、ケース15と回転軸部材18との間にはシール部材が設けられ、作動油のケース15外への流出を防止している。回転軸部材18のケース15から延び出した部分は、例えばモータやエンジン等の入力手段に接続される。
シリンダブロック20は、回転軸線RAを中心として配置された円柱状または円筒状の形状を有している。シリンダブロック20は、回転軸部材18によって貫通されている。シリンダブロック20は、例えばスプライン結合により、回転軸部材18に対して連結されている。したがって、シリンダブロック20は、回転軸部材18と同期して、回転軸線RAを中心として回転することができる。
シリンダブロック20には、複数のシリンダ室21が形成されている。複数のシリンダ室21は、回転軸線RAを中心とした周方向に沿って等間隔で配列されている。各シリンダ室21は、回転軸線RAと平行な軸方向daに延び、斜板50の側に開口している。また、各シリンダ室21に対応して接続ポート22が形成されている。接続ポート22は、シリンダ室21を軸方向daにおける弁板30の側に開放している。
各シリンダ室21に対応して、ピストン25が設けられている。各ピストン25の一部分が、シリンダ室21内に配置されている。各ピストン25は、対応するシリンダ室21から斜板50に向けて軸方向daに延び出している。ピストン25は、シリンダブロック20に対して軸方向daに移動することができる。すなわち、ピストン25は、軸方向daにおける斜板50の側に前進して、シリンダ室21の容積を拡大することができる。また、ピストン25は、軸方向daにおける弁板30の側に後退して、シリンダ室21の容積を縮小することができる。
斜板50は、ケース15内に支持されている。斜板50は、軸方向daに、シリンダブロック20及びピストン25と対向して配置されている。図2及び図3には、斜板50が、斜板50を支持する斜板支持部材70とともに、図示されている。回転軸部材18は、斜板50の中央貫通孔51を貫通している。斜板50は、シリンダブロック20及びピストン25に対向する位置に主面52(図2参照)を有している。主面52が回転軸線RAに垂直な面に対して傾斜可能となるようにして、斜板50はケース15内に支持されている。斜板50を保持するための構成については後述する。
図1に示すように、斜板50の主面52上に、シュー26が設けられている。シュー26は、ピストン25の頭部を保持している。具体的な構成として、ピストン25の一側端となる頭部は球状に形成されている。シュー26は、球状の頭部の略半分を収容可能な穴を有している。ピストン25の頭部を保持したシュー26は、斜板50の主面52上を摺動可能となっている。
油圧装置10は、ケース15内に配置されたリテーナプレート27をさらに有している。リテーナプレート27は、リング状かつプレート状の部材である。リテーナプレート27は、回転軸部材18によって貫通され、回転軸部材18上に支持されている。回転軸部材18のリテーナプレート27を支持する支持部分18aは、曲面状に形成されている。このため、リテーナプレート27は、回転軸部材18上に支持された状態で、向きを変えることができる。図1に示すように、プレート状のリテーナプレート27は、斜板50の主面52に沿うように傾斜して、シュー26に接触している。
また、回転軸部材18とリテーナプレート27との間には、スプリング等からなるピストン押付部材28が設けられている。ピストン押付部材28によって、リテーナプレート27は、軸方向daにおける斜板50の側に押付けられる。この結果、リテーナプレート27は、シュー26及びピストン25を斜板50の主面52に向けて押圧することができる。また、ピストン押付部材28によって、回転軸部材18は、シリンダブロック20とともに、軸方向daにおける弁板30の側に押付けられる。この結果、シリンダブロック20は、弁板30に向けて押圧されるようになる。
上述したように、第1ケースブロック15aには、弁板30が固定されている。すなわち、弁板30は、シリンダブロック20が回転軸部材18とともに回転している間、静止している。弁板30には、図示しない二以上のポートが形成されている。各ポートは、第1流路11又は第2流路12と通じている。ポートは、例えば、回転軸線RAを中心とする円弧に沿って形成され、シリンダブロック20の回転にともなって、各シリンダ室21に対応した接続ポート22と順に対面するようになる。この結果、シリンダブロック20の回転状態に応じて、各シリンダ室21が、第1流路11及び第2流路12との接続を切り換えられるようになる。
ここで、油圧装置10の動作について説明する。油圧装置10が油圧ポンプとして機能する場合、図示しないモータやエンジン等の入力手段からの回転駆動力により、回転軸部材18が回転軸線RAを中心として回転する。このとき、シリンダブロック20の回転にともなって、ピストン25が、シリンダブロック20から突出するように前進し、また、シリンダブロック20内に後退する。ピストン25の進退動作により、シリンダ室21の容積が変化する。
ピストン25が、シリンダ室21から最も延び出した位置(上死点)から、シリンダ室21内に最も入り込んだ位置(下死点)まで、後退する間、このピストン25を収容したシリンダ室21の容量は減少する。この間の少なくとも一部の期間、後退中のピストン25を収容したシリンダ室21は、弁板30の図示しないポートを介して例えば第1流路11に接続し、シリンダ室21から作動油を吐出する。第1流路11は、高圧側の流路として、外部のアクチュエータ等に接続している。
一方、ピストン25が、下死点から上死点まで前進する間、このピストン25を収容したシリンダ室21の容量は増大する。この間の少なくとも一部の期間、前進中のピストン25を収容したシリンダ室21は、弁板30の図示しないポートを介して例えば第2流路12に接続し、シリンダ室21内に作動油を吸引する。第2流路12は、低圧側の流路として、作動油を貯蔵するタンク等に接続している。
油圧装置10が油圧モータとして機能する場合、図示しない外部のポンプから、例えば第1流路11および弁板30を介して、油圧装置10のシリンダ室21内に作動油が供給される。作動油が供給されるシリンダ室21内のピストン25は、シリンダブロック20から延び出すように前進することができる。このため、弁板30の図示しないポートは、下死点から上死点へ進む経路中に位置するシリンダ室21を、高圧側となる第1流路11に接続する。これにより、外部ポンプからの作動油供給により、シリンダブロック20を回転させることができ、回転軸部材18を介して回転力を出力することができる。
弁板30の図示しないポートは、上死点から下死点へ進む経路中に位置するシリンダ室21を、低圧側となる第2流路12に接続する。したがって、ピストン25が上死点から下死点へ後退する間、当該ピストン25を収容するシリンダ室21内の作動油を、第2流路12へ排出することができる。油圧装置10から排出された作動油は、第2流路12と接続したタンク等に回収される。
以上の油圧装置10において、斜板50の主面52は、ピストン25のシリンダブロック20からの突出量を制限する。したがって、斜板50の傾き、より厳密に表現すると、軸方向daに垂直な面に対してなす斜板50の主面52の傾斜角度θi(図1参照)の大きさに依存して、軸方向daに沿ったピストン25の往復動のストロークが定まる。そして、斜板50の傾きを変更することで、すなわち、斜板50を傾転させることで、油圧装置10の出力を変化させることができる。具体的には、斜板50の傾きが大きくなると、言い換えると傾斜角度θiが大きくなると、油圧装置10の出力が増大する。斜板50の傾きが小さくなると、言い換えると傾斜角度θiが小さくなると、油圧装置10の出力が減少する。斜板50の主面52が軸方向daに垂直になると、つまり傾斜角度θiが0°となると、理論的には、油圧装置10から出力が得られなくなる。
このため、図示された油圧装置10において、斜板50は傾転可能の保持されている。以下、斜板50をケース15内に傾転可能に保持するための構成について説明する。
図1に示すように、油圧装置10は、斜板50の傾きを変更可能となるように斜板50を支持する斜板支持部材70、すなわち、斜板50を傾転可能に支持する斜板支持部材70を有している。図2に示すように、斜板支持部材70は、ケース15に固定される基部72と、基部72上に設けられた支持部73と、を有している。基部72には、回転軸部材18が貫通する中央貫通孔71が形成されている。基部72上には、中央貫通孔71を間に挟んで第1支持部73A及び第2支持部73Bが、設けられている。回転軸部材18は、二つの支持部73A、73Bの間を通過している。各支持部73には、斜板50の後述する膨出部54を受け入れる受容凹部74が、形成されている。受容凹部74は、円柱の一部分(例えば、半円柱)に相当する形状を有している。図示された例において、斜板支持部材70は、ケース15と別体として形成され、固定具等を介してケース15に固定される。ただし、この例に限られず、斜板支持部材70は、ケース15の一部分として、例えば第2ケースブロック15bの一部分として第2ケースブロック15bと一体的に形成されていてもよい。
一方、図1に示すように、斜板50は、斜板支持部材70の支持部73上に配置される被支持部53を有している。図3に示すように、被支持部53は、受容凹部74と相補的な形状を有した膨出部54を含んでいる。膨出部54は、円柱の一部分(例えば、半円柱)に相当する形状を有している。斜板50は、図1の紙面の奥行き方向に離間して配置された第1被支持部53A及び第2被支持部53Bを有している。回転軸部材18は、二つの被支持部53A、53Bの間を通過している。図2及び図3に示すように、第1被支持部53Aは、第1支持部73Aによって支持され、第2被支持部53Bは、第2支持部73Bによって支持される。
この例において、斜板支持部材70の支持部73は、円弧に沿った支持面75を受容凹部74に有している。一方、斜板50の被支持部53は、円弧に沿った摺動面55を有している。被支持部53が支持部73の受容凹部74内に配置された場合、被支持部53の摺動面55は、支持部73の支持面75に接触、とりわけ曲面上で面接触する。被支持部53が受容凹部74内で支持部73に対して摺動することで、被支持部53を含む斜板50は、摺動面55及び支持面75が規定する円弧の中心を傾転軸線IA(図1参照)として、斜板支持部材70に対して回動する。特に限定される訳ではないが、この傾転動作の中心軸線IAは、斜板50の主面52上に位置するようにしてもよい。このような構成により、主面52の傾きが変更可能となるように、斜板50が斜板支持部材70によって支持されている。
また、油圧装置10は、図1に示すように、斜板50の主面52の傾きを制御するための傾転調節機構35を更に有している。図示された例において、傾転調節機構35は、斜板押付部材36及び斜板制御装置37を含んでいる。以下、傾転調節機構35について説明する。
図2に示された斜板50は、中央部50a、第1受力部50b及び第2受力部50cを有している。中央部50aは、第1受力部50b及び第2受力部50cの間に配置されている。中央部50aには、上述した中央貫通孔51、主面52及び膨出部54が設けられている。第1受力部50b及び第2受力部50cは、中央部50aからそれぞれ逆側に延び出した部位である。
傾転調節機構35の斜板押付部材36及び斜板制御装置37は、斜板50を互いに逆向きに傾転させるように押している。斜板50は、斜板押付部材36によって押される力と斜板制御装置37から押される力をバランスさせることで、一定の傾転位置に保持される。図示された例において、斜板押付部材36は、斜板50の第1受力部50bに接触して、図1における反時計回り方向に傾転させるよう斜板50を押圧する。斜板制御装置37は、斜板50の第2受力部50cに接触して、図1における時計回り方向に傾転させるよう斜板50を押圧する。
斜板押付部材36は、ケース15の第1ケースブロック15aに支持されている。斜板押付部材36は、例えば圧縮ばね等によって構成されている。したがって、斜板押付部材36は、その変形力に応じた弾発力にて斜板50を押圧する。
一方、斜板制御装置37は、調節アクチュエータ38として構成されており、制御ピストン39を有している。制御ピストン39は、軸方向daに沿って、斜板50に接近すること(前進)及び斜板50から離間すること(後退)が可能となっている。制御ピストン39は、斜板50の第2受力部50cを押圧する。制御ピストン39は、例えば油圧によって駆動される。そして、制御ピストン39が第2受力部50cを押圧する力は、調節可能となっている。すなわち、斜板制御装置37が出力する力を調節することで、斜板50の傾斜角度θiを制御することができる。ここで傾斜角度θiとは、ピストン25の動作方向である軸方向daに垂直な面に対する斜板50の傾き角度、すなわち軸方向daへの垂直面に対して斜板50の主面52がなす角度のことである(図1参照)。
図示された例において、斜板制御装置37の出力が無い場合に、傾斜角度θiが最も大きくなり、図1に示された斜板50は最大傾斜状態となる。斜板制御装置37の制御ピストン39が、斜板50の第2受力部50cを押圧することで、最大傾斜状態から斜板50を起立させて、傾斜角度θiを小さくすることができる。また、斜板制御装置37によって斜板50をより大きな力で押圧することで、斜板50が起立して傾斜角度θiが0°または0°に近い最小の角度となる。
なお、図示された典型例において、斜板50は、図1に示された最大傾斜状態から起立した状態まで傾転可能となっており、起立した状態を越えて図1に示された状態とは逆側に傾斜することは意図されていない。したがって、図示された典型例において、傾斜角度が0°となる起立した状態が、最小傾斜状態となる。そして、このような例では、斜板50の主面52上における一方の被支持部53(図示された例では、第1被支持部53A)と軸方向daに重なる領域上を通過する際に、シリンダ室21内の圧力が高圧となり、斜板50の主面52上における他方の被支持部53(図示された例では、第2被支持部53B)と軸方向daに重なる領域上を通過する際に、シリンダ室21内の圧力が低圧となる。
ここで、油圧装置10の動作中、斜板50は、ピストン25を収容したシリンダ室21内の作動油の圧力により、斜板支持部材70に向けて押圧される。図示された例では、高圧側となる第1被支持部53Aがより強い力で第1支持部73Aに向けて押圧され、低圧側となる第2被支持部53Bがより弱い力で第2支持部73Bに向けて押圧される。そして、斜板50が斜板支持部材70に向けて高圧で押されると、斜板50の傾転動作に必要となる力も大きくなり、斜板50を円滑に傾転させることができない。
一方、図2及び図3に示すように、斜板50と斜板支持部材70との間には、油溜まり部Cが形成されている。油溜まり部Cは、圧油導入路Pに通じている。ここで、圧油導入路Pは、加圧された作動油の流路である。したがって、油溜まり部Cは、圧油、すなわち、加圧された作動油で満たされる。そして、油溜まり部C内の圧油は、軸方向daにおける斜板支持部材70から離間する向きに、言い換えると軸方向daにおけるシリンダブロック20及びピストン25に接近する向きに、斜板50を押す。さらには、摺動面55及び支持面75の間に油膜を形成し、支持部73及び被支持部53の直接の摩擦接触を回避することも可能となる。この油溜まり部C内に圧油を供給することによって得られる作用は、斜板50と斜板支持部材70との間の摩擦を軽減することができる。これにより、傾転調節機構35による斜板50の傾転を円滑化することができる。
図示された例において、油圧装置10には、圧油導入路Pとして、第1導入路Pa及び第2導入路Pbが形成されている。第1導入路Paは、第1被支持部53Aを通過して斜板50を貫通する斜板貫通孔Pa1(図2及び図3参照)と、各ピストン25を貫通するピストン貫通孔Pa2(図1参照)と、を含んでいる。シリンダブロック20の回転にともなって、各ピストン25が斜板50の主面52に開口した斜板貫通孔Pa1上を通過する際に、第1導入路Paが、高圧の作動油が充填されたシリンダ室21に油溜まり部Cを連通させる。一方、第2導入路Pb(図2参照)は、例えば、ケース15及び斜板支持部材70に形成された流路であって、高圧側となる第1流路11に油溜まり部Cを連通させる。第1導入路Paは、例えば油溜まり部Cの後述する第1凹部60に通じている。第2導入路Pbは、例えば油溜まり部Cの後述する第2凹部80に通じている。また、図示は省略するが、第1凹部60及び第2凹部80の間に設けられ第1凹部60及び第2凹部80を通じさせる通路が形成されていてもよい。
ところが、従来の技術の欄で既に説明したように、斜板50を傾転させるために必要となる力は一定ではなく、斜板の傾きに応じて異なる。その一方で、油溜まり部C内の圧油による斜板50を斜板支持部材70から離間する向きに押す力が一定となっている場合、油圧装置の性能が低下してしまう。具体的には、油溜まり部C内の圧油によって斜板50を押す力が低く設定されていると、斜板50の傾転に大きな力が必要となる場合に油圧装置10の馬力特性にヒステリシスが生じ、油圧装置の性能が低下してしまう。逆に、油溜まり部C内の圧油によって斜板50を押す力が高く設定されていると、小さな力で十分に斜板50を傾転させることができるときに、油溜まり部Cの油が斜板50と斜板支持部材70との間から漏れ出してしまい、油圧装置の性能が低下してしまう。
そこで、本実施の形態に係る油圧装置10は、この不具合を解消して斜板50の傾転動作にともなった油圧装置10の性能低下を効果的に抑制するための工夫がなされている。具体的には、斜板50と斜板支持部材70との間における油溜まり部Cの面積が、斜板50の傾きに応じて、すなわち傾斜角度θiに応じて変化する。ここで、油溜まり部Cの面積とは、斜板50の被支持部53と斜板支持部材70の支持部73とが接触する面に沿った当該面上での油溜まり部Cの開口面積である。図示された例における油溜まり部Cの開口面積は、被支持部53の摺動面55および支持部73の支持面75に沿って(例えば円弧に沿って)広がる曲面上へ、油溜まり部Cを投影した面積となる。
この油圧装置10では、油溜まり部Cの面積が増大することで、油溜まり部C内の圧油によって斜板50を軸方向daに沿って斜板支持部材70から離間する向きに押す力も増大する。これにともなって、斜板50の摺動面55と斜板支持部材70の支持面75との間に油膜が形成されやすくなる。逆に、油溜まり部Cの面積が減少することで、油溜まり部C内の圧油によって斜板50を軸方向daに沿って斜板支持部材70から離間する向きに押す力も減少する。これにともなって、斜板50の摺動面55と斜板支持部材70の支持面75との間から圧油が大量に漏れることを効果的に防止することができる。このような油圧装置10では、斜板50を傾転させるために必要となる力の変化に応じて、油溜まり部Cの面積を変化させることで、斜板50の傾転動作にともなった油圧装置10の性能低下を効果的に抑制することが可能となる。
図示された例では、図2及び図3に示すように、ピストン25によって高圧で押される斜板50の第1被支持部53Aと、第1被支持部53Aに対面する斜板支持部材70の第1支持部73Aと、の間に、面積が可変となる油溜まり部Cが、設けられている。つまり、高圧側となる第1被支持部53A及び第1支持部73Aの間に、面積可変の油溜まり部Cが形成されている。
この例では、図3に示すように、斜板50の斜板支持部材70に対面する摺動面55に、第1凹部60が形成されている。第1凹部60は、摺動面55に沿って広がる底面を有している。しかしながら図示された例に限られず、第1凹部60の底面は、曲面ではなく平坦面であってもよいし、複数の平坦面を含む折れ面であってもよいし、さらに曲面と平坦面を含むようにしてもよい。図3に示すように、第1導入路Paの斜板貫通孔Pa1は、第1凹部60内に開口している。したがって、第1導入路Paは、第1凹部60内に圧油を供給することができる。一方、図2に示すように、斜板支持部材70の斜板50に対面する支持面75に、油溜まり部Cを形成する第2凹部80が形成されている。第2凹部80は、支持面75に沿って広がる底面を有している。第2導入路Pbは、第2凹部80内に開口している。したがって、第2導入路Pbは、第2凹部80内に圧油を供給することができる。そして、第1凹部60及び第2凹部80が、斜板50の第1被支持部53Aと斜板50の第1被支持部53Aとの間に油溜まり部Cを形成している。
第1凹部60の面積及び第2凹部80の面積は、それぞれ、斜板50の傾きに依存することなく一定である。その一方で、第1凹部60は、摺動面55上における一定の位置に設けられ、第2凹部80は、支持面75上における一定の位置に設けられている。したがって、斜板50の傾転にともなって、第1凹部60及び第2凹部80の相対位置は変化する。そして、図示された例において、第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの面積が、斜板50の傾きに応じて変化する。斜板50と斜板支持部材70との間における油溜まり部Cの面積は、斜板50と斜板支持部材70との間における第1凹部60の面積(開口面積)と斜板50と斜板支持部材70との間における第2凹部80の面積(開口面積)との和から、斜板50と斜板支持部材70との間における第1凹部60及び第2凹部80が重なり合っている領域Zの面積を引いた値となる。したがって、第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの変化にともなって、斜板50と斜板支持部材70との間における油溜まり部Cの面積は、斜板50の傾きに応じて変化する。
以下、油溜まり部Cに関する複数の具体例について、主として、図4〜図10を参照して説明する。なお、図4〜図10では、斜板50及び斜板支持部材70の傾きに応じた、第1凹部60と第2凹部80との相対位置および油溜まり部Cの形状と、油溜まり部Cの面積の変化と、を示している。第1凹部60と第2凹部80との相対位置および油溜まり部Cの形状は、図1に示された最大傾斜状態としての傾転状態(a)、傾斜角度θiが0°となる最小傾斜状態としての傾転状態(c)、並びに、傾転状態(a)及び傾転状態(c)との間の状態としての傾転状態(b)について、示している。油溜まり部Cの面積の変化は、傾転状態(a)から傾転状態(c)までの間での変化をグラフ化して示している。また、図4〜図10において、斜板50の摺動面55及び斜板支持部材70の支持面75は、平面状に展開して示されている。
<第1例>
まず、図4を参照して、油溜まり部Cの第1例について説明する。図4に示された例において、摺動面55に形成された第1凹部60は、斜板50及び斜板支持部材70の相対移動方向dmに細長く延びている。第1凹部60の相対移動方向dmに沿った長さは、第2凹部80の相対移動方向dmに沿った長さよりも大幅に長くなっている。図4に示された例において、第1凹部60の相対移動方向dmに直交する方向への幅は、一定であり、相対移動方向dmに沿った各位置で変化しない。同様に、第2凹部80の相対移動方向dmに直交する方向への幅は、一定であり、相対移動方向dmに沿った各位置で変化しない。
最大傾斜状態としての傾転状態(a)において、第1凹部60及び第2凹部80は、重なりあっている。ただし、第1凹部60及び第2凹部80は、部分的にのみ、重なりあっている。最大傾斜状態(傾転状態(a))から傾斜角度θiを小さくしていくと、重なり合う領域Zの面積は大きくなっていく。傾転状態(a)及び傾転状態(b)の間の状態において、第2凹部80は、その全領域において、第1凹部60と重なり合う。その後、傾転状態(b)および最小傾斜状態としての傾転状態(c)においても、第2凹部80は、その全領域において、第1凹部60と重なり合ったままである。
図4に示すように、このような第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの変化にともなって、油溜まり部Cの面積が、傾斜角度θiにともなって変化する。第1例では、最大傾斜状態となる傾転状態(a)において、油溜まり部Cの面積は最大となっている。そして、傾転状態(a)から、傾転状態(a)と傾転状態(b)との間の状態まで、傾斜角度θiを減少させていく間、油溜まり部Cの面積は、しだいに小さくなっていく。その後、傾斜角度θiの減少によらず、最小傾斜状態となる傾転状態(c)まで、油溜まり部Cの面積は一定となり変化しない。
以上のように、第1例では、斜板50の傾斜角度θiが最大となる最大傾斜状態(傾転状態(a))での油溜まり部Cの面積は、傾斜角度θiが最小となる最小傾斜状態(傾転状態(c))と最大傾斜状態との間となる或る中間状態(例えば傾転状態(b))での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっている。
例えば斜板の傾転開始時には、斜板支持部材70に対して所定の相対位置に保持された斜板50を、動摩擦力よりも格段に大きくなる静摩擦力を超える大きな力で操作しなければならない。上述したように、一般に、斜板の傾転開始時、斜板制御装置37の制御ピストン39は斜板50を押しておらず、したがって、斜板50は、斜板押付部材36に押圧されて、最大傾斜角度で傾斜するように維持されている。このため、斜板の傾転開始時に最大傾斜角度に維持された斜板50を傾転させる際、通常、大きな力で斜板50を操作する必要が生じる。
この点について、第1例では、最大傾斜状態での油溜まり部Cの面積が、中間状態での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっており、最小ではない。とりわけ第1例では、油溜まり部Cの面積は、最大傾斜状態で最大又は概ね最大となる。したがって、斜板50が最大傾斜状態にある場合、油溜まり部Cの圧油によって斜板支持部材70から離れる向きに斜板50を強い力で押すことができる。すなわち、斜板50を傾転させるために必要となる力が大きくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が大きくなるように変化させることができる。これにより、油圧装置10の特性(例えば、油圧ポンプにおける馬力特性)にヒステリシスが生じることを抑制して、油圧装置10の性能低下をより効果的に回避することができる。
なお、一具体例として、油圧装置10が油圧ポンプとして利用される場合、油圧装置10は、通常、その圧力変化時に馬力制御を実施される。馬力制御では、油圧ポンプとして油圧装置10を回転駆動するエンジン等の入力手段の許容トルクを超えないように、油圧装置10の吐出圧力および吐出流量を抑えることになる。すなわち、馬力制御では、低圧時に大きく傾斜していた斜板50を、その傾斜角度θiが小さくなるよう、傾転させることになる。このとき、斜板支持部材70に対して静止した斜板50を傾転させることになり、静止摩擦力に抗し得る大きな力を斜板50に加える必要がある。この点について、第1例によれば、最大傾斜状態での油溜まり部Cの面積が、中間状態での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっており、油溜まり部Cの圧油によって斜板支持部材70から離れる向きに斜板50を大きな力で押すことも可能となる。したがって、馬力制御における斜板の動作を、円滑とすることができ、馬力特性に顕著なヒステリシスが表れることを効果的に防止することができる。これにより、エンジン等の入力手段からの出力を効率的に利用して、油圧装置10の特性を高めることができる。
さらに、第1例では、最大傾斜状態と最小傾斜状態との間となる中間状態での油溜まり部Cの面積が、最大傾斜状態での油溜まり部Cの面積よりも小さくなっている。上述したように、最大傾斜角度に維持された斜板50を傾転させるために必要となる力は大きくなる傾向がある。その一方で、中間状態において、斜板50を傾転させるために必要となる力は小さくなる傾向がある。第1例では、中間状態での油溜まり部Cの面積が、小さくなっており、典型的には最小となる。すなわち、斜板50を傾転させるために必要となる力が小さくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が小さくなる。これにより、油溜まり部Cの圧油が斜板50と斜板支持部材70との間から漏れ出してしまうことを抑制し、油圧装置10の性能低下をより効果的に回避することができる。
<第2例>
次に、図5を参照して、油溜まり部Cの第2例について説明する。図5に示された例では、斜板支持部材70の支持面75上における第2凹部80の位置が、上述の第1例と異なり、その他において第1例と同一とすることができる。以下においては、第1例と同一とすることができる構成の重複した説明を省略し、主として第1例と異なる構成について説明する。
図5に示すように、最小傾斜状態としての傾転状態(c)において、第1凹部60及び第2凹部80は、重なりあっている。ただし、第1凹部60及び第2凹部80は、部分的にのみ、重なりあっている。最小傾斜状態(傾転状態(c))から傾斜角度θiを大きくしていくと、重なり合う領域Zの面積は大きくなっていく。傾転状態(c)及び傾転状態(b)の間の状態において、第2凹部80は、その全領域において、第1凹部60と重なり合う。その後、傾転状態(b)および最大傾斜状態としての傾転状態(a)においても、第2凹部80は、その全領域において、第1凹部60と重なり合ったままである。
図5に示すように、第2例では、最小傾斜状態となる傾転状態(c)において、重なり合う領域Zの面積が最小となり、これにより、油溜まり部Cの面積が最大となっている。そして、傾転状態(c)から、傾転状態(b)と傾転状態(a)との間の状態まで、傾斜角度θを増大させていく間、油溜まり部Cの面積は、しだいに小さくなっていく。その後、傾斜角度θiの増大によらず、最大傾斜状態となる傾転状態(a)まで、油溜まり部Cの面積は一定となり変化しない。
以上のように、第2例では、斜板50の傾斜角度θiが最小となる最小傾斜状態(傾転状態(c))での油溜まり部Cの面積は、傾斜角度θiが最大となる最大傾斜状態(傾転状態(a))と最大傾斜状態との間となる或る中間状態(例えば傾転状態(b))での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっている。
例えば斜板50の傾きを調節する傾転調節機構35から斜板50が受ける力は、傾転調節機構35の構成に依存して、斜板50の傾きに応じて変化する。多くの油圧装置10において、斜板50の傾斜角度θiを小さくするには、斜板押付部材36の押付力に抗して、斜板制御装置37によって斜板50を押し込むことになる。斜板押付部材36の弾発力は、斜板押付部材36が短縮することで大きくなる。したがって、典型的には、最小傾斜角度に維持された斜板50は、傾転調節機構35によって非常に大きな力で斜板支持部材70に向けて押されている。このため、最小傾斜角度に維持された斜板50を傾転させる際、通常、大きな力で斜板50を操作する必要が生じる。
この点について、第2例では、最小傾斜状態での油溜まり部Cの面積は、中間状態での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっており、最小ではない。とりわけ第2例では、油溜まり部Cの面積は、最小傾斜状態で最大又は概ね最大となる。したがって、斜板50が最小傾斜状態にある場合、斜板50は、油溜まり部Cの圧油によって斜板支持部材70から離れる向きに、強い力で押される。すなわち、斜板50を傾転させるために必要となる力が大きくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が大きくなるように変化させることができる。これにより、油圧装置10の特性(例えば、油圧ポンプにおける馬力特性)にヒステリシスが生じることを抑制して、油圧装置の性能低下をより効果的に回避することができる。
なお、一具体例として、油圧ポンプとしての油圧装置10は、油圧回路に接続されたアクチュエータ等に供給されることなくタンクに戻ってくる圧油量が増加していることを検出可能な外部センサに基づき、ネガティブフローコントロールを実施される。ネガティブフローコントロールでは、外部センサによって流量の増加が検出されると、斜板50が、最小傾斜状態または傾斜角度が非常に小さくなる状態に維持される。そして、斜板50は、傾転調節機構35からの強い力で斜板支持部材に向けて押されるようになり、この斜板50を傾転させるには大きな力を斜板50に加える必要がある。この点について、第2例によれば、最小傾斜状態での油溜まり部Cの面積は、中間状態での油溜まり部Cの面積よりも大きくなっており、油溜まり部Cの圧油によって斜板支持部材70から離れる向きに斜板50を大きな力で押すことも可能となる。したがって、ネガティブフローコントロール中における斜板50の動作を円滑とすることができ、吸収馬力特性に顕著なヒステリシスが表れることを効果的に防止することができる。
さらに、第2例では、最大傾斜状態と最小傾斜状態との間となる中間状態での油溜まり部Cの面積が、最小傾斜状態での油溜まり部Cの面積よりも小さくなっている。上述したように、最小傾斜角度に維持された斜板50を傾転させるために必要となる力は大きくなる傾向がある。その一方で、中間状態において、斜板50を傾転させるために必要となる力は小さくなる傾向がある。第2例では、中間状態での油溜まり部Cの面積が、小さくなっており、典型的には最小となる。すなわち、斜板50を傾転させるために必要となる力が小さくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が小さくなる。これにより、油溜まり部Cの圧油が斜板50と斜板支持部材70との間から漏れ出してしまうことを抑制し、油圧装置10の性能低下をより効果的に回避することができる。
<第3例>
次に、図6を参照して、油溜まり部Cの第3例について説明する。図6に示された例では、斜板支持部材70の支持面75上に複数の第2凹部80が相対移動方向dmに離間して設けられている。第3例は、この点において第1例および第2例と異なっており、その他の点において第1例又は第2例と同一とすることができる。このように互いに離間して配置された複数の第2凹部80を設けることで、第1凹部60及び第2凹部80によって形成される油溜まり部Cの配置の自由度が向上し、一組の斜板支持部材70の支持部73と斜板50の被支持部53との間で、複数の油溜まり部Cを分散して配置することができる。また、概ね軸方向daに沿って斜板50を押せるように油溜まり部Cを配置することもでき、この点からも、斜板の傾転を円滑にすることができる。
図6に示すように、第2凹部80は、相対移動方向dmに沿って離間した一側第2凹部80a及び他側第2凹部80bを含んでいる。図6に示された具体例では、一側第2凹部80aは、上述した第1例の第2凹部80と同一に構成され、他側第2凹部80bは、上述した第2例の第2凹部80と同一に構成されている。
したがって、最大傾斜状態としての傾転状態(a)において、第1凹部60及び一側第2凹部80aは、部分的にのみ、重なりあっている。最大傾斜状態(傾転状態(a))から傾斜角度θiを小さくしていくと、第1凹部60及び一側第2凹部80aが重なり合う領域Zaの面積は大きくなっていく。傾転状態(a)及び傾転状態(b)の間の状態において、一側第2凹部80aは、その全領域において、第1凹部60と重なり合う。その後、傾転状態(b)および最小傾斜状態としての傾転状態(c)においても、一側第2凹部80aは、その全領域において、第1凹部60と重なり合ったままである。
一方、最小傾斜状態としての傾転状態(c)において、第1凹部60及び他側第2凹部80bは、部分的にのみ、重なりあっている。最小傾斜状態(傾転状態(c))から傾斜角度θiを大きくしていくと、第1凹部60及び他側第2凹部80bが重なり合う領域Zbの面積は大きくなっていく。傾転状態(c)及び傾転状態(b)の間の状態において、他側第2凹部80bは、その全領域において、第1凹部60と重なり合う。その後、傾転状態(b)および最大傾斜状態としての傾転状態(a)においても、他側第2凹部80bは、その全領域において、第1凹部60と重なり合ったままである。
図6に示すように、このような第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの変化にともなって、油溜まり部Cの面積が、傾斜角度θiにともなって変化する。第3例では、最大傾斜状態となる傾転状態(a)において、油溜まり部Cの面積は極大または最大となっている。そして、傾転状態(a)から、傾転状態(a)と傾転状態(b)との間の状態まで、傾斜角度θiを減少させていく間、油溜まり部Cの面積は、しだいに小さくなっていく。その後、傾転状態(b)と傾転状態(c)との間の状態まで、傾斜角度θiの減少によらず、油溜まり部Cの面積は、最小となる一定面積となり、変化しない。さらに傾斜角度θiを減少させると、油溜まり部Cの面積は、しだいに大きくなっていく。そして、最小傾斜状態となる傾転状態(c)において、油溜まり部Cの面積は極大または最大となる。
このような例によれば、第1例で説明した作用効果および第2例で説明した作用効果の両方の作用効果を奏することができ、油圧装置10の性能低下をさらに効果的に回避することができる。
<第4例>
次に、図7を参照して、油溜まり部Cの第4例について説明する。図7に示された例では、第1凹部60及び第2凹部80は、斜板50の傾きに応じて互いから離間する。第4例は、この点において、第1凹部60及び第2凹部80が最小傾斜状態と最大傾斜状態との間で少なくとも部分的に重なり合っていた第1例〜第3例と異なっており、その他において、第1例〜第3例と同一とすることができる。このような第4例によれば、第1凹部60及び第2凹部80によって形成される油溜まり部Cの配置の自由度が向上し、一組の斜板支持部材70の支持部73と斜板50の被支持部53との間で、複数の油溜まり部Cを分散して配置することができる。また、概ね軸方向daに沿って斜板50を押せるように油溜まり部Cを配置することもでき、この点からも、斜板の傾転を円滑にすることができる。さらに、所定角度分だけ傾斜角度θiが変化する間、油溜まり部Cの面積を最大値または極大値に維持することも可能となる。
図7に示すように、第2凹部80は、相対移動方向dmに沿って離間した一側第2凹部80a及び他側第2凹部80bを含んでいる。図7に示された具体例での一側第2凹部80aは、上述した第3例の一側第2凹部80aと、配置位置を除き、同様に構成されている。また、図7に示された具体例での他側第2凹部80bは、上述した第3例の他側第2凹部80bと、配置位置を除き、同様に構成されている。
図7に示すように、最大傾斜状態としての傾転状態(a)において、一側第2凹部80aは、第1凹部60から相対移動方向dmにずれており、第1凹部60と重なり合っていない。一方、傾転状態(a)において、他側第2凹部80bは、その全領域において、第1凹部60と重なり合っている。最大傾斜状態から傾斜角度θiが小さくなっていくと、一側第2凹部80aは、第1凹部60と重なり合い始める。さらに傾斜角度θiが小さくなると、第1凹部60及び一側第2凹部80aが重なり合う領域Zaは、しだいに大きくなっていく。傾転状態(a)と傾転状態(b)との間において、一側第2凹部80aは、その全領域において、第1凹部60と重なり合う。一側第2凹部80aは、その後に最小傾斜状態である傾転状態(c)まで傾斜角度θiを減少させるまでの間、その全領域において第1凹部60と重なり合ったままに維持される。
一方、他側第2凹部80bは、傾転状態(a)から傾転状態(b)と傾転状態(c)との間の状態まで傾斜角度θiを減少させる間、その全領域において、第1凹部60と重なり合ったままに維持される。したがって、この間、第1凹部60及び他側第2凹部80bが重なり合う領域Zbは、一定となる。結果として、傾転状態(b)を含む傾斜角度θiが一定の角度範囲内にある状態の間、第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zは一定に保たれる。
さらに、傾斜角度θiを減少させると、他側第2凹部80bは、その一部分のみにおいて、第1凹部60と重なるようになる。さらに、傾斜角度θiを減少させると、他側第2凹部80bは、第1凹部60から相対移動方向dmにずれて位置し、第1凹部60と重なり合わないようになる。
図7に示された例において、最大傾斜状態としての傾転状態(a)を含む傾斜角度θiが一定の角度範囲内にある状態の間、油溜まり部Cの面積は、最大または極大に維持される。そして、傾斜角度θiを減少させていくと、油溜まり部Cの面積は、最小または極小となる。同様に、図7に示された例において、最小傾斜状態としての傾転状態(c)を含む傾斜角度θiが一定の角度範囲内にある状態の間、油溜まり部Cの面積は、最大または極大に維持される。そして、傾斜角度θiを増大させていくと、油溜まり部Cの面積は、最小または極小となる。また、図7に示された例において、傾転状態(b)を含む傾斜角度θiが一定の角度範囲内にある状態の間、油溜まり部Cの面積は、最小または極小に維持される。
すなわち、図7に示された第4例での油溜まり部Cの面積変化は、上述の第3例での油溜まり部Cの面積変化と比較して、傾転状態(a)の近傍において、油溜まり部Cの面積は最大または極大で一定に維持され、傾転状態(c)の近傍において、油溜まり部Cの面積は最大または極大で一定に維持される点において異なっている。このような第4例によっても、第3例と同様の作用効果を奏することができる。
<第5例>
次に、図8を参照して、油溜まり部Cの第5例について説明する。図8に示された例では、第1凹部60に加え、第2凹部80も、斜板50及び斜板支持部材70の相対移動方向dmに細長く延びている。第5例は、この点において上述の第1例〜第4例と異なっており、その他の点において第1例〜第4例のいずれかと同一とすることができる。
図8に示された例において、第2凹部80は、支持面75上において、上述の第3例における一側第2凹部80a及び他側第2凹部80bが配置されている領域、並びに、第3例における一側第2凹部80a及び他側第2凹部80bの間となる領域に亘って形成されている。図8に示された第5例の油溜まり部Cの面積は、斜板50の傾き変化にともなって、上述の第3例の油溜まり部Cの面積と同様に変化することになる。したがって、このような第5例によっても、第3例と同様の作用効果を奏することができる。
なお、第5例では、第2凹部80の相対移動方向dmに沿った長さを、第1凹部60の相対移動方向dmに沿った長さよりも長くしたが、この例に限られず、第2凹部80の相対移動方向dmに沿った長さを、第1凹部60の相対移動方向dmに沿った長さと同一にしてもよい。このような変形例においても、油溜まり部Cの面積が、斜板50の傾き変化にともなって適宜変化するように調節することが可能であり、例えば上述の第3例の油溜まり部Cの面積と同様に変化させることも可能である。
<第6例>
次に、図9を参照して、油溜まり部Cの第6例について説明する。図9に示された例では、第2凹部80の相対移動方向dmに沿った長さが、第1凹部60の相対移動方向dmに沿った長さよりも長くなっている。第6例は、この点において上述の第1例〜第5例と異なっており、その他の点において第1例〜第5例のいずれかと同一とすることができる。
図9に示された例において、第1凹部60は、上述の第3例における第2凹部80と同様に構成されている。したがって、第1凹部60は、一側第1凹部60aおよび他側第1凹部60bを有している。第2凹部80は、第3例における第1凹部60と同様に構成されている。したがって、図9に示された第6例の油溜まり部Cの面積は、斜板50の傾き変化にともなって、上述の第3例の油溜まり部Cの面積と同様に変化することになる。このような第6例によっても、第3例と同様の作用効果を奏することができる。
<第7例>
次に、図10を参照して、油溜まり部Cの第7例について説明する。第7例において、第1凹部60及び第2凹部80の少なくとも一方について、相対移動方向dmに直交する方向に沿った幅が、一定ではなく、相対移動方向dmに沿った各位置で変化している。このような例によれば、第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの斜板50の傾きにともなった変化率は、一定ではなくなる。この結果、図10に示すように、斜板50の傾きにともなった油溜まり部Cの面積変化率を、一定ではなく、調節することができる。
なお、図10に示された例では、第2凹部80の構成が、上述の第1例と異なり、その他において第1例と同一とすることができる。具体的には、図10に示された第7例の第2凹部80は、形状において、第1例の第2凹部80と異なっている。ただし、この例に限られず、第1凹部60の幅を変化させてもよいし、また、第1凹部60の幅および第2凹部80の幅の両方を変化させるようにしてもよい。
以上に説明してきた一実施の形態において、油圧装置10は、ピストン25と、ピストン25の動作方向に当該ピストン25に対向して配置された斜板50と、斜板50の傾きが可変となるように斜板50を支持する斜板支持部材70と、を有している。圧油導入路Pに通じた油溜まり部Cが、斜板50と斜板支持部材70との間に、形成されている。斜板50と斜板支持部材70との間における油溜まり部Cの面積は、斜板50の傾きに応じて変化する。
斜板50を傾転させるために必要となる力は一定ではなく、斜板50の傾きに応じて異なる。そして、斜板50を傾転させるために必要となる力が大きいにもかかわらず、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が小さく設定されていると、斜板50を円滑に傾転させることができなくなる。このとき、油圧装置の特性(例えば、油圧ポンプにおける馬力特性)にヒステリシスが生じ、油圧装置の性能が低下してしまう。逆に、斜板50を傾転させるために必要となる力が小さくても十分なのに、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が大きく設定されていると、油溜まり部Cの油が斜板50と斜板支持部材70との間から漏れ出してしまい、やはり油圧装置の性能(例えば、油圧ポンプにおける容積効率)が低下してしまう。
このような不具合に対して、上述してきた一実施の形態では、斜板50と斜板支持部材70との間における油溜まり部Cの面積変化にともない、油溜まり部Cに収容された圧油が斜板50を斜板支持部材70から離れる側へ押す力も、斜板50の傾きに応じて変化させることができる。したがって、斜板50を傾転させるために必要となる力が大きくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力が大きくなるように変化させることで、油圧装置10の特性(例えば、油圧ポンプにおける馬力特性)にヒステリシスが生じることを抑制して、油圧装置10の性能低下を効果的に回避することができる。また、斜板50を傾転させるために必要となる力が小さくなる場合に、油溜まり部Cの圧油で斜板50を斜板支持部材70から離れる向きに押す力も小さくなるように変化させることで、油溜まり部Cの圧油が斜板50と斜板支持部材70との間から漏れ出すことを効果的に防止することができる。これにより、油圧装置10の性能低下(例えば、油圧ポンプにおける容積効率の低下)を効果的に回避することができる。以上のことから、本実施の形態によれば、斜板50の傾転動作にともなった油圧装置10の性能低下を効果的に抑制することができる。
また、上述した一具体例において、斜板50の斜板支持部材70に対面する面55に油溜まり部Cを形成する第1凹部60が形成され、斜板支持部材70の斜板50に対面する面75に油溜まり部を形成する第2凹部が形成されている。油溜まり部Cを形成する第1凹部60及び第2凹部80の面積は、斜板50の傾きに依存することなく一定となっている。その一方で、第1凹部60及び第2凹部80が重なり合う領域Zの面積は、斜板50の傾きに応じて変化する。この例では、斜板50と斜板支持部材70との間における第1凹部60の面積及び第2凹部80の面積の和から、斜板50と斜板支持部材70との間における第1凹部60及び第2凹部80が重なり合っている領域Zの面積を引いた値として表される油溜まり部Cの面積が、斜板50の傾きに応じて変化する。第1凹部60および第2凹部80によれば、簡易な構成により、油溜まり部Cの面積を斜板の傾きに応じて変化させることが可能となる。
以上において、一実施の形態を複数の具体例により説明してきたが、これらの具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。以下、変形の一例について説明する。
第1凹部60及び第2凹部80の構成、より具体的には、配置、形状、個数等は、適宜変更することが可能である。例えば、第1凹部60及び第2凹部80の少なくとも一方の平面形状を、円、楕円、三角形、多角形等としてもよい。また、第1凹部60の幅が、第2凹部80の幅よりも広くてもよいし、或いは、第1凹部60の幅が、第2凹部80の幅よりも狭くてもよい。
また、上述した油圧装置10の具体例では、ピストン25によって高圧で押される斜板50の第1被支持部53Aと、第1被支持部53Aに対面する斜板支持部材70の第1支持部73Aと、の間に、面積が可変となる油溜まり部Cが、設けられている。つまり、高圧側となる第1被支持部53A及び第1支持部73Aの間に、面積可変の油溜まり部Cが形成されている。このような油溜まり部Cに加えて、図3に示すように、第2油溜まり部C2が、低圧側となる第2被支持部53B及び第2支持部73Bの間に形成されていてもよい。
すなわち、斜板支持部材70は、離間して配置された一対の支持部73A,73Bを有し、斜板50は、斜板支持部材70の一対の支持部73A,73Bのそれぞれ支持される一対の被支持部53A,53Bを有している。そして、一方の支持部73Aと一方の被支持部53Aとの間に、油溜まり部Cが形成され、他方の支持部73Bと他方の被支持部53Bとの間に、第2油溜まり部C2が形成されていてもよい。このような例によれば、高圧側となる斜板支持部材70の第1支持部73Aと斜板50の第1被支持部53Aとの間だけでなく、低圧側となる斜板支持部材70の第2支持部73Bと斜板50の第2被支持部53Bとの間にも、第2油溜まり部C2が形成される。これにより、高圧側と低圧側の両方において、斜板支持部材70から離れる側に向けて斜板50を押すことができる。これにより、概ね軸方向daに沿って斜板50を押すことが可能となり、この点からも、斜板50の傾転を円滑にすることができる。
なお、図3に示された第2油溜まり部C2は、斜板50の向きによらず、一定の面積を有している。しかしながら、斜板50と斜板支持部材70との間における第2油溜まり部C2の面積が、上述してきた油溜まり部Cの構成を採用して、斜板50の傾きに応じて変化するようにしてもよい。
また、この変形例において、他方の支持部73Bと他方の被支持部53Bとの間に形成された第2油溜まり部C2の面積が、一方の支持部73Aと一方の被支持部53Aとの間に形成された油溜まり部Cの面積よりも小さくすることができる。このような例によれば、高圧側で斜板50を斜板支持部材70から離れる側へ押圧する力を、低圧側で斜板50を斜板支持部材70から離れる側へ押圧する力よりも大きくすることができる。これにより、さらに高精度に軸方向daに沿って斜板50を押すことが可能となり、この点からも、斜板50の傾転をさらに円滑にすることができる。
さらに、別の変形例について説明する。上述した油圧装置10の具体例において、圧油導入路Pが、第1凹部60に通じる第1導入路Paと、第2凹部80に通じる第2導入路Pbと、を有する例を示したが、この例に限られない。斜板50の傾きによらず第1凹部60及び第2凹部80の連通状態が維持される場合には、第1導入路Pa及び第2導入路Pbのいずれか一方を省略してもよい。
加えて、既に説明したように、油圧装置10は、油圧ポンプや油圧モータに適用可能であり、これらのへの適用において、斜板の傾転動作にともなった油圧装置の性能低下を効果的に抑制することができる。
10 油圧装置10
11 第1流路11
12 第2流路12
15 ケース15
18 回転軸部材18
20 シリンダブロック20
25 ピストン25
35 傾転調節機構35
50 斜板50
53,53A,53B 被支持部
55 摺動面55
60 第1凹部60
70 斜板支持部材
73,73A,73B 支持部
75 支持面
80,80a,80b 第2凹部
P 圧油導入路
C 油溜まり部
θi 傾斜角度

Claims (8)

  1. ピストンと、
    前記ピストンに対向して配置された斜板と、
    前記斜板の傾きが可変となるように当該斜板を支持する斜板支持部材と、を備え、
    圧油導入路に通じた油溜まり部が前記斜板と前記斜板支持部材との間に設けられ、
    前記斜板と前記斜板支持部材との間における前記油溜まり部の面積は、前記斜板の傾きに応じて変化する、油圧装置。
  2. 前記斜板の前記斜板支持部材に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第1凹部が形成され、
    前記斜板支持部材の前記斜板に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第2凹部が形成され、
    前記第1凹部及び前記第2凹部が重なり合う領域の面積は、前記斜板の傾きに応じて変化する、請求項1に記載の油圧装置。
  3. 前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最大となる最大傾斜状態での前記油溜まり部の面積は、前記傾斜角度が最小となる最小傾斜状態と前記最大傾斜状態との間となる或る中間状態での油溜まり部の面積よりも大きい、請求項1又は2に記載の油圧装置。
  4. 前記ピストンの動作方向への垂直面に対する前記斜板の傾斜角度が最小となる最小傾斜状態での前記油溜まり部の面積は、前記傾斜角度が最大となる最大傾斜状態と前記最小傾斜状態との間となる或る中間状態での油溜まり部の面積よりも大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の油圧装置。
  5. 前記斜板支持部材は、離間して配置された一対の支持部を有し、
    前記斜板は、前記斜板支持部材の前記一対の支持部のそれぞれに支持される一対の被支持部を有し、
    一方の支持部と一方の被支持部との間に前記油溜まり部が形成され、
    他方の支持部と他方の被支持部との間に前記油溜まり部が形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧装置。
  6. 前記一方の支持部と前記一方の被支持部との間に形成された前記油溜まり部の面積は、前記他方の支持部と前記他方の被支持部との間に形成された前記油溜まり部の面積よりも小さい、請求項5に記載の油圧装置。
  7. 前記斜板の前記斜板支持部材に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第1凹部が形成され、
    前記斜板支持部材の前記斜板に対面する面に、前記油溜まり部を形成する第2凹部が形成され、
    前記第1凹部及び前記第2凹部は、斜板の傾きに応じて互いから離間する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の油圧装置。
  8. 前記ピストンと、
    前記ピストンに対向して配置された斜板と、
    前記斜板の傾きが可変となるように当該斜板を支持する斜板支持部材であって、前記斜板に設けられた第1凹部と重なり合う領域の面積が、前記斜板の傾きに応じて変化するようになる第2凹部を設けられた斜板支持部材と、を備える油圧装置。
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