JP2021004560A - アキシャルピストン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ室の底部を反力点にしてピストンをスライド付勢するスプリングが備えられたアキシャルピストン装置において、シリンダ室の底部をスプリングによって損傷されないように保護できるように、かつ、伝動効率の低下を回避できるようにする。【解決手段】シリンダ室１３の底部１７とスプリング１６とによって挟まれる状態でスプリング１６を受け止めるスプリング受け部材１８が設けられている。スプリング受け部材１８に、シリンダ室１３と給排通路１９とを連通させる貫通穴２０が備えられている。給排通路１９の内壁面２４ａ，２４ｂが貫通穴２０に近づくほど給排通路１９の中心１９Ｃとの間隔が広くなる状態で傾斜している。【選択図】図４

Description

本発明は、アキシャルピストン装置に関する。

アキシャルピストン装置には、回転軸に相対回転不能に支持されたシリンダブロックと、シリンダブロックに形成されたシリンダ室に往復スライド可能に設けられたピストンと、シリンダ室の底部を反力点にしてピストンをスライド付勢するスプリングと、シリンダ室の底部に設けられ、シリンダ室に対する作動油の給排を行う給排通路と、が備えられたものがある。

この種のアキシャルピストン装置としては、特許文献１に示されるものがある。特許文献１に示されるものでは、回転軸としてのポンプ軸及びモータ軸が備えられ、シリンダブロックとしてのシリンダブロックが備えられ、ピストンとしてのプランジャが備えられ、プランジャの内部に設けられ、プランジャをスライド付勢するスプリングが備えられ、給排通路としてのポートが備えられている。

特開２００３−３２９１０３号公報

従来、スプリングがシリンダ室の底部に直接に当っているので、底部がスプリングによって削られるなどして損傷されることがある。これを防止するのには、シリンダ室の底部とスプリングとによって挟まれる状態でスプリングを受け止めるスプリング受け部材をシリンダ室に設け、スプリング受け部材に、シリンダ室と給排通路とを連通させる貫通穴を備えることが考えられる。ところが、給排通路におけるシリンダ室側の開口部の一部がスプリング受け部材によって塞がれると、給排通路を流動する作動油の流動抵抗が大きくなって伝動効率が低下する。

本発明は、シリンダ室の底部をスプリングによって損傷されないように保護でき、かつ、伝動効率の低下を抑制できるアキシャルピストン装置を提供する。

本発明の一態様にかかるアキシャルピストン装置は、回転軸に相対回転不能に支持されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成されたシリンダ室に往復スライド可能に設けられたピストンと、前記シリンダ室の底部を反力点にして前記ピストンをスライド付勢するスプリングと、前記底部に設けられ、前記シリンダ室に対する作動油の給排を行う給排通路と、が備えられ、前記シリンダ室に、前記底部と前記スプリングとによって挟まれる状態で前記スプリングを受け止めるスプリング受け部材が設けられており、前記スプリング受け部材に、前記シリンダ室と前記給排通路とを連通させる貫通穴が備えられ、前記給排通路の内壁面が前記貫通穴に近づくほど前記給排通路の中心との間隔が広くなる状態で傾斜している。

本構成によると、スプリングの端部がシリンダ室の底部に当らないようにスプリング受け部材によって受け止められる。また、給排通路の内壁面をスプリング受け部材の貫通穴に近づくほど給排通路の中心との間隔が広くなるように傾斜させることにより、作動油の流動抵抗を低減できる。

従って、シリンダ室の底部をスプリングによって損傷されないように保護できるのみならず、スプリング受け部材の設置による流動抵抗の増大を抑制したり、回避したりできる。

なお、上記の構成において、前記給排通路における前記シリンダ室側の開口部のうち、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において前記傾斜を有する前記内壁面に重複する部位の形状と、前記貫通穴のうち、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において前記傾斜を有する前記内壁面に重複する部位の形状とが略一致している構成としてもよい。
この構成によれば、作動油の流動抵抗をより好適に低減できる。

また、前記シリンダ室は、前記回転軸の軸心を中心とする円の周方向に沿って複数設けられており、前記貫通穴は円形であり、かつ、前記貫通穴の中心と前記シリンダ室の中心とが合致しており、前記給排通路のうち、前記傾斜を有する部分よりも前記シリンダ室から離れた部分の形状は、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において、前記周方向に沿う方向に長く、かつ、前記円の径方向での幅が前記貫通穴の直径よりも小さくなっており、前記給排通路の前記内壁面が、前記円の径方向と交差する部位で前記貫通穴に近づくほど前記給排通路の中心との間隔が広くなる方向に傾斜している構成としてもよい。
この構成によれば、吸排通路の形状が、回転軸を中心とする円方向に沿う方向に長く、回転軸を中心とする円の径方向の幅がスプリング受け部材の貫通穴の直径よりも小さい場合であっても、作動油の流動抵抗を好適に低減できる。

また、前記給排通路のうち、前記傾斜を有する部分よりも前記シリンダ室から離れた部分は、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において、前記貫通穴の中心に対して前記回転軸側に変位しており、前記給排通路の前記内壁面のうち、前記長手方向に沿う方向視で前記給排通路の中心に対して前記回転軸側と反対側に位置する部位における前記傾斜の長さが、前記給排通路の前記内壁面のうち、前記長手方向に沿う方向視で前記給排通路の中心に対して前記回転軸側と同じ側に位置する部位における前記傾斜の長さよりも長い構成としてもよい。
この構成によれば、吸排通路がスプリング受け部材の貫通穴の中心に対してシリンダブロックの回転軸側に変位している場合であっても、作動油の流動抵抗を好適に低減できる。
なお、シリンダ室に挿入した穴あけドリルの軸芯がシリンダ室の中心に一致、あるいはほぼ一致する状態で穴あけドリルを底部に作用させることにより、穴あけドリルの先端部の先細り形状によって前記回転軸から遠い側の内壁面及び前記回転軸側の内壁面に前記傾斜を形成してもよい。この場合、給排通路の貫通穴に対する変位にかかわらず、回転軸から遠い側の内壁面及び回転軸側の内壁面のそれぞれに上記の傾斜を容易に形成できる。

本発明においては、
前記シリンダブロックの硬度が前記スプリングの硬度よりも低いと好適である。
本構成によると、シリンダブロックの硬度がスプリングの硬度よりも低いことによってシリンダブロックを容易に形成しつつ、シリンダ室の底部をスプリングよって損傷されないようにしっかり保護できるので、使用寿命が高いアキシャルピストン装置を安価に得られる。

油圧ポンプの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。 シリンダ室、スプリング受け部材、給排通路を示す正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。 図３のＶ−Ｖ断面矢視図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、油圧ポンプを説明するに当り、図１に示される矢印Ｆの方向を「ポンプ前方」、矢印Ｂの方向を「ポンプ後方」する。

図１に示されるように、可変容量型の油圧ポンプ１は、ポンプケース２、ポンプケース２を前後方向に貫通する状態でポンプケース２に回転可能に支持されたポンプ軸３、及び、シリンダブロック１１が備えられたアキシャルピストン装置１０を有している。ポンプケース２は、シリンダブロック１１などを収容する内部空間４が備えられたケース本体２Ａ、ケース本体２Ａの後部に連結され、内部空間４を閉じる蓋体の機能を備えるポートブロック５を有している。

〔アキシャルピストン装置について〕
アキシャルピストン装置１０は、図１，２に示されるように、回転軸としてのポンプ軸３、内部空間４において、ポンプ軸３に相対回転不能に支持されたシリンダブロック１１、シリンダブロック１１の前方において、ケース本体２Ａの支持部６に角度変更可能に支持された斜板１２を備えている。

シリンダブロック１１は、径方向での中心部に設けられたスプライン穴７によってポンプ軸３に外嵌されている。スプライン穴７は、ポンプ軸３の外周部に設けられたスプライン８に係合しており、シリンダブロック１１は、ポンプ軸３に相対回転不能に支持されている。

図１，２に示されるように、シリンダブロック１１のうち、ポンプ軸３の軸芯を中心とする円Ｓの周方向に沿った複数箇所に、シリンダ室１３が形成されている。複数箇所のシリンダ室１３のそれぞれは、長手方向がポンプ軸３の軸芯方向に沿う状態で形成されている。複数箇所のシリンダ室１３のそれぞれに、ピストン１４が往復スライド可能に設けられている。本実施形態では、７つのシリンダ室１３が備えられているが、これに限らない。たとえば、６つ以下、あるいは、８つ以上のシリンダ室１３を備えるものであってもよい。

複数箇所のシリンダ室１３それぞれにおけるピストン１４の内部に、スプリング室１５が形成されている。各スプリング室１５には、コイル型のスプリング１６が収容されている。各シリンダ室１３には、スプリング１６と、シリンダ室１３の底部１７とによって挟まれた状態のスプリング受け部材１８が設けられている。スプリング１６の底部側の端部がスプリング受け部材１８を介して底部１７によって受け止められ、スプリング１６の底部側と反端側の端部がピストン１４の頭部によって受け止められている。スプリング１６は、底部１７を反力点にしてピストン１４を斜板側にスライド付勢している。複数箇所のシリンダ室１３それぞれにおけるピストン１４は、スプリング１６により、シリンダ室１３から出る側にスライド付勢されて斜板１２に当て付けられている。

シリンダブロック１１の硬度がスプリング１６の硬度よりも低くなっている。具体的には、シリンダブロック１１が銅合金によって作製され、スプリング１６が鋼材によって作製されている。スプリング１６の底部側端部がスプリング受け部材１８によって受け止められるので、底部１７をスプリング１６によって削られるなど損傷されないようにスプリング受け部材１８によって保護しながら、ピストン１４をスプリング１６によって斜板側にスライド付勢できる。

図１，２に示されるように、複数箇所のシリンダ室１３それぞれにおける底部１７に、シリンダ室１３に対する作動油の給排を行う給排通路１９が設けられている。給排通路１９は、底部１７の穴あけ加工によって設けられている。給排通路１９は、底部１７に穿設されている。給排通路１９とシリンダ室１３とは、スプリング受け部材１８に設けられた貫通穴２０を介して連通されている。貫通穴２０は、図２，３に示されるように、円形の形状で、かつ、貫通穴２０の中心２０Ｃと、シリンダ室１３の中心とが合致する状態でスプリング受け部材１８に設けられている。本発明においては、貫通穴２０の中心２０Ｃと、シリンダ室１３の中心とがほぼ合致するものを合致するものとして含む。各給排通路１９のシリンダ室側と反対側の端部は、ポートブロック５に設けられた操作油路２１に接続されている。

アキシャルピストン装置１０においては、シリンダブロック１１がポンプ軸３によって回転駆動されることにより、各シリンダ室１３は、斜板１２との間隔が広くなった状態と、斜板１２との間隔が狭くなった状態とに状態変化する。斜板１２との間隔が広くなったシリンダ室１３においては、スプリング１６によるピストン１４のスライド操作によってピストン１４のシリンダ室１３に入っている長さが短くなり、操作油路２１の作動油が給排通路１９及び貫通穴２０を介してシリンダ室１３に吸引される。斜板１２との間隔が狭くなったシリンダ室１３においては、斜板１２によるピストン１４の押し操作によってピストン１４のシリンダ室１３に入っている長さが長くなり、シリンダ室１３の作動油が貫通穴２０及び給排通路１９を介して操作油路２１に吐出される。油圧ポンプ１は、シリンダブロック１１が回転されることにより、シリンダ室１３と操作油路２１との間で作動油の吸排を行う。

図３，４，５に示されるように、給排通路１９のシリンダ室側部分２３における内壁面２４のうち、シリンダ室１３の周方向での二箇所の部位２４ａ，２４ｂが、貫通穴２０に近づくほど給排通路１９の中心１９Ｃとの間隔が広くなる方向に傾斜する状態にされている。二箇所の部位２４ａ，２４ｂは、内壁面２４のうち、円Ｓの径方向と交差する箇所に位置している。給排通路１９のうち、傾斜した部位２４ａ，２４ｂを有する部分（シリンダ室側部分２３）よりもシリンダ室１３から離れた部分１９Ａは、図３に示されるように、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において、ポンプ軸３の軸芯を中心とする円Ｓの周方向に沿う方向に長く、かつ、円Ｓの径方向での幅１９Ｗが貫通穴２０の直径２０Ｄよりも小さい形状に形成されている。給排通路１９のシリンダ室１３から離れた部分１９Ａは、図３に示されるように、円弧形状になっている。給排通路１９のシリンダ室１３から離れた部分１９Ａは、図３に示されるように、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において、貫通穴２０の中心２０Ｃに対してポンプ軸側（ポンプ軸３が位置する側）に変位した状態で設けられている。給排通路１９のシリンダ室１３から離れた部分１９Ａは、図３に示されるように、幅１９Ｗがスプリング１６の内径１６Ｄよりも小さい状態で設けられている。

内壁面２４の二箇所の部位２４ａ，２４ｂは、図３に示されるように、貫通穴２０に対向している。内壁面２４の二箇所の部位２４ａ，２４ｂのうちの一方の部位２４ａは、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において、貫通穴２０の中心２０Ｃに対してポンプ軸側と反対側に位置し、内壁面２４の二箇所の部位２４ａ，２４ｂのうちの他方の部位２４ｂは、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において、貫通穴２０の中心２０Ｃに対してポンプ軸側に位置している。図４に示されるように、ポンプ軸側と反対側の部位２４ａの傾斜の長さをＬ１とし、ポンプ軸側の部位２４ｂの傾斜の長さをＬ２とすると、長さＬ１が長さＬ２よりも長くなっている。

つまり、給排通路１９におけるシリンダ室側の開口部２２は、図３に示されるように、給排通路１９のうちのシリンダ室１３から離れた部分１９Ａにおける円弧状の開口２２ｂと、内壁面２４の二箇所の部位２４ａ，２４ｂのうちの一方の部位２４ａにおける開口２２ｃと、内壁面２４の二箇所の部位２４ａ，２４ｂのうちの他方の部位２４ｂにおける開口２２ｄと、を有している。開口部２２のうち、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において内壁面２４の傾斜を有する部位２４ａと重複する部位（開口２２ｃの部位）の形状と、貫通穴２０のうち、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において内壁面２４の傾斜を有する部位２４ａと重複する部位の形状と、が略一致している。開口部２２のうち、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において内壁面２４の傾斜を有する部位２４ｂと重複する部位（開口２２ｄの部位）の形状と、貫通穴２０のうち、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において内壁面２４の傾斜を有する部位２４ｂと重複する部位の形状と、が略一致している。給排通路１９におけるシリンダ室側の開口部２２は、一部２２ａがスプリング受け部材１８によって塞がれ、貫通穴２０の面積とほぼ同じ開口面積を有した状態になっている。

シリンダ室１３に挿入した穴あけドリルの軸芯がシリンダ室１３の中心に一致、あるいはほぼ一致する状態で穴あけドリルをシリンダ室１３の底部１７に作用させることによって、穴あけドリルの先端部の先細り形状により、内壁面２４のうちの部位２４ａの傾斜、及び、内壁面２４のうちの部位２４ｂの傾斜を形成することができる。

本実施形態では、給排通路１９のシリンダ室１３から離れた部分１９Ａの形状が円弧状であるが、これに限らない。例えば、給排通路１９のシリンダ室１３から離れた部分１９Ａの形状が円形であってもよい。この場合、給排通路１９のシリンダ室側部分２３における内壁面２４を、内壁面２４の全周にわたり、貫通穴２０に近づくほど給排通路１９の１９Ｃとの間隔が広くなる方向に傾斜する状態にすると良い。

〔別実施形態〕
（１）上記した実施形態では、シリンダブロック１１が銅合金によって作製された例を示したが、これに限らない。たとえば、鉄材などどのような素材によって作製されたものであってもよい。

（２）上記した実施形態では、給排通路１９がシリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において、長い、かつ、貫通穴２０の中心２０Ｃに対してポンプ軸側に変位した状態で設けられているが、これに限らない。たとえば、シリンダ室１３の長手方向に沿う方向視において円形であってもよい。また、給排通路１９の中心１９Ｃと貫通穴２０の中心２０Ｃとが一致する円形や、給排通路１９の中心１９Ｃが貫通穴２０の中心２０Ｃに対して変位した円形であってもよい。

本発明は、シリンダ室に往復スライド可能に設けられたピストン、シリンダ室の底部を反力点にしてピストンをスライド付勢するスプリング、シリンダ室の底部に設けられた給排通路を備える油圧モータや油圧ポンプなどの各種のアキシャルピストン装置に適用できる。

３ 回転軸（ポンプ軸）
１１ シリンダブロック
１３ シリンダ室
１４ ピストン
１６ スプリング
１７ 底部
１８ スプリング受け部材
１９ 給排通路
１９Ａ 部分
１９Ｃ 中心
１９Ｗ 幅
２０ 貫通穴
２０Ｃ 中心
２０Ｄ 直径
２３ 部分（シリンダ室側部分）
２４ａ 内壁面(部位)
２４ｂ 内壁面（部位）
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｓ 円

Claims (5)

1. 回転軸に相対回転不能に支持されたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに形成されたシリンダ室に往復スライド可能に設けられたピストンと、
   前記シリンダ室の底部を反力点にして前記ピストンをスライド付勢するスプリングと、
   前記底部に設けられ、前記シリンダ室に対する作動油の給排を行う給排通路と、が備えられ、
   前記シリンダ室に、前記底部と前記スプリングとによって挟まれる状態で前記スプリングを受け止めるスプリング受け部材が設けられており、
   前記スプリング受け部材に、前記シリンダ室と前記給排通路とを連通させる貫通穴が備えられ、
   前記給排通路の内壁面が前記貫通穴に近づくほど前記給排通路の中心との間隔が広くなる状態で傾斜しているアキシャルピストン装置。
2. 前記給排通路における前記シリンダ室側の開口部のうち、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において前記傾斜を有する前記内壁面に重複する部位の形状と、前記貫通穴のうち、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において前記傾斜を有する前記内壁面に重複する部位の形状とが略一致している請求項１に記載のアキシャルピストン装置。
3. 前記シリンダ室は、前記回転軸の軸心を中心とする円の周方向に沿って複数設けられており、
   前記貫通穴は円形であり、かつ、前記貫通穴の中心と前記シリンダ室の中心とが合致しており、
   前記給排通路のうち、前記傾斜を有する部分よりも前記シリンダ室から離れた部分の形状は、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において、前記周方向に沿う方向に長く、かつ、前記円の径方向での幅が前記貫通穴の直径よりも小さくなっており、
   前記給排通路の前記内壁面が、前記円の径方向と交差する部位で前記貫通穴に近づくほど前記給排通路の中心との間隔が広くなる方向に傾斜している請求項１または２に記載のアキシャルピストン装置。
4. 前記給排通路のうち、前記傾斜を有する部分よりも前記シリンダ室から離れた部分は、前記シリンダ室の長手方向に沿う方向視において、前記貫通穴の中心に対して前記回転軸側に変位しており、
   前記給排通路の前記内壁面のうち、前記長手方向に沿う方向視で前記給排通路の中心に対して前記回転軸側と反対側に位置する部位における前記傾斜の長さが、前記給排通路の前記内壁面のうち、前記長手方向に沿う方向視で前記給排通路の中心に対して前記回転軸側と同じ側に位置する部位における前記傾斜の長さよりも長い請求項３に記載のアキシャルピストン装置。
5. 前記シリンダブロックの硬度が前記スプリングの硬度よりも低い請求項１〜４のいずれか１項に記載のアキシャルピストン装置。

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