JP2021017824A - 流体機械及び建設機械 - Google Patents
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Abstract
Description
また、連結ピン孔は、連結部材を軸方向に移動可能に収納するために、軸方向に貫通されている。そこで、通路をシャフトの外周面に嵌め合わされる貫通孔の径方向近傍に設けるようにした。
このように構成することで、連結ピン孔を加工するとき、通路を同時に加工することができ、コストの上昇を抑制できる。
加えて、ケーシング内の余剰油を案内通路に通すことにより、ケーシング内の余剰油をシリンダブロック及びシャフトの間に供給して、シリンダブロック及びシャフトのスプライン溝の潤滑性を確保できる。
加えて、ケーシング内の余剰油を案内通路に通すことにより、ケーシング内の余剰油をシリンダブロック及びシャフトの間に供給して、シリンダブロック及びシャフトのスプライン溝の潤滑性を確保できる。
図1は、建設機械100の概略構成図である。
図1に示すように、建設機械100は、例えば油圧ショベルである。建設機械100は、旋回体(請求項における車体に相当)101と、走行体(請求項における車体に相当)102とを備えている。旋回体101は、走行体102の上に旋回可能に設けられている。旋回体101には、油圧ポンプ(請求項における流体機械に相当)1が搭載されている。
図2は、油圧ポンプ1の断面図である。
図2に示すように、油圧ポンプ1は、いわゆる斜板式可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ1は、ケーシング2と、ケーシング2の内部に回転自在に支持されたシャフト3と、ケーシング2の内部に収納され、シャフト3に固定されているシリンダブロック4と、ケーシング2内に傾き角度が変更可能に収納され油圧ポンプ1から吐出される作動油の吐出量を制御する斜板5と、斜板5の傾き角度を制御する第1付勢部6及び第2付勢部7とを備えている。
なお、図2では、説明を分かりやすくするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明では、シャフト3の中心軸線(請求項における軸線に相当)C1と平行な方向を軸方向と称し、シャフト3の回転方向を周方向と称し、シャフト3の径方向を単に径方向と称する。
ケーシング本体9には、開口部9aとは反対側の底部9bに、シャフト3の一端3dを回転自在に支持する軸受11が設けられている。ケーシング本体9の側面9cには、内面側に、第2付勢部7の後述する付勢ロッド46をガイドする第1ガイド部49が設けられている。ケーシング本体9の底部9bには、第1ガイド部49に通じる取付凹部48が形成されている。取付凹部48には、第2付勢部7の後述する付勢ピンユニット50が取り付けられる。
また、フロントフランジ10には、径方向外側に、雄ネジ状のストッパ40が設けられている。ストッパ40は、斜板5の一部が当接されて斜板5の傾き角度を規制する。フロントフランジ10に対してストッパ40を回すことにより、フロントフランジ10の内面10a側からのストッパ40の突出量が変化する。これにより、斜板5の傾き角度が規制される。
第1スプライン溝3a及び第2スプライン溝3bは、図示しない専用の工具(カッター等)により、例えばシャフト3の外周面3cに切削加工を施すことにより形成される。
凹部20には、後述のスプリング23及びリテーナ24a,24bが収納される。連結ピン孔25には、後述の連結部材26が軸方向に移動可能に収納される。
ピストン21における斜板5側の端部には、球状の凸部28が一体形成されている。また、ピストン21の内部は、空洞に形成されている。この空洞は、シリンダ穴17内の作動油で満たされている。したがって、ピストン21の往復動は、シリンダ穴17への作動油の吸入及び吐出と連関されている。つまり、ピストン21がシリンダ穴17から引き出される際には、シリンダ穴17内に吸入通路から作動油が供給される。ピストン21がシリンダ穴17内に進入する際には、シリンダ穴17内から吐出通路に作動油が吐出される。
各シュー22は、シュー保持部材29によって一体的に保持されている。このシュー保持部材29が、押圧部材27によって斜板5側に押される。さらに、押圧部材27によって、シュー保持部材29を介して各シュー22が斜板5側に押される。
図3、図4、図5に示すように、シリンダブロック4は、斜板5(フロントフランジ10)側の端部4bから突出するボス部4cと、ボス部4cの外周に沿って周方向に膨出する膨出部4dとを有する。ボス部4c及び膨出部4dは、中心軸線C1を中心にして環状に形成されている。ボス部4cの内部に貫通孔16が形成され、貫通孔16にスプライン溝16aが形成されている。
案内通路61は、例えば、連結ピン孔25と連結ピン孔25との間で、周方向に沿って等間隔に位置し、シリンダブロック4を軸方向に貫通するように形成されている。つまり、案内通路61は、膨出部4dに形成されることにより、複数のシリンダ穴17よりも径方向内側で、かつ貫通孔16の径方向近傍に位置する貫通孔である。実施形態では、膨出部4dに複数の案内通路61を形成する例について説明するが、膨出部4dに1つの案内通路61を形成してもよい。
また、連結ピン孔25は、連結部材26を軸方向に移動可能に収納するために、軸方向へ貫通され凹部20に通じている。そこで、案内通路61を、連結ピン孔25と同様に、シャフト3の外周面3cに嵌め合わされる貫通孔16の径方向近傍に設けるようにした。これにより、連結ピン孔25を加工するとき、案内通路61を同時に加工することができ、コストの上昇を抑制できる。
斜板本体31の径方向側部には、挿通孔32を中心に径方向で対向する第1被付勢部37及び第2被付勢部38が一体成形されている。第1被付勢部37及び第2被付勢部38の対向する方向は、2つの支持凸部33,34が対向する方向と直交している。第1被付勢部37及び第2被付勢部38は、斜板本体31から径方向外側に向かって延出されている。第2被付勢部38のフロントフランジ10側の面38aが、フロントフランジ10に設けられたストッパ40に当接される。
第2被付勢部38には、各支持凸部33,34の突出方向とは反対側の面(シリンダブロック4側の面)のほぼ全体に、当接面41が形成されている。当接面41は、第2被付勢部38を平坦に切除することにより形成される。当接面41に、第2付勢部7が当接される。
ここで、斜板5の傾き角度は、摺動面31aとシャフト3に直交している面とのなす角度をいう。つまり、この角度が小さいほど斜板5の傾き角度は小さくなる。
第2リテーナ43における斜板5側には、球状の連結凸部43aが突出形成されている。この連結凸部43aが斜板5の連結凹部39に当接されることにより、斜板5に対して第2リテーナ43が回転自在に連結される。
第2スプリング45は、第1スプリング44の内側に配置されている。このため、第2スプリング45の外径は、第1スプリング44の外径よりも小さい。第2スプリング45は、第2リテーナ43に固定されている。
これに対し、斜板5の傾き角度が小さくなると、ある傾き角度のときに第2スプリング45が第1リテーナ42に接触する。さらに斜板5の傾き角度が小さくなると、第2スプリング45も第1リテーナ42と第2リテーナ43との間で圧縮される。これにより、斜板5には、第1スプリング44及び第2スプリング45の両方の付勢力が作用する。
第2付勢部7は、付勢ロッド46と付勢ピンユニット50とを備えている。付勢ピンユニット50は、ユニットケース51と、複数の付勢ピン52,53とを主構成としている。なお、図2では、複数の付勢ピン52,53が2本のみ図示されているが、複数の付勢ピン52,53は、例えば4本設けられている。
第2ガイド部54には、各付勢ピン52,53が軸方向に移動可能に収納されている。複数の付勢ピン52,53のうちの一方の付勢ピン52は、他方の付勢ピン53よりも長く形成されている。このような一方の付勢ピン52が、シリンダ穴55に通じる第2ガイド部54に収納されている。一方の付勢ピン52の斜板5とは反対側端は、シリンダ穴55に突出されている。
付勢ロッド46の当接面41側の端部には、球状面46aが形成されている。このため、斜板5の傾き角度の変化に起因して斜板5(当接面41)と付勢ロッド46とのなす角度が変化しても斜板5に対する付勢力を球状面46aから当接面41へ適切に伝達することができる。
次に、油圧ポンプ1の動作について説明する。
油圧ポンプ1は、シリンダ穴17からの作動油の吐出(及びシリンダ穴17への作動油の吸入)に基づく駆動力を出力する。
より具体的には、まず、エンジン等の動力源からの動力によってシャフト3を回転させることにより、シャフト3と一体となってシリンダブロック4が回転される。シリンダブロック4の回転に伴い、シャフト3の中心軸線C1回りにピストン21が公転される。
斜板5は、第1付勢部6により、斜板5の傾き角度が大きくなる向きに付勢される。また、斜板5は、第2付勢部7により、斜板5の傾き角度が小さくなる向きに付勢される。斜板5は、第1付勢部6の付勢力による斜板5の回転軸線回りのモーメント(図2では反時計回りのモーメント)と、第2付勢部7による斜板5の回転軸線回りのモーメント(図2では時計回りのモーメント)との大きさが等しくなる位置に傾いて停止する。
以下、図2における反時計回りのモーメントを単に反時計回りのモーメントという。また、図2における時計回りのモーメントを単に時計回りのモーメントという。
図3、図5に示すように、案内通路61は、膨出部4dに形成されることにより、複数のシリンダ穴17よりも径方向内側で、かつ貫通孔16の径方向近傍に位置する。また、案内通路61は、第1開口部61aが斜板5側に開口し、第2開口部61bが軸受11側に開口している。さらに、第2開口部61bは、シャフト3の外周面3c近傍に位置し、凹部20を経て軸受11に通じている。
ここで、油圧ポンプ1は、一般的な油圧ポンプと同様に、例えば、弁板19側の軸受11(具体的には、空間63)を通してケーシング内にサクションホース、ギアホンプ(パイロットポンプ)が通じている。よって、ケーシング2内に作動油が行き来することが可能である。
弁板19側の軸受11に向けて余剰油が導かれることにより、第2開口部61bから凹部20内に、案内通路61内の余剰油が導かれる(図3における矢印B参照)。凹部20内に余剰油が導かれることにより、例えば、挿通孔32を経て第1開口部61aから案内通路61内に斜板5側の余剰油が導かれる(図3における矢印C参照)。
つまり、弁板19側の軸受11に油膜切れが生じることを抑制し、さらに摩耗紛等を含まないケーシング2内の余剰油を弁板19側の軸受11に供給でき、弁板19側の軸受11の破損を抑えることができる。
第1開口部61a及び第2開口部61bは、貫通孔16の径方向近傍に位置し、かつシャフト3の外周面3c近傍に位置する。つまり、連結ピン孔25及び案内通路61は、周方向に等間隔で、かつ交互に配置されている。このため、連結ピン孔25を加工するとき、案内通路61を同時に加工することができ、コストの上昇を抑制できる。
次に、図6、図7に基づいて、上述の実施形態の第1変形例について説明する。
図6は、第1変形例におけるシリンダブロック70を示す斜視図である。図7は、図6のシリンダブロック70を矢視VII方向から見た正面図である。図7では、構成の理解を容易にするために、シリンダブロック70に嵌め合されるシャフト3も図示する。なお、図6、図7は、前述の図4、図5に対応している。また、前述の実施形態と同一態様には同一符号を付して説明を省略する(以下の変形例でも同様)。
加えて、ケーシング2内の余剰油を案内通路72に通すことにより、シリンダブロック70及びシャフト3の間に余剰油を供給して、シリンダブロック70のスプライン溝16a及びシャフト3の第2スプライン溝3bの潤滑性を確保できる。
次に、図8、図9に基づいて、上述の実施形態の第2変形例について説明する。
図8は、第2変形例におけるシャフト80を示す斜視図である。図9は、図8のIX−IX線に沿う断面図である。図9では、構成の理解を容易にするために、シャフト80に嵌め合されるシリンダブロック4も想像線で図示する。
図8、図9に示すように、シャフト80は、外周面3cの第2スプライン溝3bが周方向に沿う複数の歯部3eで形成され、第2スプライン溝3bのうち周方向の一部3fから歯部3eが除去されている。このため、シャフト80の外周面3cにシリンダブロック4の貫通孔16が嵌め合わされて、貫通孔16のスプライン溝16aがシャフト3の第2スプライン溝3bに噛み合わされる。この状態において、第2スプライン溝3bの一部3fとスプライン溝16aとの間に案内通路(請求項における通路に相当)82が形成される。
加えて、ケーシング2内の余剰油を案内通路82に通すことにより、シリンダブロック4及びシャフト80の間に余剰油を供給して、シリンダブロック4のスプライン溝16a及びシャフト80の第2スプライン溝3bの潤滑性を確保できる。
例えば、上述の実施形態では、建設機械100は油圧ショベルである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな建設機械に上述の油圧ポンプ1を採用することができる。
Claims (11)
- 軸線回りに回転するシャフトと、
前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を前記シリンダ室よりも径方向内側に有するシリンダブロックと、
を備える流体機械。 - ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの内周面に嵌め合わされ、前記シリンダブロックと一体となって軸線回りに回転し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシャフトと、
を備える流体機械。 - 軸線回りに回転し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシャフトと、
前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する別の通路を前記シリンダ室よりも径方向内側に有するシリンダブロックと、
を備える流体機械。 - 前記通路は、
前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第1開口部と、
前記シリンダブロックに重なるように前記軸線に沿って配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第2開口部と、
を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の流体機械。 - 前記シリンダブロックは、前記シャフトの前記外周面と離れて隣り合う2つの貫通孔を有し、
前記通路は、前記2つの貫通孔の間に配置されている
請求項1に記載の流体機械。 - 前記通路は、前記シリンダブロックの内周面に形成され、他のスプライン溝よりも幅が大きいスプライン溝である
請求項1に記載の流体機械。 - 前記通路は、前記シャフトの外周面に形成され、他のスプライン溝よりも幅が大きいスプライン溝である
請求項2に記載の流体機械。 - ケーシングと、
前記ケーシング内に軸線回りに回転自在に支持されるシャフトと、
前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を複数有し、前記シリンダ室よりも径方向内側で、かつ前記外周面に嵌め合わされる貫通孔の径方向近傍に前記軸線方向に形成され前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第1開口部、及び前記第1開口部と前記軸線に沿って反対側に配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第2開口部を有し、流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシリンダブロックと、
を備える流体機械。 - ケーシングと、
前記ケーシング内に軸線回りに回転自在に支持され外周面にスプライン溝を有するシャフトと、
前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を複数有し、前記シャフトの前記スプライン溝に嵌め合わされる別のスプライン溝を有し、前記シャフトとの間で前記スプライン溝及び前記別のスプライン溝のうち、少なくとも一方の周方向の一部が除去されてなる流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシリンダブロックと、
を備える流体機械。 - 軸線回りに回転するシャフトと、
前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、複数のピストンが移動可能に配置される複数のシリンダ室を有するシリンダブロックと、を備え、
前記シャフト又は前記シリンダブロックの少なくともいずれか一方で、前記軸線方向へ貫通されてなり流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を前記シリンダ室よりも径方向内側に有する流体機械。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の流体機械が搭載された車体
を備えた建設機械。
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