JP2021042725A

JP2021042725A - 斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ

Info

Publication number: JP2021042725A
Application number: JP2019166018A
Authority: JP
Inventors: 宣尚渡邊; Nobuhisa Watanabe
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-03-18

Abstract

【課題】シリンダブロックを精度よく軸支し得る斜板式アキシャルピストンポンプ・モータを提供する。【解決手段】本体１にはすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを備えた支持軸１４を固定配置する。シリンタブロック８は重心位置Ｊと側板２３と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受１５Ａ、１５Ｂにより支持軸１４へ回転自在に軸支した。これにより、シリンダブロック８の回転に伴うピストン１６の往復動で発生する回転モーメントをすべり軸受１５Ａ、１５Ｂで軸支できるため、シリンダブロック８を精度よく軸支することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックに複数のピストンを軸方向へ往復動自在に配置し、ピストンの往復動量を斜板で設定する斜板式アキシャルピストンポンプ・モータに関し、特に水等の低粘度の作動流体に好適な斜板式アキシャルピストンポンプ・モータに関する。

この種の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータは、本体へ回転軸を回転自在に軸支し、回転軸の先端をシリンダブロックに挿入して回転軸とシリンダブロックとを固定し、シリンダブロックは外周を本体に配置した軸受で軸支し、シリンダブロックには複数のピストンを軸方向へ往復動自在で周方向へ等間隔に配置し、ピストンの往復動量を設定する斜板を本体に固定している。作動は、ポンプ作動では、回転軸でシリンダブロックを回転駆動することでピストンが往復動して水の吸入吐出が行われる。また、モータ作動では、供給される水の水圧によりピストンが往復動することで回転軸がシリンダブロックとともに回転する。そして、回転軸は、シリンダブロックを貫通するものでなく、軸方向長さを短くしている。

特開２００４−３４８７号公報

ところが、かかる従来の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータでは、シリンダブロックは外周を本体に配置した軸受で支持しているため、軸受はシリンダブロックの外周を軸支する大径のもとなり、大径の軸受でシリンダブロックを精度よく軸支するのが難しい問題点があった。

本発明の課題は、シリンダブロックを精度よく軸支し得る斜板式アキシャルピストンポンプ・モータを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
本体へ回転自在に軸支した回転軸と、回転軸と回転方向に係合して本体へ回転自在に軸支したシリンダブロックと、シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置した複数のピストンと、各ピストンとシリンダブロックとにより区画形成して作動流体を吸排する複数の作動室と、本体に配置しシリンダブロックより突出した各ピストンの先端部と当接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に固定配置しシリンダブロックと摺接して作動流体が流通する一対の吸排ポートを形成した側板とを備え、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンタブロックは重心位置と側板と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受により支持軸へ回転自在に軸支したことを特徴とする斜板式アキシャルピストンポンプ・モータがそれである。

この場合、前記すべり軸受は、前記重心位置を軸支する第１すべり軸受と、前記端部位置を軸支する第２すべり軸受と、第１すべり軸受と第２すべり軸受との間で前記シリンダブロックを軸支する第３すべり軸受とから成してもよい。また、前記すべり軸受は、前記第１すべり軸受と前記第２すべり軸受と前記第３すべり軸受とを一つの部材で形成した単一のすべり軸受としてもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンタブロックは重心位置と側板と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受により支持軸へ回転自在に軸支した。このため、シリンダブロックの回転に伴うピストンの往復動で発生する回転モーメントをすべり軸受で軸支できるから、従来ポンプ・モータの如き、シリンダブロックの外周を軸受で軸支するものに比し、シリンダブロックを精度よく軸支することができる。

また、請求項２に記載の発明は、すべり軸受は、重心位置を軸支する第１すべり軸受と、端部側位置を軸支する第２すべり軸受と、第１すべり軸受と第２すべり軸受との間でシリンダブロックを軸支する第３すべり軸受とから成した。このため、シリンダブロックを軸支する箇所を多くでき、シリンダブロックを安定して軸支することができる。

また、請求項３に記載の発明は、すべり軸受は、第１すべり軸受と第２すべり軸受と第３すべり軸受とを一つの部材で形成した単一のすべり軸受とした。このため、すべり軸受を支持軸へ容易に組付けることができる。

本発明の一実施形態を示した斜板式アキシャルピストンポンプ・モータの縦断面図である。他の実施形態を示した斜板式アキシャルピストンポンプ・モータの縦断面図である。

以下、斜板式アキシャルピストンポンプ・モータを斜板式アキシャルピストンポンプとした本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１は本体で、円筒状の筒部材２の両端開口を前蓋部材３と後蓋部材４とで閉塞して構成し、内部に空間Ｆを形成する。本体１は両蓋部材３、４間に筒部材２を挟持して両蓋部材３、４を複数のボルト部材５で締結する。６は本体１の前蓋部材３へ回転自在に軸支した回転軸で、前蓋部材３を貫通して先端を外部に突出すると共に、後端を空間Ｆに突出する。回転軸６は先端に図示しない電動機と結合するキー７を有すると共に、後端に後述詳記するシリンダブロック８と回転方向に係合するスプライン９を形成する。

本体１の一つの部材としての前蓋部材３には、回転軸６を回転自在に軸支する二つの軸受１０、１１を軸方向の外方と内方に離間して配置する。軸方向の外方に配置する軸受１０はラジアル玉軸受で、外部に露呈する。軸方向の内方に配置する軸受１１は樹脂材から筒状に形成したすべり軸受で、先端に有したつば部１１Ａを前蓋部材３の段部３Ａに係合して軸方向に位置決めする。１２は環状の密封部材としてのメカニカルシールで、ラジアル玉軸受１０とすべり軸受１１との間に配置して回転軸６を挿通して挿通箇所を密封する。メカニカルシール１２は両軸受１０、１１で挟持して軸方向に位置決めする。

前蓋部材３は、空間Ｆに面する内方端面を傾斜面３Ｂに形成する。傾斜面３Ｂには円板状の斜板１３を固定し、斜板１３の軸心を回転軸６が遊嵌する。傾斜面３Ｂは回転軸６の軸線Ｇと直行する線Ｌに対して一定の角度α傾斜する。後蓋部材４には支持軸１４を固定して設け、支持軸１４は空間Ｆに向けて突出する。支持軸１４には樹脂材から筒状に形成した第１すべり軸受１５Ａ、第２すべり軸受１５Ｂ、第３すべり軸受１５Ｃの三つを外嵌して備える。シリンダブロック８は一端面に開口して軸心に支持孔８Ａを形成し、支持孔８Ａには支持軸１４を嵌挿する。シリンダブロック８は、重心位置Ｊを第１すべり軸受１５Ａで支持軸１４へ回転自在に軸支し、後述詳記する側板２３と摺接する端部側位置を第２すべり軸受１５Ｂで支持軸１４へ回転自在に軸支し、第１すべり軸受１５Ａと第２すべり軸受１５Ｂとの間を第３すべり軸受１５Ｃで支持軸１４へ回転自在に軸支する。重心位置Ｊとは、シリンダブロック８におけるそのまわりでのモーメントが０である位置をいう。シリンダブロック８は一端面と対向する他端面に開口して軸心にスプライン溝８Ｂを形成する。スプライン溝８Ｂには回転軸６のスプライン９を係合し、シリンダブロック８を回転軸６で回転駆動する。

シリンダブロック８は他端面に開口して径方向の外周側で周方向へ等間隔に複数のピストン孔８Ｃを形成する。各ピストン孔８Ｃにはピストン１６を軸方向へ往復動自在に嵌挿し、作動室１７を区画形成する。各ピストン１６は先端部に枢着したシュー１８を介して斜板１３に当接する。斜板１３は傾斜した角度αに基づき各ピストン１６の往復動量を設定する。各シュー１８はばね１９のばね力がリテーナ２０、リテーナ板２１を介して付与され、斜板１３に押し付けられる。

作動室１７は、各ピストン１６の図１右方向への往動で容積が増加して作動流体としての水を吸入すると共に、各ピストン１６の図１左方向への複動で容積が減少して水を吐出する。各作動室１７には接続孔２２を接続し、各接続孔２２はシリンダブロック８の一端面に周方向へ等間隔に開口する。シリンダブロック８の一端面と摺接する側板２３は、後蓋部材４の空間Ｆに面する内方端面に固定し、軸心を支持軸１４が挿通する。側板２３には一対の吸排ポート２４Ａ、２４Ｂを貫通形成し、両吸排ポート２４Ａ、２４Ｂは半円弧状で側板２３の軸心に対して対称位置に配置する。

一方の吸排ポート２４Ａはピストン１６の往動で容積が増加する作動室１７に連通し、作動室１７に吸入する水を流通する吸入ポートとして機能する。他方の吸排ポート２４Ｂはピストン１６の復動で容積が減少する作動室１７に連通し、作動室１７から吐出する水を流通する吐出ポートとして機能する。２５Ａ、２５Ｂは後蓋部材４に形成した一対の吸排流路で、一方の吸排流路２５Ａは吸入ポートとして機能する一方の吸排ポート２４Ａに接続し、他方の吸排流路２５Ｂは吐出ポートとして機能する他方の吸排ポート２４Ｂに接続する。

次にかかる構成の作動を説明する。
図１の状態で、回転軸６を回転駆動すると、シリンダブロック８が回転軸６とともに回転する。シリンダブロック８の回転に伴い、各ピストン１６は斜板１３の傾斜角度αに応じた往復動量で往復動し、各作動室１７の容積を増減する。

シリンダブロック８の回転により容積が増加する作動室１７には、吸排流路２５Ａより吸排ポート２４Ａを流通して水が吸入される。また、シリンダブロック８の回転により容積が減少する作動室１７の水は、吸排ポート２４Ｂを流通して吸排流路２５Ｂより吐出される。このように、シリンダブロック８の回転に伴い水の吸入と吐出を連続して行うポンプ作動をする。そして、回転軸６の回転駆動を停止すると、ポンプ作動を停止する。

かかる作動において、本体１にはすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを備えた支持軸１４を固定配置し、シリンタブロック８は重心位置Ｊと側板２３と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受１５Ａ、１５Ｂにより支持軸１４へ回転自在に軸支した。このため、シリンダブロック８の回転に伴うピストン１６の往復動で発生する回転モーメントおよびシリンダブロック８のラジアル荷重をすべり軸受１５Ａ、１５Ｂで軸支できるから、従来ポンプ・モータの如き、シリンダブロックの外周を軸受で軸支するものに比し、シリンダブロック８を精度よく軸支することができる。

また、すべり軸受は、重心位置Ｊを軸支する第１すべり軸受１５Ａと、端部側位置を軸支する第２すべり軸受１５Ｂと、第１すべり軸受１５Ａと第２すべり軸受１５Ｂとの間でシリンダブロック８を軸支する第３すべり軸受１５Ｃとから成した。このため、シリンダブロック８を軸支する箇所を多くでき、シリンダブロック８を安定して軸支することができる。

図２は本発明の他の実施形態を示し、一実施形態と同一箇所には同符号を付して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明する。
すべり軸受１５Ｄは、シリンダブロック８の重心位置Ｊを軸支する第１すべり軸受１５Ａ（図１に図示）と、シリンダブロック８の端部側位置を軸支する第２すべり軸受１５Ｂ（図１に図示）と、第１すべり軸受１５Ａと第２すべり軸受１５Ｂとの間でシリンダブロック８を軸支する第３すべり軸受１５Ｃ（図１に図示）とを一つの部材で形成した単一のすべり軸受とした。

作動は、一実施形態と略同様に、回転軸６を回転駆動すると、各作動室１７の容積を増減してポンプ作動を行い、回転軸６の回転駆動を停止すると、ポンプ作動を停止する。
この作動で、本体１にはすべり軸受１５Ｄを備えた支持軸１４を固定配置し、リンタブロック８は重心位置Ｊと側板２３と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受１５Ｄにより支持軸１４へ回転自在に軸支した。このため、一実施形態と略同様に、シリンダブロック８の回転に伴うピストン１６の往復動で発生する回転モーメントをすべり軸受１５Ｄで軸支できるから、シリンダブロック８を精度よく軸支することができる。

また、すべり軸受１５Ｄは、シリンダブロック８の重心位置Ｊと、シリンダブロック８の端部側位置と、重心位置Ｊと端部側位置との間を軸支した。このため、一実施形態と略同様に、シリンダブロック８を軸支する箇所を多くでき、シリンダブロック８を安定して軸支することができる。

さらにまた、すべり軸受１５Ｄは、第１すべり軸受１５Ａ（図１に図示）と第２すべり軸受１５Ｂ（図１に図示）と第３すべり軸受１５Ｃ（図１に図示）とを一つの部材で形成した単一のすべり軸受とした。このため、一つのすべり軸受１５Ｄを支持軸１４へ組付ければよく、すべり軸受１５Ｄを支持軸１４へ容易に組付けることができる。

なお、前述の一実施形態では、第１すべり軸受１５Ａ、第２すべり軸受１５Ｂ、第３すべり軸受１５Ｃの三つを支持軸１４に備えたが、用途に応じて第１すべり軸受１５Ａと第２すべり軸受１５Ｂの二つであってもよい。また、斜板式アキシャルピストンポンプ・モータを斜板式アキシャルピストンポンプとしたが、斜板式アキシャルピストンモータとしてもよい。この場合には、外部から供給された水によりシリンダブロック８が回転駆動され、シリンダブロック８で回転軸６を回転する。また、斜板１３の傾斜角度を一定の角度αとした定容量型としたが、斜板の傾斜角度を変更可能とした可変容量型としてもよい。さらにまた、作動流体として水を用いたが、クーラント液であってもよいことは勿論である。

１：本体
６：回転軸
８：シリンダブロック
１３：斜板
１４：支持軸
１５Ａ：第１すべり軸受
１５Ｂ：第２すべり軸受
１５Ｃ：第３すべり軸受
１５Ｄ：すべり軸受
１６：ピストン
２３：側板
２４Ａ、２４Ｂ：吸排ポート
Ｊ：重心位置

Claims

本体へ回転自在に軸支した回転軸と、回転軸と回転方向に係合して本体へ回転自在に軸支したシリンダブロックと、シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置した複数のピストンと、各ピストンとシリンダブロックとにより区画形成して作動流体を吸排する複数の作動室と、本体に配置しシリンダブロックより突出した各ピストンの先端部と当接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に固定配置しシリンダブロックと摺接して作動流体が流通する一対の吸排ポートを形成した側板とを備え、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンタブロックは重心位置と側板と摺接する端部側位置との少なくとも２個所ですべり軸受により支持軸へ回転自在に軸支したことを特徴とする斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ。
前記すべり軸受は、前記重心位置を軸支する第１すべり軸受と、前記端部側位置を軸支する第２すべり軸受と、第１すべり軸受と第２すべり軸受との間で前記シリンダブロックを軸支する第３すべり軸受とから成ることを特徴とする請求項１に記載の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ。
前記すべり軸受は、前記第１すべり軸受と前記第２すべり軸受と前記第３すべり軸受とを一つの部材で形成した単一のすべり軸受としたことを特徴とする請求項２に記載の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ。