JP2023060691A - 斜板形液圧装置の押え板、及びそれを備える斜板形液圧装置 - Google Patents

斜板形液圧装置の押え板、及びそれを備える斜板形液圧装置 Download PDF

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大樹 林
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Abstract

【課題】最外周縁部分に大きなトルクが発生することを抑制できる斜板形液圧装置の押え板を提供する。【解決手段】斜板形液圧装置の押え板は、複数のシューを斜板に向かって押圧する斜板形液圧装置の押え板であって、斜板側の主面と、該主面の反対側の裏面とを有する押え板本体と、押え板本体において周方向に間隔をあけて配置される複数の挿通孔と、押え板本体における裏面の外周縁に形成され、径方向外方に進むにつれて主面に近づくように傾斜する外周縁テーパ部を含み、外周縁テーパ部は、複数の挿通孔のピッチサークルより径方向外側を形成始点とし、押え板本体の外周面において外周縁テーパ部が主面側の部分より大きい厚みを有する。【選択図】 図4

Description

本発明は、複数のシューを斜板に向かって押圧する斜板形液圧装置の押え板、及びそれを備える斜板形液圧装置に関する。
斜板ポンプ及び斜板モータ等の液圧装置として斜板形液圧装置がある。斜板形液圧装置では、シューを斜板に押圧する押え板を有している。そして、押え板の一例として、例えば特許文献1の押え板が知られている。特許文献1の押え板では、斜板に臨む側と反対側の面の一側面が傾斜面とされている。そして、押え板は、傾斜面によって内周縁から径方向外側に進むにつれて厚みが小さくなっている。
特開平10-288147号公報
斜板形液圧装置では、外力を受けて回転軸が過大な回転数で回転することがある。このような過剰な回転が生じた場合、押え板は、上死点に位置するピストンから大きな慣性力を受ける。これにより、押え板において上死点位置付近の部分がシリンダブロックの方へと倒れ込むように変形する。ここで上死点位置とは、回転軸周りの位置であってピストンが上死点に達した際の位置である。特許文献1の押え板では、内周縁から径方向外側に進むにつれて厚みが小さくなっているので、上死点位置付近において傾斜面の最外周縁部分がシリンダブロックと当接する。そうすると、押え板において最も薄い最外周縁に大きなトルクが発生する。
そこで本発明は、最外周縁部分に大きなトルクが発生することを抑制できる押え板、及びそれを備える斜板形液圧装置を提供することを目的としている。
本発明の斜板形液圧装置の押え板は、複数のシューを斜板に向かって押圧する斜板形液圧装置の押え板であって、前記斜板側の主面と、該主面の反対側の裏面とを有する押え板本体と、前記押え板本体において周方向に間隔をあけて配置される複数の挿通孔と、前記押え板本体における前記裏面の外周縁に形成され、径方向外方に進むにつれて前記主面に近づくように傾斜する外周縁テーパ部を含み、前記外周縁テーパ部は、前記複数の挿通孔のピッチサークルより径方向外側を形成始点とし、前記押え板本体の外周面において前記外周縁テーパ部が前記主面側の部分より大きい厚みを有する、ものである。
上記発明に従えば、外周縁テーパ部の形成始点がピッチサークルより径方向外側に位置し、押え板本体の外周面において外周縁テーパ部の厚みがそれより主面側の部分より大きい。そうすると、外周縁テーパ部のテーパ角を従来のものより鋭角にすることができる。これにより、押え板本体が撓んだ際にシリンダブロックとの接触位置を形成始点とすることができる。即ち、シリンダブロックとの押え板との接触位置を押え板の径方向内側に移すことができる。それ故、押え板の最外周縁に大きなトルクが発生することを抑制できる。
本発明の斜板形液圧装置は、前述する前記押え板と、回転軸と、周方向に間隔をあけて一端に配置されている複数のシリンダ室を含み、前記回転軸に相対回転不能に設けられているシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダ室の各々に挿通されている複数のピストンと、前記複数のピストンの各々に設けられている前記複数のシューと、前記シリンダブロックの一端に対向し且つ前記複数のシューが配置される摺動面を有し、該摺動面が前記回転軸に対して斜めに傾くように配置されている前記斜板と、前記押え板を介して前記複数のシューを前記斜板に向かって押圧するブッシュとを、を備えるものである。
上記発明に従えば、前述するような機能を有する斜板形液圧装置を実現することができる。
本発明によれば、最外周縁部分に大きなトルクが発生することを抑制できる。
本件発明の実施形態に係る斜板形液圧装置を示す断面図である。 図1の斜板形液圧装置の領域Xを拡大して示す拡大断面図である。 図2の斜板形液圧装置に備わる押え板を拡大して示す正面図である。 図3の押え板を切断線IV-IVで切断して見た断面図である。 図2の斜板形液圧装置において、シリンダブロックが高速回転する際の押え板の挙動を示す拡大断面図である。
以下、本発明に係る実施形態の斜板形液圧装置1、及びそれに備わる押え板17について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する斜板形液圧装置1及び押え板17は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
<斜板形液圧装置>
図1に示す斜板形液圧装置1は、液圧ポンプ及び液圧モータの少なくとも一方として機能している。斜板形液圧装置1は、例えば液圧ポンプとして機能する場合、駆動されると作動液(例えば、油又は水等の液体)を吐出する。また、斜板形液圧装置1は、液圧モータとして機能する場合、そこに作動液が供給されることによって回転駆動する。以下では、斜板形液圧装置1が液圧モータとして機能する場合について説明する。
斜板形液圧装置1は、ケーシング11と、回転軸12と、シリンダブロック13と、複数のピストン14と、複数のシュー15と、斜板16と、押え板17と、球面ブッシュ18と、を備えている。更に詳細に説明すると、斜板形液圧装置1は、バルブプレート19を更に備えている。また、斜板形液圧装置1は、本実施形態において可変容量型の斜板形液圧装置である。それ故、斜板形液圧装置1は、傾転機構20を更に備えている。
<ケーシング>
ケーシング11は、収容空間11aを含む。そして、ケーシング11は、収容空間11aに前述する各構成12~20を収容している。また、ケーシング11は、収容空間11aに繋がる開口11bを一端部に有している。そして、ケーシング11は、2つの通路11c,11dを他端部に有している。
<回転軸>
回転軸12は、ケーシング11に収容されている。そして、回転軸12は、ケーシング11に軸支されている。より詳細に説明すると、回転軸12は、一端部をケーシング11の開口11bから外方に突出させている。また、回転軸12は、互いに離れた2箇所(本実施形態において、一端側及び他端側の部分)でケーシング11に支承されている。そして、回転軸12は、その軸線L1まわりに回転する。
<シリンダブロック>
シリンダブロック13は、周方向に間隔をあけて一端に配置される複数のシリンダ室13aを含む。また、シリンダブロック13は、回転軸12に相対回転不能に設けられている。より詳細に説明すると、シリンダブロック13には、回転軸12の中間部分が相対回転不能に挿通されている。また、本実施形態において、シリンダブロック13の一端(より詳細には、軸方向一端)には、9つのシリンダ室13aが形成されている。但し、シリンダブロック13に形成されているシリンダ室13aの数は、8つ以下であってもよく、10個以上であってもよい。また、軸方向は、前述する軸線L1が延在する方向である。複数のシリンダ室13aは、軸線L1を中心とする回転方向に等間隔をあけて配置されている。更に、シリンダブロック13は、シリンダ室13aと同数のシリンダポート13bを有している。シリンダポート13bは、対応するシリンダ室13aと夫々繋がっている。
<ピストン>
複数のピストン14は、シリンダブロック13のシリンダ室13aの各々に挿通される。より詳細に説明すると、ピストン14は、ピストン本体14aと凸球部14bとを有している。そして、ピストン14では、主にピストン本体14aがシリンダ室13aに挿通されている。そして、ピストン本体14aがシリンダ室13aを軸方向に摺動する。また、ピストン14では、凸球部14bがシリンダ室13aから出ている。
<シュー>
複数のシュー15は、ピストン14の各々に設けられている。より詳細に説明すると、シュー15は、一端部にフランジ15aを有し、他端に凹所15bを含んでいる。フランジ15aは、シュー15の一端部の外周面から径方向外方に突出している。凹所15bには、ピストン14の凸球部14bが中心点周りに転動可能に嵌まり込む。これにより、ピストン14とシュー15とが互いに転動可能に連結されている。
<斜板>
斜板16は、摺動面16aを含む。摺動面16aは、シリンダブロック13の一端に対向する。そして、摺動面16aは、複数のシュー15が配置される。また、斜板16は、摺動面16aが回転軸12に対して斜めに傾くように配置されている。より詳細に説明すると、斜板16は、内孔に回転軸12を挿通させるように配置されている。そして、斜板16は、摺動面16aが軸線L1に直交する傾転軸L2を中心に傾倒するように配置されている。本実施形態において、摺動面16aにおいて、軸線L1及び傾転軸L2に直交する直交軸L3に沿う直交方向一方側(図1において上側)がシリンダブロック13の一端の近く配置される。なお、斜板16は、本実施形態において軸線L1に直交する傾転軸L2を中心に傾倒する。そして、斜板16の傾転角αを変えることができる。また、摺動面16a上には、シュー15が一端を当接させるように配置されている。そして、摺動面16a上では、軸線L1の周りをシュー15が摺動する。
<押え板>
押え板17は、図2に示すように複数のシュー15を斜板16に向かって押圧する。そして、押え板17は、図3に示すように押え板本体21と、複数の挿通孔22と、外周縁テーパ部23と、を含んでいる。更に詳細に説明すると、押え板17は、図4にも示すように突縁部24、及び貫通孔25を含んでいる。そして、押え板17は、複数のシュー15のフランジ15aを間に介在させるようにして斜板16の摺動面16aに対向させて配置されている。
押え板本体21は、図4に示すように斜板側にある主面21aと、主面21aの反対側にある裏面21bとを有している。より詳細に説明すると、押え板本体21は、板状になっている。そして、押え板本体21は、厚み方向一方側に主面21aを有し、他方側に裏面21bを有している。
突縁部24は、押え板本体21の主面21aの内周縁にある。そして、突縁部24は、主面21aから厚み方向一方側に突出している。また、突縁部24は、押え板本体21の厚みT0より大きい厚みP1を有している。なお、突縁部24の厚みP1は、必ずしも押え板本体21の厚みT0より大きい必要はない。また、突縁部24の外周面は、押え板17の軸線L4に平行に延在している。
貫通孔25は、押え板17において押え板本体21及び突縁部24を軸線L4に沿って貫通している。軸線L4は、押え板17の厚み方向に延びる軸線である。そして、貫通孔25には、回転軸12が挿通されている。また、貫通孔25は、縮径部25aを有している。縮径部25aは、貫通孔25の第1開口25bから突縁部24まで延在している。より詳細に説明すると、縮径部25aは、貫通孔25の第1開口25bから第2開口25c付近まで延在している。ここで、第1開口25bは、貫通孔25において押え板本体21の裏面21b側の開口である。第2開口25cは、貫通孔25において第1開口25bの反対側の開口である。また、縮径部25aは、第1開口25bから第2開口25cに向かって縮径している。
複数の挿通孔22は、図3に示すように押え板本体21において周方向に間隔をあけて配置されている。より詳細に説明すると、複数の挿通孔22は、押え板本体21においてピストン14及びシリンダ室13aと同数ある。そして、複数の挿通孔22は、押え板本体21において貫通孔25を囲むように配置されている。更に詳細に説明すると、複数の挿通孔22の各々は、中心がピッチサークル22a上に位置するように押え板本体21に配置されている。また、挿通孔22は、シュー15のフランジ15aより小径に形成されている。そして、挿通孔22の各々には、摺動面16a上に配置されたシュー15の各々がフランジ15aを主面21a側に配置した状態で挿通されている。これにより、押え板17は、複数のシュー15のフランジ15aを斜板16との間に挟むように押え板本体21の主面21aを摺動面16aに対向させて配置される(図2参照)。
外周縁テーパ部23は、図3及び図4に示すように押え板本体21における裏面21bの外周縁21cに形成されている。そして、外周縁テーパ部23は、径方向外方に進むにつれて主面21aに近づくように傾斜している。また、外周縁テーパ部23は、複数の挿通孔22のピッチサークル22aより径方向外側を形成始点23aとしている。ここで、形成始点23aは、押え板本体21において外周縁テーパ部23の内周縁(即ち、内側の際)である。そして、外周縁テーパ部23は、形成始点23aから径方向外側に進むにつれて主面21aに近づくように傾斜している。
また、外周縁テーパ部23では、形成始点23aの上死点位置にある部分23bがシリンダブロック13の一端に最も接近する。ここで、上死点位置とは、回転軸12を中心とする周方向における位置であってピストン14が上死点に達した際の位置である。本実施形態において、外周縁テーパ部23は、以下のようになっている。即ち、外周縁テーパ部23のテーパ角βは、最大傾転角αmaxに対して、β<90-αmaxを有している。ここで、最大傾転角αmaxは、斜板16の傾倒可能な最大角度である。これにより、外周縁テーパ部23において、上死点位置にある形成始点23aをシリンダブロック13の一端に最も接近させることができる。
更に、外周縁テーパ部23は、押え板本体21の外周面において外周縁テーパ部23より主面21a側の部分より大きい厚みを有する。本実施形態において、外周縁テーパ部23より主面21a側の部分は、押え板本体21の外周面において外周縁テーパ部23より主面21a側に位置する円柱面状の最外周面21dである。そして、径方向外方から見た際に、外周縁テーパ部23の厚みT1が円柱面状の最外周面21dの厚みT2より大きくなっている。また、外周縁テーパ部23は、平坦に形成されている。本実施形態において、外周縁テーパ部23は、形成始点23aから押え板本体21の最外周面21dまで直線状に形成されている。
<球面ブッシュ>
球面ブッシュ18は、押え板17を介して複数のシュー15を斜板16に押え付ける。より詳細に説明すると、球面ブッシュ18は、回転不能に回転軸12に挿通されている。また、球面ブッシュ18は、押え板17の貫通孔25に挿通されている。そして、球面ブッシュ18は、貫通孔25の内周面に当接している。更に球面ブッシュ18は、シリンダブロック13に設けられる複数のばね部材26によって軸方向一方側に付勢されている。これにより、球面ブッシュ18は、押え板17を介して複数のシュー15を斜板16に押え付ける。また、球面ブッシュ18は、一端側部分が部分球面状になっている。また、押え板17の貫通孔25の縮径部25aがテーパ状になっている。それ故、斜板16が傾倒する際に押え板17もまた傾転軸L2まわりに傾倒することができる。更に、球面ブッシュ18は、ストッパ部18aを有している。ストッパ部18aは、斜板16の最大傾転角αmaxまで傾倒すると押え板17に当たる。そして、ストッパ部18aは、斜板16の傾倒を制限する(図5も参照)。
<バルブプレート>
バルブプレート19は、2つのポート19a,19bを有している。そして、バルブプレート19は、シリンダブロック13の他端とケーシング11の他端部との間に設けられている。第1ポート19aは、ケーシング11の第1通路11cに繋がり、また第2ポート19bは、ケーシング11の第2通路11dに繋がっている。また、各ポート19a,19bは、複数のシリンダポート13bに対応させて配置されている。そして、シリンダブロック13が回転することによって、各シリンダポート13bの接続先が第1ポート19aから第2ポート19b、また第2ポート19bから第1ポート19aに切換わる。
<傾転機構>
傾転機構20は、斜板16を傾転軸L2周りに傾動させる。より詳細に説明すると、傾転機構20は、サーボピストン20a及び連結部材20bを有している。サーボピストン20aは、連結部材20bを介して斜板16に連結されている。サーボピストン20aは、ストロークすることによって斜板16を傾転軸L2周りに回転させる。より詳細に説明すると、サーボピストン20aは、ストロークすることによって斜板16の傾転角α(≦最大傾転角αmax)を変える。
<斜板形液圧装置の動作>
斜板形液圧装置1では、2つの通路11c,11dのうち何れか一方、例えば第1通路11cに作動液が供給されると、以下のように動作する。即ち、斜板形液圧装置1では、第1ポート19aに繋がるシリンダ室13aに作動液が供給される。そして、別のシリンダ室13aから第2ポート19bを介して第2通路11dに作動液が排出される。このように作動液の給排によってピストン14が往復運動する。往復運動するピストン14に連結されているシュー15がシリンダブロック13に対して傾倒する斜板16の摺動面16a上を配置される。それ故、ピストン14が往復運動することによってシュー15が摺動面16a上を摺動しながら軸線L1周りに回転する。これにより、シリンダブロック13及びそれに相対不能に設けられる回転軸12が回転する。また、斜板形液圧装置1では、傾転機構20によって斜板16の傾転角αを変えることができる。これにより、ピストン14のストローク量が変わる。そうすると、作動液の供給流量に対する回転軸12の速度及び駆動力を変えることができる。
このように構成されている斜板形液圧装置1では、回転軸12に外力が作用することによって回転軸12が過大な回転数で回転することがある。その際、シリンダ室13aに押し込まれる方向の慣性力が上死点のピストン14に作用する(図1の矢付A参照)。そうすると、上死点位置付近において押え板17がシリンダブロック13の方に倒れ込むように撓む(図5の二点鎖線参照)。そうすると、押え板17がシリンダブロック13の一端と接触する。なお、図5では、図1に示される状態からシリンダブロック13が回転した状態が示されている。また、図5において、説明の便宜上、ピストン14及びシュー15が省略されている。
本実施形態の押え板17及び斜板形液圧装置1では、外周縁テーパ部23の形成始点23aがピッチサークル22aより径方向外側に位置し、押え板本体21の外周面において外周縁テーパ部23の厚みT1がそれより主面21a側の部分の厚みT2より大きい。そうすると、外周縁テーパ部23のテーパ角βを従来のものより鋭角にすることができる。これにより、押え板本体21が撓んだ際にシリンダブロック13との接触位置を形成始点23aとすることができる。即ち、シリンダブロック13との押え板17との接触位置を押え板17の径方向内側に移すことができる。それ故、押え板17の最外周縁に大きなトルクが発生することを抑制できる。これにより、斜板形液圧装置1は、従来のものより大きな回転数を許容できる。
また、本実施形態の押え板17及び斜板形液圧装置1では、突縁部24の厚みP1を大きくすることができる。これにより、押え板17の剛性を向上させることができる。更に、本実施形態の押え板17及び斜板形液圧装置1では、突縁部24の外周面が軸線L1に真っすぐに延在している。これに対して縮径部25aが第1開口25bから第2開口25cに向かって縮径している。それ故、突縁部24の厚みを大きくすることができる。これにより、押え板17の剛性を向上させることができる。また、本実施形態の押え板17及び斜板形液圧装置1では、押え板17が撓んだ際、外周縁テーパ部23の形成始点23a以外の部分がシリンダブロック13に接触することを抑制できる。
本実施形態の斜板形液圧装置1では、外周縁テーパ部23において形成始点23aの上死点位置ある部分23bがシリンダブロック13の一端に最も接近する。これにより、押え板17が撓んだ際に形成始点23a以外の部分がシリンダブロック13に接触することを更に抑制できる。
更に、本実施形態の斜板形液圧装置1では、外周縁テーパ部23が傾転機構20によって傾倒可能な最大傾転角αmaxに対してβ<90-αmaxを満たすテーパ角βを有している。それ故、形成始点23aにおいて上死点位置の部分23bが外周縁テーパ部23においてシリンダブロック13の一端に最も接近する。これにより、押え板17が撓んだ際、形成始点23a以外の部分がシリンダブロック13に接触することを抑制できる。
<その他の実施形態>
本実施形態では、斜板形液圧装置1が液圧モータとして機能する場合について説明したが、斜板形液圧装置1は液圧ポンプとして機能するようにしてもよい。斜板形液圧装置1が液圧ポンプとして機能する場合、エンジン及びモータ等の駆動源(図示せず)によって回転軸12が駆動されると、ピストン14が往復運動する。往復運動することによって、例えば第1ポート19a及びシリンダポート13bを介して第1通路11cからシリンダ室13aに作動液が吸入される。また吸入された作動液は、シリンダポート13b及び第2ポート19bを介してシリンダ室13aから第2通路11dに吐出される。
また、本実施形態の斜板形液圧装置1は、可変容量型の液圧装置であるが、必ずしもそのようなものである必要はなく、固定容量型の液圧装置であってもよい。また、斜板形液圧装置1の傾転機構20もまた、前述のよう構造に限定されず、斜板16を傾転可能な構造であればよい。
1 斜板形液圧装置
12 回転軸
13 シリンダブロック
13a シリンダ室
14 ピストン
15 シュー
16 斜板
16a 摺動面
17 押え板
20 傾転機構
21 押え板本体
21a 主面
21b 裏面
21c 外周縁
22 挿通孔
22a ピッチサークル
23 外周縁テーパ部
23a 形成始点
23b 部分
24 突縁部
25 貫通孔
25a 縮径部
25b 第1開口
25c 第2開口

Claims (7)

  1. 複数のシューを斜板に向かって押圧する斜板形液圧装置の押え板であって、
    前記斜板側の主面と、該主面の反対側の裏面とを有する押え板本体と、
    前記押え板本体において周方向に間隔をあけて配置される複数の挿通孔と、
    前記押え板本体における前記裏面の外周縁に形成され、径方向外方に進むにつれて前記主面に近づくように傾斜する外周縁テーパ部を含み、
    前記外周縁テーパ部は、前記複数の挿通孔のピッチサークルより径方向外側を形成始点とし、前記押え板本体の外周面において前記外周縁テーパ部が前記主面側の部分より大きい厚みを有する、斜板形液圧装置の押え板。
  2. 前記押え板本体の主面の内周縁にあり、前記主面から突出する突縁部を更に含み、
    前記突縁部は、前記押え板本体より大きい厚みを有する、請求項1に記載の斜板形液圧装置の押え板。
  3. 前記押え板本体及び前記突縁部を軸線に沿って貫通している貫通孔を更に備え、
    前記貫通孔は、前記裏面側にある第1開口から該第1開口の反対側にある第2開口に向かって縮径する縮径部を有し、
    前記突縁部の外周面は、前記軸線に平行に延在している、請求項2に記載の斜板形液圧装置の押え板。
  4. 前記外周縁テーパ部は、平坦に形成されている、請求項1に記載の斜板形液圧装置の押え板。
  5. 請求項1乃至4の何れか1つに記載の前記押え板と、
    回転軸と、
    周方向に間隔をあけて一端に配置されている複数のシリンダ室を含み、前記回転軸に相対回転不能に設けられているシリンダブロックと、
    前記シリンダブロックのシリンダ室の各々に挿通されている複数のピストンと、
    前記複数のピストンの各々に設けられている前記複数のシューと、
    前記シリンダブロックの一端に対向し且つ前記複数のシューが配置される摺動面を有し、該摺動面が前記回転軸に対して斜めに傾くように配置されている前記斜板と、
    前記押え板を介して前記複数のシューを前記斜板に向かって押圧するブッシュとを、を備える斜板形液圧装置。
  6. 前記外周縁テーパ部において、前記形成始点の上死点位置にある部分が前記シリンダブロックの一端に最も接近する、請求項5に記載の斜板形液圧装置。
  7. 前記斜板を傾転させる傾転機構を更に備え、
    前記外周縁テーパ部は、前記傾転機構によって傾倒可能な最大傾転角αmaxに対してβ<90-αmaxを満たすテーパ角βを有している、請求項5に記載の斜板形液圧装置。
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