JP2023105855A - 斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ - Google Patents

Abstract

【課題】斜板とシューとの摺接個所からの漏れ量を低減す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】回転軸６と回転方向に係合して本体１へ回転自在に軸支したシリンダブロック８と、シリンダブロック８に軸方向へ往復摺動自在に配置した複数のピストン１６と、シリンダブロック８より突出した各ピストン１６の先端部に枢着したシュー１９と、本体１に配置し各シュー１９が摺接して各ピストン１６の往復動量を設定する斜板１３とを備える。シュー１９はピストン１６に枢着するシュー本体２０と斜板１３に摺接する摺接部材２１とから構成する。シュー本体２０はステンレス鋼から形成して凸部を有する。摺接部材２１は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体２０の凸部に外嵌して先端面を斜板１３と摺接する。【選択図】図１

Description

本発明は、作動水を使用してシリンダブロックに複数のピストンを軸方向へ往復摺動自在に配置し、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、回転軸にシリンダブロックをスプラインで係合し、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、ピストンには先端にシューを枢着し、シューを本体に固定した円板状の斜板に摺接してピストンの往復摺動量を設定している。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摺動して作動水の吸入吐出が行われる。また、モータ作動では、供給される作動水の水圧によりピストンが往復動することでシリンダブロックとともに回転軸が回転する。そして、ステンレス鋼から成るシューと摺接する円板状の斜板を樹脂材から成し、シューと斜板との焼き付き防止を図っている。

特開２０２１－５０６２３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、円板状の斜板を樹脂材から形成しているため、斜板はシューが摺接する傾斜面の平面精度を高精度に製作することが難しく、斜板とシューとの摺接個所から作動水が漏れる漏れ量が増加する問題点があった。

本発明の課題は、斜板とシューとの摺接個所からの漏れ量を低減す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、
本体内へ収装して回転軸と回転方向に係合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摺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水を吸排する複数の作動室と、シリンダブロックより突出した各ピストンの先端部に枢着したシューと、本体に配置し各シューが摺接して各ピストンの往復動量を設定する斜板とを備え、シューはピストンに枢着するシュー本体と斜板に摺接する摺接部材とから構成し、シュー本体はステンレス鋼から形成して凸部を有し、摺接部材は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体の凸部に外嵌して先端面を斜板と摺接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、前記シュー本体は、前記摺接部材と略同一形状の外周を有して前記先端面と対向する背面が当接する背面部を形成してもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、シューはピストンに枢着するシュー本体と斜板に摺接する摺接部材とから構成し、シュー本体はステンレス鋼から形成して凸部を有し、摺接部材は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体の凸部に外嵌して先端面を斜板と摺接した。このため、斜板と摺接するシューの摺接部材を樹脂材から形成し、摺接部材は斜板より小形状で容易に高精度に製作できるから、斜板は金属材で形成してシューが摺接する傾斜面の平面精度を高精度に製作することができ、斜板とシューとの摺接個所からの漏れ量を低減することができる。また、摺接部材は円環状に形成し、シュー本体の凸部に外嵌した。このため、摺接部材は外径寸法の制約を受け難くできるから、先端面を大きな面積に形成して面圧を低減することが可能にできる。

また、請求項２に記載の発明は、シュー本体は、摺接部材と略同一形状の外周を有して先端面と対向する背面が当接する背面部を形成した。このため、摺接部材の背面全体をシュー本体の背面部で支持することができるから、摺接部材を斜板に良好に摺接することができる。

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。 図１の要部Ａを示した拡大図である。

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で締結して構成し、筒部材２、両蓋部材３、４、ボルト部材５をステンレス鋼から形成している。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に突出している。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を形成している。

本体１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している。軸方向の外方に配置する軸受１０はラジアル玉軸受で、外部に露呈している。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している。１２は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を挿通して挿通個所を密封している。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している。

前蓋部材３は、空間Ｆに面する内方端面を傾斜面３Ｂに形成して斜板１３を構成している。斜板１３の軸心には回転軸６が遊嵌している。斜板１３の傾斜面３Ｂは回転軸６の軸線と直交する線Ｌに対して一定の角度α傾斜している。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に向けて突出している。支持軸１４には樹脂材から筒状に形成したすべり軸受１５を外嵌して備えている。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を嵌挿している。シリンダブロック８は、すべり軸受１５で支持軸１４へ回転自在に軸支している。

シリンダブロック８はステンレス鋼から形成し、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を形成すると共に、軸心より径方向の外周側で他端面に開口して周方向へ等間隔に複数のピストン孔８Ｃを形成している。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で回転駆動している。各ピストン孔８Ｃにはステンレス鋼から形成したピストン１６を軸方向へ往復摺動自在に嵌挿し、作動室１７を区画形成している。各ピストン１６は軸心に軸方向へ貫通して流通孔１８を形成すると共に、先端を球状の凹部に形成してシュー１９を枢動自在に枢着している。

シュー１９はピストン１６に枢着するシュー本体２０と斜板１３の傾斜面３Ｂに摺接する摺接部材２１とから構成している。図２に示す如く、シュー本体２０はステンレス鋼から形成し、ピストン１６の凹部に枢着する球状の枢着部２０Ａと、枢着部２０Ａに連設した円柱状の胴部２０Ｂと、胴部２０Ｂに連設して胴部２０Ｂより大径で円板状の背面部２０Ｃと、背面部２０Ｃに連設して胴部２０Ｂより小径で先端に向けて突出する円柱状の凸部２０Ｄより構成し、軸心に軸方向へ貫通して通孔２０Ｅを形成している。

摺接部材２１は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体２０の凸部２０Ｄに圧入で外嵌して先端面２１Ａを斜板１３の傾斜面３Ｂに摺接している。摺接部材２１はシュー本体２０の背面部２０Ｃと外周を略同一形状に設け、先端面２１Ａと対向する背面２１Ｂを背面部２０Ｃに当接している。摺接部材２１の厚み寸法をシュー本体２０の凸部２０Ｄの突出寸法より大きく設け、凸部２０Ｄ先端にポケット室２２を凸部２０Ｄと摺接部材２１と斜板１３とにより区画形成している。ポケット室２２は通孔２０Ｅ、流通孔１８を介して作動室１７と連通し、作動室１７の作動水を導入している。作動室１７の圧力に基づく作用力とポケット室２２の圧力に基づく作用力とがピストン１６、シュー１９に対向作用し、摺接部材２１を斜板１３に過度に押付けないようにしている。

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１９はばね２３のばね力がリテーナ２４、リテーナ板２５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作動水を吐出している。各作動室１７には接続孔２６を接続し、各接続孔２６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している。シリンダブロック８の一端面と摺接する側板２７は、樹脂材から形成して後蓋部材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２７には一対の吸排ポート２８Ａ、２８Ｂを貫通形成し、両吸排ポート２８Ａ、２８Ｂは半円弧状で側板２７の軸心に対して対称位置に配置している。

一方の吸排ポート２８Ａ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に吸入する作動水を流通する吸入ポートとして機能している。他方の吸排ポート２８Ｂ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から吐出する作動水を流通する吐出ポートとして機能している。２９Ａ、２９Ｂ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２９Ａは吸入ポートとして機能する一方の吸排ポート２８Ａに接続し、他方の吸排流路２９Ｂは吐出ポートとして機能する他方の吸排ポート２９Ｂに接続している。

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は先端のシュー１９が斜板１３の傾斜面３Ｂに沿って摺接することで斜板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２９Ａより吸排ポート２８Ａを流通して作動水が吸入される。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の作動水は、吸排ポート２８Ｂを流通して吸排流路２９Ｂより吐出される。このように、シリンダブロック８の回転に伴い作動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、シュー１９はピストン１６に枢着するシュー本体２０と斜板１３に摺接する摺接部材２１とから構成し、シュー本体２０はステンレス鋼から形成して凸部２０Ｄを有し、摺接部材２１は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体２０の凸部２０Ｄに外嵌して先端面２１Ａを斜板１３と摺接した。このため、斜板１３と摺接するシュー１９の摺接部材２１を樹脂材から形成し、摺接部材２１は斜板１３より小形状で容易に高精度に製作できるから、斜板１３は金属材で形成してシュー１９が摺接する傾斜面３Ｂの平面精度を高精度に製作することができ、斜板１３とシュー１９との摺接個所からの漏れ量を低減することができる。

また、摺接部材２１は円環状に形成し、シュー本体２０の凸部２０Ｄに外嵌した。このため、摺接部材２１は外径寸法の制約を受け難くできるから、先端面２１Ａを大きな面積に形成して面圧を低減することが可能にできる。

また、シュー本体２０は、摺接部材２１と略同一形状の外周を有して先端面２１Ａと対向する背面２１Ｂが当接する背面部２０Ｃを形成した。このため、摺接部材２１の背面２１Ｂ全体をシュー本体２０の背面部２０Ｃで支持することができるから、摺接部材２１を斜板１３に良好に摺接することができる。

なお、前述の一実施形態では、ピストン１６の先端に形成した球状の凹部に、シュー１９の球状の枢着部２０Ａを枢動自在に枢着したが、ピストンの先端に球状の凸部を形成し、この凸部をシューに形成した球状の凹部に枢動自在に枢着してもよい。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作動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
１６：ピストン
１７：作動室
１９：シュー
２０：シュー本体
２０Ｄ：凸部
２１：摺接部材
２１Ａ：先端面

Claims (2)

1. 本体内へ収装して回転軸と回転方向に係合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摺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水を吸排する複数の作動室と、シリンダブロックより突出した各ピストンの先端部に枢着したシューと、本体に配置し各シューが摺接して各ピストンの往復動量を設定する斜板とを備え、シューはピストンに枢着するシュー本体と斜板に摺接する摺接部材とから構成し、シュー本体はステンレス鋼から形成して凸部を有し、摺接部材は樹脂材から円環状に形成し、シュー本体の凸部に外嵌して先端面を斜板と摺接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。
2. 前記シュー本体は、前記摺接部材と略同一形状の外周を有して前記先端面と対向する背面が当接する背面部を形成した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。

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