JP2597871Y2 - 油圧ポンプモータ - Google Patents

油圧ポンプモータ

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JP2597871Y2
JP2597871Y2 JP1993070513U JP7051393U JP2597871Y2 JP 2597871 Y2 JP2597871 Y2 JP 2597871Y2 JP 1993070513 U JP1993070513 U JP 1993070513U JP 7051393 U JP7051393 U JP 7051393U JP 2597871 Y2 JP2597871 Y2 JP 2597871Y2
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勉 羽場
和毅 長澤
康生 大見
憲明 岡本
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は斜板の傾斜角が制御可能
な可変容量型の油圧ポンプまたは油圧モータとして動作
可能な油圧ポンプモータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の油圧ポンプモータにおいて、ピス
トン荷重が印加される斜板を揺動自在に支承するための
支持構造として、斜板の凸状円筒面または斜板支持部材
の凹状円筒面のいずれかに単一の油ポケットを形成し
て、該油ポケットに圧油を導入する静圧軸受構造が採用
されている(特開昭58−53685号、特開昭59−
145375号、特開昭64−36986号、実開昭6
2−14171号、実開平4−32272号、特公平2
−36792号等)。
【0003】図5(a)、(b)は、従来の斜板および
斜板支持部材の摺動面をそれぞれ示す正面図である。図
5(a)に示す斜板50は、左右一対の凸状円筒面51
a、51b(紙面手前に凸)を有し、各凸状円筒面51
a、51bの面内に略円弧状の静圧ポケット52a、5
2bが僅かに窪むように形成されている。斜板50の中
央には、油圧ポンプモータの駆動軸が貫通する貫通孔5
3が形設される。
【0004】一方、図5(b)に示す斜板支持部材60
は、多数のボルト用孔が穿設された支持板64に左右一
対の台座65a、65bが形成され、各台座65a、6
5bにそれぞれ凹状円筒面61a、61b(紙面裏側に
凸)が形成され、さらに斜板50と斜板支持部材60の
傾斜角が零の状態で、斜板50に設けられた静圧ポケッ
ト52a,52bが斜板支持部材60の凹状円筒面61
a,61b上の2点鎖線で示す転写面内に入る位置、す
なわち凹状円筒面61a、61bの下から約1/4の位
置に油供給孔62a、62bが設けられる。斜板支持部
材60の中央には、駆動軸が貫通する貫通孔63が形設
される。
【0005】斜板50が斜板支持部材60に対して傾動
する場合、斜板50の凸状円筒面51a、51bと斜板
支持部材60の凹状円筒面61a、61bとが互いに摺
動して、油供給孔62a、62bを介して静圧ポケット
52a、52bに供給される圧油によって静圧支持され
る。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】従来の油圧ポンプモー
タでは、1つの斜板摺動面に単一の静圧ポケットが形成
されており、斜板に強大な荷重が作用すると斜板および
斜板支持部材が変形して、斜板の凸状円筒面の周方向両
周端部が斜板支持部材の摺動面に接触し、この状態で斜
板が傾転運動を繰返すと長時間使用後に異常磨耗が発生
することがある。
【0007】図5(b)の例で示すように、斜板支持部
材60の凹状円筒面61a、61bの両周端付近に異常
磨耗Zが発生しており、これは斜板50が揺動すること
によって異常磨耗Zの部分が接触し異常摩耗したことに
起因する。
【0008】図6(a)は図5に示す斜板50および斜
板支持部材60の荷重変形を示す概念図であり、図6
(b)は静圧ポケット52bの形状図である。斜板50
にピストンからの荷重が作用すると、それぞれの円筒面
51b,61bで支持されるので、その周方向に力分布
を見た場合、斜板50を軸方向断面矢視の分布でみると
外周面相当で極大となり中央で極小となる分布荷重が印
加される。さらに、凸状円筒面51bの中央に形成され
た静圧ポケット52bに、均一な静圧荷重が作用する。
そのため、斜板50の上平面が外側に湾曲し、凸状円筒
面51bの曲率半径が大きくなる変形が生ずる。
【0009】一方、斜板支持部材60は周囲の支持板6
4で反荷重を受けるため、内側に湾曲し、凹状円筒面6
1bの曲率半径が小さくなる変形が生ずる。したがっ
て、斜板50の凸状円筒面51bの両側付近で、凹状円
筒面61bと接触するようになり、異常磨耗が生ずると
考えられる。
【0010】本考案の目的は、前述した課題を解決する
ため、斜板に大きな荷重が長時間作用しても、斜板支持
部材の摺動面に異常磨耗が起こらない油圧ポンプモータ
を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本考案は、駆動軸と一体
に回転するシリンダブロックと、前記シリンダブロック
に形成され、シリンダブロックの回転によって高圧側通
路および低圧側通路との接続が切替わる複数のシリンダ
ボアと、各シリンダボア内を往復動する複数のピストン
と、各ピストンを支持するシュー部材と、前記シュー部
材を摺動可能に支持し、背面に凸状円筒面が形成された
斜板と、駆動軸に対する斜板の傾斜角を制御するための
傾斜角制御手段と、斜板の凸状円筒面を支承する凹状円
筒面が形成され、斜板を揺動自在に支持するための斜板
支持部材とを備え、斜板の凸状円筒面に、複数の静圧ポ
ケットが前記凸状円筒面の中心線に対して対称的に区分
して形成され、高圧側通路または低圧側通路に接続さ
れ、静圧ポケットに油圧を供給するための油供給孔が斜
板支持部材に設けられ、凸状円筒面の円周方向に沿って
並設された静圧ポケットの間で静圧油を相互に通過させ
るための連通溝が形成されていることを特徴とする油圧
ポンプモータである。
【0012】
【作用】本考案に従えば、斜板の凸状円筒面に、複数の
静圧ポケットが凸状円筒面の中心線に対して対称的に区
分して形成されることによって、斜板を支える静圧支持
部が複数箇所に分散されるため、斜板や斜板支持部材の
変形量が少なくなり、斜板と斜板支持部材との摺動が円
滑に行なわれる。
【0013】
【実施例】図1は、本考案の一実施例を示す断面図であ
る。油圧ポンプモータのケーシング34の前面にはフロ
ントカバー35が固定され、後面にリアカバー36が固
定されており、駆動軸1が軸受2、3によって回転自在
に支持されている。ケーシング34内には、駆動軸と一
体に回転するシリンダブロック4が配置される。シリン
ダブロック4には、複数のシリンダボア6が駆動軸1の
回りを等角度間隔で形成されており、各シリンダボア6
の内面を摺動して往復運動する複数のピストン5が挿着
されている。
【0014】シリンダブロック4とリアカバー36との
間には、2つの円弧状のポートが対称的に穿設された弁
板9が装着されており、シリンダブロック4の回転によ
って、リアカバー36内に形成された高圧側通路32お
よび低圧側通路33と各シリンダボア6との接続が切替
わる。
【0015】各ピストン5の一端に形成された球状の連
結部7はシュー部材8によって支持され、各ピストン5
とシュー部材8との自在継手を構成している。シュー部
材8を摺動可能に支持するための斜板10が装着され、
さらに斜板10を揺動自在に支承するための斜板支持部
材20がフロントカバー35に固定される。斜板10の
舌部15は、レギュレータ30の一対のサーボピストン
31によって挟持されており、レギュレータ30の油圧
操作によってサーボピストン31が前後に変位すること
によって、斜板10およびシュー部材8が旋回軸C(紙
面垂直)の回りに傾転して、駆動軸1に対する傾斜角θ
が制御され、各ピストン5のストローク量が決定され、
最終的に駆動軸1の1回転当りの油排出量が制御され
る。
【0016】図2(a)、(b)は、図1に示す斜板1
0および斜板支持部材20をそれぞれ示す正面図であ
る。図2(a)に示す斜板10は、左右一対の凸状円筒
面11a、11b(紙面手前に凸)を有する。凸状円筒
面11aの面内には、略三角形状の2つの静圧ポケット
12a、12cが僅かに窪むように凸状円筒面11aの
中心線に対して対称的に区分して形成され、各静圧ポケ
ット12a、12cでの静圧油を相互に通過させる連通
溝14aが設けられる。同様に、凸状円筒面11bの面
内には、略三角形状の2つの静圧ポケット12b、12
dが僅かに窪むように凸状円筒面11bの中心線に対し
て対称的に区分して形成され、各静圧ポケット12b、
12dでの静圧油を相互に通過させる連通溝14bが設
けられる。斜板10の中央には、油圧ポンプモータの駆
動軸1が貫通する貫通孔13が形設される。
【0017】一方、図2(b)に示す斜板支持部材20
は、多数のボルト用孔が穿設された支持板24に左右一
対の台座25a、25bが形成され、各台座25a、2
5bにそれぞれ凹状円筒面21a、21b(紙面裏側に
凸)が形成され、さらに凹状円筒面21a、21bの下
から約1/4の位置に油供給孔22a、22bが設けら
れる。油供給孔22a、22bのうち、一方はリアカバ
ー36内に形成された高圧側通路32に、他方は低圧側
通路33に接続されている。斜板支持部材20の中央に
は、駆動軸が貫通する貫通孔23が形設される。
【0018】斜板10を斜板支持部材20に収納する
と、斜板10の凸状円筒面11a、11bと斜板支持部
材20の凹状円筒面21a、21bとが互いに接触する
が、油供給孔22a、22bおよび連通溝14a、14
bを介して各静圧ポケット12a〜12dに油圧が供給
されると、斜板10と斜板支持部材20の間隙に圧油が
充満して低摩擦で摺動可能になり、さらに静圧ポケット
12a〜12dによって静圧支持されることになる。
【0019】図3(a)は図2に示す斜板10および斜
板支持部材20の荷重分布を示す概念図であり、図3
(b)は静圧ポケット12b、12dの形状図である。
斜板10にピストンからの荷重が作用すると、斜板10
の軸方向断面矢視の外周面相当で極大となり中央で極小
となる分布荷重が印加される。さらに、凸状円筒面11
bの中心線に対して対称的に区分して形成された2つの
静圧ポケット12b、12dにそれぞれ均一な静圧荷重
が作用するようになる。
【0020】図4は、従来および本考案に係る斜板支持
部材の変形量を算出するためのモデル図である。まず従
来のものを検討すると、図4(a)に示すように、斜板
50の摺動面の中心に単一の静圧ポケット52bが形成
されて、斜板支持部材60に収納される場合、図4
(b)に示す斜板支持部材60の剛性モデルが成立す
る。ここで斜板支持部材60の肉厚部分の長さをL、貫
通孔63が位置する低剛性部分の長さをLと仮定し、静
圧ポケット52bに作用する分布荷重を簡略化のために
集中荷重Wに置き換えると、図4(c)に示すように、
斜板支持部材60の中央に下方への荷重Wが作用し、両
端部に上方への荷重W/2がそれぞれ作用すると、図4
(d)に示すようなモーメント図が得られる。
【0021】そこで、図4(e)に示すように、真中の
低剛性部分だけに注目して、低剛性部分の中央撓みδa
および端部の撓み角iaを計算すると、Eをヤング率、
Iを断面2次モーメントとおいて、
【0022】
【数1】
【0023】と求まる。次に、斜板支持部材60の中央
撓みDaは、肉厚部分の傾斜を考慮して、下記の式
(3)となる。
【0024】
【数2】
【0025】次に、本考案のものを検討すると、図4
(f)に示すように、斜板10の摺動面の中心に対して
対称的に区分して2つの静圧ポケット12b、12dが
形成されて、斜板支持部材20に収納される場合、図4
(g)に示す斜板支持部材20の剛性モデルが成立す
る。ここで斜板支持部材20の肉厚部分の長さをL、貫
通孔23が位置する低剛性部分の長さをLと仮定し、静
圧ポケット12b、12dに作用する分布荷重を簡略化
のために集中荷重W/2にそれぞれ置き換えると、図4
(h)に示すように、斜板支持部材20の中央から左右
L/2離れた位置に下方への荷重W/2が作用し、両端
部に上方への荷重W/2がそれぞれ作用すると、図4
(d)に示すようなモーメント図が得られる。
【0026】そこで、図4(j)に示すように、真中の
低剛性部分だけに注目して、低剛性部分の中央撓みδb
および端部の撓み角ibを計算すると、Eをヤング率、
Iを断面2次モーメントとおいて、
【0027】
【数3】
【0028】と求まる。次に、斜板支持部材20の中央
撓みDbは、肉厚部分の傾斜を考慮して、下記の式
(6)となる。
【0029】
【数4】
【0030】そこで、従来と本考案とを比較すると、低
剛性部分の中央撓みの比はδb/δa=3/19となっ
て約6分の1減少し、低剛性部分の端部の撓み角の比は
ib/ia=4/5となって僅かに減少し、さらに斜板
支持部材の中央撓みの比はDb/Da=15/34とな
って約半分以下に減少することが理解される。
【0031】このように、斜板を静圧支持する静圧ポケ
ットを複数分散して配置することによって、静圧荷重が
分散されて、斜板および斜板支持部材の変形が少なくな
るため、焼付きやカジリなどに起因する摺動面の異常磨
耗を防止できる。
【0032】なお以上の実施例において、1つの摺動面
について2つの静圧ポケットが中心の両側に形成される
例を説明したが、斜板および斜板支持部材の変形が少な
くなる構成であれば静圧ポケットの数、形状および位置
等は実施例のものに限定されない。
【0033】また以上の実施例において、複数の静圧ポ
ケットに静圧油を供給するために連通溝を形設する例を
示したが、各静圧ポケット毎に対応して別個の油供給孔
を形成しても構わない。
【0034】
【考案の効果】以上詳説したように本考案によれば、斜
板の凸状円筒面に、複数の静圧ポケットが凸状円筒面の
中心線に対して対称的に区分して形成されることによっ
て、斜板を支える静圧支持部が複数箇所に分散されるた
め、斜板や斜板支持部材の変形量が少なくなり、斜板支
持部材の摺動面に異常磨耗が生ずるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1に示す斜板10および斜板支持部材20を
示す正面図である。
【図3】図3(a)は図2に示す斜板10および斜板支
持部材20の荷重分布を示す概念図であり、図3(b)
は静圧ポケット12b、12dの形状図である。
【図4】従来および本考案に係る斜板支持部材の変形量
を算出するためのモデル図である。
【図5】従来の斜板50および斜板支持部材60の摺動
面を示す正面図である。
【図6】図6(a)は図5に示す斜板50および斜板支
持部材60の荷重変形を示す概念図であり、図6(b)
は静圧ポケット52bの形状図である。
【符号の説明】
1 駆動軸 2、3 軸受 4 シリンダブロック 5 ピストン 6 シリンダボア 7 連結部 8 シュー部材 9 弁板 10 斜板 11a、11b 凸状円筒面 12a、12b、12c、12d 静圧ポケット 13 貫通孔 14a、14b 連通溝 15 舌部 19 サーボピストン 20 斜板支持部材 21a、21b 凹状円筒面 22a、22b 油供給孔 23 貫通孔 24 支持板 25a、25b 台座 30 レギュレータ 32 高圧側通路 33 低圧側通路 34 ケーシング 35 フロントカバー 36 リアカバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 岡本 憲明 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川崎重工業株式会社 西神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭47−13706(JP,A) 特開 昭59−145375(JP,A) 実開 昭58−53869(JP,U) 実開 平4−32272(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04B 1/20

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動軸と一体に回転するシリンダブロッ
    クと、 前記シリンダブロックに形成され、シリンダブロックの
    回転によって高圧側通路および低圧側通路との接続が切
    替わる複数のシリンダボアと、 各シリンダボア内を往復動する複数のピストンと、 各ピストンを支持するシュー部材と、 前記シュー部材を摺動可能に支持し、背面に凸状円筒面
    が形成された斜板と、 駆動軸に対する斜板の傾斜角を制御するための傾斜角制
    御手段と、 斜板の凸状円筒面を支承する凹状円筒面が形成され、斜
    板を揺動自在に支持するための斜板支持部材とを備え、 斜板の凸状円筒面に、複数の静圧ポケットが前記凸状円
    筒面の中心線に対して対称的に区分して形成され、 高圧側通路または低圧側通路に接続され、静圧ポケット
    に油圧を供給するための油供給孔が斜板支持部材に設け
    られ、 凸状円筒面の円周方向に沿って並設された静圧ポケット
    の間で静圧油を相互に通過させるための連通溝が形成さ
    れていることを特徴とする油圧ポンプモータ。
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