JP2908752B2 - 斜板式可変容量油圧モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械及び産業
機械等に利用される油圧モータに係り、特に高低２速の
可変制御を可能にした斜板式可変容量油圧モータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベル等の建設機械では、高速
と低速の２速走行が要求されることから、斜板式可変容
量油圧モータが広く使用されている。この斜板式可変容
量油圧モータでは、容量を大容量、小容量に切換えるこ
とにより、出力回転を低速、高速の２段階に調節して、
２速走行を実現する。この場合の容量の切換えは、斜板
の傾転角を大傾転角、小傾転角に切換えることにより行
い、斜板の傾転は、通常傾転角制御用のピストンで行っ
ている。

【０００３】図４は特公平５−１０５０９号公報に記載
された従来のこの種の斜板式可変容量油圧モータを示
す。

【０００４】図において、ハウジング１には、回転軸２
がベアリング３、４を介して回転自在に支持されてい
る。回転軸２の外周には、スプライン７を介してシリン
ダバレル５が一体回転するよう連結されている。シリン
ダバレル５には、円周方向に等間隔に複数のシリンダ孔
５ａが形成されており、各シリンダ孔５ａには、頭部を
露出させたピストン８が摺動自在に挿入されている。各
ピストン８の頭部にはスリッパ９が回動自在に嵌装さ
れ、スリッパ９の先端面が、回転軸２に対して傾斜した
斜板１０の摺動面１１に当接している。

【０００５】シリンダバレル５の後端面はバルブプレー
ト６に接している。バルブプレート６は、各シリンダ孔
５ａに対する外部油路の連通状態を切換えるもので、シ
リンダバレル５の回転に応じて、供給油路と排出油路と
をシリンダ孔５ａに選択的に連通させる。シリンダバレ
ル５には、当該シリンダバレル５を常にバルブプレート
６に押し付けると共に、スリッパ９を常に斜板１０に押
し付けるための押圧機構としてのスプリング２１が内装
されている。

【０００６】斜板１０は、全体的にドーナツ形の平面形
状を有すると共に、全体的に楔形の側面形状を有してい
る。斜板１０の摺動面１１と反対側の面は、角度の異な
る第１シート面１２と第２シート面１３とから構成され
ている。ハウジング１の内壁には、これら第１、第２シ
ート面１２、１３に隣接し且つ回転軸２と直交する一平
面からなるストッパ面１４が設けられている。斜板１０
は、第１シート面１２と第２シート面１３のどちらか一
方を選択的に前記ストッパ面１４に当接させることによ
り、角度を２通りに変化させることができ、それによ
り、ピストン８のストロークを変化させて、油の吸入量
を変え、回転軸２の速度および出力を変化させる。な
お、スリッパ９と摺接する側の摺動面１１は、第２シー
ト面１３の傾斜角度（第１シート面１２をストッパ面１
４に当接させた状態での回転軸２に対する傾斜角度）よ
り大きい角度の傾斜面に形成されている。

【０００７】斜板１０は、第１シート面１２と第２シー
ト面１３との交わる線（以下、交差線という）Ｏを支点
として傾転する。交差線Ｏは、回転軸２の回転中心軸線
よりも第２シート面１３側にずれている。交差線Ｏ上に
は、図５、図６に示すように当該交差線Ｏを中心とする
半球状のボール孔１７が一対形成され、ハウジング１の
ストッパ面１４にも、これらボール孔１７に対応するボ
ール孔１６が設けられている。そして、ハウジング１及
び斜板１０の両ボール孔１６、１７で形成される球状空
間内に、わずかな隙間を持って位置決め部材としてのボ
ール１８が嵌められ、このボール１８によって、斜板１
０がストッパ面１４上の定位置に、半径方向及び円周方
向に動かないように位置決めされている。

【０００８】即ち、第１、第２シート面１２、１３を、
ハウジング１のストッパ面１４に対して当接させたり離
脱させたりするとき、斜板１０が、ボール１８に案内さ
れながら交差線Ｏを支点にして傾転するが、この際、位
置決め部材としてのボール１８が交差線Ｏ上に配置され
ているから、ボール１８の位置が狂わず、逆に、このボ
ール１８に位置決めされた斜板１０と交差線Ｏの位置
は、一定の位置に規制され、その結果、交差線Ｏのハウ
ジング１の内壁に対する接触位置が、狂わずに一定の保
持される。

【０００９】又、図４に示すように、斜板１０の傾転角
を制御する機構３０として、ハウジング１には、傾転角
制御ピストン３３が備わっている。このピストン３３
は、ハウジング１に形成された補助シリンダ３１内に収
容されており、補助シリンダ３１に油路３２を介して傾
転油圧が導入されることにより、斜板１０に対して略垂
直な方向に摺動するようになっている。ピストン３３に
は補助スリッパ３４が回動自在に嵌装されており、補助
スリッパ３４の先端面が、交差線Ｏから離れた第１シー
ト面１２上の点（図中下端）に当接している。

【００１０】従って、補助シリンダ３１内のピストン３
３に油圧が作用していないときは、斜板１０は、常にそ
の第１シート面１２のみをハウジング１のストッパ面１
４に接触させた状態で支持されている。しかし、補助シ
リンダ３１内に油路３２から油圧が導入されたときは、
ピストン３３が図中右方に移動することで、斜板１０が
交差線Ｏを支点として傾転する。このとき、第１シート
面１２がハウジング１のストッパ面１４から離れ、代わ
りに第２シート面１３がストッパ面１４に接触した状態
で、斜板１０が支持される。

【００１１】図７は別の従来例を示す。

【００１２】先に説明した図４の従来例では、斜板１０
の背面に、交差線Ｏを境界とする２つの異なる角度のシ
ート面１２、１３を設け、交差線Ｏを支点として斜板１
０が傾転するようにしていたが、図７の従来例の油圧モ
ータでは、斜板１０の背面に凸部２８を設けると共に、
斜板１０を受けるハウジング１側の内壁に凹部２７を設
け、凹部２７に凸部２８を嵌めている。又、斜板１０を
傾転させる機構として、円周方向の対向２箇所に傾転角
制御用ピストン２５を設けている。この方式はクレイド
ル式と呼ばれるものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した図
４、図７に示す従来の油圧モータでは、斜板１０の背面
側にボール１８を配置したり、凸部２８や凹部２７を設
けたりすることにより、斜板１０の位置決めを行ってい
るので、斜板１０の背面側の構造が複雑化し、又、結果
的に斜板１０の厚さが厚くなって、モータの軸方向寸法
が増大する上、加工が難しくコスト高になるという問題
があった。

【００１４】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、斜板の背面側の構造の簡略化を
図りつつ、斜板の径方向の位置決めと周方向の位置決め
を行えるようにした斜板式可変容量油圧モータを提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジング
と、ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、回転
軸の外周に一体回転するよう連結されたシリンダバレル
と、シリンダバレルに摺動自在に挿入された複数のピス
トンと、各ピストンの頭部に嵌装されたスリッパが摺接
する斜板と、斜板の傾転角を切り換える傾転角制御部材
とを備え、前記斜板が、スリッパの当接する摺動面と、
該摺動面の反対側に形成されハウジングの内壁に形成し
た平面状のストッパ面に対して選択的に当接する角度の
異なる平面状の第１シート面及び第２シート面とを有
し、第１シート面と第２シート面の交差線を支点として
前記傾転角制御部材により傾転可能とされた斜板式可変
容量油圧モータにおいて、前記斜板の外周が球面に形成
されると共に、ハウジングに、傾転に際して斜板の外周
の球面が摺接する円筒面が前記回転軸の軸方向に沿って
形成され、該斜板とハウジングとの間に、斜板の傾転に
際した回転を止める回転止め手段が設けられていること
により、上記課題を解決したものである。

【００１６】本発明の油圧モータでは、ハウジングにそ
の回転軸に沿って円筒面を形成し、斜板を傾転させる際
に、斜板の外周の球面が該ハウジングの円筒面に摺接す
ることにより、斜板が半径方向に位置決めされる。又、
斜板の回転は回転止め手段によって行われる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００１８】図１は本発明の実施形態の斜板式可変容量
油圧モータの断面図である。この油圧モータは、図４に
示した従来の油圧モータと、多くの部分で共通の構成を
有する。従って、共通な構成要素には同符号を付して説
明を省略し、異なる部分のみを主に説明する。

【００１９】この油圧モータも、斜板１０の背面に、ハ
ウジング１側のストッパ面１４に選択的に当接する第１
シート面１２と第２シート面１３が設けられており、第
１シート面１２と第２シート面１３の交差線Ｏを支点に
して、斜板１０が傾転するようになっている。この場
合、交差線Ｏ上には位置決め部材としてのボールは設け
られていず、その代わりに、斜板１０の外周が球面（の
一部）５１に形成されると共に、ハウジング１の内部
に、斜板１０の傾転時にその球面５１が摺接する円筒面
５２が回転軸２に沿って設けられている。そしてそれに
より、斜板１０が半径方向に位置決めされつつ、斜板１
０の傾転がガイドされるようになっている。又、斜板１
０の第２シート面１３の外周部には切欠５３が設けられ
ており、その切欠５３が、ハウジング１のストッパ面１
４に突き立てた位置決めピン（回転止め手段）５４に係
合することで、斜板１０が回転止めされている。

【００２０】又、この油圧モータでは、斜板１０を傾転
させる機構として、位置決めピン５４と反対側の位置
に、傾転ピストン機構６０が設けられている。この傾転
ピストン機構６０は、斜板１０の背面に向かって開口す
るシリンダ孔６１に、先端が球面となった傾転ピストン
（傾転制御部材）６３をスライド可能に収容したもので
あり、傾転ピストン６３の先端の球面が、斜板１０の第
１シート面１２の端部に当接している。シリンダ孔６１
の基端には、外部から傾転油圧を導入する油路６２が接
続されており、傾転ピストン６３の背部に油路６２から
油圧を導入することで、傾転ピストン６３をシリンダ孔
６１より突出させて、斜板１０を押圧し、傾転させるよ
うになっている。

【００２１】次に、図２、図３を参照しながら作用を説
明する。

【００２２】なお、説明中及び図中の符号は下記の通り
である。

【００２３】Ｆｃ＝傾転ピストン６３が斜板１０を押す
力（傾転ピストン力） Ｆｐ＝斜板１０の摺動面１１に作用するピストン８の合
力（ピストン力） ａ１＝大容量時の回転軸２の軸芯から傾転支点である交
差線Ｏまでの距離 ａ２＝小容量時の回転軸２の軸芯から傾転支点である交
差線Ｏまでの距離 α１＝大容量時の斜板１０の摺動面１１の傾斜角 α２＝小容量時の斜板１０の摺動面１１の傾斜角 ｂ＝交差線Ｏから傾転ピストン６３の作用点までの距離 ｃ＝回転軸２の軸芯から斜板１０の第２シート面１３の
外端までの距離 ｄ＝傾転ピストン６３の作用点から第２シート面１３の
外端までの距離 ｅ＝斜板１０の外周の球面５１の曲率中心 ｓ１＝大容量時のストッパ面１４からｅまでの距離 ｓ２＝小容量時のストッパ面１４からｅまでの距離

【００２４】作用を説明する。大容量（低速）時は、傾
転油圧を油路６２に導入しない。そうすると、図２に示
すように、傾転ピストン６３に圧力が作用しないので、
傾転ピストン力Ｆｃが生じず、斜板傾転減方向の斜板モ
ーメントＭｃ（＝Ｆｃ×ｂ）がゼロとなる。従って、ピ
ストン力Ｆｐによる斜板傾転増方向の斜板モーメントＭ
ｐ=(Ｆｐ×ａ１）のみが斜板１０に作用し、斜板１０
は、 Ｍｃ＜Ｍｐ の関係により、最大傾転（大容量）側に傾転し、摺動面
１１の傾斜角度がα１となる。

【００２５】小容量（高速）時は、傾転油圧を油路６２
に導入することにより、図３に示すように、傾転ピスト
ン６３に該圧力が作用する。従って、この作用により傾
転ピストン力Ｆｃが発生し、斜板傾転減方向の斜板モー
メントＭｃ=(Ｆｃ×ｄ）が生じる。この斜板モーメント
Ｍｃは、ピストン力Ｆｐによる斜板傾転増方向の斜板モ
ーメントＭｐ=(Ｆｐ×ｃ）より大きいため、斜板１０が
最小傾転（小容量）側に傾転し、摺動面１１の傾斜角度
がα２となる。

【００２６】以上の傾転動作の際に、斜板１０の外周の
球面５１がハウジング１の円筒面５２にガイドされるの
で、斜板１０の半径方向の位置決めがなされながら、傾
転が円滑に行われる。又、斜板１０は位置決めピン５４
によって回り止めされているので、傾転の状態によら
ず、斜板１０は一定位置に保持される。

【００２７】なお、斜板１０の外周の球面５４の曲率中
心ｅ点と傾転中心Ｏ（交差線）点が一致しないため、斜
板１０の傾転につれて、点Ｏがストッパ面１４上を僅か
に摺動し、回転軸２の軸芯から傾転支点（交差線Ｏ）ま
での距離がａ１とａ２の間で変動する。又、同様にスト
ッパ面１４から曲率中心ｅまでの距離がｓ１とｓ２の間
で変動する。しかし、この変動は僅かであり、発明者の
試験によれば、斜板１０の傾転動作にほとんど支障を来
さないことが確認されている。

【００２８】このように、斜板１０の外周の球面５１を
ハウジング１側の円筒面５２に摺動させることで、斜板
１０を半径方向に位置決めした場合、斜板１０の回転を
止める部材さえ任意箇所に設ければ、斜板１０の背面の
構造を単純化することができる。即ち、斜板１０の背面
に位置決め用のボールを設けたり、凸部や凹部を設けた
りしなくて済む。従って、斜板１０の厚みを最小限に減
らすことができ、油圧モータの軸方向寸法の縮小を図る
ことができる。

【００２９】なお、ハウジンダ１内の円筒面５２の径中
心は、回転軸２の軸芯上に必ずしも設ける必要はなく、
ある程度ずれて配置してあってもよい。又、斜板１０の
回転止め手段である位置決めピン５４は、円筒面５２側
に設けてもよいし、ピン以外の回転止め手段を設けても
よい。いずれにしろ、斜板１０の厚さを増大させない位
置に回転止め手段を設ければよい。

【００３０】又、本発明の油圧モータは、通常の斜板式
油圧モータと同様に、油圧ポンプとして利用することも
できる。その場合は、回転軸を入力軸とし、バルブプレ
ート６に吸入口及び吐出口を接続すればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の斜板式可
変容量油圧モータによれば、斜板の円周方向の位置決め
を回転止め手段で行うと共に、傾転する斜板の半径方向
の位置決めを、斜板の外周を球面に形成し該球面をハウ
ジングに形成した円筒面に摺接させることで行っている
ので、位置決めのための手段を斜板の外周側部分に集約
することができ、斜板の背面側に設けていた位置決め機
構を廃止することができる。従って、斜板の背面の構造
の単純化が図れ、斜板の厚さの減少により、油圧モータ
の軸方向寸法の縮小が図れる。又、軸受等の邪魔になら
ない斜板の外周側部分に位置決めのための手段を配置で
きるので、加工が簡単にできるようになり、コストダウ
ンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の斜板式可変容量油圧モータ
を示す断面図

【図２】その要部の大容量時の作動説明図

【図３】同小容量時の作動説明図

【図４】従来の斜板式可変容量油圧モータを示す断面図

【図５】その要部の機構説明図

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図

【図７】別の従来の斜板式可変容量油圧モータを示す断
面図

【符号の説明】

１…ハウジング ２…回転軸 ５…シリンダバレル ８…ピストン ９…スリッパ １０…斜板 １１…摺動面 １２…第１シート面 １３…第２シート面 ５１…球面 ５２…円筒面 ５４…位置決めピン（回転止め手段） ６３…傾転ピストン（傾転角制御部材） Ｏ…交差線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 該ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、 該回転軸の外周に一体回転するよう連結されたシリンダ
   バレルと、 該シリンダバレルに摺動自在に挿入された複数のピスト
   ンと、 該各ピストンの頭部に嵌装されたスリッパが摺接する斜
   板と、 該斜板の傾転角を切り換える傾転角制御部材とを備え、 前記斜板が、前記スリッパの当接する摺動面と、該摺動
   面の反対側に形成され前記ハウジングの内壁に形成した
   平面状のストッパ面に対して選択的に当接する角度の異
   なる平面状の第１シート面及び第２シート面とを有し、
   前記第１シート面と第２シート面の交差線を支点として
   前記傾転角制御部材により傾転切換可能とされた斜板式
   可変容量油圧モータにおいて、 前記斜板の外周が球面の一部によって形成されると共
   に、 前記ハウジングに、傾転に際して該斜板の外周の球面が
   摺接する円筒面が前記回転軸の軸方向に沿って形成さ
   れ、該 斜板とハウジングとの間に、斜板の傾転に際した回転
   を止める回転止め手段が設けられていることを特徴とす
   る斜板式可変容量油圧モータ。