JP2918674B2 - 液圧回転機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液圧回転機械に関し、特に、アキシャル・
プランジャ型の油圧ポンプ・モータに係り、例えば、土
木建設機械等のような作業機械に搭載される油圧機器の
駆動源に利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

一般的なアキシャル・プランジャ型の油圧ポンプ・モ
ータとして、回転するシリンダブロックと、シリンダブ
ロックに軸心と平行方向にそれぞれ形成されており、各
端面に連通孔をそれぞれ開設されている複数のシリンダ
室と、各シリンダ室に往復動するようにそれぞれ嵌装さ
れているピストンと、一対の吸排ポートを開設されてい
るバルブプレートと、シリンダブロックとバルブプレー
トとの間においてシリンダブロックと一体回転してバル
ブプレートの端面に摺接するように配設されているサブ
プレートと、サブプレートに吸排ポートと前記連通孔と
を連絡するように開設されている複数の連絡路とを備え
ており、前記シリンダブロックをバルブプレートにサブ
プレートを摺接させながら回転させることにより、前記
各シリンダと前記吸排ポートとを間欠的に連通させて、
ピストンの往復動によりポンプ・モータ作用を行うよう
に構成してなるものがある（例えば、実公昭55−56212
号公報参照）。

しかし、このようなアキシャル・プランジャ型の油圧
ポンプ・モータにおいては、加工精度上の問題から、起
動時から極低速回転域において、サブプレート、シリン
ダブロック端面相互間で隙間が発生するため、圧力油の
漏洩が発生し、クレーンウインチ等の起動能力および回
転の滑らかさが低下する傾向がある。

この問題を解決するために、本出願人は先に圧力油の
漏洩を防止することができる液圧回転機械を提案した
（実開昭63−182281号公報参照）。

すなわち、この液圧回転機械は、各シリンダ室に可動
部材をシール状態を維持しつつ若干の動きが許容される
ように位置規制させてそれぞれ嵌入するとともに、各可
動部材にシリンダ室とサブプレートの連絡路とをそれぞ
れ連通させる連通孔を開設したことを特徴とする。

前記した手段によれば、サブプレートとシリンダブロ
ックの合わせ面間に隙間が発生したとしても、液圧回転
機械の液圧により可動部材が微動してサブプレートに押
接することにより、シリンダ室に対するシール状態を維
持しつつ、シリンダブロック、サブプレートの合わせ面
間におけるシール状態を確保する。これにより、シリン
ダ室と吸排ポート間からの圧力の漏洩は防止されること
になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記液圧回転機械においては、シリンダブロ
ックと回転軸との間に設けられた圧縮スプリングによっ
て、シリンダブロックがバルブプレート側に付勢される
ことにより、シリンダブロックと一体回転のサブプレー
トをバルブプレートに押接されている。

したがって、シリンダブロックは無負荷状態ではバル
ブプレート全面を平均的に押すが、油圧がかかりトルク
を発生する状態では、ピストンのこじり力、スプライン
の噛合い力、油圧押付等によって、シリンダブロックは
軸心に対して傾き、傾いた状態でサブプレートを押圧す
る結果、サブプレートがバルブプレートに片当たりし、
機械損失を招くことがある。

本発明の目的は、シリンダブロックが軸心に対して傾
いても、サブプレートがバルブプレートに片当たりする
のを防止することができる液圧回転機械を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る液圧回転機械は、回転するシリンダブロ
ックと、シリンダブロックにその軸心と平行方向にそれ
ぞれ形成されている複数のシリンダ室と、一端部が斜板
に連携され各シリンダ室に往復動するようにそれぞれ嵌
装されているピストンと、シリンダブロックの端面に配
設されているバルブプレートと、バルブプレートにそれ
ぞれ開設されている一対の吸排ポートと、バルブプレー
トとシリンダブロックとの間にシリンダブロックと一体
回転するように介設されているサブプレートと、サブプ
レートおよびシリンダブロックに両吸排ポートと各シリ
ンダ室とを連通させるようにそれぞれ開設されている連
絡路とを備えており、前記各シリンダ室にシール状態を
維持しつつ若干の動きを許容されるように位置規制され
た可動シール手段がそれぞれ嵌入されており、各可動シ
ール手段に連通孔が前記連絡路に連通するようにそれぞ
れ開設されている液圧回転機械において、 前記シリンダブロックが軸心方向に浮遊自在に構成さ
れているとともに、前記サブプレートとシリンダブロッ
クとの間に間隙が介設されており、 前記シリンダブロックの中心線上に形成された収納部
の前記サブプレート側開口端部には、一端部が前記サブ
プレートの端面に当接されたガイドリングが嵌装されて
おり、 前記収納部の前記斜板側端部には前記斜板に反力をと
ったスプリングシートリングが嵌装されており、 前記ガイドリングと前記スプリングシートリングとの
間には圧縮スプリングが蓄力状態で介設されていること
を特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、サブプレートはシリンダブロ
ックを介することなく、斜板に反力をとった圧縮スプリ
ングによって直接的に付勢されてバルブプレートに押接
されているため、シリンダブロックが軸心に対して傾い
たとしても、サブプレートがバルブプレートに対して傾
いて片当たりすることはない。そして、サブプレートと
シリンダブロックとの間のシールはシール手段によって
確保されている。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である液圧回転機械を示す
縦断面図、第２図は第１図のII−II線に沿うシリンダブ
ロックの一部省略端面図、第３図は第１図のIII−III線
に沿うサブプレートの一部省略端面図、第４図は第１図
のIV−IV線に沿うバルブプレートの一部省略端面図、第
５図および第６図は作用を説明するための各拡大部分断
面図である。

本実施例において、この液圧回転機械は油圧ポンプ・
モータとして構成されており、略円筒形状に形成されて
いるケーシング１を備えている。ケーシング１の軸心上
には回転軸２が軸受を介して回転自在に支承されて架設
されている。ケーシング１内には略円柱形状に形成され
ているシリンダブロック３が同心的に配されて収容され
ており、シリンダブロック３は回転軸２にスプライン４
を介して一体回転するように結合されている。

シリンダブロック３の回転軸周りには複数のシリンダ
室５が、同一半径上において周方向に等間隔に配されて
軸心と平行方向に穿設されており、各シリンダ室５は両
端面が開口した円柱中空形状にそれぞれ形成されてい
る。各シリンダ室５内にはピストン７が往復摺動自在に
一方の開口端からそれぞれ嵌入されている。

ケーシング１内におけるシリンダ室５のピストン嵌入
開口端後方位置には斜板８が、回転軸２に対して所定の
角度傾斜するように配されて固定されている。一方、シ
リンダブロック３の一端側の突出軸部にはスフェリカル
リング17が嵌入されており、このリング17には保持部材
10が支承されている。この保持部材10には複数のシュー
９がそれぞれ保持されて、斜板８の斜面に摺動自在に当
接されている。各シュー９にはピストン７が球面継手部
11を介してそれぞれ結合されており、これにより、各ピ
ストン７はシリンダブロック３が回転すると、シリンダ
室５においてそれぞれ往復動されるようになっている。

ケーシング１の斜板８とは反対側にはエンドプレート
12が端面開口を閉塞するように当接されており、エンド
プレート12には第１吸排路13および第２吸排路14がそれ
ぞれ開設されている。エンドプレート12の内側端面に
は、略円板形状に形成されているバルブプレート15がそ
の一端面を密着されるとともに、ピン16により位置決め
された状態で配設されており、バルブプレート15には第
１吸排ポート18および第２吸排ポート19が、後記するサ
ブプレートに開設された連絡路群と対向する同一半径上
において互いに対称形に配されて略半円の円弧形状にそ
れぞれ開設されており、第１吸排ポート18には第１吸排
路13が、第２吸排ポート19には第２吸排路14がそれぞれ
接続されている。

前記各シリンダ室５にはこのシリンダ室の内径よりも
若干小さめの略円盤形状に形成された可動部材20が、バ
ルブプレート15側の開口部にそれぞれ嵌入されており、
可動部材20はシリンダ室５の内周面に係止されたストッ
パリング22によりシリンダ室５に対して若干の遊動を許
容されるように位置規制されている。そして、可動部材
20の端面はシリンダブロック３の端面よりも突出してお
り、後記するサブプレート24とシリンダブロック３との
間には隙間が形成されるようになっている。また、可動
部材20には連絡路の一部としての連通孔21が軸心線上に
配されてシリンダ室５の内外を連通させるように開設さ
れており、可動部材20の外周とシリンダ室５の内周との
間には、弾性材料を用いて形成されたシールリング23が
シリンダ室５の内外の連通をシールするように挟設され
ている。バルブプレート15とシリンダブロック３との間
にはサブプレート24が挟設され、サブプレート24はピン
26によってシリンダブロック３と一体回転するように結
合されることにより、バルブプレート15に対して摺動す
るようになっている。サブプレート24にはシリンダ室５
と同数の連絡路25がシリンダ室５の軸心延長線上にそれ
ぞれ配されるとともに、シリンダブロック３と同心の円
弧形状の長孔に形成されて開設されており、連絡路25は
各可動部材20の連通孔21と前記バルブプレート15の両吸
排ポート18、19とを連絡し得るように構成されている。

そして、各可動部材20にはサブプレート24側の端面に
開口する収納凹所27が連通孔21の周りに設けられてお
り、この収納凹所27内にはシール部材28が収納されてい
る。このシール部材28は収納凹所27の内周面に摺動自在
な外周面を備える円筒形状に形成されており、そのサブ
プレート24側の端部には径方向内向きに突設されている
シール部材28のフランジ29と、可動部材20の収納凹所27
の底面との間には、シール部材28の端面をサブプレート
24の面に押接付勢する圧縮スプリング30が畜力状態で介
設されている。つまり、可動部材20、シール部材28およ
び圧縮スプリング30等によって、シリンダ室５にシール
状態を維持しつつ若干の動きを許容するように位置規制
された可動シール手段が構成されている。

シリンダブロック３の回転軸２の周りには、サブプレ
ート24側の端面に開口する収納部31が設けられており、
この収納部31の開口端部にはガイドリング32が嵌装され
ている。ガイドリング32は回転軸２に嵌挿された円筒形
状部と、この円筒形状部の端部の外周にリング形状に突
設されたガイド部とを備えている。ガイドリング32のガ
イド部の外径は収納部31の内径と略等しく設定されてお
り、シリンダブロック３が軸心に対して傾くのを防ぐよ
うになっている。そして、シリンダブロック３にはピン
孔33が複数本、収納部31の側面の複数箇所からスフェリ
カルリング17側に貫通するようにそれぞれ開設されてお
り、これらのピン孔33にはピン孔33よりも長い長さのピ
ン34がそれぞれ挿入されている。そして、収納部31の底
部にはスプリングシートリング35が嵌装され、このスプ
リングシートリング35とガイドリング32との間に圧縮ス
プリング36が畜力状態で介設されており、この圧縮スプ
リング36によってガイドリング32の端面がサブプレート
24を押圧付勢して、サブプレート24をバルブプレート15
に押接せしめている。他方、圧縮スプリング36により、
スプリングシートリング35およびピン34を介してスフェ
リカルリング17が斜板８側に押圧付勢され、保持部材10
を介してシュー９が斜板８に押接されている。ガイドリ
ング32の圧縮スプリング36側には、収納部31の内周にガ
イドリング32の端面が当接するストッパ段部37が設けら
れており、また、ガイドリング32のサブプレート24側に
は、収納部31の内周に設けられたリング溝に嵌入されて
いるストッパリング38が設けられている。したがって、
サブプレート24とシリンダブロック３との間にはガイド
リング32により間隙が介設されることになる。

次に、前記構造にかかる油圧ポンプ・モータにおける
油圧モータとしての作用を説明する。

回転軸２を所望の方向に回転駆動しようとする場合に
おいて、ピストン７が上死点から下死点に移行する間
に、シリンダ室５が可動部材20の連通孔21およびサブプ
レート24の連絡路25を介して第１吸排ポート18と連通す
るように、斜板８、シリンダブロック３、バルブプレー
ト15等の相関関係が設定されていると、高圧油はシリン
ダ室５に第１吸排路13、第１吸排ポート18、連絡路25お
よび連通孔21を通じて流入することになる。

この高圧油のシリンダ室５への流入により、ピストン
７は押圧されるため、ピストン７の球面継手部11はシュ
ー９を介して斜板８に押圧されることになる。この押圧
力の周方向についての分力により、ピストン７、すなわ
ち、これを支持しているシリンダブロック３を回転させ
るトルクが発生される。このシリンダブロック３を回転
させるトルクはスプライン４を介して回転軸２に伝達さ
れるため、回転軸２は所望の方向に回転駆動されること
になる。

そして、シリンダブロック３の回転に伴って、ピスト
ン７が下死点から上死点に移行する間に、シリンダ室５
が第２吸排ポート19と連通することになる。このとき、
ピストン７は斜板８により押し戻されるため、シリンダ
室５の油をシリンダ室５から第２吸排路14に連通孔21、
連絡路25および第２吸排ポート19に通じて排出させるこ
とになる。

このようにして、高圧油のシリンダ室５への流入、ま
た、シリンダ室５からの排出が繰り返されることによ
り、モータ作用が行われる。

前記作用中、サブプレート24とシリンダブロック３と
の合わせ面の隙間のシールは次のようにして確保され
る。すなわち、第５図に示されているように、シール部
材28は圧縮スプリング30によりサブプレート24の面に押
接されている。したがって、シール部材28は各シリンダ
室５からの圧縮油を受けることにより、サブプレート24
の面に対して密接状態を維持し、シリンダブロック３と
サブプレート24との間の隙間を吸収して、各シリンダ室
５におけるサブプレート24との合わせ面についてのシー
ル状態を確保する。

そして、シール部材28を収納した可動部材20はシリン
ダ室５に前後方向について微動し得るようにストッパリ
ング22によって位置規制されているとともに、シールリ
ング23の弾性力下で径方向を保持されているため、可動
部材20は第６図に示されているように、各シリンダ室５
からの圧力油を受けることにより、サブプレート24の面
に対して密接するように微動することになる。可動部材
20がこのように微動してもシールリング23はその弾性力
によってシール維持する。つまり、可動部材20はシリン
ダブロック３とサブプレート24との間の隙間を吸収し
て、各シリンダ室５におけるサブプレート24との合わせ
面についての密接状態を確保するとともに、シリンダ室
５の内周面に対するシール状態を確保することになる。

以上の結果、シリンダブロック３とサブプレート24と
の間の各シリンダ室５における圧力油の漏洩は確実に防
止される。そして、各シリンダ室５における圧力油の漏
洩が防止されるため、モータ作用はきわめて高い効率の
下で実行されることになる。

なお、サブプレート24はシリンダ室５の内圧を受ける
各可動部材20および各シール部材28によりバルブプレー
ト15の方向に付勢されているため、バルブプレート15に
密着され、その間の隙間の発生は防止されることにな
る。

他方、可動部材は加工精度の誤差をその微動によって
吸収することなるため、各構成部品の加工精度を緩和さ
せることができ、その結果、生産性を高めることができ
る。

ところで、シリンダブロック３はピストン７のこじり
力、スプライン４の噛合い力、油圧押付力等によって、
軸心に対して傾く場合がある。しかし、本実施例におい
ては、ガイドリング32によってシリンダブロック３の傾
きは防止することができる。また、万一、シリンダブロ
ック３が傾くことがあったとしても、本実施例において
は、サブプレート24とシリンダブロック３との間に間隙
が介設されており、サブプレート24は圧縮スプリング36
によって、シリンダブロック３を介することなく、直接
的に付勢されてバルブプレート15に押接されているの
で、シリンダブロック３の傾きによってサブプレート24
が傾くことはなく、サブプレート24がバルブプレート15
に片当たりすることは防止される。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、可動部材を微動し得るように保持する構造
は、ストッパリングとシールリングとを使用して構成さ
れる構造を使用するに限らず、シリンダ室の開口部に可
動部材を弾性材料を用いて焼き付けて保持するようにし
て成る構造等を使用してもよい。

前記実施例では、モータ作用について説明したが、前
記実施例にかかる液圧回転機械により斜板式のアキシャ
ル・プランジャ型モータに限らず、ポンプ作用を実行さ
せることができる。また、斜軸式にも適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、シリンダブロ
ックがピストンのこじり力、スプラインの噛合い力、油
圧押付力等によって、軸心に対して傾いたとしても、そ
れによりサブプレートがバルブプレートに片当たりする
ことは防止され、機械効率の低下を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液圧回転機械を示す縦
断面図、第２図は第１図のII−II線に沿うシリンダブロ
ックの一部省略端面図、第３図は第１図のIII−III線に
沿うサブプレートの一部省略端面図、第４図は第１図の
IV−IV線に沿うバルブプレートの一部省略端面図、第５
図および第６図は作用を説明するための各拡大部分断面
図である。 １……ケーシング、２……回転軸、３……シリンダブロ
ック、４……スプライン、５……シリンダ室、７……ピ
ストン、８……斜板、９……シュー、10……保持部材、
11……球面継手部、12……エンドプレート、13……第１
吸排路、14……第２吸排路、15……バルブプレート、16
……ピン、17……スフェリカルリング、18……第１吸排
ポート、19……第２吸排ポート、20……可動部材、21…
…連通孔、22……ストッパリング、23……シールリン
グ、24……サブプレート、25……連絡路、26……ピン、
27……収納凹所、28……シール部材、29……フランジ、
30……圧縮スプリング、31……収納部、32……ガイドリ
ング、33……ピン孔、34……ピン、35……スプリングシ
ートリング、36……圧縮スプリング、37……ストッパ段
部、38……ストッパリング。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するシリンダブロックと、シリンダブ
   ロックにその軸心と平行方向にそれぞれ形成されている
   複数のシリンダ室と、一端部が斜板に連携され各シリン
   ダ室に往復動するようにそれぞれ嵌装されているピスト
   ンと、シリンダブロックの端面に配設されているバルブ
   プレートと、バルブプレートにそれぞれ開設されている
   一対の吸排ポートと、バルブプレートとシリンダブロッ
   クとの間にシリンダブロックと一体回転するように介設
   されているサブプレートと、サブプレートおよびシリン
   ダブロックに両吸排ポートと各シリンダ室とを連通させ
   るようにそれぞれ開設されている連絡路とを備えてお
   り、前記各シリンダ室にシール状態を維持しつつ若干の
   動きを許容されるように位置規制された可動シール手段
   がそれぞれ嵌入されており、各可動シール手段に連通孔
   が前記連絡路に連通するようにそれぞれ開設されている
   液圧回転機械において、 前記シリンダブロックが軸心方向に浮遊自在に構成され
   ているとともに、前記サブプレートとシリンダブロック
   との間に間隙が介設されており、 前記シリンダブロックの中心線上に形成された収納部の
   前記サブプレート側開口端部には、一端部が前記サブプ
   レートの端面に当接されたガイドリングが嵌装されてお
   り、 前記収納部の前記斜板側端部には前記斜板に反力をとっ
   たスプリングシートリングが嵌装されており、 前記ガイドリングと前記スプリングシートリングとの間
   には圧縮スプリングが蓄力状態で介設されていることを
   特徴とする液圧回転機械。