JP3356199B2 - ピストン型流体機械 - Google Patents

ピストン型流体機械

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JP3356199B2
JP3356199B2 JP03429396A JP3429396A JP3356199B2 JP 3356199 B2 JP3356199 B2 JP 3356199B2 JP 03429396 A JP03429396 A JP 03429396A JP 3429396 A JP3429396 A JP 3429396A JP 3356199 B2 JP3356199 B2 JP 3356199B2
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cylinder
fluid machine
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groove
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佳明 大谷
高野　　格
光夫 尾上
博史 中山
邦夫 佐木
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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン型ポンプ
モーター，コンプレッサー等の流体機械に係り、特にシ
リンダとピストンとの焼付きを防止するに好適なピスト
ン型流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に使用されるピストン型流体機
械を図６の部分縦断面図に示す。主軸１は、スプライン
１０を介しシリンダバレル２の中心部に摺動可能に嵌合
している。シリンダバレル２の同一円周上には複数個の
シリンダ４が穿設され、シリンダ４内にはピストン３が
それぞれ摺動自在に挿設されている。高圧用流体機械で
はシリンダバレル２は高強度を有する鋼材により製作さ
れるため、シリンダ４とピストン３との間には焼付き防
止のためのブッシュ５が介設される。ブッシュ５は銅合
金のように焼付きにくい材質により形成され、シリンダ
４に鋳込み接着，圧入等により嵌着される。図７の縦断
面図及び図８の横断面図に示すように、ブッシュ５のピ
ストン３の挿入側端近傍には、複数列の円周溝５ａが穿
設されている。ピストン３の先端部は、球面状に形成さ
れ、シュー６の球面溝に当接している。斜板箱７は主軸
１に傾斜して設けられ、その傾斜面には斜板８が設けら
れている。シュー６は支持板１２を介して球面座１１に
案内されながら斜板８上を円周方向に沿って摺動し得る
ように形成される。本体側にはポートプレート９が固定
され、ポートプレート９には上記本体側に連通する吸入
吐出ポート９ａが形成される。この吸入吐出ポート９ａ
はそれぞれシリンダ４と連通する位置に形成される。
【０００３】上記構成により、主軸１を回転しシリンダ
バレル２が回転すると、シュー６が斜板８に沿って摺動
し、これに伴ってピストン３が往復動する。従ってシリ
ンダ４内に吸入及び圧縮力が作用し、媒体（油等の流
体）が吸入吐出ポート９ａからシリンダ４内に吸入さ
れ、排出される。そして図７に示すように動作中ピスト
ン３の先端部中心Ｏｓには斜板８からの反力として横力
Ｗが作用する。この横力Ｗの作用によりピストン３には
曲げモーメントが作用し、図示のように傾斜する。従っ
てシリンダ４の内面、正確にはブッシュ５の内面とピス
トン３との間には傾斜間隙が形成される。このためこの
傾斜間隙内に作用する圧力分布は図７に示すように一定
圧にならない。すなわちブッシュ５に円周溝５ａが形成
されていない場合には、点線で示す圧力分布となり、シ
リンダ４の遠心力作用方向側（シリンダ４の開放側に向
かって上記間隙がせばまる側）は図の上方（Ａに示す）
に示すように凸状の曲線分布となり、その反対側（シリ
ンダ４の開放側に向かって上記間隙が広がる側）は図の
下方（Ｂに示す）に示すように凹状の曲線となる。しか
し円周溝５ａがある場合には、図の実線に示す圧力分布
曲線となり、円周溝５ａには圧力分布が生じない。
【０００４】上記圧力分布に基づく間隙内の圧力によ
り、横力Ｗによる曲げモーメント方向と逆の曲げモーメ
ントＭが作用しピストン３をブッシュ５の内周面から引
き離す方向に押圧する。以上より、ピストン３に大きな
横力Ｗが作用する高圧作動時には、円周溝５ａがあると
上記の曲げモーメントＭが小となり、ピストン３がブッ
シュ５に片当たりし、焼付き損傷が生じ易くなる欠点が
生じる。一方通常の場合には、円周溝５ａ内にはシリン
ダ４内の媒体が供給され油膜等を形成するため、円周溝
５ａのない場合に比べて焼付き防止に効果的であり、回
転時における遠心力作用に対しても効果的である利点を
有している。以上から、低圧高速時から高圧作動時まで
のすべての作動範囲において焼付き防止に効果的な構造
が要請されていた。そこで特願昭５９ー１４１５８３号
出願では、シリンダ内周面の遠心力方向の一部に溝を形
成して高速回転，低圧作動時の遠心力による焼付きを防
止すると共に、円周溝の廃止により高圧作動時の焼付き
を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来例では、遠
心力方向のみに溝が形成されているために遠心力のみが
作用する場合に焼付き防止に有効であり、油圧による横
力の大きさが遠心力に比べて無視できない場合には焼付
き防止効果は十分とはいえない。本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、全運転範囲において簡
単，安価に焼付きを防止することができるピストン型流
体機械を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために本発明のピス
トン型流体機械は、軸心まわりに回転するシリンダバレ
ルに互いに同一円周上で当該シリンダバレルの軸方向に
穿設された複数個のシリンダ内にそれぞれピストンを往
復動させるようにしたピストン型流体機械において、上
記ピストンが摺動するシリンダ内周面のうちピストン挿
入端側に近い位置でピストンに作用する斜板からの横力
とピストンに作用する遠心力との合力の作用方向の内周
面の一部に少なくとも円周方向に限られた長さを有する
溝を含む複数の溝が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のピストン型流体機械の実
施の形態を図面について説明すると、図１は第１実施形
態におけるシリンダ軸の縦断面図、図２は図１の線II−
IIに沿った横断面図、図３は図２のＦ方向矢視図、図４
は第２実施形態の図３に相当する矢視図、図５は第３実
施形態の図３に相当する矢視図である。まず図１ないし
図３において、図６と同一符号のものは同一物又は同一
機能のものを示し、シリンダ４に嵌着されるブッシュ５
の内周面には複数列の溝５ｂが形成される。この溝５ｂ
は、図２に示すように、遠心力Ｅ，無負荷運転相当の低
圧作動時のピストン横力Ｗ1 の合力作用方向Ｆにのみ形
成され、図３に示すように、ブッシュ５のピストン挿入
端側に近い位置に円周方向に沿って適宜の長さだけ部分
的に形成される。
【０００８】このような装置において、低圧作動時には
遠心力Ｅの影響が支配的となるが、低圧による横力Ｗ1
の影響も無視できず、ピストン３には遠心力Ｅと横力Ｗ
1 の合力方向Ｆの力が作用する。しかしこの合力方向に
は前述の通り溝５ｂが形成されており、溝５ｂ内には作
動油が充満しているのでピストン３とブッシュ５間の接
触部で油切れを生じにくいために、焼付きが防止され
る。遠心力Ｅと横力Ｗ1は個々の機械により異なるので
溝５ｂを形成する位置はこれに応じて適宜選定される。
そして高圧作動時には、横力Ｗ2 の影響が支配的となる
が、この部分には溝５ｂが形成されていないので、図７
に示す圧力分布（点線）が作用し焼付きが防止される。
かくして高速回転低圧作動時から高圧作動時まですべて
の運転範囲における焼付きを防止することができる。ま
た本実施例はブッシュ５に溝５ｂを形成する簡単なもの
であり容易かつ安価に実施することができる。
【０００９】次に図４の第２実施形態では、ブッシュ５
の内周面にジグザグの溝５ｃが形成されており、また図
５の第３実施形態では、ブッシュ５の内周面に第１実施
形態の溝５ｂと交叉する溝５ｄが形成されており、いず
れの場合も第１実施形態と同一の効果を上げることがで
きる。なお本発明はシリンダバレル２がブッシュ５の機
能を有する一体型の組合わせにおいても適用可能であ
る。
【００１０】
【発明の効果】要するに本発明のピストン型流体機械に
よれば、軸心まわりに回転するシリンダバレルに互いに
同一円周上で当該シリンダバレルの軸方向に穿設された
複数個のシリンダ内にそれぞれピストンを往復動させる
ようにしたピストン型流体機械において、上記ピストン
が摺動するシリンダ内周面のうちピストン挿入端側に近
い位置でピストンに作用する斜板からの横力とピストン
に作用する遠心力との合力の作用方向の内周面の一部に
少なくとも円周方向に限られた長さを有する溝を含む複
数の溝が形成されていることにより、全運転範囲におい
て簡単，安価に焼付きを防止することができるピストン
型流体機械を得るから、本発明は産業上極めて有益なも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピストン型流体機械の第１実施形態に
おけるシリンダ軸の縦断面図である。
【図２】図１のII−IIに沿った横断面図である。
【図３】図２のＦ方向矢視図である。
【図４】第２実施形態の図３に相当する矢視図である。
【図５】第３実施形態の図３に相当する矢視図である。
【図６】従来のピストン型流体機械の部分縦断面図であ
る。
【図７】同上におけるピストンに作用する横力，圧力分
布を説明する縦断面図である。
【図８】図７のVIII−VIIIに沿った横断面図である。
【符号の説明】
１ 主軸 ２ シリンダバレル ３ ピストン ４ シリンダ ５ ブッシュ ５ａ 円周溝 ５ｂ，５ｃ，５ｄ 溝 ６ シュー ７ 斜板箱 ８ 斜板 ９ ポートプレート ９ａ 吸入吐出ポート １０ スプライン １１ 球面座 １２ 支持板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾上 光夫 神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重 工業株式会社 相模原製作所内 (72)発明者 中山 博史 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱 重工業株式会社 名古屋誘導推進システ ム製作所内 (72)発明者 佐木 邦夫 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重 工業株式会社 長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−28769（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−217531（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−189889（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−170567（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−92758（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−70118（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 1/22 F04B 53/16 F03C 1/06 F03C 1/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸心まわりに回転するシリンダバレルに
    互いに同一円周上で当該シリンダバレルの軸方向に穿設
    された複数個のシリンダ内にそれぞれピストンを往復動
    させるようにしたピストン型流体機械において、上記ピ
    ストンが摺動するシリンダ内周面のうちピストン挿入端
    側に近い位置でピストンに作用する斜板からの横力とピ
    ストンに作用する遠心力との合力の作用方向の内周面の
    一部に少なくとも円周方向に限られた長さを有する溝を
    含む複数の溝が形成されていることを特徴とする、ピス
    トン型流体機械。
JP03429396A 1996-01-29 1996-01-29 ピストン型流体機械 Expired - Lifetime JP3356199B2 (ja)

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