JP3587581B2 - アキシャルプランジャ型の油圧モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アキシャルプランジャ型の油圧モータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前述のようなアキシャルプランジャ型の油圧モータＭとしては例えば図１及び図６に示すように、支持軸５を介してシリンダブロック７が回転自在に支持され、支持軸５と平行にシリンダブロック７の一方の端面から突出して往復移動する複数個のプランジャ６が、シリンダブロック７における支持軸５の周囲部分に備えられており、各プランジャ６の油室７ａに連通する複数の作動油ポート７ｂが、シリンダブロック７の他方の端面に備えられている。これに対して、シリンダブロック７の他方の端面に摺接する固定のバルブプレート１７が備えられ、バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面に複数個の給排ポート１７ａが形成されており、各プランジャ６の先端部を受け止める斜板９が備えられている。
【０００３】
以上の構造により、ポンプからバルブプレート１７の給排ポート１７ａに供給される作動油が、給排ポート１７ａからシリンダブロック７の作動油ポート７ｂを介して、プランジャ６の油室７ａに供給されてプランジャ６が斜板９に沿って突出作動し、シリンダブロック７が回転駆動される。そして、シリンダブロック７の回転に伴いプランジャ６が退入作動すると油室７ａからの作動油がシリンダブロック７の作動油ポート７ｂを介して、バルブプレート１７の給排ポート１７ａに排出される。
この場合、固定側のバルブプレート１７と回転側のシリンダブロック７とのシール性を高める為に、バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面に、バルブプレート１７とは異なる材質のシール層３２を形成しているものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１及び図６に示す油圧モータＭにおいて作動油の温度が上昇してくると、バルブプレート１７が特に半径方向に延びる。この場合、シール性を高める為にバルブプレート１７と異なる材質のシール層３２をバルブプレート１７の端面に形成していると、バルブプレート１７とシール層３２の線膨張係数の違いにより、バルブプレート１７の半径方向の延び量と、シール層３２の半径方向の延び量とが異なってくる。
【０００５】
以上のように、バルブプレートの半径方向の延び量とシール層の半径方向の延び量とが異なると、バルブプレートが半径方向に沿って反りかえるようにして変形し、特にバルブプレートの外周端での軸芯方向（支持軸方向）の変位が大きなものとなる。これにより、シリンダブロックの端面がシール層に均一に摺接しなくなり、シール性の低下による作動油の漏れや、シリンダブロックの端面によるシール層の欠損が生じてくる。
このようなバルブプレートの変形を防止する為に、バルブプレート自身の厚みを大きくすることが考えられるが、バルブプレート付近のスペースが狭い点や重量増加を伴う点により、バルブプレート自身の厚みを大きくすることは適切ではない。
本発明はアキシャルプランジャ型の油圧モータにおいて、バルブプレートにおけるシリンダブロック側の端面にシール層を形成した場合のバルブプレートの変形を抑えることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は以上のようなアキシャルプランジャ型の油圧モータにおいて、次のように構成することにある。
［１］
支持軸を介してシリンダブロックを回転自在に支持し、支持軸と平行にシリンダブロックの一方の端面から突出して往復移動する複数個のプランジャを、シリンダブロックにおける支持軸の周囲部分に備えて、各プランジャの油室に連通する複数の作動油ポートをシリンダブロックの他方の端面に備え、
シリンダブロックの他方の端面に摺接する固定のバルブプレートを備えて、バルブプレートにおけるシリンダブロック側の端面に複数個の給排ポートを形成し、各プランジャの先端部を受け止める斜板を備えて、
ポンプからバルブプレートの給排ポートに供給される作動油が、給排ポートからシリンダブロックの作動油ポートを介して、プランジャの油室に供給されてプランジャが突出作動し、プランジャが退入作動すると油室からの作動油がシリンダブロックの作動油ポートを介して、バルブプレートの給排ポートに排出されて、バルブプレート及び斜板に対してシリンダブロックが回転駆動されるように構成すると共に、
バルブプレートにおけるシリンダブロック側の端面の全周に亘って環状の溝を形成し、 バルブプレートにおけるシリンダブロック側の端面において、バルブプレートの溝の半径方向内側の部分と、バルブプレートの溝の半径方向外側の部分とに分断された、バルブプレートとは異なる材質のシール層を形成してある。
【０００７】
［２］
前項［１］の構成において、シリンダブロックの他方の端面における作動油ポートの外側の部分に、作動油ポートを囲む環状の油切り溝を形成すると共に、バルブプレートの溝を油切り溝に対向するように配置してある。
【０００８】
［３］
前項［１］又は［２］の構成において、バルブプレートに形成するシール層を、シリンダブロックの他方の端面における内周部に対向する位置から、バルブプレートの半径方向の外側に向かって形成してある。
【０００９】
【作用】
［Ｉ］
例えば図２，３，１に示すように、バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面にシール層３２を形成した場合、前項［１］のようにバルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面の全周に亘って環状の溝１７ｃを形成すると、シール層３２は半径方向内側の部分と半径方向外側の部分とに分けられることになる。
これによって、シール層３２の半径方向内側の部分における半径方向の延び量（半径方向の幅×温度差×線膨張係数）、並びに、シール層３２の半径方向外側の部分における半径方向の延び量（半径方向の幅×温度差×線膨張係数）の各々は、図６に示すようなバルブプレート１７の溝１７ｃを備えない場合のシール層３２の半径方向の延び量（半径方向の幅×温度差×線膨張係数）よりも小さくなる。これはシール層３２の半径方向内側の部分における半径方向の幅、並びに、シール層３２の半径方向外側の部分における半径方向の幅の各々が、バルブプレート１７の溝１７ｃを備えない場合のシール層３２の半径方向の幅よりも小さくなるからである。
【００１０】
この場合、シール層の半径方向内側及び外側の延び量の和は、バルブプレートの溝を備えない場合のシール層の半径方向の延び量とあまり差はないが、バルブプレートの半径方向の延び量との差を見た場合、前項［１］の構成ではシール層がバルブプレートの溝によって半径方向内側及び外側の部分に分けられているので、半径方向内側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差、並びに、半径方向外側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差の各々は小さなものとなる。
そして、シール層がバルブプレートの溝によって半径方向内側及び外側の部分に分けられていることによって、半径方向内側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差と、半径方向外側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差とは、互いに無関係に各々独立に発生することになる。
従って、半径方向内側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差と、半径方向外側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差とは単純に和が取られることはなく、バルブプレートの半径方向内側及び外側が各々独立に反りかえるような状態となるので、バルブプレートの外周端での軸芯方向の変位は大きなものにはならない。
【００１１】
［ＩＩ］
前項［２］のように構成すると、前項［１］の構成の場合と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
油圧モータＭにおいては例えば図２に示すように、シリンダブロック７の他方の端面における作動油ポート７ｂの外側に、作動油ポート７ｂを囲む環状の油切り溝７ｃを形成して、作動油ポート７ｂから外側に漏れる作動油を油切り溝７ｃで止めるように構成することがある。
【００１２】
バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面の全周に亘って環状の溝１７ ｃを形成すると、バルブプレート１７の溝１７ｃの部分においてシリンダブロック７の他方の端面がシール層３２に摺接しないことになるが、前項［２］のように構成すると例えば図２及び図３に示すように、バルブプレート１７の溝１７ｃが油切り溝７ｃに対向するように配置されるので、シリンダブロック７の他方の端面がシール層３２に摺接しない部分が、バルブプレート１７の溝１７ｃによって多くなると言うことがない。
【００１３】
［ＩＩＩ］
前項［３］のように構成すると、前項［１］又は［２］の構成の場合と同様に前項［Ｉ］又は［ＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
前項［３］のように構成すると例えば図２及び図３に示すように、シール層３２がシリンダブロック７の他方の端面における内周部に対向する位置から、バルブプレート１７の半径方向の外側に向かって形成されることになり、シリンダブロック７の他方の端面が摺接しないバルブプレート１７の内周部付近の端面部分１７ｄにはシール層３２は形成されない。
【００１４】
これにより、バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面の全周に亘って環状の溝１７ｃを形成した場合、シール層３２においてバルブプレート１７の溝１７ｃによって分けられる半径方向内側の部分の半径方向の幅がさらに短いものとなって、シール層３２の半径方向内側の部分における半径方向の延び量がさらに小さいものとなり、半径方向内側におけるバルブプレート１７とシール層３２との延び量の差もさらに小さなものとなる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１のように構成すると、アキシャルプランジャ型の油圧モータにおいて、バルブプレートにおけるシリンダブロック側の端面の全周に亘って環状の溝を形成することにより、熱によるバルブプレートの変形（バルブプレートの外周端での軸芯方向の変位）を抑えることができて、バルブプレートの変形による作動油の漏れやシリンダブロックの端面によるシール層の欠損を未然に防止して、油圧モータの性能及び耐久性を向上させることができた。
【００１６】
請求項２のように構成すると、請求項１のように構成した場合と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えている。
請求項２のように、バルブプレートの溝をシリンダブロックの他方の端面の油切り溝に対向させることによって、シリンダブロックの他方の端面がシール層に摺接しない部分が多くなることを抑えることができるので、シール層に溝を形成することによるシール性の低下を未然に防止することができた。
【００１７】
請求項３のように構成すると、請求項１又は２のように構成した場合と同様に前述の請求項１又は２の「発明の効果」を備えている。
請求項３のように構成すると、シリンダブロックの他方の端面が摺接しないバルブプレートの内周部付近の端面部分にシール層は形成されないので、半径方向内側におけるバルブプレートとシール層との延び量の差がさらに小さなものとなり、バルブプレートの変形による作動油の漏れやシリンダブロックの端面によるシール層の欠損をさらに防止して、油圧モータの性能及び耐久性をさらに向上させることができた。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のアキシャルプランジャ型の油圧モータＭを、バックホウ等の建設機械におけるクローラ式の走行装置の駆動用等として使用した場合を、図１及び図５に示している。油圧モータＭの本体ケース１が、フランジ１ａを介して機体側のトラックフレーム２に連結されており、トラックフレーム２側に向けて駆動室Ｄが本体ケース１に形成され、直列に連結される２個の油圧ブロック３，４によって駆動室Ｄが閉じられている。
【００１９】
図１に示すように駆動室Ｄの中心に支持軸５が横向きに回転自在に支持され、シリンダブロック７が支持軸５に固定されており、支持軸５の回転軸芯Ｘと平行にスライド自在な複数個のアキシャル型のプランジャ６が、シリンダブロック７の一方の端面から突出するように、シリンダブロック７における支持軸５の周囲部分に円周方向に沿って備えられている。各プランジャ６の先端部に回動ヘッド６ａが備えられ、回転ヘッド６ａをスラストプレート８を介して受け止める斜板９が、駆動室Ｄ内に配置されている。
【００２０】
図１及び図５に示すように、回転ケース１０がベアリング１１を介して回転自在に本体ケース１に外嵌され、クローラ１２に係合する駆動スプロケット１３が回転ケース１０に連結されている。支持軸５に同芯状に連結された出力軸１４が回転ケース１０内に配置されており、出力軸１４と回転ケース１０とが遊星ギヤ式の減速機構１５を介して連動連結されている。斜板９の外周部に一対のトラニオン軸１６が固定され、駆動室Ｄの支持軸芯Ｙ周りに斜板９が、図１に示す低速姿勢及びこの低速姿勢から紙面時計方向に所定角度だけ揺動した高速姿勢に亘り揺動自在に支持されている。
【００２１】
図１に示すように、トラニオン軸１６の支持軸芯Ｙに対して紙面上下の本体ケース１の部分に、一対のピストン１８，１９及びピストン１８，１９への油路２７，２８が設けられている。ピストン１８に作動油が供給されてピストン１８が紙面左方に進出すると、図１のように斜板９の角度が大に設定されて低速状態が設定され、逆にピストン１９に作動油が供給されてピストン１９が紙面左方に進出すると、斜板９の角度が小に設定されて高速状態が設定される。
【００２２】
次に、油圧モータＭの駆動用の油圧構成について説明する。
図１，２，３に示すように、油圧ブロック３のフランジ部３ａにリング状のバルブプレート１７が固定され、バルブプレート１７にシリンダブロック７の他方の端面が摺接している。バルブプレート１７に円弧状で長孔状の３個の第１給排孔１７ａ（給排ポートに相当）、及び円弧状で長孔状の３個の第２給排孔１７ｂ（給排ポートに相当）が開孔されており、各プランジャ６の油室７ａに連通するシリンダブロック７の作動油ポート７ｂが、第１又は第２給排孔１７ａ，１７ｂに対向している。
【００２３】
図４に示すように、切換レバー（図示せず）によって切換操作される走行用制御弁２０が備えられて、走行用制御弁２０とバルブプレート１７の第１給排孔１７ａとが、カウンターバランス弁２３及び正転用油路２９を介して接続され、走行用制御弁２０とバルブプレート１７の第２給排孔１７ｂとが、カウンターバランス弁２３及び逆転用油路３０を介して接続されており、正転用油路２９及び逆転用油路３０にショックレス機構２４が備えられている。
正転用油路２９及び逆転用油路３０がシャトル弁２１を介して接続され、シャトル弁２１とピストン１８，１９との間にパイロット操作式の流路切換弁２２が備えられており、操作ペダル２６によって切換操作されるパイロット弁２５が、流路切換弁２２の操作部に接続されている。
【００２４】
以上の構造により、走行用制御弁２０が正転側に切換操作されていると、ポンプ３１からの作動油が正転用油路２９、バルブプレート１７の第１給排孔１７ａから、シリンダブロック７の作動油ポート７ｂを介して油室７ａに供給されて、プランジャ６が斜板９に沿って図１の紙面右方に突出作動し、シリンダブロック７が正転駆動される。次に、このプランジャ６がバルブプレート１７の第２給排孔１７ｂの位置に達すると、シリンダブロック７の回転に伴い斜板９に沿ってプランジャ６がシリンダブロック７内に退入作動して（図１の紙面左方）、油室７ａの作動油がシリンダブロック７の作動油ポート７ｂから、バルブプレート１７の第２給排孔１７ｂ及び逆転用油路３０を介して排出される。
走行用制御弁２０が逆転側に切換操作されていると、ポンプ３１からの作動油が逆転用油路３０及びバルブプレート１７の第２給排孔１７ｂに供給され、シリンダブロック７が逆転駆動されて、作動油がバルブプレート１７の第１給排孔１７ａ及び正転用油路２９を介して排出される。
【００２５】
通常の状態では流路切換弁２２が図４に示す状態に切換操作されており、シャトル弁２１からの作動油がピストン１８に供給されて、斜板９が図１に示す低速姿勢に保持されている。次に、操作ペダル２６を踏み操作しパイロット弁２５を切換操作して、パイロット圧を流路切換弁２２に供給すると、流路切換弁２２が切換操作されピストン１９に作動油が供給されて、斜板９が支持軸芯Ｙ周りに高速姿勢に揺動操作される。
【００２６】
次に、固定側のバルブプレート１７と回転側のシリンダブロック７とのシール構造について説明する。
図２及び図３に示すように、バルブプレート１７におけるシリンダブロック７側の端面に、バルブプレート１７とは異なる材質のシール層３２が形成されており、このシール層３２にシリンダブロック７の他方の端面が押圧されている。シール層３２はバルブプレート１７の端面に銅メッキを施した後、銅や錫、鉛等の粉末を銅メッキの面の上に乗せて、プレスで押圧しながら通電し粉末を銅メッキの面の圧着させて、その後にラッピング等の表面処理を行って形成される。
【００２７】
シリンダブロック７の他方の端面において作動油ポート７ｂの外側の部分に、作動油ポート７ｂを囲む環状の油切り溝７ｃが形成されている。これに対しバルブプレート１７のシール層３２において、第１及び第２給排ポート１７ａ，１７ｂの外側の部分で、シリンダブロック７の油切り溝７ｃに対向する位置に、環状の溝１７ｃが形成されている。
バルブプレート１７の溝１７ｃの幅はシリンダブロック７の油切り溝７ｃの幅と略同じか、又は少し狭い程度に設定されている。バルブプレート１７の溝１７ｃの深さは、シール層３２の厚さよりも深く溝１７ｃの底がバルブプレート１７に達するか、又はシール層３２の厚さと略同じで溝１７ｃの底に薄くシール層３２が残る程度に設定されている。
【００２８】
図２及び図３に示すようにバルブプレート１７の内周部よりも、シリンダブロック７の他方の端面における内周部の方が大径に設定されている。この場合、バルブプレート１７のシール層３２が、シリンダブロック７の他方の端面における内周部に対向する位置からバルブプレート１７の半径方向の外側に向かって形成されており、バルブプレート１７の内周部付近の端面部分１７ｄにはシール層３２は形成されていない。
【００２９】
［別実施例］
図１及び図２に示す構成では、油圧ブロック３のフランジ部３ａとは別にバルブプレート１７を備えているが、フランジ部３ａにバルブプレート１７を一体形成してもよい。
【００３０】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧モータの全体の縦断側面図
【図２】バルブプレート付近の縦断側面図
【図３】バルブプレートのシリンダブロック側（シール層側）の正面図
【図４】油圧モータの油圧回路図
【図５】油圧モータをクローラ式の走行装置に取り付けた状態での側面図
【図６】従来の油圧モータのバルブプレート付近の縦断側面図
【符号の説明】
５ 支持軸
６ プランジャ
７ シリンダブロック
７ａ 油室
７ｂ 作動油ポート
７ｃ 油切り溝
９ 斜板
１７ バルブプレート
１７ａ，１７ｂ 給排ポート
１７ｃ バルブプレートの溝
３１ ポンプ
３２ シール層

Claims (3)

1. 支持軸（５）を介してシリンダブロック（７）を回転自在に支持し、前記支持軸（５）と平行に前記シリンダブロック（７）の一方の端面から突出して往復移動する複数個のプランジャ（６）を、前記シリンダブロック（７）における支持軸（５）の周囲部分に備えて、前記各プランジャ（６）の油室（７ａ）に連通する複数の作動油ポート（７ｂ）を前記シリンダブロック（７）の他方の端面に備え、
   前記シリンダブロック（７）の他方の端面に摺接する固定のバルブプレート（１７）を備えて、前記バルブプレート（１７）における前記シリンダブロック（７）側の端面に複数個の給排ポート（１７ａ），（１７ｂ）を形成し、前記各プランジャ（６）の先端部を受け止める斜板（９）を備えて、
   ポンプ（３１）から前記バルブプレート（１７）の給排ポート（１７ａ），（１７ｂ）に供給される作動油が、前記給排ポート（１７ａ），（１７ｂ）から前記シリンダブロック（７）の作動油ポート（７ｂ）を介して、前記プランジャ（６）の油室（７ａ）に供給されてプランジャ（６）が突出作動し、前記プランジャ（６）が退入作動すると前記油室（７ａ）からの作動油がシリンダブロック（７）の作動油ポート（７ｂ）を介して、前記バルブプレート（１７）の給排ポート（１７ａ），（１７ｂ）に排出されて、前記バルブプレート（１７）及び斜板（９）に対して前記シリンダブロック（７）が回転駆動されるように構成すると共に、
   前記バルブプレート（１７）におけるシリンダブロック（７）側の端面の全周に亘って環状の溝（１７ｃ）を形成し、
   前記バルブプレート（１７）におけるシリンダブロック（７）側の端面において、前記バルブプレート（１９）の溝（１７ｃ）の半径方向内側の部分と、前記バルブプレート（１９）の溝（１７ｃ）の半径方向外側の部分とに分断された、前記バルブプレート（１７）とは異なる材質のシール層（３２）を形成してあるアキシャルプランジャ型の油圧モータ。
2. 前記シリンダブロック（７）の他方の端面における前記作動油ポート（７ｂ）の外側の部分に、前記作動油ポート（７ｂ）を囲む環状の油切り溝（７ｃ）を形成すると共に、前記バルブプレート（１７）の溝（１７ｃ）を前記油切り溝（７ｃ）に対向するように配置してある請求項１記載のアキシャルプランジャ型の油圧モータ。
3. 前記バルブプレート（１７）に形成するシール層（３２）を、前記シリンダブロック（７）の他方の端面における内周部に対向する位置から、前記バルブプレート（１７）の半径方向の外側に向かって形成してある請求項１又は２記載のアキシャルプランジャ型の油圧モータ。

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