JP3776585B2 - アキシャルピストンポンプまたはモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アキシャルピストンポンプまたはモータに関し、特にピストン付勢用のスプリングの座屈およびこれにより引き起こされる摩耗を防止し得る改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アキシャルピストンポンプまたはモータとしては、例えば本出願人による実開平５−６１４６３号公報に、図１２に示すようなものが提案されている。
【０００３】
図示されるように、このアキシャルピストンポンプまたはモータのケーシング１０内には、駆動軸１と同期的に回転するシリンダブロック２が備えられる。このシリンダブロック２には、駆動軸１を中心とする略円周上に、駆動軸１と略平行な複数のシリンダ２ａが形成される。
【０００４】
これらのシリンダ２ａ内には、ピストン３が往復動自在に、先端側から収容される。これらのピストン３の基端部３ａは、ケーシング１０にスラストベアリングを介して傾転可能に支持された斜板４に当接している。
【０００５】
シリンダブロック２の斜板４と反対側の底面は、弁板７に摺動可能に当接している。各シリンダ２ａは、シリンダブロック２の回転位置に応じて（吸込側にあるか吐出側にあるかに応じて）、弁板側７に形成されたポート２ｃおよび弁板７に形成されたキドニーポートを介して、吸込ポート６または図示されない吐出ポートに選択的に連通する。
【０００６】
図１３にも拡大して示すように、ピストン３には中空穴３ｂが形成される。この中空穴３ｂはピストン先端側から開口するとともに、ピストン基端部３ａ側には閉鎖された底部を備え、この底部には嵌合凹部３ｃが形成されている。また、シリンダ２ａの弁板７側底部（ポート２ｃの手前）には、嵌合凹部２ｂが形成される。この嵌合凹部３ｃから嵌合凹部２ｂにかけて、スプリング５が備えられる。このスプリング５は、ピストン３をシリンダ２ａから伸び出す方向に付勢し、ピストン基端部３ａを斜板４に、またシリンダブロック２を弁板７に、それぞれ離間しないように当接させる。
【０００７】
このような構成により、アキシャルピストンポンプでは、シリンダブロック２（駆動軸１）の回転とともに各ピストン３がシリンダ２ａ内を往復動し、ピストン３が伸長行程にあるシリンダ２ａ（吸込側にあるシリンダ２ａ）には吸込ポート６から作動流体が吸い込まれ、ピストン３が収縮行程にあるシリンダ２ａ（吐出側にあるシリンダ２ａ）からは吐出ポートに作動流体が吐出されるようになっている。
【０００８】
また、アキシャルピストンモータにおいては、作動流体が吸込ポート６から吸い込まれ、吐出ポートから吐き出されることにより、各ピストン３がシリンダ２ａ内を往復動し、この往復動により駆動軸１（シリンダブロック２）が回転駆動されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなアキシャルピストンポンプまたはモータにおいては、スプリング５は、ピストン３の往復ストロークを許容する一方で、種々の力（例えばピストン３の往復動に起因する慣性力、ピストン３とシリンダ２ａ間の摩擦力、シリンダ２ａ内が負圧になった場合にピストン３がシリンダ２ａ内に引き込まれる力など）に打ち勝つバネ力を有することが求められる。
【００１０】
このため、スプリング５は、コイル平均径Ｄに対する自由長Ｌｏの比（Ｌｏ／Ｄ）を大きくする必要があり、座屈しやすい。特に、シリンダブロック２は高速回転するため、スプリング５には遠心力が作用し、座屈を引き起こしやすい。
【００１１】
そして、スプリング５が座屈すると、ピストン中空穴３ｂとスプリング５が擦れ合ってしまい、中空穴３ｂ内壁とスプリング５の双方に摩耗が生じてしまう。さらに、この摩耗によりスプリング５が破損すれば、ピストン基端部３ａと斜板４が離間して、アキシャルピストンポンプまたはモータが作動不良を起こしかねない。
【００１２】
また、作動流体として潤滑性の乏しい液体を使用した場合には、摺動部に摩耗が生じやすいので、このようなスプリング５の摩耗による耐久性能の悪化は、特に問題となる。
【００１３】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ピストン付勢用のスプリングの座屈およびこれにより引き起こされる摩耗を防止し、耐久性を向上させ得るアキシャルピストンポンプまたはモータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持するようにした。
【００１５】
第２の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、 前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持するようにした。
【００１６】
第３の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材である。
【００１７】
第４の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストンの基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材である。
【００１８】
第５の発明では、前記中空穴の底部から開口端側に向かって前記ピストンの中心軸と同軸上に配置されるロッドを備え、前記ガイド部材はこのロッドの先端に固定される。
【００１９】
第６の発明では、前記ロッドの基端部は前記中空穴底部に形成された嵌合穴に隙間ばめで嵌合されるとともに、このロッド基端部に前記スプリングのピストン側端部が固定される。
【００２０】
第７の発明では、前記シリンダから突出した前記ピストンの基端とピストンシューの間に静圧軸受を構成するとともに、前記ロッドを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を通じてシリンダ内の作動流体を前記静圧軸受に供給する。
【００２１】
第８の発明では、前記ガイド部材を、前記スプリングとの摩擦係数が小さな材料から構成した。
【００２２】
第９の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにした。
【００２３】
第１０の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、 前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、
これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、
このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにした。
【００２４】
第１１の発明では、前記ガイド部材を、前記中空穴内周面との摩擦係数が小さな材料から構成した。
【００２５】
第１２の発明では、前記取り付け部はガイド部材の両側に設けられた嵌合凸部であり、この嵌合凸部を前記スプリング端部に嵌合するとともに、この嵌合凸部の外周径を前記スプリング内周径よりもわずかに小さくした。
【００２６】
第１３の発明では、前記ガイド部材と前記スプリング端部の間に中間部材を介装することにより、前記ガイド部材に対して前記スプリングの軸回りの回転を可能とした。
【００２７】
第１４の発明では、前記摺接部に凸状の湾曲を持たせた。
【００２８】
第１５の発明では、前記摺接部を前記中空穴内周径よりもわずかに小さな径の円柱外周面とするとともに、この円柱外周面の両端にテーパ部を形成した。
【００３０】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明では、ポンプまたはモータの作動中に、スプリングはガイド部材により中空穴内周に接触しないように支持されるので、座屈することなく、また中空穴内周面との摺動により摩耗することはなく、スプリングが摩耗により破損してポンプまたはモータが作動不良に陥ることはない。したがって、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。また、特に第２の発明では、ピストンにピストン横力が作用しない構成となっているので、潤滑性に乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータの作動およびスプリングの摩耗の両方で問題が生じることなく、ポンプまたはモータの耐久性能と信頼性が保たれる。さらに、ガイド部材は、スプリングが最も座屈しやすい最圧縮時に、最も座屈が起こりやすい場所であるスプリングの長手方向の略中央付近を支持するので、スプリングの座屈を有効に防止できる。
【００３１】
第３、第４の発明では、スプリングは、外周側から、筒状のガイド部材の内周面により支持される。
【００３２】
第５の発明では、スプリングは、内周側から、ロッド先端のガイド部材により支持される。
【００３３】
第６の発明では、ロッド基端部は中空穴底面の嵌合穴に隙間ばめされている一方、このロッド基端部にスプリングのピストン側端部が固定されているので、ピストンとスプリングは相対回転可能となり、ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダに相対回転があったとしても、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００３４】
第７の発明では、ロッドに形成された貫通孔を通じて、シリンダ内の高圧がピストン基端の静圧軸受に供給される。
【００３５】
第８の発明では、ガイド部材は、スプリングとの摩擦係数が小さく、摺動性の優れた材料から構成されるので、スプリングがガイド部材に支持されるときにガイド部材と摺接したとしても、スプリングが摩耗してしまうことがない。
【００３７】
第９、第１０の発明では、ピストン付勢用のスプリングは直列な複数のスプリングから構成されるので、各スプリングは径に比較して長さが短くなり、座屈が生じにくくできる。また、各スプリングの端部が取り付けられるガイド部材は、スプリングをピストン中空穴と同軸上に保つように中空穴内を摺動するので、スプリングが中空穴内周に接触してしまうことはなく、スプリングの摩耗が防止できる。したがって、スプリングが摩耗により破損してポンプまたはモータが作動不良に陥ることはなく、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。また、特に第１０の発明では、ピストンにピストン横力が作用しない構成となっているので、潤滑性に乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータの作動およびスプリングの摩耗の両方で問題が生じることなく、ポンプまたはモータの耐久性能と信頼性が保たれる。さらに、ガイド部材には貫通孔が形成されるので、この貫通孔を通じてガイド部材の内側の中空穴にも作動流体が自由に流通できる。また、貫通孔の分だけガイド部材の軽量化がはかれ、ポンプまたはモータの作動中にガイド部材に作用する遠心力が小さくなるので、摺動部と中空穴内周面の摺動面圧が下がり、ガイド部材の摺動動作をスムーズにすることができる。
【００３８】
第１１の発明では、ガイド部材は、ピストン中空穴内周面との摩擦係数が小さく、摺動性に優れた材料から構成されるので、ガイド部材は中空穴内周面に沿ってスムーズに摺動し、ピストン往復動およびスプリングの作用を阻害することはない。
【００３９】
第１２の発明では、ガイド部材の嵌合凸部外径とスプリング端部内径との間にはわずかに隙間があるので、スプリングはガイド部材に対して相対回転することができる。したがって、ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダの間に相対回転が生じたとしても、この相対回転はスプリングとガイド部材間の相対回転により吸収でき、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００４０】
第１３の発明では、ガイド部材とスプリングは相対回転可能であるので、
ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダの間に相対回転が生じたとしても、この相対回転はスプリングとガイド部材間の相対回転により吸収でき、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００４２】
第１４の発明では、摺動部は凸状に湾曲しているので、ガイド部材がピストン中空穴の軸に対して傾いたとしても、摺動部とピストン中空穴内周との接触が保たれ、ガイド部材はスムーズに摺動する。
【００４３】
第１５の発明では、中空穴内径よりわずかに小径の円柱外周面形状の両端にテーパ部を形成しているので、ガイド部材が中空穴の中心軸に対して傾いたときにも、ガイド部材は中空穴内をスムーズに摺動することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
なお、以下の各実施の形態においては、アキシャルピストンポンプまたはモータの全体構成は、例えば図１２に示すものと同様である。したがって、以下の説明においては、本発明の特徴となるピストン３およびスプリング５周辺の構成を中心に説明する。
【００４６】
図１には、本発明の実施の形態を示す。
【００４７】
図示されるように、ピストン中空穴３ｂ底部の嵌合凹部３ｃと、シリンダ２ａ底部の嵌合凹部２ｂには、それぞれ、スプリング５の両端が配置され、このスプリング５が、ピストン３を斜板４側に、またシリンダブロック２を弁板７側に、それぞれ付勢している。
【００４８】
本実施の形態では、このピストン中空穴３ｂの開口部内側に、開口径を大きくした段差部１１が形成される。そして、この段差部１１に、筒状のブッシュ１２が嵌め込まれて固定される。このブッシュ１２の内径部１２ａがスプリング５の外周に摺接して支持することにより、スプリング５の座屈が防止される。
【００４９】
また、ブッシュ１２を、ピストン３がシリンダ２ａに最も収縮したとき（スプリング５が最も圧縮されたとき）に、スプリング５の長手寸法の略中央付近外周に位置するように配置し、スプリング５が最も圧縮され最も座屈を起こしやすいときに、最も座屈を起こしやすい場所であるスプリング５中央付近外周が、ブッシュ内径部１２ａに摺接して支持することもできる。
【００５０】
また、ブッシュ１２は、摺接によってもスプリング５を摩耗させないような材料から構成される。
【００５１】
例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂など、摺動性に優れ、摩擦係数の小さな高分子材料を用いるとよい。
【００５２】
また、これらの高分子材料にグラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥなどを添加すれば、さらに摩擦係数を減少させることができ、スプリング５外周部の摩耗が一層低減される。
【００５３】
また、前記の高分子材料に、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維などの強化剤を添加すれば、ブッシュ１２自体の摩耗を抑制することができる。
【００５４】
なお、スプリング５の両端部と、嵌合凹部３ｃ、２ｂの底面との間には、それぞれワッシャ１３、１４が介装されている。これにより、ピストン３とシリンダ２ａが相対的に回転したときに、スプリング５に作用する捩り力が低減されるようになっている。
【００５５】
つぎに作用を説明する。
【００５６】
アキシャルピストンポンプまたはモータを作動すると、ポンプまたはモータの各ピストン３は、シリンダ２ａ内を往復運動する。この場合、ピストン３はピストン中空穴３ｂからシリンダ２ａにかけて収容されたスプリング５により、シリンダ２ａから伸び出す方向に付勢され、ピストン基端部３ａは斜板４に、またシリンダブロック２は弁板７に、それぞれ離間することなく当接し続ける。
【００５７】
本発明では、このようなポンプまたはモータの作動において、スプリング５は、中空穴３ｂの開口に設けたブッシュ１２により、外周側から支持される。特に、このブッシュ１２は、最も座屈しやすいスプリング５の最圧縮時には、最も座屈しやすいスプリング５略中央部外周を支持すると効果的である。したがって、スプリング５は座屈を起こすことなく、ポンプまたはモータの正常な作動が保たれる。
【００５８】
また、ブッシュ１２に支持されたスプリング５は、ピストン中空穴３ｂの内周面に摺接してしまうことはなく、スプリング５およびピストン中空穴３ｂの双方の摩耗が防止でき、ポンプまたはモータの耐久性能を向上させることができる。なお、この場合、ブッシュ１２は摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料で構成されているので、スプリング５と摺接してもスプリング５を摩耗させることはない。
【００５９】
したがって、本発明によれば、ピストン３を付勢するスプリング５の座屈およびこれによって引き起こされる摩耗を有効に防止でき、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。
【００６０】
図２には、本発明の他の実施の形態を示す。
【００６１】
この実施形態では、ピストン中空穴３ｂの底部（基端部３ａ側の端部）には、嵌合穴２１が形成され、この嵌合穴２１には、センタリングロッド２２の大径の基端部２２ａが嵌合する。このセンタリングロッド２２は、ピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上で、スプリング５の内側へと延び出している。
【００６２】
スプリング５のピストン側端部は、センタリングロッド基端部２２ａの上端に当接するとともに、基端部２２ａに隣接する中径の固定部２２ｂに嵌まり込んで、センタリングロッド２２に固定されている。また、センタリングロッド２２は、この固定部２２ｂより先の部分は小径となっており、スプリング５と接触しないように延び、小径の先端部２２ｃは、最圧縮状態にあるときのスプリング５の長手寸法の略中央部付近に達している。
【００６３】
この先端部２２ｃ外周に、筒状のブッシュ２３が固定される。本実施の形態では、このブッシュ２３によりスプリング５が内側から支持される。この場合、スプリング５が最圧縮され最も座屈しやすいときには、スプリング５の最も座屈しやすい長手寸法の略中央部付近がブッシュ２３により支持されることになり、座屈防止に高い効果が得られる。
【００６４】
なお、ブッシュ２３はピストン中空穴３ｂ内の開口端付近に配置されることになるが、この場合、中空穴３ｂの開口端にはテーパ加工部３ｄが形成され、ブッシュ２３よる支持部分より先のスプリング５外周が、中空穴３ｂ開口端と接触しないようになっている。
【００６５】
ブッシュ２３は、図１の実施の形態のブッシュ１２と同様に、摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料から構成される。したがって、具体的な材料としても、図１の実施の形態のブッシュ１２の材料として前述したものと同様のものを用いればよい。
【００６６】
なお、センタリングロッド基端部２２ａの嵌合穴２１への嵌合は、例えば隙間ばめ、または基端部２２ａを嵌合穴２１に圧入する締まりばめ、またはネジ結合などによりなされ、これにより、センタリングロッド２２はピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上に正しく配置される。この場合、隙間ばめを用いるようにすれば、ピストン３とシリンダ２ａが相対回転したときに、センタリングロッド２２はピストン３に対して相対回転することができるので、スプリング５に作用する捩り力を低減することができる。
【００６７】
図３には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００６８】
図示されるように、この実施の形態では、ピストン付勢用のスプリングは直列に並べられた長さの等しい２本のスプリング５Ａ、５Ｂに分割されている。そして、スプリング５Ａの一端を嵌合凹部３ｃに嵌合し、スプリング５Ｂの一端を嵌合凹部２ｂに嵌合するとともに、これらのスプリング５Ａ、５Ｂの対向する他端の間には、センタリングガイド３１が介装される。
【００６９】
円盤状のセンタリングガイド３１は、その円盤外周の摺接部３１ａにおいて中空穴３ｂの内周面に摺動可能に当接する。また、円盤の両面から延び出す嵌合凸部３１ｂ、３１ｃには、それぞれスプリング５Ａ、５Ｂの端部が嵌まり込む。これにより、スプリング５Ａ、５Ｂは、ピストン中空穴３ｂと同軸上に保持されようになっている。
【００７０】
この場合、嵌合凸部３１ｂ、３１ｃ外径を、スプリング５Ａ、５Ｂの端部内径よりもわずかに小さくして、センタリングガイド３１およびスプリング５Ａ、５Ｂを相対回転可能としておくとよい。これにより、ピストン３とシリンダ２ａ間に相対回転が生じたとしても、この回転はセンタリングガイド３１およびスプリング５Ａ、５Ｂの相対回転により吸収され、スプリング５Ａ、５Ｂに作用する捩り力は低減される。
【００７１】
また、センタリングガイド３１には、中心軸上を貫通する貫通孔３１ｄが形成される。これにより、この貫通孔３１ｄを通って、ピストン中空穴３ｂ内の流体室３２に作動流体が自由に流通できる。また、貫通孔３１ｄの分だけセンタリングガイド３１の重量は小さくなり、センタリングガイド３１に働く遠心力も小さくできるので、ピストン中空穴３ｂとセンタリングガイド摺接部３１ａの摺動面圧が下がり、センタリングガイド３１の摺動がスムーズになるという効果も得られる。
【００７２】
また、センタリングガイド３１は、摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料から構成される。したがって、具体的な材料としては、図１の実施の形態のブッシュ１２の材料として前述したものと同様のものを用いればよい。
【００７３】
このように本実施の形態によれば、ピストン付勢用のスプリングは、スプリング５Ａ、５Ｂに分割されるので、その分、各スプリングのコイル平均径Ｄに対する自由長Ｌｏの比（Ｌｏ／Ｄ）が小さくでき、座屈に対する耐性を向上させることができる。また、スプリング５Ａ、５Ｂは、センタリングガイド３１によりピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上に保持されるので、ピストン中空穴３ｂの内周面とスプリング５Ａ、５Ｂの摺接することはなく、スプリング５Ａ、５Ｂの摩耗は防止される。
【００７４】
なお、この実施の形態では、スプリングを２本のスプリング５Ａ、５Ｂに分割したが、本発明はこのような実施形態に限られるものではなく、スプリングを３本以上の任意のＮ本に分割し、直列に配置されたこれらのスプリングの間にＮ−１個のセンタリングガイドを配置するようにしてもよい。
【００７５】
図４には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００７６】
この実施の形態では、図３の実施の形態の基本構成に加えて、センタリングガイド３１とスプリング５Ａの端部および５Ｂの端部との間に、それぞれ、嵌合凸部３１ｂおよび３１ｃの回りに配置されたワッシャ３３および３４を介装している。これにより、ピストン３とシリンダ２ａが相対回転した場合でも、スプリング５Ａ、５Ｂがセンタリングガイド３１に対して相対回転することにより、スプリング５Ａ、５Ｂに作用する捩れ力を低減することができる。
【００７７】
図５には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００７８】
この実施の形態では、センタリングガイド３１を、摺接部３１ａに凸状の湾曲を持たせた樽型のものとしている。これにより、センタリングガイド３１が中空穴３ｂの中心軸に対して傾いたときにも、摺接部３１ａはピストン中空穴３ｂ内周に接触を保ちながらスムーズに摺動することができる。
【００７９】
図６には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００８０】
この実施の形態では、円柱形状のセンタリングガイド３１の外径をピストン中空穴３ｂよりもわずかに小さくして、摺接部３１ａとピストン中空穴３ｂの間にわずかに隙間を持たせるとともに、摺接部３１ａの両端部にテーパ部３１ｅ、３１ｆを形成している。これによっても、センタリングガイド３１は、中空穴３ｂの中心軸に対して傾いたときでも、中空穴３ｂ内をスムーズに摺動することができる。
【００８１】
図７には、本発明のさらの他の実施の形態を示す。
【００８２】
この実施の形態では、センタリングガイド摺接部３１ａの幅を長くとることにより、センタリングガイド３１がピストン３の中心軸に対して傾かないようにして、スプリング５の座屈に対する耐性を向上させている。
【００８３】
図８〜図１１には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。これらの実施の形態では、図１２と異なる構成のアキシャルピストンポンプまたはモータに、本発明を適用している。
【００８４】
このアキシャルピストンポンプまたはモータについて、図８、図９に基づいて説明すると、このポンプまたはモータでは、ピストン３の基端部４０をピストン軸と直角な平面とし、この基端部４０を、半球状のピストンシュー４１の平滑面４１ａに対して、低摩擦材料からなるとともに静圧軸受を備えたパット４２を介して支持している。このピストンシュー４１は、平滑面４１ａの裏側の球面部４１ｂにおいて、低摩擦材料からなるソケット４３の凹球面４３ａに嵌合し、このソケット４３を介してトルクプレート４４に支持されている。このトルクプレート４４は、シリンダブロック２と同一回転させられる。なお、このポンプまたはモータでは、パッド４２を使用せずにピストン基端部４０をシュー平滑面４１ａに直接当接させて支持する構成や、ソケット４３を使用せずにトルクプレート４４に形成した凹球面にシュー球面部４１ｂを支持する構成をとってもよい。
【００８５】
このような構成により、図８、図９のアキシャルピストンポンプまたはモータは、アキシャルピストンポンプまたはモータにおいて問題となるピストン横力を大幅に減少させることができ、潤滑性の乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータが円滑に作動するようにしている。
【００８６】
図８、図９に示す実施の形態では、このような構成のアキシャルピストンポンプまたはモータに対して、図３の実施の形態と同様に、スプリング５Ａと５Ｂの間にセンタリングガイド３１を備えている。
【００８７】
また、図１０に示す実施の形態では、図１の実施の形態と同様に、ピストン中空穴３ｂの開口部の段差部１１に、ブッシュ１２を備えている。
【００８８】
また、図１１に示す実施の形態では、図２の実施の形態と同様に、ピストン３の中心軸上にセンタリングロッド２２を設け、このセンタリングロッド２２の先端部にブッシュ２３を備えている。なお、この実施の形態では、パッド４２に形成した静圧軸受にシリンダ２ａ内の作動流体を導入するために、センタリングロッド２２の中心軸上には貫通孔４５が形成されている。
【００８９】
このように、図８に示すようなアキシャルピストンポンプまたはモータに本発明を適用することにより、ポンプまたはモータは潤滑性の乏しい作動流体を用いた場合でも、円滑な作動が確保できるとともに、スプリング５の座屈およびこれによって引き起こされる摩耗も有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同じく他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】アキシャルピストンポンプまたはモータの全体構成を示す断面図である。
【図１３】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸
２ シリンダブロック
２ａ シリンダ
２ｂ 嵌合凹部
３ ピストン
３ｃ 嵌合凹部
３ｂ ピストン中空穴
４ 斜板
５ スプリング
５Ａ スプリング
５Ｂ スプリング
６ 吸込ポート
７ 弁板
１１ 段差部
１２ パッド
１３ ワッシャ
１４ ワッシャ
２１ 嵌合穴
２２ センタリングロッド
２３ ブッシュ
３１ センタリングガイド
３１ａ 摺接部
３１ｂ 嵌合凸部
３１ｃ 嵌合凸部
３１ｄ 貫通孔
３１ｅ テーパ部
３１ｆ テーパ部
４０ ピストン基端部
４１ ピストンシュー
４２ パッド
４３ ソケット
４４ トルクプレート
４５ 貫通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、アキシャルピストンポンプまたはモータに関し、特にピストン付勢用のスプリングの座屈およびこれにより引き起こされる摩耗を防止し得る改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アキシャルピストンポンプまたはモータとしては、例えば本出願人による実開平５−６１４６３号公報に、図１２に示すようなものが提案されている。
【０００３】
図示されるように、このアキシャルピストンポンプまたはモータのケーシング１０内には、駆動軸１と同期的に回転するシリンダブロック２が備えられる。このシリンダブロック２には、駆動軸１を中心とする略円周上に、駆動軸１と略平行な複数のシリンダ２ａが形成される。
【０００４】
これらのシリンダ２ａ内には、ピストン３が往復動自在に、先端側から収容される。これらのピストン３の基端部３ａは、ケーシング１０にスラストベアリングを介して傾転可能に支持された斜板４に当接している。
【０００５】
シリンダブロック２の斜板４と反対側の底面は、弁板７に摺動可能に当接している。各シリンダ２ａは、シリンダブロック２の回転位置に応じて（吸込側にあるか吐出側にあるかに応じて）、弁板側７に形成されたポート２ｃおよび弁板７に形成されたキドニーポートを介して、吸込ポート６または図示されない吐出ポートに選択的に連通する。
【０００６】
図１３にも拡大して示すように、ピストン３には中空穴３ｂが形成される。この中空穴３ｂはピストン先端側から開口するとともに、ピストン基端部３ａ側には閉鎖された底部を備え、この底部には嵌合凹部３ｃが形成されている。また、シリンダ２ａの弁板７側底部（ポート２ｃの手前）には、嵌合凹部２ｂが形成される。この嵌合凹部３ｃから嵌合凹部２ｂにかけて、スプリング５が備えられる。このスプリング５は、ピストン３をシリンダ２ａから伸び出す方向に付勢し、ピストン基端部３ａを斜板４に、またシリンダブロック２を弁板７に、それぞれ離間しないように当接させる。
【０００７】
このような構成により、アキシャルピストンポンプでは、シリンダブロック２（駆動軸１）の回転とともに各ピストン３がシリンダ２ａ内を往復動し、ピストン３が伸長行程にあるシリンダ２ａ（吸込側にあるシリンダ２ａ）には吸込ポート６から作動流体が吸い込まれ、ピストン３が収縮行程にあるシリンダ２ａ（吐出側にあるシリンダ２ａ）からは吐出ポートに作動流体が吐出されるようになっている。
【０００８】
また、アキシャルピストンモータにおいては、作動流体が吸込ポート６から吸い込まれ、吐出ポートから吐き出されることにより、各ピストン３がシリンダ２ａ内を往復動し、この往復動により駆動軸１（シリンダブロック２）が回転駆動されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなアキシャルピストンポンプまたはモータにおいては、スプリング５は、ピストン３の往復ストロークを許容する一方で、種々の力（例えばピストン３の往復動に起因する慣性力、ピストン３とシリンダ２ａ間の摩擦力、シリンダ２ａ内が負圧になった場合にピストン３がシリンダ２ａ内に引き込まれる力など）に打ち勝つバネ力を有することが求められる。
【００１０】
このため、スプリング５は、コイル平均径Ｄに対する自由長Ｌｏの比（Ｌｏ／Ｄ）を大きくする必要があり、座屈しやすい。特に、シリンダブロック２は高速回転するため、スプリング５には遠心力が作用し、座屈を引き起こしやすい。
【００１１】
そして、スプリング５が座屈すると、ピストン中空穴３ｂとスプリング５が擦れ合ってしまい、中空穴３ｂ内壁とスプリング５の双方に摩耗が生じてしまう。さらに、この摩耗によりスプリング５が破損すれば、ピストン基端部３ａと斜板４が離間して、アキシャルピストンポンプまたはモータが作動不良を起こしかねない。
【００１２】
また、作動流体として潤滑性の乏しい液体を使用した場合には、摺動部に摩耗が生じやすいので、このようなスプリング５の摩耗による耐久性能の悪化は、特に問題となる。
【００１３】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ピストン付勢用のスプリングの座屈およびこれにより引き起こされる摩耗を防止し、耐久性を向上させ得るアキシャルピストンポンプまたはモータを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持するようにした。
【００１５】
第２の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、 前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持するようにした。
【００１６】
第３の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材である。
【００１７】
第４の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストンの基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材である。
【００１８】
第５の発明では、前記中空穴の底部から開口端側に向かって前記ピストンの中心軸と同軸上に配置されるロッドを備え、前記ガイド部材はこのロッドの先端に固定される。
【００１９】
第６の発明では、前記ロッドの基端部は前記中空穴底部に形成された嵌合穴に隙間ばめで嵌合されるとともに、このロッド基端部に前記スプリングのピストン側端部が固定される。
【００２０】
第７の発明では、前記シリンダから突出した前記ピストンの基端とピストンシューの間に静圧軸受を構成するとともに、前記ロッドを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を通じてシリンダ内の作動流体を前記静圧軸受に供給する。
【００２１】
第８の発明では、前記ガイド部材を、前記スプリングとの摩擦係数が小さな材料から構成した。
【００２２】
第９の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにした。
【００２３】
第１０の発明では、シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、 前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、
これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、
このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにした。
【００２４】
第１１の発明では、前記ガイド部材を、前記中空穴内周面との摩擦係数が小さな材料から構成した。
【００２５】
第１２の発明では、前記取り付け部はガイド部材の両側に設けられた嵌合凸部であり、この嵌合凸部を前記スプリング端部に嵌合するとともに、この嵌合凸部の外周径を前記スプリング内周径よりもわずかに小さくした。
【００２６】
第１３の発明では、前記ガイド部材と前記スプリング端部の間に中間部材を介装することにより、前記ガイド部材に対して前記スプリングの軸回りの回転を可能とした。
【００２７】
第１４の発明では、前記摺接部に凸状の湾曲を持たせた。
【００２８】
第１５の発明では、前記摺接部を前記中空穴内周径よりもわずかに小さな径の円柱外周面とするとともに、この円柱外周面の両端にテーパ部を形成した。
【００３０】
【発明の作用および効果】
第１、第２の発明では、ポンプまたはモータの作動中に、スプリングはガイド部材により中空穴内周に接触しないように支持されるので、座屈することなく、また中空穴内周面との摺動により摩耗することはなく、スプリングが摩耗により破損してポンプまたはモータが作動不良に陥ることはない。したがって、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。また、特に第２の発明では、ピストンにピストン横力が作用しない構成となっているので、潤滑性に乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータの作動およびスプリングの摩耗の両方で問題が生じることなく、ポンプまたはモータの耐久性能と信頼性が保たれる。さらに、ガイド部材は、スプリングが最も座屈しやすい最圧縮時に、最も座屈が起こりやすい場所であるスプリングの長手方向の略中央付近を支持するので、スプリングの座屈を有効に防止できる。
【００３１】
第３、第４の発明では、スプリングは、外周側から、筒状のガイド部材の内周面により支持される。
【００３２】
第５の発明では、スプリングは、内周側から、ロッド先端のガイド部材により支持される。
【００３３】
第６の発明では、ロッド基端部は中空穴底面の嵌合穴に隙間ばめされている一方、このロッド基端部にスプリングのピストン側端部が固定されているので、ピストンとスプリングは相対回転可能となり、ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダに相対回転があったとしても、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００３４】
第７の発明では、ロッドに形成された貫通孔を通じて、シリンダ内の高圧がピストン基端の静圧軸受に供給される。
【００３５】
第８の発明では、ガイド部材は、スプリングとの摩擦係数が小さく、摺動性の優れた材料から構成されるので、スプリングがガイド部材に支持されるときにガイド部材と摺接したとしても、スプリングが摩耗してしまうことがない。
【００３７】
第９、第１０の発明では、ピストン付勢用のスプリングは直列な複数のスプリングから構成されるので、各スプリングは径に比較して長さが短くなり、座屈が生じにくくできる。また、各スプリングの端部が取り付けられるガイド部材は、スプリングをピストン中空穴と同軸上に保つように中空穴内を摺動するので、スプリングが中空穴内周に接触してしまうことはなく、スプリングの摩耗が防止できる。したがって、スプリングが摩耗により破損してポンプまたはモータが作動不良に陥ることはなく、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。また、特に第１０の発明では、ピストンにピストン横力が作用しない構成となっているので、潤滑性に乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータの作動およびスプリングの摩耗の両方で問題が生じることなく、ポンプまたはモータの耐久性能と信頼性が保たれる。さらに、ガイド部材には貫通孔が形成されるので、この貫通孔を通じてガイド部材の内側の中空穴にも作動流体が自由に流通できる。また、貫通孔の分だけガイド部材の軽量化がはかれ、ポンプまたはモータの作動中にガイド部材に作用する遠心力が小さくなるので、摺動部と中空穴内周面の摺動面圧が下がり、ガイド部材の摺動動作をスムーズにすることができる。
【００３８】
第１１の発明では、ガイド部材は、ピストン中空穴内周面との摩擦係数が小さく、摺動性に優れた材料から構成されるので、ガイド部材は中空穴内周面に沿ってスムーズに摺動し、ピストン往復動およびスプリングの作用を阻害することはない。
【００３９】
第１２の発明では、ガイド部材の嵌合凸部外径とスプリング端部内径との間にはわずかに隙間があるので、スプリングはガイド部材に対して相対回転することができる。したがって、ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダの間に相対回転が生じたとしても、この相対回転はスプリングとガイド部材間の相対回転により吸収でき、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００４０】
第１３の発明では、ガイド部材とスプリングは相対回転可能であるので、
ポンプまたはモータの作動中にピストンとシリンダの間に相対回転が生じたとしても、この相対回転はスプリングとガイド部材間の相対回転により吸収でき、スプリングに大きな捩り力が作用することはない。
【００４２】
第１４の発明では、摺動部は凸状に湾曲しているので、ガイド部材がピストン中空穴の軸に対して傾いたとしても、摺動部とピストン中空穴内周との接触が保たれ、ガイド部材はスムーズに摺動する。
【００４３】
第１５の発明では、中空穴内径よりわずかに小径の円柱外周面形状の両端にテーパ部を形成しているので、ガイド部材が中空穴の中心軸に対して傾いたときにも、ガイド部材は中空穴内をスムーズに摺動することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４５】
なお、以下の各実施の形態においては、アキシャルピストンポンプまたはモータの全体構成は、例えば図１２に示すものと同様である。したがって、以下の説明においては、本発明の特徴となるピストン３およびスプリング５周辺の構成を中心に説明する。
【００４６】
図１には、本発明の実施の形態を示す。
【００４７】
図示されるように、ピストン中空穴３ｂ底部の嵌合凹部３ｃと、シリンダ２ａ底部の嵌合凹部２ｂには、それぞれ、スプリング５の両端が配置され、このスプリング５が、ピストン３を斜板４側に、またシリンダブロック２を弁板７側に、それぞれ付勢している。
【００４８】
本実施の形態では、このピストン中空穴３ｂの開口部内側に、開口径を大きくした段差部１１が形成される。そして、この段差部１１に、筒状のブッシュ１２が嵌め込まれて固定される。このブッシュ１２の内径部１２ａがスプリング５の外周に摺接して支持することにより、スプリング５の座屈が防止される。
【００４９】
また、ブッシュ１２を、ピストン３がシリンダ２ａに最も収縮したとき（スプリング５が最も圧縮されたとき）に、スプリング５の長手寸法の略中央付近外周に位置するように配置し、スプリング５が最も圧縮され最も座屈を起こしやすいときに、最も座屈を起こしやすい場所であるスプリング５中央付近外周が、ブッシュ内径部１２ａに摺接して支持することもできる。
【００５０】
また、ブッシュ１２は、摺接によってもスプリング５を摩耗させないような材料から構成される。
【００５１】
例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂など、摺動性に優れ、摩擦係数の小さな高分子材料を用いるとよい。
【００５２】
また、これらの高分子材料にグラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥなどを添加すれば、さらに摩擦係数を減少させることができ、スプリング５外周部の摩耗が一層低減される。
【００５３】
また、前記の高分子材料に、ガラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維などの強化剤を添加すれば、ブッシュ１２自体の摩耗を抑制することができる。
【００５４】
なお、スプリング５の両端部と、嵌合凹部３ｃ、２ｂの底面との間には、それぞれワッシャ１３、１４が介装されている。これにより、ピストン３とシリンダ２ａが相対的に回転したときに、スプリング５に作用する捩り力が低減されるようになっている。
【００５５】
つぎに作用を説明する。
【００５６】
アキシャルピストンポンプまたはモータを作動すると、ポンプまたはモータの各ピストン３は、シリンダ２ａ内を往復運動する。この場合、ピストン３はピストン中空穴３ｂからシリンダ２ａにかけて収容されたスプリング５により、シリンダ２ａから伸び出す方向に付勢され、ピストン基端部３ａは斜板４に、またシリンダブロック２は弁板７に、それぞれ離間することなく当接し続ける。
【００５７】
本発明では、このようなポンプまたはモータの作動において、スプリング５は、中空穴３ｂの開口に設けたブッシュ１２により、外周側から支持される。特に、このブッシュ１２は、最も座屈しやすいスプリング５の最圧縮時には、最も座屈しやすいスプリング５略中央部外周を支持すると効果的である。したがって、スプリング５は座屈を起こすことなく、ポンプまたはモータの正常な作動が保たれる。
【００５８】
また、ブッシュ１２に支持されたスプリング５は、ピストン中空穴３ｂの内周面に摺接してしまうことはなく、スプリング５およびピストン中空穴３ｂの双方の摩耗が防止でき、ポンプまたはモータの耐久性能を向上させることができる。なお、この場合、ブッシュ１２は摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料で構成されているので、スプリング５と摺接してもスプリング５を摩耗させることはない。
【００５９】
したがって、本発明によれば、ピストン３を付勢するスプリング５の座屈およびこれによって引き起こされる摩耗を有効に防止でき、高速回転のポンプまたはモータ、あるいは潤滑性に乏しい作動流体を用いたポンプまたはモータにおいても、高い耐久性能と信頼性を保つことができる。
【００６０】
図２には、本発明の他の実施の形態を示す。
【００６１】
この実施形態では、ピストン中空穴３ｂの底部（基端部３ａ側の端部）には、嵌合穴２１が形成され、この嵌合穴２１には、センタリングロッド２２の大径の基端部２２ａが嵌合する。このセンタリングロッド２２は、ピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上で、スプリング５の内側へと延び出している。
【００６２】
スプリング５のピストン側端部は、センタリングロッド基端部２２ａの上端に当接するとともに、基端部２２ａに隣接する中径の固定部２２ｂに嵌まり込んで、センタリングロッド２２に固定されている。また、センタリングロッド２２は、この固定部２２ｂより先の部分は小径となっており、スプリング５と接触しないように延び、小径の先端部２２ｃは、最圧縮状態にあるときのスプリング５の長手寸法の略中央部付近に達している。
【００６３】
この先端部２２ｃ外周に、筒状のブッシュ２３が固定される。本実施の形態では、このブッシュ２３によりスプリング５が内側から支持される。この場合、スプリング５が最圧縮され最も座屈しやすいときには、スプリング５の最も座屈しやすい長手寸法の略中央部付近がブッシュ２３により支持されることになり、座屈防止に高い効果が得られる。
【００６４】
なお、ブッシュ２３はピストン中空穴３ｂ内の開口端付近に配置されることになるが、この場合、中空穴３ｂの開口端にはテーパ加工部３ｄが形成され、ブッシュ２３よる支持部分より先のスプリング５外周が、中空穴３ｂ開口端と接触しないようになっている。
【００６５】
ブッシュ２３は、図１の実施の形態のブッシュ１２と同様に、摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料から構成される。したがって、具体的な材料としても、図１の実施の形態のブッシュ１２の材料として前述したものと同様のものを用いればよい。
【００６６】
なお、センタリングロッド基端部２２ａの嵌合穴２１への嵌合は、例えば隙間ばめ、または基端部２２ａを嵌合穴２１に圧入する締まりばめ、またはネジ結合などによりなされ、これにより、センタリングロッド２２はピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上に正しく配置される。この場合、隙間ばめを用いるようにすれば、ピストン３とシリンダ２ａが相対回転したときに、センタリングロッド２２はピストン３に対して相対回転することができるので、スプリング５に作用する捩り力を低減することができる。
【００６７】
図３には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００６８】
図示されるように、この実施の形態では、ピストン付勢用のスプリングは直列に並べられた長さの等しい２本のスプリング５Ａ、５Ｂに分割されている。そして、スプリング５Ａの一端を嵌合凹部３ｃに嵌合し、スプリング５Ｂの一端を嵌合凹部２ｂに嵌合するとともに、これらのスプリング５Ａ、５Ｂの対向する他端の間には、センタリングガイド３１が介装される。
【００６９】
円盤状のセンタリングガイド３１は、その円盤外周の摺接部３１ａにおいて中空穴３ｂの内周面に摺動可能に当接する。また、円盤の両面から延び出す嵌合凸部３１ｂ、３１ｃには、それぞれスプリング５Ａ、５Ｂの端部が嵌まり込む。これにより、スプリング５Ａ、５Ｂは、ピストン中空穴３ｂと同軸上に保持されようになっている。
【００７０】
この場合、嵌合凸部３１ｂ、３１ｃ外径を、スプリング５Ａ、５Ｂの端部内径よりもわずかに小さくして、センタリングガイド３１およびスプリング５Ａ、５Ｂを相対回転可能としておくとよい。これにより、ピストン３とシリンダ２ａ間に相対回転が生じたとしても、この回転はセンタリングガイド３１およびスプリング５Ａ、５Ｂの相対回転により吸収され、スプリング５Ａ、５Ｂに作用する捩り力は低減される。
【００７１】
また、センタリングガイド３１には、中心軸上を貫通する貫通孔３１ｄが形成される。これにより、この貫通孔３１ｄを通って、ピストン中空穴３ｂ内の流体室３２に作動流体が自由に流通できる。また、貫通孔３１ｄの分だけセンタリングガイド３１の重量は小さくなり、センタリングガイド３１に働く遠心力も小さくできるので、ピストン中空穴３ｂとセンタリングガイド摺接部３１ａの摺動面圧が下がり、センタリングガイド３１の摺動がスムーズになるという効果も得られる。
【００７２】
また、センタリングガイド３１は、摩擦係数が小さく摺動性に優れた材料から構成される。したがって、具体的な材料としては、図１の実施の形態のブッシュ１２の材料として前述したものと同様のものを用いればよい。
【００７３】
このように本実施の形態によれば、ピストン付勢用のスプリングは、スプリング５Ａ、５Ｂに分割されるので、その分、各スプリングのコイル平均径Ｄに対する自由長Ｌｏの比（Ｌｏ／Ｄ）が小さくでき、座屈に対する耐性を向上させることができる。また、スプリング５Ａ、５Ｂは、センタリングガイド３１によりピストン中空穴３ｂの中心軸と同軸上に保持されるので、ピストン中空穴３ｂの内周面とスプリング５Ａ、５Ｂの摺接することはなく、スプリング５Ａ、５Ｂの摩耗は防止される。
【００７４】
なお、この実施の形態では、スプリングを２本のスプリング５Ａ、５Ｂに分割したが、本発明はこのような実施形態に限られるものではなく、スプリングを３本以上の任意のＮ本に分割し、直列に配置されたこれらのスプリングの間にＮ−１個のセンタリングガイドを配置するようにしてもよい。
【００７５】
図４には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００７６】
この実施の形態では、図３の実施の形態の基本構成に加えて、センタリングガイド３１とスプリング５Ａの端部および５Ｂの端部との間に、それぞれ、嵌合凸部３１ｂおよび３１ｃの回りに配置されたワッシャ３３および３４を介装している。これにより、ピストン３とシリンダ２ａが相対回転した場合でも、スプリング５Ａ、５Ｂがセンタリングガイド３１に対して相対回転することにより、スプリング５Ａ、５Ｂに作用する捩れ力を低減することができる。
【００７７】
図５には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００７８】
この実施の形態では、センタリングガイド３１を、摺接部３１ａに凸状の湾曲を持たせた樽型のものとしている。これにより、センタリングガイド３１が中空穴３ｂの中心軸に対して傾いたときにも、摺接部３１ａはピストン中空穴３ｂ内周に接触を保ちながらスムーズに摺動することができる。
【００７９】
図６には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００８０】
この実施の形態では、円柱形状のセンタリングガイド３１の外径をピストン中空穴３ｂよりもわずかに小さくして、摺接部３１ａとピストン中空穴３ｂの間にわずかに隙間を持たせるとともに、摺接部３１ａの両端部にテーパ部３１ｅ、３１ｆを形成している。これによっても、センタリングガイド３１は、中空穴３ｂの中心軸に対して傾いたときでも、中空穴３ｂ内をスムーズに摺動することができる。
【００８１】
図７には、本発明のさらの他の実施の形態を示す。
【００８２】
この実施の形態では、センタリングガイド摺接部３１ａの幅を長くとることにより、センタリングガイド３１がピストン３の中心軸に対して傾かないようにして、スプリング５の座屈に対する耐性を向上させている。
【００８３】
図８〜図１１には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。これらの実施の形態では、図１２と異なる構成のアキシャルピストンポンプまたはモータに、本発明を適用している。
【００８４】
このアキシャルピストンポンプまたはモータについて、図８、図９に基づいて説明すると、このポンプまたはモータでは、ピストン３の基端部４０をピストン軸と直角な平面とし、この基端部４０を、半球状のピストンシュー４１の平滑面４１ａに対して、低摩擦材料からなるとともに静圧軸受を備えたパット４２を介して支持している。このピストンシュー４１は、平滑面４１ａの裏側の球面部４１ｂにおいて、低摩擦材料からなるソケット４３の凹球面４３ａに嵌合し、このソケット４３を介してトルクプレート４４に支持されている。このトルクプレート４４は、シリンダブロック２と同一回転させられる。なお、このポンプまたはモータでは、パッド４２を使用せずにピストン基端部４０をシュー平滑面４１ａに直接当接させて支持する構成や、ソケット４３を使用せずにトルクプレート４４に形成した凹球面にシュー球面部４１ｂを支持する構成をとってもよい。
【００８５】
このような構成により、図８、図９のアキシャルピストンポンプまたはモータは、アキシャルピストンポンプまたはモータにおいて問題となるピストン横力を大幅に減少させることができ、潤滑性の乏しい作動流体を用いた場合でも、ポンプまたはモータが円滑に作動するようにしている。
【００８６】
図８、図９に示す実施の形態では、このような構成のアキシャルピストンポンプまたはモータに対して、図３の実施の形態と同様に、スプリング５Ａと５Ｂの間にセンタリングガイド３１を備えている。
【００８７】
また、図１０に示す実施の形態では、図１の実施の形態と同様に、ピストン中空穴３ｂの開口部の段差部１１に、ブッシュ１２を備えている。
【００８８】
また、図１１に示す実施の形態では、図２の実施の形態と同様に、ピストン３の中心軸上にセンタリングロッド２２を設け、このセンタリングロッド２２の先端部にブッシュ２３を備えている。なお、この実施の形態では、パッド４２に形成した静圧軸受にシリンダ２ａ内の作動流体を導入するために、センタリングロッド２２の中心軸上には貫通孔４５が形成されている。
【００８９】
このように、図８に示すようなアキシャルピストンポンプまたはモータに本発明を適用することにより、ポンプまたはモータは潤滑性の乏しい作動流体を用いた場合でも、円滑な作動が確保できるとともに、スプリング５の座屈およびこれによって引き起こされる摩耗も有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図２】同じく他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】同じくさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】アキシャルピストンポンプまたはモータの全体構成を示す断面図である。
【図１３】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸
２ シリンダブロック
２ａ シリンダ
２ｂ 嵌合凹部
３ ピストン
３ｃ 嵌合凹部
３ｂ ピストン中空穴
４ 斜板
５ スプリング
５Ａ スプリング
５Ｂ スプリング
６ 吸込ポート
７ 弁板
１１ 段差部
１２ パッド
１３ ワッシャ
１４ ワッシャ
２１ 嵌合穴
２２ センタリングロッド
２３ ブッシュ
３１ センタリングガイド
３１ａ 摺接部
３１ｂ 嵌合凸部
３１ｃ 嵌合凸部
３１ｄ 貫通孔
３１ｅ テーパ部
３１ｆ テーパ部
４０ ピストン基端部
４１ ピストンシュー
４２ パッド
４３ ソケット
４４ トルクプレート
４５ 貫通孔
Claims (15)
- シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持することを特徴とするアキシャルピストンポンプまたはモータ。 - シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、
前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、
このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、最圧縮状態にあるときの前記スプリングの長手方向の略中央付近を支持することを特徴とするアキシャルピストンポンプまたはモータ。 - シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材であることを特徴とするアキシャルピストンプンプまたはモータ。 - シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、
前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、
このピストンの基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングを前記中空穴内周に接触しないように支持するガイド部材を備え、このガイド部材は、前記中空穴の開口端付近の内周に固定された筒状部材であることを特徴とするアキシャルピストンプンプまたはモータ。 - 前記中空穴の底部から開口端側に向かって前記ピストンの中心軸と同軸上に配置されるロッドを備え、前記ガイド部材はこのロッドの先端に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記ロッドの基端部は前記中空穴底部に形成された嵌合穴に隙間ばめで嵌合されるとともに、このロッド基端部に前記スプリングのピストン側端部が固定されることを特徴とする請求項５に記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記シリンダから突出した前記ピストンの基端とピストンシューの間に静圧軸受を構成するとともに、前記ロッドを貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を通じてシリンダ内の作動流体を前記静圧軸受に供給することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記ガイド部材を、前記スプリングとの摩擦係数が小さな材料から構成したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかひとつに記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備えたアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、
これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、
このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにしたことを特徴とするアキシャルピストンポンプまたはモータ。 - シリンダに往復動自在に収容されたピストンと、
このピストンの前記シリンダへの挿入端に開口して形成された中空穴と、
この中空穴から前記シリンダにかけて設けられ前記ピストンを前記シリンダから伸び出す方向に付勢するスプリングとを備え、
前記シリンダからの突出した前記ピストンの基端を前記ピストンの軸と直角な平面とし、
このピストン基端面をピストンシューの平滑面に支持したアキシャルピストンポンプまたはモータにおいて、
前記スプリングとして直列に並べられた複数のスプリングと、
これらのスプリングの間に介装されたガイド部材とを備え、
このガイド部材は、両側のスプリング端部が取り付けられる取り付け部と、前記中空穴内周面に沿って摺動する摺接部を備え、前記スプリングを前記ピストン中空穴と同軸上に保つようにし、且つ前記ガイド部材に貫通孔を形成し、この貫通孔を介して前記ガイド部材の前後の作動流体を流通させるようにしたことを特徴とするアキシャルピストンポンプまたはモータ。 - 前記ガイド部材を、前記中空穴内周面との摩擦係数が小さな材料から構成したことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記取り付け部はガイド部材の両側に設けられた嵌合凸部であり、この嵌合凸部を前記スプリング端部に嵌合するとともに、この嵌合凸部の外周径を前記スプリング内周径よりもわずかに小さくしたことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれかひとつに記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記ガイド部材と前記スプリング端部の間に中間部材を介装することにより、前記ガイド部材に対して前記スプリングの軸回りの回転を可能としたことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかひとつに記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記摺接部に凸状の湾曲を持たせたことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかひとつに記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
- 前記摺接部を前記中空穴内周径よりもわずかに小さな径の円柱外周面とするとともに、この円柱外周面の両端にテーパ部を形成したことを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかひとつに記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
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