JP3874308B2 - 斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置 - Google Patents

斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、建設機械の走行用モータ等として用いられる斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度を変更する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式ピストンポンプ・モータとしては例えば特公平４−４２５５０号公報に示すものが知られている。
つまり、図１に示すようにケーシング１内に軸２とともにシリンダブロック３を回転自在に設け、そのシリンダブロック３のシリンダ孔４内にピストン５を嵌挿してシリンダ室６を形成し、そのピストン５をシュー７を介して斜板８の表面８ａに沿って摺動自在としてある。
【０００３】
前記斜板式ピストンポンプ・モータの容量はシリンダブロック３が１回転する際のピストン５の往復動ストロークにより変更され、そのピストン５の往復動ストロークは斜板８の前面８ａが軸２の中心２ａとなす角度、つまり斜板角度によって決定される。
【０００４】
前記斜板角度を変更する装置としては例えば図１に示すように、前記斜板８の裏面８ｂに所定の角度の第１当り面９と第２当り面１０を形成し、その第１・第２当り面９，１０の境い部分とケーシング１の斜板受け面１１に亘ってボール１２を設けて斜板８を揺動自在に支承し、ピストン推力の斜板方向の合力で斜板８を揺動して第１当り面９を斜板受け面１１に押しつけて斜板角度大とし、ケーシング１に取付けた可変用ピストン１３の推力で斜板８をピストン推力の斜板方向の合力に抗して揺動して第２当り面１０を斜板受け面１１に押しつけて斜板角度小としている。
【０００５】
つまり、図２に示すようにピストン推力の斜板方向の合力Ｆａは斜板８の表面８ａと直角に作用し、その作用点をボール１２の中心１２ａ（斜板揺動中心）よりも第１当り面９寄りにＬ1 だけオフセットし、前記ピストン推力の斜板方向の合力Ｆａにより斜板８に矢印ａ方向のモーメントが作用するようにし、可変用ピストン１３の推力Ｆｂで斜板８に矢印ｂ方向のモーメントを作用させ、そのモーメントを前述のモーメントより大きくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の構造であると、斜板受け面１１は軸２の中心２ａと直角となっていると共に、ボール１２の中心１２ａは斜板受け面１１に位置しており、ボール１２の中心１２ａと斜板８の表面８ａとの距離Ｌ2 は斜板８の厚さと同一となるし、斜板８の厚さは強度上からある程度の厚さとなるので、前述のボール１２の中心１２ａと斜板８の表面８ａとの距離Ｌ2 は長いものとなる。
【０００７】
他方、前述のピストン推力の斜板方向の合力Ｆａの作用点はボール１２の中心１２ａよりも第１当り面９寄りにオフセットしていなければならず、しかもピストン推力の斜板方向の合力Ｆａの作用点はシリンダブロック３の回転角度により若干ずれるし、そのずれ量はピストン５の本数が少ない程大きくなる。
【０００８】
このために、ピストン推力の斜板方向の合力Ｆａの作用点とボール１２の中心１２ａのオフセット量Ｌ1 は前記のシリンダブロック３の回転によるピストン推力の斜板方向の合力の作用点のずれ量よりも大きく設定してあるので、軸２の中心２ａからボール１２の中心１２ａまでの距離Ｌ3 が長くなる。
【０００９】
これにより、ピストン推力の斜板方向の合力Ｆａにより斜板８を矢印ａ方向に揺動するモーメントが大きくなり、可変用ピストン１３の推力Ｆｂを大きくして斜板８を矢印ｂ方向に揺動するモーメントをより大きくする必要があるし、ボール中心１２ａから斜板８の一端部８ｃまでの距離Ｌ4 が短かくなる。
【００１０】
前述の可変用ピストン１３の推力Ｆｂによるモーメントがより大きくなり、しかも前述の距離Ｌ4 が短かいと斜板８が第２当り面１０と斜板受け面１１との接触部を支点として浮き上って不安定となるので、従来は軸２の中心２ａから斜板８の一端部８ｃまでの長さＬ5 を長くして前述の距離Ｌ4 を長くすることで斜板８が浮き上ることがないようにしている。
【００１１】
前述のようにすると斜板８が大きくなるので、それだけケーシング１が大きくなって斜板式ピストンポンプ・モータ全体が大きくなってしまう。このことにより従来はピストン５の本数を９本としてピストン推力の斜板方向の合力の作用点のずれ量を小さくし、それによって斜板８を大きくせずに浮き上りを防止して斜板式ピストンポンプ・モータを小さくしている。
【００１２】
なお、特願平１−３０１８２２号に示すように、ケーシングの斜板受け面を軸の中心と直角に対して斜めとすることで斜板を大きくせずに斜板の浮き上りを防止できるようにしたものが提案されているが、このものであるとケーシングの斜板受け面の加工が大変面倒となる。
つまり、斜板受け面１１が図１に示すように軸２の中心２ａと直角であれば斜板受け面１１の加工軸とケーシング１の軸支承孔１４が同心状となるから、その軸支承孔１４を基準として加工できるので段取時間が短かく容易に加工できるが、その斜板受け面１１が軸２の中心２ａと直角でないと軸支承孔１４と加工軸が同心状とならずに段取時間が長くなって加工が面倒となる。
【００１３】
そこで、本発明は斜板を大きくせずに、しかも斜板受け面を軸の中心と直角として斜板の浮き上りを防止できるようにした斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置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】
ケーシング(1)内にシリンダブロック(3)を軸(2)とともに回転自在に設け、このシリンダブロック(3)に摺動自在に嵌挿した複数のピストン(5)をケーシング(1)に揺動自在に設けた斜板(8)の表面(8a)に沿って摺動自在とした斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置において、前記斜板(8)の裏面(8b)に第１当り面(9)と第２当り面(10)を形成し、前記ケーシング(1)には第１・第２当り面(9,10)が接する斜板受け面(11)を軸(2)の中心(2a)と直角に形成し、前記斜板受け面 (11) は、軸(2)の中心(2a)を境として一方側の第１斜板受け面(11-1)と他方側の第２斜板受け面(11-2)より成り、第１斜板受け面(11-1)と第２斜板受け面(11-2)は軸(2)の軸方向に位置をずらして形成し、前記第１斜板受け面 (11-1) に、斜板 (8) を揺動自在に支承する、取付体 (21) と揺動支持体 (23) とを一体加工してなる一対の斜板支持部材 (20) と、斜板 (8) を揺動する可変用ピストン (13) とを設け、前記斜板(8)の揺動中心(23a)を、第１斜板受け面 (11-1) よりも軸 (2) の軸方向に位置がずれ、斜板(8)のピストン推力の斜板方向の合力Ｆａが斜板 (8) の表面 (8a) に作用する点よりも第２当り面(10)寄りで、斜板(8)の第２当り面(10)よりも表面(8a)寄りとし、前記斜板(8)を前記複数のピストン(5)の推力の斜板方向の合力Ｆａで第１当り面(9)が第１斜板受け面(11-1)に接した斜板角度大位置に揺動し、前記可変用ピストン(13)の推力で第２当り面(10)が第２斜板受け面(11-2)に接した斜板角度小位置に揺動するようにしたことを特徴とする斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置。
【００１５】
【作 用】
斜板揺動中心が斜板８の第２当り面１０よりも表面８ａ寄りであることにより、その斜板揺動中心とピストン推力の斜板方向の合力の作用点との距離が同一であっても軸２の中心２ａと斜板揺動中心との距離が短かくなり、それだけ斜板揺動中心と斜板８の一端部との距離が長くなる。
これによって、斜板受け面１１が軸２の中心２ａと直角であっても斜板８を大きくせずに斜板８がピストン推力の合力で浮き上ることを防止できる。
【００１６】
【実 施 例】
本発明の実施例を図３以降に基づいて説明する。なお、従来と同一部材は符号を同一とする。
ケーシング１内に軸２とともにシリンダブロック３を回転自在に設け、そのシリンダブロック３のシリンダ孔４内にピストン５を嵌挿してシリンダ室６を形成し、そのピストン５をシュー７を介して斜板８の表面８ａに沿って摺動自在としてある。
【００１７】
前記斜板８の裏面８ｂに所定の角度を有する第１当り面９と第２当り面１０が形成され、その斜板８は一対の斜板支持部材２０によりケーシング１に揺動自在に支承され、ピストン推力の斜板方向の合力で第１当り面９が斜板受け面１１に接する位置に揺動され、可変用ピストン１３の推力で第２当り面１０が斜板受け面１１に接する位置に揺動される。
【００１８】
前記斜板受け面１１は、軸２の中心２ａと直角で軸２の中心２ａを境として一方側の第１斜板受け面１１−１と他方側の第２斜板受け面１１−２より成り、その第１斜板受け面１１−１と第２斜板受け面１１−２は軸２の軸方向に位置がずれている。このようにすれば斜板受け面１１の径を小さくでき斜板式ピストンポンプ・モータを小形化できる。
なお、第１・第２斜板受け面１１−１，１１−２は軸２の軸方向に同一位置としても良い。
【００１９】
前記斜板支持部材２０は図４に示すようにケーシング１の端壁部１ａに固定された取付体２１と、この取付体２１の球面状凹部２２に溶接等で固定した球状体の揺動支点体２３より成り、その揺動支点体２３の中心２３ａはケーシング１の端壁部１ａの内面（第１斜板受け面１１−１）よりも軸２の軸方向に位置がずれ、その揺動支点体２３が斜板８の裏面８ｂに開口した球面状凹部より成る揺動受座２４に揺動自在に嵌合し、その揺動受座２４の中心は斜板８の第２当り面１０よりも表面８ａ寄りに位置がずれて斜板揺動中心（揺動支点体中心２３ａ）は斜板８の第２当り面１０よりも表面８ａ寄りに位置がずれ（オフセット）ている。
【００２０】
つまり、斜板８は図５と図６に示すように、軸２が貫通される孔２５を有し、裏面８ｂにおける孔２５の両側で第２当り面１０寄りに一対の球面状凹部より成る揺動受座２４が形成され、この揺動受座２４の中心２４ａは第２当り面１０よりも表面８ａ寄りに位置がずれている。
【００２１】
次に各部材の詳細を説明する。
ケーシング１はモータケース３０とカバー３１より成り、軸２はモータケース３０とカバー３１に軸受３２で回転自在に支承され、シリンダブロック３は軸２にスプライン嵌合連結されて軸２と一体的に回転するようになり、シリンダブロック３とカバー３１との間にバルブプレート３３が取付けられてシリンダブロック３はバルブプレート３３に沿って回転する。
【００２２】
シュー７はボール３４を備え、このボール３４がピストン５に回転自在に連結してあり、そのシュー７はシューリテーナ３５、リテーナガイド３６、ピン３７、スプリング３８により斜板８の表面８ａに押しつけてある。
【００２３】
次にモータとして用いている時の作動を説明する。
パイロットポート３９に圧油を供給すると斜板角度切換弁スプール４０が切換ってモータ自己圧力（モータ入口圧力またはモータ出口圧力のうち高い方の圧力）が油路４１より油室４２に作用し、その油室４２の圧力で可変用ピストン１３が突出作動して斜板８を揺動して第２当り面１０が第２斜板受け面１１−２に接して斜板角度小となる。
【００２４】
これにより、斜板式ピストンポンプ・モータの容量が小となり、シリンダブロック３とともに軸２が高速回転する。
【００２５】
パイロットポート３９に圧油が供給されなくなると斜板角度切換弁スプール４０がばね４３で切換って油路４１がケーシング１内に連通するために可変用ピストン９の推力が小さくなり、ピストン推力の斜板方向の合力によって斜板８は揺動されて第１当り面９が第１斜板受け面１１−１に接して斜板角度大となる。
【００２６】
これにより、斜板式ピストンポンプ・モータの容量が大となり、シリンダブロック３とともに軸２が低速回転する。
【００２７】
以上の様にすることで、図７に示すように、揺動支点体２３の中心２３ａと斜板８の表面８ａとの距離Ｌ2 が斜板８の厚さよりも短かくなり、揺動支点体の中心２３ａと軸２の中心２ａとの距離Ｌ3 が短かくなり、その分だけ揺動支点体２３の中心２３ａと斜板８の一端部８ｃとの距離Ｌ4 が長くなるので、軸２の中心２ａと斜板８の一端部８ｃとの距離Ｌ5 も長くなる。図７において、５ａはピストン５とシュー６の連結中心を示す。
【００２８】
したがって、斜板８を大きくせずに斜板８を可変用ピストン１３の推力Ｆｂで矢印ｂ方向に揺動した時に斜板８が浮き上ることを防止できる。
【００２９】
これに対して従来のものでは、ボール１２の中心１２ａが第２当り面１０となり、そのボール中心１２ａと軸２の中心２ａとの距離がＬ6 だけ長くなり、その分だけ斜板８を大きくする必要がある。
【００３０】
取付体２１と揺動支点体２３は図８に示すように一体加工しても良いし、図９に示すように別体加工して組み合せて使用しても良く、図１０に示すように取付体２１に突部２１ａを形成し、揺動支点体２３に凹部２３ｂを形成して両者を嵌合して連結しても良く、図１１に示すように取付体２１に凹部２１ｂを形成し、揺動支点体２３に突部２３ｃを形成して両者を嵌合して連結しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
斜板揺動中心が斜板８の第２当り面１０よりも表面８ａ寄りであることにより、その斜板揺動中心とピストン推力の斜板方向の合力の作用点との距離が同一であっても軸２の中心２ａと斜板揺動中心との距離が短かくなり、それだけ斜板揺動中心と斜板８の一端部との距離が長くなる。
これによって、斜板受け面１１が軸２の中心２ａと直角であっても斜板８を大きくせずに斜板８がピストン推力の合力で浮き上ることを防止できるから、斜板式ピストンポンプ・モータを小型にできると共に、斜板受け面１１の加工が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置の断面図である。
【図２】 斜板揺動の動作説明図である。
【図３】 本発明の実施例を示す斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置の断面図である。
【図４】 斜板支持部材の正面図である。
【図５】 斜板の断面図である。
【図６】 斜板の側面図である。
【図７】 斜板揺動の動作説明図である。
【図８】 斜板支持部材の第２実施例を示す正面図である。
【図９】 斜板支持部材の第３実施例を示す正面図である。
【図１０】 斜板支持部材の第４実施例を示す正面図である。
【図１１】 斜板支持部材の第５実施例を示す正面図である。

Claims (2)

  1. ケーシング(1)内にシリンダブロック(3)を軸(2)とともに回転自在に設け、
    このシリンダブロック(3)に摺動自在に嵌挿した複数のピストン(5)をケーシング(1)に揺動自在に設けた斜板(8)の表面(8a)に沿って摺動自在とした斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置において、
    前記斜板(8)の裏面(8b)に第１当り面(9)と第２当り面(10)を形成し、
    前記ケーシング(1)には第１・第２当り面(9,10)が接する斜板受け面(11)を軸(2)の中心(2a)と直角に形成し、
    前記斜板受け面 (11) は、軸(2)の中心(2a)を境として一方側の第１斜板受け面(11-1)と他方側の第２斜板受け面(11-2)より成り、
    第１斜板受け面(11-1)と第２斜板受け面(11-2)は軸(2)の軸方向に位置をずらして形成し、
    前記第１斜板受け面 (11-1) に、斜板 (8) を揺動自在に支承する、取付体 (21) と揺動支持体 (23) とを一体加工してなる一対の斜板支持部材 (20) と、斜板 (8) を揺動する可変用ピストン (13) とを設け、
    前記斜板(8)の揺動中心(23a)を、第１斜板受け面 (11-1) よりも軸 (2) の軸方向に位置がずれ、斜板(8)のピストン推力の斜板方向の合力Ｆａが斜板 (8) の表面 (8a) に作用する点よりも第２当り面(10)寄りで、斜板(8)の第２当り面(10)よりも表面(8a)寄りとし、
    前記斜板(8)を前記複数のピストン(5) の推力の斜板方向の合力Ｆａで第１当り面(9)が第１斜板受け面(11-1)に接した斜板角度大位置に揺動し、
    前記可変用ピストン(13)の推力で第２当り面(10)が第２斜板受け面(11-2)に接した斜板角度小位置に揺動するようにしたことを特徴とする斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置。
  2. 取付体(21)に揺動支点体(23)を設けた斜板支持部材(20)をケーシング(1)に取付け、
    斜板(8)の裏面(8b)に、前記揺動支点体(23)が揺動自在に嵌合する揺動受座(24)を形成し、
    その揺動支点体(23)と揺動受座(24)の揺動中心を斜板(8)の裏面(8b)よりも表面(8a)寄りとした請求項１記載の斜板式ピストンポンプ・モータの斜板角度変更装置。
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