JP4115401B2 - 斜板式流体圧機器 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ又はモータ等として使用される、斜板式流体圧機器に関し、特に、作動流体として水のような粘度が低い流体が用いられた場合であっても、シール性能が低下することがない斜板式流体圧機器に関する。

図７は、従来の斜板式流体圧機器の一例である斜板型アキシャルピストンポンプの構成を示す断面図であって、同図中符号１はケーシング、２はエンドプレート、３はグレードル、４は回転軸、５はシリンダブロック、６はピストン、７はピストンシュー、８は斜板、９はバルブプレートである。

エンドプレート２はケーシング１の一端部に、また、グレードル３はエンドプレート２の他端部に夫々装着され、これらの中央部に個別に設けた軸受１１によって回転軸４が回転自在に軸支されている。エンドプレート２には、作動流体である水の出入り口をなす吸入口１２と吐出口１３とが夫々設けられている。これらケーシング１とエンドプレート２とグレードル３とで囲まれる空間は、作動流体室１５として利用される。

回転軸４の一端部は、グレードル３を貫通しており、外部の図示しないモータや原動機などの駆動機器に接続される。複数本のピストン６が嵌合された金属製のシリンダブロック５は、作動流体室１５内において回転軸４にスプライン係合してこの軸４と一緒に回転されるように取付けられている。斜板８は、グレードル３に支持されて回転軸４の軸線に対して斜めに交差する姿勢で作動流体室１５に内蔵されており、この斜板８には、円環形のスラストプレート１４が取付けられている。このプレート１４には、各ピストン６のピストンシュー７が夫々摺動されるようになっている。

バルブプレート９は、エンドプレート２に固定されて、このプレート２とシリンダブロック５との間に挟まれている。そして、シリンダブロック５が摺動するバルブプレート９は、全体をステンレスで形成されているとともに、吸入口１２と連通する低圧ポート１６と、吐出口１３に連通する高圧ポート１７を有している。

こうした構成の斜板型アキシャルピストンポンプは、その回転軸４を駆動することによりポンプ動作を営むことができる。つまり、回転軸４が駆動されると、この軸４と一緒にシリンダブロック５が回転されるに伴い、ピストンシュー７が斜板８のスラストプレート１４を摺動して、ピストン６と斜板８との相対位置が変わると同時に、シリンダブロック５がバルブプレート９を摺動する。

そのため、斜板８の傾斜角度に従ってピストン６がその軸方向に移動されるから、それに伴って吸入口１２からバルブプレート９の低圧ポート１６を通ってシリンダブロック５内に作動流体である水が吸込まれ、こうして吸込まれた水が圧縮されてバルブプレート９の高圧ポート１７を通って吐出口１３から高圧水として吐出される。

なお、以上のポンプ構成は、そのバルブプレート９の形状変更の上、圧水を作動液の出入り口１２、１３に上記と逆に通すことで、圧水によって回転軸４に回転運動を発生させて仕事を行わせる斜板型のアキシャルピストンモータとしても使用できる。

シリンダブロック５とエンドプレート２との間には、バルブプレート９が挟設され、バルブプレート９はエンドプレート２に固定されている。このバルブプレート９は、シリンダブロック５の最大外径と同径をなす円板である。バルブプレート９の構成について、図８及び図９を参照して説明する。

図８は、図７のＡ−Ａ線断面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。図８は、バルブプレート９におけるシリンダブロック５との摺動面９０を示している。図８及び図９に示すように、バルブプレート９には、その中心から同じ半径で描かれる線上に位置して円弧状に連続する低圧ポート１６と、円弧状に配設される複数個の高圧ポート１７とが、夫々厚み方向に貫通して設けられている。

図７に示されるように、バルブプレート９は、その低圧ポート１６を吸入口１２における作動流体室１５側の開口に連続させるとともに、高圧ポート１７を吐出口１３における作動流体室１５側の開口に連続させてエンドプレート２に固定されている。また、これら両ポート１６、１７には、シリンダブロック５の回転に伴い、その各シリンダ室５ａの出入口５ｂが連通される。

バルブプレート９の外周部には、厚み方向に貫通して設けられたピン穴（図示せず）が設けられ、そのピン穴には、エンドプレート２に設けた図示しない位置決めピンが嵌合される。その嵌合により、シリンダブロック５との摺動摩擦等によるバルブプレート９の移動を抑制して、シリンダブロック５との相対的な孔位置のずれを防止できるようにしてある。

図８及び図９中、符号９１はバルブプレート９の表面に形成された内周シールランド、同じく９２は外周シールランド、同じく９３は中間シールランドである。内周と外周のシールランド９１、９２間の中間シールランド９３が設けられる領域内には、両ポート１６、１７がいずれも配設されている。これらのシールランド９１〜９３は、バルブプレート９とこれに摺動するシリンダブロック５との間からの作動流体の漏れを防止するシール面として機能する。図９に示すように、内周と外周のシールランド９１、９２は、同じ高さ（フラット）に設定されており、更には、中間シールランド９３とも同じ高さに設定されている。

上記の斜板式流体圧機器における液漏れは、特に、高圧が作用するバルブプレート９とシリンダブロック５との接触（摺動）面において生じ易い。このことから、シリンダブロック５をバルブプレート９に強く押さえ付けて、上記接触面での隙間を極力小さくするようにしている。

特開平９−２０９９１８号公報

上記の斜板式流体圧機器の容積効率は、摺動部分からの液漏れが多い程低下する。即ち、斜板式流体圧機器の性能は、作動流体のシール性能によって大きく左右される。斜板式流体圧機器の漏れ流量は次の一般式で表される。
Ｑ＝［（ｈ³×Ｐ）／μ］×Ｋ

なお、上記一般式において、Ｑは漏れ流量、ｈは隙間、Ｐは圧力、Ｋは定数、μは作動流体の粘度である。この一般式から、漏れ量Ｑは、圧力Ｐが高いとき、隙間ｈが大きいときに、多くなることが分かる。

ここで、特に、何らかの理由により、高圧ポート側にて、バルブプレートとシリンダブロックの間が相対的に開いた場合（口開き）には、漏れ流量が多くなり、斜板式流体圧機器の性能の低下を招く。

また、特に、作動流体として水のような粘度μの低い流体が使用された場合にあっては、摺動部分の僅かな隙間に対しても水の漏れ量が多くなり、性能の低下につながってしまう。

本発明の目的は、特に高圧側にて口開きを生じたときに、シリンダブロックとバルブプレートとの間からの作動流体の漏れを抑制可能な斜板式流体圧機器を提供することを目的としている。

本発明の斜板式流体圧機器は、回転自在に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、前記ピストンシューが摺動する斜板部と、相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートとを備えた斜板式流体圧機器であって、前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドの高さは、前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドよりも低く設定されていることを特徴としている。

上記本発明では、バルブプレートのシール面において高圧ポート側外周シールランドの高さは、低圧ポート側よりも低く設定されているため、通常時においても、バルブプレートの高圧ポート側外周シールランドとシリンダブロックとの間の隙間はもともと相対的に大きく、何らかの理由により、バルブプレートのシール面の高圧ポート側とシリンダブロックが開いたときには、瞬間的（一時的）に漏れ流量が大きくなるが、高圧ポート側シールランドのすきまが高圧ポート側シールランドよりも大きいために漏れた流体がバルブプレート外に排出するのを阻害することがなく、バルブプレートと外周側での圧力発生を抑制できる。

さらに、上記本発明では、バルブプレートのシール面において低圧ポート側の高さは、高圧ポート側よりも高く設定されているため、通常時においても、シリンダブロックとの隙間は小さく設定される。この場合、何らかの理由により、バルブプレートのシール面の高圧ポート側とシリンダブロックが開いた場合には、バルブプレートのシール面において低圧ポート側は、相対的にシリンダブロックとの隙間が更に小さくなる方向に傾く。すると、バルブプレートのシール面において低圧ポート側とシリンダブロックとの間の作動流体の圧力が上昇し、バルブプレートのシール面において高圧ポート側を閉じる方向の反力が発生し、大きなモーメントが発生する。これにより、バルブプレートのシール面において高圧ポート側の口開きが解消され、高圧側での漏れ流量が抑制される。以上のことから、シール性能が向上し、効率が上がる。

本発明の斜板式流体圧機器において、更に、前記バルブプレートのシール面において前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドは、前記シリンダブロックの回転方向上流側の高さよりも前記回転方向下流側の高さの方が高く設定されている。ここで、バルブプレートのシール面の低圧ポート側において、シリンダブロックの回転方向上流側の高さよりも下流側の高さの方が高く設定される構成は、テーパ又はステップであることができる。

上記本発明では、シリンダブロックの回転方向上流側の高さよりも下流側の高さの方が高く設定されたバルブプレートのシール面の低圧ポート側では、そのくさび効果又はせき止め効果等により、バルブプレートのシール面の低圧ポート側とシリンダブロックとの間の作動流体の圧力が上昇し、バルブプレートのシール面の高圧ポート側を閉じる方向の大きな反力が発生することから、大きなモーメントが発生し、バルブプレートのシール面の高圧ポート側の口開きが解消される。
また、作動流体が水である場合には、水は粘度が低く摩擦面での潤滑性能に劣ることから、摩擦面での焼付き、磨耗が問題となるが、上記本発明では、バルブプレートのシール面の低圧ポート側がシリンダブロックの回転方向上流側の高さよりも下流側の高さの方が高く設定されることにより、発生する圧力が大きくなり、焼付きの防止に有効である。

本発明の斜板式流体圧機器は、回転自在に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、前記ピストンシューが摺動する斜板部と、相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートとを備えた斜板式流体圧機器であって、前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドは、径方向外側に向かって高さが低くなるテーパ面が設けられていることを特徴としている。

上記本発明では、バルブプレートのシール面の高圧ポート側は、径方向外側に向かって高さが低く設定されているため、バルブプレートのシール面の高圧ポート側とシリンダブロックが開いたときには、バルブプレートのシール面の高圧ポート側外周側での圧力の上昇が抑制され、これにより、バルブプレートのシール面の高圧ポート側での口開きが解消される。

本発明の斜板式流体圧機器は、回転自在に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、前記ピストンシューが摺動する斜板部と、相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートとを備えた斜板式流体圧機器であって、前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドには、径方向に連通する凹部が前記シリンダブロックの回転方向に沿って複数形成されていることを特徴としている。

上記本発明では、通常時（バルブプレートのシール面の高圧ポート側が口開きしていないとき）において、シリンダブロックの回転方向に沿って複数形成された径方向に連通する凹部を持ったバルブプレートの高圧ポート側外周シールランドは、スパイラルグルーブ型の流体軸受と同様に、凹部とシリンダブロックとの狭い隙間に作動流体の圧力が相対的に大きく生じるため、フラット面のみである場合に比べて、シリンダブロックを支持する力が大きい。その為、焼き付きが防止される。
一方、バルブプレートのシール面の高圧ポート側が口開きした場合には、凹部とシリンダブロックとの隙間が広がるため、バルブプレートのシール面の高圧ポート側での作動流体の水はけが良くなるとともに、その高圧側シールランド部での隙間の作動流体の圧力が低下する。これにより、バルブプレートのシール面の高圧ポート側の口開きが抑制される。また、シリンダブロックとバルブプレートとの摺動により発熱した作動流体が他の凹部内の作動流体によって、冷却されるため、焼き付きが防止される。

本発明の斜板式流体圧機器は、回転自在に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、前記ピストンシューが摺動する斜板部と、相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートとを備えた斜板式流体圧機器であって、前記バルブプレートの負荷のバランスは、前記シール面における前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドの方が前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドよりも小さくなるように構成されていることを特徴としている。

上記本発明では、バルブプレートの低圧ポート側のシール面でもつ荷重支持能力の割合が相対的に大きいことで、バルブプレートの高圧ポート側のシール面においてシリンダブロックとの隙間が開いたときに、バルブプレートの高圧ポート側のシール面での圧力の発生が抑制され、バルブプレートの低圧ポート側のシール面において大きな反力が発生する。

本発明によれば、高圧側にて口開きを生じたときに、口開きを解消するように力が働きすみやかに口開きが解消されるためシリンダブロックとバルブプレートとの間からの作動流体の漏れが結果として抑制される。

以下、本発明の斜板式流体圧機器の一実施形態として、作動流体として水が用いられる、斜板式水圧ポンプにつき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上記従来技術と共通する構成要素については、同じ又は対応関係が明確な符号を付してその詳細な説明は省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

図１−１及び図１−２を参照して、第１実施形態の斜板式水圧ポンプについて説明する。図１−１は、第１実施形態の斜板式水圧ポンプのバルブプレートにおけるシリンダブロックとの摺動面を示している。図１−２は、図１−１のＣ−Ｃ線断面図である。

図１−１及び図１−２において、図８及び図９に対応する部材については、各符号にＡが追記されている。即ち、バルブプレート９Ａには、その中心から同じ半径で描かれる線上に位置して円弧状に連続する低圧ポート１６Ａと、円弧状に配設される複数個の高圧ポート１７Ａとが、各々厚み方向に貫通して設けられている。バルブプレート９Ａの摺動面９０Ａにおいて、符号９１Ａはバルブプレート９Ａの表面に形成された内周シールランド、同じく９３Ａは中間シールランドである。

符号９２ＡＬは、低圧ポート１６Ａの側（以下、低圧側と称する）に設けられた外周シールランド（以下、低圧側外周シールランドと称する）であり、同じく９２ＡＨは、高圧ポート１７Ａの側（以下、高圧側と称する）に設けられた外周シールランド（以下、高圧側外周シールランドと称する）である。

内周と外周のシールランド９１Ａ、９２ＡＬ・９２ＡＨ間の中間シールランド９３Ａが設けられる領域内には、両ポート１６Ａ、１７Ａがいずれも配設されている。これらのシールランド９１Ａ〜９３Ａは、バルブプレート９Ａとこれに摺動するシリンダブロック５との間からの作動流体の漏れを防止するシール面として機能する。

図１−２に示すように、高圧側外周シールランド９２ＡＨは、低圧側外周シールランド９２ＡＬよりも低く設定されている。その高低差（段差）Ｄは、１０〜数百μｍ程度である。作動流体の粘度が水のように低い場合には、その高低差Ｄは相対的に小さく設定され、油のように粘度が高い場合には、その高低差Ｄは相対的に大きく設定される。

図９に示した従来と同等に、中間シールランド９３Ａと内周シールランド９１Ａとは同じ高さ（フラット）とされ、その高さよりも高圧側外周シールランド９２ＡＨは低く、低圧側外周シールランド９２ＡＬは高く設定されている。即ち、高圧側外周シールランド９２ＡＨは、従来よりも低く設定され、低圧側外周シールランド９２ＡＬは、従来よりも高く設定されている。

低圧側外周シールランド９２ＡＬと高圧側外周シールランド９２ＡＨとの間の高低差Ｄは、斜板式水圧ポンプの規模や、バルブプレート９Ａの大きさや、回転軸４の回転数などによって適宜設定される。

次に、第１実施形態の作用について説明する。

何らかの理由により、例えば、回転軸４の回転にぶれが生じたときなどには、バルブプレート９の高圧側とシリンダブロック５が相対的に開くこと（口開き）がある。従来の斜板式流体圧機器のように、高圧側外周シールランド９２の高さが特に低く設定されていない場合には、通常時（口開きしていないとき）には、バルブプレート９の高圧側とシリンダブロック５との間は、上記第１実施形態における高圧側外周シールランド９２ＡＨとシリンダブロック５との間に比べて、相対的に小さい。このように従来の高圧側外周シールランド９２は、シリンダブロック５との隙間が相対的に小さいため、何らかの理由により、バルブプレート９の高圧側とシリンダブロック５が開くと、その開いた箇所において、バルブプレート９の面方向に広い面積の範囲で作動流体の圧力が高くなるとともに、漏れ流量が大きくなる。この場合、漏れ流量が大きいと、作動流体の圧力によるシリンダブロック５を押す力が大きくなり、バルブプレート９の高圧側がシリンダブロック５に対してますます開き、漏れ流量は更に増大する。

そこで、第１実施形態では、高圧側外周シールランド９２ＡＨは、低圧側外周シールランド９２ＡＬよりも低く設定する。これにより、通常時においても、高圧側外周シールランド９２ＡＨとシリンダブロック５との間の隙間はもともと相対的に大きく、何らかの理由により、バルブプレート９Ａの高圧側とシリンダブロック５が開いたときには、瞬間的（一時的）に漏れ流量が大きくなるが、高圧ポート側シールランドのすきまが高圧ポート側シールランドよりも大きいために漏れた流体がバルブプレート外に排出するのを阻害することがなく、バルブプレートと外周側での圧力発生を抑制できる。

また、第１実施形態では、低圧側外周シールランド９２ＡＬが高圧側外周シールランド９２ＡＨよりも（また、従来のフラット面よりも）高く設定されているため、通常時においても、シリンダブロック５との隙間は小さく設定される。この場合、何らかの理由により、バルブプレート９Ａの高圧側とシリンダブロック５が開いた場合には、低圧側外周シールランド９２ＡＬは、相対的にシリンダブロック５との隙間が更に小さくなる方向に傾く。すると、低圧側外周シールランド９２ＡＬとシリンダブロック５との間の作動流体の圧力が上昇し、バルブプレート９Ａの高圧側を閉じる方向の反力が発生し、大きなモーメントが発生する。これにより、バルブプレート９Ａの高圧側の口開きが解消され、高圧側での漏れ流量が抑制される。

本実施形態では、高圧側のシールランド及び低圧側のシールランドのそれぞれでもつ負荷（圧力）のバランスを変える。低圧側のシールランドでもつ負荷の割合を相対的に大きくすることで、高圧側のシールランドでシリンダブロック５との隙間が開いたときに、高圧側のシールランドでの圧力の発生を抑制し、低圧側のシールランドにおいて大きな反力を発生させる。高圧側のシールランド及び低圧側のシールランドのそれぞれでもつ負荷（圧力）のバランスを変える手段として、高圧側外周シールランド９２ＡＨと低圧側外周シールランド９２ＡＬの高さを変えている。

以上のことから、第１実施形態のバルブプレート９Ａを用いた斜板式水圧ポンプでは、シール性能が向上し、効率が上がる。

従来一般の場合には、高圧側でバルブプレート９とシリンダブロック５の間が開くと漏れ流量が増加する。すると、高圧側の外周シールランド９２がシールとなり圧力が発生し、更に口開きし漏れを止めることができなくなる。これに対して、第１実施形態では、高圧側外周シールランド９２ＡＨを低圧側外周シールランド９２ＡＬより下げることによって、高圧側外周シールランド９２ＡＨでの圧力発生を抑制する。さらに、低圧側外周シールランド９２ＡＬでは、隙間が極端に小さくなり大きな反力が発生することから、大きなモーメントが発生し、高圧側の口開きが解消される効果が得られる。

本実施形態において、高圧側外周シールランド９２ＡＨ、及び低圧側外周シールランド９２ＡＬにおいて、高低差がつけられるのは、高圧側、低圧側のそれぞれ全て（図１−１において、３つずつ）であってもよいし、低圧ポート１６Ａ、高圧ポート１７Ａの中心に位置する（図１−１において、Ｃ−Ｃ線が描かれた）高圧側、低圧側の１つずつであってもよい（以下の実施形態において同様）。

なお、上記においては、バルブプレート９Ａの外周シールランド９２ＡＬ、９２ＡＨのみの高さに高低差を設けたが、更に、高圧側と低圧側の内周シールランド９１Ａにも高低差を設けることができる。この場合、各シールランドの高さは、高圧側の外周側、高圧側の内周側、低圧側の内周側、低圧側の外周側の順に高く設定され、これら全体として単一の傾きのテーパ状に形成されることができる。この場合、上記モーメントの効果は、力が作用する点の半径（バルブプレート９Ａの中心点からの距離）に大きく関係することから、高圧側及び低圧側の外周側シールランド９２ＡＨ、９２ＡＬに高低差を設けることが特に有効である。

上記第１実施形態においては、作動流体として水を用いる斜板式水圧ポンプについて説明したが、第１実施形態の技術を、作動流体として油を用いる斜板式油圧ポンプに適用しても、同様に、シリンダブロックとバルブプレートとの間からの作動流体の漏れの抑制の点で有効である。また、上記第１実施形態においては、斜板式水圧ポンプについて説明したが、斜板型のアキシャルピストンモータとして用いた場合にも有効である。

次に、図２−１から図２−３を参照して、第２実施形態の斜板式水圧ポンプについて説明する。第２実施形態において、上記と共通する構成要素については、同じ又は対応関係が明確な符号を付してその詳細な説明は省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

図２−１及び図２−３に示すように、単一の又は複数の低圧側外周シールランド９２ＢＬには、周方向に、回転軸４の回転方向Ｙ１に従ってシリンダブロック５との間の隙間が小さくなるテーパ面１０１が設けられている。そのテーパの深さ１０１ｄは、１０数μｍから数１００μｍ程度である。それ以外の構成については、図２−１及び図２−２に示すように、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態によれば、上記第１実施形態に加えて以下の作用が生じる。

低圧側外周シールランド９２ＢＬは、高圧側外周シールランド９２ＢＨよりも（また、従来のフラット面よりも）高く設定されているため、何らかの理由により、バルブプレート９Ｂの高圧側とシリンダブロック５が開いた場合には、低圧側外周シールランド９２ＢＬとシリンダブロック５との隙間は、更に小さくなり、また、テーパ面１０１が形成された低圧側外周シールランド９２ＢＬでは、テーパのくさび効果により、低圧側外周シールランド９２ＢＬとシリンダブロック５との間の作動流体の圧力が更に上昇し、バルブプレート９Ｂの高圧側を閉じる方向の大きな反力が発生することから、大きなモーメントが発生し、高圧側の口開きが解消される効果が得られる。

斜板式水圧ポンプでは、作動流体である水によって、摩擦面の潤滑を行っているが、水は粘度が低く摩擦面での潤滑性能に劣ることから、摩擦面での焼付き、磨耗が問題となる。第２実施形態では、テーパ面１０１を設けることにより、発生する圧力が大きくなることから、焼付きの防止に有効である。

なお、テーパ面１０１は、低圧側外周シールランド９２ＢＬのみならず、低圧側の内周シールランドに設けられることができる。

上記においては、テーパ面１０１が形成されるのは、低圧側のシールランドのみであり、高圧側のシールランドには設けられない例について説明した。これに対して、低圧側及び高圧側のシールランドの両方にテーパ面１０１が形成されることもできる。但し、このように高圧側と低圧側の両方にテーパが設けられる場合には、低圧側のシールランドにて、相対的に大きな反力が発生するように、低圧側のシールランドは、相対的に大きな圧力（負荷）が生じるようなテーパ角度（テーパの深さ）に設定される。

次に、図３−１から図３−３を参照して、第３実施形態の斜板式水圧ポンプについて説明する。第３実施形態において、上記と共通する構成要素については、同じ又は対応関係が明確な符号を付してその詳細な説明は省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

図３−１及び図３−３に示すように、単一の又は複数の低圧側外周シールランド９２ＣＬには、周方向に、回転軸４の回転方向Ｙ１にシリンダブロック５との間の隙間が小さくなるステップ１０２が設けられている。そのステップの深さ１０２ｄは、１０数μｍから数１００μｍ程度である。それ以外の構成については、図３−１及び図３−２に示すように、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態によれば、上記第１実施形態に加えて以下の作用が生じる。

低圧側外周シールランド９２ＣＬは、従来よりも高く設定されているため、何らかの理由により、バルブプレート９Ｃの高圧側とシリンダブロック５が開いた場合には、低圧側外周シールランド９２ＣＬとシリンダブロック５との隙間は、更に小さくなり、また、ステップ１０２が設けられた低圧側外周シールランド９２ＣＬでは、ステップ１０２でのせき止め効果により、低圧側外周シールランド９２ＣＬとシリンダブロック５との間の作動流体の圧力が更に上昇し、バルブプレート９Ｃの高圧側を閉じる方向の大きな反力が発生することから、大きなモーメントが発生し、高圧側の口開きが解消される効果が得られる。また、ステップ１０２を設けることにより、発生する圧力が大きくなることから。焼付きの防止に有効である。

なお、ステップ１０２は、低圧側外周シールランド９２ＣＬのみならず、低圧側の内周シールランドに設けられることができる。

次に、図４−１から図４−３を参照して、第４実施形態の斜板式水圧ポンプについて説明する。第４実施形態において、上記と共通する構成要素については、同じ又は対応関係が明確な符号を付してその詳細な説明は省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

図４−１及び図４−３に示すように、単一の又は複数の高圧側外周シールランド９２ＤＨには、径方向に広がるテーパ面１０３が設けられている。テーパ面１０３は、バルブプレート９Ｄの内周側から外周側に向かって、その高さが低くなるように形成されている。そのテーパの深さ１０３ｄは、１０数μｍから数１００μｍ程度である。第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態のように、高圧側外周シールランド９２ＤＨ、及び低圧側外周シールランド９２ＤＬにおいて、高低差がつけられていない。

第４実施形態では、高圧側外周シールランド９２ＤＨは、外周側に向かってその高さが低くなるように形成されているため、何らかの理由により、バルブプレート９Ｄの高圧側とシリンダブロック５が開いたときには、高圧側外周シールランド９２ＤＨでの圧力の上昇が抑制され、これにより、バルブプレート９Ｄの高圧側での口開きが解消される。バルブプレート９Ｄの高圧側での口開きが生じた場合には、シリンダブロック５の回転によって遠心力により径方向外側に流れる作動流体が径方向に広がるテーパ面１０３上を流れるため、高圧側外周シールランド９２ＤＨでの圧力の上昇が抑制される。このように、第４実施形態においても、高圧側のシールランドでもつ負荷（圧力）の割合が低圧側に比べて小さく設定されている。

なお、テーパ面１０３は、高圧側外周シールランド９２ＤＨのみならず、高圧側の内周シールランドに設けられることができる。

次に、図５−１から図６を参照して、第５実施形態の斜板式水圧ポンプについて説明する。第５実施形態において、上記と共通する構成要素については、同じ又は対応関係が明確な符号を付してその詳細な説明は省略し、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

図５−１及び図５−３に示すように、単一の又は複数の高圧側外周シールランド９２ＥＨには、回転軸４の回転方向Ｙ１に、複数の溝１０４が密に設けられている。それらの溝（段差）１０４の深さは、数μmから数十μm程度である。第５実施形態では、図５−２に示すように、上記第１〜第３実施形態のように、高圧側外周シールランド９２ＥＨ、及び低圧側外周シールランド９２ＥＬにおいて、高低差がつけられていない。

次に、第５実施形態の作用について説明する。

通常時（バルブプレート９Ｅの高圧側が口開きしていないとき）において、高圧側外周シールランド９２ＥＨの複数の溝１０４は、スパイラルグルーブによる流体軸受と同様に、溝１０４の凹部１０５とシリンダブロック５との狭い隙間に作動流体の圧力（負荷）が相対的に大きく生じるため、溝１０４に代えてフラット面である場合に比べて、軸受としてシリンダブロック５を支持する力が大きい。このため焼き付きが防止される。図６に示すように、溝１０４の段差がある場合には、フラットで段差が無い場合に比べて、通常時において、バルブプレートとシリンダブロック５との間の隙間が狭いときに、発生する圧力が高い。

一方、バルブプレート９Ｅの高圧側が口開きした場合には、溝１０４の凹部１０５とシリンダブロック５との隙間が広がるため、高圧側での作動流体の水はけが良くなるとともに、その高圧側での隙間の作動流体の圧力が低下する。これにより、図６に示すように、溝１０４が無い場合に比べて、バルブプレート９Ｅの高圧側の口開きが抑制される。

また、シリンダブロック５とバルブプレート９Ｅとの摺動により発熱した作動流体が他の溝１０４の凹部１０５の作動流体によって、冷却されるため、焼き付きが防止される。

なお、溝１０４は、高圧側外周シールランド９２ＥＨのみならず、高圧側の内周シールランドに設けられることができる。

以上述べたように、第１〜第５実施形態においては、高圧側でバルブプレートの口開きを生じたときに、高圧側の圧力を下げ、低圧側の圧力を上げることで、バルブプレートの口開きを抑制する。そのために、上記のように、高圧側のシールランド及び低圧側のシールランドのそれぞれでもつ負荷（圧力）のバランスを変えている。低圧側のシールランドでもつ負荷の割合を相対的に大きくすることで、高圧側のシールランドでシリンダブロック５との隙間が開いたときに、高圧側のシールランドでの圧力の発生を抑制し、低圧側のシールランドにおいて大きな反力を発生させる。

本発明の斜板式流体圧機器の第１実施形態のバルブプレートのシール面を示す図である。 図１−１のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の斜板式流体圧機器の第２実施形態のバルブプレートのシール面を示す図である。 図２−１のＤ−Ｄ断面図である。 図２−１のＥ−Ｅ断面図である。 本発明の斜板式流体圧機器の第３実施形態のバルブプレートのシール面を示す図である。 図３−１のＦ−Ｆ断面図である。 図３−１のＧ−Ｇ断面図である。 本発明の斜板式流体圧機器の第４実施形態のバルブプレートのシール面を示す図である。 図４−１のＨ−Ｈ断面図である。 本発明の斜板式流体圧機器の第５実施形態のバルブプレートのシール面を示す図である。 図５−１のＩ−Ｉ断面図である。 図５−１のＪ−Ｊ断面図である。 本発明の斜板式流体圧機器の第５実施形態のバルブプレートの隙間と圧力の特性を示すグラフである。 従来の斜板式流体圧機器の構成を示す断面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

４ 回転軸
５ シリンダブロック
６ ピストン
７ ピストンシュー
８ 斜板
９Ａ バルブプレート
１２ 吸込口
１３ 吐出口
１５ 作動流体室
１６Ａ 低圧ポート
１７Ａ 高圧ポート
９０Ａ 摺動面
９１Ａ 内周シールランド
９２Ａ 外周シールランド
９２ＡＨ 高圧側外周シールランド
９２ＡＬ 低圧側外周シールランド
９３Ａ 中間シールランド
Ｄ 高低差

Claims (5)

1. 回転自在に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、
   前記ピストンシューが摺動する斜板部と、
   相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートと
   を備えた斜板式流体圧機器であって、
   前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドの高さは、前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドよりも低く設定されている
   ことを特徴とする斜板式流体圧機器。
2. 請求項１記載の斜板式流体圧機器において、
   更に、
   前記バルブプレートのシール面において前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドは、前記シリンダブロックの回転方向上流側の高さよりも前記回転方向下流側の高さの方が高く設定されている
   ことを特徴とする斜板式流体圧機器。
3. 回転自在に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、
   前記ピストンシューが摺動する斜板部と、
   相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートと
   を備えた斜板式流体圧機器であって、
   前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドは、径方向外側に向かって高さが低くなるテーパ面が設けられている
   ことを特徴とする斜板式流体圧機器。
4. 回転自在に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、
   前記ピストンシューが摺動する斜板部と、
   相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートと
   を備えた斜板式流体圧機器であって、
   前記バルブプレートのシール面において前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドには、径方向に連通する凹部が前記シリンダブロックの回転方向に沿って複数形成されている
   ことを特徴とする斜板式流体圧機器。
5. 回転自在に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロック内に往復動可能に設けられ一端にピストンシューを有するピストンと、
   前記ピストンシューが摺動する斜板部と、
   相対的に低圧の流体の流路となる低圧ポートと相対的に高圧の流体の流路となる高圧ポートとを有し、前記シリンダブロックと摺動して前記シリンダブロック内の流体をシール面にてシールするバルブプレートと
   を備えた斜板式流体圧機器であって、
   前記バルブプレートの負荷のバランスは、前記シール面における前記高圧ポート側に設けられた高圧側外周シールランドの方が前記低圧ポート側に設けられた低圧側外周シールランドよりも小さくなるように構成されている
   ことを特徴とする斜板式流体圧機器。

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