JP5149639B2 - ポンプ・モータの軸受構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングに対して回転シャフトがそのラジアル方向に相対変位するポンプ・モータの軸受構造に関するものである。

従来、この種のポンプ・モータとして、可変容量型油圧ベーンポンプが特許文献１に開示されている。

この油圧ベーンポンプは、回転シャフトと共に図示しないロータが回転し、ロータに設けられるベーンを介して作動油が加圧されるようになっている。そして、ロータとベーンとの間でポンプ室を画成するカムリングがハウジングに対してスライドすることにより、ポンプ押しのけ容積が変化し、作動油の吐出流量が変えられる。

また、特許文献２には、モータ軸をそのスラスト方向にスライド可能に支持する構造が開示されている。
特開２０００−１０４６７２号公報 特開２００６−１１２５４５号公報

しかしながら、このような従来のポンプ・モータにあっては、ハウジングに対して回転シャフトをそのラジアル方向にスライド可能に支持する場合、回転シャフトの振れを抑えるために、回転シャフトのスライド支持構造が複雑化し、実用化が難しいという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ハウジングに対して回転シャフトをそのラジアル方向にスライド可能に支持するポンプ・モータの軸受構造を提供することを目的とする。

本発明は、ハウジングに対して回転シャフトをその中心軸まわりに回転可能に支持し、かつそのラジアル方向にスライド可能に支持するポンプ・モータの軸受構造であって、回転シャフトを回転可能に両持ち支持する第一、第二インサイドプレートと、第一インサイドプレートをこれに転接する対の第一フラットローラベアリングを介してスライド可能に支持する第一支持部と、第二インサイドプレートをこれに転接する対の第二フラットローラベアリングを介してスライド可能に支持する第二支持部とを備え、第一フラットローラベアリングと対の第二フラットローラベアリングとの少なくとも一方を回転シャフトの中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置したことを特徴とするものとした。

本発明によると、回転シャフトの振れが十分に抑えられ、回転シャフトのスライド支持構造を簡素化し、製品の信頼性を高められるとともに、コストダウンがはかれる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、ポンプ・モータとして可変容量型の油圧ベーンポンプに設けられる回転シャフト１の支持構造を示す。

油圧ベーンポンプは、回転シャフト１と共に図示しないロータが回転し、ロータに設けられるベーンを介してポンプ室が拡縮し、吸込ポートからポンプ室に作動油を吸入し、ポンプ室から吐出ポートに加圧された作動油を吐出するようになっている。そして、回転シャフト１が図示しないハウジングに対してＹ軸方向にスライド（平行移動）することにより、ポンプ押しのけ容積が変化し、作動油の吐出流量が変えられる。

ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平前後方向、Ｙ軸が略垂直方向、Ｚ軸が略水平横方向に延び、回転シャフト１の中心軸がＺ軸方向に延びるように配置されるものとし、回転シャフト１の支持構造を説明する。

油圧ベーンポンプは、ハウジングに対して回転シャフト１をその中心軸まわりに回転可能に支持する回転支持機構を備えるとともに、ハウジングに対して回転シャフト１をＹ軸ラジアル方向にスライド可能に支持するスライド支持機構を備える。

回転シャフト１の回転支持機構は、回転シャフト１をベアリング２、３を介して回転可能に両持ち支持する第一、第二インサイドプレート１１、１２を備える。

回転シャフト１にはベアリング２、３の間に挟まれる部位１ａにロータが取り付けられ、ベアリング２より突出する部位１ｂによって動力伝達が行われる。

ベアリング２、３は、環状のインナーレース２ａ、３ａと環状のアウターレース２ｂ、３ｂとの間に複数の転動体２ｃ、３ｃがそれぞれ介装され、ラジアル荷重とスラスト荷重を受ける軸受である。

回転シャフト１にはベアリング２、３のインナーレース２ａ、３ａが嵌合して固定される。一方、第一、第二インサイドプレート１１、１２にはベアリング２、３のアウターレース２ｂ、３ｂが嵌合して固定される。

このように回転シャフト１の回転支持機構は、回転シャフト１を第一、第二インサイドプレート１１、１２にベアリング２、３を介して回転可能に支持する。

回転シャフト１のスライド支持機構は、第一インサイドプレート１１を対の第一フラットローラベアリング２１、２２を介してスライド可能に支持する第一固定プレート（第一支持部）２３と、第二インサイドプレート１２を対の第二フラットローラベアリング３１、３２を介してスライド可能に支持する第二固定プレート（第二支持部）３３とを備える。

第一フラットローラベアリング２１、２２、第二フラットローラベアリング３１、３２は、平板状の本体に複数の転動体（図示せず）が収められ、各転動体に転接する第一、第二インサイドプレート１１、１２をそれぞれスライド可能に支持する。

対の第一フラットローラベアリング２１、２２は、回転シャフト１の中程を挟むように配置され、ＸＹ平面に沿って第一固定プレート２３に固定される。

対の第一フラットローラベアリング２１、２２は、回転シャフト１の中心軸と直交するように配置される。

第一インサイドプレート１１には第一フラットローラベアリング２１、２２の転動体に転接する対のレール面１１ａと対のストッパ面１１ｂが形成される。

対のレール面１１ａは、回転シャフト１の中心軸と直交するように配置され、第一フラットローラベアリング２１、２２に平行に対峙する。

対のストッパ面１１ｂは、レール面１１ａの内側端部からレール面１１ａと直交して延び、回転シャフト１の中心軸と平行に配置され、第一フラットローラベアリング２１、２２の内側端部に対峙する。各ストッパ面１１ｂが第一フラットローラベアリング２１、２２の内側端部に摺接することにより、回転シャフト１のＸ軸方向のラジアル荷重が支持され、第一インサイドプレート１１の第一固定プレート２３に対してＸ軸方向について所定の中央位置に保持される。

図５の（ａ）、（ｂ）は、回転シャフト１と第一固定プレート２３と第一インサイドプレート１１を図１においてＺ軸左側から見た正面図であり、（ａ）では回転シャフト１が中央位置にあり、（ｂ）では回転シャフト１が最上位置にある。第一固定プレート２３には、回転シャフト１を挿通させる長円形の開口部２３ａが形成されている。

第二フラットローラベアリング３１、３２は、回転シャフト１の端部を挟むように配置され、ＸＹ平面に対して傾斜し、互いに対向するように第二固定プレート３３に固定される。これにより、第二フラットローラベアリング３１、３２は、回転シャフト１の中心軸と直交する平面に対して傾斜し、互いに対向するように配置される。

図２は、第二固定プレート３３のＸＺ平面に沿った横断面図であり、図中に回転シャフト１の中心軸Ｓを示している。第二フラットローラベアリング３１、３２は、回転シャフト１の中心軸Ｓについて対称的に配置され、回転シャフト１の中心軸Ｓに対してそれぞれ４５°の傾斜角度を持つ。

第二フラットローラベアリング３１、３２がそれぞれ受ける荷重は、回転シャフト１の回転方向によって差が生じる。これに対処して、回転シャフト１の中心軸Ｓに対する第二フラットローラベアリング３１、３２の傾斜角度θ３１、θ３２は、回転シャフト１から荷重を受けない自由状態で所定の角度差（例えば０．０５°）を持ち、回転シャフト１から荷重を受けた負荷状態で第二固定プレート３３が変形するのに伴って互いに等しい角度４５°になるように設定される。

なお、回転シャフト１の中心軸Ｓに対する第二フラットローラベアリング３１、３２の傾斜角度θ３１、θ３２は、４５°に限らず、任意に設定する。

図３は、第二インサイドプレート１２のＸＺ平面に沿った横断面図であり、第二インサイドプレート１２には第二フラットローラベアリング３１、３２の転動体に転接する対のレール面１２ａが形成される。

図３において、各レール面１２ａは、回転シャフト１の中心軸Ｓに対してそれぞれ４５°の傾斜角度を持つ。各レール面１２ａを第二フラットローラベアリング３１、３２に平行に対峙する。

なお、回転シャフト１の中心軸Ｓに対する各レール面１２ａの傾斜角度は４５°に限らず、第二フラットローラベアリング３１、３２の傾斜角度と等しくなるように設定する。

図４は第二インサイドプレート１２を図１においてＺ軸右側から見た正面図であり、各レール面１２ａはＹ軸方向に延び、各レール面１２ａのＹ軸方向両端部１２ｃ〜１２ｆは、ハウジング内に設けられる図示しない部品に一定のクリアランスを持つように円弧状に形成される。

第二インサイドプレート１２の上下端部１２ｇ、１２ｈも、各レール面１２ａのＹ軸方向両端部１２ｃ〜１２ｆと同じく、ハウジング内に設けられる図示しない部品に一定のクリアランスを持つように円弧状に形成される。

これにより、第二インサイドプレート１２がハウジング内の部品に干渉することがなく、第二フラットローラベアリング３１、３２の転動体に転接する各レール面１２ａの有効受圧面積を最大限に確保することができる。

油圧ベーンポンプは、以上のように構成され、回転シャフト１と共に図示しないロータが回転し、ロータに設けられるベーンを介して作動油を加圧し、回転シャフト１がハウジングに対してＹ軸方向にスライドすることにより、ポンプ押しのけ容積が変化し、作動油の吐出流量が変えられる。

回転シャフト１がハウジングに対してＹ軸方向にスライドするとき、第一インサイドプレート１１のレール面１１ａ、１１ｂが対の第一フラットローラベアリング２１、２２に転接して支持されるとともに、第二インサイドプレート１２の各レール面１２ａが対の第二フラットローラベアリング３１、３２に転接して支持される。

対の第二フラットローラベアリング３１、３２は、回転シャフト１の中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置されるため、対の第二フラットローラベアリング３１、３２に各レール面１２ａが転接することにより、回転シャフト１の中心軸方向のスラスト荷重が支持され、図１において第二インサイドプレート１２がＺ軸方向右側に移動することを止めるとともに、回転シャフト１のＸ軸方向のラジアル荷重が支持され、第二インサイドプレート１２がＸ軸方向について所定の中央位置に保持される。これにより、回転シャフト１はＹ軸方向にのみスライド可能に支持され、回転シャフト１の振れが十分に抑えられる。

本実施の形態では、ハウジングに対して回転シャフト１をその中心軸まわりに回転可能に支持し、かつそのラジアル方向にスライド可能に支持するポンプ・モータの軸受構造であって、回転シャフト１を回転可能に両持ち支持する第一、第二インサイドプレート１１、１２と、第一インサイドプレート１１をこれに転接する対の第一フラットローラベアリング２１、２２を介してスライド可能に支持する第一支持部（第一固定プレート２３）と、第二インサイドプレート１２をこれに転接する対の第二フラットローラベアリング３１、３２を介してスライド可能に支持する第二支持部（第二固定プレート３３）とを備え、、対の第二フラットローラベアリング３１、３２を回転シャフト１の中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置したため、回転シャフト１の振れが十分に抑えられ、回転シャフト１のスライド支持構造を簡素化し、製品の信頼性を高められるとともに、コストダウンがはかれる。

他の実施の形態として、対の第一フラットローラベアリング２１、２２を、対の第二フラットローラベアリング３１、３２と同様に、回転シャフト１の中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置してもよい。

本実施の形態では、対の第一フラットローラベアリング２１、２２を回転シャフト１の中心軸に対して直交するように配置し、対の第二フラットローラベアリング３１、３２を回転シャフト１の中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置したため、回転シャフト１の振れが十分に抑えられ、円滑な作動が得られる。

本実施の形態では、第二インサイドプレート１２に第二フラットローラベアリング３１、３２に転接する対のレール面１２ａを形成し、対のレール面１２ａを第二フラットローラベアリング３１、３２に平行に対峙するように回転シャフト１の中心軸に対して傾斜させたため、第二インサイドプレート１２がＸ軸方向について所定の中央位置に保持され、回転シャフト１の振れが十分に抑えられる。

本実施の形態では、第二インサイドプレート１２に第二フラットローラベアリング３１、３２に転接する対のレール面１２ａを形成し、対のレール面１２ａの端部をハウジング内に設けられる部品に一定のクリアランスを持つように円弧状に形成したため、第二インサイドプレート１２がハウジング内の部品に干渉することがなく、第二フラットローラベアリング３１、３２の転動体に転接する各レール面１２ａの有効受圧面積を十分に確保することができる。

本実施の形態では、回転シャフト１の中心軸Ｓに対する第二フラットローラベアリング３１、３２の傾斜角度θ３１、θ３２は、回転シャフト１から荷重を受けない自由状態で角度差を持ち、回転シャフト１から荷重を受ける負荷状態で第二固定プレート３３が変形するのに伴って互いに等しくなるように設定したため、負荷状態で第二フラットローラベアリング３１、３２が対称的に配置され、回転シャフト１の振れが十分に抑えられる。

他の実施の形態として、図６に示すように、第一支持部（第一固定プレート２３）の軸方向外側に第一インサイドプレート１１を配置するとともに、第二支持部（第二固定プレート３３）の軸方向外側に第二インサイドプレート１２を配置してもよい。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のポンプ・モータの軸受構造は、ベーンポンプに限らず、例えばピストンが往復動するポンプ・モータ、あるいは電動モータ・ジェネレータ、あるいは他の回転機等に利用できる。

本発明の実施の形態を示す回転シャフトの支持構造の斜視図。 同じく第二固定プレートのＸＺ平面に沿った横断面図。 同じく第二インサイドプレートのＸＺ平面に沿った横断面図。 同じく第二インサイドプレートの正面図。 同じく回転シャフト等の動きを示す正面図。 他の実施の形態を示す回転シャフトの支持構造の斜視図。

符号の説明

１ 回転シャフト
１１ 第一インサイドプレート
１２ 第二インサイドプレート
２１、２２ 第一フラットローラベアリング
３１、３２ 第二フラットローラベアリング

Claims (5)

1. ハウジングに対して回転シャフトをその中心軸まわりに回転可能に支持し、かつそのラジアル方向にスライド可能に支持するポンプ・モータの軸受構造であって、
   前記回転シャフトを回転可能に両持ち支持する第一、第二インサイドプレートと、
   前記第一インサイドプレートをこれに転接する対の第一フラットローラベアリングを介してスライド可能に支持する第一支持部と、
   前記第二インサイドプレートをこれに転接する対の第二フラットローラベアリングを介してスライド可能に支持する第二支持部とを備え、
   前記第一フラットローラベアリングと前記対の第二フラットローラベアリングとの少なくとも一方を前記回転シャフトの中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置したことを特徴とするポンプ・モータの軸受構造。
2. 前記対の第一フラットローラベアリングを前記回転シャフトの中心軸に対して直交するように配置し、
   前記対の第二フラットローラベアリングを前記回転シャフトの中心軸に対して傾斜し、かつ互いに対向するように配置したことを特徴とする請求項１に記載のポンプ・モータの軸受構造。
3. 前記第二インサイドプレートに前記第二フラットローラベアリングに転接する対のレール面を形成し、
   前記対のレール面を前記第二フラットローラベアリングに平行に対峙するように前記回転シャフトの中心軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ・モータの軸受構造。
4. 前記第二インサイドプレートに前記第二フラットローラベアリングに転接する対のレール面を形成し、
   前記対のレール面の端部を前記ハウジング内に設けられる部品に一定のクリアランスを持つように円弧状に形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のポンプ・モータの軸受構造。
5. 前記回転シャフトの中心軸に対する前記第二フラットローラベアリングの傾斜角度は、前記回転シャフトから荷重を受けない自由状態で角度差を持ち、前記回転シャフトから荷重を受ける負荷状態で前記第二固定プレートが変形するのに伴って互いに等しくなるように設定したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のポンプ・モータの軸受構造。

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