JP5639939B2 - 対向式斜板型ピストンポンプ・モータ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックの両側に、傾転可能な第一斜板と第二斜板を備える対向式斜板型ピストンポンプ・モータに関する。

特許文献１に開示された対向式斜板型ピストンポンプ・モータは、複数のシリンダが開口するシリンダブロックと、シリンダブロックの両側に設けられる第一斜板と第二斜板とを備える。ピストンポンプ・モータの第一ピストンと第二ピストンは、シリンダブロックの回転に伴って第一と第二斜板に追従してシリンダを往復動する。

この従来のピストンポンプ・モータは、第一と第二斜板を互いに連動させる傾転連動機構と、第一斜板を傾転させるサーボ機構とを備える。このため、単一のサーボ機構を用いて第一と第二斜板の傾転角度を変えられる。

特開２００９−２０３９２７号公報

しかし、第二斜板の傾転中に、モータシャフトを中心として第二斜板を回転させようとする力（第二斜板をこじる（ねじる）力）が発生する。これは、第二斜板を駆動する力の作用点が、第二斜板を支持する二つの軸受部の間でなく外側にあるためである。この結果、バネの力によって軸受部に付勢されている第二斜板が、第二斜板を保持するための軸受部の軸受メタルから離れて浮いてしまうという問題が生じる。

本発明は、上記の問題に鑑みて、対向式斜板型ピストンポンプ・モータにおいて、第二斜板が、軸受部の軸受メタルから浮かないようにすることを目的とする。

本発明に係る対向式斜板型ピストンポンプ・モータは、複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックを収容するハウジングと、前記シリンダブロックの両側に設けられ、第一軸受部及び第二軸受部によってそれぞれ前記ハウジングに支持される第一斜板及び第二斜板と、前記シリンダブロックの回転に伴って前記第一斜板及び第二斜板にそれぞれ追従して各シリンダを往復動する第一ピストン及び第二ピストンと、前記第一斜板を傾転させるサーボ機構と、を有する。前記ピストンポンプ・モータは、前記第一斜板の傾転中に、前記第一斜板側において前記第一斜板から付勢されて揺動する揺動リンクと、前記揺動リンクを揺動可能に支持する支持ピンと、前記揺動リンクの前記第二斜板側の凹部に摺動可能に嵌合するスライドメタルと、前記第二斜板に取付けられるとともに前記スライドメタルに接続され、前記支持ピンまたはこれに保持される部材に対して前記第一斜板側の先端部において摺接するサイドプレートと、を備える。

本発明のある態様において、前記サイドプレートの前記先端部は円弧面を備え、前記支持ピンは、円弧面からなる凹部を有する円環状の鍔部を備え、前記サイドプレートの前記先端部の前記円弧面が、前記支持ピンの前記鍔部の前記凹部に対して摺接し、前記先端部の前記円弧面と前記凹部の前記円弧面とは、前記第二斜板の傾転中心軸を中心とする円弧面である。本発明の別の態様において、前記サイドプレートの前記先端部が、前記支持ピンに回転可能に保持される円環状部材の凹部に対して摺接する。

本発明によると、第二斜板の傾転中に第二斜板をモータシャフトのまわりで回転させようとする力が発生しても、支持ピン側（又は第一斜板側）へのサイドプレートの移動が規制される。この結果、サイドプレートに固定された第二斜板が、第二軸受部に対して浮くことが防止できる。

第一実施形態に係るピストンモータの横断面図である。 第一実施形態に係るピストンモータの縦断面図である。 （ａ）第一実施形態に係る支持ピンとサイドプレートの構成の一例を示す断面図である。（ｂ）第一実施形態に係る支持ピンとサイドプレートの構成の他の例を示す断面図である。（ｃ）第一実施形態に係る支持ピンとサイドプレートの構成のさらなる他の例を示す断面図である。 （ａ）第二実施形態に係るピストンモータの部分横断面図である。（ｂ）第二実施形態に係る支持ピンとサイドプレートの構成の一例を示す断面図である。

＜第一実施形態＞
図１と図２は、第一実施形態に係るピストンモータ１を示す。ピストンモータ１は、作業車両等に変速機として搭載されるハイドロスタティックトランスミッション（ＨＳＴ）に用いられる。

図１のように、ピストンモータ１は、対向式斜板型ピストンポンプ・モータであり、ピストンモータ１は、ポンプとしても使用できる。ピストンモータ１は、シリンダブロック４の両側に第一斜板３０と第二斜板４０を備える。なお、ピストンモータ１の基本構造は、特開２００９−２０３９２７号公報に開示された従来のピストンモータと同様である。

ピストンモータ１は、ケース２５とポートブロック５０とによりハウジング室２４が形成され、このハウジング室２４にシリンダブロック４および第一、第二斜板３０、４０等が収容される。なお、ケース２５とポートブロック５０をまとめて、ハウジング（収容部材）と呼ぶ場合がある。

モータシャフト５は、シリンダブロック４を貫通してこれに取付けられる。モータシャフト５は、軸受９１を介してポートブロック５０に回転可能に支持され、軸受９２を介してケース２５に回転可能に支持される。

シリンダブロック４にはその軸心回りの同一円周上に複数のシリンダ６が一定の間隔を持って形成される。シリンダ６には両側から第一ピストン８と第二ピストン９がそれぞれ挿入され、これらの間に容積室１０が形成される。

第一、第二ピストン８、９の一端は、シリンダブロック４の両端面からそれぞれ突出し、第一、第二斜板３０、４０にシュー２１、２２を介して支持される。シリンダブロック４が回転すると、第一、第二ピストン８、９は第一、第二斜板３０、４０との間で互いに反対方向に往復動する。

図１のように、各容積室１０に作動油を給排する油通路は、ポートブロック５０の第一軸受部３２（第一すべり軸受部）に開口する対の軸受ポート３９と、第一斜板３０に開口する対の斜板ポート１６と、斜板プレート６０に開口するシリンダ６と同数のバルブポート６１と、各シュー２１を貫通するシューポート１９とによって形成される。

ピストンモータ１における作動油の流れは、一方の軸受ポート３９→一方の斜板ポート１６→バルブポート６１→シューポート１９→容積室１０→シューポート１９→バルブポート６１→他方の斜板ポート１６→他方の軸受ポート３９となる。各容積室１０に導かれる作動油圧によって第一、第二ピストン８、９がシリンダ６を互いに反対方向に往復動し、シリンダブロック４とモータシャフト５が回転する。

シュー２１、２２を付勢する手段として、複数のスプリング９５、９６が設けられる。シリンダブロック４の穴９３、９４のそれぞれにスプリング９５、９６が入れられる。一方の各スプリング９５の付勢力は、リテーナホルダ９７、リテーナプレート９８を介して各シュー２１に伝えられ、この付勢力により各シュー２１が斜板プレート６０に押し付けられる。他方の各スプリング９６の付勢力はリテーナホルダ８７、リテーナプレート８８を介して各シュー２２に伝えられ、この付勢力により各シュー２２が第二斜板４０に押し付けられる。この結果、二斜板４０は、スプリング９６のバネの力（弾性力）によって、後述の第二軸受部４２に付勢されている。

第一、第二斜板３０、４０は、それぞれ第一軸受部３２と第二軸受部４２によって、斜板背面ジャーナル部３１、４１を介して傾転可能に支持され、ピストンモータ１の１回転当たりの押しのけ容積を変えられるようになっている。入力側のポンプシャフトと出力側のモータシャフト５の回転数の比率は、ピストンポンプとピストンモータ１の押しのけ容積の比に応じて変化する。

サーボ機構３３は、ピストンモータ１のポートブロック５０に設けられ、第一斜板３０を傾転させる。サーボ機構３３は、ポートブロック５０に摺動可能に収装されるサーボレギュレータピストン３４を備える。サーボレギュレータピストン３４が油圧等によって移動することにより、駆動用係合ピン６５、スライドメタル６６を介して第一斜板３０が傾転する。サーボレギュレータピストン３４には、スライドメタル６６を摺動可能に係合させる環状の凹部６７が形成され、駆動用係合ピン６５はスライドメタル６６を介して凹部６７に係合する。サーボレギュレータピストン３４の動きはスライドメタル６６、駆動用係合ピン６５を介して第一斜板３０に伝えられる。

ピストンモータ１には第一、第二斜板３０、４０を互いに連動させる傾転連動機構４５が設けられる。傾転連動機構４５は、ケース２５に支持ピン４９を介して揺動可能に連結される揺動リンク４８と、第二斜板４０をこの揺動リンク４８の一端に係合させる第二係合ピン５４と、第一斜板３０をこの揺動リンク４８の他端に係合させる第一係合ピン５３とを備える。後述するように第一、第二斜板３０、４０の傾転角度が所定の関係をもって変化するように各部の寸法が設定される。

第一係合ピン５３は、第一斜板３０の側部から突出しており、スライドメタル７５を介して揺動リンク４８の凹部５８に摺動可能に係合する。第二係合ピン５４は、第二斜板４０の側部から突出しており、スライドメタル６２を介して揺動リンク４８の凹部５５に摺動可能に係合する。

支持ピン４９、第一係合ピン５３、第二係合ピン５４、駆動用係合ピン６５は、それぞれの中心軸がモータシャフト５の中心軸Ｏ５と直交し、第一、第二斜板３０、４０の傾転中心軸Ｏ３０、Ｏ４０と平行に延びるように配置される。

図１に示すように、サーボ機構３３と傾転連動機構４５とを両者の間に第一斜板３０が挟まれるように配置される。駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５３は第一斜板３０の両側部からそれぞれ反対方向に突出する。

第二斜板４０の一方の側部にはサイドプレート４６が２本のボルト７６、７７を介して締結される。このサイドプレート４６の先端部から第二係合ピン５４が突出して設けられる。第二係合ピン５４は、サイドプレート４６を介して第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０よりも第一斜板３０側に配置される。サイドプレート４６は、第二斜板４０に対して斜板背面ジャーナル部４１と反対側に突出する先端部４６ａ（突出部）を有する。

揺動リンク４８は、支持ピン４９に軸受６３を介して揺動可能に支持される。支持ピン４９はブラケット８２にナット８３を介して締結される。ブラケット８２は複数のビス８４を介してケース２５に締結される。

揺動リンク４８は、支持ピン４９から第一斜板３０に向けて延びる第一リンク部４８ａと、支持ピン４９から第二斜板４０に向けて延びる第二リンク部４８ｂとを有する。第一リンク部４８ａにスライドメタル７５に係合する凹部５８が形成され、第二リンク部４８ｂにスライドメタル６２に係合する凹部５５が形成される。スライドメタル６２は、揺動リンク４８の凹部５５に摺動可能であるとともに、第二係合ピン５４に対して揺動可能（回転可能）である。スライドメタル７５は、揺動リンク４８の凹部５８に摺動可能であるとともに、第一係合ピン５３に対して揺動可能（回転可能）である。

サーボ機構３３のサーボレギュレータピストン３４が移動することにより、第一斜板３０が傾転するとともに、第二斜板４０が傾転連動機構４５を介して第一斜板３０に連動して傾転する。ピストンモータ１の容量は、サーボレギュレータピストン３４のストロークに応じて連続的に変えられる。

図２はピストンモータ１が最大容量に切換えられた状態を示し、第一斜板３０の傾転角度が最大値（例えば１６〜１７°）になるとともに、第二斜板４０の傾転角度（例えば１６〜１７°）が最大値になる。ピストンモータ１が最小容量に切換えられた状態では、第一斜板３０の傾転角度が０°になり、第二斜板４０の傾転角度ＴＨ５が０°より大きい最小値（例えば６〜７°）になる。

第一斜板３０は、斜板背面ジャーナル部３１を介して傾転中心軸Ｏ３０を中心として回動する。一対の斜板背面ジャーナル部３１は、第一斜板３０の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がポートブロック５０の第一軸受部３２の軸受メタル３８を介して摺動可能に支持される。円弧状断面を有する第一軸受部３２及び軸受メタル３８は、円筒の一部の形状を有し、この円筒の軸が傾転中心軸Ｏ３０に一致する。斜板背面ジャーナル部３１は、第一斜板３０と一体で形成されるが、これに限らず第一斜板３０と別体で形成しても良い。

駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５３は、斜板背面ジャーナル部３１に形成された各穴に圧入して固定される。これにより、駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５３は、斜板背面ジャーナル部３１の側面からそれぞれ突出して設けられる。

第二斜板４０は、傾転中心軸Ｏ４０を中心として回動する。一対の斜板背面ジャーナル部４１は、第二斜板４０の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がケース２５の第二軸受部４２（第二すべり軸受部）の軸受メタル４４を介して摺動可能に支持される。円弧状断面を有する第二軸受部４２及び軸受メタル４４は、円筒の一部の形状を有し、この円筒の軸が傾転中心軸Ｏ４０に一致する。斜板背面ジャーナル４１は、第二斜板４０と別体で形成され、２本のノックピンを介して第二斜板４０に固定される。なお、これに限らず、斜板背面ジャーナル４１を第二斜板４０と一体で形成しても良い。

以下、ピストンモータ１が従来のピストンモータから改良された点について述べる。

支持ピン４９は、支持ピン４９のシリンダブロック側の端に位置する円環状の鍔部（又はフランジ部）４９ａを有する。円環状の鍔部４９ａとブラケット８２で揺動リンク４８を挟み込むことにより、揺動リンク４８の揺動軸方向内（支持ピン４９の軸方向内）での移動が制限される。

図３（ａ）のように、支持ピン４９の鍔部４９ａにおいて、円弧状の凹部４９ｂが形成されている。円弧状の凹部４９ｂの表面は、第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面（断面が円弧状の面）である。サイドプレート４６は、鍔部４９ａの凹部４９ｂに摺接するように突出する先端部４６ａ（突出部）を第一斜板側に備える。

図３（ａ）において、サイドプレート４６の先端部４６ａは、鍔部４９ａの凹部４９ｂに摺接する摺接面として、第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面を有する。先端部４６ａの円弧面は、鍔部４９ａの凹部４９ｂの表面と形状的に適合して、鍔部４９ａの凹部４９ｂに対して面接触しながら摺動する。

これにより、第二斜板４０の傾転中に第二斜板をこじる力が発生しても、モータシャフト５の中心軸Ｏ５方向やこじる方向（中心軸Ｏ５に関する円周方向）に関してサイドプレート４６の移動が確実に規制される。この結果、サイドプレート４６に固定された第二斜板４０の斜板背面ジャーナル４１が、第二軸受部４２の軸受メタル４４に対して浮くことが防止できる。

なお、代替として、図３（ｂ）のように、サイドプレート４６の第一斜板側の先端部４６ａは、鍔部４９ａの凹部４９ｂと点接触又は線接触するよう鋭利な形状を有してもよい。これにより、第二斜板４０の傾転が妨げられずに、サイドプレート４６及びこれに固定された第二斜板４０が、第二軸受部４２の軸受メタル４４に対して浮くことが防止できる。

また、代替として、図３（ｃ）のように、円環状の鍔部４９ａの凹部４９ｂを省略してもよい。この場合、サイドプレート４６の先端部４６ａは、第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面を有し、この円弧面は、鍔部４９ａに対して線接触しながら摺動する。これにより、第二斜板４０の傾転中に第二斜板をこじる力が発生しても、少なくともモータシャフト５の中心軸Ｏ５方向に関して、サイドプレート４６及びこれに固定された第二斜板４０の移動が確実に規制される。

次に、本実施形態の作用効果について述べる。本実施形態によると、サイドプレート４６は、第二斜板４０に取付けられるとともにスライドメタル６２に接続され、支持ピン４９に対して第一斜板側の先端部において摺接する。

これにより、第二斜板４０の傾転中に、第二斜板をモータシャフト（出力軸）の周りで回転させようとする力が発生しても、モータシャフト５の中心軸Ｏ５方向（即ち、第二斜板４０が第二軸受部４２に対して浮く方向）に関して、サイドプレート４６の移動が規制される。この結果、サイドプレート４６に固定された第二斜板４０が、第二軸受部４２に対して浮くことが防止できる。

また、一例として、サイドプレート４６の先端部４６ａは円弧面を備え、支持ピン４９は、円弧面からなる凹部４９ｂを有する円環状の鍔部４９ａを備える。サイドプレート４６の先端部４６ａの円弧面が、支持ピン４９の鍔部４９ａの凹部４９ｂに対して摺接する。サイドプレート４６の先端部４６ａの円弧面と鍔部４９ａの凹部４９ｂの円弧面とは、第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面である。このため、モータシャフト５の中心軸Ｏ５方向（即ち、第二斜板４０が第二軸受部４２に対して浮く方向）に関して、サイドプレート４６の移動が確実に規制される。この結果、サイドプレート４６に固定された第二斜板４０が、第二軸受部４２に対して浮くことが確実に防止できる。

＜第二実施形態＞
図４（ａ）（ｂ）を参照して、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、円弧状の凹部１００ａを有する円環状部材１００が、回転可能に支持ピン４９に保持されている。そして、この円環状部材１００に対して、サイドプレート４６の突出する先端部４６ａが摺接する。他の構成は、第一実施形態と同じであり説明を省略する。

円環状部材１００には支持ピン４９が挿入され、円環状部材１００は支持ピン４９に対して回転可能である。支持ピン４９は、支持ピン４９のシリンダブロック側の端に位置する円環状の鍔部（又はフランジ部）４９ａを有する。円環状部材１００は、円環状の鍔部４９ａと揺動リンク４８との間に配置され、支持ピン４９の軸方向内での移動が制限される。

図４（ｂ）のように、円環状部材１００において、円弧状の凹部１００ａが形成されている。サイドプレート４６は、円環状部材１００の凹部１００ａに摺接するように突出する先端部４６ａ（突出部）を第一斜板側に備える。サイドプレート４６の先端部４６ａは、円環状部材１００の凹部１００ａに摺接する摺接面として、第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面を有する。円環状部材１００の凹部１００ａの表面は、先端部４６ａの円弧面と同じ曲率を有する円弧面であり、傾転中心軸Ｏ４０を中心とする円弧面である。

第二実施形態によると、ピストンモータ１は、支持ピン４９に回転可能に保持される円環状部材１００を備える。サイドプレート４６の先端部４６ａが、円環状部材１００の凹部１００ａに対して摺接する。ピストンモータ１の組立時において、円環状部材１００の凹部１００ａの円弧面がサイドプレート４６の先端部４６ａの円弧面に揃うように、円環状部材１００は回転する。これにより、ピストンモータ１の組立が容易になる。そして、完成したピストンモータ１において、サイドプレート４６の先端部４６ａの摺接面は、円環状部材１００の凹部１００ａの円弧面に形状的に適合して、面接触しながら摺動できる。

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。例えば、第一係合ピン５３と第二係合ピン５４は、それぞれ第一斜板３０の斜板背面ジャーナル部３１とサイドプレート４６に設けられたが、それぞれスライドメタル７５とスライドメタル６２に設けることもできる。この場合に、第一係合ピン５３と第二係合ピン５４に嵌合する穴が、それぞれ斜板背面ジャーナル部３１とサイドプレート４６に設けられる。また、例えば、ピストンモータ１は、斜板型油圧ピストンポンプ・モータとして油圧ポンプとしても使用できる。

１ ピストンモータ（ピストンポンプ・モータ）
４ シリンダブロック
５ モータシャフト
６ シリンダ
８ 第一ピストン
９ 第二ピストン
１０ 容積室
２５ ケース（ハウジング）
３０ 第一斜板
３２ 第一軸受部
４０ 第二斜板
４２ 第二軸受部
４６ サイドプレート
４８ 揺動リンク
４９ 支持ピン
４９ａ 鍔部
５０ ポートブロック（ハウジング）
５５ 凹部
６２ スライドメタル
１００ 円環状部材
Ｏ５ 中心軸
Ｏ３０ 傾転中心軸
Ｏ４０ 傾転中心軸

Claims (3)

1. 複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックを収容するハウジングと、
   前記シリンダブロックの両側に設けられ、第一軸受部及び第二軸受部によってそれぞれ前記ハウジングに支持される第一斜板及び第二斜板と、
   前記シリンダブロックの回転に伴って前記第一斜板及び第二斜板にそれぞれ追従して各シリンダを往復動する第一ピストン及び第二ピストンと、
   前記第一斜板を傾転させるサーボ機構と、を有する対向式斜板型ピストンポンプ・モータであって、
   前記第一斜板の傾転中に、前記第一斜板側で前記第一斜板から付勢されて揺動する揺動リンクと、
   前記揺動リンクを揺動可能に支持する支持ピンと、
   前記揺動リンクの前記第二斜板側の凹部に摺動可能に嵌合するスライドメタルと、
   前記第二斜板に取付けられるとともに前記スライドメタルに接続され、前記支持ピンまたはこれに保持される部材に対して前記第一斜板側の先端部において摺接するサイドプレートと、
   を備えることを特徴とする対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
2. 前記サイドプレートの前記先端部は、円弧面を備え、
   前記支持ピンは、円弧面からなる凹部を有する円環状の鍔部を備え、
   前記サイドプレートの前記先端部の前記円弧面が、前記支持ピンの前記鍔部の前記凹部に対して摺接し、
   前記先端部の前記円弧面と前記凹部の前記円弧面とは、前記第二斜板の傾転中心軸を中心とする円弧面であることを特徴とする請求項１に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
3. 前記対向式斜板型ピストンポンプ・モータは、前記支持ピンに回転可能に保持される円環状部材を備え、
   前記サイドプレートの前記先端部が、前記円環状部材の凹部に対して摺接することを特徴とする請求項１に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。

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