JP5756691B2 - 斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設車両に用いられる斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプに関する。

斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプは、斜板の傾転角度を変化させるための傾転ピストンを有する。ここで、例えば特許文献１に記載された斜板式油圧モータ（１）では、斜板（１２）と傾転制御ピストン（１４Ｂ）とが点接触している。

特開２００４−１６９６５４号公報

特許文献１に記載のように、斜板（１２）と傾転制御ピストン（１４Ｂ）とが点接触していると、斜板（１２）が磨耗したり、割れたりすることがある。斜板（１２）の摩耗・割れを防止するためには、斜板（１２）に熱処理を施す対応が考えられるが、熱処理の追加は高価である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、熱処理などの硬化処理を斜板に施すことなく、斜板の摩耗・割れを防止することができる構造を備えた斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプを提供することである。

上記課題を解決するための本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に収納された回転軸と、前記回転軸に取り付けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ穴と、前記シリンダ穴に摺動自在に挿入されたピストンと、前記ピストンの先端に設けられたシューと、前記シューが摺動する斜面と、当該斜面の反対側に形成され前記本体ケースに対して支持される支持面と、を有する斜板と、前記斜板の支持面に当接し、当該斜板を前記ピストン側に向かって押圧することで当該斜板を傾転させる傾転ピストンと、前記本体ケースに形成され前記傾転ピストンが摺動自在に挿入される傾転ピストン用シリンダ穴と、を備える斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプにおいて、前記傾転ピストンの斜板側端面に球面部が一体的に形成されており、傾転ピストン側に前記球面部が摺動自在に嵌り込む当該球面部と同形状の凹部と、斜板側に前記支持面と摺動する摺動面と、を有するプレート部材が、前記斜板と前記傾転ピストンとの間に配置されていることを特徴とする斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプである。

この構成によれば、斜板と傾転ピストンとがプレート部材を介して当接する。傾転ピストンとプレート部材との接触面積、およびプレート部材と斜板との接触面積は、いずれも従来の斜板と傾転ピストンとの接触面積に比べて増加するので傾転ピストンの押圧力は従来のような集中荷重とはならない。したがって、熱処理などの硬化処理を斜板に施すことなく、斜板の摩耗・割れを防止することができる。

また本発明において、前記斜板が低速位置にあるときに、前記傾転ピストン用シリンダ穴の開口側端面よりも斜板側に前記プレート部材が配置されていることが好ましい。

この構成によれば、斜板と傾転ピストンとの間にプレート部材を配置したとしても、傾転ピストンの軸方向長さを従来よりも短くする必要がない。すなわち、傾転ピストンの軸方向長さを従来と同様の長さとすることができ、傾転ピストンが傾くことに起因する傾転ピストン用シリンダ穴の偏摩耗を防止できる。

さらに本発明において、前記プレート部材の摺動面の面積が、前記傾転ピストン用シリンダ穴の面積よりも大きくされていることが好ましい。

この構成によれば、プレート部材の受圧面積が大きくなり面圧が下がるので、安価な素材を用いてプレート部材を製作することが可能となる。

本発明によれば、傾転ピストンの斜板側端面に球面部を一体的に形成するとともに、この球面部が摺動自在に嵌り込む当該球面部と同形状の凹部を傾転ピストン側に、斜板の支持面と摺動する摺動面を斜板側に有するプレート部材を、斜板と傾転ピストンとの間に配置することで、熱処理などの硬化処理を斜板に施すことなく、斜板の摩耗・割れを防止することができる構造を備えた斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプとすることができる。

本発明の一実施形態に係る斜板式油圧モータの断面図であり、斜板が低速位置にあるときの図である。 図１のＡ部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る斜板式油圧モータの断面図であり、斜板が高速位置にあるときの図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下に説明する斜板式の油圧モータ１（斜板式油圧回転機）は、油圧ショベルなどの建設車両における走行装置に用いられるものであって、高速と低速との２速切換えを可能とする可変容量型の油圧モータである。なお、本発明は、斜板式油圧モータだけでなく斜板式油圧ポンプにも適用することができる。

（斜板式油圧モータの構成）
図１、３は、本発明の一実施形態に係る斜板式の油圧モータ１の断面図であり、図１は斜板７が低速位置にあるときの図、図３は斜板７が高速位置にあるときの図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。

図１〜３に示すように、油圧モータ１は、本体ケース２、回転軸３、シリンダブロック４、ピストン５、シュー６、斜板７、傾転ピストン８などを備えている。

（本体ケースおよび回転軸）
本体ケース２は、回転軸３、シリンダブロック４、ピストン５、斜板７などを収納するためのものであり、回転軸３は、本体ケース２に対して回転自在に保持されている。

（シリンダブロック）
シリンダブロック４は、回転軸３に対してスプライン結合され、回転軸３の軸方向Ｘには移動可能に、回転軸３の回転方向には回転軸３とともに回転するように回転軸３に取り付けられている。また、シリンダブロック４の軸心まわりには軸方向に穿設された複数のシリンダ穴４ａが形成されている。これらのシリンダ穴４ａは、同一円周上に等間隔で配置されている。シリンダ穴４ａは、その長手方向が軸方向Ｘと平行になるようにシリンダブロック４に形成されている。

（ピストンおよびシュー）
ピストン５は、複数備えられており、シリンダ穴４ａの各々にシリンダ穴４ａの内壁面に対して摺動自在に挿入されている。ピストン５の先端に形成された球体部にはシュー６が取り付けられている。

（斜板）
斜板７は、シュー６が摺動する斜面７ａと、斜面７ａの反対側に形成され本体ケース２に対して支持される支持面７ｂと、を有する。斜板７は、軸方向Ｘからみて環状に形成されており、回転軸３が貫通している。

シリンダブロック４の各シリンダ穴４ａに圧油が給排されると、各々のシリンダ穴４ａに挿入されているピストン５が往復動する。このピストン５の往復動にともなってシュー６が斜板７の斜面７ａ上を摺動しながら回転し当該ピストン５も回転する。そして、ピストン５の回転によりシリンダブロック４が回転し、シリンダブロック４と一体となって回転軸３が回転するようになっている。

斜板７の支持面７ｂは、回転軸３の軸方向Ｘに対する角度の異なる２つの面である第１支持面７ｂ１と第２支持面７ｂ２とで構成されている。第１支持面７ｂ１と第２支持面７ｂ２とが交差する交差線上であって回転軸３の両側にはピボット１１が斜板７の支持面７ｂに対して摺動自在に配置されている。これら２個のピボット１１は本体ケース２に固定されている。斜板７は、第１支持面７ｂ１が本体ケース２に当接する位置（図３参照）と第２支持面７ｂ２が本体ケース２に当接する位置（図１参照）との間で２個のピボット１１を支点として揺動するようになっている。

（傾転ピストン）
斜板７の第２支持面７ｂ２が本体ケース２に当接する部分の本体ケース２内壁面には、傾転ピストン８が摺動自在に挿入される断面円形の傾転ピストン用シリンダ穴９が設けられている。この傾転ピストン用シリンダ穴９に、斜板７をピストン５側に向かって押圧することで当該斜板７を傾転させる（揺動させる）傾転ピストン８が挿入されている。

図２に示したように、傾転ピストン８は、円筒状であって傾転ピストン用シリンダ穴９の内壁面と摺動する本体部８ａと、斜板７側の本体部８ａ端面に当該本体部８ａと一体的に形成された球面部８ｂとを有する。なお、一体的に形成されたとは、本体部８ａと球面部８ｂとを有する傾転ピストン８が一つの素材から鋳造、削り出しなどにより製作されていることをいう。本体部８ａと球面部８ｂとがそれぞれ別に製作された部品ではないことをいう。

球面部８ｂとは反対側の本体部８ａの端と傾転ピストン用シリンダ穴９の底面との間には、傾転ピストン８作動用の圧油が導入される背圧室１３が形成されている。なお、傾転ピストン８を作動させるための背圧室１３への圧油は、本体ケース２に設けられた油路１４を介して供給されるようになっている。また、傾転ピストン８は、背圧室１３に配置されたコイルばね１２により、常時、斜板７側に付勢されている。傾転ピストン８は、切換弁（不図示）が切り換えられて油路１４を介して圧油が背圧室１３に供給されることで斜板７をピストン５側に向かって押圧するようになっている。これにより、斜板７の傾転角度が変わって高速から低速へ油圧モータ１は切り換わる（図１参照）。背圧室１３への圧油の供給をやめると、背圧室１３から油が抜けて傾転ピストン８が後退し、斜板７の傾転角度が変わって低速から高速へ油圧モータ１は切り換わる（図３参照）。

（プレート部材）
斜板７と傾転ピストン８との間にはプレート部材１０が配置されている。プレート部材１０は、傾転ピストン８の球面部８ｂが摺動自在に嵌り込む当該球面部８ｂと同形状の凹部１０ａと、斜板７の第２支持面７ｂ２に形成された第２支持面７ｂ２の一部である円形の凹部７ｃと摺動する平らな摺動面１０ｂと、を有する円板状の部材である。摺動面１０ｂの外周縁部は面取り１０ｃが施されている。傾転ピストン８の球面部８ｂとプレート部材１０の凹部１０ａ、およびプレート部材１０の摺動面１０ｂと斜板７の凹部７ｃとは、いずれも面接触するように形成されている。

ここで、本実施形態では、プレート部材１０の直径Ｄ１は傾転ピストン用シリンダ穴９の直径Ｄ２よりも小さくされている。また、図１に示すように、斜板７が低速位置にあるときに、傾転ピストン用シリンダ穴９の開口側端面よりも斜板７側にプレート部材１０が配置されている。第２支持面７ｂ２の一部である円形の凹部７ｃの深さは、プレート部材１０の厚みと等しい。すなわち、斜板７の第２支持面７ｂ２（凹部７ｃではない位置）とプレート部材１０とは面一とされている。また、第２支持面７ｂ２の凹部７ｃの内径は、プレート部材１０の直径Ｄ１よりも大きくされている。すなわち、プレート部材１０と凹部７ｃとの間には隙間があり、プレート部材１０は、凹部７ｃの底面と当接しつつ凹部７ｃ内を移動可能とされている。

（作用・効果）
本実施形態の油圧モータ１では、斜板７と傾転ピストン８とがプレート部材１０を介して当接する。ここで、傾転ピストン８とプレート部材１０との接触面積、およびプレート部材１０と斜板７との接触面積は、いずれも、特許文献１（特開２００４−１６９６５４号公報）に記載されたような従来の斜板と傾転ピストンとの接触面積に比べて増加する。したがって、傾転ピストン８の押圧力は従来のような集中荷重とはならない。すなわち、本実施形態によると、製作容易なプレート部材１０を斜板７と傾転ピストン８との間に挟み込むだけで、熱処理などの硬化処理を斜板７に施すことなく、斜板７の摩耗・割れを防止することができる。また、プレート部材１０が、斜板７の凹部７ｃの底面と当接しつつ凹部７ｃ内を移動可能とされているため、接触している傾転ピストン８の球面部８ｂとプレート部材１０の凹部１０ａとの間の相対的なズレが生じにくくなっている。そのため、球面部８ｂおよび凹部１０ａの摩耗が生じにくい。

また、本実施形態では、斜板７とプレート部材１０とが軸方向Ｘでラップするので、斜板７と傾転ピストン８との間にプレート部材１０を配置したとしても、傾転ピストン８の軸方向長さを従来よりも短くする必要がない。すなわち、傾転ピストン８の軸方向長さを従来と同様の長さとすることができ、傾転ピストン８が傾くことに起因する傾転ピストン用シリンダ穴９の偏摩耗を防止できる。なお、別の観点では、油圧モータ１の軸方向長さを従来よりも長くする必要がない、という効果もある。

（プレート部材の径）
ここで、本実施形態では、プレート部材１０の直径Ｄ１を傾転ピストン用シリンダ穴９の直径Ｄ２よりも小さくしているが、プレート部材１０の直径Ｄ１を傾転ピストン用シリンダ穴９の直径Ｄ２よりも大きくすることも好ましい。すなわち、プレート部材１０の摺動面１０ｂの面積を、傾転ピストン用シリンダ穴９の面積よりも大きくすることも好ましい。このようにすることで、プレート部材１０の受圧面積が大きくなり面圧が下がるので、安価な金属素材を用いてプレート部材１０を製作することが可能となる。なお、プレート部材１０は円板状でなくてもよく、例えば、楕円板状などであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

１：油圧モータ（斜板式油圧モータ）
２：本体ケース
３：回転軸
４：シリンダブロック
５：ピストン
６：シュー
７：斜板
８：傾転ピストン
８ｂ：球面部
９：傾転ピストン用シリンダ穴
１０：プレート部材

Claims (1)

1. 本体ケースと、
   前記本体ケース内に収納された回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ穴と、
   前記シリンダ穴に摺動自在に挿入されたピストンと、
   前記ピストンの先端に設けられたシューと、
   前記シューが摺動する斜面と、当該斜面の反対側に形成され前記本体ケースに対して支持される支持面と、を有する斜板と、
   前記斜板の支持面に当接し、当該斜板を前記ピストン側に向かって押圧することで当該斜板を傾転させる傾転ピストンと、
   前記本体ケースに形成され前記傾転ピストンが摺動自在に挿入される傾転ピストン用シリンダ穴と、
   を備える斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプにおいて、
   前記傾転ピストンの斜板側端面に球面部が一体的に形成されており、
   傾転ピストン側に前記球面部が摺動自在に嵌り込む当該球面部と同形状の凹部と、斜板側に前記支持面と摺動する摺動面と、を有するプレート部材が、前記斜板と前記傾転ピストンとの間に配置されており、
   前記斜板が低速位置にあるときに、前記傾転ピストン用シリンダ穴の開口側端面よりも斜板側に前記プレート部材が配置され、
   前記プレート部材の摺動面の面積が、前記傾転ピストン用シリンダ穴の面積よりも大きくされていることを特徴とする斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプ。

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