JP6130913B2

JP6130913B2 - Radial piston type hydraulic pump

Info

Publication number: JP6130913B2
Application number: JP2015522972A
Authority: JP
Inventors: 正之三木; 真宏岡田
Original assignee: NAGATSU INDUSTRIES LTD.; Levex Corp
Current assignee: NAGATSU INDUSTRIES LTD.; Levex Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2034-06-19
Also published as: JPWO2014203962A1; WO2014203962A1

Description

本発明は、ラジアルピストン型水圧ポンプに関する。 The present invention relates to a radial piston type hydraulic pump.

筒状内面を有するケーシングと、前記ケーシング内に該ケーシングの軸心より所定量偏心して配設され、内部に吸入ポート、及び吐出ポートを備える偏心シャフトと、前記偏心シャフト上に回転自在に配設され、内部にシリンダを放射状に形成したシリンダバレルと、前記シリンダバレル内に形成され、一端が前記シリンダに開口し、他端が前記吸入ポート又は吐出ポートに連通可能な吸排口と、前記シリンダ内に摺動自在に配設され、その一端がケーシングの円筒面に配設された摺動プレートと摺接し、他端がシリンダバレルの回転に応じて前記シリンダ内を往復動するピストンとを備えたラジアルピストン型油圧ポンプが知られている（特許文献１・２）。 A casing having a cylindrical inner surface, an eccentric shaft disposed in the casing by a predetermined amount from the axial center of the casing, and provided with an intake port and a discharge port therein, and rotatably disposed on the eccentric shaft A cylinder barrel in which a cylinder is radially formed; an intake / exhaust port formed at one end of the cylinder barrel and having one end open to the cylinder and the other end communicated with the suction port or discharge port; Slidably disposed at one end thereof, and slidably contacted with a sliding plate disposed on a cylindrical surface of the casing, and provided with a piston whose other end reciprocates in the cylinder according to the rotation of the cylinder barrel. A radial piston type hydraulic pump is known (Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、これらのポンプは作動液が油であるため、油漏れなどの汚染の問題を有しており、近年の地球環境保全の流れに適合しないものであった。 However, since these hydraulic fluids are oils, these pumps have a problem of contamination such as oil leakage and are not compatible with the recent trend of global environmental conservation.

これに対し、作動液が水である水圧ポンプは、漏れが生じた場合でも環境汚染や火災の危険性がない。さらに、水は人体に対して無害であり、医療・食品分野などに応用することが可能である。そのため、水圧ポンプをはじめ、水圧アクチュエータ、水圧制御弁などとともに構成される水圧駆動システム（アクアドライブシステム）は、環境・衛生などへの要求度が高い産業分野において非常に高いニーズを有しており、油圧、空気圧、電動に並ぶ第４の駆動方式として注目されている。 On the other hand, a hydraulic pump whose working fluid is water has no risk of environmental pollution or fire even when leakage occurs. Furthermore, water is harmless to the human body and can be applied to medical and food fields. For this reason, water pressure drive systems (aqua drive systems), which are composed of water pressure pumps, water pressure actuators, water pressure control valves, etc., have very high needs in industrial fields where there is a high demand for the environment and sanitation It is attracting attention as a fourth drive system along with hydraulic, pneumatic and electric.

特開２００４−１７６６９８号公報JP 2004-176698 A 昭５４−６２９７７号公報Sho 54-62977

水圧ポンプは、油圧ポンプと基本的な構造は同じであるため、油圧ポンプに水を用いて作動させることは可能である。しかしながら、水は油に比べて低粘度で潤滑性に乏しいことから、ポンプ部品間の摩擦が大きくなる。ラジアルピストン型液圧ポンプは、ピストンがシリンダ内を往復動することにより作動液を吸入・吐出するものであるが、ピストンは、その一端が摺動プレートに常時押圧され、液密性を保ちながらこのプレート上を摺動する。このような構造から、作動液に水を用いた場合は、ピストンと摺動プレートとの間の摩耗・焼付きなどが問題となり、この問題はポンプの吐出圧力が高い場合に特に顕著となる。 Since the basic structure of the hydraulic pump is the same as that of the hydraulic pump, it is possible to operate the hydraulic pump using water. However, since water has a lower viscosity and poor lubricity than oil, friction between pump parts increases. A radial piston type hydraulic pump sucks and discharges hydraulic fluid as the piston reciprocates in the cylinder. The piston is constantly pressed by a sliding plate at one end, while maintaining liquid tightness. Slide on this plate. Due to such a structure, when water is used as the hydraulic fluid, there is a problem of wear and seizure between the piston and the sliding plate, and this problem is particularly noticeable when the pump discharge pressure is high.

それ故、この発明の課題は、高吐出圧で連続運転が可能なラジアルピストン型水圧ポンプを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radial piston type hydraulic pump capable of continuous operation at a high discharge pressure.

本発明にかかるラジアルピストン型水圧ポンプでは、
筒状内面を有するケーシングと、
前記ケーシング内に該ケーシングの軸心より所定量偏心して配設され、内部に吸入ポート、及び吐出ポートを備える偏心シャフトと、
前記偏心シャフト上に回転自在に配設され、内部にシリンダを放射状に形成したシリンダバレルと、
前記シリンダバレル内に形成され、一端が前記シリンダに開口し、他端が前記吸入ポート又は吐出ポートに連通可能な吸排口と、
前記シリンダ内に摺動自在に配設され、その一端がケーシングの円筒面に配設された摺動プレートと摺接し、他端が前記シリンダバレルの回転に応じて前記シリンダ内を往復動するピストンとを備えたラジアルピストン型水圧ポンプにおいて、
前記摺動プレート側のピストン端面につば部を設けたことを特徴とする。In the radial piston type hydraulic pump according to the present invention,
A casing having a cylindrical inner surface;
An eccentric shaft disposed in the casing by a predetermined amount from the axial center of the casing, and provided with a suction port and a discharge port therein;
A cylinder barrel that is rotatably arranged on the eccentric shaft, and in which cylinders are radially formed;
An intake / exhaust port formed in the cylinder barrel, having one end opened to the cylinder and the other end communicated with the suction port or the discharge port;
A piston that is slidably disposed in the cylinder, one end of which is in sliding contact with a sliding plate disposed on a cylindrical surface of the casing, and the other end that reciprocates in the cylinder in accordance with the rotation of the cylinder barrel. In the radial piston type hydraulic pump with
A collar portion is provided on the piston end surface on the sliding plate side.

ここで、シリンダバレルが「回転」するとは、シリンダバレルが偏心シャフトに対して相対的に回転することをいうものとし、偏心シャフトを固定した状態でシリンダバレルを回転させるだけではなく、シリンダバレルを固定した状態で偏心シャフトを回転させることも含むものとする。また、シリンダバレルと偏心シャフトをそれぞれ速度に差をつけて回転させてもよい。 Here, “rotating” the cylinder barrel means that the cylinder barrel rotates relative to the eccentric shaft, and not only rotating the cylinder barrel with the eccentric shaft fixed, It also includes rotating the eccentric shaft in a fixed state. Further, the cylinder barrel and the eccentric shaft may be rotated with different speeds.

このような構成によれば、ピストンの一端に設けられたつば部により、摺動プレートと摺接するピストンの摺動面部の圧力バランス（詳細は後述する。）を上げることができ、ピストンと摺動プレートの間に水膜が形成されやすくなる。このため、摺動抵抗による焼付き・摩耗などを軽減することができ、これらの部品の耐久性、ひいてはポンプ自体の耐久性を向上させることができる。 According to such a configuration, the flange provided at one end of the piston can increase the pressure balance (details will be described later) of the sliding surface portion of the piston that is in sliding contact with the sliding plate. A water film is easily formed between the plates. For this reason, seizure, wear, etc. due to sliding resistance can be reduced, and the durability of these parts, and thus the durability of the pump itself can be improved.

なお、本発明にかかるラジアルピストン型水圧ポンプは、作動液として水を前提としているが、必要に応じて潤滑剤などを添加してもよい。 In addition, although the radial piston type hydraulic pump concerning this invention presupposes water as a hydraulic fluid, you may add a lubricant etc. as needed.

また、上記構成にあっては、
前記ピストンは、前記摺動プレートに向かって角度θで傾斜するテーパー状の、前記シリンダとの摺動面を有してもよい。In the above configuration,
The piston may have a tapered sliding surface with the cylinder inclined at an angle θ toward the sliding plate.

ラジアルピストン型水圧ポンプのピストンは、摺動プレートとの摺動により、ピストンの摺動プレート側ほどラジアル方向に大きな力が加わり、ピストン・シリンダ間の摺動面に摩擦が発生するが、このような構成を有することにより、ピストンに加わるラジアル方向の力がピストン・シリンダ間の摺動面全体に分散し、ピストン摺動時の接触抵抗を低減することができる。そのため、ピストン及びシリンダバレルの耐久性を向上させることができるとともに、ピストンの摺動効率を向上させることができる。 The piston of a radial piston type hydraulic pump is subject to friction on the sliding surface between the piston and cylinder due to sliding with the sliding plate, which applies a greater force in the radial direction toward the sliding plate side of the piston. By having such a configuration, the radial force applied to the piston is distributed over the entire sliding surface between the piston and the cylinder, and the contact resistance when the piston slides can be reduced. Therefore, the durability of the piston and cylinder barrel can be improved, and the sliding efficiency of the piston can be improved.

以上説明したように、本発明にかかるラジアルピストン型水圧ポンプによれば、作動液として水を用いて、高吐出圧での連続運転が可能となる。 As described above, according to the radial piston hydraulic pump according to the present invention, it is possible to continuously operate at a high discharge pressure using water as the working fluid.

本発明の一実施例の内部構造を説明する図である。It is a figure explaining the internal structure of one Example of this invention. 本発明の一実施例の内部構造を説明する図である。It is a figure explaining the internal structure of one Example of this invention. 本発明の一実施例を軸方向から見た図である。It is the figure which looked at one Example of this invention from the axial direction. ピストンを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。It is a figure which shows a piston, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a bottom view. （ａ）図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。（ｂ）（ａ）のＥ部の拡大図である。(A) It is DD sectional drawing of Fig.4 (a). (B) It is an enlarged view of the E section of (a). ピストンの寸法を示す図である。It is a figure which shows the dimension of a piston. 偏心シャフトを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。It is a figure which shows an eccentric shaft, (a) is a top view, (b) is a front view. ポンプの作動原理を説明する図である。It is a figure explaining the working principle of a pump. ポンプの作動原理を説明する図である。It is a figure explaining the working principle of a pump. ポンプの作動原理を説明する図である。It is a figure explaining the working principle of a pump. ポンプ内の作動液の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the hydraulic fluid in a pump. 本発明の変形例の内部構造を説明する図である。It is a figure explaining the internal structure of the modification of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, all of these embodiments are illustrative and do not give a limited interpretation of the present invention. In addition, in drawing, the same code | symbol shall be attached | subjected about the same or corresponding part.

（本実施形態の構成について）
図２は本実施形態にかかるラジアルピストン型水圧ポンプ２０の内部構造を示す説明図であり、図７は偏心シャフト２を示す図である。偏心シャフト２は、内部に吸入ポート２Ａ、及び吐出ポート２Ｂを備え、偏心部２Ｃと非偏心部２Ｄ及び２Ｅで構成される。偏心シャフト２の偏心部分２Ｃはケーシング１内のシリンダバレル３と係合し、非偏心部２Ｄはリアケース１１及びベアリング１２と、非偏心部２Ｅはベアリング１３と係合する。(Configuration of this embodiment)
FIG. 2 is an explanatory view showing the internal structure of the radial piston type hydraulic pump 20 according to the present embodiment, and FIG. 7 is a view showing the eccentric shaft 2. The eccentric shaft 2 includes a suction port 2A and a discharge port 2B inside, and includes an eccentric portion 2C and non-eccentric portions 2D and 2E. The eccentric portion 2C of the eccentric shaft 2 is engaged with the cylinder barrel 3 in the casing 1, the non-eccentric portion 2D is engaged with the rear case 11 and the bearing 12, and the non-eccentric portion 2E is engaged with the bearing 13.

偏心シャフト２の偏心部２Ｃは、非偏心部２Ｄ・２Ｅの軸心、すなわちケーシング１の軸心より所定量ｅだけ偏心している。 The eccentric portion 2C of the eccentric shaft 2 is eccentric by a predetermined amount e from the axis of the non-eccentric portions 2D and 2E, that is, the axis of the casing 1.

図３（ａ）は、本実施形態にかかる水圧ポンプ２０を、図２におけるＢ方向から見た図であり、図３（ｂ）は図２におけるＣ方向から見た図である。本実施形態では、偏心シャフト２を固定し、フロントケース１４を回転させる。フロントケース１４は、電動サーボモータやインバータモータといった電動機などに接続できる構造となっている。シリンダバレル３は、タイミングピン１５及びタイミングリング１６によってフロントケース１１と同期をとる。 3A is a view of the hydraulic pump 20 according to the present embodiment as viewed from the direction B in FIG. 2, and FIG. 3B is a view as viewed from the direction C in FIG. In the present embodiment, the eccentric shaft 2 is fixed and the front case 14 is rotated. The front case 14 has a structure that can be connected to an electric motor such as an electric servo motor or an inverter motor. The cylinder barrel 3 is synchronized with the front case 11 by the timing pin 15 and the timing ring 16.

なお、本実施形態にかかる水圧ポンプ２０は、フロントケース１４を固定し、偏心シャフト２を回転することによっても、同様のポンプ効果が得られる。 The hydraulic pump 20 according to this embodiment can obtain the same pump effect by fixing the front case 14 and rotating the eccentric shaft 2.

図１は、図２のＡ−Ａ断面を示す説明図である。ケーシング１は、筒状内面を有する。シリンダバレル３は、この面内に、偏心シャフト２の偏心部２Ｃに回転自在に配設され、偏心シャフト２の偏心量ｅだけ偏心して回転する。シリンダバレル３内には、吸排口３Ａが形成されている。この吸排口３Ａは、一端がシリンダ３Ｂに開口し、他端は偏心シャフト２の吸入ポート２Ａ又は吐出ポート２Ｂに連通可能である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a cross section AA of FIG. The casing 1 has a cylindrical inner surface. In this plane, the cylinder barrel 3 is rotatably disposed on the eccentric portion 2C of the eccentric shaft 2, and rotates eccentrically by the eccentric amount e of the eccentric shaft 2. An intake / exhaust port 3 </ b> A is formed in the cylinder barrel 3. One end of the suction / discharge port 3A opens to the cylinder 3B, and the other end can communicate with the suction port 2A or the discharge port 2B of the eccentric shaft 2.

シリンダバレル３のシリンダ３Ｂ内には、ピストン４が摺動自在かつ液密に配設される。ピストン４は、一端がケーシング１の内筒面に配設された摺動プレート５と摺接しながら往復動する。ピストン４は、スプリング１７によって摺動プレート５に押圧される。 In the cylinder 3B of the cylinder barrel 3, the piston 4 is slidably and liquid-tightly disposed. The piston 4 reciprocates while one end is in sliding contact with the sliding plate 5 disposed on the inner cylindrical surface of the casing 1. The piston 4 is pressed against the sliding plate 5 by a spring 17.

図４は、ピストン４を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。また図５は、図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。ピストン４は、作動液の貫通孔４Ｂに加えて、ピストン４と摺動プレート５との間に作動液膜を形成するための直線状の溝４Ｃ及び円状の溝４Ｄが設けられている。 4A and 4B are views showing the piston 4, wherein FIG. 4A is a top view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a bottom view. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. The piston 4 is provided with a linear groove 4C and a circular groove 4D for forming a hydraulic fluid film between the piston 4 and the sliding plate 5 in addition to the hydraulic fluid through hole 4B.

なお、本明細書において、「作動液」とは、油圧ポンプの場合は油を、水圧ポンプの場合は水を意味するものとし、「作動液膜」とは、油圧ポンプの場合は油膜を、水圧ポンプの場合は水膜を意味するものとする。ただし、「水」は従来の油に対立する概念として広義に解し、油に比べて低粘度で潤滑性に乏しい液体を意味する。 In the present specification, “hydraulic fluid” means oil in the case of a hydraulic pump, water in the case of a hydraulic pump, and “hydraulic fluid film” means an oil film in the case of a hydraulic pump. In the case of a hydraulic pump, it shall mean a water film. However, “water” is broadly understood as a concept opposite to conventional oil, and means a liquid having low viscosity and poor lubricity compared to oil.

ピストン４は、シリンダバレル３の偏心回転にしたがって、シリンダ３Ｂ内を往復動する。この往復動により、シリンダバレル３、ピストン４、及び摺動プレート５で区画されるシリンダ室の容積が順次増減し、ポンプ作用が発生することで、作動液の吸入・吐出が実現される。 The piston 4 reciprocates in the cylinder 3 </ b> B according to the eccentric rotation of the cylinder barrel 3. By this reciprocation, the volume of the cylinder chamber defined by the cylinder barrel 3, the piston 4, and the sliding plate 5 is increased or decreased sequentially, and the pump action is generated, whereby the suction and discharge of the hydraulic fluid is realized.

（ピストンの圧力バランスについて）
ポンプ２０作動時は、ピストン４と摺動プレート５との間に作動液膜が形成され、ピストン４と摺動プレート５は作動液膜を介して摺動する。この場合、作動液膜の形成されやすさは、ピストンの摺動面部の圧力バランスにより決まる。(Piston pressure balance)
When the pump 20 is operated, a working fluid film is formed between the piston 4 and the sliding plate 5, and the piston 4 and the sliding plate 5 slide through the working fluid film. In this case, the ease of forming the hydraulic fluid film is determined by the pressure balance of the sliding surface portion of the piston.

「ピストンの摺動面部の圧力バランス」は、ピストン４が摺動プレート５に押しつけられる力に対する、ピストン４が作動液圧によって摺動プレート５側から押し返される力の比率（単位［％］）、を表すものとする。ピストン４は、スプリング１７の反力、ピストン４自体の回転による遠心力、及び作動液の圧力によって、摺動プレート５に押しつけられるが、ポンプ２０作動時は、作動液の圧力が支配的となる。そこで、ピストンの摺動面部の圧力バランスＫ_ｐは、ピストン４の摺動プレート５側の端面の外径ｄ_１、ピストン４と摺動プレート５との間に作動液膜を形成するための円状の溝４Ｄの外径ｄ_２、及びピストン４の偏心シャフト２側の端面の外径ｄを用いて、下記計算式により求めることができる。
Ｋ_ｐ＝（ｄ_１ ^２＋ｄ_１ｄ_２＋ｄ_２ ^２）／３ｄ^２×１００・・・・・（１）“The pressure balance of the sliding surface portion of the piston” is the ratio of the force with which the piston 4 is pushed back from the sliding plate 5 side by the hydraulic pressure to the force with which the piston 4 is pressed against the sliding plate 5 (unit [%]). . The piston 4 is pressed against the sliding plate 5 by the reaction force of the spring 17, the centrifugal force due to the rotation of the piston 4 itself, and the pressure of the hydraulic fluid. However, when the pump 20 is operated, the pressure of the hydraulic fluid becomes dominant. . Therefore, pressure balance K _p of the sliding surface of the piston, a circle for forming a hydraulic fluid film between the outer diameter d _1, the piston 4 and the sliding plate 5 of the end face of the sliding plate 5 side of the piston 4 The outer diameter d ₂ of the groove 4D and the outer diameter d of the end surface of the piston 4 on the eccentric shaft 2 side can be obtained by the following calculation formula.
K _p = (d ₁ ² + d ₁ d ₂ + d ₂ ² ) / 3d ² × 100 (1)

なお、本明細書において、単に「圧力バランス」という場合は、ピストンの摺動面部の圧力バランスを指すものとする。 In this specification, the term “pressure balance” simply refers to the pressure balance of the sliding surface portion of the piston.

一般的に、油を作動液とするラジアルピストン型油圧ポンプにおいては、圧力バランスが８０％程度で設計されている。しかしながら、水を作動液とするラジアルピストン型水圧ポンプ２０においては、前記の圧力バランスでポンプ２０を作動すると、水は油に比べて低粘度で潤滑性に乏しいことから、摺動面において十分な摺動性を確保できず、摩耗・焼付きなどが発生しやすくなる。 Generally, a radial piston hydraulic pump using oil as a working fluid is designed with a pressure balance of about 80%. However, in the radial piston type hydraulic pump 20 using water as the working fluid, when the pump 20 is operated with the above pressure balance, water has a low viscosity and poor lubricity compared to oil, so that the sliding surface is sufficient. Slidability cannot be ensured, and wear and seizure are likely to occur.

そこで、本実施形態におけるピストン４は、油圧ポンプに用いられるピストン４を一部変更し、摺動プレート５と摺動する側のピストン４の端面につば部４Ａを設けた。すなわち、図６におけるｄ_１を拡大するようにピストン４の形状を変更した（ｄ_２、ｄは変更せず）。こうすることで、ピストン４と摺動プレート５の接触面積が増加し、ピストン４が摺動プレート５に押しつけられる力を変えることなく、作動液圧によって摺動プレート５側からピストン４が押し返される力を大きくすることができ、圧力バランスを上げることができる。つまり、つば部４Ａは、圧力バランス調整部として機能する。In view of this, the piston 4 in the present embodiment is partly changed from the piston 4 used in the hydraulic pump, and provided with a collar portion 4A on the end face of the piston 4 on the side sliding with the sliding plate 5. That is, the shape of the piston 4 was changed so as to enlarge d ₁ in FIG. 6 (d ₂ and d were not changed). By doing so, the contact area between the piston 4 and the sliding plate 5 increases, and the piston 4 is pushed back from the sliding plate 5 side by the hydraulic pressure without changing the force with which the piston 4 is pressed against the sliding plate 5. Force can be increased and the pressure balance can be increased. That is, the collar part 4A functions as a pressure balance adjustment part.

圧力バランスが上がると、ピストン４と摺動プレート５との間に水膜が発生しやすくなり、かかる水膜によってピストン４と摺動プレート５の摺動性を向上させることができる。その結果、ピストン４と摺動プレート５の摩耗が低減され、これらの部品の耐久性、ひいてはポンプ２０自体の耐久性が向上する。 When the pressure balance is increased, a water film is likely to be generated between the piston 4 and the sliding plate 5, and the sliding property of the piston 4 and the sliding plate 5 can be improved by the water film. As a result, the wear of the piston 4 and the sliding plate 5 is reduced, and the durability of these parts, and hence the durability of the pump 20 itself is improved.

なお、圧力バランスが１００％に近くなると、ピストン４が摺動プレート５に押しつけられる力と、摺動プレート５がピストン４を押し返す力が拮抗し、ピストン４と摺動プレート５の間で十分な液密性を得られなくなる。この場合、ピストン４と摺動プレート５の間から作動液が漏れ、吐出圧力やポンプ効率が低下するなどの弊害が生じる。よって、圧力バランスは、ピストン４と摺動プレート５の間の液密性が得られる範囲内で設定することが望ましい。 When the pressure balance is close to 100%, the force with which the piston 4 is pressed against the sliding plate 5 and the force with which the sliding plate 5 pushes back the piston 4 compete with each other. It becomes impossible to obtain liquid-tightness. In this case, the hydraulic fluid leaks from between the piston 4 and the sliding plate 5, resulting in problems such as a decrease in discharge pressure and pump efficiency. Therefore, it is desirable to set the pressure balance within a range in which liquid tightness between the piston 4 and the sliding plate 5 can be obtained.

（ピストンのテーパー形状について）
図５は、ピストン４の形状を説明する図である。図５（ｂ）は同図（ａ）のＥ部を拡大したものであり、つば部４Ａ近傍、すなわち摺動プレート５側のピストン４端面付近の形状を示している。この図に示すように、ピストン４は、前記摺動プレート５に向かって角度θで傾斜するテーパー状の、前記シリンダ３Ｂとの摺動面を有している。(About the taper shape of the piston)
FIG. 5 is a view for explaining the shape of the piston 4. FIG. 5B is an enlarged view of the E portion of FIG. 5A, and shows the shape in the vicinity of the collar portion 4A, that is, in the vicinity of the end surface of the piston 4 on the sliding plate 5 side. As shown in this figure, the piston 4 has a tapered sliding surface with the cylinder 3B that is inclined at an angle θ toward the sliding plate 5.

ピストン４は、摺動プレート５との摺動により、ピストン４の摺動プレート５側ほどラジアル方向に大きな力が加わり、ピストン４とシリンダ３Ｂとの間の摺動面に摩擦が発生するが、摺動面を摺動プレート５に向かって傾斜するテーパー形状とすることで、ピストン４に加わるラジアル方向の力が摺動面全体に分散し、ピストン４摺動時の接触抵抗を低減することができる。そのため、ピストン４及びシリンダバレル３の耐久性を向上させることができるとともに、ピストン４の摺動効率を向上することができる。 As the piston 4 slides with the sliding plate 5, a larger force is applied in the radial direction toward the sliding plate 5 side of the piston 4, and friction is generated on the sliding surface between the piston 4 and the cylinder 3B. By making the sliding surface tapered so as to incline toward the sliding plate 5, the radial force applied to the piston 4 is dispersed over the entire sliding surface, and the contact resistance when the piston 4 slides can be reduced. it can. Therefore, the durability of the piston 4 and the cylinder barrel 3 can be improved, and the sliding efficiency of the piston 4 can be improved.

以上のような構成を有することにより、本実施形態にかかる水圧ポンプ２０は、１００気圧を超える吐出圧力で１０００時間以上の連続運転が可能である。 By having the above configuration, the hydraulic pump 20 according to the present embodiment can be continuously operated for 1000 hours or more at a discharge pressure exceeding 100 atm.

（ポンプの作動原理について）
図８〜１０はポンプの作動原理を説明した図である。ケーシング１は反時計回りに回転するものとする。シリンダバレル３はケーシング１の軸心に対し、図面下方向に所定量ｅだけ偏心して回転する。(About the operating principle of the pump)
8 to 10 are diagrams for explaining the operation principle of the pump. The casing 1 is assumed to rotate counterclockwise. The cylinder barrel 3 rotates eccentrically by a predetermined amount e with respect to the axial center of the casing 1 in the downward direction of the drawing.

図８（ａ）において、ピストン４１は、シリンダバレル３が反時計回りに偏心回転することにより、シリンダ３Ｂ内を摺動プレート５１方向に摺動し、シリンダバレル３、ピストン４１、及び摺動プレート５１で区画されるシリンダ室６１の容積が増加する。シリンダ室６１は、吸排口３Ａに連通する開口部を除いて液密に保たれており、シリンダ室６１が負圧となることで、作動液が吸排口３Ａを介して吸入ポート２Ａから吸入される。また同様の原理で、シリンダ室６２にも作動液が吸入される。 In FIG. 8A, the piston 41 slides in the cylinder 3B in the direction of the sliding plate 51 as the cylinder barrel 3 rotates counterclockwise, and the cylinder barrel 3, the piston 41, and the sliding plate. The volume of the cylinder chamber 61 partitioned by 51 increases. The cylinder chamber 61 is kept fluid-tight except for an opening communicating with the intake / exhaust port 3A. When the cylinder chamber 61 becomes negative pressure, the hydraulic fluid is sucked from the intake port 2A via the intake / exhaust port 3A. The The hydraulic fluid is also drawn into the cylinder chamber 62 on the same principle.

ピストン４３は、シリンダバレル３の偏心回転により、シリンダバレル３Ｂ内を偏心シャフト２側に摺動し、シリンダ室６３の容積が減少する。そのため、作動液はピストン４３及び摺動プレート５３の圧力により吸排口３Ａを通って吐出ポート２Ｂへ吐出される。また同様の原理で、シリンダ室６４から作動液が吐出される。 The piston 43 slides toward the eccentric shaft 2 in the cylinder barrel 3B due to the eccentric rotation of the cylinder barrel 3, and the volume of the cylinder chamber 63 decreases. Therefore, the hydraulic fluid is discharged to the discharge port 2B through the suction / discharge port 3A by the pressure of the piston 43 and the sliding plate 53. The hydraulic fluid is discharged from the cylinder chamber 64 on the same principle.

ピストン４５は、シリンダ室６５の容積が最も小さくなる位置（いわゆる下死点）にあり、吸入も吐出も行わず、シリンダ室６５の開口部は、吸入ポート２Ａ及び吐出ポート２Ｂのいずれとも連通しない。なお、ピストンがシリンダ室の容積が最も大きくなる位置（いわゆる上死点）にある場合も同様である。 The piston 45 is located at a position where the volume of the cylinder chamber 65 becomes the smallest (so-called bottom dead center), does not perform suction or discharge, and the opening of the cylinder chamber 65 does not communicate with either the suction port 2A or the discharge port 2B. . The same applies to the case where the piston is at a position where the volume of the cylinder chamber is the largest (so-called top dead center).

図８（ｂ）、図９（ｃ）・（ｄ）、図１０（ｅ）は、ケーシング１を図８（ａ）の状態からそれぞれ７２°ずつ反時計回りに回転させたときの状態を示す図である。これらの状態における各ピストンの吸入・吐出状態を表１にまとめる。 FIGS. 8B, 9C, 9D, and 10E show a state when the casing 1 is rotated counterclockwise by 72 degrees from the state of FIG. 8A. FIG. Table 1 summarizes the suction and discharge states of each piston in these states.

[表１]

[Table 1]

なお、ケーシング１を逆方向に回転させることで、それぞれのピストン４の吸入・吐出が反転する。よって、本実施形態における水圧ポンプ２０は、ケーシング１、すなわちフロントケース１４の回転方向を変えることにより、吸入ポート２Ａ及び吐出ポート２Ｂにおける吸入・吐出方向を切り替えることが可能である。 In addition, by rotating the casing 1 in the reverse direction, the suction / discharge of each piston 4 is reversed. Therefore, the hydraulic pump 20 in the present embodiment can switch the suction / discharge direction in the suction port 2A and the discharge port 2B by changing the rotation direction of the casing 1, that is, the front case 14.

（ポンプ内の水の流れについて）
図１１はポンプ２０内の水の流れを説明する図である。図１１（ａ）における各ピストンは図８（ａ）と同じ状態にある。図１１（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。図８（ａ）を用いて説明したように、ピストン４１・４２が吸入工程、ピストン４３・４４が吐出工程にある。(About the flow of water in the pump)
FIG. 11 is a view for explaining the flow of water in the pump 20. Each piston in FIG. 11A is in the same state as in FIG. FIG.11 (b) is HH sectional drawing of the figure (a). As described with reference to FIG. 8A, the pistons 41 and 42 are in the suction process, and the pistons 43 and 44 are in the discharge process.

ピストン４１・４２は、シリンダバレルの開口部３Ａを介して、偏心シャフト２の吸入ポート２Ａと連通しており、ピストン４１・４２の吸入作用により、作動液が吸入ポート２Ａから吸入される（図９における右上がり斜線部）。同様に、ピストン４３・４４は、シリンダバレルの開口部３Ａを介して、偏心シャフト２の吐出ポート２ＢＡと連通しており、ピストン４３・４４の吐出作用により、作動液が吸入ポート２Ｂから吐出される（図９における右下がり斜線部）。いわゆる下死点の位置にあるピストン４５は、吸入も吐出も行わず、吸入ポート２Ａ・吐出ポート２Ｂのいずれにも連通していない。 The pistons 41 and 42 communicate with the suction port 2A of the eccentric shaft 2 through the opening 3A of the cylinder barrel, and hydraulic fluid is sucked from the suction port 2A by the suction action of the pistons 41 and 42 (FIG. 9). Similarly, the pistons 43 and 44 communicate with the discharge port 2BA of the eccentric shaft 2 through the opening 3A of the cylinder barrel, and hydraulic fluid is discharged from the suction port 2B by the discharge action of the pistons 43 and 44. (The downward slanted line in FIG. 9). The piston 45 located at a so-called bottom dead center does not perform suction or discharge, and does not communicate with either the suction port 2A or the discharge port 2B.

なお、本実施形態における水圧ポンプ２０は５つのピストン４を備えるが、必要に応じて増減してもよい。この場合、ピストン４の数が多いほど、偏心シャフト２の吸入ポート２Ａ・吐出ポート２Ｂにおける脈動幅を低減することができる。さらに、ピストン４の数を奇数とすることで、吸入・吐出の位相をずらすことができ、同様の脈動を低減することができる。ただし、ピストン４の数を増やすと部品点数が増加し、構造が煩雑となるため、ピストン４の数を増やしすぎることは現実的ではない。 In addition, although the hydraulic pump 20 in this embodiment is provided with the five pistons 4, you may increase / decrease as needed. In this case, the larger the number of pistons 4, the more the pulsation widths at the suction port 2A and the discharge port 2B of the eccentric shaft 2 can be reduced. Furthermore, by making the number of pistons 4 an odd number, the phase of suction / discharge can be shifted, and the same pulsation can be reduced. However, if the number of pistons 4 is increased, the number of parts increases and the structure becomes complicated, so it is not realistic to increase the number of pistons 4 too much.

また、本実施形態では、従来のラジアルピストン型油圧ポンプにおけるピストン４の形状変更によって油圧ポンプから水圧ポンプ２０への転換を試みたが、必要に応じて、材質変更や表面処理を実施してもよい。 Further, in this embodiment, the change from the hydraulic pump to the hydraulic pump 20 is attempted by changing the shape of the piston 4 in the conventional radial piston type hydraulic pump. However, if necessary, the material may be changed or the surface treatment may be performed. Good.

（変形例）
変形例として、上述の実施形態にかかるラジアルピストン型水圧ポンプ２０において、さらに、偏心シャフト２とシリンダバレル３との間に、樹脂からなる軸受部材１８を備えてもよい。図１２は、本変形例にかかるラジアルピストン型水圧ポンプ３０の内部構造を説明する図である。軸受部材１８が偏心シャフト２とシリンダバレル３との間に配設されることにより、ポンプ作動時の偏心シャフト２とシリンダバレル３との摩擦による疲労や発熱を抑制でき、これらの部品の耐久性を向上させることができる。軸受部材１８に用いられる樹脂としては、フェノール樹脂、フッ素樹脂、カーボン等が例示されるが、耐摩耗性及び耐荷重性に優れるという点でフェノール樹脂を用いることが好ましい。(Modification)
As a modification, the radial piston type hydraulic pump 20 according to the above-described embodiment may further include a bearing member 18 made of resin between the eccentric shaft 2 and the cylinder barrel 3. FIG. 12 is a view for explaining the internal structure of the radial piston type hydraulic pump 30 according to this modification. By disposing the bearing member 18 between the eccentric shaft 2 and the cylinder barrel 3, fatigue and heat generation due to friction between the eccentric shaft 2 and the cylinder barrel 3 during operation of the pump can be suppressed, and the durability of these components. Can be improved. Examples of the resin used for the bearing member 18 include phenolic resin, fluororesin, and carbon, but it is preferable to use phenolic resin in terms of excellent wear resistance and load resistance.

なお、シリンダバレル３の形状は、図面に示されたものに限定されず、製造時の加工性等を考慮し、その作用効果を奏する範囲内で適宜変更が可能である。
Note that the shape of the cylinder barrel 3 is not limited to that shown in the drawings, and can be appropriately changed within a range that exhibits its operational effects in consideration of workability during manufacturing.

１ケーシング
２偏心シャフト
２Ａ吸入ポート
２Ｂ吐出ポート
２Ｃ偏心部
２Ｄ非偏心部
２Ｅ非偏心部
３シリンダバレル
３Ａ吸排口
３Ｂシリンダ
４ピストン
４Ａつば部
４Ｂ貫通孔
４Ｃ溝
４Ｄ溝
５摺動プレート
１１リアケース
１２ベアリング
１３ベアリング
１４フロントケース
１５タイミングピン
１６タイミングリング
１７スプリング
１８軸受部材
２０，３０水圧ポンプ
４１，４２，４３，４４，４５ピストン
５１，５２，５３，５４，５５摺動プレート
６１，６２，６３，６４，６５シリンダ室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 2 Eccentric shaft 2A Suction port 2B Discharge port 2C Eccentric part 2D Non-eccentric part 2E Non-eccentric part 3 Cylinder barrel 3A Intake / exhaust port 3B Cylinder 4 Piston 4A Collar part 4B Through-hole 4C Groove 4D Groove 5 Sliding plate 11 Rear case 12 Bearing 13 Bearing 14 Front case 15 Timing pin 16 Timing ring 17 Spring 18 Bearing member 20, 30 Hydraulic pump 41, 42, 43, 44, 45 Piston 51, 52, 53, 54, 55 Sliding plates 61, 62, 63, 64,65 Cylinder chamber

Claims

A casing having a cylindrical inner surface;
An eccentric shaft disposed in the casing by a predetermined amount from the axial center of the casing, and provided with a suction port and a discharge port therein;
A cylinder barrel that is rotatably arranged on the eccentric shaft, and in which cylinders are radially formed;
An intake / exhaust port formed in the cylinder barrel, having one end opened to the cylinder and the other end communicated with the suction port or the discharge port;
A piston that is slidably disposed in the cylinder, one end of which is in sliding contact with a sliding plate disposed on a cylindrical surface of the casing, and the other end that reciprocates in the cylinder in accordance with the rotation of the cylinder barrel. In the radial piston type hydraulic pump with
A flange is provided on the piston end surface on the sliding plate side,
Between the eccentric shaft and the cylinder barrel, comprising a bearing member made of resin ,
The radial piston type hydraulic pump , wherein the bearing member has an opening communicating with the intake / exhaust port .

2. The radial piston hydraulic pump according to claim 1, wherein the piston has a tapered sliding surface that is inclined at an angle θ toward the sliding plate.