JP6326408B2 - 対向式斜板型液圧回転機 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックの両端に対向する第一斜板及び第二斜板を備える対向式斜板型ピストンポンプや対向式斜板型ピストンモータなどの対向式斜板型液圧回転機に関するものである。

ＪＰ２００５−１０５８９９Ａには、複数のシリンダを有するシリンダブロックと、シリンダの両端から突出する第一ピストン及び第二ピストンと、第一ピストン及び第二ピストンの突出端がそれぞれ摺接する第一斜板及び第二斜板と、を備える対向式斜板型液圧回転機が開示されている。

液圧回転機では、シリンダブロックの回転に伴って第一ピストンが第一斜板に追従してシリンダ内を往復動するとともに、第二ピストンが第二斜板に追従してシリンダ内を往復動して、シリンダ内の容積室に作動流体が給排される。

シリンダブロックの一端と第一斜板の間には複数のセンタスプリングが圧縮して介装されるとともに、シリンダブロックの他端と第二斜板の間には複数のセンタスプリングが圧縮して介装される。各センタスプリングによって第一ピストン及び第二ピストンの突出端がそれぞれ第一斜板及び第二斜板に押し付けられる。

シリンダブロックは、回転するシャフトにスプラインを介して軸方向に移動可能に支持されている。シリンダブロックは、対のセンタスプリングの間に挟まれるようにして第一斜板と第二斜板の間に配置される。

ＪＰ２００５−１０５８９９Ａに開示された液圧回転機では、第一斜板がセンタスプリング及び第一ピストンから受ける力と、第二斜板がセンタスプリング及び第二ピストンから受ける力と、の間にアンバランスが生じると、シリンダブロックが軸方向に移動もしくは振動するおそれがあった。

シリンダブロックが軸方向に移動もしくは振動すると、センタスプリングの付勢力が変動するため、第一ピストン及び第二ピストンが第一斜板及び第二斜板に追従できなくなり、ピストンが斜板から離れてしまう。ピストンが斜板から離れると作動流体が漏れるので、作動流体の給排効率が低下する。

本発明は、対向式斜板型液圧回転機において、軸方向へのシリンダブロックの移動を防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、回転するシリンダブロックの両端から突出する第一ピストン及び第二ピストンが第一斜板及び第二斜板にそれぞれ追従してシリンダ内を往復動する対向式斜板型液圧回転機であって、シリンダブロックの一方の端部側のみに設けられ、シリンダブロックを第一斜板または第二斜板に向けて付勢するセンタスプリングを備え、シリンダブロックの一方の端部にはセンタスプリングの付勢力を受ける付勢力受け部が形成され、シリンダブロックの他方の端部には第一斜板または第二斜板からの反力を受ける反力受け部が形成され、シリンダブロックは、軸方向に移動可能に設けられ、センタスプリングによって第一斜板または第二斜板のみに向けて付勢される対向式斜板型液圧回転機が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る対向式斜板型液圧回転機の断面図である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る対向式斜板型液圧回転機を作業車両等に無段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）に適用した場合について説明する。

図１に示すように、対向式斜板型ピストンモータ１は、軸Ｏ４を中心として回転するシャフト５と、シャフト５に支持されるシリンダブロック４と、シリンダブロック４の両端に対向して傾転する第一斜板３０及び第二斜板４０と、を備える。

円柱状のシャフト５は、両端部がケーシング（図示省略）に軸受け（図示省略）を介して回転自在に支持される。

シリンダブロック４は、シャフト５が嵌合する中空部を有する円筒状に形成される。シリンダブロック４には、複数のシリンダ６が周方向に並んで形成される。シリンダ６は、軸方向に延びるように形成され、シリンダブロック４の両端面４Ｃ，４Ｄに開口する。

なお、「周方向」は、シリンダブロック４の軸Ｏ４を中心とする円周方向を意味する。「軸方向」は、軸Ｏ４が延在する方向を意味する。

シリンダ６には、両開口端から第一ピストン８と第二ピストン９とがそれぞれ挿入される。第一ピストン８と第二ピストン９とはシリンダ６の開口端から突出する先端部を有し、それぞれの先端部には第一シュー２１と第二シュー２２とが揺動自在に連結される。

シリンダブロック４が回転すると、第一ピストン８が第一シュー２１及びポートプレート１６を介して第一斜板３０に追従して往復動するとともに、第二ピストン９が第二シュー２２を介して第二斜板４０に追従して往復動する。

シリンダ６には、第一ピストン８と第二ピストン９との間に容積室７が画成される。第一ピストン８及び第二ピストン９がシリンダ６内を往復動することによって容積室７が拡縮され、作動油が対の給排通路１１を通じて容積室７に給排される。

ピストンモータ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いてもよい。

対の給排通路１１はそれぞれ、第一ピストン８に形成されるピストンポート８Ａ，第一シュー２１に形成されるシューポート２１Ａ，ポートプレート１６に形成されるポート１６Ａ，第一斜板３０に形成される対の斜板ポート（図示省略），及びケーシングに開口する対のケーシングポート（図示省略）によって構成される。

一方の給排通路１１を通じて容積室７に供給される作動油は、一方のケーシングポートから一方の斜板ポート，ポート１６Ａ，シューポート２１Ａ，及びピストンポート８Ａを通じて容積室７に至る。

他方の給排通路１１を通じて容積室７から排出される作動油は、容積室７からピストンポート８Ａ，シューポート２１Ａ，ポート１６Ａ，及び他方の斜板ポートを通じて他方のケーシングポートに至る。

各容積室７に導かれる作動油の圧力によって、第一ピストン８が第一斜板３０を押し、第二ピストン９が第二斜板４０をそれぞれ押す。このときに、第一ピストン８が第一斜板３０から受ける反力と、第二ピストン９が第二斜板４０から受ける反力との周方向の成分によってシリンダブロック４及びシャフト５が回転駆動される。

ピストンモータ１は、第一斜板３０と第二斜板４０とを傾転自在に支持する傾転支持機構を備える。第一斜板３０は、傾転軸Ｏ１を中心として回動自在に支持される。第二斜板４０は、傾転軸Ｏ２を中心として回動自在に支持される。傾転軸Ｏ１，Ｏ２は、シリンダブロック４の軸Ｏ４と直交している。

第一斜板３０の傾転支持機構は、第一斜板３０の背面側に設けられる対の傾転軸部３１と、ケーシングに設けられる傾転軸受（図示省略）と、を備える。傾転軸部３１は、第一斜板３０の背面側から半円柱状に突出する。傾転軸受は、傾転軸部３１の外周面に沿って湾曲した軸受面を有する。第二斜板４０の傾転支持機構は、第一斜板３０の傾転支持機構と同様の構成を有する。

ピストンモータ１は、第一斜板３０と第二斜板４０とをそれぞれ傾転させるサーボ機構（図示省略）を備える。第一斜板３０と第二斜板４０とがそれぞれ傾転することにより、第一ピストン８と第二ピストン９とがシリンダ６内を往復動するストローク長さが変わり、シリンダブロック４の１回転当たりの押しのけ容積が変えられる。

次に、シリンダブロック４がシャフト５に支持される構成について説明する。

シャフト５の外周には、スプライン５Ａが形成される。シリンダブロック４の内周にはスプライン４Ｈが形成される。シリンダブロック４のスプライン４Ｈがシャフト５のスプライン５Ａに摺動自在に嵌合することにより、シリンダブロック４は、シャフト５に対する回転が規制され、シャフト５に対する軸方向の移動が可能となる。

第一斜板３０とシリンダブロック４の間には、第一リテーナプレート２３と第一リテーナホルダ２５が軸方向に並んで介装される。

円盤状の第一リテーナプレート２３は、第一斜板３０の斜板正面３０Ｃに対向するように配置される。第一リテーナプレート２３には、第一シュー２１を挿通させる複数の挿通孔２３Ａが周方向に並んで形成される。第一リテーナプレート２３の中央部には、第一リテーナホルダ２５に係合する中央孔２３Ｂが形成される。

第一シュー２１と第一斜板３０の間には、シリンダブロック４と共に回転する円盤状のポートプレート１６が設けられる。ポートプレート１６は複数のピン１８を介して第一リテーナプレート２３に連結される。

第一リテーナホルダ２５は、シリンダブロック４及びシャフト５に嵌合する中空円筒状に形成される。第一リテーナホルダ２５の内周にはスプライン２５Ｅが形成される。第一リテーナホルダ２５のスプライン２５Ｅがシャフト５のスプライン５Ａに摺動自在に嵌合することにより、第一リテーナホルダ２５は、シャフト５に対する回転が規制され、シャフト５に対する軸方向の移動が可能となる。

第一リテーナホルダ２５は球面状の先端部２５Ｂを有し、先端部２５Ｂが第一リテーナプレート２３の中央孔２３Ｂに摺動自在に嵌合される。

第二斜板４０とシリンダブロック４の間には、第二リテーナプレート２４と第二リテーナホルダ２６が軸方向に並んで介装される。

円盤状の第二リテーナプレート２４は、第二斜板４０の斜板正面４０Ｃに対向するように配置される。第二リテーナプレート２４には、第二シュー２２を挿通させる複数の挿通孔２４Ａが周方向に並んで形成される。第二リテーナプレート２４の中央部には、第二リテーナホルダ２６に係合する中央孔２４Ｂが形成される。

第二リテーナホルダ２６は、シリンダブロック４及びシャフト５に嵌合する中空円筒状に形成される。第二リテーナホルダ２６の内周にはスプライン２６Ｅが形成される。第二リテーナホルダ２６のスプライン２６Ｅがシャフト５のスプライン５Ａに摺動自在に嵌合することにより、第二リテーナホルダ２６は、シャフト５に対する回転が規制され、シャフト５に対する軸方向の移動が可能となる。

第二リテーナホルダ２６は球面状の先端部２６Ｂを有し、先端部２６Ｂが第二リテーナプレート２４の中央孔２４Ｂに摺動自在に嵌合される。

第一リテーナホルダ２５及び第二リテーナホルダ２６が所定位置に組み付けられた状態で、球面状の先端部２５Ｂ，２６Ｂは、それぞれの湾曲中心が傾転軸Ｏ１，Ｏ２と同一位置となるように形成される。第一斜板３０及び第二斜板４０が第一リテーナプレート２３及び第二リテーナプレート２４と共に傾転軸Ｏ１，Ｏ２を中心としてそれぞれ揺動するとき、第一リテーナホルダ２５及び第二リテーナホルダ２６は、先端部２５Ｂ，２６Ｂが中央孔２３Ｂ，２４Ｂに摺接するため、軸方向外側に移動しない。

ピストンモータ１は、シリンダブロック４をシャフト５の軸方向について所定位置に支持するシリンダブロック支持機構を備える。シリンダブロック４は、シリンダブロック支持機構によって第一斜板３０と第二斜板４０との間に設定される所定位置に配置される。

シリンダブロック支持機構は、第一リテーナホルダ２５とシリンダブロック４の間に介装される複数のセンタスプリング１９を備える。センタスプリング１９は、シリンダブロック４の一端側にだけ設けられ、シリンダブロック４の他端側には設けられない。

センタスプリング１９によって、第一リテーナホルダ２５と第一リテーナプレート２３を介して第一シュー２１が第一斜板３０側に押し付けられるとともに、シリンダブロック４と第二リテーナホルダ２６と第二リテーナプレート２４とを介して第二シュー２２が第二斜板４０側に押し付けられる。

シリンダブロック４の図１にて左側の端部には、複数の収容穴４Ｇが形成される。収容穴４Ｇは、軸方向に延びるように形成され、シリンダブロック４の端面４Ｃに開口している。各収容穴４Ｇは、シリンダブロック４の周方向に並んで形成される。

第一リテーナホルダ２５の端部には、環状の鍔部２５Ｄが形成される。鍔部２５Ｄは、シリンダブロック４に形成された収容穴４Ｇの開口端に対向している。

コイル状のセンタスプリング１９は、鍔部２５Ｄと収容穴４Ｇの底部の間に圧縮して介装される。つまり、収容穴４Ｇは、センタスプリング１９を収容するものであり、その底部は、センタスプリング１９の付勢力を受ける付勢力受け部となる。

シリンダブロック４の両端面４Ｃ，４Ｄは、軸Ｏ４に直交する平面状に形成される。シリンダブロック４は、両端面４Ｃ，４Ｄから軸方向に突出する円筒状の第一首部４Ａと第二首部４Ｂとを有する。

第一首部４Ａは、シリンダブロック４の端面４Ｃから軸方向に突出量Ｈ１をもって突出している。第二首部４Ｂは、シリンダブロック４の端面４Ｄから軸方向に突出量Ｈ２をもって円筒状に突出している。第一首部４Ａの突出量Ｈ１は、第二首部４Ｂの突出量Ｈ２より小さい。

第一リテーナホルダ２５には、第一首部４Ａに摺動自在に嵌合する環状の凹部２５Ａが形成される。凹部２５Ａの軸方向の深さＤ１は、第一首部４Ａの突出量Ｈ１より大きく形成される。

上述した構成に限らず、凹部２５Ａの深さＤ１は、第一首部４Ａの突出量Ｈ１以下としてもよい。センタスプリング１９によって第一リテーナホルダ２５が図１において左方向に付勢されると、凹部２５Ａの奥に形成される段部２５Ｃが第一首部４Ａの先端４Ｅから離れるとともに、鍔部２５Ｄがシリンダブロック４の端面４Ｃから離れる。

第二リテーナホルダ２６には、第二首部４Ｂに摺動自在に嵌合する環状の凹部２６Ａが形成される。凹部２６Ａの軸方向の深さＤ２は、第二首部４Ｂの突出量Ｈ２より小さく形成される。

センタスプリング１９によって第二リテーナホルダ２６が図１において右方向に付勢されると、凹部２６Ａの奥に形成される段部２６Ｃが第二首部４Ｂの先端４Ｆに当接する。つまり、第二首部４Ｂの先端４Ｆは、センタスプリング１９によって軸方向に押されるシリンダブロック４が第二リテーナホルダ２６から軸方向の反力を受ける反力受け部となる。

第一リテーナホルダ２５及び第二リテーナホルダ２６は、同一の形状及び大きさを有しており、両者の間で部品の共通化が図られる。

シリンダブロック４は、センタスプリング１９よって図１において右方向に付勢され、第二リテーナホルダ２６，第二リテーナプレート２４，第二シュー２２を介して第二斜板４０に押し付けられる。この結果、シリンダブロック４の第二斜板４０に対する軸方向の位置が決まる。

第二首部４Ｂの軸方向の長さＨ２を任意に設定することにより、第二斜板４０に対するシリンダブロック４の軸方向の位置が決まる。

シリンダブロック４は、第一斜板３０と第二斜板４０との間の中央に配置される。つまり、シリンダブロック４を軸方向について二等分するシリンダブロック中央線ＣＢが、第一斜板３０の傾転軸Ｏ１と第二斜板４０の傾転軸Ｏ２に対して等しい距離を持つように、シリンダブロック４が配置される。この構成に限らず、シリンダブロック中央線ＣＢが、第一斜板３０の傾転軸Ｏ１と第二斜板４０の傾転軸Ｏ２に対して異なる距離を持つように、シリンダブロック４が配置されてもよい。

次に、ピストンモータ１の動作について説明する。

ピストンモータ１では、作動油が対の給排通路１１を通じて容積室７に給排され、第一ピストン８が第一シュー２１及びポートプレート１６を介して第一斜板３０に追従して往復動するとともに、第二ピストン９が第二シュー２２を介して第二斜板４０に追従して往復動することにより、シリンダブロック４が回転する。

第一ピストン８及び第二ピストン９は、容積室７に導かれる作動油圧とセンタスプリング１９によって軸方向に付勢され、第一斜板３０及び第二斜板４０に追従して往復動する。センタスプリング１９が第一シュー２１をポートプレート１６を介して第一斜板３０に押付けることにより、起動時に立ち上がる作動油圧によってポートプレート１６が第一斜板３０から浮き上がることを抑えるとともに、第一シュー２１がポートプレート１６から浮き上がることを抑える。

シリンダブロック４は、第二斜板４０に支持される第二リテーナホルダ２６の段部２６Ｃから受ける反力によって軸方向について支持されるため、第二リテーナホルダ２６側に移動することが防止される。これにより、第一ピストン８及び第二ピストン９が第一斜板３０及び第二斜板４０に追従して往復動するストローク長さが一定に保たれる。この結果、第一斜板３０とポートプレート１６との間、及びポートプレート１６と第一シュー２１との間に隙間が生じることが防止され、容積室７に対する作動油の給排が効率よく行われる。

第一斜板３０及び第二斜板４０の傾転角がそれぞれ変えられることにより、第一ピストン８及び第二ピストン９がシリンダ６内を往復動するストローク長さが変わり、シリンダブロック４の回転速度が調整され、ピストンモータ１の変速比が変わる。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

シリンダブロック４は、第二斜板４０から受ける反力によって支持されるため、第二リテーナホルダ２６側に移動することが防止される。これにより、シリンダブロック４内の容積室に対する作動油の給排が効率よく行われる。

また、シリンダブロック４の一端側にだけセンタスプリング１９が設けられ、シリンダブロック４の他端側にはセンタスプリングが設けられないため、シリンダブロックの両端に対のセンタスプリングが設けられる従来のものに比べて、センタスプリングの個数が半減するので、構造の簡素化が図れる。

また、シリンダブロック４は、センタスプリング１９によって第二リテーナホルダ２６に押し付けられ、第二リテーナホルダ２６を介して第二斜板４０から受ける反力によって支持されるため、シリンダブロック４が第二リテーナホルダ２６側に移動することが防止される。

また、反力受け部としてシリンダブロック４の一端に軸方向に突出する首部４Ｂを形成し、第二リテーナホルダ２６には首部４Ｂの先端に当接する段部２６Ｃを形成したので、第二リテーナホルダ２６とシリンダブロック４の軸方向の位置が決まる。

上述した構成に限らず、第二リテーナホルダ２６とシリンダブロック４の間にセンタスプリング１９が介装され、シリンダブロック４に第一斜板３０から第一リテーナホルダ２５を介して軸方向の反力を受ける反力受け部が形成される構成としてもよい。

また、第二首部４Ｂの軸方向の長さＨ２によってケーシングに対するシリンダブロック４の軸方向の位置が決まるので、第二首部４Ｂの軸方向の長さＨ２を任意に設定することにより、ケーシングに対するシリンダブロック４の軸方向の位置を変更することができる。

また、第一リテーナホルダ２５と第二リテーナホルダ２６の形状及び大きさを互いに同一に形成したので、第一リテーナホルダ２５と第二リテーナホルダ２６との間で部品の共通化が行われる。これにより、第一リテーナホルダ２５と第二リテーナホルダ２６との間で部品の組み付け違いが回避されるとともに、部品の種類を減らして製品のコストダウンが図れる。

上述した構成に限らず、第一リテーナホルダ２５と第二リテーナホルダ２６は、互いに異なる形状としてもよい。第二リテーナホルダ２６にシリンダブロック４が当接する場合に、第二リテーナホルダ２６の段部２６Ｃから球面状の先端部２５Ｂの先端までの長さＬ２を変更することより、第二斜板４０に対するシリンダブロック４の軸方向の位置を調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明の対向式斜板型液圧回転機は、ハイドロスタティックトランスミッション（ＨＳＴ）を構成する油圧モータまたは油圧ポンプをはじめ、他の機械、設備に利用できる。

本願は２０１３年３月２９日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−７３４６５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

1. 回転するシリンダブロックの両端から突出する第一ピストン及び第二ピストンが第一斜板及び第二斜板にそれぞれ追従してシリンダ内を往復動する対向式斜板型液圧回転機であって、
   前記シリンダブロックの一方の端部側のみに設けられ、前記シリンダブロックを前記第一斜板または前記第二斜板に向けて付勢するセンタスプリングを備え、
   前記シリンダブロックの一方の端部には前記センタスプリングの付勢力を受ける付勢力受け部が形成され、
   前記シリンダブロックの他方の端部には前記第一斜板または前記第二斜板からの反力を受ける反力受け部が形成され、
   前記シリンダブロックは、軸方向に移動可能に設けられ、前記センタスプリングによって前記第一斜板または前記第二斜板のみに向けて付勢される対向式斜板型液圧回転機。
2. 請求項１に記載の対向式斜板型液圧回転機であって、
   前記第一ピストンの前記シリンダブロックから突出する端部に揺動自在に連結される第一シューと、
   前記第二ピストンの前記シリンダブロックから突出する端部に揺動自在に連結される第二シューと、
   前記第一シューを前記第一斜板側に押し付ける第一リテーナプレートと、
   前記第二シューを前記第二斜板側に押し付ける第二リテーナプレートと、
   前記第一リテーナプレートを揺動自在に支持する第一リテーナホルダと、
   前記第二リテーナプレートを揺動自在に支持する第二リテーナホルダと、を備え、
   前記シリンダブロックの一方の端部には前記付勢力受け部として前記センタスプリングが介装される部位が形成され、
   前記シリンダブロックの他方の端部には前記反力受け部として前記第一リテーナホルダまたは前記第二リテーナホルダから軸方向の反力を受ける部位が形成される対向式斜板型液圧回転機。
3. 請求項２に記載の対向式斜板型液圧回転機であって、
   前記反力受け部として前記シリンダブロックの一端には軸方向に突出する首部が形成され、
   前記第一リテーナホルダまたは前記第二リテーナホルダには、前記首部の先端に当接する段部が形成される対向式斜板型液圧回転機。
4. 請求項２に記載の対向式斜板型液圧回転機であって、
   前記反力受け部として前記シリンダブロックの一端には軸方向に突出する首部が形成され、
   前記首部の軸方向の長さによって前記シリンダブロックの軸方向の位置が決められる対向式斜板型液圧回転機。
5. 請求項２に記載の対向式斜板型液圧回転機であって、
   前記第一リテーナホルダと前記第二リテーナホルダの形状及び大きさが互いに同一に形成される対向式斜板型液圧回転機。

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