JP6892084B2

JP6892084B2 - バルブプレート、および液圧回転機

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Publication number: JP6892084B2
Application number: JP2019181938A
Authority: JP
Inventors: 和昌真下; 博小曽戸
Original assignee: 株式会社堀内機械; 博小曽戸
Priority date: 2018-10-03
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2039-10-02
Also published as: JP2020076401A; CN110985369B; CN110985369A

Description

本発明は、液圧回転機に備わるバルブプレート、およびバルブプレートを備えた液圧回転機に関する。

斜板式の液圧回転機は、シリンダブロックと複数のピストンと斜板とバルブプレートとから構成され、シリンダブロックの回転に合わせて、ピストンが回転軸の軸心周りを斜板に接した状態で回転することによって往復運動し、バルブプレートの低圧側の吸入ポートと高圧側の吐出ポートとを通じて、各ピストン室からの吸入および吐出が行われる。具体的には、バルブプレートの、低圧ポートを介して流体が幾つかのピストン室に順次吸入され、同時に幾つかのピストン室から高圧ポートを介して流体が吐出される。

上記構成の斜板式の液圧回転機では、ピストン室の接続先が低圧ポートから高圧ポートに切替わる際、低圧ポートがシリンダポートに開口する開口面積が減少することで流体を十分にピストン室に供給することができなくなるため、ピストンとピストン室とにより規定される液圧室の圧力が負圧となり、高圧ポートとシリンダポートとが連通する時に高圧ポートからシリンダポートの方へと液体が逆流し、ピストン室で急激な圧力変動および吐出流量の変動が生じる。そして、上記急激な圧力変動および吐出流量の変動によって、ピストンポンプ表面の放射音、圧力脈流、およびキャビテーションが発生し、バルブプレートにエロージョンが発生する。図１５に、従来の液圧回転機における１０００時間耐久試験後の、キャビテーションエロージョンによって壊食した、銅合金バルブプレートのノッチ周辺の写真を示す。
従来より、上記急激な圧力変動および吐出流量の変動を抑えるために、バルブプレートの高圧ポートに相対する低圧ポートの端部、および／または低圧ポートに相対する高圧ポートの端部にノッチを設け、さらに副導油孔を追加する、あるいはノッチの形状を工夫するなど、いくつかの解決策が提案されてきた。

例えば、特許文献１（特開昭５７−１７１０８６号公報）には、弁板（バルブプレート）に、高圧口（高圧ポート）に連通し、かつ主導油孔ないし切欠溝より先にピストン室の開口に通じる副導油孔を設けたピストンポンプが開示されている。

特許文献２（特開平４−２７６１８８号公報）には、バルブプレートの端部に内側テーパ面部および外側テーパ面部からなる、いわば異形のノッチが開示され、また、特許文献３（特開平５−２４０１４８号公報）には、２段絞りのノッチが開示されている。特許文献４（特開２００４−１００６９２号公報）には、ノッチの長手方向に垂直な断面において底部にＲを付けた形状のノッチが開示され、また、特許文献５（特開２００５−９０３３３号公報）にもノッチの長手方向に垂直な断面を台形にする、または断面の底部にＲを付けた形状のノッチが開示されている。さらに、特許文献６（特開２０１２−１７７１１号公報）にはノッチの延びる方向に対して、垂直な断面形状を略半円形としたノッチが開示されている。

また、特許文献７（特開２０１０−１７４６９０号公報）には、高圧ポートの端部に繋がり、前記端部から前記低圧ポートの方へと延びるノッチと、前記ノッチの先端部に繋がり、ピストン室に接続可能に開口する開口部とが形成されたバルブプレートが開示されている。

特開昭５７−１７１０８６号公報特開平４−２７６１８８号公報特開平５−２４０１４８号公報特開２００４−１００６９２号公報特開２００５−９０３３３号公報特開２０１２−１７７１１号公報特開２０１０−１７４６９０号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では副導油孔が周方向においてピストンの下死点より手前の位置から開口を開始するように配置されているため高圧油の漏れが無視できない、また、副導油孔の加工が複雑であるとの課題がある。
また、特許文献２から６に記載の、異形のノッチ、２段絞りのノッチ、底部にＲを付けた形状のノッチ、台形の断面形状のノッチ、略半円形の断面形状のノッチにおいては、ピストン室が負圧になることを抑制できる、ピストンポンプの騒音および急激な流量変動を抑制できる等の効果はあるものの、ノッチが油圧室に接続し始めた瞬間に高速の噴流が流入し、キャビテーションが発生するため、シリンダブロックおよびバルブプレートの摺動面、およびシリンダポートの内壁に気泡が当たり、気泡が破壊されるときの衝撃波によりエロージョンが発生するとの課題は十分には解決できない。
また、特許文献７に記載のように、ノッチの先端部に、ピストン室に接続可能に開口する開口部を設ける場合でも、エロージョンの防止は十分とは言えず、また、ノッチに加えて開口を設ける必要があるために、バルブプレートの加工が複雑になるとの課題もある。

本発明の主な目的は、キャビテーションの発生を抑えて、バルブプレートに発生する放射音、圧力脈流、およびエロージョンを防止することができるバルブプレートを提供することである。また、エロージョンを防止することができることから、液圧回路内の汚染（コンタミネーション）を防ぐことができ、したがって、ポンプの焼き付きなどの不具合を防止することができるバルブプレートを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、キャビテーションの発生を抑えて、シリンダブロックに発生する放射音、圧力脈流、およびエロージョンを防止することができるバルブプレートを備えた液圧回転機を提供することである。

（１）
一局面に従うバルブプレートは、ピストンが往復運動する液圧回転機のバルブプレートであって、バルブプレートは、ピストン室に交互に接続される高圧ポートおよび低圧ポートと、高圧ポートの壁面に繋がり、低圧ポートの方向へ延びて形成されたノッチ、および低圧ポートの壁面に繋がり、高圧ポートの方向へ延びて形成されたノッチの少なくとも一方と、を含み、ノッチおよびポートの壁面の接続部に、所定の範囲の曲率半径を有する曲面が形成されている。なお、上記曲面は突曲面である。

従来技術によるノッチでは、液体の流れが乱れ、キャビテーションが発生し、この乱れた流れがシリンダブロックの摺動面に当たり壊食するとともに、周辺にもまき散らされて、広い範囲にエロージョンを発生させている。
しかし、上記一局面に従うバルブプレートでは、ノッチとポートの壁面との接続部に曲面を形成することによって、ポートからノッチへの液体の流れがスムーズとなり、キャビテーションの発生が少なく、液体がシリンダブロックとの摺動面に当たっても、キャビテーションをほとんど含んでいないため、エロージョンが発生せず、シリンダブロックおよびバルブプレートの摺動面、バルブプレートの内壁、およびシリンダポートの内壁の壊食を防止することができる。すなわち、従来のようにエロージョンの発生個所付近（下流側）に防止策を講じる場合に比べて、上流側であるノッチの流入箇所に曲面を形成することによってキャビテーションの発生を抑制することができ、これによりエロージョンの発生を効果的に防止することができる。
また、エロージョンを防止することができることから、液圧回路内の汚染（コンタミネーション）を防ぐことができ、したがって、ポンプの焼き付きなどの不具合を防止することができる。

（２）
第２の発明にかかるバルブプレートは、一局面に従うバルブプレートにおいて、曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上、かつバルブプレートの厚みの１／２以下である。

この場合、曲面の曲率半径を曲面全体に亘って、０．５ｍｍ以上で、バルブプレートの厚みの１／２以下とすることによって、好ましくエロージョンを防止することができる。

（３）
第３の発明にかかるバルブプレートは、一局面に従うバルブプレートにおいて、曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下である。

この場合、曲面の曲率半径を曲面全体に亘って、０．５ｍｍ以上で、１０ｍｍ以下とすることによって、好ましくエロージョンを防止することができる。

（４）
第４の発明にかかるバルブプレートは、一局面に従うバルブプレートにおいて、曲面の曲率半径が、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

この場合、曲面の曲率半径を曲面全体に亘って、３ｍｍ以上で、１０ｍｍ以下とすることによって、確実にエロージョンを防止することができる。

（５）
第５の発明にかかるバルブプレートは、一局面から第４の発明にかかるバルブプレートにおいて、さらに、ノッチのシリンダブロックと当接する角部に曲面が形成されている。この角部に形成される局面も突曲面である。

この場合、ノッチのシリンダブロックと当接する角部からシリンダポートへの液体の流れもスムーズになるため、キャビテーションの発生を防ぎ、バルブプレートおよびシリンダポートに生じるエロージョンを防止することができる。

（６）
第６の発明にかかるバルブプレートは、請求項１から５までに記載のバルブプレートを備える液圧回転機である。

この場合、液圧回転機は、高圧ポートからノッチへの液体の流れ、低圧ポートからノッチへの液体の流れ、および／または、ノッチのシリンダブロックと当接する角部からシリンダポートへの液体の流れ、がスムーズになるため、各箇所におけるキャビテーションの発生を防ぎ、バルブプレートおよびシリンダポートに生じるエロージョンを防止することができる。

液圧回転機の一例を示す模式的断面図である。バルブプレートの一例を示す模式的説明図である。バルブプレートの部分写真である。第１の実施形態におけるバルブプレートの高圧ポート端部の模式的斜視図である。第１の実施形態におけるバルブプレートの高圧ポート端部の模式的上面図である。第１の実施形態におけるバルブプレートの高圧ポート端部の図５のＡ−Ａ′線における模式的断面図である。径の大きな管の途中に径の小さな管を接続したときの接続部の形状と損失係数および流れの様相を示す模式的説明図である。流体解析に用いたバルブプレートの高圧ポートとノッチとピストン室の構造を示す図である。流体解析による液体の流れを示す図である。開口部の長さと最大流速の関係を示すグラフである。第１の実施形態のバルブプレートのノッチ付近の部分写真である。第１の実施形態の曲率半径５ｍｍのバルブプレートの、耐久性試験２０００時間経過後のノッチ周辺の部分写真である。第１の実施形態の曲率半径５ｍｍのバルブプレートを用いて行った、耐久性試験２０００時間経過後のシリンダブロックの写真である。第１の実施形態の曲率半径２ｍｍのバルブプレートの、耐久性試験１５０時間経過後のノッチ周辺の部分写真である。第１の実施形態の曲率半径３ｍｍのバルブプレートの、耐久性試験２００時間経過後のノッチ周辺の部分写真である。第２の実施形態におけるバルブプレートの高圧ポート端部の模式的斜視図である。先行技術によるバルブプレートの、耐久性試験１０００時間経過後のノッチ周辺の部分写真である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［第１の実施の形態］
図１は第１の実施形態のバルブプレート１００を備えた液圧回転機２００の模式的断面図である。液圧回転機２００は、電動機やエンジンなどを動力源として、産業機械および建設機械のアクチュエータに供給する作動油を加圧するなどの目的で使用される。

（液圧回転機２００の構造）
液圧回転機２００は、回転軸１０１、シリンダブロック１０２、複数のピストン１０３、複数のシュー１０５、斜板１０６、およびバルブプレート１００を備え、回転軸１０１は筐体１０７にベアリング１０８および１０９を介して回転可能に支持されている。シリンダブロック１０２には複数のピストン室１０４が形成され、シリンダブロック１０２は回転軸１０１に結合され、回転軸１０１とともに回転する。各ピストン室１０４は一端側がシリンダブロック１０２の一端にて開口し、他端側がシリンダポート１１０を介してシリンダブロック１０２の他端にて開口している。各ピストン室１０４には、一端側からピストン１０３が挿入されている。

シリンダブロック１０２の一端側に斜板１０６が配置され、ピストン１０３の一端部は斜板１０６とシュー１０５を介して回動可能に結合され、回転軸１０１を順方向に回転させてシリンダブロック１０２を回転させるとピストン１０３も回転し、その結果、シリンダブロック１０２の回転に伴ってピストン１０３がピストン室１０４内で往復運動をする。
そして、ピストン１０３がピストン室１０４に押し込まれる方向（図１の左方向）に動く間は、ピストン室１０４の液体はシリンダポート１１０を介してバルブプレート１００の高圧ポート１０から吐出され、ピストン１０３がピストン室１０４から押し出される方向（図１の右方向）に動く間は、バルブプレート１００の低圧ポート２０からシリンダポート１１０を介してピストン室１０４に液体が吸引される。
なお、液圧回転機２００は回転軸１０１およびシリンダブロック１０２を逆方向に回転させることで、高圧ポート１０（吐出ポート）と低圧ポート２０（吸引ポート）を入れ替え、液体を逆方向に吐出することができる。

（バルブプレート１００の形状）
図２は本発明のバルブプレート１００の一例を示す模式的説明図で、図３は図２のバルブプレート１００の部分写真である。図２および図３において、回転軸１０１を順方向に回転させた場合に、ポート１０が高圧ポート、ポート２０が低圧ポート、ノッチ３０が高圧ポート１０に繋がるノッチ、ノッチ４０が低圧ポート２０に繋がるノッチとなる。なお、図２および図３では高圧ポート１０に繋がるノッチ３０、および低圧ポート２０に繋がるノッチ４０が描かれているが、本発明では高圧ポート１０のみにノッチ３０を設けてもよいし、低圧ポート２０のみにノッチ４０を設けてもよいし、あるいは高圧ポート１０と低圧ポート２０の両方にノッチ３０、４０を設けてもよい。

（ノッチ３０、４０の形状）
図４から図６はそれぞれ、高圧ポート１０に繋がるノッチ３０の斜視図、上から見た平面図、および図５のＡ−Ａ’線における断面図を示す。
ノッチ３０は先端部３５から高圧ポート１０の壁面１０ａに向かって延びる三角錐形状の溝（以下、Ｖノッチともいう）であるが、ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に曲面が形成されている。図４において、白く囲まれた部分が曲面が形成された接続部３３である。図５、図６においては、点線で囲まれた部分が曲面が形成された接続部３３である。この曲面の曲率半径はバルブプレート１００の表面側（シリンダブロック側）と底側とで異なっていてもよい。なお、上記曲面は突曲面である。また、曲面は平面の集合である多面体により構成されていてもよい。また、曲面は、少なくともノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に設けられておればよく、ノッチ３０の最底点（二つの接続部３３が交わる点）には、曲面を設けてもよいし設けなくてもよい。
また、曲面の曲率半径は０．５ｍｍ以上が好ましく、１．０ｍｍ以上がより好ましく、３．０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、曲面の曲率半径はバルブプレート１００の厚みの１／２以下が好ましい。また、バルブプレート１００のサイズおよび用途によっても異なるが、一般に、曲面の曲率半径は１０ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以下であることがより好ましい。このように最小値以上の曲率半径を設けることによって、好ましくエロージョンを防止することができるためである。特に、曲率半径を３．０ｍｍ以上とすることによって、確実にエロージョンを防止することができる。一方で、最大値を超える曲率半径の曲面を形成しても、曲面を形成することによる効果が飽和するためである。
なお、本実施例では、ノッチ３０は先端部３５から接続部３３の手前までの区間は三角錐形状の溝となっているが、この三角錐形状の溝の底部を平らにした四角錘形状、あるいは溝の底部に丸みをつけた形状としてもよい。

なお、低圧ポート２０に繋がるノッチ４０についても、ノッチ３０と同様、ノッチ４０と低圧ポート２０の壁面との接続部に曲面が形成されており、曲面の曲率半径は、０．５ｍｍ以上が好ましく、１．０ｍｍ以上がより好ましく、３．０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、曲面の曲率半径はバルブプレート１００の厚みの１／２以下が好ましい。また、バルブプレート１００のサイズおよび用途によっても異なるが、一般に、曲面の曲率半径は１０ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以下であることがより好ましい。また、ノッチ４０の底部の形状についてもノッチ３０と同様、三角錐形状、四角錘形状、あるいは溝の底部に丸みをつけた形状としてもよい。また、曲面の曲率半径は、高圧ポート１０に繋がるノッチ３０と低圧ポート２０に繋がるノッチ４０とで異なってもよい。
また、高圧ポート１０と低圧ポート２０の両方にそれぞれノッチ３０とノッチ４０を形成した場合においても、ノッチ３０、４０の形状は高圧ポート１０、低圧ポート２０のいずれかにノッチ３０、４０を形成した場合のノッチの形状と同一でよい。
また、図示したバルブプレート１００は、各ポート１０，２０の互いに対向する一端部にノッチ３０，４０が設けられているが、液圧回転機２００の回転軸１０１を順方向のみならず逆方向にも回転して使用する場合は、それぞれのポート１０，２０の他端部にもノッチを設けて、各ポート１０，２０のノッチを２つずつとしてもよく、必要に応じて位置や数は組み合わせて使ってもよい。

従来技術におけるノッチでは、ノッチ自体の形状を工夫すること、あるいはノッチ先端部に導油孔を設けることなどによって、ピストンポンプの騒音および急激な流量変動の抑制を図ってきているが、依然として液体の流れに乱れが生じるため、キャビテーションが発生し、この乱れた流れがシリンダブロックの摺動面に当たり壊食するとともに、周辺にもまき散らされて、広い範囲にエロージョンを発生させていた。
これに対して、図４から図６に記載のように、ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３（すなわち、高圧ポート１０内の液体がノッチ３０に流れ込む入口にあたる箇所）に曲面を形成した場合には、高圧ポート１０からノッチ３０への液体の流れがスムーズとなり、キャビテーションの発生が抑制され、液体がシリンダブロック１０２およびバルブプレート１００の摺動面に当たっても、キャビテーションを含んでいないため、エロージョンが発生せず、シリンダブロック１０２およびバルブプレート１００の摺動面、およびシリンダポート１１０の内壁の壊食を防止することができる。以下、このノッチ３０と高圧ポート１０との接続部３３の形状の差異による液体の流れの変化について説明する。

（本発明の原理）
液体の流れる径の大きな管の途中に径の小さな管を接続したときの液体の流れは、径の大きな管と径の小さな管との接続部の形状で大きく変化する。図７に、接続部の形状による損失係数、および流れ観察結果を示す。
接続部のエッジをシャープにした場合、損失係数が大きく（摩擦熱が発生し）、入り口で縮流（流れの断面積が管の断面積より小さくなる現象）をおこし、流れがスムーズにならないのに対して、接続部に曲面を形成した場合には、損失係数が小さく、流れがスムーズであることがわかる（「機械実用便覧」日本機械学会１９８１年発行４９９ページ、「写真集流れ」日本機械学会編丸善１９８４年発行参照）。

発明者は、上記径の大きな管の途中に径の小さな管を接続したときの液体の流れの違いがノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部にも適用できると考えて、流体解析を行った（解析ソフト：ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＦｌｏＸｐｒｅｓｓ）。図８に流体解析に用いたバルブプレート１００の高圧ポート１０とノッチ３０とピストン室１０４との構造を示す。なお、図８中の開口部３８とは、ノッチ３０とピストン室１０４との重なっている部分、すなわち、液体が流れることのできる部分を示す。ノッチ３０は角度６０度のＶノッチで、ノッチ３０の長さは８ｍｍである。解析では、高圧ポート１０の液体に２８ＭＰａの圧力を印加し、開口部３８の長さを変化させるとともに、ノッチ３０の側面とポート１０の側面との間の曲面部の曲率半径（Ｒ）を変化させて、曲率半径の変化に対する、液体の流れと最大流速の変化を調べた。

図９にポート１０の壁面１０ａとノッチ３０との接続部がシャープエッジ（Ｒ無：曲面を設けない）の場合とラウンドエッジ（Ｒ５：曲率半径５ｍｍ）の場合の流体解析結果による液体の流れを示す。図９より、ラウンドエッジ（Ｒ５）の解析結果では液体がノッチ３０全体に亘ってスムーズに流れているが、シャープエッジ（Ｒ無）の場合には液体の流れがノッチ３０の一部に偏っており縮流が発生していることがわかる。シャープエッジ（Ｒ無）の場合に縮流が発生していることは、ノッチ３０の側面とポート１０の側面との間の形状と最大流速との関係を示す図１０において、ラウンドエッジ（Ｒ５）の場合には開口部３８の長さを大きくしていくと最大流速が増加していくのに対して、シャープエッジ（Ｒ無）の場合には開口部３８の長さ６〜８ｍｍ付近でいったん最大流速が低下していることからも推測される。これらの結果より、ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部に曲面を形成することにより液体がスムーズに流れ、キャビテーションの発生が抑制され、エロージョンを防止できると考えられる。
また、ノッチ４０と低圧ポート２０の壁面との接続部に曲面を形成した場合にも、低圧ポート２０とシリンダポート１１０との開口面積が減少するタイミングにおける低圧ポート２０からシリンダポート１１０への液体の流れがスムーズになることでキャビテーションの発生が抑制され、エロージョンを防止できると考えられる。

（実施例）
図１１に第１の実施形態の、ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に曲面を形成したバルブプレート１００のノッチ３０付近の部分写真を示す。ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に曲率半径５ｍｍの曲面を形成した。バルブプレート１００の材質は窒化鋼である。
この、高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に曲面を形成したノッチ３０を高圧ポート１０に形成し、これと同一形状のノッチ４０を低圧ポート２０にも形成したバルブプレート１００を備えた液圧回転機２００を用いて耐久性評価を行った。液圧回転機２００の最高回転数は毎分１５００回転、高圧ポート１０のリリーフセット圧力は２１．６ＭＰａ、作動油はＶＧ４６である。また、耐久試験中、０．６秒おきに、回転方向を交互に順方向と逆方向とに切り替えることで、高圧ポート１０（吐出ポート）と低圧ポート２０（吸引ポート）とを入れ替え、液体を順方向と逆方向に交互に吐出した。
２０００時間経過後のバルブプレート１００のノッチ３０、４０周辺の写真を図１２に示す。図１２からわかるように、バルブプレート１００にはエロージョンの痕跡は皆無であった。
また、２０００時間経過後のシリンダブロック１０２のバルブプレート１００に当接する面（銅合金溶着面）の写真を図１３に示す。シリンダポート１１０内の鉄の部分に僅かながら噴流の痕はあるが、エロージョンは問題ないレベルである。

ノッチ３０と高圧ポート１０の壁面１０ａとの接続部３３に形成する曲面の曲率半径とキャビテーションエロージョン発生との関係をさらに詳しく調べるため、曲率半径０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、および３ｍｍの曲面を備えたバルブプレート１００を作成し、耐久試験を行った。耐久試験の結果によれば、曲率半径０．２ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍのバルブプレート１００では耐久試験において２００時間以下ではエロージョンの痕跡が認められるが、曲率半径３ｍｍのバルブプレート１００ではエロージョンの発生が全く認められなかった。
図１４に曲率半径２ｍｍのバルブプレート１００の、耐久性試験１５０時間経過後のノッチ周辺の部分写真を示す。また、図１５には曲率半径３ｍｍのバルブプレート１００の、耐久性試験２００時間経過後のノッチ３０，４０周辺の部分写真を示す。図１４と図１５を比較すると、曲率半径２ｍｍの場合には１５０時間でエロージョンの痕跡が認められる。一方、曲率半径３ｍｍの場合には２００時間経過後でも、エロージョンの痕跡は全く認められなかった。したがって、第１の実施形態のバルブプレート１００においては、曲率半径２ｍｍと３ｍｍとの間に液体がスムーズに流れるか否かの臨界点があり、曲率半径を３ｍｍ以上とすることによって、液体がスムーズに流れ、キャビテーションの発生が抑制され、エロージョンを確実に防止できると考えられる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態のバルブプレート１００は、ノッチ３０，４０と高圧ポート１０および／または低圧ポート２０の壁面との接続部３３に曲面が形成されているのに加えて、さらに、図１６に示すようにノッチ３０のシリンダブロック１０２と当接する角部３４（ノッチ３０の内壁面とバルブプレート１００の表面とが交わる部分）にも曲面が形成されたバルブプレート１００である。この角部３４に形成される曲面も突曲面である。また、曲面は平面の集合である多面体により構成されていてもよい。
高圧ポート１０からノッチ３０に逆流した液体はさらにシリンダポート１１０を介してピストン室１０４に流入するが、従来の、ノッチ３０のシリンダブロック１０２と当接する角部に曲面がないバルブプレート１００の場合はノッチ３０とシリンダポート１１０の界面が図７のシャープエッジ（Ｒ無）と類似の形状となり、縮流が発生する。これに対して、ノッチ３０のシリンダブロック１０２と当接する角部に曲面が形成されたバルブプレート１００の場合は、図７のラウンドエッジ（Ｒ有）と類似の形状となり、液体がスムーズに流れ、縮流が発生しない。そして液体がスムーズに流れることで、ノッチ３０のシリンダブロック１０２と当接する角部に曲面が形成されたバルブプレート１００では、ノッチ３０のシリンダブロック１０２と当接する角部周辺におけるキャビテーションの発生を抑え、エロージョンを防止することができる。
第２の実施形態における曲面の曲率半径としては、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が望ましい。
なお、低圧ポート２０の端部に繋がるノッチ４０についても、ノッチ４０のシリンダブロック１０２と当接する角部に曲面を形成することで、キャビテーションの発生を抑え、エロージョンを防止することができる。

以上のように、ノッチ３０，４０と高圧ポート１０および／または低圧ポート２０の壁面との接続部に曲面を形成することで、キャビテーションの発生を抑えて、バルブプレート１００およびシリンダブロック１０２に発生するエロージョンを防止することができる。

本発明において、バルブプレート１００が『バルブプレート』に相当し、高圧ポート１０が『高圧ポート』に相当し、低圧ポート２０が『低圧ポート』に相当し、ノッチ３０、４０が『ノッチ』に相当し、接続部３３が『接続部』に相当し、ピストン室１０４が『ピストン室』に相当し、ピストン１０３が『ピストン』に相当し、シリンダブロック１０２が『シリンダブロック』に相当し、液圧回転機２００が『液圧回転機』に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１０高圧ポート
２０低圧ポート
３０高圧ポートに繋がるノッチ
３３接続部
４０低圧ポートに繋がるノッチ
１００バルブプレート
１０２シリンダブロック
１０３ピストン
１０４ピストン室
１１０シリンダポート
２００液圧回転機

Claims

ピストンが往復運動する液圧回転機のバルブプレートであって、
前記バルブプレートは、
ピストン室に交互に接続される高圧ポートおよび低圧ポートと、
前記高圧ポートの壁面に繋がり、前記低圧ポートの方向へ延びて形成された三角錐形状のノッチ、および前記低圧ポートの壁面に繋がり、前記高圧ポートの方向へ延びて形成された三角錐形状のノッチの少なくとも一方と、を含み、
前記ノッチと前記壁面との接続部に、所定の範囲の曲率半径を有する曲面が形成され、前記接続部は、前記ノッチの最底点、および前記最底点から延びる、前記三角錐形状の底面を形成する二辺であり、
前記所定の範囲の曲率半径は、シリンダブロックの回転時に、前記ノッチと前記ピストン室との重なり長さの増加に対して前記ノッチにおける液の最大流速が低下しないように選択される、バルブプレート。
さらに、前記ノッチの先端部から延在し、前記シリンダブロックと当接する直線状の角部に突曲面が形成された、請求項１に記載のバルブプレート。
前記高圧ポートの壁面に繋がり、前記低圧ポートの方向へ延びて形成された三角錐形状のノッチ、および、前記高圧ポートの壁面に繋がるノッチに対向し、前記低圧ポートの壁面に繋がり、前記高圧ポートの方向へ延びて形成された三角錐形状のノッチを両方とも備えた、両回転式液圧回転機のバルブプレートである、請求項１または２に記載のバルブプレート。
前記バルブプレートは、反復運転可能な両回転式液圧回転機のバルブプレートである、請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブプレート。
請求項１から４のいずれか１項に記載のバルブプレートを備えた液圧回転機。