JP7374638B2 - 流体機械及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、流体機械及び建設機械に関する。

流体機械としては、油圧ショベル等の建設機械に搭載された各種油圧アクチュエータに作動油を供給するための斜板式可変容量型油圧ポンプがある。この種の油圧ポンプは、ケーシング内に、駆動側（原動機側）の軸受及び反駆動側（駆動側とは反対側）の軸受（以下、弁板側の軸受という）により回転自在に支持されたシャフトを有している。シャフトの外周面には、シリンダブロックが嵌め合わされ固定されている。シャフトとシリンダブロックとは、一体となって回転する。シリンダブロックには、複数のシリンダ穴が設けられている。各シリンダ穴に、ピストンが挿入されている。そして、シリンダ穴とピストンとによりシリンダ室を構成している。

また、ピストンには、シリンダ室が形成されている側の端部とは反対側端に、ケーシングに対して傾き角度が変更可能に支持された斜板が設けられている。各ピストンの斜板側の端部には、斜板に対して移動可能なシューが取り付けられている。各シューは、シュー保持部材によって一体的に保持されている。シュー保持部材は、シャフトの外周面に嵌め合わされている押圧部材によって斜板に向かって押されている。

このような構成のもと、ピストンは、斜板に沿って摺動されるとともに、斜板によってシリンダ穴内での変位が規制される。斜板に沿ってピストンが摺動すると、このピストンがシリンダ穴内をスライド移動する。これによって生じるシリンダ室の容積の変化を利用し、所定の流量で作動油が吐出される。斜板の傾き角度が変化すると、ピストンのシリンダ穴内でのスライド移動量が変化するので、油圧ポンプの吐出量が変化する。

特開２０１１－２１４４２９号公報

ところで、例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載される油圧機器全般に対して安価で破損し難いことが求められており、油圧ポンプに対しても例外ではない。従来構造の油圧ポンプは、例えば、弁板側の軸受を通してケーシング内にサクションホース、ギアポンプ（パイロットポンプ）が通じており、ケーシング内に作動油が行き来することが可能である。

ここで、弁板側の軸受の周囲のケーシング内の余剰油の流れを見ると、余剰油がギアポンプにより吸われるものの、余剰油が弁板側の軸受に供給され難いことが考えられる。このため、例えば、弁板側の軸受に油膜切れが生じ、あるいは弁板側の軸受付近に余剰油が滞留して摩耗紛等が残り、弁板側の軸受の寿命低下に影響を与える可能性があった。

本発明は、余剰油等の流体を所望の被供給体（例えば、弁板側の軸受等）に積極的に供給して軸受の寿命低下を抑制できる流体機械及び建設機械を提供する。

本発明の一態様に係る流体機械は、軸線回りに回転するシャフトと、前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を前記シリンダ室よりも径方向内側に有するシリンダブロックと、を備え、前記通路は、前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第１開口部と、前記シリンダブロックに重なるように前記軸線に沿って配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第２開口部と、を有し、前記シャフトと前記シリンダブロックとは、前記シャフトの外周面及び前記シリンダブロックの内周面に形成されたスプライン溝同士が嵌め合わさって一体となり、前記スプライン溝は、周方向に等間隔で配置された複数の歯部で形成されており、前記通路は、前記シリンダブロックの前記内周面に形成され、前記歯部を２つ以上切除してなる。

このように、シリンダブロックのシリンダ室よりも径方向内側に軸線方向に形成された通路を通し、例えばケーシング内の余剰油（流体）を好適に循環させることができる。これにより、例えば、シリンダブロックに重なるように軸線に沿って配置された弁板側で、かつシャフトを支持する軸受にケーシング内の余剰油を積極的に供給して潤滑性を確保することにより所望の軸受（弁板側の軸受）の寿命低下を抑制できる。つまり、所望の軸受に油膜切れが生じることを抑制できる。さらに、例えば摩耗紛等を含まないケーシング内の余剰油を弁板側の軸受に供給でき、弁板側の軸受の破損を抑えることができる。

本発明の他の態様に係る流体機械は、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの内周面に嵌め合わされ、前記シリンダブロックと一体となって軸線回りに回転し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシャフトと、を備え、前記通路は、前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第１開口部と、前記シリンダブロックに重なるように前記軸線に沿って配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第２開口部と、を有し、前記シャフトと前記シリンダブロックとは、前記シャフトの外周面及び前記シリンダブロックの前記内周面に形成されたスプライン溝同士が嵌め合わさって一体となり、前記スプライン溝は、周方向に等間隔で配置された複数の歯部で形成されており、前記通路は、前記シャフトの外周面に形成され、前記歯部を２つ以上切除してなる。

本発明の他の態様に係る建設機械は、上述の流体機械が搭載された車体を備えた。

このように構成することで、ケーシング内の余剰油を弁板側の軸受に積極的に供給して弁板側の軸受の寿命低下を抑制できる流体機械を備えた建設機械を提供できる。

上述の流体機械及び建設機械は、余剰油等の流体を所望の軸受（弁板側の軸受等）に積極的に供給して軸受の寿命低下を抑制できる。

本発明の実施形態における建設機械の概略構成図。 本発明の実施形態における油圧ポンプの断面図。 図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図。 本発明の実施形態におけるシリンダブロックを示す斜視図。 図４のシリンダブロックを矢視Ｖ方向から見た正面図。 本発明の実施形態の第１変形例におけるシリンダブロックを示す斜視図。 図６のシリンダブロックを矢視ＶＩＩ方向から見た正面図。 本発明の実施形態の第２変形例におけるシャフトを示す斜視図。 図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜建設機械＞
図１は、建設機械１００の概略構成図である。
図１に示すように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである。建設機械１００は、旋回体（請求項における車体に相当）１０１と、走行体（請求項における車体に相当）１０２とを備えている。旋回体１０１は、走行体１０２の上に旋回可能に設けられている。旋回体１０１には、油圧ポンプ（請求項における流体機械に相当）１が搭載されている。

旋回体１０１は、操作者が搭乗可能なキャブ１０３と、キャブ１０３に一端が揺動自在に連結されているブーム１０４と、ブーム１０４のキャブ１０３とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されているアーム１０５と、アーム１０５のブーム１０４とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されているバケット１０６とを備えている。また、キャブ１０３内には、油圧ポンプ１が設けられている。この油圧ポンプ１から吐出される作動油によって、キャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６が駆動される。

＜油圧ポンプ＞
図２は、油圧ポンプ１の断面図である。
図２に示すように、油圧ポンプ１は、いわゆる斜板式可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ１は、ケーシング２と、ケーシング２の内部に回転自在に支持されたシャフト３と、ケーシング２の内部に収納され、シャフト３に固定されているシリンダブロック４と、ケーシング２内に傾き角度が変更可能に収納され油圧ポンプ１から吐出される作動油の吐出量を制御する斜板５と、斜板５の傾き角度を制御する第１付勢部６及び第２付勢部７とを備えている。
なお、図２では、説明を分かりやすくするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明では、シャフト３の中心軸線（請求項における軸線に相当）Ｃ１と平行な方向を軸方向と称し、シャフト３の回転方向を周方向と称し、シャフト３の径方向を単に径方向と称する。

ケーシング２は、開口部９ａを有する箱状のケーシング本体９と、ケーシング本体９の開口部９ａを閉塞するフロントフランジ１０とを備えている。
ケーシング本体９には、開口部９ａとは反対側の底部９ｂに、シャフト３の一端３ｄを回転自在に支持する軸受１１が設けられている。ケーシング本体９の側面９ｃには、内面側に、第２付勢部７の後述する付勢ロッド４６をガイドする第１ガイド部４９が設けられている。ケーシング本体９の底部９ｂには、第１ガイド部４９に通じる取付凹部４８が形成されている。取付凹部４８には、第２付勢部７の後述する付勢ピンユニット５０が取り付けられる。

さらに、ケーシング本体９には、図示しない吸入通路及び吐出通路が形成されている。吸入通路は、図示しないタンクに接続されている。吐出通路は、図示しない制御弁（被供給体）等を介してキャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６（図１参照）に接続されている。

フロントフランジ１０には、ケーシング本体９側の内面１０ａに、斜板支持部３０が突出形成されている。斜板支持部３０は、斜板５を傾き角度を変更可能に支持する。斜板支持部３０には、径方向からみて半円形状の凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａに、斜板５が支持される。
また、フロントフランジ１０には、径方向外側に、雄ネジ状のストッパ４０が設けられている。ストッパ４０は、斜板５の一部が当接されて斜板５の傾き角度を規制する。フロントフランジ１０に対してストッパ４０を回すことにより、フロントフランジ１０の内面１０ａ側からのストッパ４０の突出量が変化する。これにより、斜板５の傾き角度が規制される。

また、フロントフランジ１０には、シャフト３を挿通可能な貫通孔１３が形成されている。この貫通孔１３に、シャフト３の他端側を回転自在に支持する軸受１４が設けられている。また、貫通孔１３には、軸受１４よりもケーシング本体９とは反対側（フロントフランジ１０の外側）に、オイルシール１５が設けられている。軸受１４及びオイルシール１５を介し、シャフト３の他端がフロントフランジ１０の外側に突出されている。オイルシール１５は、内部からの油の流出を防止するとともに、フロントフランジ１０とシャフト３との間から異物等の侵入を防止する。

シャフト３におけるオイルシール１５を介して突出された他端には、第１スプライン溝３ａが形成されている。この第１スプライン溝３ａを介し、図示しないエンジン等の動力源とシャフト３とが連結される。シャフト３の外周面３ｃにおける斜板５よりもケーシング本体９の底部９ｂ側、つまり、シャフト３の軸方向中央には、第２スプライン溝（請求項におけるスプライン溝に相当）３ｂが形成されている。シャフト３の外周面３ｃには、第２スプライン溝３ｂに対応する箇所に、シリンダブロック４が嵌め合わされている。
第１スプライン溝３ａ及び第２スプライン溝３ｂは、図示しない専用の工具（カッター等）により、例えばシャフト３の外周面３ｃに切削加工を施すことにより形成される。

シリンダブロック４は、円柱状に形成されている。シリンダブロック４の径方向中央には、シャフト３を挿入又は圧入可能な貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６にもスプライン溝（請求項における他のスプライン溝に相当）１６ａが形成されている。このスプライン溝１６ａとシャフト３の第２スプライン溝３ｂとがスプライン結合される。これにより、シャフト３とシリンダブロック４とが一体となって回転する。

貫通孔１６の軸方向中央から端部４ａに至る間には、シャフト３の周囲を取り囲むように凹部２０が形成されている。また、貫通孔１６の軸方向中央から斜板５側に至る間には、内周面の一部に、シリンダブロック４を軸方向に貫通する複数の連結ピン孔（請求項における貫通孔に相当）２５及び複数の案内通路（請求項における通路に相当）６１が形成されている。連結ピン孔２５及び案内通路６１は、周方向に等間隔で、かつ交互に配置されている。案内通路６１についての詳細は、後述する。
凹部２０には、後述のスプリング２３及びリテーナ２４ａ，２４ｂが収納される。連結ピン孔２５には、後述の連結部材２６が軸方向に移動可能に収納される。

また、シリンダブロック４には、シャフト３の周囲を取り囲むように複数のシリンダ穴（請求項におけるシリンダ室に相当）１７が形成されている。シリンダ穴１７は、周方向に沿って等間隔に配置されている。また、シリンダ穴１７は軸方向に沿って形成されており、斜板５側が開口されている。シリンダブロック４におけるフロントフランジ１０とは反対側の端部４ａには、各シリンダ穴１７に対応する位置に、これらシリンダ穴１７とシリンダブロック４の外部とを接続する連通孔１８が形成されている。

シリンダブロック４の端部４ａには、この端部４ａの端面に重なるように円板状の弁板１９が設けられている。弁板１９は、ケーシング本体９に固定されている。弁板１９は、シリンダブロック４がシャフト３とともに回転する場合であっても、ケーシング２（ケーシング本体９）に対して静止している。

弁板１９には、シリンダブロック４の各連通孔１８に通じる図示しない吸入口及び吐出口が弁板１９の厚さ方向に貫通形成されている。これら弁板１９の吸入口、吐出口、及びシリンダブロック４の連通孔１８を介し、各シリンダ穴１７とケーシング本体９に形成された図示しない吸入通路及び吐出通路とが通じている。ケーシング本体９に対して弁板１９が固定されているので、シリンダ穴１７は、シリンダブロック４の回転状態に応じ、弁板１９を介して吸入通路から作動油が供給される状態と吐出通路に作動油を排出する状態とが切り替えられる。

各シリンダ穴１７には、ピストン２１が軸方向に沿って移動可能に収納されている。シリンダ穴１７にピストン２１が収納されることにより、ピストン２１は、シャフト３及びシリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りに公転する。
ピストン２１における斜板５側の端部には、球状の凸部２８が一体形成されている。また、ピストン２１の内部は、空洞に形成されている。この空洞は、シリンダ穴１７内の作動油で満たされている。したがって、ピストン２１の往復動は、シリンダ穴１７への作動油の吸入及び吐出と連関されている。つまり、ピストン２１がシリンダ穴１７から引き出される際には、シリンダ穴１７内に吸入通路から作動油が供給される。ピストン２１がシリンダ穴１７内に進入する際には、シリンダ穴１７内から吐出通路に作動油が吐出される。

シリンダブロック４の凹部２０に収納されたスプリング２３は、例えばコイルスプリングである。スプリング２３は、凹部２０に収納された２つのリテーナ２４ａ，２４ｂの間で圧縮されている。このため、スプリング２３は、その弾性力によって伸長する向きに付勢力を生じる。スプリング２３の付勢力は、２つのリテーナ２４ａ，２４ｂのうちの一方のリテーナ２４ｂを介し連結部材２６に伝達される。連結部材２６よりもフロントフランジ１０側、つまり、シリンダブロック４と斜板５との間には、シャフト３の外周面３ｃに、押圧部材２７が嵌め合わされている。

押圧部材２７は、略円筒状に形成されている。押圧部材２７のうち連結部材２６側の端面に、連結部材２６が当接される。連結部材２６が受けたスプリング２３の付勢力は、押圧部材２７に伝達される。押圧部材２７は、後述のシュー保持部材２９に当接され、シュー保持部材２９を斜板５側に向かって押す。

シリンダブロック４の各シリンダ穴１７に収納された各ピストン２１には、これらピストン２１の凸部２８に、シュー２２が取り付けられている。シュー２２の凸部２８を受け入れる側の面には、凸部２８の形状に対応するように球状の凹部２２ａが形成されている。この凹部２２ａにピストン２１の凸部２８が嵌め込まれる。これにより、ピストン２１の凸部２８に対し、シュー２２が回転自在に連結される。
各シュー２２は、シュー保持部材２９によって一体的に保持されている。このシュー保持部材２９が、押圧部材２７によって斜板５側に押される。さらに、押圧部材２７によって、シュー保持部材２９を介して各シュー２２が斜板５側に押される。

図３は、図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。図４は、シリンダブロック４を示す斜視図である。図５は、図４のシリンダブロック４を矢視Ｖ方向から見た正面図である。
図３、図４、図５に示すように、シリンダブロック４は、斜板５（フロントフランジ１０）側の端部４ｂから突出するボス部４ｃと、ボス部４ｃの外周に沿って周方向に膨出する膨出部４ｄとを有する。ボス部４ｃ及び膨出部４ｄは、中心軸線Ｃ１を中心にして環状に形成されている。ボス部４ｃの内部に貫通孔１６が形成され、貫通孔１６にスプライン溝１６ａが形成されている。

膨出部４ｄは、複数のシリンダ穴１７よりも径方向内側で、かつ貫通孔１６の径方向近傍に形成されている。膨出部４ｄに複数の連結ピン孔２５及び複数の案内通路６１が形成されている。連結ピン孔２５は、例えば、周方向に沿って等間隔に形成されている。連結ピン孔２５には、前述したように連結部材２６が軸方向に移動可能に収納される。
案内通路６１は、例えば、連結ピン孔２５と連結ピン孔２５との間で、周方向に沿って等間隔に位置し、シリンダブロック４を軸方向に貫通するように形成されている。つまり、案内通路６１は、膨出部４ｄに形成されることにより、複数のシリンダ穴１７よりも径方向内側で、かつ貫通孔１６の径方向近傍に位置する貫通孔である。実施形態では、膨出部４ｄに複数の案内通路６１を形成する例について説明するが、膨出部４ｄに１つの案内通路６１を形成してもよい。

また、案内通路６１は、後述する斜板５側に開口する第１開口部６１ａと、弁板１９側で、かつ軸受１１側に開口する第２開口部６１ｂとを有する。よって、第１開口部６１ａ及び第２開口部６１ｂは、貫通孔１６の径方向近傍に位置し、かつシャフト３の外周面３ｃ近傍に位置する。また、第２開口部６１ｂは、凹部２０に通じ、さらに凹部２０を経て空間６３に通じている。空間６３に軸受１１が配置されている。軸受１１は、シャフト３を回転自在に支持している。つまり、案内通路６１（特に、第２開口部６１ｂ）は、凹部２０及び空間６３を経て軸受１１に通じ、軸受１１の軸線方向に配置されている。

ここで、油圧ポンプ１は、シリンダブロック４のうち、シャフト３の外周面３ｃに嵌め合わされる貫通孔１６の径方向近傍に連結ピン孔２５が形成され、連結ピン孔２５に連結部材２６が軸方向に移動可能に収納されている。連結部材２６により押圧部材２７を押すことにより、ピストン２１の凸部（端部）２８を斜板５側に押すことができる。
また、連結ピン孔２５は、連結部材２６を軸方向に移動可能に収納するために、軸方向へ貫通され凹部２０に通じている。そこで、案内通路６１を、連結ピン孔２５と同様に、シャフト３の外周面３ｃに嵌め合わされる貫通孔１６の径方向近傍に設けるようにした。これにより、連結ピン孔２５を加工するとき、案内通路６１を同時に加工することができ、コストの上昇を抑制できる。

図２に示すように、斜板５は、傾くことによって各ピストン２１の軸方向に沿う方向への変位を規制する役割を有している。斜板５は、シリンダブロック４側からみて円環状の斜板本体３１を有している。斜板本体３１の径方向中央には、軸方向に貫通する挿通孔３２が形成されている。挿通孔３２に、シャフト３が挿通（貫通）される。斜板本体３１のシリンダブロック４側には、平坦な摺動面３１ａが形成されている。この摺動面３１ａに、各シュー２２が移動可能に押されている。

斜板本体３１における摺動面３１ａの背面側には、２つの支持凸部３３，３４が挿通孔３２を中心にして、径方向のうち紙面表裏方向において対向配置されている。２つの支持凸部３３，３４は、フロントフランジ１０に斜板５を傾き角度を変更可能に支持させるためのものである。各支持凸部３３，３４は、径方向からみて半円状に形成されており、円弧面３３ａ，３４ａを有している。これら円弧面３３ａ，３４ａがフロントフランジ１０側を向くように、各支持凸部３３，３４が斜板本体３１から突出するように形成されている。

各支持凸部３３，３４の円弧面３３ａ，３４ａは、フロントフランジ１０に突出形成された斜板支持部３０の凹部３０ａに移動可能に支持されている。凹部３０ａに円弧面３３ａ，３４ａが摺動されることにより、フロントフランジ１０に対して斜板５が傾く。
斜板本体３１の径方向側部には、挿通孔３２を中心に径方向で対向する第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８が一体成形されている。第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８の対向する方向は、２つの支持凸部３３，３４が対向する方向と直交している。第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８は、斜板本体３１から径方向外側に向かって延出されている。第２被付勢部３８のフロントフランジ１０側の面３８ａが、フロントフランジ１０に設けられたストッパ４０に当接される。

第１被付勢部３７の径方向外側（先端側）には、各支持凸部３３，３４の突出方向とは反対側の面（シリンダブロック４側の面）に、連結凹部３９が形成されている。連結凹部３９に、第１付勢部６が連結される。連結凹部３９は、軸方向からみて円形状に形成されている。
第２被付勢部３８には、各支持凸部３３，３４の突出方向とは反対側の面（シリンダブロック４側の面）のほぼ全体に、当接面４１が形成されている。当接面４１は、第２被付勢部３８を平坦に切除することにより形成される。当接面４１に、第２付勢部７が当接される。

このように構成された斜板５は、フロントフランジ１０に対して傾くことにより、第１被付勢部３７や第２被付勢部３８がフロントフランジ１０に接近、離間するように傾く。
ここで、斜板５の傾き角度は、摺動面３１ａとシャフト３に直交している面とのなす角度をいう。つまり、この角度が小さいほど斜板５の傾き角度は小さくなる。

第１付勢部６は、斜板５の傾き角度が大きくなる向きに斜板５を付勢する。第１付勢部６は、ケーシング本体９の底部９ｂ側に配置された第１リテーナ４２と、斜板５側に配置された第２リテーナ４３と、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間に配置された第１スプリング４４及び第２スプリング４５とを備えている。
第２リテーナ４３における斜板５側には、球状の連結凸部４３ａが突出形成されている。この連結凸部４３ａが斜板５の連結凹部３９に当接されることにより、斜板５に対して第２リテーナ４３が回転自在に連結される。

第１スプリング４４は、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で圧縮されている。このため、第１スプリング４４は、その弾性力によって第１スプリング４４が伸長する向きに付勢力を生じる。
第２スプリング４５は、第１スプリング４４の内側に配置されている。このため、第２スプリング４５の外径は、第１スプリング４４の外径よりも小さい。第２スプリング４５は、第２リテーナ４３に固定されている。

第２スプリング４５は、斜板５の傾き角度が大きい状態（図２に示す状態）では、第１リテーナ４２から離間されている。これにより、斜板５の傾き角度が大きい場合、斜板５には第１スプリング４４の付勢力のみが作用される。
これに対し、斜板５の傾き角度が小さくなると、ある傾き角度のときに第２スプリング４５が第１リテーナ４２に接触する。さらに斜板５の傾き角度が小さくなると、第２スプリング４５も第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で圧縮される。これにより、斜板５には、第１スプリング４４及び第２スプリング４５の両方の付勢力が作用する。

このように、第１付勢部６は、斜板５の傾き角度に応じて、その付勢力を段階的に変化させることができる。なお、第２スプリング４５は、第２リテーナ４３に固定されるものに限られず、第１リテーナ４２に固定されるようにしてもよい。また、第１リテーナ４２及び第２リテーナ４３のいずれにも固定されず、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で移動可能にされていてもよい。

第２付勢部７は、第１付勢部６による斜板５への付勢力と反対向きの付勢力を斜板５に作用させる。とりわけ、第２付勢部７は、第１付勢部６による斜板５の傾き角度が大きくなる向きへの付勢力に抗して、斜板５の傾き角度が小さくなる向きに斜板５を付勢する。
第２付勢部７は、付勢ロッド４６と付勢ピンユニット５０とを備えている。付勢ピンユニット５０は、ユニットケース５１と、複数の付勢ピン５２，５３とを主構成としている。なお、図２では、複数の付勢ピン５２，５３が２本のみ図示されているが、複数の付勢ピン５２，５３は、例えば４本設けられている。

ユニットケース５１は、ケーシング本体９の取付凹部４８に嵌め込まれるように取り付けられている。ユニットケース５１における斜板５側には、複数の付勢ピン５２，５３をガイドする複数の第２ガイド部５４が設けられている。第２ガイド部５４は、ユニットケース５１を軸方向に沿って貫通する孔である。また、ユニットケース５１における斜板５とは反対側には、複数の第２ガイド部５４のうちの１つに通じるシリンダ穴５５が設けられている。シリンダ穴５５は、ユニットケース５１の第２ガイド部５４とは反対側に開口されている。このシリンダ穴５５の開口部は、キャップ部材５７によって閉塞されている。

シリンダ穴５５内には、円柱状の付勢ピストン５６がシリンダ穴５５に対して軸方向に移動可能に配置されている。
第２ガイド部５４には、各付勢ピン５２，５３が軸方向に移動可能に収納されている。複数の付勢ピン５２，５３のうちの一方の付勢ピン５２は、他方の付勢ピン５３よりも長く形成されている。このような一方の付勢ピン５２が、シリンダ穴５５に通じる第２ガイド部５４に収納されている。一方の付勢ピン５２の斜板５とは反対側端は、シリンダ穴５５に突出されている。

第２ガイド部５４には、例えば油圧ポンプ１から吐出された作動油による信号圧や、同一の駆動源で駆動される他の油圧ポンプからの信号圧や、同一の駆動源で駆動されるエアコン等の外部機器の作動に対応した信号圧等が入力される。シリンダ穴５５には、例えばコントロールバルブで生成された信号圧等が入力される。各付勢ピン５２，５３は、各付勢ピン５２，５３に対応する信号圧に応じ、付勢ロッド４６を斜板５に向かって付勢する。

付勢ロッド４６は、斜板５の当接面４１と各付勢ピン５２，５３との間に配置されている。付勢ロッド４６は、軸方向に長くなるように円柱状に形成されており、ケーシング本体９の第１ガイド部４９によって軸方向に移動可能にガイドされている。
付勢ロッド４６の当接面４１側の端部には、球状面４６ａが形成されている。このため、斜板５の傾き角度の変化に起因して斜板５（当接面４１）と付勢ロッド４６とのなす角度が変化しても斜板５に対する付勢力を球状面４６ａから当接面４１へ適切に伝達することができる。

＜油圧ポンプの動作＞
次に、油圧ポンプ１の動作について説明する。
油圧ポンプ１は、シリンダ穴１７からの作動油の吐出（及びシリンダ穴１７への作動油の吸入）に基づく駆動力を出力する。
より具体的には、まず、エンジン等の動力源からの動力によってシャフト３を回転させることにより、シャフト３と一体となってシリンダブロック４が回転される。シリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転される。

各ピストン２１の凸部２８に取り付けられた各シュー２２は、スプリング２３の付勢力によって、斜板５の傾き角度にかかわらず斜板５の摺動面３１ａに対して適切に追従して押し当てられる。また、ピストン２１の凸部２８は球状に形成されているとともに、この凸部２８が嵌め込まれるシュー２２の凹部２２ａも球状に形成されている。また、押圧部材２７によって、シュー保持部材２９を介して各シュー２２が斜板５側に押されている。このため、斜板５の傾き角度が変化しても、各シュー２２は斜板５の傾きに追従して摺動面３１ａに適切に追従して押し当てられる。

シリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転されると、各シュー２２も斜板５の摺動面３１ａ上をシャフト３の中心軸線Ｃ１回りに公転しながら摺動される。これにより、各シリンダ穴１７内で各ピストン２１が軸方向に沿って移動され、各ピストン２１が往復動作される。このように、斜板５は、各ピストン２１の軸方向に沿う方向への変位を規制する。ピストン２１の往復動作に応じて一部のシリンダ穴１７からは作動油が吐出されるとともに、他のシリンダ穴１７には作動油が吸入され、油圧ポンプが実現される。

ここで、斜板５（摺動面３１ａ）の傾き角度が変化すると、ピストン２１の往復動のストローク（摺動距離）が変化する。すなわち、斜板５の傾き角度が大きいほど、各ピストン２１の往復動に伴うシリンダ穴１７に対する作動油の吸引量及び吐出量は大きくなる。これに対し、斜板５の傾き角度が小さいほど、各ピストン２１の往復動に伴うシリンダ穴１７に対する作動油の吸引量及び吐出量は小さくなる。斜板５の傾き角度が０度の場合には、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転しても各ピストン２１は往復動されない。このため、各シリンダ穴１７からの作動油の吐出量もゼロになる。

また、フロントフランジ１０には、径方向外側に、雄ネジ状のストッパ４０が設けられている。このため、斜板５の傾き角度を小さくしていくと、この斜板５がストッパ４０に当接される。ストッパ４０は、回転させることにより斜板５に対して進退可能である。したがって、斜板５の最小傾き角度は、ストッパ４０を斜板５に対して進退させることにより適宜調整することができる。

次に、斜板５の傾き動作について説明する。
斜板５は、第１付勢部６により、斜板５の傾き角度が大きくなる向きに付勢される。また、斜板５は、第２付勢部７により、斜板５の傾き角度が小さくなる向きに付勢される。斜板５は、第１付勢部６の付勢力による斜板５の回転軸線回りのモーメント（図２では反時計回りのモーメント）と、第２付勢部７による斜板５の回転軸線回りのモーメント（図２では時計回りのモーメント）との大きさが等しくなる位置に傾いて停止する。
以下、図２における反時計回りのモーメントを単に反時計回りのモーメントという。また、図２における時計回りのモーメントを単に時計回りのモーメントという。

つまり、第２付勢部７による時計回りのモーメントを大きくすると、斜板５の傾き角度が小さくなる。この分、第１付勢部６の第１スプリング４４や第２スプリング４５が圧縮されて第１付勢部６による反時計回りのモーメントも大きくなる。これにより、第２付勢部７による時計回りのモーメントと第１付勢部６による反時計回りのモーメントとが等しくなり、斜板５が所定の傾きで停止する。

一方、第２付勢部７による時計回りのモーメントを小さくすると、第１付勢部６の第１スプリング４４や第２スプリング４５の付勢力が勝って斜板５の傾き角度が大きくなる。これに伴って第１スプリング４４や第２スプリング４５が伸長されると、第１付勢部６による付勢力が小さくなる。これにより、第２付勢部７による時計回りのモーメントと第１付勢部６による反時計回りのモーメントとが等しくなり、斜板５が所定の傾きで停止する。

第２付勢部７による時計回りのモーメントを変化させる場合、斜板５への付勢ロッド４６の付勢力を変化させる。つまり、例えば、第２付勢部７の第２ガイド部５４には、油圧ポンプ１から吐出された作動油による信号圧や、同一の駆動源で駆動される他の油圧ポンプからの信号圧や、同一の駆動源で駆動されるエアコン等の外部機器の作動に対応した信号圧等が入力される。シリンダ穴５５には、例えばコントロールバルブで生成された信号圧等が入力される。これら信号圧の大きさに応じ、各付勢ピン５２，５３が付勢ロッド４６を付勢する。これにより、斜板５への付勢ロッド４６の付勢力が変化する。

続いて、図３、図５に基づいて、弁板１９側の軸受１１の寿命低下を抑制する例について説明する。
図３、図５に示すように、案内通路６１は、膨出部４ｄに形成されることにより、複数のシリンダ穴１７よりも径方向内側で、かつ貫通孔１６の径方向近傍に位置する。また、案内通路６１は、第１開口部６１ａが斜板５側に開口し、第２開口部６１ｂが軸受１１側に開口している。さらに、第２開口部６１ｂは、シャフト３の外周面３ｃ近傍に位置し、凹部２０を経て軸受１１に通じている。
ここで、油圧ポンプ１は、一般的な油圧ポンプと同様に、例えば、弁板１９側の軸受１１（具体的には、空間６３）を通してケーシング内にサクションホース、ギアホンプ（パイロットポンプ）が通じている。よって、ケーシング２内に作動油が行き来することが可能である。

この状態において、油圧ポンプ１及びギアホンプが駆動することにより、ケーシング２内の余剰油がギアポンプにより吸われる。このため、例えば、凹部２０内の余剰油が弁板１９側の空間６３（軸受１１）に向けて導かれる（図３における矢印Ａ参照）。
弁板１９側の軸受１１に向けて余剰油が導かれることにより、第２開口部６１ｂから凹部２０内に、案内通路６１内の余剰油が導かれる（図３における矢印Ｂ参照）。凹部２０内に余剰油が導かれることにより、例えば、挿通孔３２を経て第１開口部６１ａから案内通路６１内に斜板５側の余剰油が導かれる（図３における矢印Ｃ参照）。

このように、上述の実施形態では、シリンダブロック４に、軸方向に貫通する複数の案内通路６１が形成されている。このため、案内通路６１を通し、ケーシング２内の余剰油を好適に循環させることができる。これにより、例えば、シリンダブロック４に重なるように軸方向に沿って配置された弁板１９側で、かつシャフト３を支持する軸受１１にケーシング２内の余剰油を積極的に供給して潤滑性を確保することができる。この結果、弁板１９側の軸受１１の寿命低下を抑制できる。
つまり、弁板１９側の軸受１１に油膜切れが生じることを抑制し、さらに摩耗紛等を含まないケーシング２内の余剰油を弁板１９側の軸受１１に供給でき、弁板１９側の軸受１１の破損を抑えることができる。

また、案内通路６１は、斜板５側に開口する第１開口部６１ａと、弁板１９側で、かつ軸受１１側に開口する第２開口部６１ｂとを有する。このため、案内通路６１の第２開口部６１ｂから弁板１９側の軸受１１にケーシング２内の余剰油を積極的に供給して潤滑性を確保できる。
第１開口部６１ａ及び第２開口部６１ｂは、貫通孔１６の径方向近傍に位置し、かつシャフト３の外周面３ｃ近傍に位置する。つまり、連結ピン孔２５及び案内通路６１は、周方向に等間隔で、かつ交互に配置されている。このため、連結ピン孔２５を加工するとき、案内通路６１を同時に加工することができ、コストの上昇を抑制できる。

［第１変形例］
次に、図６、図７に基づいて、上述の実施形態の第１変形例について説明する。
図６は、第１変形例におけるシリンダブロック７０を示す斜視図である。図７は、図６のシリンダブロック７０を矢視ＶＩＩ方向から見た正面図である。図７では、構成の理解を容易にするために、シリンダブロック７０に嵌め合されるシャフト３も図示する。なお、図６、図７は、前述の図４、図５に対応している。また、前述の実施形態と同一態様には同一符号を付して説明を省略する（以下の変形例でも同様）。

図６、図７に示すように、シリンダブロック７０は、貫通孔１６のスプライン溝１６ａが周方向に沿う複数の歯部１６ｂで形成され、スプライン溝１６ａのうち周方向の一部１６ｃから歯部１６ｂが除去されている。このため、シャフト３の外周面３ｃにシリンダブロック７０の貫通孔１６が嵌め合わされて、シャフト３の第２スプライン溝３ｂに貫通孔１６のスプライン溝１６ａが噛み合わされる。この状態において、スプライン溝１６ａの一部１６ｃと第２スプライン溝３ｂとの間に案内通路（請求項における通路に相当）７２が形成される。

図３、図６、図７に示すように、案内通路７２は、複数のシリンダ穴１７よりも径方向内側で、かつ貫通孔１６の内周面に位置する。また、案内通路７２は、実施形態と同様に、第１開口部７２ａが斜板５側に開口し、第２開口部７２ｂが軸受１１側に開口している。さらに、第２開口部７２ｂは、実施形態と同様に、シャフト３の外周面３ｃ近傍に位置し、凹部２０を経て軸受１１に通じている。

このような構成のもと、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。つまり、案内通路７２にケーシング２内の余剰油を通すことにより、案内通路７２を通してケーシング２内の余剰油を好適に循環させることができる。これにより、例えば、弁板１９側で、かつシャフト３を支持する軸受１１にケーシング２内の余剰油を積極的に供給して潤滑性を確保できる。弁板１９側の軸受１１に油膜切れが生じることを抑制し、さらに摩耗紛等を含まないケーシング２内の余剰油を弁板１９側の軸受１１に供給できる。よって、弁板１９側の軸受１１の破損を抑えることができる。
加えて、ケーシング２内の余剰油を案内通路７２に通すことにより、シリンダブロック７０及びシャフト３の間に余剰油を供給して、シリンダブロック７０のスプライン溝１６ａ及びシャフト３の第２スプライン溝３ｂの潤滑性を確保できる。

［第２変形例］
次に、図８、図９に基づいて、上述の実施形態の第２変形例について説明する。
図８は、第２変形例におけるシャフト８０を示す斜視図である。図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図である。図９では、構成の理解を容易にするために、シャフト８０に嵌め合されるシリンダブロック４も想像線で図示する。
図８、図９に示すように、シャフト８０は、外周面３ｃの第２スプライン溝３ｂが周方向に沿う複数の歯部３ｅで形成され、第２スプライン溝３ｂのうち周方向の一部３ｆから歯部３ｅが除去されている。このため、シャフト８０の外周面３ｃにシリンダブロック４の貫通孔１６が嵌め合わされて、貫通孔１６のスプライン溝１６ａがシャフト３の第２スプライン溝３ｂに噛み合わされる。この状態において、第２スプライン溝３ｂの一部３ｆとスプライン溝１６ａとの間に案内通路（請求項における通路に相当）８２が形成される。

図３、図８、図９に示すように、案内通路８２は、複数のシリンダ穴１７よりも径方向内側で、かつ貫通孔１６の内周面及びシャフト８０の外周面３ｃに位置する。また、案内通路８２は、実施形態と同様に、第１開口部８２ａが斜板５側に開口し、第２開口部８２ｂが軸受１１側に開口している。さらに、第２開口部８２ｂは、実施形態と同様に、シャフト８０の外周面３ｃ近傍に位置し、凹部２０を経て軸受１１に通じている。

このような構成のもと、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。つまり、案内通路８２にケーシング２内の余剰油を通すことにより、案内通路８２を通してケーシング２内の余剰油を好適に循環させることができる。これにより、例えば、弁板１９側で、かつシャフト８０を支持する軸受１１にケーシング２内の余剰油を積極的に供給して潤滑性を確保できる。弁板１９側の軸受１１に油膜切れが生じることを抑制し、さらに摩耗紛等を含まないケーシング２内の余剰油を弁板１９側の軸受１１に供給できる。よって、弁板１９側の軸受１１の破損を抑えることができる。
加えて、ケーシング２内の余剰油を案内通路８２に通すことにより、シリンダブロック４及びシャフト８０の間に余剰油を供給して、シリンダブロック４のスプライン溝１６ａ及びシャフト８０の第２スプライン溝３ｂの潤滑性を確保できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、建設機械１００は油圧ショベルである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな建設機械に上述の油圧ポンプ１を採用することができる。

また、上述の実施形態では、流体機械として油圧ポンプ１を例に説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、例えば油圧モータや油以外の流体を用いたポンプやモータ等のさまざまな流体機械を採用することができる。

また、上述の実施形態では、油圧ポンプ１に実施形態の案内通路６１、第１変形例の案内通路７２、第２変形例の案内通路８２を個別に備える例について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、例えば、油圧ポンプ１に案内通路６１及び案内通路７２の両方の通路を備えることや、油圧ポンプ１に案内通路６１及び案内通路８２の両方の通路を備えることもできる。また、油圧ポンプ１に案内通路７２及び案内通路８２の両方の通路を備えることもできる。

１…油圧ポンプ（流体機械）、２…ケーシング、３，８０…シャフト、３ｂ…第２スプライン溝（スプライン溝）、３ｃ…シャフトの外周面、３ｅ，１６ｂ…歯部、３ｆ…第２スプラインの一部、４，７０…シリンダブロック、５…斜板、１１…軸受、１６…貫通孔、１６ａ…スプライン溝（他のスプライン溝）、１６ｃ…スプライン溝の一部、１７…シリンダ穴（シリンダ室）、１９…弁板、２１…ピストン、２５…ピン孔（貫通孔）、６１，７２，８２…案内通路（通路）、６１ａ，７２ａ，８２ａ…第１開口部、６１ｂ，７２ｂ，８２ｂ…第２開口部、１００…建設機械、１０１…旋回体（車体）、１０２…走行体（車体）、Ｃ１…中心軸線（軸線）

Claims (3)

1. 軸線回りに回転するシャフトと、
   前記シャフトの外周面に嵌め合わされ、前記シャフトと一体となって回転し、ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を前記シリンダ室よりも径方向内側に有するシリンダブロックと、
   を備え、
   前記通路は、
   前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第１開口部と、
   前記シリンダブロックに重なるように前記軸線に沿って配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第２開口部と、
   を有し、
   前記シャフトと前記シリンダブロックとは、前記シャフトの外周面及び前記シリンダブロックの内周面に形成されたスプライン溝同士が嵌め合わさって一体となり、
   前記スプライン溝は、周方向に等間隔で配置された複数の歯部で形成されており、
   前記通路は、前記シリンダブロックの前記内周面に形成され、前記歯部を２つ以上切除してなる、
   流体機械。
2. ピストンが移動可能に配置されるシリンダ室を有するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの内周面に嵌め合わされ、前記シリンダブロックと一体となって軸線回りに回転し、前記軸線方向に形成され流体が通過し被供給体に前記流体を供給する通路を有するシャフトと、
   を備え、
   前記通路は、
   前記ピストンの移動を規制する斜板側に開口する第１開口部と、
   前記シリンダブロックに重なるように前記軸線に沿って配置された弁板側で、かつ前記シャフトを支持する軸受側に開口する第２開口部と、
   を有し、
   前記シャフトと前記シリンダブロックとは、前記シャフトの外周面及び前記シリンダブロックの前記内周面に形成されたスプライン溝同士が嵌め合わさって一体となり、
   前記スプライン溝は、周方向に等間隔で配置された複数の歯部で形成されており、
   前記通路は、前記シャフトの外周面に形成され、前記歯部を２つ以上切除してなる、流体機械。
3. 請求項１又は２に記載の流体機械が搭載された車体を備えた建設機械。

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