JP7436168B2 - 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、ピストンの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が変更自在に支持された斜板が設けられている。斜板の回転軸線は、シリンダブロックの回転軸線と直交している。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、斜板に沿って滑り動くとともに、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滑り動くと、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２０１８－２１５９６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。しかし、従来構造の油圧ポンプでは、反駆動側の軸受はシリンダブロック側への移動が規制されていない。

また、斜板式可変容量型油圧ポンプは、シリンダブロックがシャフトと一体に回転する際に、シャフトが軸方向に対して傾き、反駆動側の軸受の外輪が摩擦力を越えて軸方向に移動することが考えられる。例えば、反駆動側の軸受がシリンダブロック側へ移動した場合、軸受の外輪がシャフトと干渉することが考えられる。
また、反駆動側の軸受には、例えば、ニードル軸受が使用される。ニードル軸受は、シリンダブロック側へ移動した場合、ニードル軸受の外輪で針状ころを支えることが難しくなり、外輪が摩耗や破損する可能性があった。

本発明は、シャフトを支持する軸受の軸線方向への移動を規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、ケーシングと、前記ケーシングに設けられシャフトを軸線回りに回転自在に支持する軸受と、前記シャフトが貫通する貫通孔を有し、前記軸受の前記軸線方向への移動を規制する弁板と、を備え、前記弁板は、前記貫通孔を前記シャフトが貫通した状態で、前記ケーシングに重なるように前記軸線に沿って前記軸受側に配置されており、前記貫通孔の内周面に、前記軸受の前記軸線方向への移動を規制する止め部が設けられているとともに、径方向外側に凹む凹部が形成されており、前記ケーシングの前記弁板が重ね合わされた面には、前記凹部に通じるドレン溝が形成されており、前記ドレン溝は、前記軸線方向からみて前記凹部から前記弁板の外周面よりも径方向外側に突出している。

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、シャフトを支持する軸受の軸線方向への移動を規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、シャフトを支持する軸受の軸線方向への移動を規制できる。

本発明の実施形態の建設機械の概略構成図。 本発明の参考例の油圧ポンプの断面図。 図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図。 本発明の参考例のシャフトの一端から軸受を分解した状態を示す断面図。 図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図。 図３のＶＩ部を拡大して示す断面図。 本発明の実施形態の第１変形例の弁板及び軸受を示す断面図。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う断面図。 図７のＩＸ部を拡大して示す断面図。 本発明の実施形態の第２変形例の弁板を示す平面図。 本発明の実施形態の第２変形例の弁板及び軸受を示す断面図。 本発明の実施形態の第２変形例の弁板及び軸受を示す断面図。

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（請求項の車体に相当）１０１と、走行体（請求項の車体に相当）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（請求項の流体機械に相当）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、斜板５の傾き角度を検出する図示しないセンサとを備えている。
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（請求項の軸線に相当）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、図示しない制御弁等によってキャブ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の一部が支持されて斜板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のオイルシール１５よりも突出された他端には、第１スプライン３ａが形成されている。この第１スプライン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の斜板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３ａ及び第２スプライン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１６ａが形成されている。このスプライン１６ａとシャフト３の第２スプライン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貫通孔２５が形成されている。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。貫通孔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のフロントフランジ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。

図３は、図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。図４は、シャフト３の一端から軸受１１を分解した状態を示す断面図である。
図３、図４に示すように、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の底部９ｂの端面に軸方向に沿って重なるように軸受１１側に配置されている。つまり、弁板１９は、ケーシング本体９の底部９ｂ及びシリンダブロック４の端部４ａに挟み込まれた状態に配置されている。

弁板１９は、貫通孔６１が径方向の中央に形成され、貫通孔６１の内周面６１ａに止め部６２が一体に設けられている。弁板１９は、外周面１９ａが円形に形成されている（図５も参照）。なお、弁板１９の構成の理解を容易にするために、貫通孔６１及び内周面６１ａを便宜上想像線で示す。
止め部６２は、軸方向に弁板１９と同じ厚さ寸法で、かつ貫通孔６１の内周面６１ａの全周に沿って環状に形成されている。止め部６２の内周面６３で貫通孔６３ａが形成されている。貫通孔６３ａの内径は、軸受１１の外輪７５の外径より小径に形成されている。貫通孔６３ａには、シャフト３の一端３ｄが軸方向に沿って貫通されている。

図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。
図４、図５に示すように、弁板１９は、吸入口６５及び吐出口６６と、第１取付孔６７及び第２取付孔６８とを有する。吸入口６５及び吐出口６６は、貫通孔６３ａの径方向外側で貫通孔６３ａに沿って湾曲状に形成され、弁板１９の厚さ方向（軸方向）に貫通されている。吸入口６５及び吐出口６６は、シリンダブロック４の各連通孔１８に通じている。
第１取付孔６７及び第２取付孔６８は、弁板１９の外周面１９ａの近傍で周方向へ等間隔に配置されている。第１取付孔６７及び第２取付孔６８は、弁板１９の厚さ方向（軸方向）に貫通孔６３ａに沿って貫通されている。

第１取付孔６７に第１ピン７１が貫通され、ケーシング本体９の底部９ｂの挿込孔７２に端面から挿し込まれる。第２取付孔６８に第２ピン７３が貫通され、ケーシング本体９の底部９ｂの図示しない挿込孔に端面から挿し込まれる。これにより、弁板１９は、ケーシング本体９の底部９ｂに第１ピン７１及び第２ピン７３の２本のピンにより位置決めされた状態に固定されている。
このような構成のもと、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の底部９ｂ）に対して静止している。

図６は、図３のＶＩ部を拡大して示す断面図である。
図５、図６に示すように、軸受１１は、例えば、ニードル軸受が使用されている。なお、軸受１１として他の軸受を使用してもよい。軸受１１は、外輪７５と、外輪７５の径方向内側に配される複数の針状ころ７６と、各針状ころ７６を転動自在に保持する保持器７７とを備えている。

外輪７５は、軸方向の両端に第１鍔部７５ａ及び第２鍔部７５ｂが径方向内側に向けて張り出されている。第１鍔部７５ａは弁板１９側に位置する。第２鍔部７５ｂは弁板１９の反対側に位置する。第１鍔部７５ａ及び第２鍔部７５ｂは、各針状ころ７６および保持器７７の軸方向への移動を規制する。
外輪７５がケーシング本体９の底部９ｂの軸受穴８１に圧入された状態で、各針状ころ７６が、シャフト３の一端３ｄの外周面を軌道面として転がる。これにより、シャフト３の一端３ｄが軸受１１によってケーシング本体９に中心軸線Ｃ１回りに回転自在に支持されている。

図２に示すように、弁板１９には、シリンダブロック４の各連通孔１８に通じる吸入口６５及び吐出口６６（図５参照）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６５、吐出口６６、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を通り越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自在に収納されている。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の斜板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が接触可能に設けられる。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で各シュー２２が斜板５側に押される。

斜板５は、回転して傾くことにより、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の摺動面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の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が滑り動くことにより、フロントフランジ１０に対して斜板５が回転される。
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に対して回転することにより、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の斜板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の斜板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の斜板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自在に配置されている。
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で各シュー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滑り動く。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の回転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の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の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６に基づいて、軸受１１の移動を規制する例について説明する。
図３、図６に示すように、斜板式可変容量型の油圧ポンプ１は、シリンダブロック４がシャフト３と一体に回転する際に、シャフト３が軸方向に対して傾き、軸受１１の外輪７５が軸受穴８１に対する摩擦力を越えて軸方向に移動することが考えられる。

ここで、止め部６２の内周面６３の内径は、軸受１１の外輪７５の外径より小径に形成されている。このため、止め部６２は、外輪７５の第１鍔部７５ａに対して軸方向で重ねられている。この結果、例えば、軸受１１が軸方向に沿ってシリンダブロック４の方向に移動した場合、外輪７５の第１鍔部７５ａが止め部６２に接触され、この止め部６２で外輪７５の第１鍔部７５ａが支えられる。これにより、止め部６２によって、軸受１１が軸方向に沿ってシリンダブロック４の方向に移動して所定の取付領域から外れることが規制される。

このように、上述の参考例では、弁板１９は、止め部６２を有している。このため、軸受１１の軸方向への移動を規制でき、軸受１１の外輪７５がシャフト３と干渉することを防止できる。特に、軸受１１としてニードル軸受を使用している。軸受１１がニードル軸受の場合でも、軸受１１が所定の取付領域から外れることを規制して外輪７５が摩耗や破損することを防止できる。

また、弁板１９は、貫通孔６１が径方向の中央に形成され、貫通孔６１の内周面６１ａに止め部６２が一体に設けられている。このため、止め部６２の内周面の内径を、軸受１１の外輪７５の外径より小径に容易に形成できる。この結果、軸受１１の外輪７５に対して止め部６２を軸方向で容易に重ねることが可能になり、止め部６２で軸受１１の外輪７５を容易に支えることができる。よって、弁板１９の内周面に設けた止め部６２で軸受１１の軸方向への移動を確実に規制できる。

また、止め部６２は、弁板１９の内周面６１ａに一体に設けられている。このため、軸受１１の抜け止めを弁板１９で兼ねることができる。これにより、簡単な構成で、軸受１１の軸方向への移動を規制できる。

［第１変形例］
図７は、第１変形例の弁板９０及び軸受１１を示す断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図９は、図７のＩＸ部を拡大して示す断面図である。なお、図７、図８、図９は、前述の図３、図５、図６に対応している。また、前述の参考例と同一態様には同一符号を付して説明を省略する。

図７、図８、図９に示すように、弁板９０は、貫通孔６１の内周面６１ａに止め部９２が一体に設けられている。具体的には、止め部９２は、軸方向で軸受１１の反対側に設けられている。止め部９２は、弁板１９の厚さ寸法より小さな寸法で、かつ貫通孔６１の内周面６１ａの全周に沿って環状に形成されている。止め部９２の内周面９３で貫通孔９３ａが形成されている。貫通孔９３ａの内径は、軸受１１の外輪７５の外径より小径に形成されている。

つまり、止め部９２は、弁板９０の貫通孔６１の内周面６１ａから軸方向に向けて環状に張り出されることにより形成されている。貫通孔９３ａ及び貫通孔６１には、シャフト３の一端３ｄが軸方向に沿って貫通されている。
弁板９０の貫通孔６１の内周面６１ａには、軸受１１の外輪７５のうち、第１鍔部７５ａ側の端部７５ｃが、いわゆるインロー（印籠）状態に嵌め込まれている。

また、弁板１９は、弁板１９の外周面１９ａの近傍に取付孔９５を有する。取付孔９５は、弁板１９の厚さ方向（軸方向）に貫通孔６３ａに沿って貫通されている。
取付孔９５にピン９６が貫通され、ケーシング本体９の底部９ｂの挿込孔７２に端面から挿し込まれる。さらに、弁板９０の内周面６１ａには外輪７５の端部７５ｃが、いわゆるインロー（印籠）状態に嵌め込まれている。
これにより、弁板１９は、ケーシング本体９の底部９ｂにピン９６及び軸受１１の外輪７５により位置決めされた状態に固定されている。このため、弁板１９は、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の底部９ｂ）に対して静止している。

このような構成のもと、止め部９２の内周面９３の内径は、軸受１１の外輪７５の外径よりも小径に形成されている。これにより、止め部９２は、外輪７５の第１鍔部７５ａに対して軸方向で重ねられている。このため、例えば、軸受１１が軸方向に沿ってシリンダブロック４の方向に移動した場合、外輪７５の第１鍔部７５ａが止め部９２に接触する。この結果、止め部９２によって、外輪７５の第１鍔部７５ａを支えることができる。したがって、止め部９２によって、軸受１１が軸方向に沿ってシリンダブロック４の方向に移動して所定の取付領域から外れることを規制できる。

よって、軸受１１の外輪７５がシャフト３と干渉することを防止できる。特に、第１変形例では、軸受１１としてニードル軸受を使用している。軸受１１がニードル軸受の場合でも、軸受１１が所定の取付領域から外れることを規制して外輪７５が摩耗や破損することを防止できる。

また、止め部９２は、弁板９０の内周面６１ａに一体に設けられている。よって、軸受１１の抜け止めを弁板９０で兼ねることができる。これにより、簡単な構成で、軸受１１の軸方向への移動を規制できる。

［第２変形例］
図１０は、第２変形例の弁板１９０を示す平面図である。図１１は、第２変形例の弁板１９０及び軸受１１を示す断面図である。図１２は、第２変形例の弁板１９０及び軸受１１を示す断面図である。なお、図１０、図１１、図１２は、前述の図８、図９、図７に対応している。また、前述の第２変形例と同一態様には同一符号を付して説明を省略する。
図１０から図１２に示すように、弁板１９０には、止め部９２の内周面９３に、径方向外側に凹む２つの凹部１９１が形成されている。２つの凹部１９１は、中心軸線Ｃ１を挟んで径方向で対向配置されている。２つの凹部１９１の一部は、ケーシング本体９の底部９ｂに形成されたドレン溝１９２に通じている。

ドレン溝１９２は、ケーシング本体９の底部９ｂの弁板１９０側の端面に２つ形成されている。ドレン溝１９２は、軸方向からみて径方向に延びる長円形状の溝である。ドレン溝１９２は、弁板１９０の凹部１９１に対応するように、中心軸線Ｃ１を挟んで径方向で対向配置されている。ドレン溝１９２の径方向内側の端部が弁板１９０の凹部１９１に通じている。一方、ドレン溝１９２の径方向外側の端部は、弁板１９０の外周面よりも外側に突出している。

このような構成のもと、弁板１９０とシリンダブロック４との間や弁板１９０とケーシング本体９の底部９ｂとの間から径方向内側（シャフト３側）に漏れ出た作動油が、凹部１９１とドレン溝１９２を通ってケーシング２内に排出される。このため、例えば止め部９２の内周面９３とシャフト３との間に作動油が溜まることにより、シャフト３に余計な負荷がかかってしまうことを防止できる。

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、弁板１９の内周面６１ａに止め部６２を一体に設け、弁板９０の内周面６１ａに止め部９２を一体に設けた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、弁板１９の内周面６１ａや、弁板９０の内周面６１ａに別部材の止め部を設けることができる。あるいは、弁板１９と軸受１１との間や、弁板９０と軸受１１との間に別部材の止め部を設けることができる。ここでの止め部としては、例えばワッシャ等が挙げられる。この場合、ワッシャ等も弁板１９の一部を構成するものである。

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、他の例として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に上述の止め部６２，９２の構成を採用できる。

１…油圧ポンプ（流体機械）、２…ケーシング、３…シャフト、３ｃ…シャフトの外周面、３ｄ…シャフトの一端、１１…軸受、１９，９０，１９０…弁板、６１…弁板の貫通孔、６１ａ…弁板の貫通孔の内周面、６２，９２…止め部（弁板）、１００…建設機械、１０１…旋回体（車体）、１０２…走行体（車体）、１９１…凹部、１９２…ドレン溝、Ｃ１…中心軸線（軸線）

Claims (2)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングに設けられシャフトを軸線回りに回転自在に支持する軸受と、
   前記シャフトが貫通する貫通孔を有し、前記軸受の前記軸線方向への移動を規制する弁板と、
   を備え、
   前記弁板は、前記貫通孔を前記シャフトが貫通した状態で、前記ケーシングに重なるように前記軸線に沿って前記軸受側に配置されており、
   前記貫通孔の内周面に、前記軸受の前記軸線方向への移動を規制する止め部が設けられているとともに、径方向外側に凹む凹部が形成されており、
   前記ケーシングの前記弁板が重ね合わされた面には、前記凹部に通じるドレン溝が形成されており、
   前記ドレン溝は、前記軸線方向からみて前記凹部から前記弁板の外周面よりも径方向外側に突出している、
   流体機械。
2. 請求項１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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