JPH0599122A - アキシヤルピストン型液圧回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダブロックが回転するときに発生する
開離力と押圧力とによる加振力を吸振器により吸振し、
液圧回転機の振動、騒音を確実に防止することができ
る。 【構成】 リアケーシング２１Ｃの吸振器取付穴２１Ｃ
2 ，２１Ｃ2 に液圧式の吸振器３０，３０を水平面上で
左，右方向に２個設ける。そして、各吸振器３０の取付
板３４を弁板２２に固着させることにより、リアケーシ
ング２１Ｃと弁板２２との間に配設する。また、吸振器
３０の吸振力は液体の粘弾性，圧縮性等の物性、吸振ピ
ストン３２の断面積、絞り穴３５の長さ、径寸法等の構
造を選択することにより、容易に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は斜板型液圧ポンプまたは
モータ、斜軸型液圧ポンプまたはモータ等として用いら
れるアキシャルピストン型液圧回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、図４ないし図７に従来技術とし
て先に出願した特願昭63-268930 号（特開平２−１１５
５７４号）による斜板型液圧回転機を示し説明する。

【０００３】図中、１はケーシングを示し、該ケーシン
グ１は筒状のケーシング本体１Ａと、該ケーシング本体
１Ａの一端側開口部を閉塞するフロントケーシング１Ｂ
と、前記ケーシング本体１Ａの他端側開口部を閉塞する
リアケーシング１Ｃとから構成されている。２はケーシ
ング１に軸受３を介して回転自在に支持された回転軸を
示し、該回転軸２はケーシング１のフロントケーシング
１Ｂの回転軸挿通穴１Ｂ1 を介して外部に突出してい
る。

【０００４】４はケーシング１内に位置して回転軸２と
スプライン５を介して一体回転可能に設けられたシリン
ダブロックを示し、該シリンダブロック４には軸方向に
複数（通常奇数個）のシリンダ６（１個のみ図示）が穿
設され、該各シリンダ６には摺動面４Ａに開口するシリ
ンダポート６Ａが形成されている。７，７，…は該各シ
リンダ６内に往復動可能に挿嵌されたピストンを示し、
該各ピストン７のシリンダブロック４から突出した先端
部には球形部７Ａが形成されている。

【０００５】８，８，…は各ピストン７の球形部７Ａに
それぞれ設けられた複数の摺動部材としてのシューを示
し、該各シュー８は球形部７Ａと嵌合し、該球形部７Ａ
を介してピストン７を摺動可能に支持している。

【０００６】９はケーシング１の一端側に設けられた円
板状の斜板を示し、該斜板９の表面側は摺接面９Ａとな
り、中央部に回転軸２が挿通される回転軸挿通穴９Ｂが
穿設され、裏面側が後述する弾性体１２を介して斜板支
持部材１１に貼着されている。１０は前記斜板９の摺接
面９Ａに設けられた環状のシュー案内レールを示し、該
シュー案内レール１０の環状軌道に沿って各シュー８が
斜板９の摺接面９Ａ上を環状に摺接しつつ移動するよう
になっている。

【０００７】１１は前記斜板９を傾転した状態で支持す
る斜板支持部材を示し、該斜板支持部材１１は大径部１
１Ａと、該大径部１１Ａの裏面側に一体形成された半円
柱状の摺動部１１Ｂと、該摺動部１１Ｂの両端側に形成
された凸円弧状のガイド突起部１１Ｃ（１個のみ図示）
と、表面側から裏面側に向け拡径しつつ穿設された回転
軸挿通穴１１Ｄと、前記摺動部１１Ｂの一側側面から軸
方向に形成され、傾転駆動機構（図示せず）の一部が挿
入される傾転機構装着穴１１Ｅとから大略構成されてい
る。そして、傾転駆動機構を操作することによって、斜
板支持部材１１の傾転角を変更し、斜板９を傾斜させ、
油圧ポンプの容量を可変制御する。

【０００８】１２は斜板９と斜板支持部材１１との間に
位置して設けられた弾性体を示し、該弾性体１２の中央
部には回転軸２が挿通される回転軸挿通穴１２Ａが穿設
され、該弾性体１２は銅，アルミニウム，合成樹脂等の
一般にケーシング１や斜板９に用いられる鋼，鋳鉄など
に比べて弾性に富み、ヤング率の小さい材料から形成さ
れている。

【０００９】１３はフロントケーシング１Ｂに凹湾曲状
に形成されたガイド溝を示し、該ガイド溝１３は両端側
が前記斜板支持部材１１の各ガイド突起部１１Ｃが摺動
する凹湾曲状のガイド突起部摺接面１３Ａ（一方のみ図
示）となる。

【００１０】１４はケーシング１のリアケーシング１Ｃ
に固定され、一側面が切換摺接面１４Ａとなった弁板を
示し、該弁板１４には一対の眉形状（図５および図６参
照）の吸排ポート１５，１６が形成され、該吸排ポート
１５，１６はリアケーシング１Ｃに設けられた吸排通路
１７，１８を恒久的に連通している。ここで、吸排ポー
ト１５，１６は、シリンダブロック４の回転時に、該シ
リンダブロック４の各シリンダポート６Ａと間欠的に連
通することにより、吸排通路１７，１８を介して油液の
吸排を行なう。

【００１１】従来の可変容量式の斜板型油圧ポンプは前
述のような構成を有するもので、吸排通路１７，１８の
うち、通路１７を吸入側通路とし、通路１８を吐出側通
路として使用した場合の作動について説明する。

【００１２】エンジン等の駆動機構（図示せず）を使用
して回転軸２を回転させると、スプライン５を介してシ
リンダブロック４も同時に回転する。該シリンダブロッ
ク４の回転により、シリンダ６内に挿嵌されたピストン
７は球形部７Ａに嵌合したシュー８を介して斜板９の摺
接面９Ａに設けられたシュ−案内レール１０に案内され
つつ往復動する。この際、斜板９の摺接面９Ａは斜板支
持部材１１により所定の傾転角を有しているから、シリ
ンダブロック４が１回転する間に、ピストン７はシリン
ダ６内に最も進入した上死点位置とシリンダ６から最も
伸長した位置下死点位置との間をストロークするように
なる。

【００１３】ここで、前記各ピストン７が上死点位置か
ら下死点位置まで移行する半回転の間はシリンダポート
６Ａは吸排ポート１５と連通し、該吸排ポート１５を介
して吸入側通路１７からシリンダ６内に油液を吸込む吸
込行程となる。一方、ピストン７の下死点位置から上死
点位置にまで移行する半回転の間はシリンダポート６Ａ
は吸排ポート１６と連通せしめられ、シリンダ６内に吸
込んだ油液を吸排ポート１６を介して吐出側通路１８か
ら吐出する吐出行程となる。このように、ピストン７が
シリンダ６内を往復動せしめられ、吸込行程と吐出行程
とが繰り返されることにより、ポンプ作用が行なわれ
る。

【００１４】一方、ポンプの吐出容量を可変制御させる
には、傾転駆動機構によって斜板支持部材１１の傾転機
構装着穴１１Ｅに作用させ、該斜板支持部材１１の摺動
部１１Ｂをガイド溝１３に沿って傾転させ、前記斜板９
の傾転角を制御し、シリンダ６内の押除け容量を変更す
ることによって行なうことができる。

【００１５】ところが、ポンプ作用が行なわれる間にお
いて、吐出行程時にシリンダブロック４の摺動面４Ａと
弁板１４の切換摺接面１４Ａとの間の微小隙間に高圧が
作用し、この高圧によって図４に示すようにシリンダブ
ロック４と弁板１４とを離反させる方向の開離力Ｆが発
生する。

【００１６】一方、シリンダブロック４には各シリンダ
６内のピストン７の油圧反力により図２に示すようにシ
リンダブロック４を弁板１４の方に押し付ける押付力Ｒ
が作用する。

【００１７】ここで、開離力Ｆと押付力Ｒとの関係につ
いて説明する。

【００１８】まず、シリンダブロック４には５個のシリ
ンダ６が穿設されているものとすると、シリンダブロッ
ク４が図５および図６中矢示方向に回転すると、その回
転に伴って各シリンダ６のうち、図５に示すように３個
のシリンダポート６Ａが高圧側の吸排ポート１６に連通
している状態と、図６に示すように２個のシリンダポー
ト６Ａが高圧側の吸排ポート１６に連通している状態と
がある。この結果、シリンダブロック４と弁板１４との
間の開離方向Ｆに作用する圧力作用面積（図５および図
６中の斜線部分）は、図５の状態と図６の状態とでは異
なっている。

【００１９】このため、図７中に実線で示すようにシリ
ンダブロック４の１回転中に開離力Ｆの大きさが変動
し、高開離力発生区間Ａと低開離力発生区間Ｂとが生じ
る。また、押付力Ｒについても図５および図６に示すよ
うに３個のシリンダポート６Ａが高圧側の吸排ポート１
６と連通する状態と、２個のシリンダポート６Ａが高圧
側の吸排ポート１６と連通する状態とがある。このた
め、図７中に一点鎖線で示す如く、押付力Ｒも変動し、
高圧押付力発生区間Ａと低圧押付力発生区間Ｂとが生じ
る。

【００２０】さらに、開離力Ｆはシリンダブロック４の
摺動面４Ａと弁板１４の切換摺接面１４Ａとの間の摺動
抵抗を低下させて機械効率を向上させる効果を有してい
るが、押付力Ｒよりも大き過ぎると、シリンダブロック
４と弁板１４との間に隙間が生じて流体が漏洩するとい
う現象が発生する。そこで、押付力Ｒが開離力Ｆよりも
大となるように適宜設計し、シリンダブロック４と弁板
１４との密着性を維持している。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術における斜板型液圧回転機においては、シリンダ
ブロック４と弁板１４との間に微小隙間が発生するのを
防止するために、押付力Ｒを開離力Ｆよりも大きくなる
ように設計されているから、弁板１４の切換摺接面１４
Ａに図５および図６のＰのような変動する力が作用す
る。この力は弁板１４の高圧側の吸排ポート１６に作用
する平均的な油圧反力の着力点の変動分であるから、こ
の力が弁板１４に対して周期的に繰り返される加振力と
なって、作用する。

【００２２】この場合、振動理論によれば、加振力の振
動数をω、弾性体１２の固有振動数をω0 とし、また臨
界減衰係数をγcr、減衰係数をγとした場合、振動数の
比ω／ω0 と振動の倍率Ｍとの関係は、図８のようにな
ることが知られている。

【００２３】ここで、図８よれば、加振力の振動数ωが
固有振動数ω0 に近く、減衰係数の比γ／γcrが小さい
と、振幅の倍率Ｍは大きな値となり、いわゆる共振状態
となることが分かる。

【００２４】而して、従来技術においては、弁板１４と
リアケーシング１Ｃとが直接金属接触状態で固着されて
いるから、減衰力は材質に応じた構造的な減衰作用のみ
となり、減衰係数の比γ／γcrは小さな値となる。一
方、押付力Ｒおよび開離力Ｆは図７示すようなパルス波
となるために加振力もパルス波となり、高周波成分を含
み振動数レンジが広範囲となり、共振状態を起こす可能
性が大であるという問題がある。

【００２５】これらのことから、従来技術による斜板型
液圧回転機では、減衰係数の比γ／γcrが小さく、かつ
共振状態となると、振動数の比ω／ω0が１の近傍で図
８に示すような大きな振動を引き起し、弾性体１２によ
る吸振作用が著しく損なわれるという問題がある。

【００２６】また、この振動はリアケーシング１Ｃを介
して斜板型液圧回転機のケーシング１を振動させるか
ら、騒音を引き起こすという問題がある。

【００２７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は減衰特性を任意に設定可能と
し、吸振作用を向上させ、振動，騒音を低減できるよう
にしたアキシャルピストン型液圧回転機を提供すること
を目的としている。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、ケーシングと弁
板との間には、シリンダブロックが回転するときの振動
を吸収する液圧式の吸振器を少なくとも１個設けたこと
にある。

【００２９】

【作用】上記構成により、押圧力と開離力とが変動する
ことによって、弁板に加わる加振力を、液体の粘弾性，
圧縮性を利用した液圧式の吸振器で吸振することができ
る。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００３１】図中、２１は本実施例によるケーシングを
示し、該ケーシング２１は前述した従来技術のケーシン
グ１とほぼ同様に構成され、該ケーシング２１は筒状の
ケーシング本体２１Ａと、該ケーシング本体２１Ａの一
端側開口部を閉塞し、回転軸２を挿通される回転軸挿通
穴２１Ｂ1 を有するフロントケーシング２１Ｂと、前記
ケーシング本体２１Ａの他端側開口部を閉塞するリアケ
ーシング２１Ｃとから構成されている。ここで、該リア
ケーシング２１Ｃの一側端面には後述する弁板２２を収
容する凹部２１Ｃ1 が形成されると共に、該凹部２１Ｃ
1 の底部には図２に示すように、水平面上で左，右に位
置して、吸振器３０が取付けられる２個の吸振器取付穴
２１Ｃ2 ，２１Ｃ2 が形成されている。そして、吸振器
取付穴２１Ｃ1 の一方は押付力Ｒの合力の着力点Ｐ（図
５および図６参照）に位置する。

【００３２】２２はリアケーシング２１Ｃの凹部２１Ｃ
1 内に軸方向に移動可能で、回転を規制するようにして
収容された厚肉板状の弁板を示し、該弁板２２には切換
摺接面２２Ａに形成された眉形状（図５および図６参
照）の吸排ポート２３，２４と、該吸排ポート２３，２
４と連通するように径方向に穿設された吸排連通路２
５，２６を有している。一方、リアケーシング２１Ｃに
は径方向に吸排通路２７，２８が穿設され、該吸排通路
２７，２８は前記吸排連通路２５，２６に連通し、これ
らの間はＯリング２９，２９によって液密にシールされ
ている。そして、該弁板２２の吸排ポート２３，２４に
は従来技術と同様にシリンダブロック４の回転時に、該
シリンダブロック４の各シリンダポート６Ａが間欠的に
連通するようになる。

【００３３】３０，３０は弁板２２とリアケーシング２
１Ｃとの間に位置し、該リアケーシング２１Ｃの２個の
吸振器取付穴２１Ｃ1 に取付けられた液圧式の吸振器を
示し、該各吸振器３０は図３に示す如く、内部に液体Ｙ
を密閉した状態で収容する有底筒状の吸振器本体３１
と、該吸振器本体３１内に摺動可能に設けられ、内部に
２つの液体室３１Ａ，３１Ｂを画成する吸振ピストン３
２と、一端が該吸振ピストン３２に固着され、他端が前
記吸振器本体３１外に突出するピストンロッド３３と、
該ピストンロッド３３の他端に設けられた円板状の取付
板３４と、前記吸振ピストン３２に穿設され、２つの液
体室３１Ａ，３１Ｂを連通する絞り穴３５とから構成さ
れている。そして、前記各取付板３４は弁板２２に溶
接，貼着等の手段で固定されている。

【００３４】なお、３６は吸振ピストン３２を伸長方向
に弱い付勢力を発生させる予圧ばねを示し、該予圧ばね
３６は押付力Ｒを開離力Ｆよりも若干大きな力で弁板２
２をシリンダブロック４に付勢させる。

【００３５】本実施例による斜板型液圧回転機は、上述
の如き構成を有するもので、斜板型液圧回転機を油圧ポ
ンプとして用いた場合の基本的作動については、従来技
術によるものと格別差異はない。

【００３６】然るに、本実施例においては、弁板２２と
リアケーシング２１Ｃとの間に、該リアケーシング２１
Ｃの水平方向上の左，右方向に位置して液圧式の吸振器
３０を２個設ける構成としている。この際、吸振器３０
の吸振力は、液体Ｙの粘弾性と圧縮性、および絞り穴２
７を通過する液体Ｙの粘性抵抗により設定されるもので
あるから、液体Ｙの有する粘弾性等の物性と、吸振ピス
トン３２の断面積および絞り穴２７の径，長さ等の構造
とを選択することにより、当該吸振力を容易に変更する
ことが可能である。

【００３７】従って、図８に示すように、減衰係数の比
γ／γcrを１に近づけるように設定した各吸振器３０を
選択することで、振動数の比ω／ω0 の値が１に近づい
た場合（共振状態）でも、振幅の値を大幅に低減させる
ことができ、加振力の振動数がいかなる周波数でも振動
を確実に吸振することができる。そして、リアケーシン
グ２１Ｃでの振動を低減でき、油圧ポンプの振動，騒音
を効果的に低減することができる。

【００３８】さらに、各吸振器３０の吸振作用の特性
は、使用する液体Ｙの粘弾性と圧縮性等の物性を選択す
ると共に、吸振ピストン３２の断面積および絞り穴２７
の径，長さ等の構造を変更することにより、容易に設定
することができるから、必要な吸振力を得ることができ
る。

【００３９】なお、前記実施例では、斜板型液圧回転機
を可変容量式の油圧ポンプについて説明したが、本発明
はこれに限らず、固定容量式のものでもよく、また油圧
モータに用いてもよい。さらに、斜軸型液圧回転機に用
いてもよい。

【００４０】さらに、前記実施例では、吸振器３０を弁
板２２とリアケーシング２１Ｃとの間に２個設けるもの
として述べたが、本発明はこれに限らず、押付力の合力
の着力点に単一の吸振器３０を設け、反対側に制振鋼板
を設けるようにしてもよく。また、弁板２２の上，下、
左，右に４個の吸振器を設けるようにしてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、弁
板とケーシングとの間には、液圧式の吸振器を少なくと
も１個設けることにより、シリンダブロックの回転によ
り発生するピストン推力による加振力を効果的に吸収す
ることができ、アキシャルピストン型液圧回転機の振
動，騒音を効果的に低減することができる。しかも、吸
振器の吸振特性は液体の粘弾性，圧縮性および流動抵抗
を選択することにより、容易に設定することができるか
ら、仕様に応じた必要な減衰力を得ることができ、設計
の自由度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による斜板型油圧ポンプを示す
縦断面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた吸振器の取付
け位置を示す横断面図である。

【図３】図２中に示す液圧式吸振器の拡大縦断面図であ
る。

【図４】従来技術による斜板型油圧ポンプを示す縦断面
図である。

【図５】吸排ポートと油通路との関係を示す動作説明図
である。

【図６】図５と異なる状態を示す動作説明図である。

【図７】開離力と押圧力との関係とを示す線図である。

【図８】減衰係数の比と振幅の関係を示す特性線図であ
る。

【符号の説明】

２ 回転軸 ４ シリンダブロック ６ シリンダ ７ ピストン ２１ ケーシング ２１Ａ ケーシング本体 ２１Ｂ フロントケーシング ２１Ｃ リアケーシング ２２ 弁板 ２３，２４ 吸排ポート ３０ 吸振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、該ケーシング内に回転軸
   と一体に回転自在に設けられ、ピストンが往復動する複
   数のシリンダが穿設されたシリンダブロックと、前記ケ
   ーシングとシリンダブロックの端面との間に設けられ、
   前記各シリンダと連通する一対の吸排ポートが穿設され
   た弁板とからなるアキシャルピストン型液圧回転機にお
   いて、前記ケーシングと弁板との間には、前記シリンダ
   ブロックが回転するときの振動を吸収する液圧式の吸振
   器を少なくとも１個設けたことを特徴とするアキシャル
   ピストン型液圧回転機。