JPH0686868B2

JPH0686868B2 - 可変容量形流体装置

Info

Publication number: JPH0686868B2
Application number: JP62089951A
Authority: JP
Inventors: アール．カニーズケリー
Original assignee: ザオイルギアカンパニ−
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: EP0241898A3; DE3780496T2; US4710107A; EP0241898B1; DE3780496D1; CA1269303A; EP0241898A2; JPS62251477A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ポンプまたはモータの様な可変容量形アキシ
アルピストン流体装置に関するものであり、より詳細に
はそのような装置の調節可能な位置のスワツシユブロツ
クの当接支持面を潤滑する装置に関するものである。

発明の背景一型式の可変容量形アキシアルピストンのポンプまたは
モータは、各々がピストンを収容する複数の平行なシリ
ンダを有し軸に装着される回転バレルを使用する。該各
ピストンは、スワツシユブロツクの平坦面に支えられて
動くシユーを一端に装着する。スワツシユブロツクは、
端面がバレルの回転軸線に垂直の平面に対して所定の角
度に設置可能な様に可能である。バレルが回転される
際、ピストンは、シリンダ内で往復運動し、シユーは、
傾斜するスワツシユブロツク面上を摺動する。該面の角
度は、各ポンプによつて吐出される体積を定める。ポン
プのバレルが回転されるとき、流体は、低圧ポートを通
つて吸引され、高圧ポートからポンプ作用で排出され
る。加圧流体が高圧ポートに圧入されるとき、バレル
は、装置が流体モータとして作用する様に回転される。

スワツシユブロツクは、トラニオンに装架されるか、ま
たは同様に弯曲するサポートに組合わされる円形シリン
ダの一部として形成される背面を有するかのいずれかで
ある。後者の場合には、スワツシユブロツクおよびその
サポートの組合わされる面は、シリンダが高圧ポートに
露出される際、ピストンおよびシユーを介して伝達され
る大きな力を受ける。スワツシユブロツクおよびそのサ
ポートの組合わされる面は、屡々金属対金属であり、こ
の大きな力は、ポンプの押しのけ容積を調節する様にス
ワツシユブロツクを旋回するために克服されねばならな
い多量の摩擦を生じさせる。通常の解決方法は、スワツ
シユブロツクとそのサポートとの間の界面へ高圧ポート
から通じる外部の高圧管路を使用する（米国特許第3,68
2,044号）か、または該界面へピストン、シユーおよび
スワツシユブロツクの通路を経て高圧流体をポンプで送
る（米国特許第3,898,917号）かのいずれかにより、該
界面に高圧下の流体を供給することであつた。いずれの
場合にも、結果は、高圧流体が平衡する力を形成する様
にスワツシユブロツクとサポートとの間の界面にポンプ
で送られることである。

他の提案は、組合わせ面とサポートとの間に軸受材料を
間挿し、ポンプハウジング内の流体が軸受を潤滑するの
に依存される。しかしながら、大きい力の下では、高圧
ポートに整合する軸受は、非常に大きい軸方向力を受け
得るために、潤滑用流体は、最大応力の領域から移動
し、軸受は、乾燥状態になる。これが生じれば、スワツ
シユブロツクを旋回するのに必要な力は、受入れ不能な
レベルまで上昇し得る。

本発明は、スワツシユブロツクの全体の当接面にわたり
軸受への潤滑用流体の供給を保証する系統を提供する。

発明の要約本発明は、高圧ポートおよび低圧ポートを有するハウジ
ングを備える可変容量形流体装置の改良を包含する。回
転可能なシリンダバレルは、ハウジング内に支承され、
スワツシユブロツクの前面上を摺動するシユーを旋回可
能に装着するピストンを各々が有する複数のシリンダを
備えている。ピストンおよびシユーは、スワツシユブロ
ツクの前面を潤滑するためにシリンダからの流体を与え
る様にシリンダからスワツシユブロツクの前面に通じる
協働する通路を有している。スワツシユブロツクは、一
対の後側弧状当接面を有している。サポートは、スワツ
シユブロツク当接面に対してハウジング内に設けられ
る。一対の弧状軸受は、サポートに向つて配置され、ス
ワツシユブロツク当接面によつて係合される。スワツシ
ユブロツクの前面の角度を変更するために軸受の面上で
スワツシユブロツクを旋回する装置が設けられる。本発
明の特徴的構成を、後に説明する実施例に用いられてい
る符号を参考のために付記して説明すると、本発明は、
高圧ポート38に対向しているスワッシュブロック26の１
つの当接面44;45に、対応する軸受46;47に面する接続的
な溝62が形成されており、スワッシュブロック26内には
溝62に終っている流路60,61が形成されており、１つのオリフィス58を含む１つの開口部57が、シュー23
の走路内にあって且つ１つの当接面44;45に軸方向に整
合しているスワッシュブロック26の前面25上の位置から
流路60,61まで延びてスワッシュブロック26内に備えら
れており、これにより、ピストン21及びシュー23の通路
54,55からの制御された小量の流体が開口部57に揚げら
れ、オリフィス58を通って流路60,61に流れて、溝62内
に流体をもたらし、スワッシュブロック26と対応する軸
受46;47の間に流体の圧力領域を生じさせることなく、
スワッシュブロック26に接触している対応する軸受46;4
7の面を潤滑するようになっていることを特徴とする。

この系統により、ピストンおよびシユーの通路からの小
量の制御された流体は、軸受を潤滑するために構内を流
体を入れる様に、開口部内にポンプで圧入されオリフイ
スを経て流路へ送られる。

更に、本発明によると、溝、流路、オリフイスを含む開
口部の系統は、流体装置が高圧ポートとしてのその入口
ポート／出口オートのいずれかによつて操作可能なこと
が意図されるとき、スワツシユブロツクの当接面の双方
に適用されてもよい。

好適実施例では、弧状当接面は、円形シリンダの部分で
ある。溝は、全体が矩形であり、当接面の大部分にわた
つて延びる。流路は、開口部に連絡する横方向ボアと、
該ボアから溝の両端に通じる一対の傾斜孔とを備えてい
る。

本発明の主目的は、調節可能なスワツシユブロツクおよ
びそのサポートの組合わされる面の間に潤滑される軸受
を使用するアキシヤルピストン流体装置のスワツシユブ
ロツク軸受に流体を供給する確実な系統を提供すること
である。

本発明の地の目的は、制量される小量の流体が軸方向荷
重をほぼ支持する平衡力を形成することがなく軸受を潤
滑するためにスワツシユブロツクと軸受との間の界面に
連続的に供給される様な系統を提供することである。

上述およびその他の目的および利点は、下記の詳細な説
明によつて明らかになる。該説明では、本発明の好適実
施例を示す添付図面が参照される。

実施例本発明は、1979年９月18日付の本発明の特許出願人によ
る米国特許第4,167,895号に示す型式のアキシヤルピス
トンポンプに組込まれるものとして示される。基本的な
ポンプ要素の配置および作用は、当該技術において周知
である。通常、該ポンプは、一端で開放してフランジ付
き弁板11によつて閉じられる中空ハウジング10を備えて
いる。駆動軸12は、ハウジング10の閉鎖端部の軸玉軸受
13と、弁板11に装着されるスリーブ軸受14とで支持され
る。軸12は、回転可能なシリンダバレル16のスプライン
と噛合う中間スプライン15を有している。バレル16は、
ハウジング10の内径に沿つて装着されるバレルスリーブ
軸受17内で回転する。

バレル16は、各々が中空ピストン21を収容する複数の平
行に軸方向に方向づけられるシリンダ20を形成される。
各ピストン21は、シユー23を装着する球形ボール22を一
端に有し、シユー23は、ピストンボール22にスエージ加
工されるがボール上で自由に旋回する。シユー23は、ス
ワツシユブロツク26の平坦な前面25に対して当接する平
坦面24を有している。グループとしてのシユー23は、軸
12を包囲する半分のボール28に装着されるシユーリテー
ナ板27に保持される。圧縮ばね29は、バレル16と半分の
ボール28との間に捕捉される。ばね29は、シユーリテー
ナ板27およびシユー23をスワツシユブロツク26の前面25
に向つて付勢する。また、ばね29は、バレル16の弁面30
を弁板11のポート面31に向つて付勢する。

弁板11は、三日月状の低圧ポート、すなわち入口ポート
37および高圧ポート、すなわち出口ポート38に夫々通じ
る入口35および出口36を備えている。入口ポート37は、
バレル16の１回転の一部にわたりシリンダ20の開放端部
に連通する様に整合し、シリンダ20は、回転の他の部分
にわたり出口ポート38に連通する。弁板11は、ロールピ
ン39によつてハウジング10に半径方向に整合する。

第２図、第３図に示す様に、スワツシユブロツク26は、
両端から突出す腕42、43を有している。腕42、43の各々
は、部分円形の円筒形当接面44、45をその後側に有して
いる。当接面44、45は、スワツシユブロツク26を支持す
るサドル（すなわち、サポート）50の円形円筒形面49へ
ロールピン48によつて保持される部分的なスリーブ軸受
46、47に対して当接する。サドル50は、ハウジング10の
閉鎖端部に向つて保持され、ピン51によつて位置決めさ
れる。１つのスワツシユブロツク腕42は、軸受46、47上
でスワツシユブロツク26を回転可能な制御ピストン53に
よつて係合される制御ロツド52を装着し、これにより、
軸12の軸線に垂直な平面に対してスワツシユブロツク面
25の傾斜角度を変更する。制御ピストン53の作用は、前
述の米国時第4,167,895号で更に詳細に説明される。制
御ロッド52及び制御ピストン53は、スワッシュブロック
26を旋回する装置に含まれる。

駆動軸12の回転は、シリンダバレル16を回転する。制御
ピストン53が中立のとき、スワツシユブロツク26の面25
は、軸12の軸線に対して垂直であり、ピストン21は、そ
のシユーがスワツシユブロツク面25上を滑る際に移動さ
れない。しかしながら、制御ピストン53が面25を所定の
角度に位置させる様にスワツシユブロツク26を移動すれ
ば、ピストン21は、スワツシユブロツクの面25のまわり
に回転するとき、往復運動させられる。各ピストン21
は、入口ポート37を過ぎて移動する際、その最も外側の
ストロークに達するまでそのシリンダ内に流体を吸引
し、該ストロークに達する際、そのシリンダは、三日月
状入口ポート37を越えて通過するため、閉塞される。次
に、各シリンダは、出口ポート38に対して開放され、こ
のとき、ピストン21は、シリンダが三日月状入口ポート
38を越えて通過する際に再度閉塞されるまで、シリンダ
20から出口ポート38へ流体を吐出する様に内方へストロ
ークされる。この様にして、流体は、入口から出口へ連
続的にポンプ作用で圧送される。流体の体積は、スワツ
シユブロツクの角度と、その結果のピストンの各ストロ
ークの長さとに依存する。装置は、圧力下の流体を入口
に押込むことによりモータとして作用してもよい。

シユー23の面24が運転中にスワツシユブロツク26の面25
上を連続的に摺動するため、面24を潤滑することは、重
要である。これは、代表的に、シリンダ20内の流体が中
空ピストン21を通過してボール22およびシユー23の連絡
通路54、55を夫々通りシユー面24の中心凹所56に流入す
るのを許容することによつて達成される。

圧力がポート37または38に生じるかまたは加えられると
き、該ポートに関連するシリンダバレル16の半分のピス
トンは、加圧される。これは、シユー面24を経てスワツ
シユブロツク26へ伝達されて関連するスワツシユブロツ
ク軸受46または47へ伝達される軸方向を生じる。例え
ば、高い圧力がポート38に加えられるとき、殆んど全体
の軸方向力は、腕43の当接面45の背後のスワツシユブロ
ツク軸受47に伝達される。

軸受46、47は、代表的に、四弗化エチレンおよび繊維ガ
ラスの複合物の様な合成材料で形成され、該材料は、全
軸方向荷重を支持可能である。しかしながら、該材料
は、該軸受が湿潤または乾燥のいずれであるかに依存し
てその摩擦係数のて著しい差異を示す。該ユニツトが圧
力下にないとき、ハウジング10内の流体は、軸受46、47
の面を濡らすのが可能であり、これは、制御ピストン53
が低い制御力によつてストロークするのを可能にする。
しかしながら、該ユニツトが１つのポートまたは他のポ
ートに維持される連続的な圧力で運転されれば、軸方向
力は、スワツシユブロツク当接面と軸受との負から流体
膜を押出す傾向がある。これは、乾燥して作用する軸受
と、スワツシユブロツクを移動するのに必要な関連する
一層高い制御力とを生じる。このとき、これ等の制御力
は、制御の種々な領域および制御リンク装置に、特に、
制御が吐出される流体を変化する様に規則的に繰返され
る場合に、有害な様な大きさのものである。本発明の目
的は、軸受46、47が乾燥状態で作用しないことを保証す
る様に、スワツシユブロツク当接面44、45および軸受4
6、47を横切つて流体を与えることである。

特に、第２図から第５図までを参照すると、スワツシユ
ブロツク26は、一対の小さい開口部57を有し、開口部57
は、スワツシユブロツク26の前面25から軸方向へ延び、
スワツシユブロツクの横の対称線に沿つて整合する。各
開口部57はオリフイス58を含み、この開口部57は、それ
ぞれ各腕42、43の横方向端部から延びる横方向ボア59、
59′を有する流路に通じる。該流路は、対の孔60、61に
よつて完成し、孔60、61は、Ｙ形に横方向ボア59、59′
から外方へ分岐し、スワツシユブロツク当接面44、45の
各々に形成される連続的な矩形溝62の両端に通じる。

第３図は、スワツシユブロツク26の前面25上に重なる７
つのピストンシユー23を示す。シユーのその他のメンバ
ーも使用される。各シユー23は、面25上を摺動するた
め、その運動の一部にわたり開口部57に連通する中心凹
所56を有する。連通の前後の双方のその他のときには、
各シユー23の面24は、開口部57を閉塞する。完全な１回
転中の更にその他のときには、開口部57は、単に、ハウ
ジング10内の加圧されない流体の環境に露出される。開
口部57がポンプの圧力側でピストン16のシユー23の中心
凹所56に露出されるとき、ポンプ作用を受ける流体は、
中空ピストン16と、ピストンボールおよびシユーの連絡
通路54、55とを経てシユー23の凹所56に押込まれた後、
開口部57へ押込まれる。開口部57が閉塞されるとき、開
口部に押込まれる如何なる流体も、圧力下に保持され
る。開口部57がハウジングの内部へ開放されるとき、総
ての圧力は、除去される。この結果は、ポンプの圧力側
におけるスワツシユブロツク26の面の開口部57への流体
の一定のポンプ作用である。流体は、シユー面から流出
可能な流体の量を制限するオリフイス58を経て押圧さ
れ、ボア59、59′および孔60、61によつて形成される流
路を通つて矩形溝62へ流通する。溝62内の流体は、協働
する軸受46または47上で分配される。

この潤滑系統は、負荷される軸受46または47の濡れた面
を保証し、該軸受が湿潤摩擦係数において作用するのを
可能にし、これにより、与えられる最小の達成可能な制
御力を生じる。

開口部57、オリフイス58、流路および潤滑溝62は、スワ
ツシユブロツク26の各端部に関連するが、１つのみは、
スワツシユブロツク軸受に加圧流体を与える様に任意の
１つのときに作用可能である。作用可能な開口部57は、
ポンプの高圧ポートに関連するものである。荷重下にな
い他の軸受は、ハウジングの体部内の流体によつて漏ら
される。従つて、大部分の軸方向荷重を支持するスワツ
シユブロツク軸受は、高圧潤滑に対して選択される。更
に、面に流体を供給する潤滑溝62の性能は、高圧ポート
における圧力に比例する。圧力が高ければ高い程、潤滑
の必要性は大きく、溝62に供給される流体の量は多い。

１つのみの高圧ポートを有し１つのみの方向で作用する
流体装置では、オリフイスを含む１つのみの開口部57
が、流路及び溝と連通して設けられることを必要とす
る。本発明によれば、スワッシュブロック26を移動させ
るために、スワッシュブロック26の弧状の当接面44,45
上に背圧を形成するよう圧力領域を生じさせる必要はな
い。スワッシュブロック26の当接面44,45とサポート
（すなわち、サドル）50の円形円筒面49との間の弧状の
軸受46,47にはポンプ作用によって流体が揚げられ供給
される。溝62、オリフィス58及び流路60,61の作用によ
って軸受46,47の表面が流体によって潤滑される。従っ
て、スワッシュブロック26に接触している軸受46,47の
表面は、制御された小量の流体によって、流体の圧力領
域を生じさせることなく（すなわち、流体軸受を形成す
ることなく）潤滑される。

かくて、本発明によるときには、流体軸受のごとく、平
衡力を与えるために高圧で大量の流体を用いるというよ
うなことを必要とせず、極めて経済的な可変用量形流体
装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の潤滑系統を使用するポンプまたはモー
タの縦断面図、第２図は第１図の装置のスワツシユブロ
ツクの後側における立面図、第３図はスワツシユブロツ
クの平坦な前面に重なるピストンシユーの輪郭を有する
スワツシユブロツクの前側の立面図、第４図は潤滑系統
の一部を形成する流体の流路の拡大断面図、第５図は第
４図の線５−５に沿う断面図を示す。 10……中空ハウジング、16……シリンダバレル、20……
シリンダ、21……中空ピストン、23……シユー、25……
前面、26……スワツシユブロツク、37……入口ポート、
38……出口ポート、44,45……円筒形当接面、46,47……
スリーブ軸受、50……サドル、53……制御ピストン、5
4,55……連絡通路、57……小さい開口部、58……オリフ
イス、59,59′……横方向ボア、60,61……孔、62……矩
形溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧ポート及び低圧ポート（38,37）を有
するハウジング（10）と、該ハウジング（10）内に支承
され且つスワッシュブロック（26）の前面（25）上を摺
動するシュー（23）を枢動可能に装着するピストン（2
1）を各々が有する複数のシリンダ（20）を含む回転可
能なシリンダバレル（16）とを備え、前記ピストン（2
1）及び前記シュー（23）が、前記スワッシュブロック
（26）の前面（25）を潤滑するために前記シリンダ（2
0）からの流体を与えるように該シリンダ（20）から該
スワッシュブロック（26）の前面（25）へ通じる協働す
る通路（54,55）を有し、該スワッシュブロック（26）
が、一対の後側が弧状の当接面（44,45）を有し、更
に、該当接面（44,45）に対する前記ハウジング（10）
内のサポート（50）と、該サポート（50）に当接して配
置され且つ前記当接面（44,45）に接触される一対の弧
状の軸受（46,47）と、前記スワッシュブロック（26）
の前面（25）の角度を変更するために前記弧状の軸受
（46,47）の面上で該スワッシュブロック（26）を旋回
する装置（52,53）とを備える可変容量形流体装置にお
いて、前記高圧ポート（38）に対向している前記スワッシュブ
ロック（26）の１つの当接面（44;45）に、対応する前
記軸受（46;47）に面する連続的な溝（62）が形成され
ており、前記スワッシュブロック（26）内には前記溝（62）に終
っている流路（60,61）が形成されており、１つのオリフィス（58）を含む１つの開口部（57）が、
前記シュー（23）の走路内にあって且つ前記１つの当接
面（44;45）に軸方向に整合している該スワッシュブロ
ック（26）の前記前面（25）上の位置から前記流路（6
0,61）まで延びて該スワッシュブロック（26）内に備え
られており、これにより、前記ピストン（21）及び前記シュー（23）の前記通路
（54,55）からの制御された小量の流体が前記開口部（5
7）に揚げられ、前記オリフィス（58）を通って前記流
路（60,61）に流れて、前記溝（62）内に流体をもたら
し、前記スワッシュブロック（26）と前記対応する軸受
（46;47）の間に流体の圧力領域を生じさせることな
く、該スワッシュブロック（26）に接触している前記対
応する軸受（46;47）の面を潤滑するようになっている
ことを特徴とする可変容量形流体装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の可変容量形
流体装置において、前記弧状の当接面（44,45）の各々
は円形シリンダの一部分として形成され、前記溝（62）
は形状がほぼ矩形であり且つ前記１つの当接面（44;4
5）の大部分にわたって延びていることを特徴とする可
変容量形流体装置。
【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の可変容量形
流体装置において、前記流路（60,61）が前記開口部（5
7）に結合される横方向ボア（59;59′）と、該ボア（5
9,59′）から前記矩形の溝（62）の両端へ通じる一対の
傾斜した孔とを含むことを特徴とする可変容量形流体装
置。