JPH07180651A - 斜板式ピストン型液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各摺動部の耐摩耗性を向上させて寿命を延長
させる。 【構成】 斜板５を保持するヨーク８の傾転角を、制御
ピストン１０とバイアスピストン１２のモーメントの釣
合いによって制御するピストンポンプにおいて、バイア
スピストン１２に導かれた圧液を第１の液路１２ａを介
してバイアスピストン１２と第１のシュー７Ａとの摺動
面に導き、第１の液路１２ａによって導かれた圧液を第
２の液路８ｂを介して制御ピストン１０と第２のシュー
７Ｂとの摺動面に導くと共に、第３の液路８ｃを介して
ヨーク８の搖動軸８ａとその軸受９との摺動面に導いて
それぞれの摺動面を潤滑すると共に、各摺動部に斥力を
発生させて荷重を軽減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シリンダブロックの
回転に伴いピストンを往復運動させて流体の吸入及び吐
出を行うピストンポンプや、流体圧によってピストンを
往復運動させ、このピストンの往復運動をシリンダブロ
ックの回転に変換するピストンモータ等の可変容量型の
斜板式ピストン型液圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種の斜板式ピストン型液圧
装置としては、斜板式のピストンポンプやピストンモー
タ等が知られている。可変容量型の斜板式ピストンポン
プは、図４にその構成を示すように、装置本体１の内部
に回転自在に装着されたシリンダブロック２の中心から
同一ピッチ円上にその中心軸Ａと平行に複数のシリンダ
部２ａが設けてあり、シリンダブロック２の回転に伴い
上記シリンダ部２ａ内でそれぞれのピストン４が往復運
動して流体を吸入及び吐出する構造となっている。

【０００３】そして、各ピストン４の一方の端部が斜板
５に摺接しながら公転することによってピストン４の往
復運動を行わせている。この時、その吐出工程ではピス
トン４が吐出圧力によって斜板５に押圧され、吸入工程
では、斜板５と摺接するシュープレート６がピストン４
の一端に装着されたシュー７を引張って斜板面に沿わせ
ている。

【０００４】斜板５は回転伝達軸３に垂直な搖動軸８ａ
の回りに搖動可能なヨーク８に保持されており、このヨ
ーク８の傾きを制御ピストンロッド１１に摺動自在に支
持される制御ピストン１０及びバイアスピストンロッド
１３に摺動自在に支持されるバイアスピストン１２によ
って制御して斜板５の角度を変化させることによりポン
プ容量を変えることができる。

【０００５】各ピストンは公転中の半回転間は吸い込み
方向に、残りの半回転は吐出方向にストローク運動する
ことになる。したがって、装置本体のシリンダブロック
に摺接する端面のシリンダブロックのシリンダ部に対応
したピッチ円上に流体供給用と流体排出用のキドニーポ
ートを有する弁板を固設することにより、連続的なポン
プ作用を得ることができる。

【０００６】また、制御ピストン１０に圧液を導くこと
によりヨーク８が搖動し、バイアスピストン１２とのモ
ーメントの釣合いで定められるヨーク８の傾転角によ
り、液圧ポンプの吐出流量が決定される。そして、従来
はヨーク搖動軸８ａとその軸受９との摺動部、制御ピス
トン１０とヨーク８との摺動部及びバイアスピストン１
２とヨーク８との摺動部には、通常低炭素鋼に浸炭熱処
理等の表面処理をしたものをそれぞれ用いている。

【０００７】図５は、可変容量型の斜板式ピストンポン
プの作動原理を示す説明図であり、制御ピストン１０に
制御圧力を導くことによりヨーク８を搖動軸８ａを中心
として傾転させ、吐出圧力を導かれたバイアスピストン
１２とのモーメントの釣合で定まるヨーク８の傾転角に
よりピストン４（図４）のストロークを変化させてポン
プの吐出流量を可変にしている。

【０００８】そして、制御ピストン及びバイアスピスト
ンとヨークとの各摺動部は、図４に示したように、シュ
ーを介した面接触によるものと、図５に示したように、
球面あるいは近似球面と平面との点接触によるものとが
あり、これらの摺動面及びヨークとその軸受との摺動面
へ面圧除荷用の圧液を導く液路は、制御ピストンに設け
たもの、シューと斜板とに設けたもの、装置本体に設け
たもの等がある。

【０００９】なお、斜板式ピストンモータの構造は斜板
式ピストンポンプとほぼ同様であって作動原理が逆とな
る。すなわち、シリンダブロックのシリンダ部内に供給
した作動流体の圧力によってピストンを往復運動させ、
このピストンの運動をシリンダブロックの回転に変換す
るものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の斜板式ピストン型液圧装置にあって、制御ピ
ストン及びバイアスピストンとヨークとの各摺動部が球
面あるいは近似球面と平面との点接触である場合には、
その摺動面が金属接触であるため、変形や摩耗が生じや
すいという問題点がある。

【００１１】また、制御ピストン及びバイアスピストン
とヨークとの間にそれぞれシューを介した場合は、上記
の点接触よりは接触面積が大きいので摺動による摩耗は
小さくなるが、作動液中に混在する異物に対しては抵抗
力が弱く異物の噛み込みによる摩耗が生じやすいという
難点がある。

【００１２】さらに、これらの摺動面へ圧液を供給する
液路を装置本体に設け、ヨークの軸受とヨークとにそれ
ぞれ形成した液路を経由して圧液を導くようにした場合
は、装置本体に液路を形成することが困難となり、制御
ピストンに形成した液路から圧液を導くようにした場合
は、制御ピストンからのリークが生じて圧力応答に定常
偏差を生じ、ヨークの傾転角制御には不適当となる。

【００１３】さらにまた、シリンダブロックのシリンダ
部を摺動するピストンの案内手段であるシューより斜板
に形成した液路を介して圧液を導くようにした場合は、
斜板の液路をシューが通過する毎に圧液が間欠的に注入
される結果となり、摺動面の除荷力を常に一定に保つこ
とができない。

【００１４】なお、制御ピストン及びバイアスピストン
にシューを配した場合には、ヨーク傾転時に制御ピスト
ン及びバイアスピストンの軸線方向に垂直な方向のモー
メントが生じ、このモーメントによって制御ピストンと
制御ピストンロッドとの摺動部及びバイアスピストンと
バイアスピストンロッドとの摺動部に摩耗が生じやすく
なるという問題点があった。この発明は上記の点に鑑み
てなされたものであり、耐摩耗性を向上させて寿命を延
長させることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、装置本体と、この装置本体の内部に回転
自在に組み込まれ且つ回転伝達軸の回転に同動するシリ
ンダブロックと、このシリンダブロックの中心から同一
ピッチ円上でその中心軸と平行に設けられた複数のシリ
ンダ部と、これらのシリンダ部へそれぞれ摺動自在に挿
入されたピストン部材と、これらのピストン部材の一端
に摺接し上記シリンダブロックの回転に伴って上記ピス
トン部材を上記シリンダ部内で往復運動させる斜板と、
この斜板を保持し上記シリンダブロックの中心軸と直交
する搖動軸を有するヨークと、このヨークの上記搖動軸
を搖動回転可能に支持する軸受と、上記ヨークを介して
上記斜板の傾きを制御する制御ピストン及びバイアスピ
ストンと、これらの制御ピストン及びバイアスピストン
をそれぞれ摺動自在に支持する制御ピストン支持部及び
バイアスピストン支持部と、上記バイアスピストン及び
上記制御ピストンと上記ヨークとの摺動部にそれぞれ介
在させた第１，第２のシューとを備えた斜板式ピストン
型液圧装置において、上記シューを上記ヨークに回転自
在に装着すると共に、上記バイアスピストンに導かれた
圧液をこのバイアスピストンと上記第１のシューとの摺
動面に導く第１の液路と、この第１の液路によって導か
れた圧液を上記ヨークを経由して上記制御ピストンと上
記第２のシューとの摺動面に導く第２の液路とを形成し
た斜板式ピストン型液圧装置を提供するものである。

【００１６】また、上記の斜板式ピストン型液圧装置に
おいて、上記第１，第２の液路を介して上記ヨークに導
いた圧液を上記搖動軸と上記軸受との摺動面に導く第３
の液路を形成するとさらによい。

【００１７】

【作用】この発明による斜板式ピストン液圧装置は上記
のように構成することにより、バイアスピストンに形成
した第１の液路と、ヨークに形成した第２の液路及び上
記のヨークに導いた圧液をヨーク軸受面に導く第３の液
路を介して、比較的高圧の流体を、第１のシューとバイ
アスピストンとの摺動面，第２のシューと制御ピストン
との摺動面及びヨークの搖動軸とその軸受との摺動面に
それぞれ導くことができる。

【００１８】また、ヨーク側に第１，第２のシューを設
けるようにしたので、ヨーク傾転時に、制御ピストン及
びバイアスピストンにその軸線方向に直交する方向の力
が発生しにくくなって、各ピストンとそれらのピストン
支持部との摺接部の耐摩耗性も向上する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１は、この発明の第１実施例である
斜板式ピストンポンプのヨーク傾転機構を示す説明図、
図２はその全体の構成を示す縦断面である。なお、これ
らの図において図５及び図４に対応する部分には同一の
符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。

【００２０】まず、図２を参照して、装置本体（ボデ
ィ）１の内部には、シリンダブロック２を回転自在に組
み込んであり、このシリンダブロック２の中心軸Ａ上に
回転伝達軸３を連結し、図示しない駆動モータからの回
転力を上記回転伝達軸３を介してシリンダブロック２に
伝達する。シリンダブロック２の中心から円一ピッチ円
上には、その中心軸Ａと平行で且つ等間隔に複数のシリ
ンダ部２ａを設け、これらのシリンダ部２ａにはそれぞ
れピストン部材４を摺動自在に挿入してある。また、装
置本体１の内部には、シリンダブロック２の中心軸Ａに
対して任意の傾きをもたせて斜板５を設けてある。

【００２１】この斜板５を一体的に保持するクレードル
方式のヨーク８は、その搖動軸８ａを装置本体１に一体
的に形成された軸受９に搖動自在に摺接させ、図２に示
すシリンダブロック２の中心軸Ａに直交する搖動回転中
心線Ｘ（搖動軸８ａの中心線）の回りを搖動回転する。
ヨーク８の斜板５側の下部及び上部には、図１にその詳
細を示すように、球軸８Ａ，８Ｂを一体に突設し、各球
軸８Ａ，８Ｂにはそれぞれの球軸受を構成する第１，第
２のシュー７Ａ，７Ｂを全方向に回転自在に装着する。

【００２２】また、図１において装置本体１の上部には
制御ピストン１０が装置本体１に固設された制御ピスト
ン支持部である制御シリンダ１１に摺動自在に装着さ
れ、制御ピストン１０の一端は第２のシュー７Ｂに摺動
可能に圧接されている。また、装置本体１の下部にはバ
イアスピストン１２が固定のバイアスピストン支持部で
あるバイアスシリンダ１３に摺動自在に装着され、バイ
アスピストン１２の一端はシュー７Ａに摺動可能に圧接
され、このバイアスピストン１２はばね１４によってヨ
ーク８の方向に付勢されている。

【００２３】さらに、装置本体１の端面には、弁板１５
（図２）が固設してある。この弁板１５は、シリンダブ
ロック２の端面と摺接しており、シリンダブロック２の
軸受けと共にそのシリンダ部２ａに供給する流体のシー
ル部を形成している。弁板１５には、シリンダ部２ａと
対峙するピッチ円上に流体供給孔である吸込み側キドニ
ーポートと流体排出孔である吐出し側キドニーポート
（いずれも図示しない）が設けてある。

【００２４】図１に示すように、制御ピストン１０のシ
ュー７Ｂ側の一端は閉じているが、バイアスピストン１
２のシュー７Ａ側の一端は第１の液路１２ａによって開
放され、第１の液路１２ａを通った圧液により第１のシ
ュー７Ａとバイアスピストン１２との摺動面が潤滑され
る。また、球軸８Ａ，８Ｂを一体に突設したヨーク８に
は、第１，第２のシュー７Ａ，７Ｂに形成した液路７
ａ，７ｂを連通する第２の液路８ｂと、この第２の液路
８ｂから分岐してヨーク搖動軸８ａと軸受９との摺動面
間に形成した空隙部Ｃに通ずる第３の液路８ｃをそれぞ
れ形成してある。

【００２５】図３は、バイアスピストン１２とヨーク８
との荷重伝達部を一部拡大して示す断面図であり、ヨー
ク８の傾きが変化して球軸８Ａと第１のシュー７Ａとの
相対位置及び第１のシュー７Ａとバイアスピストン１２
との相対位置が所定範囲内でずれても、それぞれの液路
８ｂ，７ａ，１２ａが連通し得るように、各液路の対向
部は拡開されている。なお、制御ピストン１０には上記
第１の液路を設けていないが、その他の荷重伝達部の構
成は図３と同様である。

【００２６】次に、上記のような構成からなる実施例の
作用を図１によって説明する。バイアスピストン１２内
に導入されたポンプの吐出圧液は、第１の液路１２ａ，
第１のシュー７Ａの液路７ａを通ってシュー７Ａとバイ
アスピストン１２との摺動面７ｃ，１２ｂ（図３）を潤
滑すると共に、シュー７Ａと球軸８Ａとの摺動面も潤滑
し、さらに、シュー７Ａの液路７ａ内の圧液は第２の液
路８ｂ内に流れ込む。この時、バイアスピストン１２と
シュー７Ａとの間に面圧による斥力が生じて両者の摺動
面にかかる荷重が軽減され、上記摺動面の金属接触によ
る摩耗を低下させる。

【００２７】第２の液路８ｂに流れ込んだ圧液は、球軸
８Ａ，ヨーク８，球軸８Ｂを通ってシュー７Ｂの液路７
ｂ内に入ってシュー７Ｂと制御ピストン１０との摺動面
を潤滑すると共に、シュー７Ｂと球軸８Ｂとの摺動面も
潤滑し、さらに第３の液路８ｃを通ってヨーク８の搖動
軸８ａと軸受９との間の空隙部Ｃにも流入し、その摺動
面も潤滑する。同時に、これらの互いに摺動する各面間
にも面圧による斥力が生じ、各摺動部の荷重が軽減され
て摩耗の低下を図ることができる。

【００２８】なお、上記の実施例では、制御ピストン及
びバイアスピストンをそれぞれ制御シリンダ及びバイア
スシリンダにより支持したが、これらのピストンを制御
ピストンロッド及びバイアスピストンロッドにより支持
することも可能であり、ヨークはクレードル方式でなく
トラニオン方式であっても差支えない。また、上記の実
施例は、この発明を斜板式のピストンポンプに実施した
場合について説明したが、この発明はそれに限るもので
はなく、斜板式ピストンポンプと同様の構成からなる斜
板式ピストンモータについても何等支障なく実施するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による斜板
式液圧装置は、バイアスピストンに導かれた比較的高圧
の流体を、バイアスピストンと第１のシューとの摺動
面、制御ピストンと第２のシューとの摺動面及びヨーク
の搖動軸とその軸受との摺動面にそれぞれ導くようにし
たので、特に高圧において各摺動面の摩耗が大幅に減少
し、簡単な構造で耐摩耗性に優れた長寿命の斜板式液圧
装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す斜板式ピストンポン
プのヨーク傾転機構を示す説明図である。

【図２】同じくその斜板式ピストンポンプの全体の構成
を示す縦断面図である。

【図３】同じくそのバイアスピストンとヨークとの荷重
伝達部を拡大して示す断面図である。

【図４】従来の斜板式ピストンポンプの構成を示す縦断
面図である。

【図５】同じくそのヨーク傾転機構を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１：装置本体 ２：シリンダブロック ４：ピストン部材 ５：斜板 ７Ａ，７Ｂ：第１，第２のシュー ８：ヨーク ８ｂ：第２の液路 ８ｃ：第３の液路 ９：ヨークの軸受 １０：制御ピストン １１：制御シリンダ（制御ピストン支持部） １２：バイアスピストン １２ａ：第１の液路 １３：バイアスシリンダ（バイアスピストン支持部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 裕之 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 小田島 広明 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 木原 和幸 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体と、該装置本体の内部に回転自
   在に組み込まれ且つ回転伝達軸の回転に同動するシリン
   ダブロックと、該シリンダブロックの中心から同一ピッ
   チ円上でその中心軸と平行に設けられた複数のシリンダ
   部と、これらのシリンダ部へそれぞれ摺動自在に挿入さ
   れたピストン部材と、これらのピストン部材の一端に摺
   接し前記シリンダブロックの回転に伴って前記ピストン
   部材を前記シリンダ部内で往復運動させる斜板と、該斜
   板を保持し前記シリンダブロックの中心軸と直交する搖
   動軸を有するヨークと、該ヨークの前記搖動軸を搖動回
   転可能に支持する軸受と、前記ヨークを介して前記斜板
   の傾きを制御する制御ピストン及びバイアスピストン
   と、これらの制御ピストン及びバイアスピストンをそれ
   ぞれ摺動自在に支持する制御ピストン支持部及びバイア
   スピストン支持部と、前記バイアスピストン及び前記制
   御ピストンと前記ヨークとの摺動部にそれぞれ介在させ
   た第１，第２のシューとを備えた斜板式ピストン型液圧
   装置において、 前記シューを前記ヨークに回転自在に装着すると共に、
   前記バイアスピストンに導かれた圧液を該バイアスピス
   トンと前記第１のシューとの摺動面に導く第１の液路
   と、該第１の液路によって導かれた圧液を前記ヨークを
   経由して前記制御ピストンと前記第２のシューとの摺動
   面に導く第２の液路とを形成したことを特徴とする斜板
   式ピストン型液圧装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の斜板式ピストン型液圧装
   置において、前記第１，第２の液路を介して前記ヨーク
   に導いた圧液を前記搖動軸と前記軸受との摺動面に導く
   第３の液路を形成したことを特徴とする斜板式ピストン
   型液圧装置。