JPH09209920A - 可変容量型斜板式液圧機械及び静油圧伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧時に低速から高速までの広い回転数範囲
に対して摺動部におけるｐＶ値を低減させることによ
り、高性能で高耐久性を有する可変容量型斜板式液圧機
械を提供すること。 【解決手段】 可変容量型斜板式液圧機械において、シ
リンダボアの軸心と回転軸の軸心とが斜板側で交わるよ
うにピストンを回転軸の軸心に対して円錐状に傾斜配設
する構成にしたこと。 【効果】 回転軸の軸心に対するピストンの前記配設形
態に基づく幾何学的効果により、シリンダボアに作用す
るピストン横分力の大きさを低減でき、該液圧機械の主
要な摺動部におけるｐＶ値を低減できるため、摺動部に
おける損失トルク、起動トルクを最小限に抑制でき、さ
らに前記摺動部における焼き付き、カジリを防止でき、
この結果、高性能かつ高耐久性の液圧機械を提供でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転するシリンダ
ブロック及び該シリンダブロック内を前後動自在に摺動
運動するピストンを有する可変容量型斜板式液圧機械及
び該可変容量型斜板式液圧機械の油圧ポンプ・モータで
構成される静油圧伝動装置に関し、より詳しくは、高圧
・高回転で運転可能な可変容量型斜板式液圧機械のロ−
タリグル−プの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】作動流体を動力伝達の媒体とする液圧シ
ステムでは、より一層の高性能化、省エネ化、高機能化
及び高信頼性化のために、システムの高動力密度化及び
電子化が図られつつある。特にシステムの心臓部をなす
要素機器の油圧ポンプ・モ−タの高動力密度化のために
は、高圧化及び高速化が必要不可欠となる。油圧ポンプ
・モ−タを高圧化及び高速化すると、摺動部が過酷とな
る。

【０００３】すなわち、摺動部の潤滑状態が流体潤滑か
ら混合潤滑状態に遷移することによる焼き付き、カジリ
等も起こり得る。そこで前記の目標を実現するための課
題としては、各摺動部における漏れと摩擦に基づく損失
動力の最小化が重要となる。特に、油圧ポンプ・モ−タ
における代表的な摺動部は３カ所（（ａ）斜板・スリッ
パ間、（ｂ）シリンダブロック・弁板間、（ｃ）シリン
ダブロックボア内壁・ピストン間）であり、この摺動部
における摺動特性の良否が、ポンプ・モ−タ自体の性
能、たとえば、容積効率及び機械効率の良否に対して支
配的な影響を及ぼす。

【０００４】従来、例えば可変容量型液圧機械の一つの
斜板式アキシァルピストンポンプ・モ−タとして、図１
０に示す構造のものが特開平６−３３０８４９号に開示
されている。本従来例ではケ−シング１Ａとケ−シング
１Ｂとから構成されるケ−シング１内に回転自在に設け
た回転軸２と、該ケ−シング１内に設けられ、該回転軸
２とともに回転する複数のシリンダボア６…６を備えた
シリンダブロック５と、該シリンダブロック５のシリン
ダボア内を前後動自在で、ピストンスリッパ８に枢着又
は係合されたピストン７とを備え、該ピストンスリッパ
８が該回転軸２に対して傾斜して設けられた斜板１１に
沿って摺動自在に取り付けられ、しかも該斜板１１の該
回転軸２に対する傾き角がレギュレ−タ１６によって任
意の角度に設定できるように構成されている。

【０００５】特に、このアキシァルピストンポンプ・モ
−タではピストン７をシリンダブロック５に配設する場
合に、駆動軸２の軸心に対して平行に設けている。この
ような構成のポンプ・モ−タを高圧・高回転作動条件下
で運転すると、性能、耐久性に大きな影響を及ぼす摺動
部の潤滑状態が過酷となるとともに、特に以下に述べる
斜板式アキシァルピストンポンプ・モ−タ即ち可変容量
型斜板式液圧機械特有の課題が顕在化し、高動力密度化
のための高圧・高回転化には限界がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発明対象となる可変容
量型斜板式液圧機械を高動力密度化( 出力／重量) する
ためには、該液圧機械の小型・軽量化が必須となる。こ
のためには該液圧機械の高圧化及び高回転化が必要不可
欠となる。ここで、前記従来技術になる液圧機械を高
圧、高回転仕様で運転した場合には、摺動部に関して以
下に述べるような問題点がある。

【０００７】すなわち、液圧機械が斜板式アキシァルピ
ストンポンプ・モ−タの場合に高圧化すると、圧力と斜
板の傾き角に比例し、ピストン推力に基づくピストン横
分力が過大になる。このピストン横分力が直接シリンダ
ボア内壁に作用するため、ピストンとシリンダボアとの
接触部( シリンダボア始端部とピストン端部) では接触
面圧が増大する。しかも、このような高接触面圧下のビ
ストンが駆動軸の高回転により高速摺動すると、シリン
ダボア・ピストン間の摺動状態が過酷となる。さらに、
前記シリンダボア・ピストン間以外の摺動部の斜板・ス
リッパ間及びシリンダブロック・弁板間の摺動状態も過
酷となる。

【０００８】これより、摺動の過酷さの指標となるｐＶ
値( ｐ：接触面圧、Ｖ：摺動速度)が過大となり、前記
従来技術に示したように、ピストンをシリンダブロック
に配設する場合に、駆動軸軸心に平行に設けるロ−タリ
グル−プの構造では対応しきれなくなることが懸念され
る。

【０００９】従って、このｐＶ値の過大によりシリンダ
ブロック・ピストン間のみならず、斜板・スリッパ間及
びシリンダブロック・弁板間摺動部では、焼き付きやカ
ジリ等の問題が顕在化し、高圧・高回転での運転が出来
なくなることが懸念される。このような背景の下に、高
圧・高回転仕様においても高効率、高耐久性を実現する
ために、摺動部のｐＶ値を低減できる構造面からの解
決、すなわち斜板式アキシァルピストンポンプ・モ−タ
の宿命的な課題のピストン横分力の最小化構造の適正化
が望まれていた。

【００１０】そこで、本発明の目的は、従来技術での問
題点を鑑み、この問題点を一掃し、高圧・高回転時の主
要な３か所の摺動部におけるｐＶ値を低減させ、高動力
密度化を図った可変容量型斜板式液圧機械を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一解決手段は、シリンダボアの軸心と回転
軸の軸心とが斜板側で交わるようにピストンをシリンダ
ブロックに対して円錐状に傾斜配設したことである。

【００１２】さらに、前記構成において、該シリンダブ
ロックのポ−トを回転軸の軸心側に傾斜配設したことで
ある。

【００１３】本発明の他の解決手段は、シリンダボアの
軸心と回転軸の軸心とが斜板側で交わるようにピストン
をシリンダブロックに対して円錐状に傾斜配設し、かつ
該斜板のスリッパに対する摺動面を凹球面形状に、かつ
前記斜板の凹球面形状の摺動面と摺接する該スリッパの
摺動面を凸球面形状に形成したことである。

【００１４】さらに、前記構成において、該シリンダブ
ロックのポ−トを回転軸の軸心側に傾斜配設したことで
ある。

【００１５】さらに、本発明のその他の解決手段はシリ
ンダボアの軸心と回転軸の軸心とが斜板側で交わるよう
にピストンをシリンダブロックに対して円錐状に傾斜配
設し、かつ該斜板のスリッパに対する摺動面を凹球面形
状に、かつ前記斜板の凹球面形状の摺動面と摺接する該
スリッパの摺動面を凸球面形状に形成し、さらに該シリ
ンダブロックの該弁板に対する摺動面を凹球面形状に形
成し、かつ前記シリンダブロックの凹球面形状の摺動面
と摺接する該弁板の摺動面を凸球面形状に形成したこと
である。

【００１６】さらに、前記構成において、該シリンダブ
ロックのポ−トを回転軸の軸心側に傾斜配設したことで
ある。

【００１７】ピストンをシリンダブロックに対して円錐
状に傾斜配設することで、斜板によるピストン推力の上
向き成分、すなわちピストン横分力の大きさはＦ_ptanα
cosγで与えられる。ここに、Ｆ_p はピストン推力であ
り、Ｆ_p ＝（π／4 ）・ｄ_p ²・ｐ_c であり、ここに、ｄ
_p ：ピストン直径、ｐ_c ：シリンダ内圧、α：斜板の傾
き角 ,γ: ピストンの傾き角である。

【００１８】これに対し、ビストンをシリンダブロック
に対して傾けない、いわゆる従来技術の場合のピストン
横分力の大きさはＦ_ptanαで表される。したがってピス
トンの傾斜配設は非傾斜配設に比べ、ピストン横分力を
両者の配設形態の違いに基づく差の分だけ低減できる。

【００１９】一方、ポンプ・モ−タでは、このピストン
横分力がシリンダボア始端部とピストン端部に同時に作
用する。しかし、本発明によれば、ピストンを回転軸の
軸心に対して傾けない、従来方式に比べ、これらの力を
低減できるため、この接触部での面圧を軽減することが
できる。

【００２０】またポンプ・モ−タが高回転することによ
りピストンはシリンダボア内を高速摺動するため、前記
ピストンとシリンダボア接触部でのｐＶ値( ｐ：接触面
圧、Ｖ：摺動速度) が大きくなる。しかし本発明によれ
ば、該接触部でのｐＶ値を低減しシビアな条件であるＶ
値を低減できるため、焼き付き、カジリ等を未然に防止
できる。本発明によるロ−タリグル−プの構造を斜板型
液圧機械に適用した場合、ポンプ作用よりもモ−タ作用
の方がより効果的である。何故ならばモ−タ作用の場合
にはポンプ作用に比べ、シリンダボア始端部に作用する
ピストン横分力が大きくなるためである。

【００２１】本発明の構成によれば、斜板に対してスリ
ッパ摺動部のｐｃｄ（ピッチサークル直径）寸法を、ピ
ストンを回転軸心に対し傾けない場合に比べ小径化でき
るため、斜板・スリッパ間の摺動速度を低減できる。ま
た、前記寸法の小径化によつてスリッパに作用する遠心
力を小さくできる。

【００２２】これにより斜板・スリッパ間の押し付け比
( ピストン推力／スリッパ負荷容量) によって決まる摺
動部における接触面圧ｐと摺動速度Ｖとの積で表される
ｐＶ値を小さくできる。この結果、摺動部における焼き
付き、カジリを防止できる。一方、本発明による解決手
段によれば、ピストンを回転軸の軸心に対して傾斜配設
する構成とするため、斜板に対するスリッパの平均摺動
半径よりもシリンダブロック・弁板間の平均摺動半径の
方が大きくなることが自明である。これにより、ピスト
ン横分力に基づき、シリンダブロックに作用する転倒モ
−メントをピストンを傾斜させない場合に比べ、シリン
ダブロック・弁板間摺動面の外側で支持できる。したが
って、駆動軸の曲げ剛性が同じ場合には、弁板に対する
シリンダブロックの傾きを小さくできる。これにより、
シリンダブロック・弁板間に形成される油膜厚さの平均
化を図れる。この結果、シリンダブロック・弁板間摺動
面での片当たりや摺動面からの漏れを抑制できる。

【００２３】さらに本発明の解決手段の変形例によれ
ば、シリンダブロックのポ−トを回転軸の軸心側に傾斜
させることにより、シリンダブロック・弁板間の摺動部
のｐｃｄ寸法を小径化できるため、シリンダブロック・
弁板間の摺動速度を低減出来る。これにより斜板・スリ
ッパ間及びシリンダブロック・ピストン間のｐＶ値の低
減のみならず、シリンダブロック・弁板間のｐＶ値も低
減出来、ポンプ・モ−タの性能を支配する主要な摺動部
のｐＶ値を低減できる。

【００２４】本発明の他の解決手段によれば、ピストン
をシリンダブロックに対して円錐状に傾斜配設し、且つ
該斜板のスリッパに対する摺動面を凹球面形状に、かつ
前記斜板の凹球面形状の摺動面と摺接する該スリッパの
摺動面を凸球面形状に形成することにより、ピストン球
継手中心回りにスリッパが回転しても、前述のように斜
板・スリッパ間の摺動面を球面形状にすることで、スリ
ッパの回転に調心性を付与することができる。これによ
り、スリッパ底面と斜板摺動面との片当たりによる焼き
付きを未然に防止できる。この結果、シリンダブロック
・ピストン間の摺動特性の向上のみならず、斜板・スリ
ッパ間の摺動特性の向上も期待できる。さらに、前記構
成において、該シリンダブロックのポ−トを回転軸の軸
心側に傾斜配設することにより、前述の解決手段の場合
のようにシリンダブロック・弁板間のｐＶ値も低減でき
る。これにより、ポンプ・モ−タの性能を支配する主要
な摺動部３個所のｐＶ値を低減できる。

【００２５】さらに、本発明のその他の解決手段によれ
ば、該シリンダブロックの該弁板に対する摺動面を凹球
面形状に形成し、かつ前記シリンダブロックの凹球面形
状の摺動面と摺接する該弁板の摺動面を凸球面形状に形
成することにより、ピストン横分力と軸の曲げ剛性の大
小関係で駆動軸にたわみが生じ、これによって弁板に対
してシリンダブロックの密着性が損なわれるような事態
が生じても、ピストン反力の合力による押し付け力の平
均着力点よりも外側の位置で該反力をシリンダブロック
・弁板間に形成される油膜圧力に基づく負荷容量( 開離
力) で支持する構成とし、さらにシリンダブロック・弁
板間の摺動面を球面形状にすることにより、弁板に対す
るシリンダブロックの傾きを最小限に抑制できる。この
結果、シリンダブロック・弁板間の焼き付きを未然に防
止できるため、高圧・高回転を実現できる。

【００２６】さらに、前記構成において、該シリンダブ
ロックのポ−トを回転軸の軸心側に傾斜配設することに
より、前述の解決手段の場合のようにシリンダブロック
・弁板間のｐＶ値も低減できる。これにより、ポンプ・
モ−タの性能と耐焼き付き性を支配する主要な摺動部３
個所のｐＶ値を低減できる。

【００２７】したがってポンプ・モ−タを高圧・高回転
で運転した場合でも従来技術における問題点が生じるこ
とはない。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態では可変
容量型斜板式アキシァルピストンポンプを例に挙げ、添
付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２９】図１は本発明の一実施形態の可変容量型斜
板式アキシァルピストンポンプの回転部縦断面図を示
す。図において、１はケ−シング１Ａと ケ−シング１
Ｂとから構成されるケ−シング、２は該ケ−シング１Ａ
内に突出して設けられた回転軸を示し、該回転軸２の途
中には雄スプライン３が形成されている。該回転軸２は
２カ所に配設される転がり軸受４ａ、４ｂによって回転
自在に支持される。５は該ケ−シング１内に設けられ、
該回転軸２と一体回転するシリンダブロックで、該シリ
ンダブロック５には軸方向に穿設した複数のシリンダボ
ア６、…６が設けられ、該シリンダボア６にはそれぞれ
ピストン７、７が往復動可能に設けられている。

【００３０】そして、該ピストン７の先端球形部には、
ピストンスリッパ８が回転自在に設けられ、且つ該スリ
ッパ８の底面９は、リテ−ナ１０及び球面ブッシュ１０
Ａを介して後述のばね１６により斜板１１に押し付けら
れる。

【００３１】１２は弁板を示し、該弁板１２の一端面は
シリンダブロック５の端面と摺接すると共に、他側端面
はケ−シング１Ｂに当接するようになっている。そし
て、前記弁板１２には、シリンダブロック５の回転によ
って、各シリンダボア６のポ−ト１４Ａと間けつ的に連
通する一対の吸排ポ−ト１３Ａ、１３Ｂが穿設されてお
り、該吸排ポ−ト１３Ａ、１３Ｂはケ−シング１Ｂに設
けた一対の吸排通路１５Ａ、１５Ｂと連通するようにな
っている。１６はシリンダブロック５と弁板１２との摺
動面に予圧を付与するための圧縮ばねである。１７は該
ポンプからの吐出量を可変に制御するためのレギュレ−
タであり、結合部１８で、斜板１１と一体的に結合され
ている。

【００３２】次に本実施形態によってシリンダブロック
・ピストン間及び斜板・スリッパ間のｐＶ値を低減させ
るための該ポンプ・モ−タの回転部分であるロ−タリグ
ル−プの構造について述べる。本実施形態の特徴は、シ
リンダボアの軸心と回転軸の軸心とが斜板側で交わるよ
うにピストンをシリンダブロックに対して円錐状に傾斜
配設したことである。

【００３３】本実施形態はこのように構成されるが、次
に油圧ポンプとして用いた場合の作動について説明す
る。

【００３４】エンジン、電動機等の駆動源によって回転
軸２を回転すると、該回転軸２とシリンダブロック５と
は雄雌スプライン等によって一体的に連結されているの
で、該回転軸２と一体にシリンダブロック５が回転せし
められる。この結果、前記シリンダブロック５の回転中
に、各ピストン７がシリンダボア６内を往復動する。こ
の場合、斜板１１は予め、レギュレ−タ１６によって回
転方向に対して垂直な軸から任意の傾き角に傾けられて
いるため、シリンダブロック５が一回転する間に、前述
の各ピストン７のストロ−クに差が生じ、各ピストン７
がシリンダボア６から退行する間は、吸排通路１５Ｂか
ら吸排ポ−ト１３Ｂを介してシリンダボア６内に作動油
を吸い込む吸い込み行程となり、各ピストン７がシリン
ダボア６内に進入する間は、該各シリンダボア６内の作
動油を加圧し、吸排ポ−ト１３Ａ、吸排通路１５Ａを介
して吐出させる吐出行程となる。

【００３５】このとき、吐出行程に位置するピストン７
のスリッパ８には該ピストン８の軸方向と直角方向の力
（一般的にピストン横分力と呼ぶ）が作用する。これに
よってピストン７とスリッパ８には、ピストン７とスリ
ッパ８とが結合している球継手部を中心とする摩擦モ−
メントが発生する。

【００３６】この結果、スリッパ８自体が傾斜すると共
に、ピストン７には曲げモ−メントが作用することによ
って斜板１１とスリッパ底面９の摺動部分及びシリンダ
ボア６の内壁とピストン７の摺動部分における潤滑状態
が流体潤滑から混合潤滑へ移行し、部分的には金属接触
を誘発する可能性がある。特に、油圧ポンプが高速、高
面圧で運転された場合には、摺動部における熱的平衡が
くずれやすくなる。これより摺動部材の焼き付き限界の
目安となるｐＶ値（ここに、ｐ：面圧、Ｖ：摺動速度）
が高くなる。

【００３７】一方、油圧モ−タでは使用する回転数範囲
が低速〜高速まで広範囲に及ぶため、特に油圧モ−タの
起動時に相当する低速で高荷重の場合には斜板・スリッ
パ間及びシリンダブロック・ピストン間並びにシリンダ
ブロック・弁板間の摺動面には油膜の形成が困難とな
る。

【００３８】上述のような摺動時には、摺動摩擦に基づ
く損失トルク及び漏れ流量の増大を誘発し、これに基づ
く損失動力が問題となる。したがって、実際の使用条
件、すなわち低速〜高速で且つ高面圧（高荷重）を想定
したとき、このような運転状態においても摺動部での損
失動力を最小にするには、ポンプ・モ−タの主要な摺動
部、特にシリンダブロック・ピストン間摺動部構造の適
正化が必要不可欠となる。

【００３９】本発明はこのような課題を一掃するために
なされたものであり、図１に示すような構成にしている
ため、ピストン横分力によるシリンダボア始端部に作用
する力をピストンの傾き角に応じて低減できる。図３に
ピストンのストロ−クに対するピストン横分力の合力の
大きさを本発明と従来形を対比して示す。図から分かる
ように、本発明によれば斜板の傾斜にしたがってピスト
ンストロ−クが増大することに伴い、ピストン横分力の
合力の低減効果が顕著となることが分かる。これにより
シリンダブロック・ピストン間摺動部での面圧を低減す
ることができる。

【００４０】図４にポンプ・モ−タの３個所の主要摺動
部におけるｐＶ値を本発明と従来例とを対比して示す。
図から分かるように前記の３個所の摺動部に関して、本
発明の方が従来形に比べｐＶ値を低減できる。また、シ
リンダブロック・ピストン間についていえば、ポンプよ
りもモ−タの方がより効果的であることが分かる。

【００４１】これによりピストンがシリンダボア内を高
速摺動した場合でもピストン・シリンダボア摺動部での
ｐＶ値を低減できる。これにより摺動部における摩擦に
基づく損失トルク及び摺動部からの漏れ流量の低減が可
能となるため、これらによる損失動力の最小化が図れ
る。さらに焼き付きやカジリ等を未然に防止できる。

【００４２】また、本発明の構成によれば、スリッパ摺
動部のｐｃｄ寸法を、ピストンを回転軸心に対し傾けな
い場合に比べ小径化できるため、斜板・スリッパ間の摺
動速度を低減できる。また前記寸法の小径化によってス
リッパに作用する遠心力を小さくできる。

【００４３】図２は本発明の第一の実施形態の一変形例
を示すもので、シリンダブロックのポ−ト２４Ａを回転
軸の軸心側に角度β°傾斜させた場合を示す。これ以外
の構成は第一の実施形態の場合と同様である。

【００４４】このような構成にすることにより、シリン
ダブロック・弁板間摺動部のｐｃｄ寸法を小径化できる
ため、シリンダブロック・弁板間の摺動速度を低減でき
る。これにより、前述のｐＶ値の比較結果からも明らか
なように斜板・スリッパ間及びシリンダブロック・ピス
トン間におけるｐＶ値の低減のみならず、シリンダブロ
ック・弁板間のｐＶ値も低減できる。したがってポンプ
・モ−タを高圧・高回転で運転した場合でも従来技術に
おける問題点が生じることはない。

【００４５】図５は本発明の他の実施形態を示し、スリ
ッパに対する該斜板摺動面３０ａを凹球面形状に形成
し、かつ前記斜板３０と摺接する該スリッパの摺動面８
ａを凸球面形状に形成した場合を示す。これ以外の構成
は第一の実施形態の場合と同様である。

【００４６】このような構成にすることによりスリッパ
がピストン球継手中心回りに回転しても、斜板・スリッ
パ間摺動面を前述のように球面形状にしてあるので、ス
リッパの回転動作に調心性を付与することができる。こ
れによりスリッパ底面と斜板摺動面との片当りによる焼
き付きを未然に防止できる。この結果、本発明によれ
ば、シリンダブロック・ピストン間の摺動特性の向上の
みならず、斜板・スリッパ間の摺動特性の向上も期待で
きる。

【００４７】図６は本発明の図５に示す実施形態の一変
形例で、前記の図５に示す構成において、該シリンダブ
ロックのポ−ト２４ａを回転駆動軸の軸心側に傾斜配設
した場合を示す。

【００４８】これ以外の構成は、本発明の第一の実施形
態の一変形例の場合と同様である。このような構成にす
ることにより、前述の解決手段の場合と同様に、シリン
ダブロック・弁板間の摺動速度を低く抑えることができ
ることにより、ｐＶ値を低減できる。これにより、ポン
プ・モ−タの性能を支配する主要な摺動部３個所でのｐ
Ｖ値を同時に低減できる。

【００４９】図７は本発明のさらに他の実施形態を示
し、図５に示す実施形態において、さらに該シリンダブ
ロック５０の該弁板６０に対する摺動面５０ａを凹球面
形状に形成し、かつ前記シリンダブロック５０の凹球面
形状の摺動面５０ａと、摺接する該弁板６０の摺動面６
０ａを凸球面形状に形成した場合を示す。これ以外の構
成は図５に示した本発明の実施形態の場合と同様であ
る。

【００５０】一方、可変容量型液圧機械が斜板式アキシ
ァルピストンポンプ・モ−タの場合には、ピストン横分
力と軸の曲げ剛性の大小関係で駆動軸が弾性変形するこ
とによって弁板に対するシリンダブロックの密着性が損
なわれることが懸念される。しかし、本発明のような構
成、すなわちピストン反力の合力による押付力の平均着
力点よりも外側の位置で該反力をシリンダブロック・弁
板間に形成される油膜圧力にもとづく負荷容量( 開離
力) で支持し、かつシリンダブロック・弁板間の摺動面
を球面形状にすることにより、弁板に対するシリンダブ
ロックの傾きを最小限に抑制できる。この結果、本発明
によれば、シリンダブロック・ピストン間及び斜板・ス
リッパ間のみならずシリンダブロック・弁板間の焼き付
きを未然に防止できるため、液圧機械の高圧化、高回転
化を実現できる。

【００５１】図８は本発明の図７に示す実施形態の一変
形例で、前記の図６に示す構成において、該シリンダブ
ロックのポ−ト７２ａを回転駆動軸の軸心側に傾斜配設
した場合を示す。これ以外の構成は本発明の前記実施形
態の一変形例の場合と同様である。このような構成にす
ることにより、その作用は本発明のさらに他の実施形態
の場合と同じになるとともに、その効果も同様に期待で
きる。

【００５２】上記図７、８の実施形態において斜板・ス
リッパ間、シリンダブロック・弁板間の２個所を球面形
状としたが、他の実施形態としてシリンダブロック・弁
板間のみを球面形状とすることもできるが、その図示は
省略する。

【００５３】図９は、本発明による上記のような各実施
形態の可変容量型斜板式流体機械をＨＳＴ（Hydro Stat
ic Transmission 静油圧伝動装置）に応用した場合の一
実施形態を示す。ＨＳＴ駆動システムの基本構成には種
々の実施形態が考えられるが、ここでは最も一般的な場
合、すなわち可変容量ポンプと定容量モ−タとからなる
閉回路システムを考える。図において、９０は駆動源の
電動機又はエンジン、９２は可変容量ポンプ、９６は定
容量モ−タであり、９４は該ポンプと該モ−タとを流体
動力的に結合するための主回路である。

【００５４】ここでは本発明によるロ−タリグル−プの
構造を有するポンプ９２及びモ−タ９６でＨＳＴ（静油
圧変速操向装置）を構成したことを特徴としている。こ
のような構成にすることにより、ＨＳＴが高圧で、かつ
低速〜高速まで幅広い速度範囲で運転されても、該ポン
プ・モ−タにおける主要摺動部では、ｐＶ値の低減を図
ることができるため、高効率で高信頼性のＨＳＴシステ
ムを提供できる。

【００５５】この他に、本発明はＨＳＴシステムのみな
らず、一般産業用の液圧システムの高動力密度化を実現
するためのポンプ・モ−タにも同様に適用できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、シリンダボアの軸心と
回転軸の軸心とが斜板側で交わるようにピストンを回転
軸心に対して円錐状に傾斜配設しているため、低速から
高速まで高面圧下で運転される際、ピストン横分力がシ
リンダボア始端部に作用した場合でも、この配設形態に
基づく幾何学的効果によりピストン横分力の大きさを低
減できる。この結果、ポンプ・モ−タの主要摺動部にお
けるｐＶ値を低減できるため、摺動部における損失トル
ク及び起動トルクを最小限にできるとともに、前記摺動
部からの漏れ流量も低減することができる。

【００５７】また、本発明によれば、シリンダブロック
のポ−トを回転軸の軸心側に傾斜配設するとともに、さ
らにスリッパに対する該斜板摺動面を凹球面形状に形成
し、且つ前記斜板と摺接する該スリッパの摺動面を凸球
面形状に形成し、また該シリンダブロックの該弁板に対
する摺動面を凹球面形状に形成し、且つ前記シリンダブ
ロックの凹球面形状の摺動面と摺接する該弁板の摺動面
を凸球面形状に形成したことにより、シリンダブロック
・ピストン間のｐＶ値の低減のみならず、斜板・スリッ
パ間及びシリンダブロック・弁板間のｐＶ値の低減も併
せて実現できる。

【００５８】これより、ポンプ・モ−タの性能に重要な
影響を及ぼす主要３個所、即ちシリンダブロック・ピス
トン間、斜板・スリッパ間及びシリンダブロック・弁板
間における損失トルク及び起動トルク及び漏れ流量に基
づく損失動力の低減が図れる。これより前記ポンプ・モ
−タを高圧・高回転仕様とし、高動力密度化を図った可
変容量型斜板式液圧機械を提供することができる。

【００５９】また、本発明によれば、前記摺動部では金
属接触による焼き付き、カジリを防止できるため耐久性
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械を示す回転部縦断面図

【図２】本発明の第一の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械の変形例を示す回転部縦断面図

【図３】本発明による横分力の低減効果を従来例と対比
して説明する図で、ピストンストロ−クとピストン横分
力との関係を示す図

【図４】本発明による可変容量型斜板式液圧機械の主要
３個所の摺動部におけるｐＶ値の低減効果を従来例と対
比して説明する図

【図５】本発明の第二の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械を示す回転部縦断面図

【図６】本発明の第二の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械の変形例を示す回転部縦断面図

【図７】本発明の第三の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械を示す回転部縦断面図

【図８】本発明の第三の実施形態の可変容量型斜板式液
圧機械の変形例を示す回転部縦断面図

【図９】本発明による可変容量型斜板式液圧機械をＨＳ
Ｔに応用した場合の一実施形態を示す図

【図１０】従来の可変容量型斜板式液圧機械の一例を示
す回転部縦断面図。

【符号の説明】

１…ケ−シング，２…回転軸，５，５０…シリンダブロ
ック，５０ａ…シリンダブロックの摺動面，７…ピスト
ン，８…ピストンスリッパ，８ａ…スリッパの摺動面，
９…スリッパの底面，１０Ａ…球面ブッシュ，１１，３
０，４０…斜板，３０ａ，４０ａ…斜板摺動面，１２，
６０…弁板，６０ａ…弁板摺動面，１３Ａ，１３Ｂ，２
３Ａ，２３Ｂ…吸排ポ−ト，１４Ａ，２４Ａ，５２ａ，
７２ａ…シリンダポ−ト，１５Ａ，１５Ｂ，２５Ａ，２
５Ｂ，６２ａ，６２ｂ，８２ａ，８２ｂ…吸排通路，１
７…レギュレ−タ，９０…電動機又はエンジン，９２…
可変容量ポンプ，９６…定容量モ−タ，９４…主回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯佳彦 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケ−シング内に突出させて設けた回転軸
   と該ケ−シング内に設けられ、該回転軸とともに回転す
   る複数のシリンダボアを備えたシリンダブロックと、該
   シリンダブロックのシリンダボア内を前後動自在で、ピ
   ストンスリッパに枢着されたピストンとを備え、該ピス
   トンスリッパが該回転軸に対して傾斜して設けられた斜
   板に沿って摺動自在に取り付けられ、しかも該斜板の該
   回転軸に対する傾き角がレギュレ−タによって任意の角
   度に設定できるように構成された可変容量型斜板式液圧
   機械において、該シリンダボアの軸心と該回転軸の軸心
   とが前記斜板側で交わるようにピストンを回転軸の軸心
   に対して円錐状に傾斜配設したことを特徴とする可変容
   量型斜板式液圧機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、該シリンダブロックのポ−トを回転軸の軸
   心側に傾斜配設したことを特徴とする可変容量型斜板式
   液圧機械。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の可変容量型斜板式
   液圧機械において、該斜板のスリッパに対する摺動面を
   凹球面形状に、かつ前記斜板の凹球面形状の摺動面と摺
   接する該スリッパの摺動面を凸球面形状に形成したこと
   を特徴とする可変容量型斜板式液圧機械。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の可変容量型斜板式
   液圧機械において、該シリンダブロックの該弁板に対す
   る摺動面を凹球面形状に形成し、かつ前記シリンダブロ
   ックの凹球面形状の摺動面と摺接する該弁板の摺動面を
   凸球面形状に形成したことを特徴とする可変容量型斜板
   式液圧機械。
5. 【請求項５】 請求項３記載の可変容量型斜板式液圧機
   械において、該シリンダブロックの該弁板に対する摺動
   面を凹球面形状に形成し、かつ前記シリンダブロックの
   凹球面形状の摺動面と摺接する該弁板の摺動面を凸球面
   形状に形成したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧
   機械。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の可
   変容量型斜板式液圧機械により油圧ポンプ・モ−タを構
   成し、該油圧ポンプ・モ−タにより静油圧伝動を行うよ
   うにしたことを特徴とする静油圧伝動装置。