JPH10131843A - バルブプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキシャル型ピストンポンプまたはモータに
おいて、シリンダブロックとバルブプレートとの間の押
し付け比を略一定とし、ポンプまたはモータの作動中に
シリンダブロックとバルブプレートの接合状態を適切に
保持し得るバルブプレートを提供する。 【解決手段】 シリンダブロック２の吸込側キドニーポ
ート１３および吐出側キドニーポート１４の両端部から
延び出すＶ型溝１６の両側に、このＶ型溝１６と平行に
延びる独立の溝部１７を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、アキシャル型ピストンポンプま
たはモータにおいて、シリンダブロックとバルブプレー
トの押し付け比を一定にするバルブプレートの改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】アキシャル型ピストンポンプ（またはモ
ータ）は、ポンプシャフトを中心に回転自在のシリンダ
ブロックを備えている。

【０００３】図１６に示すように、シリンダブロック２
のポンプシャフト１と略垂直な底面（摺接面３）には、
図示されない複数のピストンが挿入されるシリンダのポ
ートとして、ポンプシャフト１の同心円上に等間隔に、
ピストンと同数の複数の円弧状のシリンダポート４が設
けられる。

【０００４】このシリンダブロック２の摺接面３は、図
１７に示す円盤状のバルブプレート１１の摺接面１２と
重ね合わされる。このバルブプレート１１の摺接面１２
には、シリンダブロック２側のシリンダポート４が配設
される円周と対峙する位置に、円弧状の吐出側キドニー
ポート１３と吸込側キドニーポート１４とが開口してい
る。

【０００５】さらに、これらのキドニーポート１３、１
４の両端からは、摺動面１２に浅い深さで縦長に切りか
かれたＶ型溝（導油溝）１６が延び出し、これらのＶ型
溝１６には、各キドニーポート１３、１４と同圧が導か
れるようになっている。

【０００６】このような構成により、シリンダブロック
２がポンプシャフト１を中心に回転すると、シリンダブ
ロック２側の各シリンダポート４は、バルブプレート１
１側の吸込側または吐出側のキドニーポート１３、１４
に選択的に順次連通し、吸込または吐出を繰り返すよう
になっている。

【０００７】この場合、シリンダブロック２には、各シ
リンダの内圧がシリンダブロック２をバルブプレート１
１側へ押し下げようとする押し下げ力Ｆｃと、シリンダ
ブロック２の摺接面３とバルブプレート１１の摺接面１
２間の油膜圧力がシリンダブロック２をバルブプレート
１１から引き離そうとする押し上げ力Ｆｗとが作用す
る。したがって、ポンプ（またはモータ）の作動中に、
シリンダブロック２がバルブプレート１１側と分離せ
ず、バルブプレート１１側へと適切に押し付けられ続け
るためには、押し下げ力Ｆｃが押し上げ力Ｆｗよりも大
きくあり続けること（Ｆｃ＞Ｆｗ）、すなわち押し付け
比Ｆｃ／Ｆｗが１以上の値を採り続けることが必要であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バルブプレ
ート摺接面１２のキドニーポート１３と１４の間の領域
には、ポートの存在しない摺接部１５が存在し、各シリ
ンダポート４は、吸込から吐出への切り換え時には摺接
部１５に位置する。

【０００９】このように摺接部１５上にシリンダポート
４が配置されたシリンダが吸込から吐出へと切り換わる
と、このシリンダポート４の両端のポートの存在しない
摺接部５と摺接部１５の重なり部分で、油膜圧力分布の
急激な変動が生じる。

【００１０】具体的には、ず１８に示すように、シリン
ダブロック２の摺接部５とバルブプレート１１の摺接部
１５の重なり部分では、キドニーポート１３（または１
４）からのびるＶ型溝１６から作動油が供給されるだけ
では、その周囲に十分な油膜が形成されず、油膜圧力の
等圧線２０はシリンダポート４およびキドニーポート１
３の近傍にまで落ち込んで、油膜圧力の低下が生じる。
この場合、十分な作動油の供給のためにはＶ型溝１６を
大きくすることが考えられるが、これでは、ポンプ効率
の低下や、振動、騒音特性の悪化を招いてしまう。

【００１１】このように、シリンダブロック２の回転角
度によっては、油膜圧力による押し上げ力Ｆｗは一定と
はならず、押し下げ力Ｆｃが一定に作用するとすれば、
押し付け比Ｆｃ／Ｆｗも一定とはならない。

【００１２】この場合にも、上述のように押し付け比Ｆ
ｃ／Ｆｗは１以上に保持する必要があるが、シリンダブ
ロック２の１回転中で油膜圧力による押し上げ力Ｆｗが
最も大きくなったときに押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを１以上
にする押し上げ力Ｆｗを選択すると、逆に油膜圧力が低
下したときには押し付け比Ｆｃ／Ｆｗが大きくなり過ぎ
てしまう。

【００１３】このため、シリンダブロック２はバルブプ
レート１１へと過大な力で押し付けられてしまい、ポン
プ（またはモータ）の機械効率の低下や焼き付きなどの
問題が生じてしまっていた。

【００１４】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、アキシャル型ピストンポンプまたはモー
タにおいて、シリンダブロックとバルブプレートとの間
の押し付け比を略一定とし、ポンプまたはモータの作動
中にシリンダブロックとバルブプレートの接合状態を適
切に保持し得るバルブプレートを提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数のシ
リンダポートが開口するシリンダブロック底面に摺接す
る摺接面と、この摺接面の所定の円周状に開口する円弧
状の吸込側ポートおよび吐出側ポートと、これらの吸込
ポートおよび吐出ポートの両端部から前記摺接面の円周
方向に延び出すとともに吸込ポートまたは吐出ポートと
同圧の作動油が導かれる導油溝とを備えたアキシャル型
ピストンポンプまたはモータのバルブプレートにおい
て、前記摺動面に、前記吸込ポートおよび吐出ポートの
端部から延び出す溝と略平行して延びる少なくともひと
つの独立の溝部を備えた。

【００１６】第２の発明は、前記導油溝と前記溝部とを
前記吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわた
るように配置した。

【００１７】

【作用】第１の発明では、吸込ポートおよび吐出ポート
の両端部から延び出す導油溝に加えて、この導油溝の側
方に平行して延びる溝部には、シリンダポートからの作
動油が十分に導かれ、その周囲に油膜が形成されやすく
なるので、吸込ポートと吐出ポート間の領域とシリンダ
ブロック底面の各シリンダポート間の領域との重なり合
い部分での、各シリンダポートの吸込から吐出への切り
換え時における油膜圧力の低下が抑制される。これによ
り、シリンダブロックをバルブプレートから引き離す方
向に働く圧力は、バルブプレートの吸込ポートおよび吐
出ポートが配置される円の全周にわたって略一定とな
り、シリンダブロックが回転したとしても、この圧力の
総和であるシリンダブロックに働く押し上げ力は略一定
となる。したがって、この押し上げ力と、シリンダ内圧
がシリンダブロックをバルブプレート側に押し付ける方
向に働く押し下げ力との比である押し付け比は、略一定
の適切な値に制御することができ、押し上げ力が過大と
なることによるシリンダブロックとバルブプレートの分
離や、押し下げ力が過大となることによるポンプまたは
モータの機械効率の低下や焼き付けの発生を防止するこ
とができる。

【００１８】第２の発明では、導油溝と溝部とを吸込ポ
ートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配
置し、導油溝および溝部から供給される作動油が吸込ポ
ートまたは吐出ポートの端部の略全幅に行き渡るように
したので、作動油の供給はバランス良く十分になされ、
油膜圧力の低下が確実に防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００２０】図１には、本発明のバルブプレート１１を
示す。

【００２１】このバルブプレート１１は、図１７に示す
従来のものと同様に、図１６に示すシリンダブロック２
と重ね合わされるものであり、その摺接面１２には、シ
リンダブロック２側のシリンダポート４が配設される円
周と対峙する位置に、円弧状の吐出側キドニーポート１
３と吸込側キドニーポート１４とが開口している。ま
た、これらのキドニーポート１３、１４の両端の略中央
からは、切り欠き状のＶ型溝１６が延び出し、キドニー
ポート１３、１４と同圧が導かれている。

【００２２】さらに、この本発明のバルブプレート１１
は、従来と異なる構成として、Ｖ型溝１６の両側方に、
一対の独立した溝部１７が設けられる。これらの溝部１
７は、Ｖ型溝１６の略全長にわたって平行して延びる切
り欠き状の縦長（略ひし形状）の溝である。

【００２３】これにより、溝部１７が存在しないときに
は作動油が供給されにくかったＶ型溝１６の側方にも、
溝部１７を介してシリンダブロック２側のシリンダポー
ト４から作動油が導かれる。このため、Ｖ型溝１６付近
にシリンダブロック２側の摺接部５が重なった場合、Ｖ
型溝１６に加えて溝部１７からも作動油が供給される結
果、その周囲に油膜が形成されやすくなり、油膜圧力が
低下しないようになっている。なお、この溝部１７はキ
ドニーポート１３、１４およびＶ型溝１６とは独立なも
のであり、シリンダポート４との連通時に作動油が導か
れるだけであるので、ポンプ効率を低下させることはな
い。

【００２４】また、溝部１７はＶ型溝１６の両側に（キ
ドニーポート１３、１４の幅方向に）形成されているの
で、キドニーポート１３、１４の端部における作動油の
供給は、キドニーポート１３、１４の略全幅にわたって
バランス良くなされ、油膜圧力の低下が確実に防止でき
るようになっている。

【００２５】つぎに作用を説明する。

【００２６】アキシャル型ピストンポンプ（モータ）の
作動時には、シリンダブロック２がポンプシャフト１を
中心にして回転し、シリンダブロック２側の各シリンダ
ポート４は、バルブプレート１１側の吸込側または吐出
側のキドニーポート１３、１４と選択的に順次連通して
吸込または吐出を繰り返す。

【００２７】この場合のシリンダブロック２とバルブプ
レート１１側との接合の程度は、シリンダの内圧による
押し下げ力Ｆｃと、油膜圧力による押し上げ力Ｆｗから
決まる押し付け比Ｆｃ／Ｆｗによって表され、この押し
付け比Ｆｃ／Ｆｗが１以上の適切な値を採れば、シリン
ダブロック２とバルブプレート１１側との接合状態は良
好であることになる。

【００２８】ところで、本発明では、以下に説明するよ
うに、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを決定する油膜圧力の分布
が、シリンダブロック２の１回転中に大きく変動するこ
とがないので、この油膜圧力による押し上げ力Ｆｗも略
一定に保たれる。したがって、シリンダブロック２の１
回転中、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを所定の適切な値に維持
し続けることが可能となる。

【００２９】具体的には、本発明では、バルブプレート
１１の各Ｖ型溝１６の両側には溝部１７が形成され、Ｖ
型溝１６の両側方の摺接部１５にも作動油の供給を行い
得るようになっているので、図２に示すように、摺接部
５とＶ型溝１６付近の摺接部１５が重なり合う部分にお
いても、油膜圧力が低下することはない。したがって、
油膜圧力の等圧線２１も、シリンダポート４、１３が存
在する側から大きく落ち込むことなく、円弧を描いて連
続する。このため、油膜圧力の分布はシリンダブロック
２の１回転中において略一定のものとなる。

【００３０】したがって、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗも、図
３に実線で示すように、シリンダブロック２の１回転中
の各回転角度において、１以上の適切な値に略一定に制
御することが可能となる。これに対して、溝部１７を備
えない従来のポンプでは、図３に破線で示すように、押
し付け比が跳ね上がる点Ａや落ち込む点Ｂが生じてしま
い、安定した制御を行うことはできない。

【００３１】なお、本実施の形態では、ピストンの本数
（シリンダポート４の数）を７本としたため、高圧側ピ
ストン本数（吐出側キドニーポート１４と連通するシリ
ンダポート４の数）が３本の場合と４本の場合が生じる
ので、これを図３に示している。図３に示すように、溝
部１７を備えない従来例（破線）では、高圧側ピストン
本数が切り替わるシリンダブロック回転角度において押
し付け比の変動が生じやすいが、溝部１７を備えた本発
明によれば、このような変動が抑制されていることが分
かる。

【００３２】このように本発明によれば、シリンダブロ
ック２の１回転にわたって、シリンダブロック２はバル
ブプレート１１から分離してしまうことも、シリンダブ
ロック２がバルブプレート１１へと過大な力で押し付け
られてしまうこともなく、したがって、ポンプ（モー
タ）の機械効率の低下や、シリンダブロック２またはバ
ルブプレート１１の焼き付けが生じたりすることはな
い。

【００３３】なお、バルブプレート１１のＶ型溝１６側
方に形成される溝部１７は、図１のような一対の切り欠
き状の形状のものに限られず、例えば図４〜図８に示す
ように、種々の形態を採ることが可能である。

【００３４】具体的には、図４に示すように、一対の溝
部１７を先端部の丸い眉形形状のものとしてもよく、ま
た、図５に示すように、一対の溝部１７を細長い長方形
形状のものとしてもよい。

【００３５】また、図６に示すように、キドニーポート
１３、１４から延びるＶ型溝１６を、キドニーポート１
３、１４の内周端側に形成するようにして、溝部１７を
キドニーポート１３、１４の外周端側に形成するように
してもよい。この場合でも、油圧の供給はキドニーポー
ト１３、１４の全幅にわたってバランス良くなされ、油
膜圧力の低下を確実に防止し得る。なお図示しないが、
溝部１７をキドニーポート１３、１４の内周端側に配設
し、Ｖ型溝１６をキドニーポート１３、１４の外周端側
に配設することも当然に可能である。

【００３６】また、図７に示すように、図６の溝部１７
を図４と同様な眉状の形状としたり、図８に示すよう
に、図６の溝部１７を図５と同様な長方形形状とするこ
とも可能である。

【００３７】図９〜図１５には、本発明のさらに他の実
施の形態を示す。

【００３８】これらは、溝部１７をＶ型溝１６の近傍
で、かつキドニーポート１３、１４の外側壁１３ａ、１
４ａ、または内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一の円周上に
設けることにより、溝部１７全体がキドニーポート１
３、１４の略全幅にわたるようにしている。

【００３９】具体的には、まず図９は、図１と同様にＶ
型溝１６の両側に切り欠き状（縦長の略ひし形形状）の
一対の溝部１７を形成したもので、これらの溝部１７
を、それぞれ、キドニーポート外側壁１３ａ、１４ａ、
および内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一円周上に形成する
ことにより、溝部１７とＶ型溝１６とでキドニーポート
１３、１４の幅方向が略カバーされるようになってい
る。

【００４０】これにより、キドニーポート１３、１４の
端部における作動油の供給は、キドニーポート１３、１
４の略全幅にわたる広い範囲においてバランス良くなさ
れ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。すなわち、Ｖ
型溝１６と溝部１７の周辺の油膜圧力分布は、図１０に
示すように、図２と比較してもさらに改善され、等圧線
はキドニーポート１３側から落ち込むことなく連続す
る。したがって、シリンダブロックの押し付け比Ｆｃ／
Ｆｗを所定の適切な値に調節することがさらに容易にな
る。

【００４１】また、図１１は図４と同様の眉形形状の溝
部１７を、図１２は図５と同様な長方形形状の溝部１７
を、それぞれ、キドニーポート外側壁１３ａ、１４ａ、
および内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一円周上に形成し、
キドニーポート１３、１４の略全幅をカバーするように
している。さらに、図１３、図１４、図１５は、それぞ
れ図６、図７、図８に対応するものであり、それぞれ切
り欠き状の溝部１７、眉形形状の溝部１７、長方形形状
の溝部１７を、キドニーポート１３の外側壁１３ａ、１
４ａと略同一円周上に形成している。

【００４２】これらの図１１〜図１５の実施の形態で
も、図９と同様に溝部１７とＶ型溝１６とでキドニーポ
ート１３、１４の端部の略全幅が覆われ、キドニーポー
ト１３、１４の端部における作動油の供給は、キドニー
ポート１３、１４の略全幅にわたる広い範囲においてバ
ランス良くなされ、油膜圧力の低下が確実に防止でき
る。

【００４３】なお、以上のように、本発明による溝部１
７の形状や本数は特に限定されるものではなく、設計に
より任意に設定できるものである。

【００４４】

【発明の効果】第１の発明によれば、吸込ポートおよび
吐出ポートの両端部から延び出す導油溝に加えて、この
導油溝の側方に平行して延びる溝部には、シリンダポー
トからの作動油が十分に導かれ、その周囲に油膜が形成
されやすくなるので、吸込ポートと吐出ポート間の領域
とシリンダブロック底面の各シリンダポート間の領域と
の重なり合い部分での、各シリンダポートの吸込から吐
出への切り換え時における油膜圧力の低下が抑制され
る。これにより、シリンダブロックをバルブプレートか
ら引き離す方向に働く圧力は、バルブプレートの吸込ポ
ートおよび吐出ポートが配置される円の全周にわたって
略一定となり、シリンダブロックが回転したとしても、
この圧力の総和であるシリンダブロックに働く押し上げ
力は略一定となる。したがって、この押し上げ力と、シ
リンダ内圧がシリンダブロックをバルブプレート側に押
し付ける方向に働く押し下げ力との比である押し付け比
は、略一定の適切な値に制御することができ、押し上げ
力が過大となることによるシリンダブロックとバルブプ
レートの分離や、押し下げ力が過大となることによるポ
ンプまたはモータの機械効率の低下や焼き付けの発生を
防止することができる。

【００４５】第２の発明によれば、導油溝と溝部とを吸
込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるよう
に配置し、導油溝および溝部から供給される作動油が吸
込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅に行き渡るよ
うにしたので、作動油の供給はバランス良く十分になさ
れ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。

【図２】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。

【図３】同じくシリンダブロック回転角度と押し付け比
の関係を示す特性図である。

【図４】同じく本発明の他の実施の形態を示す平面図で
ある。

【図５】同じく平面図である。

【図６】同じく平面図である。

【図７】同じく平面図である。

【図８】同じく平面図である。

【図９】同じく平面図である。

【図１０】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。

【図１１】同じく平面図である。

【図１２】同じく平面図である。

【図１３】同じく平面図である。

【図１４】同じく平面図である。

【図１５】同じく平面図である。

【図１６】従来例を示す平面図である。

【図１７】同じく平面図である。

【図１８】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ポンプシャフト ２ シリンダブロック ３ 摺接面 ４ キドニーポート ５ 摺接部 １１ バルブプレート １２ 摺接面 １３ 吸込側キドニーポート １４ 吐出側キドニーポート １５ 摺接部 １６ Ｖ型溝 １７ 溝部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のシリンダポートが開口するシリンダ
   ブロック底面に摺接する摺接面と、 この摺接面の所定の円周状に開口する円弧状の吸込側ポ
   ートおよび吐出側ポートと、 これらの吸込ポートおよび吐出ポートの両端部から前記
   摺接面の円周方向に延び出すとともに吸込ポートまたは
   吐出ポートと同圧の作動油が導かれる導油溝と、 を備えたアキシャル型ピストンポンプまたはモータのバ
   ルブプレートにおいて、 前記摺動面に、前記吸込ポートおよび吐出ポートの端部
   から延び出す溝と略平行して延びる少なくともひとつの
   独立の溝部を備えたことを特徴とするアキシャル型ピス
   トンポンプまたはモータのバルブプレート。
2. 【請求項２】前記導油溝と前記溝部とを前記吸込ポート
   または吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配置し
   たことを特徴とする請求項１に記載のアキシャル型ピス
   トンポンプまたはモータのバルブプレート。