JPH10196518A - 液圧回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈動による振動や騒音等を低減すると共に、
シリンダブロック等に浸食が発生するのを防止し、寿命
を向上させる。 【解決手段】 弁板１２には吐出ポートから一側の切換
弁部１６に向って延びる一対のノッチ部１８，１８を設
け、各ノッチ部１８の中心線がその延長線上がシリンダ
ポート７Ａ側で交差するようにする。そして、切換弁部
１６上に達した各シリンダが吐出ポート１５に連通する
ときに、吐出ポート１５内の圧油が各ノッチ部１８を介
してシリンダ内に噴出し、各ノッチ部１８の中心線の延
長線が交差する位置付近で衝突する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば土木・建設
機械、その他の一般機械に油圧ポンプ、モータ等として
用いられる液圧回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械等に搭載される油圧機
器の油圧源に用いられる油圧ポンプや、駆動源に用いら
れる油圧モータとして、斜板型や斜軸型の液圧回転機が
知られている。

【０００３】この種の液圧回転機として、例えば油圧ポ
ンプは、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設
けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記
ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシ
リンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内
に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回転に伴っ
て各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケ
ーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記回転
軸を挟んで対向する一対の給排ポート（吸入ポート、吐
出ポート）間に一側の切換弁部、他側の切換弁部が形成
された弁板とから大略構成されている。

【０００４】そして、上述のように構成された油圧ポン
プは、エンジン等の原動機で前記回転軸を回転駆動する
と、ケーシング内で該回転軸と共にシリンダブロックが
回転する。これにより、該シリンダブロックの各シリン
ダ内でピストンが往復動し、吸入ポートからシリンダ内
に吸込んだ作動油をピストンによって加圧して吐出ポー
トに圧油として吐出するようになっている。

【０００５】ここで、シリンダブロック、ピストンおよ
び弁板の作動について説明すると、各シリンダのシリン
ダポートが弁板の吸入ポートと連通するときには、該吸
入ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダか
ら突出する方向に移動して前記吸入ポートから該シリン
ダ内に作動油を吸込む吸入行程となる。一方、前記各シ
リンダのシリンダポートが吐出ポートと連通するときに
は、該吐出ポートの始端から終端にかけてピストンがシ
リンダ内に進入する方向に移動して該シリンダ内の作動
油を吐出ポート内に吐出する吐出行程となる。そして、
このような吸入，吐出動作を繰返すようにシリンダブロ
ックを回転することにより、吸入行程で吸入ポートから
シリンダ内に吸込んだ作動油を吐出行程で加圧して吐出
ポートに吐出し、この圧油を油圧シリンダや油圧モータ
に供給するようになっている。

【０００６】また、他の従来技術として、例えば実開昭
６３−１０２９７５号公報等に記載された油圧ポンプで
は、各ピストンを吸入行程から吐出行程に切換える弁板
の切換弁部に吐出ポートから延びるノッチ部を設け、該
ノッチ部を介して各シリンダと吐出ポートとを徐々に連
通させることにより、シリンダ内の急激な圧力変動を防
止する構成が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による油圧ポンプでは、吸入行程で弁板の吸入ポ
ートを介して作動油を吸込んだシリンダ内の圧力は吐出
ポート内の圧力に比べて低圧になる。また、このシリン
ダ内の圧力は吸入行程を終えピストンが下死点に達する
までの間にシリンダ内の容積が僅かに拡張され負圧傾向
になる。そして、各シリンダのシリンダポートが吐出ポ
ートと連通し始めるときには、該吐出ポート内の高圧な
圧油がシリンダポートを介して低圧のシリンダ内に急激
に流入（逆流）して大きな圧力変動が生じるから、この
圧力変動によってピストンに脈動が生じ、ケーシングか
ら振動や騒音が発生する。また、吐出ポートに接続され
たホース配管等にも脈動が生じ、ホース配管側からも騒
音や振動が発生するという問題がある。

【０００８】そこで、脈動の発生を防止するための対応
策として、前述した他の従来技術では、吐出ポートから
切換弁部に向って延びるノッチ部が設けられ、該ノッチ
部を介して各シリンダと吐出ポートとを徐々に連通さ
せ、吐出ポート内の高圧の圧油僅かずつシリンダ内に逆
流させ、シリンダ内の急激な圧力変動を防止する構成と
なっている。

【０００９】しかし、この場合にはノッチ部を介して吐
出ポートからシリンダ内に逆流する圧油は、高速流体と
なってシリンダ内に急激に噴出するから、この高速流体
が各シリンダポートの内壁部に衝突することによってシ
リンダ内を浸食することがある。この結果、各シリンダ
の内壁部が浸食されるだけでなく、浸食によって発生し
た金属片が作動油内に混入することにより、弁板とシリ
ンダブロックとの間やその他の摺動部にかじりを発生さ
せ、摩擦の増大によって機械効率が低下すると共に、当
該油圧ポンプの寿命が低下するという問題がある。

【００１０】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、ノッチ部を介した噴流によりシリンダ側
の壁面に浸食等が起きるのを防止でき、耐久性や寿命を
向上できるようにした液圧回転機を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に回転
可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するよ
うに前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成
されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シ
リンダ内に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回
転に伴って各シリンダ内を往復動する複数のピストン
と、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けら
れ一側の切換弁部と他側の切換弁部との間に一対の給排
ポートが形成された弁板とからなる液圧回転機に適用さ
れる。

【００１２】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記弁板には、前記各給排ポートのうち高圧側
となる給排ポートから一側の切換弁部に向って延びる複
数のノッチ部を設け、該各ノッチ部は、前記高圧側の給
排ポートから該各ノッチ部を介して前記シリンダ側に向
け圧油が噴出するときに該各ノッチ部を介した圧油を前
記シリンダ側で互いに衝突させる構成としたことにあ
る。

【００１３】上記構成により、各シリンダが高圧側の給
排ポートと連通するときに、高圧側の給排ポートからの
圧油が各ノッチ部を介してシリンダ側に向け噴出したと
しても、この噴出油をその途中で互いに衝突させること
ができ、このときの噴出油がシリンダ側の壁面に強く衝
突するのを防止できる。

【００１４】また、請求項２の発明では、前記各ノッチ
部は、前記高圧側の給排ポートから切換弁部に向けてそ
の深さおよび幅が漸次減少するように略三角形状に形成
している。

【００１５】このように構成することにより、前記各ノ
ッチ部を介して各シリンダと吐出ポートとを徐々に連通
させることができ、高圧側の給排ポート内の高圧の圧油
を僅かずつシリンダ内に逆流させ、シリンダ内の急激な
圧力変動を防止することができる。

【００１６】さらに、請求項３の発明では、前記各ノッ
チ部は、該各ノッチ部の中心線が前記切換弁部側に延び
る延長線上で互いに交差するように形成している。

【００１７】上記構成により、高圧側の給排ポートから
シリンダ側に各ノッチ部を介して噴出する圧油を、各ノ
ッチ部の中心線が互いに交差する延長線上で互いに衝突
させ、圧油の噴出エネルギを相殺させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って詳細に説明する。

【００１９】ここで、図１ないし図５は本発明の実施例
による液圧回転機として斜軸型油圧ポンプを例に挙げて
示している。

【００２０】図中、１はケーシングを示し、該ケーシン
グ１は略「く」字状に形成され、筒形状をなすケーシン
グ本体１Ａと、該ケーシング本体１Ａのヘッド側端面に
固着されたヘッドケーシング１Ｂとからなっている。２
は前記ケーシング本体１Ａの一側に軸受３，３を介して
回転自在に軸支された回転軸を示し、該回転軸２の一端
側には図示しないエンジン等の回転源が連結され、ケー
シング本体１Ａ内に延びる他端側にはドライブディスク
４が一体的に設けられている。

【００２１】５はケーシング１内に回転軸２と共に回転
するよう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５には後述のセンタシャフト９を挿通する
ための挿通穴６が中心軸に沿って穿設されると共に、該
挿通穴６を中心に軸方向に複数本（通常５本、７本など
奇数本）のシリンダ７，７，…が穿設され、他側の端面
は凹球面状の摺動面８となっている。そして、シリンダ
ブロック５には該摺動面８に開口し、各シリンダ７に連
通する複数のシリンダポート７Ａ（１本のみ図示）が形
成される。

【００２２】９はシリンダブロック５のセンタリングを
行うために挿通穴６に挿通されたセンタシャフトを示
し、該センタシャフト９の一端側は球形部９Ａを介して
ドライブディスク４に対して揺動自在に連結され、その
他端側は後述の弁板１２に挿入されている。そして、シ
リンダブロック５とセンタシャフト９との間にはばね１
０が張設され、該ばね１０はシリンダブロック５に弁板
１２側への初期荷重を与えている。

【００２３】１１，１１，…はシリンダブロック５の各
シリンダ７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１１の一端側には球形部１１Ａが設け
られ、該球形部１１Ａはドライブディスク４に揺動可能
に連結される。

【００２４】１２は前面側が凸湾曲状の切換面１３とな
った弁板を示し、該弁板１２の切換面１３に対して前記
シリンダブロック５の摺動面８が摺接しつつ回転するよ
うになる。また、該弁板１２の背面側は平坦面となり、
ヘッドケーシング１Ｂに固着されている。さらに、前記
切換面１３の中心には前記センタシャフト９の先端側が
挿入される挿入穴１２Ａが形成されている。

【００２５】また、前記弁板１２には、低圧側の給排ポ
ートとしての吸入ポート１４と高圧側の給排ポートとし
ての吐出ポート１５とが眉形状をなして周方向に延びる
ように形成されている。そして、該吸入ポート１４と吐
出ポート１５とはシリンダブロック５の回転によって各
シリンダ７のシリンダポート７Ａと間欠的に連通するも
のである。

【００２６】１６，１７は弁板１２の吸入ポート１４と
吐出ポート１５との間にセンタシャフト９を挟んで設け
られた一対の切換弁部を示し、一側の切換弁部１６は、
シリンダブロック５が図３中の矢示Ａ方向に回転すると
きに、各シリンダ７が吸入ポート１４上から吐出ポート
１５上に切換わる下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ．）側に配設さ
れ、他側の切換弁部１７は、各シリンダ７が吐出ポート
１５上から吸入ポート１４上に切換わる上死点（Ｔ．
Ｄ．Ｃ．）側に配設されている。

【００２７】１８，１８は吐出ポート１５から切換弁部
１６に向って延びる切欠状のノッチ部を示し、該各ノッ
チ部１８は各シリンダブロック５が矢示Ａ方向に回転す
るときに、回転方向上流側となる吐出ポート１５の始端
側に配設され、各ノッチ部１８はそれぞれ径方向に離間
して設けられている。

【００２８】そして、各ノッチ部１８は、吐出ポート１
５側の基端部１８Ａが広く、切換弁部１６側の先端部１
８Ｂに向って漸次狭くなるようにくさび状に形成されて
いる。また、各ノッチ部１８の先端部１８Ｂは、図４中
に二点鎖線で示す各シリンダポート７Ａとほぼ同時に接
触するように形成され、各シリンダ７と吐出ポート１５
とが連通し始めるときに、各先端部１８Ｂからほぼ同時
に各シリンダ７内に圧油が図５中の矢示Ｂ方向へと噴出
するようになる。

【００２９】また、該各ノッチ部１８は図４に示すよう
に、その中心線Ｃ1 ，Ｃ2 が切換弁部１６側に向けて延
びる延長線上で互いに交差するように形成されている。
そして、該各ノッチ部１８は図５に示す如く、吐出ポー
ト１５から切換弁部に向けてその深さが漸次減少するよ
うに略三角形状に形成され、各シリンダ７のシリンダポ
ート７Ａと吐出ポート１５とを徐々に連通させるもので
ある。

【００３０】ここで、各ノッチ部１８の中心線Ｃ1 ，Ｃ
2 の延びる方向は、各ノッチ部１８を介して吐出ポート
１５から各シリンダ７内に圧油が噴出する方向にほぼ一
致し、各中心線Ｃ1 ，Ｃ2 の延長線は切換弁部１６上の
点Ｐで交差している。

【００３１】そして、圧油が吐出ポート１５から各ノッ
チ部１８を介して各シリンダポート７Ａ内に向けて噴出
するときに、この噴出油は、各シリンダポート７Ａ側の
点Ｐ付近で互いに衝突するようになっている。このと
き、シリンダポート７Ａが各ノッチ部１８に連通し始め
るときに、噴出油が該シリンダポート７Ａの内壁面には
接触しないように点Ｐは配置されている。

【００３２】１９は吸入ポート１４から他側の切換弁部
１７に向って延びる他のノッチ部を示し、該ノッチ部１
９は各シリンダ７のシリンダポート７Ａと吸入ポート１
４とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されてい
る。

【００３３】２０，２１はヘッドケーシング１Ｂに形成
された吸入通路，吐出通路を示し、吸入通路２０はタン
ク（図示せず）等に接続され、吐出通路２１は吐出管路
（図示せず）等に接続されるものである。

【００３４】本実施例による斜軸型油圧ポンプは、上述
の如き構成を有するもので、次にその作動について説明
する。

【００３５】まず、エンジン等の回転源によって、回転
軸２を例えば図１中の矢示Ａ方向に回転駆動すると、回
転軸２のドライブディスク４とピストン１１とは球形部
１１Ａを介して連結されているから、回転軸２の回転に
追従してシリンダブロック５が回転する。そして、この
シリンダブロック５の回転中心と回転軸２の回転中心と
は所定角度だけ傾斜した状態となっているから、該シリ
ンダブロック５の回転により、各ピストン１１はシリン
ダ７内に最も進入（縮小）した上死点とシリンダ７から
最も伸長した下死点との間をストロークするようにな
る。

【００３６】ここで、シリンダ７が上死点から下死点ま
でストロークする半回転のうちシリンダポート７Ａが吸
入ポート１４と連通する間は、該吸入ポート１４を介し
て吸入通路（図示せず）からシリンダ７内に油液を吸込
む吸入行程となり、一方、シリンダ７が上死点から下死
点までストロークする半回転のうちシリンダ７が吐出ポ
ート１５と連通する間は、シリンダ７内に吸込んだ油液
を加圧しつつ吐出ポート１５を介して吐出通路（図示せ
ず）から吐出する吐出行程となる。このように、回転軸
２を回転駆動してピストン１１をシリンダ７内で往復動
させることにより、吸入行程と吐出行程とが繰返され、
ポンプ作用が行われる。

【００３７】次に、各ノッチ部１８の作用について、図
４を参照しつつ詳述する。まず、各シリンダ７のシリン
ダポート７Ａはシリンダブロック５と共に矢示Ａ方向に
回転し続けるが、このときに吸入行程を終えた各シリン
ダ７は下死点側である切換弁部１６上に達することによ
って吸入ポート１４との連通が絶たれる。

【００３８】そして、各シリンダ７は切換弁部１６上か
ら矢示Ａ方向に移動すると、シリンダポート７Ａの開口
端部は各ノッチ部１８の先端部１８Ｂとほぼ同時に接触
し、シリンダ７と吐出ポート１５とは各ノッチ部１８を
介して連通する。このとき、切換弁部１６上のシリンダ
７内の圧力は、吸入ポート１４内とほぼ等しい圧力であ
るのに対し、吐出ポート１５内の圧力は吐出通路２１と
連通することにより高圧となっている。このため、吐出
ポート１５内の高圧の圧油は、各ノッチ部１８を介して
シリンダ７内に向って逆流し、高速流体として噴出す
る。

【００３９】そして、各ノッチ部１８を介した噴出油
は、各ノッチ部１８の各中心線Ｃ1 ，Ｃ2 に沿って噴き
出し、各中心線Ｃ1 ，Ｃ2 がその延長線上で交差する点
Ｐ付近で衝突する。これによって、噴出油のエネルギは
互いに相殺され、高速の噴出油がシリンダポート７Ａの
内壁面に衝突するのを防止でき、シリンダブロック５に
浸食等が発生するのを防止することができる。

【００４０】そして、シリンダブロック５がさらに矢示
Ａ方向に回転し、シリンダポート７Ａの内壁面が点Ｐに
達するときには、シリンダ７内と吐出ポート１５内との
圧力差は小さくなっているから、シリンダ７内に逆流す
る圧油の速度は低下し、シリンダポート７Ａの内壁面が
浸食されることはない。

【００４１】また、シリンダ７内には各ノッチ部１８を
介して吐出ポート１５内の圧油が徐々に逆流するから、
シリンダ７内の圧力は吐出ポート１５内の圧力まで徐々
に上昇し、シリンダ７内の急激な圧力変動を防止するこ
とができる。

【００４２】かくして、本実施例では、吐出ポート１５
から切換弁部１６に向って延びる一対のノッチ部１８，
１８を弁板１２に設け、各シリンダ７が吐出ポート１５
に各ノッチ部１８を介して連通し始めるときに、各ノッ
チ部１８を介してシリンダポート７Ａ側に逆流する噴出
油を互いに衝突させる構成としたから、この噴出油のエ
ネルギを互いに相殺させることができ、噴出油がシリン
ダポート７Ａの内壁部に衝突するのを防止できる。そし
て、シリンダブロック５がこの噴出油で浸食されるのを
抑えることができ、油圧ポンプの耐久性や寿命を延ばす
ことができると共に、ポンプ性能や信頼性を確実に向上
できる。

【００４３】また、各ノッチ部１８を吐出ポート１５か
ら切換弁部１６に向けてその深さが漸次減少する略三角
形状に形成したから、各ノッチ部１８を介して吐出ポー
ト１５内の圧油をシリンダ７内に徐々に逆流させること
ができ、シリンダ７内の急激な圧力変動を防止すること
ができ、圧力変動による振動や騒音を確実に低減するこ
とができる。

【００４４】さらに、各ノッチ部１８の中心線Ｃ1 ，Ｃ
2 を切換弁部１６側に延びる延長線上の点Ｐで互いに交
差させる構成としたから、各ノッチ部１８からの噴出油
をこの点Ｐ付近で衝突させることができ、このときに噴
出油のエネルギを相殺させ、噴出油によってシリンダポ
ート７Ａの内壁部が浸食されたりするのを防止すること
ができる。

【００４５】なお、前記実施例では、吐出ポート１５か
ら切換弁部１６に向って延びる２個のノッチ部１８，１
８を設けるものとしたが、本発明はこれに限らず、３個
以上のノッチ部を設けてもよい。

【００４６】また、前記実施例では、液圧回転機として
斜軸型油圧ポンプを用いた場合について説明したが、本
発明は斜軸型油圧モータ、斜板型油圧ポンプまたは斜板
型油圧モータ等を適用してもよい。

【００４７】また、前記実施例では、容量固定式の斜軸
型液圧ポンプについて説明したが、シリンダブロックを
弁板と共に傾転させる容量可変式の斜軸型液圧ポンプ、
または斜板を傾転させる容量可変式の斜板型液圧ポンプ
等に用いてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、高圧側の給排ポートから一側の切換弁部に向って
延びる複数のノッチ部を設け、各ノッチ部を介してシリ
ンダ側に噴出する圧油を互いに衝突させる構成としたか
ら、噴出油のエネルギを相殺させ、噴出油がシリンダ側
の内壁部に衝突するのを防止できると共に、液圧回転機
の寿命を延ばし、信頼性や耐久性を向上させることがで
きる。

【００４９】また、請求項２の発明によれば、各ノッチ
部を高圧側の給排ポートから一側の切換弁部に向けてそ
の深さと幅が漸次減少する略三角形状に形成したから、
各ノッチ部を介して高圧側の給排ポート内の圧油をシリ
ンダ内に徐々に逆流させることができ、シリンダ内の急
激な圧力変動を防止することができ、圧力変動による振
動や騒音を確実に低減することができる。

【００５０】さらに、請求項３の発明によれば、各ノッ
チ部をその中心線が切換弁部側に延びる延長線上で互い
に交差するように形成したから、各ノッチ部からの噴出
油を中心線の延長線上で互いに衝突させ、そのエネルギ
を相殺できると共に、高速の噴出油によってシリンダ側
の内壁部が浸食されるのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による斜軸型油圧ポンプの縦断
面図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた断面図であ
る。

【図３】図１中の矢示 III−III 方向からみた断面図で
ある。

【図４】一対のノッチ部を示す図３中の要部拡大図であ
る。

【図５】図３中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 回転軸 ５ シリンダブロック ７ シリンダ １１ ピストン １２ 弁板 １４ 吸入ポート（給排ポート） １５ 吐出ポート（給排ポート） １６ 一側の切換弁部 １７ 他側の切換弁部 １８ ノッチ部 Ｃ1 ，Ｃ2 中心線

Claims (3)

【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可
   能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するよう
   に前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成さ
   れたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリ
   ンダ内に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回転
   に伴って各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、
   前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ一
   側の切換弁部と他側の切換弁部との間に一対の給排ポー
   トが形成された弁板とからなる液圧回転機において、 前記弁板には、前記各給排ポートのうち高圧側となる給
   排ポートから一側の切換弁部に向って延びる複数のノッ
   チ部を設け、該各ノッチ部は、前記高圧側の給排ポート
   から該各ノッチ部を介して前記シリンダ側に向け圧油が
   噴出するときに該各ノッチ部を介した圧油を前記シリン
   ダ側で互いに衝突させる構成としたことを特徴とする液
   圧回転機。
2. 【請求項２】 前記各ノッチ部は、前記高圧側の給排ポ
   ートから切換弁部に向けてその深さおよび幅が漸次減少
   するように略三角形状に形成してなる請求項１に記載の
   液圧回転機。
3. 【請求項３】 前記各ノッチ部は、該各ノッチ部の中心
   線が前記切換弁部側に延びる延長線上で互いに交差する
   ように形成してなる請求項１または２に記載の液圧回転
   機。