JPS6388280A

JPS6388280A - 容量可変型斜軸式液圧回転機

Info

Publication number: JPS6388280A
Application number: JP61232968A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Goto; 後藤　安晴; Masahiko Shimotori; 下鳥　正彦
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば土木・建設機械、その他の一般機械に
用いられる油圧ポンプ、油圧モータとしての容が可変型
斜軸式液圧回転機に関する。

〔従来技術〕

可変容量型斜軸式油圧回転ａ（斜軸式アキシャルポンプ
・モータ）は近年著しく軽量化、高性能化が進められて
おり、その最大の要因はセクタ型の登場である。セクタ
型構造の特徴は、−例としてＵＳＰ３，２３３，５５５
号に開示されるように、回転軸に対して傾動可能に支持
されたシリンダブロックを弁板を介してケーシング側に
設けられた円弧状摺動面に沿って傾転することにより、
油圧回転機の容量を可変にする点にある。セクタ型はこ
の特徴により、従来の耳軸型軸受を用いてシリンダブロ
ックを支持する構造に比較して、シリンダブロックの傾
動支持機構を強固にかつ著しく簡素化できるので油圧回
転機の軽量コンパクト化および無騒音で高速、高圧化を
図ることが可能となった。

また、上記特許には、弁板が上記円弧状摺動面に沿って
傾動する際、弁板にシリンダブロック側から押圧力が働
き、これによって弁板と摺動面との間に生ずる局部的摩
擦により弁板に回転モーメントが作用し、弁板が傾いて
円筒状摺動面両側の案内壁に片当たりし、面圧が上り、
弁板と摺動面との間にかじりや焼付を起すことを防止す
るポール手段が開示されている。このポール手段は、弁
板の両側両端部に設けられ、弁板内を通過する高圧油を
ポールに作用させ、それによって生じる推力によってポ
ールを両側案内壁に当接させた状態で弁板を両側案内壁
に対して安定して保持案内する役目を果たすものである
。

次に、可変容量型斜軸式液圧回転機の高圧化、高速化を
図る上で重要な役割を果たしたのは、シリンダブロック
と弁板との作動油の吸、排切換面を球面弁座とした点で
ある。この球面弁座は、１９３０年代にハンス・トーマ
が発明したもので（西ドイツ特許第９１０２３９号）、
球面弁座を用いることにより、シリンダブロックに自動
調心性が生じ、さらに、シリンダブロックと弁板との間
に平行間隙を維持し流路抵抗と摺動損失を最小にするこ
とが可能である。

しかし、球面弁座を用いると、弁板に作用するシリンダ
ブロック側からの押圧力により、弁板を高圧側から低圧
側へ動かそうとする横推力が発生し、弁板の機能を損な
う恐れのあることが知られており、例えば、ＵＳＰ３，
６５７，９７０号（これは斜板式アキシャルポンプの例
である）には、弁板の側方から複数の操作シリンダによ
って圧力を作用させ横推力の補償を行うことが開示され
ている。

特公昭５９−４５５３号（ドイツ特許第２３１３５７５
号）は、前述したセクタ型の特徴と球面弁座の利点を取
込み、かつ弁板がケーシングに設けられた摺動面に沿っ
て傾転する際、弁板を側方案内壁に対して安定して確実
に案内する手段として、前記ＵＳＰ３．２３３．５５５
号に開示されたポール手段のような補助手段を用いず、
かつ、従来球面弁座を用いることの不利の点であるとさ
れた前記横推力を利用することによって、弁板を低圧側
の案内壁に押付け、弁板を安定して傾動させることを提
案した。

以下、第５図ないし第１０図によりこれを説明する。

同図において、１はケーシングで、該ケーシング１は筒
状のケーシング本体ＩＡと、該ケーシング本体ＩＡのヘ
ッド側端面に固着されたヘッドケーシングＩＢとからな
っている。２はケーシング本体ＩＡ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線Ａ−Ａを有する
回転軸で、該回転軸２のケーシング本体ＩＡ内先端には
ドライブディスク２Ａが一体的に設けられている。

４は回転軸２と共に回転するシリンダブロックで、該シ
リンダブロック４には中心軸となる傾転軸線Ｂ−Ｂに沿
ってセンタシャフト挿通穴５が穿設されると共に、軸線
Ｂ−Ｂを中心とした円周上に配置され、かつ軸線方向に
延びる複数本（通常５本、７本等の奇数本）のシリンダ
６．６．・・・が穿設され、また後述する弁板１１側の
端面は凹球面状の摺動面７となっている。

８はシリンダブロック４のセンタリングを行うためにセ
ンタシャフト挿通穴５に挿通されたセンタシャフトで、
該センタシャフト８の一端側は球形状継手部８Ａを介し
てドライブディスク２Ａに対し回転軸線Ａ−Ａ上に揺動
自在に連結され、その他端は後述の弁板１１の中央孔１
１Ａに挿入されている。そして、シリンダブロック４内
に位置して該シリンダブロック４とセンタシャフト８と
の間にばばね９が張設され、該ばね９はシリンダブロッ
ク４に弁板１１側への初期荷重を与えている。

１０．１０．・・・はシリンダブロック４の各シリンダ
６内に往復動可能に挿嵌されたピストンで、該各ピスト
ン１０の一端側は球形状継手部１０Ａが設けられ、該継
手部１０Ａはドライブディスク２Ａに揺動自在に連結さ
れている。

また、１１は長方形状の板材からなる弁板を示し、該弁
板１１の前面側はシリンダブロック４の凹球面状摺動面
７と回転可能に摺接する凸球面状切換面１２となり、背
面側は後述する凹円弧状傾転摺動面２０上を摺動する凸
円弧状摺動面１３となり、かつ左、右の側面は後述の傾
転案内壁２１．２２に摺接する摺動側面１４，１５とな
っている。

１６．１７は前記Ｊｆ板１１に形成された一対の給排ポ
ートで、該各給排ボー）１６．１７の一側はシリンダブ
ロック４の回転によって各シリンダ６と間欠的に連通ず
る半円弧状開口部１６Ａ。

１７Ａとなり、その他側はへ一２ドケーシングＩＢに形
成した給排通路１８．１９と傾転位置のいかんに拘らず
常時連通する長方形状開口部１６Ｂ。

１７Ｂとなっている（第７図参照）。

一方、２０はヘッドケーシングＩＢの内側面に凹円弧状
に形成された凹円弧状傾転摺動面で、該傾転摺動面２０
の両側には弁板１１の摺動側面１４．１５が摺接する傾
転案内壁２１．２２が形成されている。そして、弁板１
１の凸円弧状摺動面１３が該傾転摺動面２０上を摺動し
、弁板１１と共にシリンダブロック４が傾転することに
より、液圧回転機の容量を可変としている。

さらに、２３は液圧回転機の容量を可変ならしめるため
にヘッドケーシングＩＢに設けられた傾転機構で、該傾
転機構２３はヘッドケーシングＩＥに形成されたサーボ
シリンダ２４と、該サーボシリンダ２４内に摺動可能に
設けられたサーボピストン２５と、該サーボピストン２
５に固着され、弁板１１の中央孔１１Ａに摺動可能に挿
嵌された球形状部を有する揺動ピノ２６とからなり、サ
ーボピストン２５は油路２７Ａ、２７Ｂを介してサーボ
シリンダ２４に供給される圧油によって摺動変位し、揺
動ピン２６を介して弁板１１、シリンダブロック４を傾
転するようになっている。

従来技術による液圧回転機は上述の構成を有す・るが、
これを油圧ポンプとして使用した場合の作動について述
べる。

まず、傾転機構２３によりシリンダブロック４と共に弁
板１１を傾転せしめる。このため、油路２７Ａから制御
用の圧油をサーボシリンダ２４に供給し、サーボピスト
ン２５を変位させる。これにより、サーボピストン２５
と共に揺動ビン２６も変位し、弁板１１は凹円弧状傾転
摺動面２０上も摺動する結果、シリンダブロック４もセ
ンタシャフト８の球形状継手部８Ａを中心として傾転し
、図示の状態となる。

次に、エンジン等の駆動源（図示せず）を回転し、回転
＠２を例えば図中矢示方向に回転駆動する。この際、回
転軸２のドライブディスク２Ａとピストン１０とは球形
状継手部１０Ａ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４が回転せしめられ
る。このシリンダブロック４の傾転軸１Ｂ−Ｂは回転軸
線Ａ−Ａに対して角度αだけ傾瀉した状態となっている
から、該シリンダブロック４の回転により、ピストンｌ
Ｏがシリンダ６内で往復動する。そして、シリンダ６が
給排ポート１６，１７のうちの一方のポート、例えばポ
ート１６と連通ずる間はピストン１０が伸長する吸入行
程となり、一方、シリンダ６がポート１７と連通する間
はピストン１０が縮小する吐出行程となり、この吸入行
程と吐出行程の繰返しにより、ポンプ作用が行われる。

ところで、前述のポンプ作用の途中で、シリンダブロッ
ク４の高圧側にはピストン１０の油圧反力が押圧力Ｒと
して作用し、該押圧力Ｒは弁板１１の凸球面状切換面１
２に対し、直交方向に作用する。一方、弁板１１の凸円
弧状摺動面１３には凹円弧状傾転摺動面２０の押圧反力
Ｚが対向して発生するにの際、前記切換面１２は凸球面
状に形成されているから、押圧力Ｒと押圧反力Ｚの合成
による合成側方推力Ｓが横分力として弁板１１の高圧側
に発生し、この合成側方推力Ｓは弁板１１に対して高圧
側に向は変位するように、図中矢示方向に作用する。

かくして、前記弁板１１の低圧側に位置する摺動側面１
４は、低圧側の傾転案内壁２１に押付けられる。横推力
Ｓによって弁板が低圧側の傾転案内壁２１に押付けられ
ると、押圧力Ｒによって弁板１１と円弧状摺動面２０と
の間に起こる局部的摩擦力に起因して発生する弁板１１
を傾けようとする回転モーメントに抗して横推力Ｓに応
じた反対向きの回転モーメントが生じ、このモーメント
を釣合わせることによって、弁板１１を傾くことなく安
定した状態で傾転案内壁２１に沿って傾転動作させるこ
とができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、この種の液圧回転機にあっては、一般的にピスト
ン１０の本数は流量変動率、トルク変動率等の関係から
奇数本が採用されている。従って、シリンダブロック４
の回転に伴って弁板１１を押付ける押付力Ｒは回転角に
応じて変化し、例えばピストン１０の本数が７木の場合
、押付力最小時は高圧ピストンが３木のときであり、押
付力最大時は高圧ピストンが４本のときである。

そこで、ピストン本数が７本の場合を例に挙げ、第７図
ないし第１０図により、従来技術の問題点について述べ
る。

まず、第７図は押付力最小時（高圧ピストン４本）の弁
板１１の＠後に働く力のバランスを示している。

即ち、図中０１　は弁板１１の凸球面状切換面１２側高
圧分布の平面投影時の紙面上方からの押付力重心位置、
０２は弁板１１の凸円弧状摺動面１３側高圧分布の平面
投影時の紙面裏側からの開離力重心位置を示す、ここで
、ｏｌ、ｏ２の位置関係は、次の理由により、開離力重
心位ｆａ　０２の方が押付力重心位置Ｏ１よりも径方向
外側に位置するのが一般的である。即ち、シリンダブロ
ック４の各シリンダ６の開口側に形成される油通路のピ
ッチ径りを小さくすることにより、■、弁板１１とシリ
ンダ６間に流れる圧油の周方向速度が小さくなるので、
吸込み時の流速を小さくでき、圧力が小さくても圧油が
流れるので自吸性部が向上する。■、給、排ボー）１６
．１７のシリンダ６と連通ずる半円弧状開口部１８Ａ、
１７Ａが小さくなり、その周囲のシール部の形状も小さ
くなるので洩れ損失が小さくなる。■、シリンダブロッ
ク４と弁板１１との摺動半径および摺動面積が小さくで
きるのでトルク損失が小さくできる。

従って、前記油通路ピッチ径りは出来るだけ小さくする
ことが好ましく、一方、開離力が働くヘッドケーシング
ＩＢ側のポート１６．１７の長方形状開口部１６Ｂ、１
７Ｂの位置はケーシング１Ｂの中心に揺動ピン２６があ
るので、ケーシングＩＢの給排通路１８．１９の開口部
と揺動ピン２６の間のリプ部２８の強度を確保するため
揺動ピン２６中心から一定の距離必要であり、従ってボ
ー）１６．１７のケーシングＩＢ側の長方形状開口部１
６Ｂ、１７Ｂの中心の弁板中心からの距ｒａｂも最小寸
法が制限される。このような条件の下で、前述の油通路
ピー７チ径りを最小に設計すると、高圧側ポート１７の
シリンダ６側は円弧状開口部１７Ａで４本のピストンか
らの油圧押圧力を受けており、高圧側ポート１７のケー
シングＩＢ側は長方形状開口部１７Ｂで排出ポート１９
からの油圧開離力を受けるから、押付力重心位置０！は
開離力重心位置０２より６文だけ内側となる。

また、第７図で、Ｓ　：弁板１１の高圧側に生じる合成側方推力（横推力
）Ｐ　：高圧側の給排ポート１７に生じる凸円弧状摺動面
１３上のｆｌ擦力Ｐ′　：横推力により弁板１１の摺動側面１４に発生す
る摩擦力Ｐ′：低圧側の給排ボー）１６に生じる凸円弧状摺動面
１３上の摩擦力ＭＲニジリンダブロック４の回転摺動により発生するモ
ーメン・ト（時計方向が正、反時計方向が負で表わされ
る）Ｐ＋Ｐ’　＋Ｐ′Ｐ′リンダブロック４の傾転に必要な
傾転機構２３の制御力ａ　：横推力Ｓの作用点と弁板１１が傾動するときの作
用点Ｑとの間の高さ方向寸法ｂ　＝弁板１１の中心と開離力重心位置０１との間の横
方向寸法Ｃ：弁板１１の中心と摺動側面との間の横方向寸法をそれぞれ示している。

そこで、弁板１１に生じるモーメン）ｍについてみると
、第７図に示す状態では、ｍ＝ＰＸｂ−Ｐ’　Ｘｃ−Ｐ′ＸｂｆＭＲ・・（１）と
なり、合成側方推力Ｓによって弁板１１が低圧側の傾転
案内壁２１に押付けられて安定するためには、１ｓｘａｌ＞Ｉｍｉ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（２）が条件となる。

次に、第９図によりＰとＰ′との大小関係について検討
する。

・　　第９図は弁板１１の前面と背面に働く力のバラン
スを示すもので、同図において、Ｆｌ　：押圧力重心位置０１に生じる油圧押圧力Ｆ２　
二開離力重心位置ｏ２に生じる油圧開離力Ｆ３　：高圧
側の凸円弧状摺動面１３への作用力Ｆ４：低圧側の凸円
弧状摺動面１３への作用力をそれぞれ示している。

一般に、油圧押圧力Ｆ１　と開離力Ｆ２は、弁板１１の
凸円弧状摺動面１３とケーシングＩＢ側の凸円弧状摺動
面との摩擦力を最小にして摺動を行わせるため、油圧押
圧力最小時の高圧側がピストン３本のとき、押圧力Ｆｌ
がわずかに開離力Ｆ２より大きくなるように設定されて
おり、油圧押圧力最大時の高圧側がピストン４本のとき
はピストン３木のときより押圧力Ｆｌが４／３倍となる
。

開離力Ｆ２は弁板１１の凸円弧状摺動面１３側の受圧面
植は一定であるから、高圧側のピストン類が３本と４本
のときも変化しないので第９図においてＦ、＞Ｆ２　と
なる。

また、白矢印の力Ｆｌ、Ｆ２はいずれも油圧力であり、
摺動による摩擦力は発生しない、一方、黒矢印の作用力
Ｆ　３　　＋　Ｆ　４は上記油圧力にバランスするもの
であり、作用力Ｆ３によって摩擦力Ｐが生じ、作用力Ｆ
４によって摩擦力Ｐ′が生じる。

今、第９図において、力のバランス、モーメントのバラ
ンスから次の式を得る。

Ｆ１＝　Ｆ２　＋　Ｆ３　＋　Ｆ４−”利用ｎ１・団・
（３）（Ｆ２　＋Ｆ３　）Ｘ２ｂ＝　（２ｂ−Δｕ）Ｆ
ｌ　・・・（４）（３）、（４）式よりＦ３　とＦ４の
大小関係を調べると、となる。

そこで（５）式に実際の設計値の一例を当てはめると高
圧側４本ピストン時で、 ±０．０８９　＞　０従って、Ｆ４＞Ｆ３　となる。

以上のように、弁板１１の押圧力重心位置ｏ１が開離力
重心位ｌｏ２より内側にある最も一般的な場合ではＦ４
＞Ｆ３　となり、従って、Ｐ′＞Ｐ・・・・・・・・・
・・・・利用・団・（６）が成立する。

また、第８図は押圧力最小時（高圧ピストン３本）の弁
板１１の前後に働く力のバランスを示し、第１０図は弁
板１１の前面と背面に働く力のバランスを示す。

第８図および第１Ｏ図において付された符号は第７図お
よび第９図と全く同様のものを示す。

高圧ピストン３本時には、高圧側ポート１７のシリンダ
６側の円孤状開口１７Ａは３本の高圧ピストンからの押
圧力Ｆ１　を受けているので、押圧力重心位置ｏ１は高
圧ピストン４本時に比べて開離力重心位置０２より小さ
い距離６文だけ内側にある。しかし、弁板１１に働くモ
ーメントおよび力のバランスは高圧ピストン４本時と同
様であり、上記（１）、　　（２）、　　（３）、　　
（４）、　　（５）式が成立する。

そこで、（５）式に実際の設計値の一例を当てはめると
、高圧側３本ピストン時では、 −°−Ｆａ　−Ｆ３　＝　（Ｌ　−０，８７Ｘ１．Ｑ？
）＝０．０８９　＞０でＦ４　＞Ｆ３　となり、上記（６）式のＰ′〉Ｐが成
立することになる。

以下の点から（１）式に示すモーメン）ｍについて検討
する。高圧ピストン４本時と３本時では、４本時の方が
油圧押圧力Ｆ１が大きいので作用力ＦＡ、Ｆ３　はそれ
に比例して大きくなるが、Ｆ４とＦ３の差は前記のよう
に等しいままなので、モーメントｍはほぼ等しくなり、
高圧ピストン４本時と３本時のいずれか一方を考慮すれ
ば良いことになる。そこで、作用力ＦＪ、Ｆ３に比例し
て大きくなる庁擦力ｐ、ｐ′の大きい高圧時４本ピスト
ンについて、以下検討する。

（６）式からＰ′ンＰであるから（ＰＸ　ｂ　−Ｐ′Ｘ
ｂ）は負のモーメントとなり、シリンダブロック４の回
転摺動により発生するモーメントＭＲが負の時（第７図
中矢印に示す反時計方向）に、モーメン）ｍは最大とな
り、下記の式となる。

ｍ５ａｘ　　＝　ＰＸ　ｂ　−Ｐ’　Ｘｃ　　　Ｐ′Ｘ
　ｂ−ＭＲ・・・・・・・・・・・・　（１）′ また、この最大モーメント時に弁板１１を安定して低圧
側の傾転案内壁２１に押付けるには、ｌ　Ｓ　Ｘ　ａ　
Ｉ　＞　Ｉ　ｍ５ａｘ　　Ｉ　−−−（２）’が条件と
なる。

かくして、前述した従来技術のものにおいて、（２）′
式を満足し、弁板１１を安定的に低圧側に押付けるには
、　（１）′式で示すような比較的大きなモーメントに
対向し得るようなモーメント（Ｓ　Ｘ　ａ）を得なけれ
ばならないので、■、合成側方推力Ｓを大きくするか、
■、弁板１１の高さ寸法ａを大きくする、必要がある。

しかし、合成側方推力Ｓを大きくするということは、第
６図に示す押圧力Ｒを大きくし、弁板１１の凸球面状切
換面１２を極端な凸球面状にする必要がある。しかし、
合成側方推力Ｓが大きくなると、Ｗ！擦力Ｐ′が大きく
なり、また傾転機構２３のストローク制御力（Ｐ＋Ｐ’
　＋Ｐ′）を大きくしなくではならず、設計上、技術上
大きな制限となるという問題点がある。さらに、弁板１
１の高さ寸法ａを大きくするということは、該弁板１１
の形状が大形化し、コンパクトな液圧回転機を製造する
ことができないという問題点がある。

本発明はこのような従来技術に鑑みなされたもので、セ
クタ型の特徴および球面弁座の利点を生かすと共に、弁
板の凸球面状切換面に発生する横推力によって弁板を低
圧側の傾転案内壁に押付けて弁板を安定化することによ
って生ずる従来技術の欠点を排除するように、簡単な補
助手段を用いることにより、弁板に給排する自己の高圧
側圧油を利用して弁板を高圧側の傾転案内壁に押付けか
つ、小さな押付力で安定して弁板を傾転させることがで
きるようにした容量可変型斜軸式液圧回転機を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明が採用する構成の
特徴は、前面側が凸球面状切換面となると共に背面側が
凸円弧状摺動面となった弁板の左、右摺動側面のうちの
少なくとも一方側には、該弁板を高圧側となる傾転案内
壁に押付けるための横押付力を発生させる受圧室を形成
し、かつ該弁板には一対の給排ポートの高圧側を該給排
ポートとは反対側に位置する前記受圧室に連通させる導
油路を形成したことを特徴とする特〔作用〕」二足構成により、一対の給排ポートを介して圧油を給
排するとき、高圧側となる給排ポートを流れる圧油の一
部を、導油路を介して反対側に位置する受圧室に導く、
これにより、該受圧室に発生する横押付力によって、該
弁板を高圧側に位ｔする傾転案内壁に摺接させることが
できる。この際、弁板の低圧側には高圧側に発生する摩
擦力Ｐよりも大きな摩擦力Ｐ′が発生していると共に、
シリンダブロックの回転によるモーメン）ＭＲが発生し
ているから、前記横押付力はこれらの力と協１＠シて弁
板を高圧側に押付けることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図を参照しつ
つ、詳細に述べる。なお、弁板を除いて従来技術と同一
構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

同図において、３１は本実施例に用いる弁板を示し、該
弁板３１の前面側はシリンダブロック４の凹球面状摺動
面７と回転可能に摺接する凸球面状切換面３２となり、
背面側は凹円弧状傾転摺動面２０上を摺動する凸円弧状
摺動面３３となり、かつ左、右の側面は順転案内壁２１
．２２に摺接する摺動側面３４．３５となっており、ま
た該弁板３１にはシリンダブロック４の回転によって各
シリンダ６と間欠的に連通ずる一対の給排ポート３６．
３７が形成されており、これらの点において従来技術の
ものと格別変わるところがない。

然るに、３８．３９は左、右の摺動側面３４゜３５の端
面に摺動縦方向の長溝として形成された受圧室を示し、
該各々圧室３８．３９は後述の横押圧力Ｗを発生させる
のに必要な受圧面積をもった長溝として形成されている
。

また、４０．４１は弁板３１のり、下端面近くに位置し
て該弁板３１内に穿設された導油路で、一方の導油路４
０はその一端側が低圧側（高圧側）となる給排ポート３
６に開口し、その他端側は高圧側（低圧側）となる受圧
室３９に開口している。また、他方の導油路４１はその
一端側か高圧側（低圧側）となる給排ポート３７に開口
し、その他端側は低圧側（高圧側）となる受圧室３８に
開口している（第３図、第４図参照）。

従って、本実施例の受圧室３８，３９は導油路４０．４
１を介して該受圧室３８．３９と反対側に位置する給排
ボー）３７．３６とそれぞれ連通ずることになり、実施
例の場合、低圧側の受圧室３８へは高圧側の給排ポート
３７からの圧油が導かれ、該受圧室３８に弁板３１を高
圧側に位置する傾転案内壁２２に押付けるような横押付
力Ｗを発生するように構成されている。

本実施例による液圧回転機は以上のように構成されるが
、これを油圧ポンプとして使用した場合のポンプ作用自
体については従来技術と変わるところがない。

一方、弁板３１の前面側を凸球面状切換面３２とするこ
とにより、合成側方推力Ｓが発生し、また弁板３１の高
圧側に摩擦力Ｐが、低圧側に摩擦力Ｐ′が発生し、これ
らは（６）式に示す関係にあることにおいても変わらな
い。

なお、木実に例ではｙｒ板３１は高圧側に押付けられて
いるから、摺動側面に発生する摩擦力Ｐ′はいずれも高
圧側の摺動側面３５に発生する点において異なる。

然るに、本実施例において弁板３１に作用するモーメン
トＭについてみると、第３図に示す高圧４本ピストンの
状態および第４図に示す高圧３本ピストンの状態では共
に、Ｍ＝ＰＸｂ＋Ｐ’　Ｘｃ−Ｐ′Ｘｂ±ＭＲ・・・・・・
・・・・・・・・・（７）となり、横押付力Ｗを用いて
合成側方推力Ｓに抗して弁板３１を高圧側の傾転案内壁
２２に押付けるには、１　（Ｗ−Ｓ）　Ｘ　ａ　ｌ　＞　ｌ　Ｍ　Ｉ　−−−
−−＝旧・−−−−（８）が条件となる。

ここで、従来技術で述べたと同様の理由によって、高圧
ピストン４木時と高圧ピストン３木時ではモーメン）Ｍ
が等しいから、高圧側ピストンが４木の場合についての
み検討すればよく、一方（６）式からＰ′〉Ｐであるか
ら、下記の条件が成り立つ。

ＰＸｂ−Ｐ′Ｘｂ＜Ｏ・・・・旧・・・・・・・・（９
）また、本実施例ではシリンダブロック４の回転摺動に
よって発生するモーメン）ＭＲは時計方向が正、反時計
方向が負で表わされているから、当該モーメン）ＭＲが
負の時（第３図、第４図中の矢印に示す反時計方向）に
、当該モーメン）Ｍが最大となり、下記（７）′式とな
る。

Ｍｓａｘ　＝ｐｘｂ　　Ｐ′Ｘｂ＋Ｐ’　Ｘｃ−ＭＲ・
・・・・・・・・・・・・・・（７）′さらに、この最
大モーメント時に弁板３１を安定的に高圧側に押付ける
には、下記（８）′式が条件となる。

１（Ｗ　　５）ｘａ　ｌ＞　１ＭＨｘ　　Ｉ””・’　
（８）’而して、前述した（９）式から、摩擦力Ｐ′、
横押付力Ｗを適当な大きさとすることにより、ＰＸｂ−
Ｐ′Ｘｂ＋Ｐ’　Ｘｃ＝０・旧・・（１０）とすること
ができ、この時弁板３１に作用するモーメントは最小で
あり、ＭＲとなる。従って、従来技術の（１）′式とし
て述べたものと比較すると、モーメントを極めて小さく
することができ、下記の結論を得ることができる。

かくして１本実施例による液圧回転機にあっては、（９
）、　（１０）式から明らかなように、弁板３１の高圧
側に発生する摩擦力Ｐを有効に利用することによって、
モーメントＭを可及的に小さくすることができるから、
　（１１）式を得ることができる。

従って、低圧側の受圧室３８としては、上記（１０）式
が成立するような、合成側方推力Ｓより大きな横押付力
Ｗを発生させるだけでよい。

よって、弁板３１の高さ方向寸法ａを小さくすることが
でき、コンパクトな液圧回転機とすることができる。従
って、弁板３１の小形化に伴って、給排ボー）３８，３
７を小形にし得るから、シリンダブロック４も小形化で
き、自吸性能を向上させ、洩れ損失を小さくし、かつト
ルク損失の改善ｔ−図ることができる。

また、弁板３１を高圧側に押付ける力を小さくすること
ができるから、高圧側の傾転案内壁２２に発生する摩擦
力Ｐ′も小さくすることができる。よって、傾転機構２
３のストローク制御力（Ｐ＋Ｐ′＋Ｐ′）も小さくする
ことができ、該傾転機構２３の小形化を図るばかりでな
く、傾転応答性を高め、安定した傾転制御を行うことが
できる。

さらに、横押付力Ｗは自己圧を用いて受圧室に発生させ
るものであり、この横押付力Ｗは合成側方推力Ｓに打勝
つだけの大きさに設定すればよく、弁板３１は勿論、シ
リンダブロック４、傾転機構２３等の設計の自由度を高
め、コンパクトな液圧回転機を製造することができる。

なお、実施例では弁板３１に一対の受圧室３８．３９を
形成し、導油路４０．４１を介して高圧側の圧油を導く
ものとして述べたが、シリンダブロック４の回転方向が
一方向に限定されている場合（例えば、油圧モータとし
て使用する場合）には、受圧室３８．３９、導油路４０
．４１は一方のみでよい。

〔発明の効果〕

本発明に係る容量可変型斜軸式液圧回転機は以上詳細に
述べた如くであって、弁板の給排ポートを流れる高圧側
の圧油を利用して該弁板を高圧側に押付けるように構成
したから、弁板には合成側方推力より大きい横押付力を
発生するだけの受圧室を形成するのみで、弁板を小形化
することができ、また傾転機構による傾転制御の応答性
を高め安定した容量可変動作を可能とし、しかもシリン
ダブロック、弁板等の設計の自由度を高めることができ
るから、自吸性能を向上し、洩れ損失を小さくし、かつ
トルク損失を改善でき、さらには弁板の摺動側面の摺動
特性を大幅に改善し、焼付き現象、カジリ現象等を防止
し得る等の幾多の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例に係り、第１図は
本実施例による液圧回転機を示す縦断面図、第２図は第
１図中の■−■矢示方向断面図、第３図は高圧側のポー
トに位置するピストンが４本の場合の動作を説明する弁
板の前面側平面図、第４図は高圧側のポートに位置する
ピストンが３本の場合の動作を説明する弁板の前面側平
面図、第５図ないし第１０図は従来技術に係り、第５図
は従来技術による液圧回転機を示す縦断面図、第６図は
第５図中のＶＴ−ＶＩ矢示方向断面図、第７図は高圧側
のポートに位置するピストンが４本の場合の動作を説明
する弁板の前面側平面図、第８図は高圧側のポートに位
置するピストンが３木の場合の動作を説明する弁板の前
面側平面図、第９図は高圧側のポートに位置するピスト
ンが４本の場合に弁板の前面側と背面側に作用する力の
バランスを説明する説明図、第１０図は同じく高圧側の
ポートに位置するピストンが３本の場合に弁板の前面側
と背面側に作用する力のバランスを説明する説明図であ
る。１・・・ケーシング、ＩＡ・・・ケーシング本体、ＩＢ
・・・ヘッドケーシング、２・・・回転軸、４・・・シ
リンダブロック、６・・・シリンダ、７・・・凹球面状
摺動面、８・・・センタシャフト、１０・・・ピストン
、１８゜１９・・・給排通路、２０・・・凹円弧状傾転
摺動面、２１．２２・・・傾転案内壁、２３・・・傾転
機構、３１・・・弁板、３２・・・凸球面状切換面、３
３・・・凸円弧状摺動面、３４．３５・・・摺動側面、
３６．３７・・・給排ポート、３８．３９・・・受圧室
、４０．４１・・・導油路、Ｓ・・・合成側方推力、Ｗ
・・・横押付力。特許出願人　　　　日立建機株式会社代理人　弁理士　　　　広　瀬　和　走間　　　　　　
　　　　中　　村　　直　　樹第２図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

ケーシングと、該ケーシングに回転自在に軸支された回
転軸と、該回転軸と共に回転するようにケーシング内に
設けられ、軸方向に複数本のシリンダが穿設されると共
に該シリンダの軸方向一端面に凹球面状摺動面が形成さ
れたシリンダブロックと、一端側が前記回転軸の軸中心
に揺動自在に連結され、該シリンダブロックの回転中心
軸に沿って軸方向に挿通されたセンタシャフトと、前記
シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌され
、一端側が回転軸に揺動自在に連結されたピストンと、
前面側が前記シリンダブロックの凹球面状摺動面に摺接
する凸球面状切換面となると共に背面側が凸円弧状摺動
面となり、左、右の両側面が摺動側面となった弁板と、
該弁板に形成され一側が凸球面状切換面に開口して前記
各シリンダと間欠的に連通し、他側が凸円弧状摺動面に
開口して前記ケーシングの給排通路と連通する一対の給
排ポートと、前記弁板の凸円弧状摺動面を案内すべくケ
ーシングのヘッド側に形成され、両側に該弁板の各摺動
側面と摺接可能な傾転案内壁を有する凹円弧状傾転摺動
面と、前記ケーシングのヘッド側に設けられ、前記シリ
ンダブロックと共に弁板を該傾転摺動面に沿って傾転さ
せる傾転機構とからなる容量可変型斜軸式液圧回転機に
おいて、前記弁板の左、右摺動側面のうちの少なくとも
一方側には、該弁板を高圧側となる傾転案内壁に押付け
るための横押付力を発生させる受圧室を形成し、かつ前
記弁板には一対の給排ポートのうちの高圧側を該給排ポ
ートとは反対側に位置する前記受圧室に連通させる導油
路を形成したことを特徴とする容量可変型斜軸式液圧回
転機。