JPWO2019215850A1 - ラジアルピストン型油圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

ピントル切替弁軸を廃止しバルブプレートを採用することで、容積効率の向上を達成し、ポンプハウジングを貫通する回転軸を設けることで、回転軸同士の多連接続を可能にする。ラジアル型油圧アクチュエータＡは、ポンプハウジングＨを貫通する回転軸１、ポンプハウジングＨの収納部１０ａに収納され、前記回転軸１と共に回転し、且つその軸方向にスライド可能なシリンダブロック３０、ポンプハウジングＨに設けられた吸込みポート１１及び吐出しポート１２、シリンダブロック３０と収納部１０ａとの間に設けられたバルブプレート４０、シリンダブロック３０をバルブプレート４０に押圧するバネ２７、シリンダブロック３０に対して偏心移動可能に配設され、シリンダボア３３に挿入されたピストン５０のピストンシュー７０が摺接する摺動リング６０、及び摺動リング６０を偏心移動させる偏心駆動部８０とで構成されている。

Description

本発明は、ラジアルピストン型油圧ポンプや同油圧モータのようなラジアルピストン型油圧アクチュエータの改良に関し、更には回転軸に弁溝を設ける必要がなく、それ故、アキシャル型油圧アクチュエータと同程度の容積効率の向上が可能であり、更には複数台のアクチュエータを多連に接続することができる新規なラジアルピストン型油圧アクチュエータに係る。

一般的に油圧ピストンポンプには、アキシャル型とラジアル型が多く使用されている。アキシャル型ピストンポンプでは、油圧ポンプの摺動部（ピストンシューと斜板、シリンダブロックとバルブプレートとの摺接面）で作動油がリークして摺動を助けている。そして、油圧ポンプの発生圧力に対して上記摺動部からリークする作動油の量がバランスするようになっている。

これに対してラジアル型油圧ピストンポンプでは、バルブプレートを使用せず、吸い込み用、及び吐出し用の弁溝が夫々掘り込まれ、シリンダブロックに挿通されたピントル切替弁軸を使用している。シリンダブロックはピントル切替弁軸に対して相対的に回転する。このシリンダブロックとピントル切替弁軸との間にはシリンダブロックの回転を担保するための固定した隙間が設けられている。そのため、油圧ポンプの発生圧力に対する対応ができず、発生圧力の上昇と共にピントル切替弁軸とシリンダブロックとの間の隙間から作動油のリーク量が急増し、アキシャル型油圧ピストンポンプに比べて容積効率を大きく下落させている（特許文献１）。同時に、油圧ポンプでは、稼働時間の経過と共に油温が上昇し、作動油の粘度が低下するが、これも容積効率の下落に拍車をかけている。ラジアル型油圧ピストンポンプは、アキシャル型油圧ピストンポンプに比べてコンパクトで部品点数も少なく、その用途も広いが、その容積効率の悪さが汎用性の獲得のネックとなっている。

上記油圧ポンプは、様々な分野で使用されている。ユンボのような建設機械に搭載して使用する場合を例にとると、ユンボではバケットの操作、ブームとこれに取り付けられたアームの屈伸、キャビンの旋回、キャタピラによる走行など多彩な運動が要求される。このような多彩な運動は各パーツに取り付けられた全アクチュエータ（油圧シリンダ）によって行われる。これら全アクチュエータ（油圧シリンダ）を１台の油圧ポンプで制御するには複雑な油圧回路を必要とする。複雑な油圧回路はそれ自体、故障や効率低下の原因になりやすい。理想的には油圧回路のシンプル化と油圧効率化のために１シリンダ・１アクチュエータが望まれる。そのためには狭い収納スペースに多数の油圧ポンプを収納する必要がある。
アキシャル型油圧ピストンポンプでは、狭い収納スペースに大小様々な多数の油圧ポンプを収納することができない。
ラジアル型油圧ポンプでも、アキシャル型油圧ピストンポンプに比べてコンパクトであるというものの大小様々な多数の油圧ポンプを狭い収納スペースに収納することは現状ではできない。

特開２００４−２７０５２８号公報

本発明の主たる課題は、このような従来のラジアル型油圧ピストンポンプのピントル切替弁軸とシリンダブロックとの間からの作動油の漏れに起因する容積効率の悪化という問題点を解決すること、換言すれば、アキシャル型油圧ピストンポンプ並みの容積効率にすること、従たる課題として、ピントル切替弁軸を廃し、ポンプハウジングを貫通して回転軸を設けることで、回転軸同士を多連に接続することができ、省スペース化に貢献できるラジアル型油圧アクチュエータの提供にある。

請求項１に記載の発明（ラジアル型油圧アクチュエータＡ：第１実施例 図１〜図３）は、
ポンプハウジングＨの一方の側面１０ｓから他方の側面２０ｓに至る回転軸１と、
前記ポンプハウジングＨ内に設けた収納部１０ａに収納され、前記回転軸１に設けたスプライン軸部５に噛合して前記回転軸１と共に回転し、且つ前記回転軸１にその軸方向にスライド可能に取り付けられたシリンダブロック３０と、
前記回転軸１を中心として前記シリンダブロック３０に放射状に穿設され、その外周面に開口する複数のシリンダボア３３と、
前記シリンダボア３３に挿脱方向に挿入されたピストン５０と、
前記ポンプハウジングＨに設けられ、ポンプハウジングＨの前記両側面１０ｓ・２０ｓ間の外面１８に開口する吸込みポート１１、及び吐出しポート１２と、
前記シリンダブロック３０の一方の側面である接触面３８と前記収納部１０ａの内面との間に設けられ、前記吸込みポート１１、及び吐出しポート１２に対する前記シリンダボア３３の接続切り替えを行うバルブプレート４０と、
前記ポンプハウジングＨ内に配設され、前記シリンダブロック３０をバルブプレート４０に押圧するバネ２７と、
前記シリンダブロック３０を取り囲むと共に前記シリンダブロック３０に対して偏心移動可能に配設され、前記ピストン５０のピストンシュー７０が摺接する摺動リング６０と、
前記摺動リング６０を前記シリンダブロック３０に対して偏心移動させる偏心駆動部８０とで構成されていることを特徴とする。

これにより、ピントル切替弁軸を廃し、バルブプレート４０を使用することが出来たので、アキシャル型と同程度の容積効率を達成できた。

請求項２は、請求項１に記載の発明（図６：第２実施例）において、
シリンダブロック３０には、複列でシリンダボア３３１・３３２が設けられ、
前記シリンダボア３３１・３３２には、ピストンシュー７０１・７０２を備えたピストン５０１・５０２が挿入され、
摺動リング６０の幅は、前記複列に設けられたピストンシュー７０１・７０２が摺接を可能な幅に設けられていることを特徴とする。

これにより、ラジアル油圧アクチュエータＡのボリュームを僅かに大きくするだけで吐出量を大幅に増大することができる。

請求項３は、請求項１又は２に記載の発明（図７：第３実施例の１）において、
吸込みポート１１と吐出しポート１２の両側にてポンプハウジングＨに左右の収納部１０ａＬ・１０ａＲが設けられ、
前記収納部１０ａＬ・１０ａＲの内周面にそれぞれ固定された左右のバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒに回転摺接するように左右のシリンダブロック３０Ｌ・３０Ｒがそれぞれ設けられ、
前記左右のシリンダブロック３０Ｌ・３０Ｒに左右の摺動リング６０Ｌ・６０Ｒがそれぞれ配置され、
前記ポンプハウジングＨには、前記左右の摺動リング６０Ｌ・６０Ｒを偏心移動させる左右の偏心駆動部８０Ｌ・８０Ｒがそれぞれ設置されていることを特徴とする。

これにより偏心駆動部８０Ｌ・８０Ｒを個別に作動させて、摺動リング６０Ｌ・６０Ｒの偏心量を個別にそれぞれ設定することで、吐出量を微調整できる。

請求項４は、請求項３に記載の発明（図８：実施例３の２）において、
吐出しポート１２は、左右の吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒとに分かれて設けられ、
左のバルブプレート４０Ｌには、左の吐出しポート１２Ｌが接続され、
右のバルブプレート４０Ｒには、右の吐出しポート１２Ｒが接続されていることを特徴とする。

これにより、左右の偏心駆動部８０Ｌ・８０Ｒを個別に操作するだけで左右の吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒからの吐出量を変えることができる。

請求項５は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、回転軸１の端部にジョイント部２が設けられていることを特徴とする。

回転軸１をポンプハウジングＨの一方の側面１０ｓから他方の側面２０ｓに貫通させ、且つ回転軸１の端部にジョイント部２を設けることで、複数のラジアル油圧アクチュエータＡ・Ａ’の回転軸１・１’を直列に接続して直列駆動することができる。

請求項６は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、回転軸１が露出しているポンプハウジングＨの側面１０ｓ（２０ｓ）に、隣接して配置される他のラジアル油圧アクチュエータＡ’を、両者の回転軸１・１’同士が同軸となるように位置決め固定する位置決め部材８’（８）が設けられていることを特徴とする。

これにより請求項５のジョイント部２と共働して直列に接続されたラジアル油圧アクチュエータＡ・Ａ’を一体化することができる。

以上から本発明は、従来のようなピントル切替弁軸を廃止し、バルブプレートを使用することで、従来のラジアル型油圧ポンプにおける作動油の漏れによる容積効率の悪化という問題点を解決することができた。
そして、ポンプハウジングを貫通して回転軸を設けることで、回転軸同士を多連に接続することができ、アクチュエータのコンパクト化が可能となった。
又、シリンダボアを複列にすることで、アクチュエータの大きさを抑制しつつその吐出容量を大幅に増加することができ、更には、各列のピストンに摺動リングを個別に設け、且つ偏心駆動部を各摺動リングに設けることで、一つのアクチュエータで吐出ポートからの吐出量の微調整を実現し、或いは複数の吐出ポートからの吐出量を任意に変更することができるようになった。

本発明のアクチュエータの第１実施例の回転軸に直角な縦断面図である。 図１のアクチュエータを多連に接続した状態の平面図である。 図１のアクチュエータの回転軸の軸方向の断面図である。 本発明で使用するバルブプレートと吸込みポート、及び吐出しポートの関係を示す正面図である。 多連に接続した状態の図１のアクチュエータの回転軸の軸方向の断面図である。 本発明のアクチュエータの第２実施例の回転軸に直角な縦断面図である。 本発明のアクチュエータの第３実施例の回転軸に直角な縦断面図である。 図７の変形例で使用するバルブプレートと吸込みポート、及び吐出しポートの関係を示す正面図である。 本発明のアクチュエータの第４実施例の回転軸に直角な縦断面図である。 図９の平面図である。 本発明に使用されるピストンシューの一例の拡大断面図である。

本発明を図示実施例に従って説明する。図１〜４は本発明のアクチュエータＡの第１実施例である。以下、各実施例を順次説明するが、各実施例において同一機能の部分は同じ符号を付し、簡略化のために第２実施例以下では第１実施例の当該部分の説明を援用する。なお、油圧ポンプと油圧モータとは作動油の流れが逆向きであるが、構造的には同じであるので、本発明のアクチュエータＡは、油圧ポンプと油圧モータの両方を含む概念である。以下、油圧ポンプを代表例として説明する。

ラジアル型油圧ピストンアクチュエータＡ（図１〜図４）のポンプハウジングＨは正方形（または長方形或いはその他の形状）のブロックで、図３に示すように本体ケーシング１０とサイドケーシング２０、位置決め部材８とで構成されている。本体ケーシング１０の一方の側面は円形に掘り込まれ、この部分が収納部１０ａである。収納部１０ａの中心には軸挿通孔１０ｂが穿設されており、回転軸１を支承するベアリング１９ａ（図の実施例ではスペースの関係からニードルベアリングであるが、これに限定されない。）が嵌め込まれている。そしてこのベアリング１９ａより外側にオイルシール１９ｂが嵌め込まれ、作動油が漏れるのを阻止している。そして、本体ケーシング１０の例えば底面１８ａに開口するように有底の吸込みポート１１が軸挿通孔１０ｂに向かって穿設されている。また、上面１８ｂには上面１８ｂに開口するように有底の吐出しポート１２が軸挿通孔１０ｂに向かって穿設されている。これら底面１８ａ及び上面１８ｂは、本体ケーシング１０にサイドケーシング２０が取り付けられてポンプハウジングＨとされた時のポンプハウジングＨの、両側面１０ｓ・２０ｓ間の外面１８となる。

これら吸込みポート１１及び吐出しポート１２の奥部から収納部１０ａに開口する吸入側と吐出側のポート連通孔１４・１５が穿設されている。そして、収納部１０ａの内側面には後述するバルブプレート４０がピン固定されている。
このバルブプレート４０は円形薄板で、その中央には回転軸１が挿通される中央通孔４３が穿設され、中央通孔４３と同心円上に一対の円弧状に切り抜かれた吸入側と吐出側のまゆ溝孔４１・４２が設けられ、これらに前述の吸入側と吐出側のポート連通孔１４・１５がそれぞれ連通している。図中、吸入側まゆ溝孔４１は、底部側の吸込みポート１１に接続され、吐出側まゆ溝孔４２は上面側の吐出しポート１２に接続されている。
そして、本体ケーシング１０の収納部１０ａの反対側の面（この面を本体側側面１０ｓとする。）において、軸挿通孔１０ｂの周囲に円形の凹穴が形成されている。この凹穴を本体側位置決め穴１０ｉとする。

サイドケーシング２０は、本体ケーシング１０の収納部１０ａを閉塞する蓋の役目を有するもので、収納部１０ａの開口に液密状に嵌め込まれ、例えばボルト・ナットの組み合わせで構成される締結具９０で固定される。サイドケーシング２０の中央に本体ケーシング１０の軸挿通孔１０ｂと対になるベアリング保持孔２０ｂが穿設され、ベアリング２８が嵌め込まれている。（図の実施例ではラジアルベアリングであるが、これに限定されない。）そして、ベアリング保持孔２０ｂの周囲において、サイドケーシング２０の内側の収納部１０ａの蓋となる面２０ａにばね収納穴２１が穿設され、バネ２７が嵌め込まれている。バネ２７は、後述の回転しているシリンダブロック３０の側面を押圧しつつ摺接している。なお、バネ２７を保護するばねキャップが取り付けられている。

なお、サイドケーシング２０は、本体ケーシング１０に液密状に装着されて収納部１０ａを閉じた時、後述するように摺動部分から流出した作動油が収納部１０ａに溜まるが、収納部１０ａ内の作動油を排出するためのドレーン孔２２が、収納部１０ａからポンプハウジングＨの外部に至るように設けられている。前記ドレーン孔２２はサイドケーシング２０に設ける代わりに本体ケーシング１０に設けてもよい。また、収納部１０ａの蓋となる面２０ａの反対側の面（この面をサイドケーシング側側面２０ｓとする。）に、上記本体側位置決め穴１０ｉと同じ直径の凹穴が形成されている。この凹穴をサイドケーシング側位置決め穴２０ｉ（２０ｉ’）とする。

位置決め部材８は上記サイドケーシング側位置決め穴２０ｉに嵌め込まれて使用されるもので、その直径はサイドケーシング側位置決め穴２０ｉ、及び本体側位置決め穴１０ｉの内径と等しい。位置決め部材８の幅は、サイドケーシング側位置決め穴２０ｉと本体側位置決め穴１０ｉの深さの和である。即ち、位置決め部材８の幅は、サイドケーシング側位置決め穴２０ｉの深さに比べて大であり、サイドケーシング側位置決め穴２０ｉに嵌め込んだ時、サイドケーシング側位置決め穴２０ｉから突出する。従って、隣接して設けられた２台のアクチュエータＡ・Ａ’を位置決め部材８’で繋げて使用する場合、一方のアクチュエータＡのサイドケーシング側位置決め穴２０ｉから突出している部分が、隣接する他のアクチュエータＡ’の本体側位置決め穴１０ｉに嵌まり込んで、両者の回転軸１が同軸になるようにする（図５）。図５ではアクチュエータＡ・Ａ’は２台だが、ｎ台接続することが出来る。
なお、サイドケーシング側位置決め穴２０ｉ、本体側位置決め穴１０ｉ、及び位置決め部材８は円形が好ましい。

この位置決め部材８の中心部分にはオイルシール収納孔８ｂが穿設され、このオイルシール収納孔８ｂにはオイルシール８ａが嵌め込まれている。この位置決め部材８をサイドケーシング側位置決め穴２０ｉに嵌め込んだ時、オイルシール収納孔８ｂはサイドケーシング２０のベアリング保持孔２０ｂと同軸になるように穿設されている。

回転軸１は、ポンプハウジングＨの一方の側面から他方の側面（図３では、位置決め部材８の外側面から本体ケーシング１０の本体側位置決め穴１０ｉの内側の側面（穴底）を僅かに越える位置）まで貫通するように挿通され、左右のベアリング２８とベアリング１９ａでその両端が支承されている。そしてこれら両ベアリング２８・１９ａの外側に上記オイルシール８ａ・１９ｂがそれぞれ嵌め込まれている。
回転軸１の両端部分には、端面に現れる十字縦溝２ａ・２ｂが軸に平行に刻設され、複数台のアクチュエータＡ・Ａ’を連結する場合、接続される回転軸１・１’のジョイント部２である十字縦溝２ａ’・２ｂ同士が嵌まり込んで接続される。なお、接続された十字縦溝２ａ・２ｂの噛合面の間には図示しないゴムのような緩衝材を嵌め込んでもよい。
回転軸１の中央部分には、シリンダブロック３０が軸方向のみスライド可能で、回転軸１と共に回転するように、スプライン軸部５が形成されている。

シリンダブロック３０は円盤状の部材で、中央部分を貫通するようにスプライン孔部３２が穿設され、上記回転軸１のスプライン軸部５が嵌め込まれている。そして、スプライン孔部３２を中心にその外周面に向かって放射状にシリンダボア３３が等角度で穿設されている。シリンダボア３３はシリンダブロック３０の外周面に等間隔で開口している。
そして、シリンダボア３３の底部からシリンダブロック３０の一方の側面（後述するバルブプレート４０に対する接触面３８）に開口する吸排孔３４が夫々穿設されている。

バルブプレート４０は、図４に示すように薄い円板で、一対の円弧状の吸入側・吐出側のまゆ溝孔４１・４２が同一円上にて対称に切り抜かれている。このバルブプレート４０は、本体ケーシング１０の収納部１０ａの内側面にピン止めにて固定されている。この一方の吸入側まゆ溝孔４１は吸込みポート１１のポート連通孔１４に繋がっており、他方の吐出側まゆ溝孔４２は吐出しポート１２のポート連通孔１５に繋がっている。シリンダブロック３０の回転により、各吸排孔３４の吸込みポート１１と吐出しポート１２に対する前記接続が順次切り替わる。

上記シリンダブロック３０の一方の側面（即ち、接触面３８）は、バルブプレート４０に回転可能に摺接しており、サイドケーシング２０のバネ２７によってバルブプレート４０に押圧されている。シリンダブロック３０とバルブプレート４０とは、上記のように接触面３８においてシリンダブロック３０がその回転方向に摺接しており、シリンダボア３３の吸排孔３４から僅かな作動油が前記接触面３８に漏出し、シリンダブロック３０の回転を円滑にしている。漏出した作動油は、収納部１０ａに溜まり、ドレーン孔２２から排出される。

ピストン５０は、図１１に示すようにその本体部分５１が円筒状の部材で、該本体部分５１がシリンダブロック３０のシリンダボア３３に挿脱方向に摺動可能に収納されている。シリンダボア３３からの突出部分は球状に形成されており、この球状のピストンヘッド５２にピストンシュー７０の球状の空所７２が回転可能（即ち、首振り自在）に嵌め込まれている。ピストンヘッド５２と球状の空所７２の関係は逆でもよい。即ち、球状ヘッドをピストンシュー側に設け、該球状の空所をピストン側に設けてもよい。

ホールドダウンリング７７は、後述する摺動リング６０の被摺動面６１の内側に配設された円形のリングで、シリンダボア３３に合わせてシューホールド孔７８が穿設されている。このシューホールド孔７８にはピストンシュー７０の本体部分７１ａが挿入され、その外鍔部７１ｂが該シューホールド孔７８に係合し、ホールドダウンリング７７と摺動リング６０とで挟まれて保持されている。

上記ピストン５０にはその本体部分５１からピストンヘッド５２の頭頂に至るピストン貫通孔５３が穿設されている。各ピストン５０はシリンダブロック３０の回転に伴ってシリンダブロック３０の回転中心に対して偏心した摺動リング６０の内周面である被摺動面６１に摺接しつつ各シリンダボア３３内を往復動し、各シリンダボア３３内で作動油の吸入行程と吐出行程とを繰返す。

ピストンシュー７０は、本体部分７１ａ、及び本体部分７１ａの外周に突設された外鍔部７１ｂとで構成されている。そしてピストン５０のピストンヘッド５２の直径に合わせて球状の空所７２が前記本体部分７１ａに形成されている。
そして、上記ピストンヘッド５２が球状の空所７２に嵌め込まれ、球状の空所７２の開口部分がかしめられてピストンヘッド５２が球状の空所７２から脱落しないように一体的に構成されている。
ピストンシュー７０はピストンヘッド５２の直径に合わせて穿設された球状の空所７２により、上記のようにピストンヘッド５２に対して傾動（首振り）自在に嵌合し、ピストンシュー７０の摺接面７３が後述の摺動リング６０の内周面である被摺動面６１に摺接する。

図１１の拡大断面図は、上記のピストンシュー７０とピストンヘッド５２の嵌合部分先端の詳細で、ピストンシュー７０には球状の空所７２から摺動リング６０の内周面である被摺動面６１に摺接する摺接面７３に至る作動油通流孔７４が形成されており、この作動油通流孔７４に（薄刃オリフィス）孔７５を有する壁７６が設けられている。

摺動リング６０は、円形のリングで上記のように内周面がピストンシュー７０の摺接面７３に対する被摺動面６１となっており、上下一対のリニアベアリング６２にて本体ケーシング１０（或いはシリンダブロック３０）に対して平行に偏心移動できるようになっている。そして、シリンダボア３３内の作動油はピストン５０からピストンシュー７０の作動油通流孔７４を通ってピストンシュー７０の摺動リング６０に対する摺接面７３に漏れ、摺動リング６０の被摺動面６１に対するピストンシュー７０の摺動を円滑にする。

偏心駆動部８０は第１実施例（図１）の場合、本体ケーシング１０の図中左右の側面に対称に設けられた一対の油圧シリンダで構成されている。偏心駆動部８０の取り付け位置１０ｔにはロッド摺動孔１０ｕが穿設されており、偏心駆動部８０のピストンロッド８３に装着された偏心作動ヘッド８１がピストンロッド８３の軸方向に摺動可能に挿入されている。この偏心作動ヘッド８１は摺動リング６０に対して両側からこれを挟むように配置され、互いに同期して摺動リング６０を押し引きして摺動リング６０を平行移動させている。偏心駆動部８０の単動型のシリンダ内にはバネ８２が収納されており、偏心作動ヘッド８１を常時、摺動リング６０方向に押圧付勢するようになっている。（勿論、単動型のシリンダに代えて複動型のシリンダでも良く、その場合はバネ８２は不要となる。）左右の偏心駆動部８０は上記のように同期しており、一方の偏心駆動部に作動油が供給されて偏心作動ヘッド８１が突き出されると、他方の駆動部の作動油が排出されて偏心作動ヘッド８１が前記突き出し量だけ引っ込み、摺動リング６０をシリンダブロック３０に対して平行移動（偏心）させる。

しかして、この油圧アクチュエータＡを使用する場合、所定の油圧配管を吸込みポート１１、吐出しポート１２、ドレーン孔２２及び左右の偏心駆動部８０に繋ぐ。次に油圧アクチュエータＡの左右一対の偏心駆動部８０を上記のように同期させて作動させ、摺動リング６０をシリンダブロック３０に対して所定量だけ平行移動させて偏心させる。この状態で回転軸１を回転させると、摺動リング６０の内周面とシリンダブロック３０の外周面との間の距離が前記偏心によって最も狭い部分と最も広い部分の間で漸増・漸減する。そして、回転軸１の回転と共にホールドダウンリング７７に固定されたピストンシュー７０に引っ張られたピストン５０がシリンダボア３３から引き出され、これによって作動油をシリンダボア３３内に引き込む。この作動油は吸込みポート１１から吸い込まれ、吸込み側のポート連通孔１４、バルブプレート４０の吸入側まゆ溝孔４１、更には吸排孔３４を通って上記のようにシリンダボア３３内に引き込まれる。

ピストンシュー７０が上記摺動リング６０の内周面（即ち、被摺動面６１）とシリンダブロック３０の外周面との間の最大距離の部分を超えると、摺動リング６０の内周面に摺動しているピストンシュー７０によってピストン５０がシリンダボア３３内に押し込まれ、シリンダボア３３内の作動油が押し出される。押し出された作動油は吸排孔３４、バルブプレート４０の吐出側まゆ溝孔４２、更に吐出し側のポート連通孔１５を通って吐出しポート１２から外部に吐き出される。排出された作動油は、油圧配管を通ってアームやバケットその他を駆動するシリンダに送られ、該シリンダに所定動作をさせる。

この時、上記のようにピストンシュー７０の摺接面７３と摺動リング６０の被摺動面６１との間、及びシリンダブロック３０の接触面３８とバルブプレート４０との間からわずかな作動油が漏出して両者の円滑な摺動を確保する。漏出した作動油は、収納部１０ａ内に溜まり、ドレーン孔２２から外部に排出される。

上記のような作動油吐出行程において、従来のピントル切替弁軸を使ったアクチュエータと、本発明のアクチュエータＡとでは、ピストンシュー７０の摺接面７３と摺動リング６０との間から作動油が漏れる点は同じであるが、シリンダブロック３０のシリンダボア３３の接続切り替えにバルブプレート４０を使用した点が異なる。
即ち、本発明のシリンダブロック３０はバネ２７でバルブプレート４０に一定の力で押し付けられている。吐出圧力が高くなるとシリンダブロック３０とバルブプレート４０との間からの作動油の漏れ量が増加する。逆に、吐出圧力が低くなると作動油の漏れ量が減少して常に適切な隙間が保たれる。換言すれば、吐出圧力の変化に対して圧力バランスが取れるような構造となっている。これにより従来のピントル切替弁軸を使ったアクチュエータでは実現できなかった「容積効率」の向上、換言すれば、アキシャル型ピストンポンプと同程度の容積効率達成が可能となった。

なお、吐出作業の継続により油圧装置内を流通する作動油は次第に昇温してその動粘度が低下する。従来は、ピストンシュー７０の作動油通流孔７４に設けた壁７６の孔７５が「チョーク絞り」であった。これを「薄刃オリフィス絞り」にすることでこの部分での温度依存が解消され、「容積効率」の更なる向上が実現する。

以下、「チョーク絞り」と「薄刃オリフィス絞り」の差を簡単に説明にすると、以下の通りである。
「薄刃オリフィス絞り」におけるピストンシュー１本当たりの漏れ量Ｑ１は式１で得られる。下記式１の各数値は、作動油の温度に依存するものはないので、薄刃オリフィス孔使用のピストンシューにおける容積効率は差圧ΔＰの変化にのみ依存する。この差圧ΔＰは上記のように、常時、圧力バランスが取られているので、漏れ量Ｑ１は小さい。即ち、高い容積効率が、作動油が昇温しても保たれることになる。

ここで、Ｃ：流量損失（実験値で、本実施例では１とする。）
Ａ：薄刃オリフィス孔の面積
ｇ：重力加速度
ΔＰ：吐出圧とピストンシューの内圧との差圧
γ：作動油の比重量

一方、チョーク絞りのピストンシュー１本から漏れる油量Ｑ２は式２で得られる。式２の内、粘度μは作動油の温度変化によって影響を受ける値であり、粘度μの変動が容積効率に影響を与える。それ以外の数値は固定である。従って、作動油の温度が上がって粘度μが下がれば、油量Ｑ２は増加し、容積効率は低下する。即ち、薄刃オリフィス絞りには温度依存性がなく高い容積効率を維持するのに対して、チョーク絞りの場合は作動油の昇温に連れて容積効率が低下する。

図５は、複数の油圧アクチュエータＡ・Ａ’を多連に接続した断面図である（図の実施例では２台だが、３台以上の多連に接続することが出来る）。即ち、一方の油圧アクチュエータＡ’の位置決め部材８’を他方の油圧アクチュエータＡの本体側位置決め穴１０ｉに嵌め込んで隣接する油圧アクチュエータＡ・Ａ’同士を位置決めして回転軸１・１’の中心線を一致させると共に十字縦溝２ａ’・２ｂ同士を接続する。符号２で示す部分がジョイントの働きをなす。そして、複数のポンプハウジングＨ・Ｈ’の一致した位置（４隅）に設けられた通孔を利用して締結具９０にて一体化する。

連結された回転軸１・１’を外部の駆動源（例えば、モータ）に接続して回転させると、一体化された複数の油圧アクチュエータＡ・Ａ’が同時に回転して上記の要領でそれぞれから作動油を吐出する。この時、摺動リング６０・６０’の偏心量を、個別に設けた偏心駆動部８０・８０’（図２参照）で変えることができるので、各油圧アクチュエータＡ・Ａ’からその摺動リング６０・６０’の偏心量に合わせた作動油を吐出させることができる。なお、回転軸１・１’には従来例のような弁溝が形成されていないので、十分なねじり強度が得られ、多連に連結して使用することができる。
なお、３０’は左側のシリンダブロック３０と同一形状の右側のシリンダブロックである。

図６は第２の実施例で、シリンダブロック３０の幅を大にしてシリンダボアを複数列（図では２列で、各列のシリンダボア３３１・３３２とするが、３列以上としてもよい。）にした例である。これに伴って、摺動リング６０の幅をシリンダボア３３１・３３２のカバーができる幅とする。各列のシリンダボア３３１・３３２の底部は、バルブプレート４０を介して各吸排孔３４が吸込みポート１１や吐出しポート１２に繋がっている。

上記摺動リング６０を偏心させた後、この油圧アクチュエータＡの回転軸１を回転させると、複数列のシリンダボア３３１・３３２に挿入されたピストン５０１・５０２が挿脱方向に移動し、複数列分の作動油が同時に吐出される。即ち、シリンダボア３３１・３３２を複数列にするだけで油圧アクチュエータＡの吐出容量を大幅に増やすことができる。そして、第１実施例と同様、回転軸１の端面はカップリング構造となっており、位置決め部材８、締結具９０による締結構造となっているので、この場合でも多連に接続して使用することができる。なお、上記多連に接続して使用する場合、第２実施例の油圧アクチュエータ同士を接続してもよいし、第１実施例の油圧アクチュエータと第２実施例の油圧アクチュエータを接続してもよい。

図７（第３実施例）は、本体ケーシング１０の両側にシリンダブロック３０Ｌ・３０Ｒを設けた例である。この場合、１つの吸込みポート１１と１つの吐出しポート１２とが、図４のように一対設けられている場合と、図８のように１つの吸込みポート１１と、２つの吐出しポート１２Ｌ・１２ＲとがポンプハウジングＨに設けられている場合の２通りがある。前者を第３実施例の１とし、後者を第３実施例の２とする。
第３実施例の基本的な構造は第１実施例と同じであるので、同じ番号を用い、左右の区別を付ける必要がある場合には、上記のように符号にＬ及びＲを付与する。第３実施例の１と第３実施例の２の共通部分は統一して説明し、異なる部分のみを場合に分けて説明する。

第３実施例の本体ケーシング１０の両側面には、左右の収納部１０ａＬ・１０ａＲが形成され、その内側面に左右のバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒがそれぞれピン止めされている。そして左右の収納部１０ａＬ・１０ａＲに嵌め込まれ、締結具９０で固定された左右のサイドケーシング２０Ｌ・２０Ｒに保持された左右のバネ２７Ｌ・２７Ｒにより左右のシリンダブロック３０Ｌ・３０Ｒが左右のバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒに回転摺動可能に押圧されている。

この場合、左右のサイドケーシング２０Ｌ・２０Ｒに左右の位置決め部材８Ｌ・８Ｒが嵌め込まれ、回転軸１を左右のベアリング２８Ｌ・２８Ｒで支承する。偏心駆動部８０Ｌ・８０Ｒ（構造は図１参照）は、本体ケーシング１０の吸込みポート１１、吐出しポート１２の両側において、摺動リング６０Ｌ・６０Ｒに対応してそれぞれ設けられる。
なお、５Ｌ・５Ｒは左右のスプライン軸部である。

上記偏心駆動部８０Ｌ・８０Ｒを操作して既述のように摺動リング６０Ｌ・６０Ｒを所定量だけ偏心させ、回転軸１を回転すると左右の摺動リング６０Ｌ・６０Ｒの偏心量に合わせた作動油が左右の吐出側ポート連通孔１５Ｌ・１５Ｒを通って共通する吐出しポート１２に流入し、ここかから合流して吐出される。なお、吸入側は、吐出量と同量の作動油が１つの吸込みポート１１から各吸入側ポート連通孔１４Ｌ・１４Ｒを通ってシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒに吸い込まれる。
ここで、いずれか一方の偏心駆動部８０Ｌ（８０Ｒ）の偏心量を一定とし、他の偏心量を細かく調整することで、合流して吐出される作動油の吐出量の微調整が可能となる。

図８は、第３実施例の２で、左右のシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒの吸排孔３４Ｌ・３４Ｒと、左右のバルブプレート４０Ｌ（４０Ｒ）の吸入側まゆ溝孔４１Ｌ・４１Ｒ及び吐出側まゆ溝孔４２Ｌ・４２Ｒと、吸入側ポート連通孔１４Ｌ・１４Ｒ及び吐出側ポート連通孔１５Ｌ・１５Ｒと、１つの吸込みポート１１、２つの吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒとの関係を示す。

吸込みポート１１は実施例１と同じでポンプハウジングＨの底面１８ａに開口するように設けられている。２つの吐出しポート１２Ｌ・１２ＲはポンプハウジングＨの上面１８ｂに開口するように独立して並設されている。この吸込みポート１１の奥部にて左右それぞれ設けられた吸入側ポート連通孔１４Ｌ・１４Ｒは、吸込みポート１１の左右両側に設けられたバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒの吸入側まゆ溝孔４１Ｌ・４１Ｒにそれぞれ連通している。そして左右のシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒの吸排孔３４Ｌ・３４Ｒの半分が吸入側まゆ溝孔４１Ｌ・４１Ｒに繋がっている。
２つの吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒの奥部にそれぞれ設けられた吐出側ポート連通孔１５Ｌ・１５Ｒは、左右の吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒの両側に設けられた左右のバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒの吐出側まゆ溝孔４２Ｌ・４２Ｒに互いに異なる位置で連通している。そして左右のシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒの残り半分の吸排孔３４Ｌ・３４Ｒが吐出側まゆ溝孔４２Ｌ・４２Ｒにそれぞれ繋がっている。

アクチュエータＡを作動させると、１つの吸込みポート１１から作動油が吸い込まれ、左右のピストン５０Ｌ・５０Ｒの吸引動作により吸入側ポート連通孔１４Ｌ・１４Ｒから前記作動油が左右のシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒに吸い込まれる。
左右のシリンダブロック３０Ｌ・３０Ｒが半回転すると、左右のピストン５０Ｌ・５０Ｒの押出動作により左右のシリンダボア３３Ｌ・３３Ｒから作動油が押し出され、左右のバルブプレート４０Ｌ・４０Ｒの吐出側まゆ溝孔４２Ｌ・４２Ｒを介して２つの吐出しポート１２Ｌ・１２Ｒからそれぞれ作動油が吐出される。作動油は左右の摺動リング６０Ｌ・６０Ｒの偏心量に合わせて独立して吐出されることになる。この場合も第１から第３実施例の２に示すアクチュエータＡを上記同様多連に用いることが出来る。

なお、第３実施例の２に示すアクチュエータＡでは、本体ケーシング１０の両側にサイドケーシング２０Ｌ・２０Ｒを装着する関係上、一方のサイドケーシング２０Ｌの位置決め穴２０ｉＬを、当該位置決め穴２０ｉＬに嵌め込まれる位置決め部材８Ｌの厚みより深くし、他方のサイドケーシング２０Ｒの位置決め穴２０ｉＲを、当該位置決め穴２０ｉＲに嵌め込まれる位置決め部材８Ｒの厚みより浅くする。

図９は第４実施例で、偏心駆動部８０の構造が第１実施例と異なるだけでその他は同じである。第４実施例の偏心駆動部８０は、ポンプハウジングＨの外側面に取り付けられた駆動ネジ螺装部８６に駆動ネジ８５が取り付けられ、駆動ネジ８５の先端部分８５ａが摺動リング６０に回転可能に係止されている。この駆動ネジ８５を螺進・螺退させるとリニアベアリング６２にガイドされた摺動リング６０がシリンダブロック３０に対して偏心する。偏心駆動部８０の偏心機構は上記以外に様々なものがある。

本発明の油圧アクチュエータは、単体で使用することは勿論、位置決め部材にて上記のように位置決めしつつ第１実施例から第４実施例の油圧アクチュエータを適宜選定して多連に接続することが出来る。多連に接続すれば、第１実施例の油圧アクチュエータからは１の吐出量が得られ、第２実施例の油圧アクチュエータからは第１実施例の油圧アクチュエータのｎ倍の吐出量が得られ、第３の油圧アクチュエータからは１を越える調節された吐出量が得られることになる。そして大小様々なシリンダその他の駆動部の要求に合わせて油圧アクチュエータを選んで接続する。これにより、複雑な油圧配管を廃止して、従来不可能であった１シリンダ・１アクチュエータを実現することが出来る。しかも、アキシャル型油圧ポンプと同等の容積効率を実現することも出来る。

Ａ・Ａ’：油圧アクチュエータ、Ｈ・Ｈ’：ポンプハウジング、１・１’：回転軸、２：ジョイント部、２ａ・２ａ’・２ｂ：十字縦溝、５・５Ｌ・５Ｒ：スプライン軸部、８・８’・８Ｌ・８Ｒ：位置決め部材、８ａ：オイルシール、８ｂ：オイルシール収納孔、１０・１０Ｒ：本体ケーシング、１０ａ・１０ａＬ・１０ａＲ：収納部、１０ｂ：軸挿通孔、１０ｉ：本体側位置決め穴、１０ｓ：本体側側面（一方の側面）、１０ｔ：取り付け位置、１０ｕ：ロッド摺動孔、１１：吸込みポート、１２・１２Ｌ・１２Ｒ：吐出しポート、１４・１４Ｌ・１４Ｒ・１５・１５Ｌ・１５Ｒ：吸入側、吐出側のポート連通孔、１８・１８Ｌ：ハウジングの両側面間の外面、１８ａ：底面、１８ｂ：上面、１９ａ：（ニードル）ベアリング、１９ｂ：オイルシール、２０・２０Ｌ・２０Ｒ：サイドケーシング、２０ａ：収納部の蓋となる面、２０ｂ：ベアリング保持孔、２０ｉ・２０ｉ’・２０ｉＬ・２０ｉＲ：サイドケーシング側位置決め穴、２０ｓ：サイドケーシング側側面（他方の側面）、２１：ばね収納穴、２２：ドレーン孔、２７・２７Ｌ・２７Ｒ：バネ、２８・２８Ｌ・２８Ｒ：ベアリング、３０・３０’・３０Ｌ・３０Ｒ：シリンダブロック、３２：スプライン孔部、３３・３３１・３３２・３３Ｌ・３３Ｒ：シリンダボア、３４・３４Ｌ・３４Ｒ：吸排孔、３８：接触面、４０・４０Ｌ・４０Ｒ：バルブプレート、４１・４１Ｌ・４１Ｒ：吸入側まゆ溝孔、４２・４２Ｌ・４２Ｒ：吐出側まゆ溝孔、４３：中央通孔、５０・５０Ｌ・５０Ｒ・５０１・５０２：ピストン、５１：本体部分、５２：ピストンヘッド、５３：ピストン貫通孔、６０・６０’・６０Ｌ・６０Ｒ：摺動リング、６１：被摺動面、６２：リニアベアリング、７０・７０Ｌ・７０Ｒ・７０１・７０２：ピストンシュー、７１ａ：本体部分、７１ｂ：外鍔部、７２：球状の空所、７３：摺接面、７４：作動油通流孔、７５：（薄刃オリフィス）孔、７６：壁、７７：ホールドダウンリング、７８：シューホールド孔、８０・８０’・８０Ｌ・８０Ｒ：偏心駆動部、８１：偏心作動ヘッド、８２：バネ、８３：ピストンロッド、８５：駆動ネジ、８５ａ：先端部分、８６：駆動ネジ螺装部、９０：締結具

Claims (6)

1. ポンプハウジングの一方の側面から他方の側面に至る回転軸と、
   前記ポンプハウジング内に設けた収納部に収納され、前記回転軸に設けたスプライン軸部に噛合して前記回転軸と共に回転し、且つ前記回転軸にその軸方向にスライド可能に取り付けられたシリンダブロックと、
   前記回転軸を中心として前記シリンダブロックに放射状に穿設され、その外周面に開口する複数のシリンダボアと、
   前記シリンダボアに挿脱方向に挿入されたピストンと、
   前記ポンプハウジングに設けられ、ポンプハウジングの前記両側面間の外面に開口する吸込みポート及び吐出しポートと、
   前記シリンダブロックの一方の側面である接触面と前記収納部の内面との間に設けられ、前記吸込みポート及び吐出しポートに対する前記シリンダボアの接続切り替えを行うバルブプレートと、
   前記ポンプハウジング内に配設され、前記シリンダブロックをバルブプレートに押圧するバネと、
   前記シリンダブロックを取り囲むと共に前記シリンダブロックに対して偏心移動可能に配設され、前記ピストンのピストンシューが摺接する摺動リングと、
   前記摺動リングを前記シリンダブロックに対して偏心移動させる偏心駆動部とで構成されていることを特徴とするラジアル型油圧アクチュエータ。
2. シリンダブロックには、複列でシリンダボアが設けられ、
   前記シリンダボアには、ピストンシューを備えたピストンが挿入され、
   摺動リングの幅は、前記複列に設けられたピストンシューが摺接を可能な幅に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のラジアル型油圧アクチュエータ。
3. 吸込みポートと吐出しポートの両側にてポンプハウジングに左右の収納部が設けられ、
   前記収納部の内周面にそれぞれ固定された左右のバルブプレートに回転摺接するように左右のシリンダブロックがそれぞれ設けられ、
   前記左右のシリンダブロックに左右の摺動リングがそれぞれ配置され、
   前記ポンプハウジングには、前記左右の摺動リングを偏心移動させる左右の偏心駆動部がそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラジアル型油圧アクチュエータ。
4. 吐出しポートは、左右の吐出しポートとに分かれて設けられ、
   左のバルブプレートには、左の吐出しポートが接続され、
   右のバルブプレートには、右の吐出しポートが接続されていることを特徴とする請求項３に記載のラジアル型油圧アクチュエータ。
5. 回転軸の端部にジョイント部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のラジアル型油圧アクチュエータ。
6. 回転軸が露出しているポンプハウジングの側面に、隣接して配置される他のラジアル油圧アクチュエータを、両者の回転軸同士が同軸となるように位置決め固定する位置決め部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のラジアル型油圧アクチュエータ。

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