WO2016006465A1

WO2016006465A1 - 水圧回転機

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Publication number: WO2016006465A1
Application number: PCT/JP2015/068372
Authority: WO
Inventors: 竜乃介石川; 義博大林
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-01-14
Also published as: AU2015288847A1; JP2016017430A; EP3168470A1; EP3168470A4; CN106471249A; US20170159639A1

Abstract

　水を作動流体とする水圧ピストンポンプモータ（１００）であって、シリンダブロック（２）と結合するシャフト（１）の一端（１ａ）の端面に開口し、シャフト（１）の軸心上に穿設された軸方向通路（１５）と、ケーシング（３）の内部へ作動流体を導くために軸方向通路（１５）からシャフト（１）の径方向に穿設された第１径方向通路（１６）と、第１径方向通路（１６）よりもシャフト（１）の一端（１ａ）側で軸方向通路（１５）からシャフト（１）の径方向に穿設された第２径方向通路（１７）と、供給通路（１０）と排出通路（１１）とのうち高圧の作動流体が流通する通路と軸方向通路（１５）とを連通する導入通路（１３）と、を備える。

Description

水圧回転機

　本発明は、水を作動流体とする水圧回転機に関するものである。

　水を作動流体とする水圧回転機としては、例えばＪＰ８－２４７０２１Ａに記載されるような水圧ピストンポンプが知られている。ＪＰ８－２４７０２１Ａには、軸受によって支持されたシャフトと、スプラインによってシャフトに連結されたシリンダブロックと、を有し、作動流体として水を吐出する水圧アキシャルピストンポンプが開示されている。

　ＪＰ８－２４７０２１Ａに記載されるような水圧ピストンポンプは、軸受やスプライン結合部等の摺動部を積極的に冷却する構造を備えていない。このため、摩擦熱により摺動部の温度が上昇し、摺動部を構成する部材が溶損したり異常摩耗を生じたりしやすく、ポンプの耐久性を低下させる要因となっていた。

　本発明は、水圧回転機の耐久性を向上させることを目的とする。

　本発明のある態様によれば、水を作動流体とする水圧回転機であって、複数のピストンと、前記ピストンを収容する複数のシリンダを有し、回転するシリンダブロックと、前記シリンダブロックを貫通して前記シリンダブロックと結合するシャフトと、前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、前記シリンダブロックを収容し、前記シャフトの一端を支持するとともに前記シャフトの他端が挿通するケーシングと、前記ケーシングに設けられ、前記容積室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記ケーシングに設けられ、前記容積室から排出された前記作動流体が導かれる排出通路と、前記シャフトの前記一端の端面に開口し、前記シャフトの軸心上に穿設された軸方向通路と、前記ケーシングの内部へ前記作動流体を導くために前記軸方向通路から前記シャフトの径方向に穿設された第１径方向通路と、前記ケーシングの内部へ前記作動流体を導くために前記第１径方向通路よりも前記シャフトの前記一端側で前記軸方向通路から前記シャフトの径方向に穿設された第２径方向通路と、前記供給通路と前記排出通路とのうち高圧の前記作動流体が流通する通路と前記軸方向通路とを連通する導入通路と、を備える水圧回転機が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る水圧回転機の断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る水圧回転機の断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る水圧回転機の変形例の断面図である。

　以下、図１を参照して、本発明の実施形態に係る水圧回転機について説明する。

　本実施形態では、水圧回転機が、水を作動流体とする水圧ピストンポンプモータ１００である場合について説明する。水圧ピストンポンプモータ１００は、外部からの動力によりシャフト１が回転してピストン６が往復動することで、作動流体である水を供給するポンプとして機能し、外部から供給される水の流体圧によりピストン６が往復動してシャフト１が回転することで、回転駆動力を出力するモータとして機能する。

　以下の説明では、水圧ピストンポンプモータ１００をピストンポンプ２００として使用した場合について例示し、水圧ピストンポンプモータ１００を単に「ピストンポンプ２００」と称する。

　ピストンポンプ２００は、水を作動流体とする水圧ピストンポンプである。ピストンポンプ２００は、動力源によって回転するシャフト１と、シャフト１に連結されシャフト１の回転に伴って回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２を収容するケーシング３と、を備える。ケーシング３は、両端が開口するケース本体３ａと、シャフト１の一端１ａを支持するとともにケース本体３ａの一方の開口端を塞ぐエンドカバー５と、シャフト１の他端１ｂが挿通するとともにケース本体３ａの他方の開口端を塞ぐフロントカバー４と、を備える。

　シャフト１の一端１ａは、エンドカバー５に設けられる収容凹部５ａに収容される。シャフト１の他端１ｂは、フロントカバー４から外部に突出し、動力源に連結される。シャフト１は、外周面から径方向に環状に突出して形成されるフランジ部１ｃを有する。フランジ部１ｃはフロントカバー４に収容され、シャフト１とフロントカバー４との軸方向の相対移動を規制する。

　シリンダブロック２は、シャフト１が貫通する貫通孔２ａを有し、シャフト１と連結部３１にてスプライン結合される。これにより、シリンダブロック２はシャフト１の回転に伴って回転する。

　シリンダブロック２には、一方の端面に開口部を有する複数のシリンダ２ｂがシャフト１と平行に形成される。複数のシリンダ２ｂは、シリンダブロック２の周方向に所定の間隔を持って形成される。シリンダ２ｂには、容積室７を区画する円柱状のピストン６が往復動自在に挿入される。ピストン６の先端側は、シリンダ２ｂの開口部から突出し、その先端部には球面座６ａが形成される。

　ピストンポンプ２００は、ピストン６の球面座６ａに回転自在に連結されるシュー８と、シリンダブロック２の回転に伴ってシュー８が摺接する斜板９と、をさらに備える。

　シュー８は、各ピストン６の先端に形成される球面座６ａを受容する受容部８ａと、斜板９に摺接する円形の平板部８ｂと、を備える。受容部８ａの内面は球面状に形成され、受容した球面座６ａの外面と摺接する。これにより、シュー８は球面座６ａに対してあらゆる方向に角度変位可能である。

　斜板９は、フロントカバー４の内壁に固定され、シャフト１の軸に垂直な方向から傾斜した摺接面９ａを有する。シュー８の平板部８ｂは、摺接面９ａに対して面接触する。

　フロントカバー４には、シャフト１が挿通する貫通孔４ａと、シャフト１のフランジ部１ｃを収容する収容部４ｂと、収容部４ｂとケース本体３ａの内部とを連通する導出通路１８と、が形成される。貫通孔４ａ及び収容部４ｂには、シャフト１及びフランジ部１ｃを回転自在に支持する第１軸受２０が収容される。導出通路１８は、１つでもよいし、複数設けてもよい。

　第１軸受２０は、フロントカバー４とシャフト１との間に介装される一対の円筒部２０ａと、フロントカバー４とのフランジ部１ｃとの間に介装され一対の円筒部２０ａのそれぞれの端部から径方向に環状に突出する一対の環状部２０ｂと、を備える。一対の円筒部２０ａは、シャフト１を回転自在に支持する。一対の環状部２０ｂは、フランジ部１ｃをその両側から挟み込むように形成され、互いに対向する対向面によってフランジ部１ｃを回転自在に支持する。このようにして、フロントカバー４は第１軸受２０を介してシャフト１を回転自在に支持する。

　フロントカバー４には、さらに、シャフト１に沿ってシリンダブロック２側に延出する筒状の延出部４ｃが形成される。延出部４ｃの外周面には第２軸受２１が挿入され、図示しないピン部材等によって固定される。

　延出部４ｃの外周面に対向して位置するシリンダブロック２には、第２軸受２１に摺接する筒状の摺接部２ｃが形成される。摺接部２ｃの内周面が第２軸受２１の外周面に摺接するため、シリンダブロック２はフロントカバー４により回転自在に支持される。

　エンドカバー５には、容積室７に吸い込まれる水を導く供給通路１０と、容積室７から吐出される水が導かれる排出通路１１と、が形成される。エンドカバー５は、さらに、収容凹部５ａの内周面に嵌合する第３軸受２２を備える。エンドカバー５は、第３軸受２２を介して収容凹部５ａに収容されるシャフト１の一端１ａを回転自在に支持する。

　第１～３軸受２０～２２は、すべり軸受であり、樹脂，セラミック，ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）等により形成される。第１～３軸受２０～２２の材質は、特に作動流体が水であっても摺動性が確保できる材質であればどのような材質でもよい。

　ピストンポンプ２００は、シリンダブロック２とエンドカバー５との間に介在されるバルブプレート１２をさらに備える。

　バルブプレート１２は、シリンダブロック２の基端面が摺接する円板部材であり、エンドカバー５に固定される。バルブプレート１２には、供給通路１０と容積室７を接続する供給ポート１２ａと、排出通路１１と容積室７を接続する排出ポート１２ｂと、シャフト１が貫通する貫通孔１２ｃと、が形成される。

　ケーシング３の内部は、水で満たされており、シリンダブロック２の貫通孔２ａとシャフト１の外周面とバルブプレート１２とにより画定される第１内部空間２８と、シリンダブロック２の摺接部２ｃの内周面とフロントカバー４の延出部４ｃとシャフト１の外周面とで画定される第２内部空間２９と、これら第１内部空間２８と第２内部空間２９とを除く、ケース本体３ａの内部空間である第３内部空間３０とに主に分けられる。

　次に、ピストンポンプ２００の動作について説明する。

　外部からの動力によりシャフト１が回転駆動され、シリンダブロック２が回転すると、各シュー８の平板部８ｂが斜板９に対して摺接し、各ピストン６が斜板９の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダ２ｂ内を往復動する。各ピストン６の往復動により、各容積室７の容積が増減する。

　シリンダブロック２の回転により拡大する容積室７には供給通路１０及び供給ポート１２ａを通じて水が導かれる。容積室７内に吸い込まれた水は、シリンダブロック２の回転による容積室７の縮小によって増圧され、排出ポート１２ｂ及び排出通路１１を通じて吐出される。このように、ピストンポンプ２００では、シリンダブロック２の回転に伴って、水の吸込と吐出とが連続的に行われる。

　次に、ピストンポンプ２００の冷却通路の構成について説明する。

　図１に示す実施形態では、排出通路１１を容積室７で加圧され高圧となった水が流通する。本実施形態では、排出通路１１を流通する水をケーシング３内の摺動部の冷却に用いるために、排出通路１１と収容凹部５ａとを連通する導入通路１３が形成される。導入通路１３は、エンドカバー５内外どちらに形成してもよい。例えば、エンドカバー５とバルブプレート１２との当接面において、エンドカバー５とバルブプレート１２との何れかに導入通路１３となる溝を形成してもよいし、排出通路１１と収容凹部５ａとを接続するポートをエンドカバー５に穿設してもよい。導入通路１３には、ケーシング３の内部へ導かれる水の量を制限するオリフィス１４が設けられる。

　収容凹部５ａに配置される第３軸受２２には、その内周面に収容凹部５ａの収容空間５ｂとケーシング３の内部とを連通する溝である第１接続通路２３が軸方向に延設される。導入通路１３を通じて収容空間５ｂに導かれた水の一部は、第１接続通路２３を流通した後、バルブプレート１２の貫通孔１２ｃとシャフト１との間の隙間を通じて、第１内部空間２８へ導かれる。第１接続通路２３を流通した水を供給通路１０へ導くためにエンドカバー５とバルブプレート１２との当接面において、エンドカバー５とバルブプレート１２との何れかに供給通路１０に連通する溝を形成してもよい。また、第１内部空間２８内に導かれた水を供給通路１０へ導くために、第１内部空間２８を第２内部空間２９または第３内部空間３０に連通する通路をシリンダブロック２やバルブプレート１２に設けてもよい。

　シャフト１には、一端１ａの端面に開口しシャフト１の軸心上に穿設された軸方向通路１５と、軸方向通路１５からシャフト１の径方向に穿設され、フロントカバー４に対向するシャフト１の外周面に開口する第１径方向通路１６と、第１径方向通路１６よりもシャフト１の一端１ａ側に設けられ、フロントカバー４の延出部４ｃに対向するシャフト１の外周面に開口する第２径方向通路１７と、が形成される。軸方向通路１５は、収容空間５ｂを通じて導入通路１３と連通するため、軸方向通路１５には、導入通路１３を通じて加圧された水が導かれる。第２径方向通路１７の開口位置は、フロントカバー４の延出部４ｃに対向する位置に限定されず、第２内部空間２９に対して水を供給可能な位置であればシャフト１上のどこであってもよい。

　本実施形態において、軸方向通路１５は、シャフト１の一端１ａの端面から軸心を通るようにシャフト１の軸方向に穿設される非貫通孔である。第１径方向通路１６及び第２径方向通路１７は、軸方向通路１５と連通し、シャフト１の外周面に開口する径方向に穿設される貫通孔である。第１径方向通路１６は、第１軸受２０の一対の円筒部２０ａに対向する位置に開口する２本の通路として形成され、第２径方向通路１７は、第１径方向通路１６よりもシャフト１の一端１ａ側に設けられ、第２内部空間２９に対して開口する１本の通路として形成される。第１径方向通路１６及び第２径方向通路１７の径や本数は、両通路を流通する水の量が各部を冷却するのに十分な流量となるように決定される。第１径方向通路１６と第２径方向通路１７とを流通する水の量を調整するために、第１径方向通路１６、第２径方向通路１７及び第１径方向通路１６と第２径方向通路１７との間の軸方向通路１５のうちのいずれかの通路または複数の通路にオリフィスを配置してもよい。これらの通路にオリフィスを配置することにより、第１軸受２０及び第２軸受２１のそれぞれに供給される水の量を調整し、第１軸受２０及び第２軸受２１を適切に冷却することができる。

　第１軸受２０の一対の環状部２０ｂの対向面には、径方向に溝状に延設される径方向溝である第２接続通路２４が形成される。第２接続通路２４は、フロントカバー４の収容部４ｂを通じて導出通路１８と連通する。

　第１軸受２０の円筒部２０ａには、その内周面に軸方向に溝状に延設される軸方向溝である第３接続通路２５が形成される。第３接続通路２５は、第１径方向通路１６と第２接続通路２４とを連通するように形成される。したがって、第１径方向通路１６は、第３接続通路２５及び第２接続通路２４を通じて、導出通路１８と連通する。このため、軸方向通路１５から第１径方向通路１６に導かれ、第１径方向通路１６から流出した水は、第３接続通路２５及び第２接続通路２４を通じて導出通路１８へ導かれる。フロントカバー４には、シャフト１とフロントカバー４との間から水が外部へ洩れないようにシール材２７が設けられる。そのため、第３接続通路２５を通じて水が外部へ洩れることはない。

　導出通路１８は、収容部４ｂと第３内部空間３０とを連通しているため、第２接続通路２４を通じて導かれた水は、収容部４ｂ及び導出通路１８を通じて第３内部空間３０へ導かれる。

　第２軸受２１には、その外周面に軸方向に溝状に延設される軸方向溝である第４接続通路２６が形成される。第４接続通路２６は、第２内部空間２９と第３内部空間３０とを連通する。第２内部空間２９には、第２径方向通路１７が開口しているため、第２径方向通路１７から流出した水は、第２内部空間２９内に流入した後、第２軸受２１に形成された第４接続通路２６を通じて第３内部空間３０へ導かれる。

　バルブプレート１２とケース本体３ａとの間には、供給通路１０と第３内部空間３０とを連通する環流通路１９が形成される。環流通路１９は、バルブプレート１２の外周面とケース本体３ａの内周面との間に形成される隙間である。このため、第１径方向通路１６及び第２径方向通路１７を通じて第３内部空間３０内に導かれた水は、環流通路１９を通じて供給通路１０へ環流する。

　次に、図１を参照して、ピストンポンプ２００の冷却作用について説明する。図１中の矢印で示すようにピストンポンプ２００で加圧された水の一部はピストンポンプ２００内を循環し、各部を冷却する。

　導入通路１３を通じて排出通路１１から収容凹部５ａへ導かれた水の一部は、第３軸受２２に形成された第１接続通路２３を流通する。このとき第３軸受２２は、第１接続通路２３を流通する水によって冷却される。第１接続通路２３を通過した水は、第１内部空間２８内に流入し、第１内部空間２８に隣接するシャフト１とシリンダブロック２との連結部３１やシリンダブロック２とバルブプレート１２との摺接面を冷却する。

　シャフト１の軸方向通路１５内に流入した水の一部は、第２径方向通路１７を通じてシャフト１から流出し、第２内部空間２９へ導かれる。第２内部空間２９内に導かれた水は、第２内部空間２９に隣接するシャフト１とシリンダブロック２との連結部３１を冷却する。その後、第２内部空間２９内に導かれた水は、第２軸受２１に形成された第４接続通路２６を通じて第３内部空間３０へ導かれる。このとき第２軸受２１は、第４接続通路２６を流通する水によって冷却される。第２内部空間２９から第３内部空間３０に導かれた水は、第３内部空間３０内に配置されたピストン６やシュー８、斜板９の各摺動部を冷却する。

　さらに、シャフト１の軸方向通路１５内に流入した水は、第１径方向通路１６を通じてシャフト１から流出する。第１径方向通路１６から流出した水は、第１軸受２０に形成された第３接続通路２５及び第２接続通路２４と、フロントカバー４に形成された収容部４ｂ及び導出通路１８と、を通じて第３内部空間３０に導かれる。このとき第１軸受２０は、第３接続通路２５及び第２接続通路２４を流通する水によって冷却される。

　第３内部空間３０に導かれた水は、第３内部空間３０内に配置された各部材の摺動部を冷却した後、環流通路１９を通じて供給通路１０に環流する。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　シャフト１の内部に導かれた水は、第１径方向通路１６と、第１径方向通路１６よりもシャフト１の一端１ａ側に設けられた第２径方向通路１７と、を通じてケーシング３の内部へ導かれるため、各軸受やスプライン結合部等の摺動部を効率的に同時に冷却することができる。このため、摩擦熱によって発生する摺動部の溶損や異常摩耗が抑制され、水圧ピストンポンプモータ１００の耐久性を向上させることができる。

　また、第１，第２，及び第３軸受２０，２１，２２の摺接面のそれぞれには、循環経路の一部を構成する接続通路としての溝が形成される。このため、ピストンポンプ２００内を循環する水が第１，第２，及び第３軸受２０，２１，２２の摺動面を同時に冷却するとともに潤滑剤としても機能することになる。このため摺接面の摩耗が低減され、第１，第２，及び第３軸受２０，２１，２２の耐久性をそれぞれ向上させることができる。さらに、軸受の摩擦抵抗が低減し、ポンプ効率が向上する。

　以下、図１に示される本発明の実施形態に係る水圧ピストンポンプモータ１００の変形例について説明する。

　上記実施形態において、環流通路１９は、バルブプレート１２の外周面とケース本体３ａの内周面との間に形成されるとした。しかし、環流通路１９は、ケース本体３ａの内部と供給通路１０を連通する限り、どのように構成してもよく、例えばバルブプレート１２に形成される孔としてもよいし、バルブプレート１２の外周面に形成される溝としてもよい。

　さらに、上記実施形態において、環流通路１９は、バルブプレート１２の外周面とケース本体３ａの内周面との間に形成されるとした。これに代えて、ケース本体３ａに設けられるドレンポート（図示省略）を環流通路としてもよい。この場合には、ケーシング３の内部に導かれた水は、ドレンポートからタンク（図示省略）に排出される。タンクの水は再び供給通路１０を通じてピストンポンプ２００に供給される。このように、ケーシング３の内部へ導かれた水はドレンポートを通じて供給側へ排出され、再びピストンポンプ２００に供給されるため、冷却のための水の循環通路が形成される。

　さらに、上記実施形態では、第１径方向通路１６はシャフト１の径方向に貫通する貫通孔が２本設けられるとした。第１径方向通路１６は、軸方向通路１５と第３接続通路２５とを連通させる構成であれば、１本であってもよいし、円周状に複数形成されてもよいし、貫通孔でなくてもよい。同様に、第２径方向通路１７は、軸方向通路１５と第２内部空間２９とを連通させる構成であれば、１本であってもよいし、円周状に複数形成されてもよいし、貫通孔でなくてもよい。

　さらに、上記実施形態では、第３接続通路２５が第１径方向通路１６と第２接続通路２４を接続すると説明した。これに代えて、第１径方向通路１６を第２接続通路２４に直接連通するように形成してもよい。この場合、第１軸受２０には、潤滑のために第３接続通路２５を設けてもよいし、設けなくてもよい。

　さらに、上記実施形態では、第１，第２，第３，及び第４接続通路２３，２４，２５，２６は、軸受に設けられる溝とした。これに代えて、第１，第２，第３，及び第４接続通路２３，２４，２５，２６は、シャフト１やシリンダブロック２と軸受との間に形成される隙間としてもよい。

　さらに、第１，第２，第３，及び第４接続通路２３，２４，２５，２６として溝を形成する場合には、それぞれ少なくとも１つ設ければよい。また、第２接続通路２４は、第１軸受２０の一対の環状部２０ｂの少なくとも一方に設ければよい。第３接続通路２５は、第１軸受２０の一対の円筒部２０ａの少なくとも一方に設ければよい。

　さらに、シャフト１には径方向に環状に突出するフランジ部１ｃが形成され、第１軸受２０はフランジ部１ｃを回転自在に支持する環状部２０ｂを備えるとした。これに代えて、フランジ部１ｃを形成せず、第１軸受２０を円筒状の軸受としてもよい。この場合、軸受の径方向に穴や溝を形成し、第２接続通路２４とすればよい。

　さらに、導入通路１３に設けられるオリフィス１４は、固定式のものであっても可変式のものであってもよい。可変式のものを用いる場合、ケーシング３内部の温度に応じてオリフィス１４の開度を調整し、ケーシング３内部の温度が高いほどケーシング３の内部へ導かれる水の量を増加させるように制御してもよい。

　また、上記実施形態において、斜板９は角度が固定式のものであるが、傾転角度を変更可能なものであってもよい。

　次に、図２を参照して、本発明の実施形態に係る水圧ピストンポンプモータ１００をピストンモータ３００として使用した場合について説明する。

　水圧ピストンポンプモータ１００をピストンモータ３００として使用した場合、外部から高圧の水が供給通路を通じてピストンモータ３００へ供給されるため、供給通路１０と排出通路１１とのうち高圧の作動流体が流通する通路は供給通路１０となる。一方、排出通路１１は、図示しないタンクと連通し、容積室７から排出される水が流通する。このため、図２に示される実施形態では、導入通路１３は供給通路１０に接続され、環流通路１９は排出通路１１に接続される点で図１に示される実施形態と異なっている。

　導入通路１３を通じて供給通路１０から導かれた水は、図１に示されたピストンポンプ２００の場合と同様に、シャフト１に形成された軸方向通路１５を通じてケーシング３内に導かれ、各摺動部を冷却する。ケーシング３内に導かれた水は、環流通路１９を通じて排出通路１１に導かれ、容積室７から排出される水とともにタンクへ排出される。その他の構造及び作用は、図１に示されたピストンポンプ２００と同じであるため説明を省略する。

　以上のように、水圧ピストンポンプモータ１００をピストンモータ３００として使用した場合にも、シャフト１の内部に導かれた水は、第１径方向通路１６と第２径方向通路１７との２つの通路を通じてケーシング３の内部へ導かれるため、各軸受やスプライン結合部等の摺動部を効率的に同時に冷却することができる。このため、摩擦熱によって発生する摺動部の溶損や異常摩耗が抑制され、水圧回転機の耐久性を向上させることができる。

　次に、図３を参照し、水圧ピストンポンプモータ１００の変形例について説明する。

　図３に示す水圧ピストンポンプモータ１００では、導入通路１３が、選択弁３２を介して供給通路１０と排出通路１１との両方に接続している点と、第３内部空間３０と供給通路１０とを連通する通路１９ａと、この通路１９ａに設けられ第３内部空間３０から供給通路１０への水の流出のみを許容する逆止弁３３ａと、第３内部空間３０と排出通路１１とを連通する通路１９ｂと、この通路１９ｂに設けられ第３内部空間３０から排出通路１１への水の流出のみを許容する逆止弁３３ｂと、により還流通路を構成している点で図１及び図２に示される水圧ピストンポンプモータ１００と異なっている。

　選択弁３２は、２つの入口と１つの共通の出口を有し、入口に供給通路１０と排出通路１１とが接続され、出口に導入通路１３が接続されている。選択弁３２は、２つの入口に供給される水の圧力を比較し、高圧である方の入口を出口と連通するため、供給通路１０と排出通路１１とのうち高圧の水が流通する通路のみが導入通路１３と連通する。このため、例えば、供給通路１０と排出通路１１とを備える水圧ピストンポンプモータ１００をピストンポンプとして用いたときにシャフト１の回転方向が切り換わり、加圧された水が吐出される通路が一方の通路から他方の通路に切り換わった場合や、ピストンモータとして用いたときにシャフト１の回転方向を切り換えるために高圧水を供給する通路を一方の通路から他方の通路に切り換えた場合、導入通路１３と連通する通路は、選択弁３２によって一方の通路から高圧の水が流通する他方の通路に切り換わることになる。すなわち、図３に示す水圧ピストンポンプモータ１００では、導入通路１３が常に高圧の水が流通する通路と連通することになるため、水圧ピストンポンプモータ１００がどのように用いられている場合でも常に高圧の水をケーシング３内に導くことが可能となる。

　また、還流通路は、通路と逆止弁とにより構成されているが、水圧ピストンポンプモータ１００をピストンポンプとして用いた場合、シャフト１の回転方向が切り換わったとしても、供給通路１０と排出通路１１との何れかの通路は圧力が低い吸込通路となるため、ケーシング３内に導かれた水は、吸込通路となる方の通路に接続される逆止弁を通じて還流し、図示しないタンクから供給される水とともに容積室７内に吸入される。同様に、水圧ピストンポンプモータ１００をピストンモータとして用いた場合も、シャフト１の回転方向を切り換えるために高圧水を供給する通路を切り換えたとしても、供給通路１０と排出通路１１との何れかの通路は図示しないタンクに連通する排出通路となるため、ケーシング３内に導かれた水は、排出通路となる方の通路に接続される逆止弁を通じて還流し、容積室７から排出される水とともにタンクへ戻る。このように、図３に示す水圧ピストンポンプモータ１００では、水圧ピストンポンプモータ１００がどのように用いられている場合でもケーシング３内に導かれた水を還流することが可能である。

　次に、図３に示された変形例をピストンモータとして用いた場合の冷却作用について説明する。図３中の矢印で示すようにピストンモータに供給される水の一部はピストンモータ内を循環し、各部を冷却する。

　供給通路１０は外部から供給される高圧の水が流通する高圧通路となり、排出通路１１は図示しないタンクと連通し、容積室７から排出される水が流通する低圧通路となる。このため、圧力の高い水が流通する供給通路１０が選択弁３２を通じて導入通路１３と連通する。導入通路１３を通じて供給通路１０から導かれた水は、図１に示されたピストンポンプ２００の場合と同様に、シャフト１に形成された軸方向通路１５を通じてケーシング３内に導かれ、各摺動部を冷却する。ケーシング３内に導かれた水は、排出通路１１に連通する通路１９ｂに設けられた逆止弁３３ｂを通じて、圧力の低い水が流通する排出通路１１に導かれ、容積室７から排出される水とともにタンクへ排出される。ここでシャフト１の回転方向を切り換えるために高圧水を供給する通路を供給通路１０から排出通路１１に切り換えると、導入通路１３と連通する通路は選択弁３２によって供給通路１０から圧力の高い水が流通する排出通路１１に切り換わる。このため、ケーシング３内には、排出通路１１から水が導かれることとなり、ケーシング３内に導かれた水は、供給通路１０に連通する通路１９ａに設けられた逆止弁３３ａを通じて、タンクと連通する供給通路１０に導かれることとなる。その他の作用は、図１に示されたピストンポンプ２００と同じであるため説明を省略する。

　以上のように、図３に示される変形例においても、シャフト１の内部に導かれた水は、第１径方向通路１６と第２径方向通路１７との２つの通路を通じてケーシング３の内部へ導かれるため、各軸受やスプライン結合部等の摺動部を効率的に同時に冷却することができる。このため、摩擦熱によって発生する摺動部の溶損や異常摩耗が抑制され、水圧回転機の耐久性を向上させることができる。さらに、この変形例においては、シャフト１の回転方向に関わらず、水圧ピストンポンプモータ１００がどのように用いられている場合でも常に高圧の水をケーシング３内に導くことが可能である。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１４年７月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－１３９５４４に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　水を作動流体とする水圧回転機であって、
　複数のピストンと、
　前記ピストンを収容する複数のシリンダを有し、回転するシリンダブロックと、
　前記シリンダブロックを貫通して前記シリンダブロックと結合するシャフトと、
　前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、
　前記シリンダブロックを収容し、前記シャフトの一端を支持するとともに前記シャフトの他端が挿通するケーシングと、
　前記ケーシングに設けられ、前記容積室に前記作動流体を供給する供給通路と、
　前記ケーシングに設けられ、前記容積室から排出された前記作動流体が導かれる排出通路と、
　前記シャフトの前記一端の端面に開口し、前記シャフトの軸心上に穿設された軸方向通路と、
　前記ケーシングの内部へ前記作動流体を導くために前記軸方向通路から前記シャフトの径方向に穿設された第１径方向通路と、
　前記ケーシングの内部へ前記作動流体を導くために前記第１径方向通路よりも前記シャフトの前記一端側で前記軸方向通路から前記シャフトの径方向に穿設された第２径方向通路と、
　前記供給通路と前記排出通路とのうち高圧の前記作動流体が流通する通路と前記軸方向通路とを連通する導入通路と、
を備える水圧回転機。
　請求項１に記載の水圧回転機であって、
　前記導入通路は、前記軸方向通路に導かれる前記作動流体の量を制限するオリフィスを有する水圧回転機。
　請求項１に記載の水圧回転機であって、
　前記第１径方向通路及び前記第２径方向通路を通じて前記ケーシングの内部へ導かれた前記作動流体を、前記供給通路と前記排出通路とのうち低圧の作動流体が流通する通路へ導く環流通路をさらに備える水圧回転機。
　請求項１に記載の水圧回転機であって、
　前記ケーシングと前記シャフトの前記他端側との間に介装され、前記シャフトを回転自在に支持するとともに、前記第１径方向通路から導かれる前記作動流体が流通する第１軸受と、
　前記ケーシングと前記シリンダブロックとの間に介装され、前記シリンダブロックを回転自在に支持するとともに、前記第２径方向通路から導かれる前記作動流体が流通する第２軸受と、
　前記ケーシングと前記シャフトの前記一端の先端部との間に介装され、前記シャフトの前記先端部を回転自在に支持するとともに、前記導入通路から導かれる前記作動流体が流通する第３軸受と、
をさらに備える水圧回転機。
　請求項１に記載の水圧回転機であって、
　ポンプとして使用され、
　前記導入通路は、前記容積室で加圧された前記作動流体が流通する前記排出通路を前記軸方向通路に接続する通路である水圧回転機。
　請求項１に記載の水圧回転機であって、
　モータとして使用され、
　前記導入通路は、外部から供給される前記作動流体が流通する前記供給通路を前記軸方向通路に接続する通路である水圧回転機。