WO2017056272A1 - 斜軸式油圧ポンプモータ - Google Patents

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Abstract

シリンダブロック（３０）のセンタシャフト（８０）を、ドライブシャフト（２０）の端面に傾動可能に支持するリテーナプレート（７０）を有し、センタシャフト及びリテーナプレートの間を接続する等速ジョイント（１００）を備えた、斜軸式油圧ポンプモータにおいて、シリンダブロックの回転を高速化するため、等速ジョイントに設けられたそれぞれのボール（１０３）から保持器（１０４）に加えられる軸心方向の荷重がバランスするように、センタシャフトに設けられたブロック側ボール溝（１０２）の延在軸線と傾転中心（ＸＣ）とを含むブロック側溝平面（１０２Ｐ）のすべてを、センタシャフトの軸心（８０Ｃ）に対して傾斜させるとともに、リテーナプレートに設けられたシャフト側ボール溝（１０１）の延在軸線と傾転中心（ＸＣ）とを含むドライブシャフト側溝平面（１０１Ｐ）のすべてを、ドライブシャフトの軸心（２０Ｃ）に対して傾斜させた。

Description

斜軸式油圧ポンプモータ
　本発明は、斜軸式油圧ポンプモータに関するものである。
　ドライブシャフトの軸心に対するシリンダブロックの軸心の傾斜角度（傾転角度）を変更することでピストンロッドの行程距離を変更するようにした斜軸式油圧ポンプモータでは、シリンダブロックとドライブシャフトとを同期して回転させるための機構として、シリンダブロックとドライブシャフトのリテーナプレートとの間を等速ジョイントによって接続するようにしたものがある。等速ジョイントは、例えば、シリンダブロックの一端部に設けた球状を成す内方継手要素と、外方継手要素となるリテーナプレートに設けた円筒状の凹部との間に、保持器に保持された複数のボールを配設し、内方継手要素のボール溝と外方継手要素のボール溝との間にボールを介在させることによってシリンダブロックとリテーナプレートとの間を接続したものである。
　シリンダブロックとリテーナプレートとの間に等速ジョイントを構成するには、シリンダブロックとドライブシャフトとの傾転角度に対して二等分面となる位置にすべてのボールを配置する必要がある。このため、従来では、シリンダブロックの軸心とドライブシャフトの軸心との交点（傾転中心）に対して、保持器と内方継手要素との摺接面の中心と、保持器とリテーナプレートとの摺接面の中心とをドライブシャフトの軸心方向に沿って逆方向にオフセットさせ、保持器に作用する荷重をバランスさせることで、保持器がシリンダブロックとドライブシャフトとの傾転角度の二等分面に維持されるように設定している（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、シリンダブロックとドライブシャフトとの傾転中心に対して保持器とシリンダブロック及びリテーナプレートとの摺接面の中心をオフセットさせたものにあっては、シリンダブロックが回転した場合にシリンダブロックに不要な回転モーメントが作用することになる。この結果、バルブプレートに対してシリンダブロックが位置ずれを生じるおそれがある。
　また、特許文献１の構造では、トルク伝達時に保持器に発生する偶力により、保持器がリテーナプレートに押しつけられて摺動面が発熱するため、高速化の妨げとなる。
　一方、等速ジョイントには、それぞれのボール溝の延在軸線と傾転中心とを含む平面が軸心に対して傾斜するように外方継手要素のボール溝及び内方継手要素のボール溝を形成するようにしたものも提供されている。この等速ジョイントによれば、ボールから保持器に作用する荷重を軸心方向でバランスすることができるため、二つの部材の傾転中心に対してそれぞれの摺接面の中心をオフセットさせることなく、保持器を二つの部材の傾転角度の二等分面となる位置に維持しておくことが可能となる（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１－２４１３７６号公報 特開２００９－２５０３６５号公報
　ところで、斜軸式油圧ポンプモータにあっては、圧力の脈動を防止するため、通常、ピストンロッドの数が奇数に設定されている場合が多い。しかも、シリンダブロックとドライブシャフトとの間のトルク伝達においてうねりを防止するには、シリンダブロックとリテーナプレートとの間に介在させるボールの数をピストンロッドの数と一致させる必要がある。
　特許文献２に記載されているように、一般的な等速ジョイントでは、ボールの数が６個や８個というように偶数に設定されている。従って、仮にピストンロッドの数が７本の斜軸式油圧ポンプモータに適用し、内方継手要素に設けたボール溝の延在軸線と傾転中心とを含む平面及び外方継手要素に設けたボール溝の延在軸線と傾転中心とを含む平面を、それぞれシリンダブロックの軸心に対して６本ずつ傾斜させれば、シリンダブロックとドライブシャフトとの傾転中心に対して保持器とシリンダブロック及びリテーナプレートとの摺接面の中心をオフセットさせることなく、保持器の傾転角度がシリンダブロックとドライブシャフトとの傾転角度に対して二等分面となる位置に維持されるはずである。
　しかしながら、内方継手要素に設けたボール溝の延在軸線と傾転中心とを含む平面及び外方継手要素に設けたボール溝の延在軸線と傾転中心とを含む平面をそれぞれ６本傾斜させたとしても、依然として保持器と内方継手要素もしくは外方継手要素との摺動面が発熱することになり、高速化することが難しいのが実情である。
　本発明は、上記実情に鑑みて、シリンダブロックの回転を高速化することのできる斜軸式油圧ポンプモータを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る斜軸式油圧ポンプモータは、一方の端面の軸心となる位置にセンタシャフトを備えるとともに、前記軸心を中心とした前記一方の端面の円周上に奇数個のシリンダボアが開口するシリンダブロックと、前記センタシャフトをドライブシャフトの端面に傾動可能に支持するリテーナプレートと、前記センタシャフト及び前記リテーナプレートの間を接続する等速ジョイントとを備え、前記等速ジョイントを介して前記ドライブシャフト及び前記シリンダブロックがそれぞれの軸心を中心として回転した場合に前記シリンダボアに配設したピストンロッドが前記ドライブシャフトと前記シリンダブロックとの傾転中心回りの傾斜角度に応じて行程移動する斜軸式油圧ポンプモータであって、前記等速ジョイントは、前記センタシャフトの支持端部に形成し、外表面に前記シリンダボアに対応した数のブロック側ボール溝が前記センタシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された内方継手要素と、前記リテーナプレートにおいて前記センタシャフトの支持端部に対向する部位に形成し、内表面に前記ブロック側ボール溝のそれぞれに対応したシャフト側ボール溝が前記ドライブシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された外方継手要素と、互いに対応するブロック側ボール溝及びシャフト側ボール溝の間に介在し、前記シリンダブロック及び前記リテーナプレートの間に介在してトルクを伝達する複数個のボールと、前記内方継手要素及び前記外方継手要素の間に配設し、前記センタシャフトの軸心方向に沿った前記ボールの移動を規制した状態で個々のボールを収容するボール孔を有した保持器とを備え、前記ボールのそれぞれから前記保持器に加えられる軸心方向の荷重がバランスするように、前記ブロック側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むブロック側溝平面のすべてを前記センタシャフトの軸心に対して傾斜させるとともに、前記シャフト側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むドライブシャフト側溝平面のすべてをドライブシャフトの軸心に対して傾斜させたことを特徴とする。
　また、本発明は、上述した斜軸式油圧ポンプモータにおいて、前記ブロック側溝平面及び前記ドライブシャフト側溝平面は、それぞれ１組を除いて周方向に隣接するものが軸心に対して逆向きとなるように傾斜し、かつ互いに対応するブロック側溝平面及びドライブシャフト側溝平面は、軸心に対して逆向きとなるように傾斜することを特徴とする。
　また、本発明は、上述した斜軸式油圧ポンプモータにおいて、前記ブロック側溝平面及び前記ドライブシャフト側溝平面は、軸心に対して一方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しく、かつ軸心に対して他方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しくなるように形成したことを特徴とする。
　また、本発明は、上述した斜軸式油圧ポンプモータにおいて、前記内方継手要素の外表面及び前記外方継手要素の内表面をそれぞれ前記傾転中心を中心とした球状に構成し、かつ前記ブロック側ボール溝の曲率中心と前記シャフト側ボール溝の曲率中心とを前記傾転中心に一致させたことを特徴とする。
　また、本発明は、上述した斜軸式油圧ポンプモータにおいて、前記センタシャフトと前記シリンダブロックとを別体に形成し、かつ前記シリンダブロックにシャフト装着孔を形成し、支持端部が前記一方の端面から突出した状態で前記センタシャフトを前記シャフト装着孔に装着したことを特徴とする。
　また、本発明は、上述した斜軸式油圧ポンプモータにおいて、前記シリンダブロックの他方の端面とケーシングとの間に介在し、前記シリンダブロックに対して回転可能に摺接することにより前記シリンダブロックの回転位置に応じて前記シリンダボアのそれぞれに対する圧力の切換制御を行うバルブプレートを備え、前記バルブプレートは、前記シリンダブロックの軸心延長上に中心を有した球面を介して前記他方の端面に当接することを特徴とする。
　また、本発明に係る斜軸式油圧ポンプモータでは、一方の端面の軸心となる位置にセンタシャフトを備えるとともに、前記軸心を中心とした前記一方の端面の円周上に奇数個のシリンダボアが開口するシリンダブロックと、前記センタシャフトをドライブシャフトの端面に傾動可能に支持するリテーナプレートと、前記センタシャフト及び前記リテーナプレートの間を接続する等速ジョイントとを備え、前記等速ジョイントを介して前記ドライブシャフト及び前記シリンダブロックがそれぞれの軸心を中心として回転した場合に前記シリンダボアに配設したピストンロッドが前記ドライブシャフトと前記シリンダブロックとの傾転中心回りの傾斜角度に応じて行程移動する斜軸式油圧ポンプモータであって、前記等速ジョイントは、前記センタシャフトの支持端部に形成し、外表面に前記シリンダボアに対応した数のブロック側ボール溝が前記センタシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された内方継手要素と、前記リテーナプレートにおいて前記センタシャフトの支持端部に対向する部位に形成し、内表面に前記ブロック側ボール溝のそれぞれに対応したシャフト側ボール溝が前記ドライブシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された外方継手要素と、互いに対応するブロック側ボール溝及びシャフト側ボール溝の間に介在し、前記シリンダブロック及び前記リテーナプレートの間に介在してトルクを伝達する複数個のボールと、前記内方継手要素及び前記外方継手要素の間に配設し、前記センタシャフトの軸心方向に沿った前記ボールの移動を規制した状態で個々のボールを収容するボール孔を有した保持器とを備え、前記ボールのそれぞれから前記保持器に加えられる荷重による回転モーメントであって、前記保持器の軸心に直交し、かつ前記傾転中心を通過する２つの軸回りの回転モーメントがそれぞれバランスするように、前記ブロック側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むブロック側溝平面のすべてを前記センタシャフトの軸心に対して傾斜させるとともに、前記シャフト側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むドライブシャフト側溝平面のすべてをドライブシャフトの軸心に対して傾斜させたことを特徴とする。
　本発明によれば、ブロック側ボール溝の延在軸線と傾転中心とを含むブロック側溝平面及びシャフト側ボール溝の延在軸線と傾転中心とを含むドライブシャフト側溝平面のすべてを、それぞれ軸心に対して傾斜させるようにしているため、すべてのボールが保持器に対して荷重を加えることになる。従って、保持器に加えられる荷重のアンバランスや回転モーメントのアンバランスが低減されることになり、保持器と内方継手要素もしくは外方継手要素との摺動部発熱が抑制され、ポンプモータの回転を高速化することが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１である斜軸式油圧ポンプモータの断面図である。 図２は、図１に示した斜軸式油圧ポンプモータの要部拡大図である。 図３は、図１に示した斜軸式油圧ポンプモータに適用する等速ジョイントの構成を示す分解斜視図である。 図４は、図３に示した等速ジョイントにおいてブロック側ボール溝とシャフト側ボール溝との関係を展開して示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２である斜軸式ポンプモータに適用する保持器を示したもので、（ａ）はボール孔の中心を通過する仮想の平面Ｐを表すための側面図、（ｂ）は仮想の平面Ｐに設定したＸ軸及びＹ軸を表すための図である。 図６は、実施の形態２の等速ジョイントにおいてブロック側ボール溝とシャフト側ボール溝との関係を展開して示す図である。 図７は、斜軸式油圧ポンプモータの変形例を示す断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明に係る斜軸式油圧ポンプモータの好適な実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１である斜軸式油圧ポンプモータを示したものである。ここで例示する斜軸式油圧ポンプモータは、ホイールローダ等の建設機械として使用される車両の走行用油圧モータとして用いられるもので、ケーシング１０を備えている。ケーシング１０は、一端が開口した中空状を成すケーシング本体１１と、ケーシング本体１１の開口を閉塞する態様でケーシング本体１１の一端部に取り付けたガイドプレート１２とを備えたもので、ケーシング本体１１の中空内部１１ａにドライブシャフト２０及びシリンダブロック３０を収容している。
　ドライブシャフト２０は、円柱状を成す第１軸受支持部２１の一端部に太径の第２軸受支持部２２を有するとともに、第２軸受支持部２２の一端部に大径の円板状を成すディスク部２３を有したものである。このドライブシャフト２０は、ディスク部２３をケーシング本体１１の中空内部１１ａに位置させた状態で、第１軸受支持部２１及び第２軸受支持部２２を介してケーシング本体１１に支持させてある。より具体的に説明すると、ドライブシャフト２０の第１軸受支持部２１とケーシング本体１１との間に第１テーパローラベアリング１が設けてあり、ドライブシャフト２０の第２軸受支持部２２とケーシング本体１１との間に第２テーパローラベアリング２が設けてある。ドライブシャフト２０は、これら第１テーパローラベアリング１及び第２テーパローラベアリング２によりケーシング本体１１に対して自身の軸心２０Ｃを中心として回転することが可能である。
　ドライブシャフト２０のディスク部２３には、その端面にシャフト収容部２３ａ及び複数のロッド支持部２３ｂが設けてある。シャフト収容部２３ａ及びロッド支持部２３ｂは、それぞれディスク部２３の端面に開口する凹部である。シャフト収容部２３ａは、ディスク部２３においてドライブシャフト２０の軸心２０Ｃ上となる位置に唯一形成してある。ロッド支持部２３ｂは、図には明示していないが、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃを中心とした共通の円周上において互いに等間隔となる７位置に設けてある。
　シリンダブロック３０は、軸心３０Ｃに直交する断面が円形、かつ一端面３０ａが軸心３０Ｃに直交する平面となるように構成した柱状部材である。このシリンダブロック３０には、シャフト装着孔３１及び複数のシリンダボア３２が設けてある。シャフト装着孔３１及びシリンダボア３２は、それぞれシリンダブロック３０の軸心３０Ｃに平行に形成した空所である。これらシャフト装着孔３１及びシリンダボア３２は、個々の軸心に直交する断面が一様の円形状を成しており、シリンダブロック３０の一端面３０ａに開口している。シャフト装着孔３１は、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃ上となる位置に唯一形成してある。シリンダボア３２は、図には明示していないが、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃを中心とした共通の円周上に配置したもので、互いに等間隔となる７位置に設けてある。シリンダボア３２を設ける円周は、ドライブシャフト２０のディスク部２３においてロッド支持部２３ｂを設けた円周と同一の寸法である。
　このシリンダブロック３０の他端には、調芯凹面（他方の端面）３０ｂが形成してある。シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂは、図には明示していないが、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃの延長上に中心を有する球面状に形成したものである。シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂには、連通孔３３及び複数の連絡通路３４が開口している。連通孔３３は、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃ上となる位置に唯一設けた開口であり、シャフト装着孔３１に連通している。連通孔３３の内径は、シャフト装着孔３１の内径よりも小さく形成してある。連絡通路３４は、図には明示していないが、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃを中心とした円周上に開口するものであり、互いに等間隔となる７位置に配置してある。連絡通路３４が開口する円周の半径は、シリンダボア３２が開口する円周よりも小さい値に設定してある。それぞれの連絡通路３４は、シリンダボア３２よりも小さい内径に形成してあり、個別のシリンダボア３２に連通している。
　シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂとケーシング１０のガイドプレート１２との間には、バルブプレート４０が配設してある。バルブプレート４０は、摺動突球面４１及び摺動突筒面４２を有したもので、摺動突球面４１を介してシリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂに摺動可能に当接するとともに、摺動突筒面４２を介してガイドプレート１２のガイド面１２ａに摺動可能に当接している。摺動突球面４１は、シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂと同一の曲率半径を有した球状に突出する部分であり、シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂに対して密接した状態で摺動することが可能である。摺動突筒面４２は、摺動突球面４１に対して反対側となる面から突出した凸状の円筒面である。
　この摺動突筒面４２が当接するガイドプレート１２のガイド面１２ａは、摺動突筒面４２と同一の曲率半径を有し、弧の長さが摺動突筒面４２よりも大きくなるように構成した凹状の円筒面であり、ドライブシャフト２０のディスク部２３に対向する部位に形成してある。このガイドプレート１２のガイド面１２ａは、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃに直交し、かつディスク部２３の端面上に位置する線が円筒の中心軸Ｌとなるようにその位置が設定してある。
　なお、図１中の符号５０は、バルブプレート４０をガイドプレート１２のガイド面１２ａに沿って移動させるためのアクチュエータである。このアクチュエータ５０では、出力子であるアクチュエータピストン５１が連係ピン５２を介してバルブプレート４０に傾動可能に係合している。
　図には明示していないが、バルブプレート４０の摺動突球面４１には、シリンダブロック３０の連絡通路３４に対応する部位に高圧ポート及び低圧ポートが開口している。これら高圧ポート及び低圧ポートは、シリンダブロック３０が軸心３０Ｃ回りに回転した場合に、連絡通路３４を通じて個々のシリンダボア３２に選択的に接続されるものである。より具体的には、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃを含み、かつガイドプレート１２に設けたガイド面１２ａの中心軸Ｌに対して直交する仮想の平面に対して一方側に高圧ポートが設けてあるとともに、他方側に低圧ポートが設けてあり、仮想平面の一方側に配置されたシリンダボア３２が高圧ポートに接続され、他方側に配置されたシリンダボア３２が低圧ポートに接続されることになる。
　一方、シリンダブロック３０には、シリンダボア３２にそれぞれピストンロッド６０が配設してある。ピストンロッド６０は、ロッド軸部６１の基端部に支持部６２を有する一方、ロッド軸部６１の先端部にピストン部６３を有したもので、ピストン部６３を介してシリンダボア３２に摺動可能に挿入してある。ピストンロッド６０の支持部６２は、ドライブシャフト２０のディスク部２３に形成したロッド支持部２３ｂに摺動可能に挿入することのできる外径の球状を成すものである。それぞれのピストンロッド６０は、シリンダブロック３０の軸心３０Ｃ方向に沿った寸法よりも大きな長さを有しており、ピストン部６３がシリンダボア３２の最も奥方に進入した場合にも支持部６２がシリンダブロック３０の一端面３０ａから外部に突出した状態に維持される。
　これら複数のピストンロッド６０は、それぞれの支持部６２をドライブシャフト２０のディスク部２３に形成したロッド支持部２３ｂに装着した後、ディスク部２３の端面にリテーナプレート７０を固定することにより、ディスク部２３の端面からの各支持部６２の離隔移動が規制された状態でディスク部２３の端面に対して傾動可能に支持してある。
　リテーナプレート７０は、図１及び図３に示すように、ディスク部２３のロッド支持部２３ｂに対応する部位にロッド挿通孔７１を有するとともに、シャフト収容部２３ａに対応する部位にシャフト支持孔（外方継手要素）７２を有した円板状部材である。ロッド挿通孔７１は、ピストンロッド６０の支持部６２よりも小さい内径に形成した円形の貫通孔である。リテーナプレート７０をディスク部２３の端面に取り付けるには、予めロッド挿通孔７１にそれぞれピストンロッド６０を挿通させた状態で行えば良い。シャフト支持孔７２は、ディスク部２３のシャフト収容部２３ａに向けて突出する筒状部分を貫通するように形成してある。図２からも明らかなように、シャフト支持孔７２は、ディスク部２３の端面上に位置する平面よりもシャフト収容部２３ａ側に位置する部分７２ａが円筒状を成すように構成してある。これに対して、ディスク部２３の端面上に位置する平面よりもシリンダブロック３０側に位置する部分７２ｂは、球面状を成すように構成してある。より具体的に説明すると、シャフト支持孔７２の球面状を成す部分７２ｂは、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃとディスク部２３の端面との交点Ｄを中心とした球面となるもので、シリンダブロック３０に向けて内径が漸次小さくなるように形成してある。
　さらに、シリンダブロック３０とドライブシャフト２０のディスク部２３との間には、図１及び図２に示すように、センタシャフト８０が配設してある。センタシャフト８０は、円柱状を成すシャフト基部８１と、シャフト基部８１の基端部に設けたシャフト支持頭部（内方継手要素）８２とを有したもので、互いに軸心を合致させた状態でシャフト基部８１を介してシリンダブロック３０のシャフト装着孔３１に装着してあるとともに、シャフト支持頭部８２を介してリテーナプレート７０のシャフト支持孔７２に装着してある。
　シャフト基部８１は、シリンダブロック３０のシャフト装着孔３１にガタ付くことなく装着することのできる外径の円柱状を成すものである。シャフト基部８１の軸心方向に沿った長さは、シャフト装着孔３１に装着した場合に一部が外部に突出するようにシャフト装着孔３１よりも長く構成してある。このシャフト基部８１には、軸心上となる部位にバネ収容孔８１ａが設けてあるとともに、外周面にキー部材８３が設けてある。バネ収容孔８１ａは、シャフト基部８１の端面に開口する空所である。このバネ収容孔８１ａは、長手方向に沿った断面が円形状を成しており、その内部に押圧バネ８４を収容している。押圧バネ８４は、バネ収容孔８１ａの内径よりもわずかに外径が小さく、かつ無負荷状態の全長がバネ収容孔８１ａよりも長くなるように構成したコイルバネである。キー部材８３は、シャフト基部８１の外周面から突出するように装着した直方体状の部材であり、シャフト装着孔３１の内周面に設けたキー溝３１ａに嵌合し、センタシャフト８０とシリンダブロック３０との間にトルクを伝達するように機能する。
　シャフト支持頭部８２は、リテーナプレート７０のシャフト支持孔７２よりも外径の小さい球状を成すものである。シャフト支持頭部８２とシャフト基部８１との間には、センタシャフト８０が傾斜した場合にリテーナプレート７０との干渉を防止するための細径部８０ａが設けてある。
　リテーナプレート７０のシャフト支持孔７２とセンタシャフト８０のシャフト支持頭部８２との間には、等速ジョイント１００が構成してある。等速ジョイント１００は、センタシャフト８０を介してドライブシャフト２０とシリンダブロック３０との間にトルクを伝達するものである。本実施の形態１では、シャフト支持孔７２の内表面及びシャフト支持頭部８２の外表面にそれぞれ互いに対応するように複数のボール溝１０１，１０２を形成するとともに、対応するそれぞれのボール溝１０１，１０２の間にボール１０３を介在させ、さらにシャフト支持孔７２とシャフト支持頭部８２との間に保持器１０４を配設することによって等速ジョイント１００が構成してある。
　シャフト支持孔７２のボール溝（以下、「シャフト側ボール溝１０１」という）及びシャフト支持頭部８２のボール溝（以下、「ブロック側ボール溝１０２」という）は、それぞれの横断面が半円状となる凹溝である。
　図２及び図３に示すように、シャフト側ボール溝１０１は、シャフト支持孔７２の内表面においては直線状に延在する凹溝として開口し、かつ延在方向に沿った内底面がドライブシャフト２０の軸心２０Ｃとディスク部２３の端面との交点Ｄを中心とした弧状の凹面なるもので、ロッド挿通孔７１の相互間となる７位置にそれぞれ設けてある。これらのシャフト側ボール溝１０１は、ディスク部２３の端面に位置する平面上においては周方向に沿って互いに等間隔となるように並設してある。
　ブロック側ボール溝１０２は、シャフト支持頭部８２の外表面においては直線状に延在する凹溝として開口し、かつ延在方向に沿った内底面がシャフト支持頭部８２の球中心８２Ｃを中心とした弧状の凸面となるもので、シャフト側ボール溝１０１に対応して７本設けてある。ブロック側ボール溝１０２の幅は、シャフト側ボール溝１０１の幅と同一である。これらのブロック側ボール溝１０２は、センタシャフト８０の軸心８０Ｃに直交し、かつシャフト支持頭部８２の球中心８２Ｃを含む平面上においては周方向に沿って互いに等間隔となるように並設してある。
　ボール１０３は、シャフト側ボール溝１０１及びブロック側ボール溝１０２のそれぞれに嵌まった状態で配置される外径を有した球状を成すもので、互いに対応するシャフト側ボール溝１０１とブロック側ボール溝１０２との間に一つずつ配設してある。これらのボール１０３は、シャフト側ボール溝１０１及びブロック側ボール溝１０２を転動し、それぞれ延在方向に沿って移動することが可能である。
　保持器１０４は、シャフト支持孔７２において球面状を成す部分の内表面に当接することのできる球面状の外表面１０４ａを有し、かつシャフト支持頭部８２の外表面に当接することのできる球面状の内表面１０４ｂを有した環状部材である。保持器１０４の球面状を成す外表面１０４ａ及び球面状を成す内表面１０４ｂは、いずれも保持器１０４の軸心と、軸心に直交する二等分面との交点１０４Ｃを中心として形成してある。従って、リテーナプレート７０のシャフト支持孔７２とセンタシャフト８０のシャフト支持頭部８２との間に保持器１０４を配設した場合には、シャフト支持頭部８２の球中心８２Ｃがドライブシャフト２０の軸心２０Ｃとディスク部２３の端面との交点Ｄに合致した状態でドライブシャフト２０に対してシリンダブロック３０が傾動可能に接続される。以下、互いに合致したシャフト支持頭部８２の球中心８２Ｃと、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃ及びディスク部２３の端面の交点とを傾転中心ＸＣと称することとする。
　この保持器１０４には、周方向に沿って７個のボール孔１０４ｃが設けてある。ボール孔１０４ｃは、保持器１０４の軸心方向に沿ったボール１０３の相対移動を規制した状態でボール１０３を収容するための開口であり、軸心に直交する二等分面上において周方向に沿って互いに等間隔となるように並設してある。保持器１０４のボール孔１０４ｃにそれぞれボール１０３を配置した場合には、保持器１０４の軸心に直交する二等分面上において７個のボール１０３が周方向に互いに等間隔となる位置に配置されることになる。
　図４の展開図に示すように、この走行用油圧モータでは、シャフト側ボール溝１０１の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むドライブシャフト側溝平面１０１Ｐがいずれもドライブシャフト２０の軸心２０Ｃに対して傾斜するようにシャフト側ボール溝１０１が設けてあり、かつブロック側ボール溝１０２の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むブロック側溝平面１０２Ｐがいずれもセンタシャフト８０の軸心８０Ｃに対して傾斜するようにブロック側ボール溝１０２が設けてある。
　より具体的に説明すると、ブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐは、それぞれ１組を除いて周方向に隣接するものが軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して逆向きとなるように傾斜している。互いに対応するブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐは、軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して逆向きとなるように傾斜している。ブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度は、同じ向きに傾斜するものが互いに同じ値となり、かつドライブシャフト２０及びシリンダブロック３０がそれぞれの軸心回りに回転した場合に７個のボール１０３から保持器１０４に加えられる保持器１０４の軸方向に沿った荷重がバランスするように設定してある。換言すれば、ボール１０３から保持器１０４に加えられる軸方向に沿った荷重の総和がゼロとなるように、ブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度が設定してある。例えば、７本のブロック側ボール溝１０２及び７本のシャフト側ボール溝１０１は、それぞれ傾斜角度β１となるブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐを３つ、傾斜角度β２（＜β１）となるブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐを４つ有し、傾斜角度β１及び傾斜角度β２が　３×ｔａｎβ１＝４×ｔａｎβ２　を満たすように設定してある。具体的な例を挙げれば、傾斜角度β１＝７°１９’、傾斜角度β２＝５°３０’となる。
　上記のように構成した走行用油圧モータでは、高圧ポートに対して油を供給する一方、低圧ポートを油タンクに接続すれば、高圧ポートに接続されたシリンダボア３２においてはピストンロッド６０がドライブシャフト２０に向けて順次進出移動し、低圧ポートに接続されたシリンダボア３２においてはピストンロッド６０が順次縮退移動するためシリンダブロック３０が回転することになり、ドライブシャフト２０を出力軸とした走行用油圧モータとして機能する。アクチュエータ５０を駆動してガイドプレート１２のガイド面１２ａに対するバルブプレート４０の位置を変更すると、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃに対するシリンダブロック３０の軸心３０Ｃの傾転角度αが変化し、シリンダボア３２に対するピストンロッド６０の行程移動量、つまり容量が変更された状態で走行用油圧モータが動作することになる。
　ここで、この走行用油圧モータによれば、等速ジョイント１００を介してドライブシャフト２０とシリンダブロック３０とが同期回転するため、ピストンロッド６０とシリンダブロック３０との摺接部分に加えられる回転の負荷が軽減されることになり、ピストンロッド６０とシリンダブロック３０との摺接部分にかじりや焼き付きといった問題を来すおそれがなくなる。
　しかも、シャフト側ボール溝１０１及びブロック側ボール溝１０２は、いずれも傾転中心ＸＣを中心とした弧状を成すものであり、かつリテーナプレート７０のシャフト支持孔７２とセンタシャフト８０のシャフト支持頭部８２との間に介在する保持器１０４は、球面状を成す外表面１０４ａ及び球面状を成す内表面１０４ｂのいずれもが保持器１０４の軸心と、軸心に直交する二等分面との交点（＝傾転中心ＸＣ）を中心として形成してある。従って、シリンダブロック３０が回転した場合にシリンダブロック３０に不要な回転モーメントが作用することもない。
　さらに、ボール１０３のそれぞれから保持器１０４に加えられる軸心方向の荷重がバランスするようにブロック側ボール溝１０２の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むブロック側溝平面１０２Ｐ及びシャフト側ボール溝１０１の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むドライブシャフト側溝平面１０１Ｐのすべてを、それぞれ軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して傾斜させるようにしている。このため、すべてのボール１０３が保持器１０４に対して荷重を加えた状態で軸心方向にバランスすることになる。従って、保持器１０４に加えられる荷重のアンバランスが低減される。
　これらの結果、シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂに対しては、単にバルブプレート４０の摺動突球面４１を当接させれば、相互の調芯作用によって常にシリンダブロック３０とバルブプレート４０とが位置ずれを招来することなく摺接した状態に維持されることになる。これにより、シリンダブロック３０とバルブプレート４０とが偏当たりすることはなく、シリンダブロック３０の回転を高速化することが可能となる。
（実施の形態２）
　上述した実施の形態１では、ブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度を、同じ向きに傾斜するものが互いに同じ値となり、かつドライブシャフト２０及びシリンダブロック３０がそれぞれの軸心回りに回転した場合に７個のボール１０３から保持器１０４に加えられる保持器１０４の軸方向に沿った荷重がバランスするように設定している。しかしながら、ブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度を設定する方法としては、必ずしもこれらに限定されない。
　例えば、ボール１０３のそれぞれから保持器１０４に加えられる荷重による回転モーメントであって、保持器１０４の軸心に直交し、かつ傾転中心ＸＣを通過する２つの軸回りの回転モーメントがそれぞれバランスするようにブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度を設定するようにしても良い。以下、この実施の形態２による傾斜角度の設定方法について、図５及び図６を適宜参照しながら説明する。なお、実施の形態２で例示する斜軸式油圧ポンプモータの構成については実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
　図５の（ａ）及び図５の（ｂ）に示すように、保持器１０４に対しては、軸心に直交し、かつボール孔１０４ｃの中心を通過する仮想の平面Ｐに互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定する。Ｘ軸及びＹ軸は、任意の位置に設定すれば良い。以下においては便宜上、Ｙ軸を起点とし、図５の（ｂ）において時計回りに順次識別番号を付与することとする。Ｙ軸からそれぞれのボール孔１０４ｃの中心までの中心角度をそれぞれθ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７とし、ブロック側溝平面１０２Ｐの傾斜角度及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐの傾斜角度をそれぞれγ１、γ２、γ３、γ４、γ５、γ６、γ７、ドライブシャフト２０の軸心２０Ｃに対するシリンダブロック３０の軸心３０Ｃの傾転角度をαとすると、Ｘ軸回りの回転モーメントのバランス式は下式１、Ｙ軸回りの回転モーメントのバランス式は下式２となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐがそれぞれ１組を除いて周方向に隣接するものが軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して逆向きとなるように傾斜する点、並びに互いに対応するブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐが、軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して逆向きとなるように傾斜している点は、実施の形態１と同様である。
　上述の式１及び式２を満足するように傾斜角度γ１、γ２、γ３、γ４、γ５、γ６、γ７を設定すれば、７個のボール１０３から保持器１０４に加えられる荷重によるＸ軸回りの回転モーメント及びＹ軸回りの回転モーメントがそれぞれバランスすることになる。しかも、ブロック側ボール溝１０２の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むブロック側溝平面１０２Ｐ及びシャフト側ボール溝１０１の延在軸線と傾転中心ＸＣとを含むドライブシャフト側溝平面１０１Ｐのすべてを、それぞれ軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して傾斜させるようにしているため、すべてのボール１０３が保持器１０４に対して荷重を加えた状態となる。従って、保持器１０４に生じる回転モーメントのアンバランスが低減される。
　これらの結果、シリンダブロック３０の調芯凹面３０ｂに対しては、単にバルブプレート４０の摺動突球面４１を当接させれば、相互の調芯作用によって常にシリンダブロック３０とバルブプレート４０とが位置ずれを招来することなく摺接した状態に維持されることになる。これにより、シリンダブロック３０とバルブプレート４０とが偏当たりすることはなく、シリンダブロック３０の回転を高速化することが可能となる。
　なお、実施の形態２においても、上式１及び式２を満たすことに加え、下式３を満たすように傾斜角度γ１、γ２、γ３、γ４、γ５、γ６、γ７を設定すれば、７個のボール１０３から保持器１０４に加えられる保持器１０４の軸方向に沿った荷重がバランスすることになり、保持器１０４とリテーナプレート７０及びセンタシャフト８０との摺動抵抗による発熱を抑制することができるようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、いずれも走行用油圧モータを例示しているが、走行以外の用途となる油圧モータにも適用することができる。さらに、そのまま斜軸式油圧ポンプとしても適用することが可能である。また、ドライブシャフト２０に対してシリンダブロック３０の傾転角度αを変更することができるように構成しているが、必ずしも傾転角度を変更できるものに構成する必要はない。
　さらに、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、シリンダブロック３０にシャフト装着孔３１を形成し、別体に構成したセンタシャフト８０をシャフト装着孔３１に装着するようにしているが、シリンダブロック３０とセンタシャフト８０とは必ずしも別体に形成する必要はない。また、シリンダブロック３０とセンタシャフト８０とを別体に形成する場合には、図７に示す変形例のように、インナシャフト１８０とアウタレース２８０とを備えてセンタシャフト８０を構成するようにすることも可能である。この変形例によれば、アウタレース２８０として太径のものを適用すれば、インナシャフト１８０として太径のものを用いることなく、外径寸法の大きな押圧バネ１８４を用いることが可能となる。
　また、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、シリンダブロック３０に７個のシリンダボア３２が設けられたものを例示しているが、例えば９個等、奇数であれば７個以外であっても良い。シリンダボア３２を９個有した斜軸式油圧ポンプモータの場合には、トルク伝達の際のうねりを防止するため、ブロック側ボール溝１０２及びシャフト側ボール溝１０１の数が９本、もしくは３本ずつとなる。なお、実施の形態１のブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐは、軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して一方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しく、かつ軸心２０Ｃ，８０Ｃに対して他方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しくなるように形成しているため、保持器１０４に加えられる荷重のアンバランスをより低減することが可能となる。しかしながら、ブロック側溝平面１０２Ｐ及びドライブシャフト側溝平面１０１Ｐのすべてが傾斜していれば、必ずしもこれに限定されず、例えばすべてが異なる傾斜角度で傾斜していても構わない。
　またさらに、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、シリンダブロック３０に調芯凹面３０ｂを設ける一方、バルブプレート４０に摺動突球面４１を形成し、これらを互いに摺動させるようにしているが、互いに平面を介してシリンダブロック３０及びバルブプレート４０を摺動させるようにしても良い。
　１０　ケーシング
　２０　ドライブシャフト
　３０　シリンダブロック
　３０ａ　一端面
　３０ｂ　調芯凹面
　３１　シャフト装着孔
　３２　シリンダボア
　４０　バルブプレート
　４１　摺動突球面
　４２　摺動突筒面
　６０　ピストンロッド
　６２　支持部
　７０　リテーナプレート
　７１　ロッド挿通孔
　７２　シャフト支持孔
　８０　センタシャフト
　８２　シャフト支持頭部
１００　等速ジョイント
１０１　シャフト側ボール溝
１０１Ｐ　ドライブシャフト側溝平面
１０２　ブロック側ボール溝
１０２Ｐ　ブロック側溝平面
１０３　ボール
１０４　保持器
１０４ａ　外表面
１０４ｂ　内表面
１０４ｃ　ボール孔
　ＸＣ　傾転中心
　　α　傾転角度
　β１，β２　傾斜角度
　γ１、γ２、γ３、γ４、γ５、γ６、γ７　傾斜角度
　θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６、θ７　中心角度

Claims (7)

  1. 　一方の端面の軸心となる位置にセンタシャフトを備えるとともに、前記軸心を中心とした前記一方の端面の円周上に奇数個のシリンダボアが開口するシリンダブロックと、前記センタシャフトをドライブシャフトの端面に傾動可能に支持するリテーナプレートと、前記センタシャフト及び前記リテーナプレートの間を接続する等速ジョイントとを備え、前記等速ジョイントを介して前記ドライブシャフト及び前記シリンダブロックがそれぞれの軸心を中心として回転した場合に前記シリンダボアに配設したピストンロッドが前記ドライブシャフトと前記シリンダブロックとの傾転中心回りの傾斜角度に応じて行程移動する斜軸式油圧ポンプモータであって、
    　前記等速ジョイントは、
    　前記センタシャフトの支持端部に形成し、外表面に前記シリンダボアに対応した数のブロック側ボール溝が前記センタシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された内方継手要素と、
    　前記リテーナプレートにおいて前記センタシャフトの支持端部に対向する部位に形成し、内表面に前記ブロック側ボール溝のそれぞれに対応したシャフト側ボール溝が前記ドライブシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された外方継手要素と、
    　互いに対応するブロック側ボール溝及びシャフト側ボール溝の間に介在し、前記シリンダブロック及び前記リテーナプレートの間にトルクを伝達する複数個のボールと、
    　前記内方継手要素及び前記外方継手要素の間に配設し、前記センタシャフトの軸心方向に沿った前記ボールの移動を規制した状態で個々のボールを収容するボール孔を有した保持器と
    　を備え、前記ボールのそれぞれから前記保持器に加えられる軸心方向の荷重がバランスするように、前記ブロック側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むブロック側溝平面のすべてを前記センタシャフトの軸心に対して傾斜させるとともに、前記シャフト側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むドライブシャフト側溝平面のすべてをドライブシャフトの軸心に対して傾斜させたことを特徴とする斜軸式油圧ポンプモータ。
  2. 　前記ブロック側溝平面及び前記ドライブシャフト側溝平面は、それぞれ１組を除いて周方向に隣接するものが軸心に対して逆向きとなるように傾斜し、かつ互いに対応するブロック側溝平面及びドライブシャフト側溝平面は、軸心に対して逆向きとなるように傾斜することを特徴とする請求項１に記載の斜軸式油圧ポンプモータ。
  3. 　前記ブロック側溝平面及び前記ドライブシャフト側溝平面は、軸心に対して一方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しく、かつ軸心に対して他方側に傾斜するものの傾斜角度が互いに等しくなるように形成したことを特徴とする請求項２に記載の斜軸式油圧ポンプモータ。
  4. 　前記内方継手要素の外表面及び前記外方継手要素の内表面をそれぞれ前記傾転中心を中心とした球状に構成し、かつ前記ブロック側ボール溝の曲率中心と前記シャフト側ボール溝の曲率中心とを前記傾転中心に一致させたことを特徴とする請求項１に記載の斜軸式油圧ポンプモータ。
  5. 　前記センタシャフトと前記シリンダブロックとを別体に形成し、かつ前記シリンダブロックにシャフト装着孔を形成し、支持端部が前記一方の端面から突出した状態で前記センタシャフトを前記シャフト装着孔に装着したことを特徴とする請求項１に記載の斜軸式油圧ポンプモータ。
  6. 　前記シリンダブロックの他方の端面とケーシングとの間に介在し、前記シリンダブロックに対して回転可能に摺接することにより前記シリンダブロックの回転位置に応じて前記シリンダボアのそれぞれに対する圧力の切換制御を行うバルブプレートを備え、
    　前記バルブプレートは、前記シリンダブロックの軸心延長上に中心を有した球面を介して前記他方の端面に当接することを特徴とする請求項１に記載の斜軸式油圧ポンプモータ。
  7. 　一方の端面の軸心となる位置にセンタシャフトを備えるとともに、前記軸心を中心とした前記一方の端面の円周上に奇数個のシリンダボアが開口するシリンダブロックと、前記センタシャフトをドライブシャフトの端面に傾動可能に支持するリテーナプレートと、前記センタシャフト及び前記リテーナプレートの間を接続する等速ジョイントとを備え、前記等速ジョイントを介して前記ドライブシャフト及び前記シリンダブロックがそれぞれの軸心を中心として回転した場合に前記シリンダボアに配設したピストンロッドが前記ドライブシャフトと前記シリンダブロックとの傾転中心回りの傾斜角度に応じて行程移動する斜軸式油圧ポンプモータであって、
    　前記等速ジョイントは、
    　前記センタシャフトの支持端部に形成し、外表面に前記シリンダボアに対応した数のブロック側ボール溝が前記センタシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された内方継手要素と、
    　前記リテーナプレートにおいて前記センタシャフトの支持端部に対向する部位に形成し、内表面に前記ブロック側ボール溝のそれぞれに対応したシャフト側ボール溝が前記ドライブシャフトの軸心を中心とする周方向に沿って並設された外方継手要素と、
    　互いに対応するブロック側ボール溝及びシャフト側ボール溝の間に介在し、前記シリンダブロック及び前記リテーナプレートの間にトルクを伝達する複数個のボールと、
    　前記内方継手要素及び前記外方継手要素の間に配設し、前記センタシャフトの軸心方向に沿った前記ボールの移動を規制した状態で個々のボールを収容するボール孔を有した保持器と
    　を備え、前記ボールのそれぞれから前記保持器に加えられる荷重による回転モーメントであって、前記保持器の軸心に直交し、かつ前記傾転中心を通過する２つの軸回りの回転モーメントがそれぞれバランスするように、前記ブロック側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むブロック側溝平面のすべてを前記センタシャフトの軸心に対して傾斜させるとともに、前記シャフト側ボール溝の延在軸線と前記傾転中心とを含むドライブシャフト側溝平面のすべてをドライブシャフトの軸心に対して傾斜させたことを特徴とする斜軸式油圧ポンプモータ。
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