JP2000213454A - Axial piston pump/motor - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To constantly keep a clearance between a cover and a port block even in the rotation of the port block, and to prevent the liquid leakage and the seizure and the like of a sliding contact surface by forming the sliding contact surface with the cover, of the port block into the spherical shape having its center on an intersection of a spindle and a shaft of a cylinder block. SOLUTION: When a cylindrical block 3 is rotated by a driving source through a spindle 2, a kidney port block 9 receives the torque by the sliding resistance, but it rotates in the rotating direction of the cylinder block 3 for a clearance for fitting of a pin 16 and the clearance formed by abrasion. But by forming the clearance on a cross section into the spherical shape with the center P of the tilt rotation, on a position at a predetermined distance from a center P of the tilt rotation of a convex spherical end surface 92 of the block 9 and a concave spherical end surface of the cover 12, the clearance can be constantly kept regardless of the rotation of the block 9. Whereby the increase of the liquid leakage, the seizure of the sliding contact surface and the like can be prevented, and the reliability in operation can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば斜軸式の
可変アキシャルピストンポンプ／モータに係りその容量
の可変機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable axial piston pump / motor of, for example, a diagonal axis type, and to a variable capacity mechanism thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の斜軸式可変アキシャルピストンポ
ンプ／モータにおけるキドニーポート部支持方法には、
傾転中心部での軸受支持方式や円筒状摺接面での滑り軸
受支持方式、円筒状摺接面での静圧バランス方式などが
あげられる。ここで、円筒状摺接面での静圧バランス方
式を用いた従来の斜軸式可変アキシャルピストンポンプ
／モータについて、図８の内部構造を示す縦断面図によ
り説明する。2. Description of the Related Art A conventional method for supporting a kidney port portion in a tilted axis variable axial piston pump / motor includes the following.
There are a bearing support system at the center of tilting, a slide bearing support system at the cylindrical sliding contact surface, and a static pressure balance system at the cylindrical sliding contact surface. Here, a conventional oblique axis type variable axial piston pump / motor using a static pressure balance method on a cylindrical sliding contact surface will be described with reference to a longitudinal sectional view showing the internal structure of FIG.

【０００３】ケース１０２内に一端をケース１０２の外
部に突出した出力部と他端をケース１０２の内部に配置
し端面が円盤状のトルクプレート１１１を有する主軸１
０１が回転可能に設けられている。１０４は中央部に突
起部をもつ円筒状のシリンダブロックで主軸１０１の軸
芯１０１ａと、軸芯１０１ａに対し傾斜させてなる軸芯
１０４ａを軸として回転可能に設けられている。１０６
はその一端を前記シリンダブロック１０４の軸芯の周囲
に軸に平行に複数設けたシリンダ孔内にスライド可能に
嵌挿し他端の球状先端部を前記主軸１０１の円盤状トル
クプレート１１１の端面に設けた球状受座に回転自在な
るよう嵌挿してなる複数のピストンである。１１２はピ
ストン１０６の球状先端部を回転自在なるようトルクプ
レート１１１に保持する保持体である。１１３は前記保
持体１１２と前記トルクプレート１０４の中央突起部と
で構成された主軸１０１とシリンダブロック１０４の回
転を同期させる同期機構である。[0003] A main shaft 1 having an output portion having one end protruding outside the case 102 and the other end disposed inside the case 102 and having a torque plate 111 having a disk-shaped end surface.
01 is rotatably provided. Reference numeral 104 denotes a cylindrical cylinder block having a protruding portion at the center, which is rotatably provided around an axis 101a of the main shaft 101 and an axis 104a inclined with respect to the axis 101a. 106
Is slidably fitted into a plurality of cylinder holes provided in parallel with the axis around the axis of the cylinder block 104, and a spherical tip at the other end is provided on the end surface of the disk-shaped torque plate 111 of the main shaft 101. And a plurality of pistons which are rotatably fitted into the spherical seat. Reference numeral 112 denotes a holder for holding the spherical tip of the piston 106 on the torque plate 111 so as to be rotatable. Reference numeral 113 denotes a synchronization mechanism for synchronizing rotations of the main shaft 101 and the cylinder block 104, which are constituted by the holding body 112 and the central projection of the torque plate 104.

【０００４】１０５はキドニーポートブロックで一端は
シリンダブロック１０４の反ピストン嵌挿側端面に摺接
するとともに前記シリンダ孔内に流体を流出入させるま
ゆ型のキドニーポートを有し他端１１０は前記主軸１０
１の軸芯１０１ａとシリンダブロック１０４の軸芯１０
４ａの交点Ｑを通り紙面に垂直な軸を回転中心とする凸
状円筒面を成している。１０７はキドニーポートブロッ
ク１０５の円筒面に設けられたシリンダブロック１０４
から受ける流体圧力に見合った面積の圧力ポケットであ
る。１０３は外部からの流体流出入ポートを有するカバ
ーで、反ポート側端面１０８は前記キドニーポートブロ
ック１０５の凸状円筒面に摺接する凹状円筒面である。
１０９はキドニーポートブロック１０５とカバー１０３
との間に設けた回り止めピンである。なお図示されてい
ないキドニーポートブロック傾動機構とで構成してい
る。Numeral 105 denotes a kidney port block, one end of which is in sliding contact with the end face of the cylinder block 104 on the side opposite to the piston insertion side, and has a eyebrow-shaped kidney port through which fluid flows in and out of the cylinder hole.
1 shaft core 101a and the shaft core 10 of the cylinder block 104.
It forms a convex cylindrical surface whose rotation center is an axis passing through the intersection Q of 4a and perpendicular to the paper surface. 107 is a cylinder block 104 provided on the cylindrical surface of the kidney port block 105.
The pressure pocket has an area corresponding to the fluid pressure received from the pressure pocket. Reference numeral 103 denotes a cover having a fluid inflow / outflow port from the outside, and an end face 108 on the opposite side to the port is a concave cylindrical surface which is in sliding contact with the convex cylindrical surface of the kidney port block 105.
109 is a kidney port block 105 and a cover 103
And a detent pin provided between them. In addition, it comprises a kidney port block tilting mechanism (not shown).

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、傾転中
心部での軸受支持や摺接面での滑り軸受方式は寿命的に
不利であり、また円筒状摺接面の静圧バランス方式で
は、例えばキドニーポートブロック１０５を主軸１０１
の軸芯１０１ａと同一軸線まで傾転させた場合の傾転中
心Ｑから距離Ｌだけ離れた位置の断面におけるキドニー
ポートブロック１０５とカバー１０３との隙間δ１及び
δ２（通常δ１＝δ２、図９参照）は、キドニーポート
ブロック１０５が回転方向の外力を受けてカバー１０３
に対しシリンダブロック軸芯１０４ａを軸に図１０に示
す矢印の方向にわずか回転しても摺接面１０８及び１１
０が円筒であるため隙間はδ１´＜δ２´（図１０参
照）となってアンバランスになる。このようにキドニー
ポートブロック１０５が傾転方向から外れた位置や方向
の外力を受けた場合、回り止めピン１０９でキドニーポ
ートブロック１０５とカバー１０３が固定されていても
嵌合用隙間や摩耗による隙間分だけキドニーポートブロ
ック１０５とカバー１０３の摺接面の隙間にアンバラン
スを生じ、漏れの増大や摺接面の潤滑不良による焼け付
きなどの問題があった。However, the bearing support at the center of tilting and the sliding bearing system at the sliding contact surface are disadvantageous in terms of service life. Kidney port block 105 with spindle 101
Clearances δ1 and δ2 between the kidney port block 105 and the cover 103 at a cross section at a position separated by a distance L from the tilt center Q when tilted to the same axis as the axis 101a of the shaft core 101a (normally δ1 = δ2, see FIG. 9) ) Indicates that the kidney port block 105 receives the external force in the rotational direction and the cover 103
On the other hand, even if the cylinder is slightly rotated in the direction of the arrow shown in FIG.
Since 0 is a cylinder, the gap becomes δ1 ′ <δ2 ′ (see FIG. 10) and becomes unbalanced. When the kidney port block 105 receives an external force at a position or a direction deviating from the tilting direction as described above, even if the kidney pin block 105 and the cover 103 are fixed by the detent pin 109, a gap for fitting or a gap due to abrasion is generated. However, the gap between the sliding contact surface of the kidney port block 105 and the cover 103 is unbalanced, and there are problems such as increased leakage and burning due to poor lubrication of the sliding contact surface.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
めに、本発明では、キドニーポートブロックと外部ポー
トを有するカバーとの摺接面の形状を傾転中心を中心と
する球面にし、圧力ポケットを設けて静圧バランスさせ
ることにより傾転方向から外れた位置及び方向の外力を
受けても摺接面の隙間がアンバランスになることを防ぐ
ものである。In order to solve such a problem, according to the present invention, a sliding contact surface between a kidney port block and a cover having an external port is formed into a spherical surface around a tilting center, and a pressure pocket is formed. By providing static pressure balance, the gap between the sliding contact surfaces is prevented from being unbalanced even when an external force is applied at a position and a direction deviating from the tilting direction.

【０００７】[0007]

【発明の実施形態】以下、本発明の一実施例を斜軸式可
変アキシャルピストンポンプ／モータのモータ機能につ
いて図１から図７を参照して説明する。なお、ポンプ機
能については以下の本文において流体の流出を流入に、
流入を流出に、出力を入力に読み替えることで説明され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. For the pump function, the outflow of fluid will be referred to as inflow in the following text,
It is explained by reading inflow for outflow and output for input.

【０００８】図１は、本実施例の斜軸式可変アキシャル
ピストンポンプ／モータの内部構造を示す縦断面図であ
る。この斜軸式可変アキシャルピストンポンプ／モータ
は、ケース１内に一端をケース１の外部に突出した出力
部と他端をケース１の内部に配置し端面を円盤状にした
トルクプレート部１７を有する主軸２が回転可能に設け
られている。３は円筒状のシリンダブロックで主軸２
と、主軸２の軸芯２ｃに対し傾斜させてなる軸芯３ｃを
軸として回転可能に設けられている。６はその基端部６
１を前記シリンダブロック３の軸芯の周囲に軸に平行に
複数設けたシリンダ孔７内にスライド可能に嵌挿し他端
の球状先端部６２を前記トルクプレート１７の端面２ａ
に設けた球面受座２ｂに回転自在なるよう嵌挿してなる
複数のピストンである。４はこのピストン６の球状先端
部６２をトルクプレート１７の端面２ａに締着保持する
保持体である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the oblique axis type variable axial piston pump / motor of this embodiment. This oblique-axis variable axial piston pump / motor has an output portion having one end protruding outside the case 1 inside the case 1 and a torque plate portion 17 having the other end arranged inside the case 1 and having a disk-shaped end surface. The main shaft 2 is provided rotatably. Reference numeral 3 denotes a cylindrical cylinder block which is a main shaft 2
And an axis 3c that is inclined with respect to the axis 2c of the main shaft 2 so as to be rotatable around an axis. 6 is its proximal end 6
1 is slidably inserted into a plurality of cylinder holes 7 provided around the axis of the cylinder block 3 in parallel with the axis, and the other end of the spherical tip 62 is attached to the end surface 2 a of the torque plate 17.
And a plurality of pistons which are rotatably fitted into the spherical seat 2b provided on the piston. Reference numeral 4 denotes a holding body which holds the spherical tip portion 62 of the piston 6 tightly on the end surface 2a of the torque plate 17.

【０００９】５はシリンダブロック３と主軸２を同期回
転可能に連結する同期機構である。９はキドニーポート
ブロックで一端にシリンダブロック３の反ピストン嵌挿
側端面３ａに摺接するとともにシリンダ孔７の底面７１
に設けた連通孔７２を介してシリンダ孔７内に流体を流
出入させるまゆ型のキドニーポート９３、９４（図２参
照）を有する摺接端面９１を設け他端は前記主軸２の軸
芯２ｃとシリンダブロック３の軸芯３ｃの交点Ｐを中心
とする球状端面９２を有している。１０はシリンダブロ
ック３の中心部にあってシリンダブロック３をキドニー
ポートブロック９の方向へ付勢するバネであり、１１は
一端がバネ１０の端面を支受し他端は主軸２のケース内
端面２ａの中心部に設けた球面受座２ｄに嵌装する球面
形状のリテーナである。また１２は一端を前記キドニー
ポートブロック９の球状端面９２と摺接する交点Ｐを中
心とする摺接端面９１を有し他端に流体の流出入用外部
ポート１４、１５を有するカバーであり、１６は該カバ
ー１２とキドニーポートブロック９との間に設けた回り
止めピンである。なお図示されていないポートブロック
傾動機構とで構成している。Reference numeral 5 denotes a synchronization mechanism for connecting the cylinder block 3 and the main shaft 2 so as to be able to rotate synchronously. Numeral 9 denotes a kidney port block, which has one end slidably in contact with the end face 3a of the cylinder block 3 on the side opposite to the piston fitting side and a bottom surface 71 of the cylinder hole 7.
A sliding contact end surface 91 having eyebrow-shaped kidney ports 93 and 94 (see FIG. 2) through which fluid flows into and out of the cylinder hole 7 through a communication hole 72 provided at the other end is provided. And a spherical end surface 92 centered on the intersection P of the shaft core 3c of the cylinder block 3 with the shaft end 3c. Reference numeral 10 denotes a spring which is located at the center of the cylinder block 3 and biases the cylinder block 3 in the direction of the kidney port block 9. One end supports the end surface of the spring 10 and the other end is the inner end surface of the main shaft 2 in the case. This is a spherical retainer fitted to a spherical seat 2d provided at the center of 2a. Reference numeral 12 denotes a cover having a sliding contact end face 91 centered on an intersection P at one end of which slides with the spherical end face 92 of the above-mentioned kidney port block 9, and having, at the other end, external ports 14 and 15 for fluid inflow and outflow. Is a detent pin provided between the cover 12 and the kidney port block 9. It is configured with a port block tilting mechanism (not shown).

【００１０】キドニーポートブロック９には図３に示す
ように摺接端面９１のキドニーポート９３、９４と球状
端面９２に設けたシリンダブロック３から受ける液圧力
に見合った面積の圧力ポケット９７、９８に連通する通
路９３ａ、９４ａが設けられている。カバー１２には図
４に示すように流出入用外部ポート１４、１５に連通す
る通路９５、９６が設けられている。As shown in FIG. 3, the kidney port block 9 is provided with pressure pockets 97, 98 having an area corresponding to the fluid pressure received from the cylinder blocks 3 provided on the sliding end face 91 and the cylinder block 3 provided on the spherical end face 92. Passages 93a and 94a communicating with each other are provided. As shown in FIG. 4, the cover 12 is provided with passages 95 and 96 communicating with the inflow / outflow external ports 14 and 15.

【００１１】仮にモータとしてどちらか一方に回転させ
る場合には、一方の流出入用外部ポート１４に高圧の流
体を送り込む。この流体は通路９５を介して一方のキド
ニーポート９３に入り、これに連通するシリンダ孔７に
流入してピストン６をシリンダ孔７から突出させる方向
に付勢するが、この反力でトルクプレート１７が回転
し、これに連動して主軸２が回転する。シリンダ孔７で
仕事を終えた流体は、シリンダブロック３が回転し当該
シリンダ孔７が他方のキドニーポート９４に連通した時
点で他方の流出入用外部ポート１５から排出される。ま
た前記と逆回転させる時は他方の流出入用外部ポート１
５に高圧の流体を送り込めばよい。If one of the motors is to be rotated, a high-pressure fluid is fed into one of the inflow / outflow external ports 14. This fluid enters one of the kidney ports 93 through the passage 95, flows into the cylinder hole 7 communicating therewith, and urges the piston 6 in a direction to protrude from the cylinder hole 7, but the reaction force causes the torque plate 17 Rotates, and the main shaft 2 rotates in conjunction with the rotation. The fluid that has completed its work in the cylinder hole 7 is discharged from the other inflow / outflow port 15 when the cylinder block 3 rotates and the cylinder hole 7 communicates with the other kidney port 94. When the rotation is reversed, the other external port 1
A high-pressure fluid may be sent to 5.

【００１２】以上の構成において、シリンダブロック３
が回転するとキドニーポートブロック９は摺動抵抗によ
り図５に示すようにＤ方向の回転力を受ける。このとき
キドニーポートブロック９は回り止めピン１６で固定さ
れているがピン１６の嵌合用隙間や又は摩耗による隙間
の分だけシリンダブロック３の回転方向に回転する。し
かし、例えばキドニーポートブロック９の凸状球状端面
９２とカバー１２の凹状球状端面９４との傾転中心Ｐか
ら距離Ｈの位置の断面における隙間δ３、δ４（図６参
照）は、傾転中心Ｐを中心とする球状にしているのでシ
リンダブロック３の回転方向に回転しても図７に示すよ
うに一定である。本発明の斜軸式可変アキシャルピスト
ンポンプ／モータはこの点に特徴を有している。したが
って隙間は一定に保たれ、流体漏れの増大や摺接面の焼
け付きなどを生じることなく運転ができる。In the above configuration, the cylinder block 3
Rotate, the kidney port block 9 receives a rotational force in the direction D as shown in FIG. 5 due to sliding resistance. At this time, the kidney port block 9 is fixed by the rotation preventing pin 16, but rotates in the rotation direction of the cylinder block 3 by a gap for fitting the pin 16 or a gap due to wear. However, for example, the gaps δ3 and δ4 (see FIG. 6) in a cross section at a distance H from the tilt center P between the convex spherical end surface 92 of the kidney port block 9 and the concave spherical end surface 94 of the cover 12 are equal to the tilt center P. Is constant even when the cylinder block 3 is rotated in the rotation direction, as shown in FIG. The oblique-axis variable axial piston pump / motor of the present invention is characterized in this point. Therefore, the gap is kept constant, and the operation can be performed without increasing the fluid leakage or burning of the sliding contact surface.

【００１３】なお、本発明は以上示した実施例のみに限
定されるものではなく、例えば斜板式アキシャルピスト
ンポンプ／モータの斜板とスワッシュプレート間の摺接
部にも適用することいわゆる斜板式のものにも適用可能
である。また上記においてはアキシャルピストンを称呼
したがアキシャルプランジャと称呼するものも本発明に
含まれることは当然である。The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the present invention is applied to a sliding contact portion between a swash plate and a swash plate of a swash plate type axial piston pump / motor. It is also applicable to things. Further, in the above description, the axial piston is referred to, but it is obvious that a piston referred to as an axial plunger is also included in the present invention.

【００１４】[0014]

【発明の効果】以上に説明したように本発明では、ポー
トブロック９のカバー１２との摺接面９２を主軸２とシ
リンダブロック３の軸との交点Ｐを中心とする球状にし
ているので、たとえ回り止めピン１６の嵌合用隙間や摩
耗による隙間の分だけポートブロック９がシリンダブロ
ック３の回転方向に回転することがあってもカバー１２
とポートブロック９の隙間は一定に保たれ、流体漏れの
増大や摺接面の焼け付きなどを防止する効果がある。As described above, according to the present invention, the sliding surface 92 of the port block 9 that contacts the cover 12 is formed in a spherical shape about the intersection P between the main shaft 2 and the axis of the cylinder block 3. Even if the port block 9 rotates in the rotation direction of the cylinder block 3 by the amount of the clearance for fitting the rotation preventing pin 16 or the clearance due to wear, the cover 12
The gap between the port block 9 and the port block 9 is kept constant, which has the effect of preventing an increase in fluid leakage and seizure of the sliding contact surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例の構造を示す縦断面図であ
る。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of one embodiment of the present invention.

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。FIG. 2 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 1;

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of arrows BB in FIG. 1;

【図４】図１のＣ−Ｃ矢視図である。FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows CC in FIG. 1;

【図５】シリンダブロック３との摺動抵抗でキドニーポ
ートブロック９が回転する方向を示す図である。FIG. 5 is a view showing the direction in which the kidney port block 9 rotates due to sliding resistance with the cylinder block 3;

【図６】キドニーポートブロック９とカバー１２の摺接
面隙間部を示す縦断面図FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a gap between a sliding contact surface between a kidney port block 9 and a cover 12;

【図７】傾転中心Ｐから距離Ｈの位置の軸直角断面図FIG. 7 is a sectional view perpendicular to the axis at a distance H from the tilt center P;

【図８】従来の内部構造を示す縦断面図FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a conventional internal structure.

【図９】従来のキドニーポートブロック１０５とカバー
１０３の摺接面隙間部を示す縦断面図FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a conventional sliding contact surface gap between a kidney port block 105 and a cover 103.

【図１０】従来の傾転中心Ｑから距離Ｌの位置の軸直角
断面FIG. 10 is a cross-section perpendicular to an axis at a distance L from a conventional tilt center Q;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１……ケース ２……主軸 ２ｃ…主軸の軸芯 ３……シリンダブロック ３ｃ…シリンダブロックの軸芯 ４……保持体 ５……同期機構 ６……ピストン ９……キドニーポートブロック １２…カバー ９７、９８…圧力ポケット Ｐ……傾転中心 δ３、δ４…隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Case 2 ... Spindle 2c ... Spindle axis 3 ... Cylinder block 3c ... Cylinder block axis 4 ... Holder 5 ... Synchronous mechanism 6 ... Piston 9 ... Kidney port block 12 ... Cover 97 , 98 ... pressure pocket P ... center of tilt δ3, δ4 ... gap

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ケーシングに回転可能に配設した主軸
と、該主軸に対し傾斜する軸の周りに回転可能でかつ主
軸との交点を中心に両軸の軸芯を含む平面上で傾転可能
なシリンダブロックと、このシリンダブロックに設けた
シリンダ孔内にスライド可能に嵌挿したピストンと、前
記主軸とシリンダブロックの回転を同期させる同期機構
と、シリンダブロックの反ピストン嵌挿端面に摺接する
キドニーポートを有するキドニーポートブロックと該キ
ドニーポートブロックの反シリンダブロック側に摺接す
る外部ポートを有するカバーを備え、シリンダブロック
を傾転することによりピストン工程長さを可変するよう
にしたアキシャルピストンポンプ／モータにおいて、キ
ドニーポートブロックとカバーとの摺接面を、静圧支受
機構とするとともに摺接面の形状を傾転中心を中心とす
る球面にしたことを特徴とするアキシャルピストンポン
プ／モータ。1. A main shaft rotatably disposed on a casing, and rotatable around an axis inclined with respect to the main shaft, and tiltable on a plane including axes of both shafts around an intersection with the main shaft. A cylinder block, a piston slidably fitted in a cylinder hole provided in the cylinder block, a synchronization mechanism for synchronizing the rotation of the main shaft and the cylinder block, and a kidney that slides on an end face of the cylinder block opposite to the piston. An axial piston pump / motor comprising a kidney port block having a port and a cover having an external port slidably in contact with the cylinder block on the side opposite to the cylinder block, and wherein the piston step length can be varied by tilting the cylinder block. In the above, the sliding contact surface between the kidney port block and the cover is used as a static pressure An axial piston pump / motor characterized in that the shape of the contact surface is a spherical surface centered on the tilting center.