JP2020153326A - Inclined axis-type axial piston pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、斜軸式アキシャルピストンポンプに係わり、特にテーパ軸部を備えたピストンの改良に関する。 The present invention relates to an oblique shaft type axial piston pump, and particularly relates to an improvement of a piston provided with a tapered shaft portion.
特許文献１に記載の斜軸式アキシャルピストンポンプは、ケーシング内に回転可能に設けられ、一端側がケーシング外へ延出された駆動シャフト（駆動軸）と、ケーシング内に位置する駆動シャフトの他端側に設けられた駆動ディスク（駆動板）と、シリンダブロックと、シリンダブロックの回転中心軸に沿って形成されたセンタ穴と、一端側が駆動ディスクの回転中心に揺動可能に支持されると共に、他端側がシリンダブロックのセンタ穴に嵌合されて、シリンダブロックの回転中心軸が駆動シャフトに対して傾斜するようにシリンダブロックを支持するセンタシャフトと、シリンダブロックにおけるセンタ穴の周囲に形成され、シリンダブロックにおける周方向に互いに離間してシリンダブロックの軸方向に延在する複数のシリンダ穴と、基端側が駆動ディスクに揺動可能に支持されると共に、先端側が複数のシリンダ穴にそれぞれ挿入される複数のピストン（ピストン部材）と、シリンダブロックの回転に伴いシリンダ穴に対して交互に連通する吸入ポート（低圧ポート）及び吐出ポート（高圧ポート）を有する弁板とを備えている。
The oblique shaft type axial piston pump described in
各ピストンは、基端側から先端側に向かって径寸法が徐々に拡大するテーパ軸部（ピストン棒部分）と、テーパ軸部の先端側に形成され、シリンダ穴の内面に対して摺動する小球部（接触部分）とを備えている。 Each piston is formed on a tapered shaft portion (piston rod portion) whose diameter gradually expands from the base end side to the tip end side and on the tip end side of the tapered shaft portion, and slides with respect to the inner surface of the cylinder hole. It has a small ball part (contact part).
また、各ピストンは、小球部に対し先端側に形成されたリング溝を備え、このリング溝にはピストンリング（以降、先端側のピストンリングという）が装着されている。また、各ピストンは、小球部に対し基端側に形成されたリング溝を備え、このリング溝にはピストンリング（以降、基端側のピストンリングという）が装着されている。 Further, each piston is provided with a ring groove formed on the tip side with respect to the small ball portion, and a piston ring (hereinafter referred to as a piston ring on the tip side) is mounted on the ring groove. Further, each piston is provided with a ring groove formed on the base end side with respect to the small ball portion, and a piston ring (hereinafter referred to as a base end side piston ring) is mounted on the ring groove.
特許文献１には明確に記載されていないものの、先端側のピストンリングは、絞り機能を有している。すなわち、シリンダ穴内の作動液体の一部は、先端側のピストンリングと周囲の部材が互いに接触する部分を通過する際に減圧されて、ピストンの小球部に供給される。これにより、ピストンの小球部とシリンダ穴の内面との隙間には、液膜が形成されるようになっている。
Although not clearly described in
また、特許文献１には明確に記載されていないものの、ピストンは、その回転位置に応じてシリンダ穴に対する傾きが変化しており、大きく傾いたときに、小球部だけでなく、テーパ軸部もシリンダ穴の内面と接触する。そして、複数のピストンのうちの、例えば２つのピストンは、それらのテーパ軸部がシリンダ穴の内面と接触することで、駆動ディスクの回転力をシリンダブロックに伝達するようになっている。そのため、ピストンのテーパ軸部がシリンダ穴の内面と接触したときに、ピストンの小球部には回転力の分力が生じる。すなわち、ピストンのテーパ軸部がシリンダ穴の内面と接触したときに、ピストンの小球部で生じる力が大きくなる。
Further, although not clearly described in
したがって、ピストンの小球部の耐荷重性及び耐焼付性の向上を図るためには、特に、ピストンがシリンダ穴に対し最も大きく傾いたときに着目して、ピストンの小球部とシリンダ穴の内面との隙間における液膜の形成を促進することが好ましい。すなわち、先端側のピストンリングを介しピストンの小球部に供給する液体の量を高めることが好ましい。 Therefore, in order to improve the load resistance and seizure resistance of the globules of the piston, paying particular attention to the case where the piston is most inclined with respect to the cylinder hole, the globules of the piston and the cylinder hole It is preferable to promote the formation of a liquid film in the gap with the inner surface. That is, it is preferable to increase the amount of liquid supplied to the small ball portion of the piston via the piston ring on the tip side.
なお、仮に、先端側のピストンリングを設けず、基端側のピストンリングのみを設ければ、ピストンの小球部に供給する液体の量を高めることが可能である。しかし、この場合、ピストンの小球部に供給する液体が減圧されないため、ピストンの小球部で生じる液圧荷重の分力が大きくなる。したがって、ピストン部材の小球部の耐荷重性及び耐焼付性の向上を図ることができない。 If the piston ring on the distal end side is not provided and only the piston ring on the proximal end side is provided, the amount of liquid supplied to the small ball portion of the piston can be increased. However, in this case, since the liquid supplied to the globules of the piston is not depressurized, the component force of the hydraulic load generated in the globules of the piston becomes large. Therefore, it is not possible to improve the load resistance and seizure resistance of the small ball portion of the piston member.
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、ピストンの小球部の耐荷重性及び耐焼付性の向上を図ることができる斜軸式アキシャルピストンポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above matters, and an object of the present invention is to provide an oblique shaft type axial piston pump capable of improving the load resistance and seizure resistance of the small ball portion of the piston. is there.
上記目的を達成するために、本発明は、ケーシング内に回転可能に設けられ、一端側が前記ケーシング外へ延出された駆動シャフトと、前記ケーシング内に位置する前記駆動シャフトの他端側に設けられた駆動ディスクと、シリンダブロックと、前記シリンダブロックの回転中心軸に沿って形成されたセンタ穴と、一端側が前記駆動ディスクの回転中心に揺動可能に支持されると共に、他端側が前記シリンダブロックの前記センタ穴に嵌合されて、前記シリンダブロックの回転中心軸が前記駆動シャフトに対して傾斜するように前記シリンダブロックを支持するセンタシャフトと、前記シリンダブロックにおける前記センタ穴の周囲に形成され、前記シリンダブロックにおける周方向に互いに離間して前記シリンダブロックの軸方向に延在する複数のシリンダ穴と、基端側が前記駆動ディスクに揺動可能に支持されると共に、先端側が前記複数のシリンダ穴にそれぞれ挿入される複数のピストンと、前記シリンダブロックの回転に伴い前記シリンダ穴に対して交互に連通する吸入ポート及び吐出ポートを有する弁板とを備え、前記複数のピストンの各々は、基端側から先端側に向かって径寸法が徐々に拡大するテーパ軸部と、前記テーパ軸部の先端側に形成され、前記シリンダ穴の内面に対して摺動する小球部と、前記小球部より先端側に形成され、ピストンリングを装着したリング溝とを有し、前記シリンダ穴が前記吸入ポートに連通する吸入行程の一定区間と前記シリンダ穴が前記吐出ポートに連通する吐出行程の一定区間にて、前記ピストンが前記シリンダに対し大きく傾いて前記ピストンの前記テーパ軸部が前記シリンダ穴の内面に接触するように構成された斜軸式アキシャルピストンポンプにおいて、前記複数のピストンの各々は、前記小球部と前記リング溝の間であって前記シリンダ穴の内面との摺動範囲外に形成され、前記ピストンリングの一端面と接触する前記リング溝の一側面を構成する一端面を有する供給流量調整部を更に有し、前記供給流量調整部は、前記ピストンが前記シリンダ穴に対し最も大きく傾いたときに、前記供給流量調整部の前記一端面の外縁が全周に亘って前記ピストンリングの前記一端面の外縁より径方向内側に位置して、前記ピストンリングの前記一端面と前記供給流量調整部の前記一端面との接触範囲における全ての半径方向の幅が前記ピストンリングの前記一端面の半径方向の幅より小さくなるように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is provided on a drive shaft rotatably provided in the casing and one end extending out of the casing and on the other end of the drive shaft located in the casing. The drive disk, the cylinder block, the center hole formed along the rotation center axis of the cylinder block, one end side is swingably supported by the rotation center of the drive disk, and the other end side is the cylinder. A center shaft that is fitted into the center hole of the block and supports the cylinder block so that the rotation center axis of the cylinder block is inclined with respect to the drive shaft, and is formed around the center hole in the cylinder block. A plurality of cylinder holes extending in the axial direction of the cylinder block separated from each other in the circumferential direction in the cylinder block, and the proximal end side is swingably supported by the drive disk, and the tip end side is the plurality of cylinder blocks. Each of the plurality of pistons includes a plurality of pistons inserted into the cylinder holes, and a valve plate having suction ports and discharge ports that alternately communicate with the cylinder holes as the cylinder block rotates. A tapered shaft portion whose diameter gradually expands from the base end side to the tip end side, a small ball portion formed on the tip end side of the tapered shaft portion and sliding with respect to the inner surface of the cylinder hole, and the small ball portion. It has a ring groove formed on the tip side from the ball portion and equipped with a piston ring, and has a certain section of the suction stroke in which the cylinder hole communicates with the suction port and a discharge stroke in which the cylinder hole communicates with the discharge port. In an oblique shaft type axial piston pump configured such that the piston is greatly tilted with respect to the cylinder in a certain section and the tapered shaft portion of the piston comes into contact with the inner surface of the cylinder hole, each of the plurality of pistons. Is formed between the small ball portion and the ring groove and outside the sliding range with the inner surface of the cylinder hole, and constitutes one side surface of the ring groove that comes into contact with one end surface of the piston ring. Further, the supply flow rate adjusting unit further has an outer edge of the one end surface of the supply flow rate adjusting unit over the entire circumference when the piston is most inclined with respect to the cylinder hole. Located radially inside the outer edge of the one end surface of the piston ring, all radial widths in the contact range between the one end surface of the piston ring and the one end surface of the supply flow rate adjusting portion are the piston ring. Radial direction of the one end surface of It is configured to be smaller than the width of.
本発明によれば、ピストンの小球部の耐荷重性及び耐焼付性の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the load resistance and seizure resistance of the small ball portion of the piston.
以下、本発明の一実施形態の斜軸式アキシャルピストンポンプを、油圧ショベル等の建設機械に搭載されて固定容量型の油圧ポンプとして使用される場合を例にとり、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a case where the oblique shaft axial piston pump according to the embodiment of the present invention is mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator and used as a fixed capacity hydraulic pump will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態の斜軸式アキシャルピストンポンプの構造について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本実施形態における斜軸式アキシャルピストンポンプの構造を表す断面図である。図２は、本実施形態におけるピストンの構造を表す断面図である。図３は、図１中断面矢視III−IIIによる断面図（但し、便宜上、ケーシング及びセンタシャフト等を図示せず）であり、本実施形態における複数のピストンの状態を表す。 First, the structure of the oblique shaft type axial piston pump of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the oblique shaft type axial piston pump according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the piston in this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the cross-sectional view III-III in FIG. 1 (however, the casing, the center shaft, and the like are not shown for convenience), and shows the states of the plurality of pistons in the present embodiment.
本実施形態の斜軸式アキシャルピストンポンプは、ケーシング１、駆動シャフト２、駆動ディスク３、シリンダブロック４、センタシャフト５、複数（本実施形態では７つ）のピストン６、及び弁板７を備えている。
The oblique shaft axial piston pump of the present embodiment includes a
ケーシング１は、ケーシング本体８とヘッドケーシング９で構成されており、ヘッドケーシング９には、吸入流路（図示せず）及び吐出流路（図示せず）が形成されている。弁板７は、ヘッドケーシング９の内側に固定されており、前述した吸入流路に連通する吸入ポート１０（図３参照）と、前述した吐出流路に連通する吐出ポート１１（図３参照）とを有している。
The
駆動シャフト２は、ケーシング本体８内に複数の軸受１２で回転可能に支持されている。駆動シャフト２の一端側（図１の右側）は、ケーシング本体８外へ延出しており、図示しない原動機（詳細には、エンジン又は電動モータ等）に接続されている。ケーシング本体８内に位置する駆動シャフト２の他端側（図１の左側）には、駆動ディスク３が一体的に設けられている。したがって、駆動シャフト２及び駆動ディスク３は、原動機によって回転するようになっている。
The
駆動ディスク３の回転中心には、半球状の窪み部１３が形成され、駆動ディスク３の窪み部１３の周囲には、複数（本実施形態では７つ）の半球状の窪み部１４が形成されている。複数の窪み部１４は、駆動ディスク３の回転中心を中心として所定の半径を有する円周上に配置され、周方向に所定の間隔で互いに離間されている。
A
シリンダブロック４には、その回転中心軸に沿ってセンタ穴１５が形成され、シリンダブロック４におけるセンタ穴１５の周囲には、シリンダブロック４の軸方向に延在する複数（本実施形態では７つ）のシリンダ穴１６が形成されている。複数のシリンダ穴１６は、シリンダブロック４の回転中心を中心として所定の半径を有する円周上に配置され、周方向に所定の間隔で互いに離間されている。
A
センタシャフト５の一端側（図１の右側）には球形部１７が形成されており、この球形部１７が駆動ディスク３の窪み部１３に嵌合されている。これにより、センタシャフト５の一端側が駆動ディスク３の回転中心に揺動可能に支持されている。センタシャフト５の他端側（図１の左側）は、シリンダブロック４のセンタ穴１５に嵌合されている。センタシャフト５の他端側にはバネ収容穴１８が形成され、このバネ収容穴１８にバネ１９が設けられている。バネ１９は、弁板７に対してシリンダブロック４が摺動可能なようにシリンダブロック４を押し付けている。したがって、センタシャフト５は、シリンダブロック４の回転中心軸が駆動シャフト２に対して傾斜するように、シリンダブロック４を支持している。
A spherical portion 17 is formed on one end side (right side in FIG. 1) of the
各ピストン６の基端側（図１の右側）には大球部２０が形成されており、この大球部２０が駆動ディスク３の窪み部１４に嵌合されている。これにより、各ピストン６の基端側が駆動ディスク３に揺動可能に支持されている。各ピストン６の先端側（図１の左側）は、各シリンダ穴１６に挿入されている。
A
シリンダブロック４は、上述したセンタシャフト５及びピストン６を介して駆動ディスク３に接続されている。そのため、駆動シャフト２及び駆動ディスク３と共に、シリンダブロック４が回転する。これに伴い、各シリンダ穴１６と駆動ディスク３との距離が変化して、各シリンダ穴１６内のピストン６が往復するようになっている。
The
シリンダ穴１６内のピストン６が駆動ディスク３側に移動したときに、弁板７の吸入ポート１０及びヘッドケーシングの吸入流路を介してシリンダ穴１６に油（作動液体）が吸入される（吸入行程）。その後、シリンダ穴１６内のピストン６が弁板７側に移動したときに、弁板７の吐出ポート１１及びヘッドケーシングの吐出流路を介してシリンダ穴１６から圧油が吐出される（吐出行程）。すなわち、吸入ポート１０及び吐出ポート１１は、シリンダブロック４の回転に伴い、シリンダ穴１６に対して交互に連通する。吸入行程では、シリンダ穴１６が吸入ポート１０に連通し、吐出行程では、シリンダ穴１６が吐出ポート１１に連通する。
When the
各ピストン６は、基端側から先端側に向かって径寸法が徐々に拡大するテーパ軸部２１と、テーパ軸部２１の基端側に形成された大球部２０と、テーパ軸部２１の先端側に形成され、シリンダ穴１６の内面に対して摺動する（言い換えれば、シリンダ穴１６の内面との摺動範囲に形成された）小球部２２とを有している。
Each
上述した通り、シリンダブロック４の回転中心軸は、駆動シャフト２及び駆動ディスク３に対し傾斜している。そのため、ピストン６の回転位置に応じて、ピストン６の基端側と先端側で角速度差が生じる。ピストン６のテーパ軸部２１は、この角速度差に対応するための遊びの部分である。ピストン６は、その回転位置に応じてシリンダ穴１６に対する傾きが変化し、大きく傾いたときに、小球部２２だけでなく、テーパ軸部２１もシリンダ穴１６の内面と接触する。そして、７つのピストン６のうちの、２つのピストン６は、それらのテーパ軸部２１がシリンダ穴１６の内面（詳細には、駆動ディスク３側の開口の縁部）と接触することで、駆動ディスク３の回転力をシリンダブロック４に伝達するようになっている。
As described above, the rotation center axis of the
シリンダ穴１６に対するピストン６の傾きが小さくて、ピストン６のテーパ軸部２１がシリンダ穴１６の内面に接触しないときのピストン６の回転位置の範囲を、「非接触区間」と称し、シリンダ穴１６に対するピストン６の傾きが大きくて、ピストン６のテーパ軸部２１がシリンダ穴１６の内面に接触するときのピストン６の回転位置の範囲を、「接触区間」と称す。図３で示すように、ピストン６は、吸入行程の非接触区間から吸入行程の接触区間に移行し、その後、吸入行程の非接触区間に移行する。また、ピストン６は、吐出行程の非接触区間から吐出行程の接触区間に移行し、その後、吐出行程の非接触区間に移行する。
The range of the rotation position of the
なお、ピストン６が弁板７に最も近づくときのピストン６の回転位置を０度（上死点）とし、ピストン６が弁板７から最も離れるときのピストン６の回転位置を１８０度（下死点）とすれば、吸入行程の接触区間は、例えば４０度〜７０度の範囲である。吐出行程の接触区間は、例えば２２０度〜２５０度の範囲である。
The rotation position of the
各ピストン６は、小球部２２より先端側に形成されたリング溝２３を更に有し、リング溝２３にはピストンリング２４が装着されている。ピストンリング２４は、図示しないものの、周方向の一部が切断されており、弾性変形してピストン６のリング溝２３に着脱可能となっている。
Each
ピストンリング２４は、絞り機能を有している。シリンダ穴１６内の圧油の作用により、ピストンリング２４の外周面が全周に亘ってシリンダ穴１６の内面と接触すると共に、ピストンリング２４の一端面２５が全周に亘ってリング溝２３の一側面と接触する（後述の図４等参照）。そして、シリンダ穴１６内の圧油の一部は、前述した接触部分を通過する際に減圧されて、ピストン６の小球部２２に供給される。これにより、ピストン６の小球部２２とシリンダ穴１６の内面との隙間には、油膜（液膜）が形成されるようになっている。
The
ピストン６の軸方向断面における小球部２２の表面の輪郭は、所定の曲率を有する曲線であり、且つ、ピストン６の軸方向に垂直な線Ｍ１に対し線対称であって、その中心が半径方向外側に突出した形状である（後述の図８等参照）。また、ピストン６の軸方向断面におけるピストンリング２４の外周面の輪郭は、所定の曲率を有する曲線であり、且つ、ピストン６の軸方向に垂直な線Ｍ２に対し線対称であって、その中心が半径方向外側に突出した形状である（後述の図８等参照）。
The contour of the surface of the
次に、本実施形態のピストン６の小球部２２で生じる力について、図４を用いて説明する。図４は、図３中断面矢視IV−IVによる断面図であり、本実施形態における吐出行程の接触区間中のピストンの状態を表す。
Next, the force generated in the
本実施形態のピストン６の小球部２２で生じる力は、３つある。１つ目は、ピストン６に作用する遠心力（詳細には、シリンダブロック４の半径方向の外側へ向いた力）の分力Ｆ１である。
There are three forces generated by the
２つ目は、吐出行程にて、シリンダ穴１６内の圧油の一部がピストンリング２４を介し減圧されてピストン６の小球部２２に供給されており、その油圧荷重によって生じる力である。詳しく説明すると、ピストン６の傾斜方向の一方側（図４の下側）では、シリンダ穴１６の内面に対してピストン６の小球部２２が接触しておらず、シリンダ穴１６の内面とピストン６との隙間が大きく、この隙間の油圧が作用するピストン６の範囲が大きくなる。ピストン６の傾斜方向の反対側（図４の上側）では、シリンダ穴１６の内面に対してピストン６の小球部２２が接触しており、シリンダ穴１６の内面とピストン６の小球部２２との隙間が小さく、この隙間の油圧が作用するピストン６の範囲が小さくなる。そのため、ピストン６の傾斜方向の一方側からの油圧荷重と反対側からの油圧荷重との差分である力（以降、油圧荷重の分力Ｆ２という）が生じる。
The second is the force generated by the hydraulic load of a part of the pressure oil in the
３つ目は、ピストン６のテーパ軸部２１とシリンダ穴１６の内面との接触時にピストン６のテーパ軸部２１に作用する回転力Ｆａに対し、ピストン６の小球部で生じる分力Ｆ３である。なお、前述した回転力Ｆａは、ピストン６の小球部で生じる分力Ｆ３とピストン６の大球部２０で生じる分力Ｆｂに分配される。そのため、シリンダ穴１６と駆動ディスク３の間の距離Ｌが大きくなるほど、回転力Ｆａに対する分力Ｆ３の割合が大きく、回転力Ｆａに対する分力Ｆｂの割合が小さくなる。
The third is the component force F3 generated in the small ball portion of the
吸入行程の非接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる力は、遠心力の分力Ｆ１のみである。吐出行程の非接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる力は、遠心力の分力Ｆ１と油圧荷重の分力Ｆ２である。吸入行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる力は、遠心力の分力Ｆ１と回転力の分力Ｆ３である。吐出行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる力は、遠心力の分力Ｆ１と油圧荷重の分力Ｆ２と回転力の分力Ｆ３である（図４参照）。なお、吐出行程の接触区間では、吐出行程の非接触区間と比べ、ピストン６の傾きが大きいため、ピストン６の傾斜方向の一方側からの油圧荷重と反対側からの油圧荷重との差分が大きい。すなわち、吐出行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる油圧荷重の分力Ｆ２は、吐出行程の非接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる油圧荷重の分力Ｆ２より大きい。また、吐出行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる回転力の分力Ｆ３は、吸入行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる回転力の分力Ｆ３より大きい。
The force generated in the
したがって、吐出行程の接触区間中のピストン６の小球部２２で生じる力が最も大きい。そのため、ピストン６の小球部２２の耐焼付性及び耐荷重性を高めるためには、吐出行程の接触区間に着目して、ピストン６の小球部２２とシリンダ穴１６の内面との隙間における油膜の形成を促進することが好ましい。別の言い方をすれば、ピストン６がシリンダ穴１６に対し最も大きく傾いたときに着目して、ピストン６の小球部２２とシリンダ穴１６の内面との隙間における油膜の形成を促進することが好ましい。具体的には、ピストンリング２４を介しピストン６の小球部２２に供給する油の量を高めることが好ましい。そのため、本実施形態のピストン６は、小球部２２とリング溝２３の間であってシリンダ穴１６の内面との摺動範囲外（本実施形態では、小球部２２の線対称範囲の外側）に形成された供給流量調整部２６を更に有している。
Therefore, the force generated in the
次に、従来技術のピストンと比較しながら、本実施形態のピストンの構造及び作用効果を説明する。 Next, the structure and action and effect of the piston of the present embodiment will be described while comparing with the piston of the prior art.
図５は、従来技術におけるピストンの構造を表す部分拡大断面図であり、図２のＡ部に対応する。図６は、従来技術における吐出行程の接触区間中のピストンのリング溝の一側面とピストンリングの一端面との位置関係を表す部分拡大断面図であり、図４のＢ部に対応する。図７は、従来技術における吐出行程の接触区間中のピストンのリング溝の一端面とピストンリングの一端面との接触範囲を表す図である。 FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing the structure of the piston in the prior art, and corresponds to part A in FIG. FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing the positional relationship between one side surface of the ring groove of the piston and one end surface of the piston ring in the contact section of the discharge stroke in the prior art, and corresponds to the portion B of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a contact range between one end surface of the ring groove of the piston and one end surface of the piston ring in the contact section of the discharge stroke in the prior art.
従来技術のピストン１００は、小球部２２とリング溝２３の間に供給流量調整部２６を備えていない。すなわち、小球部２２の一端面１０１が、ピストンリング２４の一端面２５と接触するリング溝２３の一側面を構成している。そして、図５で示すように、ピストン１００がシリンダ穴１６に対し傾いていないときに、小球部２２の一端面１０１の外縁が全周に亘ってピストンリング２４の一端面２５の外縁と同じ径方向位置となる。
The
ピストン１００がシリンダ穴１６に対し最も大きく傾いたときに、ピストン１００の傾斜方向の一方側では、小球部２２の一端面１０１の外縁がピストンリング２４の一端面２５の外縁より径方向内側に位置し、且つピストンリング２４の一端面２５の内縁より径方向外側に位置する（上述の図４参照）。しかし、図６で示すように、ピストン１００の傾斜方向の反対側では、小球部２２の一端面１０１の外縁がピストンリング２４の一端面２５の外縁より径方向外側に位置する。
When the
そのため、図７で示す接触範囲Ｓ１（図中ハッチングで示す範囲）にて、ピストンリング２４の一端面２５と小球部２２の一端面１０１が接触する。詳しく説明すると、ピストン１００の傾斜方向の一方側（図７の下側）における接触範囲Ｓ１の半径方向の幅は、ピストンリング２４の一端面２５の半径方向の幅より小さい。一方、ピストン１００の傾斜方向の反対側（図７の下側）における接触範囲Ｓ１の半径方向の幅は、ピストンリング２４の一端面２５の半径方向の幅と同じになる。
Therefore, in the contact range S1 (range shown by hatching in the figure) shown in FIG. 7, one
図８は、本実施形態におけるピストンの構造を表す部分拡大断面図であり、図２のＡ部に対応する。図９は、本実施形態における吐出行程の接触区間中のピストンのリング溝の一側面とピストンリングの一端面との位置関係を表す部分拡大断面図であり、図４のＢ部に対応する。図１０は、本実施形態における吐出行程の接触区間中のピストンのリング溝の一端面とピストンリングの一端面との接触範囲を表す図である。 FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing the structure of the piston in the present embodiment, and corresponds to part A in FIG. FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view showing the positional relationship between one side surface of the ring groove of the piston and one end surface of the piston ring in the contact section of the discharge stroke in the present embodiment, and corresponds to the portion B of FIG. FIG. 10 is a diagram showing a contact range between one end surface of the ring groove of the piston and one end surface of the piston ring in the contact section of the discharge stroke in the present embodiment.
本実施形態のピストン６は、小球部２２とリング溝２３の間に供給流量調整部２６を備えている。すなわち、供給流量調整部２６の一端面２７が、ピストンリング２４の一端面２５と接触するリング溝２３の一側面を構成している。供給流量調整部２６は、小球部２２に連続するものの、ピストン６の先端側に向かうに従って径寸法が徐々に小さくなるように構成されている。本実施形態では、ピストン６の軸方向断面における供給流量調整部２６の表面の輪郭は、ピストン６の軸方向断面における小球部２２の表面の輪郭と同じ曲率を有する曲線である。そして、図８で示すように、ピストン６がシリンダ穴１６に対し傾いていないときに、供給流量調整部２６の一端面２７が全周に亘ってピストンリング２４の一端面２５の外縁より径方向内側に位置し、且つピストンリング２４の一端面２５の内縁より径方向外側に位置する。
The
また、ピストン６がシリンダ穴１６に対し最も大きく傾いたときも、供給流量調整部２６の一端面２７の外縁が全周に亘ってピストンリング２４の一端面２５の外縁より径方向内側に位置し、且つピストンリング２４の一端面２５の内縁より径方向外側に位置する。すなわち、従来技術とは異なり、図９で示すように、ピストン６の傾斜方向の反対側では、供給流量調整部２６の一端面２７の外縁がピストンリング２４の一端面２５の外縁より径方向内側に位置し、且つピストンリング２４の一端面２５の内縁より径方向外側に位置する。
Further, even when the
そのため、図１０で示す接触範囲Ｓ２（図中ハッチングで示す範囲）にて、ピストンリング２４の一端面２５と供給流量調整部２６の一端面２７が接触する。詳しく説明すると、ピストンリング２４の一端面２５と供給流量調整部２６の一端面２７との接触範囲Ｓ２における全ての半径方向の幅が、ピストンリング２４の一端面２５の半径方向の幅より小さくなる。別の言い方をすれば、接触範囲Ｓ２の各半径方向の幅が、対応する従来技術の接触範囲Ｓ１の各半径方向の幅より小さくなる。
Therefore, in the contact range S2 (range indicated by hatching in the drawing) shown in FIG. 10, one
そのため、本実施形態では、従来技術と比べ、ピストン６の小球部２２に供給する油の量を高めることができる。これにより、ピストン６の小球部２２とシリンダ穴１６の内面との隙間における油膜の形成を促進することができ、特に、ピストン６の小球部２２のうちのピストン６の傾斜方向の反対側（言い換えれば、シリンダ穴１６と接触する部分）における油膜の圧力を高めることができる。また、供給流量調整部２６があることで、受圧面積を大きくすることができる。したがって、ピストン６の小球部２２の耐荷重性及び耐焼付性の向上を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the amount of oil supplied to the
なお、上記一実施形態において、ピストン６の軸方向断面における供給流量調整部２６の表面の輪郭は、ピストン６の軸方向断面における小球部２２の表面の輪郭と同じ曲率を有する曲線である場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば図１１で示す変形例のように、ピストン６の軸方向断面における供給流量調整部２６Ａの表面の輪郭は、ピストン６の軸方向断面における小球部２２の表面の輪郭と異なる曲率を有する曲線であってもよい。また、例えば図１２で示す変形例のように、ピストン６の軸方向断面における供給流量調整部２６Ｂの表面の輪郭は、直線であってもよい。これらの変形においても、上記同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the contour of the surface of the supply flow
また、上記一実施形態等において、ピストンリング２４は、ピストン６の小球部２２より先端側だけに設けられた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、ピストンリング２４は、ピストン６の小球部２２より先端側だけでなく、基端側にも設けられてもよい。
Further, in the above-described embodiment and the like, the case where the
また、上記一実施形態等において、斜軸式アキシャルピストンポンプは、７つのピストン６を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば５つ又は９つのピストン６を備えてもよい。
Further, in the above-described embodiment and the like, the oblique shaft type axial piston pump has been described by taking the case where seven
また、上記一実施形態等において、斜軸式アキシャルピストンポンプは、固定容量型の油圧ポンプとして使用される（言い換えれば、作動液体として油を用いる）場合を例にとって説明したが、これに限られない。斜軸式アキシャルピストンポンプは、作動液体として油以外のものを用いてもよい。また、斜軸式アキシャルピストンポンプは、可変容量型であってもよい。 Further, in the above-described embodiment and the like, the case where the oblique shaft type axial piston pump is used as a fixed-capacity hydraulic pump (in other words, oil is used as the hydraulic liquid) has been described as an example, but the present invention is limited to this. Absent. The oblique shaft type axial piston pump may use a liquid other than oil as the working liquid. Further, the oblique shaft type axial piston pump may be a variable displacement type.
１ ケーシング
２ 駆動シャフト
３ 駆動ディスク
４ シリンダブロック
５ センタシャフト
６ ピストン
７ 弁板
１０ 吸入ポート
１１ 吐出ポート
１６ シリンダ穴
２１ テーパ軸部
２２ 小球部
２３ リング溝
２４ ピストンリング
２５ ピストンリングの一端面
２６，２６Ａ，２６Ｂ 供給流量調整部
２７ 供給流量調整部の一端面
1
Claims (4)
前記ケーシング内に位置する前記駆動シャフトの他端側に設けられた駆動ディスクと、
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックの回転中心軸に沿って形成されたセンタ穴と、
一端側が前記駆動ディスクの回転中心に揺動可能に支持されると共に、他端側が前記シリンダブロックの前記センタ穴に嵌合されて、前記シリンダブロックの回転中心軸が前記駆動シャフトに対して傾斜するように前記シリンダブロックを支持するセンタシャフトと、
前記シリンダブロックにおける前記センタ穴の周囲に形成され、前記シリンダブロックにおける周方向に互いに離間して前記シリンダブロックの軸方向に延在する複数のシリンダ穴と、
基端側が前記駆動ディスクに揺動可能に支持されると共に、先端側が前記複数のシリンダ穴にそれぞれ挿入される複数のピストンと、
前記シリンダブロックの回転に伴い前記シリンダ穴に対して交互に連通する吸入ポート及び吐出ポートを有する弁板とを備え、
前記複数のピストンの各々は、
基端側から先端側に向かって径寸法が徐々に拡大するテーパ軸部と、
前記テーパ軸部の先端側に形成され、前記シリンダ穴の内面に対して摺動する小球部と、
前記小球部より先端側に形成され、ピストンリングを装着したリング溝とを有し、
前記シリンダ穴が前記吸入ポートに連通する吸入行程の一定区間と前記シリンダ穴が前記吐出ポートに連通する吐出行程の一定区間にて、前記ピストンが前記シリンダに対し大きく傾いて前記ピストンの前記テーパ軸部が前記シリンダ穴の内面に接触するように構成された斜軸式アキシャルピストンポンプにおいて、
前記複数のピストンの各々は、
前記小球部と前記リング溝の間であって前記シリンダ穴の内面との摺動範囲外に形成され、前記ピストンリングの一端面と接触する前記リング溝の一側面を構成する一端面を有する供給流量調整部を更に有し、
前記供給流量調整部は、前記ピストンが前記シリンダ穴に対し最も大きく傾いたときに、前記供給流量調整部の前記一端面の外縁が全周に亘って前記ピストンリングの前記一端面の外縁より径方向内側に位置して、前記ピストンリングの前記一端面と前記供給流量調整部の前記一端面との接触範囲における全ての半径方向の幅が前記ピストンリングの前記一端面の半径方向の幅より小さくなるように構成されたことを特徴とする斜軸式アキシャルピストンポンプ。 A drive shaft that is rotatably provided in the casing and has one end extending out of the casing.
A drive disk provided on the other end side of the drive shaft located in the casing and
Cylinder block and
A center hole formed along the rotation center axis of the cylinder block and
One end side is swingably supported by the rotation center of the drive disk, and the other end side is fitted into the center hole of the cylinder block, so that the rotation center axis of the cylinder block is inclined with respect to the drive shaft. With a center shaft that supports the cylinder block,
A plurality of cylinder holes formed around the center hole in the cylinder block, separated from each other in the circumferential direction of the cylinder block, and extending in the axial direction of the cylinder block.
A plurality of pistons whose base end side is swingably supported by the drive disk and whose tip end side is inserted into the plurality of cylinder holes, respectively.
A valve plate having suction ports and discharge ports that alternately communicate with the cylinder holes as the cylinder block rotates is provided.
Each of the plurality of pistons
A tapered shaft that gradually expands in diameter from the base end side to the tip end side,
A small ball portion formed on the tip end side of the tapered shaft portion and sliding with respect to the inner surface of the cylinder hole,
It has a ring groove formed on the tip side of the small ball portion and equipped with a piston ring.
The piston is greatly tilted with respect to the cylinder in a fixed section of the suction stroke in which the cylinder hole communicates with the suction port and a fixed section of the discharge stroke in which the cylinder hole communicates with the discharge port. In the oblique axis type axial piston pump configured so that the portion contacts the inner surface of the cylinder hole.
Each of the plurality of pistons
It has one end surface that is formed between the small ball portion and the ring groove and outside the sliding range with the inner surface of the cylinder hole and constitutes one side surface of the ring groove that comes into contact with one end surface of the piston ring. It also has a supply flow rate adjustment unit,
When the piston is tilted most with respect to the cylinder hole, the outer edge of the one end surface of the supply flow rate adjusting unit has a diameter larger than the outer edge of the one end surface of the piston ring over the entire circumference. Located inside the direction, all radial widths in the contact range between the one end surface of the piston ring and the one end surface of the supply flow rate adjusting unit are smaller than the radial width of the one end surface of the piston ring. An oblique shaft type axial piston pump characterized by being configured to be.
前記ピストンの軸方向断面における前記供給流量調整部の表面の輪郭は、前記ピストンの軸方向断面における前記小球部の表面の輪郭と同じ曲率を有する曲線であることを特徴とする斜軸式アキシャルピストンポンプ。 In the oblique shaft type axial piston pump according to claim 1.
The contour of the surface of the supply flow rate adjusting portion in the axial cross section of the piston is a curved axis having the same curvature as the contour of the surface of the globules in the axial cross section of the piston. Piston pump.
前記ピストンの軸方向断面における前記供給流量調整部の表面の輪郭は、前記ピストンの軸方向断面における前記小球部の表面の輪郭と異なる曲率を有する曲線であることを特徴とする斜軸式アキシャルピストンポンプ。 In the oblique shaft type axial piston pump according to claim 1.
The contour of the surface of the supply flow rate adjusting portion in the axial cross section of the piston is a curved axis having a curvature different from the contour of the surface of the small sphere portion in the axial cross section of the piston. Piston pump.
前記ピストンの軸方向断面における前記供給流量調整部の表面の輪郭は、直線であることを特徴とする斜軸式アキシャルピストンポンプ。 In the oblique shaft type axial piston pump according to claim 1.
An oblique-axis axial piston pump characterized in that the contour of the surface of the supply flow rate adjusting portion in the axial cross section of the piston is a straight line.
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| CN205445926U (en) * | 2015-12-31 | 2016-08-10 | 南京航空航天大学 | Bent axis type axial piston pump / motor of no connecting rod toper plunger |
| JP2018135838A (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 日立建機株式会社 | Bent axis type liquid pressure rotary machine |
-
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