JP2021042704A - Liquid pressure rotary machine and piston shoe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液圧回転機及びピストンシューに関するものである。 The present invention relates to a hydraulic rotary machine and a piston shoe.
特許文献１には、ピストンの端部に連設されるピストンシューを備えるピストンポンプが開示されている。このピストンシューは、ピストンに連設された球面軸受けと、カムプレート上を摺動する摺動面を有するディスク部と、球面軸受けとディスク部とを接続し球面軸受けの直径よりも小さい直径に設定された首部と、を有する。ディスク部のカムプレートに対向する側には、潤滑油を蓄える静圧ポケットが設けられる。ピストンの内部には、軸方向に沿って潤滑油が導かれるキリ穴が形成され、ピストンシューの球面軸受け、首部、及びディスクには、ピストンのキリ穴に導かれた潤滑油を、ディスク部の静圧ポケットを介して摺動面に導くキリ穴が形成される。 Patent Document 1 discloses a piston pump including a piston shoe connected to the end of the piston. This piston shoe is set to a diameter smaller than the diameter of the spherical bearing by connecting the spherical bearing connected to the piston, the disk portion having a sliding surface sliding on the cam plate, and the spherical bearing and the disk portion. It has a bearing and a bearing. A static pressure pocket for storing lubricating oil is provided on the side of the disc portion facing the cam plate. A drill hole is formed inside the piston to guide the lubricating oil along the axial direction, and the lubricating oil guided to the drill hole of the piston is applied to the spherical bearing of the piston shoe, the neck, and the disc of the disc. A drill hole is formed that leads to the sliding surface through the static pressure pocket.
特許文献１に開示されるピストンポンプでは、ピストンポンプが吸い込んで吐出する作動油の一部が、ピストン及びピストンシューに形成されるキリ穴を通じて、潤滑油として静圧ポケットに導かれる。これにより、静圧軸受が構成され、ピストンシューが円滑に摺動することができる。 In the piston pump disclosed in Patent Document 1, a part of the hydraulic oil sucked and discharged by the piston pump is guided to the static pressure pocket as lubricating oil through a drill hole formed in the piston and the piston shoe. As a result, the hydrostatic bearing is configured, and the piston shoe can slide smoothly.
しかしながら、このようなピストンポンプでは、作動油に含まれるコンタミネーション（以下、「コンタミ」とも称する。）がピストンシューと斜板（カムプレート）との間に挟み込まれることがある。これにより、ピストンシューと斜板との摺接面でコンタミに起因した偏摩耗が生じ、静圧軸受構造を維持できなくなるおそれがある。静圧軸受構造が維持されないと、ピストンポンプが吸い込んだ作動油がピストンシューと斜板との間から漏れ出してしまい、液圧回転機の作動が不安定になる。 However, in such a piston pump, contamination contained in hydraulic oil (hereinafter, also referred to as “contamination”) may be sandwiched between the piston shoe and the swash plate (cam plate). As a result, uneven wear due to contamination may occur on the sliding contact surface between the piston shoe and the swash plate, and the hydrostatic bearing structure may not be maintained. If the hydrostatic bearing structure is not maintained, the hydraulic oil sucked by the piston pump leaks from between the piston shoe and the swash plate, and the operation of the hydraulic rotary machine becomes unstable.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液圧回転機の作動を安定させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to stabilize the operation of the hydraulic rotary machine.
本発明は、液圧回転機であって、シャフトが連結されてシャフトと共に回転するシリンダブロックと、シリンダブロックに形成されシャフトの周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダと、シリンダ内に摺動可能に挿入されシリンダの内部に容積室を区画するピストンと、ピストンの先端部に回転自在に連結されるピストンシューと、ピストンシューが摺接する斜板と、シリンダブロックを収容するケースと、を備え、ピストンシューは、ピストンの先端部に回転自在に連結される連結部と、斜板に摺接する摺接面を有し連結部に接続される摺接部と、を有し、摺接部は、摺接面の外周縁に開口する開口部を複数有して摺接面に形成される流体通路を有し、シリンダ内の容積室とピストンシューの摺接部の流体通路とは、ピストン又はピストンシューによって遮断されていることを特徴とする。 The present invention is a hydraulic rotary machine, in which a cylinder block in which a shaft is connected and rotates together with the shaft, a plurality of cylinders formed in the cylinder block and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft, and a cylinder. A piston that is slidably inserted to partition the volume chamber inside the cylinder, a piston shoe that is rotatably connected to the tip of the piston, a swash plate to which the piston shoe slides, and a case that houses the cylinder block. The piston shoe has a connecting portion that is rotatably connected to the tip of the piston and a sliding contact portion that has a sliding contact surface that is in sliding contact with the swash plate and is connected to the connecting portion. The portion has a fluid passage formed on the sliding contact surface having a plurality of openings that open on the outer peripheral edge of the sliding contact surface, and the volume chamber in the cylinder and the fluid passage of the sliding contact portion of the piston shoe are It is characterized in that it is blocked by a piston or a piston shoe.
この発明では、シリンダブロックの回転によってピストンシューが斜板に摺接しながら回転するのに伴い、ケース内の作動流体が流体通路の少なくとも一つの開口部を通じて流体通路に導かれ、その他の開口部からケース内へ排出される。このように流体通路を通過する作動流体によって、ピストンシューと斜板とが潤滑される。また、流体通路を通過する作動流体の流れが生じるため、ピストンシューと斜板との間におけるコンタミの滞留が抑制され、コンタミに起因したピストンシューと斜板との間の偏摩耗の発生を抑制できる。さらに、流体通路がシリンダ内の容積室とは遮断されているため、容積室の作動流体は流体通路には導かれない。このため、容積室の作動流体がピストンシューと斜板との間から漏れ出すことが抑制される。 In the present invention, as the piston shoe rotates while sliding against the swash plate due to the rotation of the cylinder block, the working fluid in the case is guided to the fluid passage through at least one opening of the fluid passage, and from the other openings. It is discharged into the case. The working fluid passing through the fluid passage in this way lubricates the piston shoe and the swash plate. In addition, since the flow of the working fluid passing through the fluid passage is generated, the retention of contamination between the piston shoe and the swash plate is suppressed, and the occurrence of uneven wear between the piston shoe and the swash plate due to the contamination is suppressed. it can. Further, since the fluid passage is isolated from the volume chamber in the cylinder, the working fluid in the volume chamber is not guided to the fluid passage. Therefore, it is possible to prevent the working fluid of the volume chamber from leaking from between the piston shoe and the swash plate.
また、本発明は、ピストンの移動方向における容積室の一端部が、ピストンによって閉塞されることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that one end of the volume chamber in the moving direction of the piston is closed by the piston.
この発明では、容積室とピストンシューの流体通路とがピストンによって遮断される。 In the present invention, the volume chamber and the fluid passage of the piston shoe are blocked by the piston.
また、本発明は、互いに直交する２つの流体通路を有することを特徴とする。 The present invention is also characterized by having two fluid passages orthogonal to each other.
この発明では、流体通路の開口部が等角度間隔で摺接面の外周縁に開口する。よって、１つの流体通路のみが形成される場合と比較して、摺接面における作動流体の流れを増やすことができると共に、流体通路へ作動流体を流入させやすくなる。したがって、ピストンシューと斜板との潤滑をより効果的に行うことができると共に、ピストンシューと斜板との間でコンタミが挟み込まれることをより一層抑制することができる。 In the present invention, the openings of the fluid passage are opened at equal intervals on the outer peripheral edge of the sliding contact surface. Therefore, as compared with the case where only one fluid passage is formed, the flow of the working fluid on the sliding contact surface can be increased, and the working fluid can easily flow into the fluid passage. Therefore, lubrication between the piston shoe and the swash plate can be performed more effectively, and contamination can be further suppressed from being pinched between the piston shoe and the swash plate.
また、本発明は、連結部が、ピストンの先端部に回転自在に摺接する接触面を有し、ピストンシューは、流体通路及び接触面に開口する連通路を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the connecting portion has a contact surface that rotatably slides into contact with the tip end portion of the piston, and the piston shoe has a fluid passage and a continuous passage that opens to the contact surface.
この発明では、連通路を通じて作動流体が連結部とピストンの先端部との間に導かれるため、連結部の接触面とピストンの先端部とが潤滑される。 In the present invention, since the working fluid is guided between the connecting portion and the tip portion of the piston through the communication passage, the contact surface of the connecting portion and the tip portion of the piston are lubricated.
また、本発明は、液圧回転機におけるピストンの先端部に回転自在に連結されるピストンシューであって、ピストンの先端部に回転自在に連結される連結部と、連結部に連結され斜板に摺接する摺接面を有する摺接部と、を有し、摺接部は、摺接面の外周縁に開口する開口部を複数有して摺接面に形成される流体通路を有し、流体通路は、複数の開口部間での作動流体の流れのみを許容することを特徴とする。 Further, the present invention is a piston shoe rotatably connected to the tip of a piston in a hydraulic fluid rotary machine, and a connecting portion rotatably connected to the tip of the piston and a swash plate connected to the connecting portion. The sliding contact portion has a sliding contact portion having a sliding contact surface that is in sliding contact with the sliding contact surface, and the sliding contact portion has a plurality of openings that open on the outer peripheral edge of the sliding contact surface and has a fluid passage formed in the sliding contact surface. The fluid passage is characterized in that it only allows the flow of working fluid between the plurality of openings.
この発明では、作動流体が流体通路の少なくとも一つの開口部を通じて流体通路に導かれ、その他の開口部から排出される。このように流体通路を通過する作動流体によって、ピストンシューと斜板とが潤滑される。また、流体通路を通過する作動流体の流れが生じるため、ピストンシューと斜板との間におけるコンタミの滞留が抑制され、コンタミに起因したピストンシューと斜板との間の偏摩耗の発生を抑制できる。このため、液圧回転機の容積室の作動流体がピストンシューと斜板との間から漏れ出すことが抑制される。 In the present invention, the working fluid is guided to the fluid passage through at least one opening of the fluid passage and discharged from the other openings. The working fluid passing through the fluid passage in this way lubricates the piston shoe and the swash plate. In addition, since the flow of the working fluid passing through the fluid passage is generated, the retention of contamination between the piston shoe and the swash plate is suppressed, and the occurrence of uneven wear between the piston shoe and the swash plate due to the contamination is suppressed. it can. Therefore, it is possible to prevent the working fluid in the volume chamber of the hydraulic rotary machine from leaking from between the piston shoe and the swash plate.
本発明によれば、液圧回転機の作動が安定する。 According to the present invention, the operation of the hydraulic rotary machine is stable.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る液圧回転機１００及び流体圧装置１０１について説明する。
Hereinafter, the
本実施形態では、液圧回転機１００が、作動油を作動流体とするアキシャル型の油圧回転機１００である場合について説明する。油圧回転機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、作動流体としての作動油を供給可能なピストンポンプ１００として機能し、また外部から供給される作動油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、回転駆動力を出力可能なピストンモータとして機能する（図２参照）。なお、油圧回転機１００は、ピストンポンプとしてのみ機能するものでもよいし、ピストンモータとしてのみ機能するものであってもよい。
In the present embodiment, the case where the
以下の説明では、油圧回転機１００をピストンポンプ１００として使用した場合について例示し、油圧回転機１００を「ピストンポンプ１００」と称する。
In the following description, a case where the
ピストンポンプ１００は、図１に示すように、流体圧装置１０１において、流体圧機器１０２の油圧供給源として使用される。
As shown in FIG. 1, the
流体圧装置１０１は、作動油を貯留するタンクＴと、タンクＴから作動油を吸い込んで吐出するピストンポンプ１００と、ピストンポンプ１００から吐出される作動油が導かれる流体圧機器１０２と、を備える。
The
本実施形態では、流体圧装置１０１は、作動油中のコンタミの含有量を測定するためのコンタミ測定装置であり、流体圧機器１０２は、コンタミの含有量を実際に測定する測定器である。流体圧機器１０２に導かれた作動油は、タンクＴへ還流される。
In the present embodiment, the
以下、ピストンポンプ１００の具体的構成について説明する。
Hereinafter, a specific configuration of the
ピストンポンプ１００は、図２に示すように、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と共に回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２を収容するケース３と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
ケース３は、両端に開口部３ｂ，３ｃが設けられるハウジング３ａと、ハウジング３ａの一方の開口部３ｂを封止しシャフト１が挿通するフロントカバー４と、ハウジング３ａの他方の開口部３ｃを封止しシャフト１の端部を収容するエンドカバー５と、を備える。
The
ハウジング３ａ、フロントカバー４、及びエンドカバー５のそれぞれは、外形が円形に形成されて径が互いに略同一の円筒面状の外周面を有する。フロントカバー４及びエンドカバー５は、ハウジング３ａに結合され一体化される。これにより、ケース３が構成される。なお、ハウジング３ａへのフロントカバー４及びエンドカバー５の結合は、例えば、溶接、かしめ、又はボルト締結等の方法を用いることができる。なお、ハウジング３ａ、フロントカバー４、及びエンドカバー５の外径形状は、円形に限られず、例えば四角形など任意に設定することができる。
Each of the
フロントカバー４の挿通孔４ａを通じて外部に突出するシャフト１の一方の端部１ａには、動力源が連結される。シャフト１の端部１ａは、第一軸受部１６を介してフロントカバー４の挿通孔４ａに回転自在に支持される。
A power source is connected to one
ケース３の内部は、作動油で満たされている。ケース３の内部は、ケース３に形成されるドレンポート（図示省略）を通じてタンクＴ（図１参照）に連通する。なお、ケース３の内部は、後述する吸込通路１１に連通してケース３内の作動油が吸込通路１１に環流するように構成されてもよい。
The inside of the
シャフト１の他方の端部１ｂは、エンドカバー５に設けられる収容凹部５ａに収容され、第二軸受部１７を介して回転自在に支持される。
The
エンドカバー５は、ハウジング３ａに結合される基部５ｂと、基部５ｂからシャフト１の軸方向に突出しハウジング３ａに挿入される円筒部５ｃと、円筒部５ｃからシャフト１の軸方向に突出しシリンダブロック２の基端面２ｃが摺接する支持部５ｄと、を有する。支持部５ｄは、球面状の支持面５ｅによって、シリンダブロック２の基端面２ｃと摺接しシリンダブロック２を支持する。シリンダブロック２の基端面２ｃは、支持部５ｄの支持面５ｅの球面に対応する形状に形成される。エンドカバー５の支持面５ｅとシリンダブロック２の基端面２ｃとの間には、わずかに作動油が導かれ静圧軸受が構成される。
The
シリンダブロック２は、シャフト１が貫通する貫通孔２ａを有する。貫通孔２ａには、シャフト１が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。
The
シリンダブロック２には、図２及び図３に示すように、一方の端面２ｄに開口部を有する複数（本実施形態では７つ）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。シリンダブロック２には、図２に示すように、複数のシリンダ２ｂにそれぞれ開口する複数のシリンダポート１０が形成される。なお、ピストン６の数（シリンダ２ｂの数）は、本実施形態のような７本に限られず、任意に設定できる。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
シリンダ２ｂには、図２及び図４に示すように、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は、中実部材として形成される。ピストン６の基端部６ｂは、シリンダ２ｂの内壁面と共に容積室７を区画する。ピストン６は中実であるため、容積室７のピストン６側の端部は、ピストン６の基端部６ｂにより閉塞される。ピストン６の先端側は、シリンダ２ｂの開口部から突出し、その先端部は球面座６ａとして形成される。球面座６ａの外面６ｃは、球面状に形成される（図４参照）。
As shown in FIGS. 2 and 4, a
ピストンポンプ１００は、ピストン６の球面座６ａに回転自在に連結されるピストンシュー（以下、単に「シュー」とも称する。）２０と、シリンダブロック２の回転に伴ってシュー２０が摺接する斜板３０と、をさらに備える。
The
シュー２０は、各ピストン６の球面座６ａを受容して球面座６ａに回転自在に連結される連結部としての受容部２１と、斜板３０に摺接する摺接面２５ａを有し受容部２１に接続される摺接部としての平板部２５と、を備える。
The
受容部２１には、図４に示すように、端部に開口しピストン６の球面座６ａを受容する凹部２２が形成される。受容部２１の凹部２２の内面には、球面状の接触面２２ａが形成される。接触面２２ａは、受容した球面座６ａの外面６ｃと摺接する。このようにして、シュー２０は球面座６ａに対してあらゆる方向に角度変位可能に構成され、ピストン６と受容部２１とが回転可能に連結される。
As shown in FIG. 4, the receiving
平板部２５は、円板状に形成される。平板部２５の摺接面２５ａは、平坦に形成される。平板部２５の摺接面２５ａには、図４及び図５に示すように、ケース３内の作動油が通過する２つの流体通路４１，４２が形成される。２つの流体通路４１，４２は、平板部２５の径方向に延びて互いに直交する。２つの流体通路４１，４２が交差する部分には、摺接面２５ａから窪む円形のポケット４５が形成される。ポケット４５は、流体通路４１，４２の一部を構成している。
The
２つの流体通路４１，４２は、それぞれ平板部２５の円筒状の外周面２５ｃに開口している（図４参照）。具体的には、一方の流体通路４１は、摺接面２５ａの外周縁２５ｂ（摺接面２５ａと平板部２５の円筒状の外周面２５ｃとが交わる部位）に開口する一対の開口部４１ａ，４１ｂを有する。また、他方の流体通路４２は、摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する一対の開口部４２ａ，４２ｂを有する。つまり、流体通路４１，４２の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、摺接面２５ａの外周縁２５ｂに対して、周方向に等角度間隔で設けられる。
The two
流体通路４１，４２は、図４に示すように、一定の深さ（摺接面２５ａに垂直な方向の寸法）を有して、平板部２５の径方向に沿って形成される。なお、流体通路４１，４２は、深さが一定に形成されるものに限られない。例えば、流体通路４１，４２は、それぞれ平板部２５の径方向に沿ってポケット４５から外周面２５ｃに向かうにつれて、深さが大きくなるようなテーパ状に形成されてもよい。平板部２５の外周面２５ｃ側（径方向外側）の流体通路４１，４２の深さをポケット４５側よりも相対的に大きくすることによって、ケース３内の作動油を流体通路４１，４２内へ導きやすくなる。
As shown in FIG. 4, the
斜板３０は、図２及び図４に示すように、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斜板摺接面３０ａを有する。シュー２０の平板部２５の摺接面２５ａは、斜板摺接面３０ａに対して面接触する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
流体通路４１，４２にケース３内から作動油が導かれることによって、シュー２０の摺接面２５ａと斜板３０の斜板摺接面３０ａとが潤滑される。これにより、シュー２０が斜板３０に対して滑らかに摺動することができる。また、ポケット４５が形成されることで、摺接面２５ａにおいて作動油が通過する面積が増加するため、より効果的に摺接面２５ａを潤滑することができる。
By guiding the hydraulic oil from the inside of the
また、シュー２０には、図４及び図５に示すように、摺接面２５ａに形成されるポケット４５と受容部２１の凹部２２の内側とを連通する連通路４６が形成される。連通路４６を通じて受容部２１の接触面２２ａとピストン６の球面座６ａの外面６ｃとの間に作動油が導かれることで、受容部２１の接触面２２ａと球面座６ａの外面６ｃとが潤滑される。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the
エンドカバー５には、図２に示すように、タンクＴ（図１参照）と連通しタンクＴからの作動油が導かれる吸込通路１１と、シリンダブロック２の容積室７から吐出される作動油を導く吐出通路１２と、が形成される。
As shown in FIG. 2, the
吸込通路１１は、シリンダブロック２のシリンダポート１０を通じて容積室７に連通する。また、吐出通路１２は、シリンダブロック２のシリンダポート１０を通じて容積室７に連通する。
The
ピストンポンプ１００では、駆動源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２０が斜板３０に対して摺動し、各ピストン６が斜板３０の傾斜角度θ（図４参照）に応じたストローク量でシリンダ２ｂに沿って往復動する。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。
In the
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、エンドカバー５の吸込通路１１及びシリンダブロック２のシリンダポート１０を通じて、作動油が吸い込まれる。一方、シリンダブロック２の回転により縮小する容積室７からは、シリンダブロック２のシリンダポート１０及び吐出通路１２を通じて、作動油が吐出される。
Hydraulic oil is sucked into the
このように、ピストンポンプ１００では、シリンダブロック２の回転に伴って作動油の吸込と吐出が連続的に行われる。
In this way, in the
ここで、本発明の理解を容易にするために、図７を参照して、本発明の比較例について説明する。 Here, in order to facilitate understanding of the present invention, a comparative example of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
図７に示すように、比較例では、シュー２０の摺接面２５ａにはポケット４５が形成される一方、本実施形態のような摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する流体通路４１，４２は形成されていない。つまり、ポケット４５は、摺接面２５ａの外周縁２５ｂには開口していない。また、ピストン６には軸心に沿って貫通する導入通路６ｄが形成されており、ピストン６の導入通路６ｄ及びシュー２０の連通路４６を通じて、容積室７の作動油がポケット４５に導かれる。ポケット４５に導かれる作動油によって、シュー２０の摺接面２５ａと斜板３０の斜板摺接面３０ａとの間に静圧軸受が構成される。これにより、シュー２０と斜板３０の摺動抵抗が低減される。
As shown in FIG. 7, in the comparative example, the
流体圧機器１０２で使用される作動油中には、主に金属粉からなるコンタミが含まれることがある。ポケット４５に導かれた作動油中のコンタミは、シュー２０と斜板３０との間に挟み込まれることがある。比較例は、シュー２０と斜板３０との間に静圧軸受構造が構成されるものであり、作動油の流れを積極的に生じさせるものではないため、斜板３０とシュー２０との間に挟み込まれたコンタミは、取り除かれずに滞留しやすい。シリンダブロック２の回転によりシュー２０がシャフト１の回りを回転すると、シュー２０と斜板３０との間に挟み込まれたコンタミによってシュー２０及び斜板３０において偏摩耗が生じる。これにより、シュー２０と斜板３０との間で静圧軸受構造を維持できなくなり、容積室７の作動油がポケット４５からシュー２０と斜板３０との間で摩耗した部分を通じてケース３内に導かれる。
The hydraulic oil used in the
さらに、静圧軸受構造が維持できないことでシュー２０が傾いた状態で斜板３０に対して摺接すると、シュー２０と斜板３０との間の摩耗がさらに進展する。また、偏摩耗によって静圧軸受構造が維持されなくなると、シリンダブロック２がエンドカバー５に対して傾いて、シリンダブロック２とエンドカバー５の支持部５ｄとの間でも偏摩耗が生じることがある。この結果、吸込通路１１及び吐出通路１２を通過する作動油が、シリンダブロック２とエンドカバー５の支持部５ｄの間からケース３内に漏れ出すおそれもある。
Further, if the
容積室７、吸込通路１１、又は吐出通路１２の作動油がケース３内に漏れ出すと、ピストンポンプ１００は、所望の圧力で作動油を吐出できず、動作が不安定となる。
If the hydraulic oil in the
特に、シリンダブロック２の回転速度が低速であるほど、静圧軸受構造を構成するためのポケット４５内の圧力を高めにくい。このため、ピストンポンプ１００を低速で使用する場合には、シュー２０と斜板３０との間からの作動油の漏れ量が少なくても、静圧軸受構造の維持が難しくなり、作動が不安定になりやすい。
In particular, the lower the rotation speed of the
これに対し、本実施形態では、シリンダブロック２の回転により各シュー２０が斜板３０に対して摺動ながらシャフト１の回りを回転すると、ケース３内の作動油がシュー２０の流体通路４１，４２に導かれる。具体的には、作動油は、流体通路４１，４２のそれぞれの開口部４１ａ，４１ｂ及び開口部４２ａ，４２ｂのいずれか一つ又は複数を通じて流体通路４１，４２内に流入し、流体通路４１，４２を通過して残りの開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂから再びケース３内に流出する。このように流体通路４１，４２を通過する作動油によって、シュー２０の摺接面２５ａと斜板３０の斜板摺接面３０ａとが潤滑される。また、流体通路４１，４２を通過する作動油の流れによってシュー２０と斜板３０との間におけるコンタミの滞留が抑制され、コンタミに起因したシュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生を抑制できる。
On the other hand, in the present embodiment, when each
さらに、ピストン６は中実に形成されており、容積室７とシュー２０の流体通路４１，４２とは、ピストン６によって遮断される。つまり、容積室７と流体通路４１，４２とは、互いに連通せず、容積室７の作動油は流体通路４１，４２には導かれない。よって、仮に、シュー２０と斜板３０の摺接面２５ａに偏摩耗が生じたとしても、容積室７の作動油がケース３内に漏れ出すことが抑制される。したがって、ピストンポンプ１００は、所望の圧力によって作動油を吐出でき、安定して動作することができる。
Further, the
なお、流体通路４１，４２と容積室７とが「遮断される」又は「連通しない」とは、ピストンポンプ１００を構成する各部材間の微小な隙間を通じて流体通路４１，４２と容積室とが連通することを排除する意味ではない。
The meaning that the
また、シュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生が抑制されることで、シリンダブロック２とエンドカバー５との傾きも抑制され、シリンダブロック２とエンドカバー５との間の偏摩耗の発生も抑制される。これにより、シリンダブロック２とエンドカバー５との間からの作動油の漏れも抑制される。よって、ピストンポンプ１００の動作をより安定させることができる。
Further, by suppressing the occurrence of uneven wear between the
別の観点からいえば、ピストンポンプ１００は、容積室７、吸込通路１１、及び吐出通路１２からのケース３内への作動油の漏れが抑制されるため、高い容積効率を発揮することができ、高精度の定量ポンプとして使用することができる。
From another point of view, the
また、本実施形態では、流体圧装置１０１は、作動油中のコンタミを測定するコンタミ測定装置である。このため、多量のコンタミや粒径が大きいコンタミを含んだ作動油が利用されることがある。ピストンポンプ１００は、作動油中のコンタミに起因したシュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生を抑制することができるものであるため、多量のコンタミが含まれる作動油等が利用される場合であっても、安定して作動することができる。つまり、ピストンポンプ１００は、作動油に多量のコンタミや粒径が大きいコンタミが含まれるような流体圧装置１０１に対して利用されると好適である。
Further, in the present embodiment, the
コンタミが多く含まれる作動油が利用される流体圧装置１０１としては、例えば、本実施形態のコンタミ測定装置に加え、建設機械のトランスミッション（流体圧機器１０２）を駆動する流体圧制御装置がある。建設機械のトランスミッション用の流体圧制御装置では、トランスミッションの切り換えにより作動油中に金属粉が混入しやすい。ピストンポンプ１００は、このような流体圧制御装置に利用される場合でもコンタミによる偏摩耗に起因した不安定な動作が生じにくいため、ピストンポンプ１００、ひいては流体圧制御装置が安定して作動することができる。
As the
また、ピストンポンプ１００は、高い容積効率を発揮でき高精度の定量ポンプとして使用することができるため、吐出流量の変化に対して高い精度が求められる用途、例えば、流量計や定量液送ポンプとして利用することも好適である。
Further, since the
また、一般に、ピストンポンプ１００が小型であるほど、シュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の量が小さくても、容積室７の作動油がケース３内に漏れやすい。そして、ピストンポンプ１００が小型であるほど、容積室７の作動油の漏れがピストンポンプ１００の性能（吐出圧、容積効率）に与える影響が大きい。よって、本実施形態に係るピストンポンプ１００は、小型に構成されることで、上述の効果を顕著に発揮できる。
Further, in general, the smaller the
なお、本明細書でいう「小型」とは、シャフト１の周方向におけるピストン６のピッチ長Ｐ［ｍｍ］（図３参照）が、１５ｍｍ以下であって、ポンプ容量が８ｍｌ/ｒｅｖ以下のものをいう。ポンプ容量は、ピストン径Ｄｐ［ｍｍ］（図４参照）、ピストン数［本］、シリンダ２ｂのピッチ円直径ＰＣＤ［ｍｍ］（図３参照）、斜板３０の傾斜角度θ［°］（図４参照）によって定まる。例えば、ピストン径Ｄｐが９ｍｍ、ピストン数が９本、ピッチ円直径ＰＣＤが４１ｍｍ、斜板３０の傾斜角度θが１５°である場合は、ピストン６のピッチ長Ｐが約１４．３ｍｍ、ポンプ容量が約６．３ｍｌ/ｒｅｖであり、このようなピストンポンプ１００は小型といえる。なお、一般に、小型のピストンポンプでは、ピストン６の数は、３〜１１本の範囲内で設定される。ただし、ピッチ長Ｐが１５ｍｍ以下であって、ポンプ容量が８ｍｌ/ｒｅｖ以下であれば、ピストン６の数が３〜１１本の範囲外であっても、ピストンポンプ１００は「小型」であるといえる。
The term "small" as used herein means that the pitch length P [mm] (see FIG. 3) of the
また、本実施形態では、ピストン６は、中実に形成されており、比較例のような導入通路６ｄを備えていない。このため、導入通路６ｄと、受容部２１の凹部２２とピストン６の球面座６ａとの間の隙間と、を通じて容積室７の作動油がケース３内に漏れ出すことも抑制され、より一層ピストンポンプ１００の作動を安定させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、仮に、ピストンポンプ１００が、本実施形態に係るシュー２０と、導入通路６ｄを有する比較例のピストン６と、を備える場合、シュー２０に形成される連通路４６によって流体通路４１，４２と容積室７とは遮断されずに互いに連通する。この場合、容積室７の作動油が、ピストン６の導入通路６ｄ、シュー２０の連通路４６及び流体通路４１，４２を通じてケース３内に連通し、容積室７の作動油が積極的にケース３内に漏れ出す。このため、ピストンポンプ１００は、シュー２０及び斜板３０に摩耗が生じていなくとも、所定の圧力で作動油を吐出できない。そして、このようなピストンポンプ１００の異常は、早期に検知することができる。つまり、シュー２０に連通路４６が形成されることで、導入通路６ｄを有するピストン６を誤って使用する誤組付けが生じた場合であっても、検査段階において異常を早期に検知することができ、誤組付けされた製品が出荷されることを防止できる。
Further, if the
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are obtained.
ピストンポンプ１００では、シリンダブロック２の回転によってピストンシュー２０が斜板３０に摺接しながら回転するのに伴い、ケース３内の作動流体が流体通路４１，４２の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂのいずれかから流体通路４１，４２に導かれ、その他のいずれかからケース３内へ排出される。このように流体通路４１，４２を通過する作動流体によって、シュー２０と斜板３０とが潤滑されると共にシュー２０と斜板３０との間におけるコンタミの滞留が抑制される。このため、コンタミに起因したシュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生を抑制できる。さらに、流体通路４１，４２がシリンダ２ｂ内の容積室７とは遮断されているため、容積室７の作動油は流体通路４１，４２には導かれない。このため、容積室７の作動油がシュー２０と斜板３０との間から漏れ出すことが抑制され、ピストンポンプ１００の作動が安定する。
In the
また、ピストンポンプ１００では、シュー２０には、流体通路４１，４２と凹部２２とに開口する連通路４６が形成される。これにより、流体通路４１，４２及び連通路４６を通じて、ケース３内の作動油が凹部２２とピストン６の球面座６ａとの間に導かれる。よって、シュー２０の凹部２２の接触面２２ａとピストン６の球面座６ａの外面６ｃとを潤滑することができる。さらに、導入通路６ｄが形成されるピストン６を誤って組付けた場合であっても、シュー２０に連通路４６が形成されることで、ピストンポンプ１００は所望の圧力で作動油を吐出できないため、その異常を早期に検知することができる。
Further, in the
また、ピストンポンプ１００では、互いに直交する２つ流体通路４１，４２がシュー２０の摺接面２５ａに形成され、流体通路４１，４２の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが等角度間隔で摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する。よって、１つの流体通路のみが形成される場合と比較して、摺接面２５ａにおける作動油の流れを増やすことができると共に、流体通路４１，４２へ作動油を流入させやすくなる。したがって、シュー２０と斜板３０との潤滑をより効果的に行うことができると共に、シュー２０と斜板３０との間でコンタミが挟み込まれることをより一層抑制することができる。
Further, in the
次に、本実施形態の変形例について説明する。 Next, a modified example of this embodiment will be described.
上記実施形態では、シュー２０の摺接面２５ａには、互いに直交する２つの流体通路４１，４２が形成される。これに対し、流体通路４１，４２は、少なくとも一つが摺接面２５ａに形成されるものであればよい。また、流体通路は、平板部２５の外周縁２５ｂに開口する開口部を少なくとも２つ（一対）有するものであれば、その形状は上記実施形態に限られない。言い換えれば、流体通路は、平板部２５の外周縁２５ｂに開口する開口部を３つ以上有するものでもよい。
In the above embodiment, two
また、上記実施形態では、ピストン６は中実に形成され、ピストン６によって容積室７と流体通路４１，４２とが遮断される。これに対し、ピストン６は、容積室７に臨む端面に有底穴が形成されていてもよい。この場合であっても、容積室７と流体通路４１，４２とはピストン６によって遮断される。また、容積室７の端部は、ピストン６の端面及び穴の底面によって閉塞される。つまり、ピストン６は、少なくとも一部に中実部分が形成されていれば、容積室７と流体通路４１，４２を遮断する。
Further, in the above embodiment, the
また、図６に示すように、上記実施形態における連通路４６を廃止して、シュー２０によって容積室７と流体通路４１，４２とを遮断してもよい。この場合には、流体通路４１，４２の内壁面は、受容部２１の内面に開口するような穴が形成されない連続面によって構成される。これにより、流体通路４１，４２は、開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ間での作動油の流れのみを許容する。このような変形例であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。また、この変形例においては、ピストン６には、容積室７に臨む端面と球面座６ａの外周面とに開口する導入通路６ｄ（図６参照）が形成されてもよい。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、上記実施形態では、ピストン６の先端部に球面座６ａが形成され、シュー２０の連結部は球面座６ａを受容する受容部２１として形成される。これに対し、シュー２０の連結部が球面座として形成され、ピストン６の先端部に球面座を受容する凹部を有する受容部が形成されてもよい。
Further, in the above embodiment, the
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。 Hereinafter, the configurations, actions, and effects of the embodiments of the present invention will be collectively described.
ピストンポンプ１００は、シャフト１が連結されてシャフト１と共に回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２に形成されシャフト１の周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダ２ｂと、シリンダ２ｂ内に摺動可能に挿入されシリンダ２ｂの内部に容積室７を区画するピストン６と、ピストン６の先端部（球面座６ａ）に回転自在に連結されるシュー２０と、シュー２０が摺接する斜板３０と、シリンダブロック２を収容するケース３と、を備え、シュー２０は、ピストン６の先端部（球面座６ａ）に回転自在に連結される受容部２１と、斜板３０に摺接する摺接面２５ａを有し連結部に接続される平板部２５と、を有し、平板部２５は、摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを有して摺接面２５ａに形成される流体通路４１，４２を有し、シリンダ２ｂ内の容積室７とシュー２０の平板部２５の流体通路４１，４２とは、ピストン６によって遮断されている。
The
この構成では、シリンダブロック２の回転によってシュー２０が斜板３０に摺接しながら回転するのに伴い、ケース３内の作動油が流体通路４１，４２の少なくとも一つの開口部を通じて流体通路４１，４２に導かれ、その他の開口部からケース３内へ排出される。このように流体通路４１，４２を通過する作動油によって、シュー２０と斜板３０とが潤滑される。また、流体通路４１，４２を通過する作動油の流れが生じるため、シュー２０と斜板３０との間におけるコンタミの滞留が抑制され、コンタミに起因したシュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生を抑制できる。さらに、流体通路４１，４２がシリンダ２ｂ内の容積室７とは遮断されているため、容積室７の作動油は流体通路４１，４２には導かれない。このため、容積室７の作動油がピストンシュー２０と斜板３０との間から漏れ出すことが抑制される。したがって、ピストンポンプ１００の作動が安定する。
In this configuration, as the
また、ピストンポンプ１００では、ピストン６の移動方向における容積室７の一端部は、ピストン６によって閉塞される。
Further, in the
この構成では、容積室７とシュー２０の流体通路４１，４２とがピストン６によって遮断される。
In this configuration, the
また、ピストンポンプ１００は、互いに直交する２つの流体通路４１，４２を有する。
Further, the
この構成では、流体通路４１，４２の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが等角度間隔で摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する。よって、１つの流体通路のみが形成される場合と比較して、摺接面２５ａにおける作動油の流れを増やすことができると共に、流体通路４１，４２へ作動油を流入させやすくなる。したがって、シュー２０と斜板３０との潤滑をより効果的に行うことができると共に、シュー２０と斜板３０との間でコンタミが挟み込まれることをより一層抑制することができる。
In this configuration, the
また、ピストンポンプ１００では、受容部２１は、ピストン６の先端部に回転自在に摺接する接触面２２ａを有し、シュー２０は、流体通路４１，４２及び接触面２２ａに開口する連通路４６を有する。
Further, in the
この構成では、連通路４６を通じて作動油が受容部２１とピストン６の先端部との間に導かれるため、受容部２１の接触面２２ａとピストン６の先端部とが潤滑される。
In this configuration, the hydraulic oil is guided between the receiving
ピストンポンプ１００におけるピストン６の先端部に回転自在に連結されるシュー２０は、ピストン６の先端部に回転自在に連結される受容部２１と、受容部２１に連結され斜板３０に摺接する摺接面２５ａを有する円板状の平板部２５と、を有し、平板部２５は、摺接面２５ａの外周縁２５ｂに開口する開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを有して摺接面２５ａに形成される流体通路４１，４２を有し、流体通路４１，４２は、複数の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ間での作動油の流れのみを許容する。
The
この構成では、シリンダブロック２の回転によってピストンシュー２０が斜板３０に摺接しながら回転するのに伴い、ケース３内の作動油が流体通路４１，４２の少なくとも一つの開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを通じて流体通路４１，４２に導かれ、その他の開口部４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂからケース３内へ排出される。このように流体通路４１，４２を通過する作動油によって、シュー２０と斜板３０とが潤滑される。また、流体通路４１，４２を通過する作動油の流れが生じるため、シュー２０と斜板３０との間におけるコンタミの滞留が抑制され、コンタミに起因したシュー２０と斜板３０との間の偏摩耗の発生を抑制できる。さらに、流体通路４１，４２がシリンダ２ｂ内の容積室７とは遮断されているため、容積室７の作動油は流体通路４１，４２には導かれない。このため、容積室７の作動油がピストンシュー２０と斜板３０との間から漏れ出すことが抑制される。したがって、ピストンポンプ１００の作動を安定させることができる。
In this configuration, as the
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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configurations of the above embodiments. Absent.
１…シャフト、２…シリンダブロック、２ｂ…シリンダ、３…ケース、６…ピストン、６ａ…球面座（先端部）、７…容積室、２０…ピストンシュー、２１…受容部（連結部）、２２ａ…接触面、２５…平板部（摺接部）、２５ａ…摺接面、２５ｂ…外周縁、３０…斜板、３０ａ…斜板摺接面、４１，４２…流体通路、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…開口部、４６…連通路、１００…ピストンポンプ（液圧回転機） 1 ... Shaft, 2 ... Cylinder block, 2b ... Cylinder, 3 ... Case, 6 ... Piston, 6a ... Spherical seat (tip), 7 ... Volume chamber, 20 ... Piston shoe, 21 ... Receiving part (connecting part), 22a ... Contact surface, 25 ... Flat plate portion (sliding contact portion), 25a ... Sliding contact surface, 25b ... Outer peripheral edge, 30 ... Slanted plate, 30a ... Slanted plate sliding contact surface, 41, 42 ... Fluid passage, 41a, 41b, 42a , 42b ... Opening, 46 ... Continuous passage, 100 ... Piston pump (hydraulic rotary machine)
Claims (5)
前記シリンダブロックに形成され前記シャフトの周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダと、
前記シリンダ内に摺動可能に挿入され前記シリンダの内部に容積室を区画するピストンと、
前記ピストンの先端部に回転自在に連結されるピストンシューと、
前記ピストンシューが摺接する斜板と、
前記シリンダブロックを収容するケースと、を備え、
前記ピストンシューは、
前記ピストンの前記先端部に回転自在に連結される連結部と、
前記斜板に摺接する摺接面を有し前記連結部に接続される摺接部と、を有し、
前記摺接部は、前記摺接面の外周縁に開口する開口部を複数有して前記摺接面に形成される流体通路を有し、
前記シリンダ内の前記容積室と前記ピストンシューの前記摺接部の前記流体通路とは、前記ピストン又は前記ピストンシューによって遮断されていることを特徴とする液圧回転機。 A cylinder block to which the shaft is connected and rotates together with the shaft,
A plurality of cylinders formed in the cylinder block and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the shaft,
A piston that is slidably inserted into the cylinder to partition the volume chamber inside the cylinder,
A piston shoe that is rotatably connected to the tip of the piston,
The swash plate with which the piston shoe slides
A case for accommodating the cylinder block is provided.
The piston shoe is
A connecting portion that is rotatably connected to the tip of the piston,
It has a sliding contact surface that is in sliding contact with the swash plate and has a sliding contact portion that is connected to the connecting portion.
The sliding contact portion has a plurality of openings that open on the outer peripheral edge of the sliding contact surface, and has a fluid passage formed on the sliding contact surface.
A hydraulic rotary machine characterized in that the volume chamber in the cylinder and the fluid passage of the sliding contact portion of the piston shoe are blocked by the piston or the piston shoe.
前記ピストンシューは、前記流体通路及び前記接触面に開口する連通路を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液圧回転機。 The connecting portion has a contact surface that rotatably slides into the tip portion of the piston.
The hydraulic rotary machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the piston shoe has a fluid passage and a continuous passage that opens to the contact surface.
前記ピストンの前記先端部に回転自在に連結される連結部と、
前記連結部に連結され斜板に摺接する摺接面を有する摺接部と、を有し、
前記摺接部は、前記摺接面の外周縁に開口する開口部を複数有して前記摺接面に形成される流体通路を有し、
前記流体通路は、複数の前記開口部間での作動流体の流れのみを許容することを特徴とするピストンシュー。 A piston shoe that is rotatably connected to the tip of a piston in a hydraulic rotary machine.
A connecting portion that is rotatably connected to the tip of the piston,
It has a sliding contact portion having a sliding contact surface connected to the connecting portion and sliding contact with the swash plate.
The sliding contact portion has a plurality of openings that open on the outer peripheral edge of the sliding contact surface, and has a fluid passage formed on the sliding contact surface.
The piston shoe is characterized in that the fluid passage allows only the flow of working fluid between the plurality of openings.
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