JP2024013701A - 水圧ピストンポンプ・モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸を本体へ良好に軸支し、焼き付きを防止し得る水圧ピストンポンプ・モータを提供する。【解決手段】本体１へ回転自在に軸支する回転軸７と回転方向に係合してリンダブロック１７を本体内に収装する。シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置する複数のピストン１９とシリンダブロックとにより水を吸入排出する複数の作動室２０を区画形成する。各作動室に吸入排出する水を流通する吸排流路３３、３４を本体に形成する。本体には回転軸の軸方向一端側と他方側とに配置して回転軸７を回転自在に軸支するラジアル玉軸受８、９を設ける。各ラジアル玉軸受の軸方向内方には本体内部を密封する密封部材１０、１３を設け、各ラジアル玉軸受はグリースを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、水等の低粘度流体を作動流体とし、シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置した複数のピストンの往復動量を斜板で設定し、作動流体を吸入排出する水圧ピストンポンプ・モータに関する。

この種の水圧ピストンポンプ・モータは、本体（ケーシング）へ回転自在に軸支した回転軸（シャフト）にシリンダブロックを係合し、シリンダブロックには複数のピストンを軸方向へ往復動自在で周方向へ等間隔に配置し、ピストン先端に枢着したシューを本体に固定した斜板に摺接してピストンの往復動量を設定し、本体には作動流体としての水を吸排する一対の吸排流路（供給通路、排出通路）を形成している。作動は、ポンプ作動では、回転軸でシリンダブロックを回転駆動することで、ピストンが往復動して一方の吸排流路より水を吸入して他方の吸排流路より水を吐出する。また、モータ作動では、一方の吸排流路より供給される水の圧力に基づく作用力によりピストンが往復動することでシリンダブロックとともに回転軸を回転し、他方の吸排流路より水を排出する。

特開２０１６－１７４３０号公報

ところが、かかる従来の水圧ピストンポンプ・モータでは、回転軸は本体にすべり軸受で軸支しているため、軸支個所を水で冷却しているものの、いまだ十分な潤滑が得られ難く、焼き付く恐れがあった。

本発明の課題は、回転軸を本体へ良好に軸支し、焼き付きを防止し得る水圧ピストンポンプ・モータを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
水等の低粘度流体を作動流体とする水圧ピストンポンプ・モータであって、本体へ回転自在に軸支した回転軸と、回転軸と回転方向に係合して本体内へ収装したシリンダブロックと、シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置した複数のピストンと、各ピストンとシリンダブロックとにより区画形成して作動流体を吸入排出する複数の作動室と、シリンダブロックより突出した各ピストンの先端部が摺接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に形成して各作動室に吸入排出する作動流体を流通する吸排流路とを備え、本体には回転軸を回転自在に軸支する転がり軸受を設け、転がり軸受は回転軸の軸方向一端側と他方側とに配置し、各転がり軸受の軸方向内方には本体内部を密封する密封部材を設け、各転がり軸受は潤滑剤を有するものであることを特徴とする水圧ピストンポンプ・モータがそれである。

この場合、前記転がり軸受と前記密封部材との間には、大気開放するドレン流路を開口形成すると共に、前記転がり軸受の側方を遮蔽する遮蔽部材を設けてもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、本体には回転軸を回転自在に軸支する転がり軸受を設け、転がり軸受は回転軸の軸方向一端側と他方側とに配置し、各転がり軸受の軸方向内方には本体内部を密封する密封部材を設け、各転がり軸受は潤滑剤を有するものである。このため、密封部材で本体内部の水等の作動流体の影響を受け難くすると共に、潤滑剤で良好に潤滑した転がり軸受により、回転軸の軸方向一端側と他端側との両端で本体に軸支するから、回転軸を本体へ良好に軸支することができ、焼き付きを防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は、転がり軸受と密封部材との間には、大気開放するドレン流路を開口形成すると共に、転がり軸受の側方を遮蔽する遮蔽部材を設けた。このため、本体内部の水等の作動流体が密封部材から漏出しても、この漏出した水等の作動流体はドレン流路から排出し、さらに遮蔽部材で転がり軸受に水等の作動流体がかかることを防止するから、転がり軸受は漏出した水等の作動流体の影響をうけ難くでき、回転軸を本体へ一層良好に軸支することができる。

本発明の一実施形態を示した水圧ピストンポンプ・モータの縦断面図である。 図１の線Ａ－Ａに沿った断面図である。 図１の線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。 他の実施形態を示した図１に相当する断面図である。 他の実施形態の変形例を示した断面図である。

以下、水圧ピストンポンプ・モータを水圧ピストンポンプとした本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１は本体で、円筒状のハウジング２と前蓋部材３と後蓋部材４とから構成し、ハウジング２へ軸方向に貫通形成した収装孔５の一端開口を前蓋部材３で閉塞すると共に、収装孔５の他端開口を後蓋部材４で閉塞し、ハウジング２を挟持した両蓋部材３、４を複数のボルト部材６で締結している。両蓋部材３、４はそれぞれ収装孔５の両端開口にインロー嵌合して同芯に設けている。７は回転軸で、収装孔５の内部を挿通し、前蓋部材３に配置した転がり軸受としてのラジアル玉軸受８と後蓋部材４へ配置した転がり軸受としてのラジアル玉軸受９とで回転自在に軸支し、先端を前蓋部材３より外部に突出して図示しない電動機と結合し、後端を外部に露呈している。各ラジアル玉軸受８、９は潤滑剤としてのグリースを有するもので、軸方向外方をそれぞれ外部に露呈し、ラジアル玉軸受９はラジアル玉軸受８より小径である。２Ａ、２Ｂはハウジングに形成したドレン孔で、図示しない配管を接続して本体１内部のドレンを排出する。

前蓋部材３には、ラジアル玉軸受８の軸方向内方に密封部材１０を配置している。密封部材１０は環状で、回転軸７に外嵌して本体１内部を密封している。１１は前蓋部材３に設けた円環状の遮蔽部材で、ラジアル玉軸受８と密封部材１０との間に配置し、回転軸７に遊嵌している。遮蔽部材１１はラジアル玉軸受８の側方を遮蔽し、密封部材１０から漏出した本体１内部の水がラジアル玉軸受８にかかることを防止する。１２は大気開放する第１のドレン流路で、前蓋部材３に形成した前蓋ドレン流路１２Ａと遮蔽部材１１に形成した遮蔽ドレン流路１２Ｂとから構成し、密封部材１０から漏出した水を排出する。前蓋ドレン流路１２Ａは一端をラジアル玉軸受８と密封部材１０との間で遮蔽部材１１の外周に開口している。図２に示す如く、遮蔽ドレン流路１２Ｂは遮蔽部材１１の密封部材１０と対向する側面に径方向へ窪み形成し、前蓋ドレン流路１２Ａと接続している。

後蓋部材４には、ラジアル玉軸受９の軸方向内方に密封部材１３を配置している。密封部材１３は密封部材１０より小径の環状で、回転軸７に外嵌して本体１内部を密封している。１４は後蓋部材４に設けた円環状の遮蔽部材で、遮蔽部材１１より小径で、ラジアル玉軸受９と密封部材１３との間に配置し、回転軸７に遊嵌している。遮蔽部材１４はラジアル玉軸受９の側方を遮蔽し、密封部材１３から漏出した本体１内部の水がラジアル玉軸受９にかかることを防止する。１５は大気開放する第２のドレン流路で、後蓋部材４に形成した後蓋ドレン流路１５Ａと遮蔽部材１４に形成した遮蔽ドレン流路１５Ｂとから構成し、密封部材１３から漏出した水を排出する。後蓋ドレン流路１５Ａは一端をラジアル玉軸受９と密封部材１３との間で遮蔽部材１４の外周に開口している。図３に示す如く、遮蔽ドレン流路１５Ｂは遮蔽部材１４の密封部材１３と対向する側面に径方向へ窪み形成し、後蓋ドレン流路１５Ａと接続している。

１６は円板状の斜板で、前蓋部材３の本体１内部に面する傾斜面に固定している。斜板１６の軸心には回転軸７が遊嵌している。斜板１６は回転軸７の軸線と直交する線に対して一定の角度傾斜している。１７はシリンダブロックで、本体１を構成するハウジング２の収装孔５へ収装し、自身の軸心で回転軸７とスプライン係合して回転方向に係合し、回転軸７で回転駆動される。シリンダブロック１７は、軸心より径方向外方で周方向へ等間隔に複数のピストン孔１８を形成している。各ピストン孔１８は斜板１６と対向するシリンダブロック１７の一端面に開口している。１９はピストンで、シリンダブロック１７の各ピストン孔１８に軸方向へ往復動自在に嵌挿し、シリンダブロック１７に作動室２０を区画形成している。各ピストン１９は軸心に軸方向へ貫通して流通孔２１を形成すると共に、斜板１６と対向する先端を球状の凸部に形成してシュー２２を枢動自在に枢着している。

シュー２２は、ピストン１９の流通孔２１と連通する通孔２３を軸心に軸方向へ貫通形成し、先端に斜板１６と摺接する摺接部材２４を備えている。摺接部材２４は樹脂材から円環状に形成し、シュー２２に圧入で外嵌している。斜板１６は傾斜した角度に基づき各ピストン１９の往復動量を設定する。各シュー２２は、シリンダブロック１７の軸心に収装したばね２５のばね力がピン２６、リテーナ２７、リテーナ板２８を介して付与され、斜板１６に押し付けられる。作動室２０は、各ピストン１９の図１左方向への往動で容積が増加して水を吸入すると共に、各ピストン１９の図１右方向への復動で容積が減少して水を吐出している。各作動室２０には接続孔２９を接続し、各接続孔２９はシリンダブロック１７の一端面と対向する他端面に周方向へ等間隔に開口している。

３０はシリンダブロック１７の他端面と摺接する円板状の弁板で、各作動室２０に各接続孔２９を介して吸入排出する水を流通する一対の吸排ポート３１、３２を貫通形成している。両吸排ポート３１、３２は半円弧状で弁板３０の軸心に対して対称位置に配置している。弁板３０は後蓋部材４をインロー嵌合する収装孔５に外周をインロー嵌合し、回転軸７と同芯に本体１へ配置している。弁板３０はばね２５のばね力がシリンダブロック１７を介して付与され、後蓋部材４に押し付けられる。弁板３０は図示しないピン部材を後蓋部材４に係合することで回り止めされる。

一方の吸排ポート３１は、ピストン１９の復動で容積が減少する作動室２０に連通し、作動室２０から吐出する水が流通する吐出ポートとして機能している。他方の吸排ポート３２はピストン１９の往動で容積が増加する作動室２０に連通し、作動室２０に吸入する水が流通する吸入ポートとして機能している。３３、３４は後蓋部材４に形成した一対の吸排流路で、一方の吸排流路３３は吐出ポートとして機能する一方の吸排ポート３１に接続し、他方の吸排流路３４は吸入ポートとして機能する他方の吸排ポート３２に接続している。

次にかかる構成の作動を説明する。
図１の状態で、回転軸７を回転駆動すると、シリンダブロック１７が回転軸７とともに回転する。シリンダブロック１７の回転に伴い、各ピストン１９は先端のシュー２２が斜板１６に沿って摺接することで斜板１６の傾斜角度に応じた往復動量で往復動し、各作動室２０の容積を増減する。

シリンダブロック１７の回転により容積が増加する作動室２０には、吸排流路３４より吸排ポート３２を流通して水が吸入される。また、シリンダブロック１７の回転により容積が減少する作動室２０の水は、吸排ポート３１を流通して吸排流路３３より吐出される。このように、シリンダブロック１７の回転に伴い水の吸入と吐出を連続して行うポンプ作動をする。そして、回転軸７の回転駆動を停止すると、ポンプ作動を停止する。

かかる作動において、本体１には回転軸７を回転自在に軸支するラジアル玉軸受８、９を設け、ラジアル玉軸受８、９は回転軸７の軸方向一端側と他方側とに配置し、各ラジアル玉軸受８、９の軸方向内方には本体１内部を密封する密封部材１０、１３を設け、各ラジアル玉軸受８、９はグリースを有するものである。このため、密封部材１０、１３で本体１内部の水の影響を受け難くすると共に、グリースで良好に潤滑したラジアル玉軸受８、９により、回転軸７の軸方向一端側と他端側との両端で本体１に軸支するから、回転軸７を本体１へ良好に軸支することができ、焼き付きを防止することができる。

また、ラジアル玉軸受８、９と密封部材１０、１３との間には、大気開放するドレン流路１２、１５を開口形成すると共に、ラジアル玉軸受８、９の側方を遮蔽する遮蔽部材１１、１４を設けた。このため、本体１内部の水が密封部材１０、１３から漏出しても、この漏出した水はドレン流路１２、１５から排出し、さらに遮蔽部材１１、１４でラジアル玉軸受８、９に水がかかることを防止するから、ラジアル玉軸受８、９は漏出した水の影響をうけ難くでき、回転軸７を本体１へ一層良好に軸支することができる。

また、ドレン流路１２、１５は、遮蔽部材１１、１４に形成した遮蔽ドレン流路１２Ｂ、１５Ｂで構成した。このため、遮蔽部材１１、１４を利用してドレン流路１２、１５を形成するから、ドレン流路１２、１５および遮蔽部材１１、１４を設けるラジアル玉軸受８、９と密封部材１０、１３との間の間隙を狭小にでき、ポンプ・モータのコンパクト化を図ることができる。

図４は本発明の他の実施形態を示し、一実施形態と同一個所には同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
３５はラジアル玉軸受８の側方を遮蔽する遮蔽部材で、密封部材１０より若干小径の円板状に形成している。遮蔽部材３５は、ラジアル玉軸受８と密封部材１０との間で回転軸７に固定し、回転軸７とともに回転する。３６はラジアル玉軸受９の側方を遮蔽する遮蔽部材で、密封部材１３より若干小径の円板状に形成している。遮蔽部材３６は、ラジアル玉軸受９と密封部材１３との間で回転軸７に固定し、回転軸７とともに回転する。

３７は前蓋部材３に固定した補助遮蔽部材で、遮蔽部材３５より大径の円環状に形成し、ラジアル玉軸受８の外径側の側方を遮蔽する。３８は後蓋部材４に固定した補助遮蔽部材で、遮蔽部材３６より大径の円環状に形成し、ラジアル玉軸受９の外径側の側方を遮蔽する。

なお、図５に示す如く、補助遮蔽部材３７は、前蓋部材３に一体形成した補助遮蔽部材３７Ａとしてもよく、補助遮蔽部材３８は、後蓋部材４に一体形成した補助遮蔽部材３８Ａとしてもよい。

１２Ｃは第２前蓋ドレン流路で、補助遮蔽部材３７のラジアル玉軸受８と反対側の側方で前蓋部材３に形成し、前蓋ドレン流路１２Ａと接続して第１のドレン流路１２を構成している。１５Ｃは第２後蓋ドレン流路で、補助遮蔽部材３８のラジアル玉軸受９と反対側の側方で後蓋部材４に形成し、後蓋ドレン流路１５Ａと接続して第２のドレン流路１５を構成している。

作動は、回転軸７の回転駆動で、各ピストン１９が往復動して水を吸入吐出するポンプ作動を行い、回転軸７の回転駆動を停止すると、ポンプ作動を停止する。
この作動で、各ラジアル玉軸受８、９の軸方向内方には本体１内部を密封する密封部材１０、１３を設け、各ラジアル玉軸受８、９はグリースを有するものである。このため、一実施形態と略同様に、回転軸７を本体１へ良好に軸支することができ、焼き付きを防止することができる。

また、ラジアル玉軸受８、９と密封部材１０、１３との間には、ドレン流路１２、１５を開口形成すると共に、ラジアル玉軸受８、９の側方を遮蔽する遮蔽部材３５、３６を設けた。このため、一実施形態と略同様に、本体１内部の水が漏出しても、ドレン流路１２、１５から排出し、さらに遮蔽部材３５、３６でラジアル玉軸受８、９に水がかかることを防止するから、ラジアル玉軸受８、９は漏出した水の影響をうけ難くでき、回転軸７を本体１へ一層良好に軸支することができる。

さらにまた、遮蔽部材３５、３６は回転軸７に固定し、回転軸７とともに回転する。このため、漏出した水を回転する遮蔽部材３５、３６の遠心力で径方向外方に飛ばすことができるから、ラジアル玉軸受８、９は漏出した水の影響をよりうけ難くでき、回転軸７を本体１へより一層良好に軸支することができる。

なお、前述の実施形態では、転がり軸受をラジアル玉軸受８、９としたが、ラジアルころ軸受としてもよい。また、ラジアル玉軸受８、９に有する潤滑剤をグリースとしたが、潤滑油としてもよい。また、作動流体を水としたが、油分を混入することができない低粘度流体としてもよい。また、斜板式アキシャルピストンポンプ・モータを斜板式アキシャルピストンポンプとしたが、斜板式アキシャルピストンモータとしてもよい。この場合には、外部から供給された水によりシリンダブロック１７が回転駆動され、シリンダブロック１７で回転軸７を回転する。また、斜板１６の傾斜角度を一定角度とした定容量型としたが、斜板の傾斜角度を変更可能とした可変容量型としてもよいことは勿論である。

１：本体
７：回転軸
８、９：ラジアル玉軸受（転がり軸受）
１０、１３：密封部材
１１、１４、３５、３６：遮蔽部材
１２、１５：ドレン流路
１６：斜板
１７：シリンダブロック
１９：ピストン
２０：作動室
３３、３４：吸排流路

Claims (2)

1. 水等の低粘度流体を作動流体とする水圧ピストンポンプ・モータであって、本体へ回転自在に軸支した回転軸と、回転軸と回転方向に係合して本体内へ収装したシリンダブロックと、シリンダブロックに軸方向へ往復動自在に配置した複数のピストンと、各ピストンとシリンダブロックとにより区画形成して作動流体を吸入排出する複数の作動室と、シリンダブロックより突出した各ピストンの先端部が摺接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に形成して各作動室に吸入排出する作動流体を流通する吸排流路とを備え、本体には回転軸を回転自在に軸支する転がり軸受を設け、転がり軸受は回転軸の軸方向一端側と他方側とに配置し、各転がり軸受の軸方向内方には本体内部を密封する密封部材を設け、各転がり軸受は潤滑剤を有するものであることを特徴とする水圧ピストンポンプ・モータ。
2. 前記転がり軸受と前記密封部材との間には、大気開放するドレン流路を開口形成すると共に、前記転がり軸受の側方を遮蔽する遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水圧ピストンポンプ・モータ。

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