JP2966361B2 - ピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作動流体分配装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストン型油圧モー
タ又は油圧ポンプに関し、特に対向面が互いに同一の構
造を有する分配板及び圧力板と、これら両板間の接合部
に挿入されたギャップを形成する保持リングにより形成
された空間内部に、動つりあい状態を維持しながら回転
可能に軸支された板バルブを備えるピストン型油圧モー
タ又は油圧ポンプの作動流体分配装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】既知のように、油圧ポンプとは電動モー
タ、エンジン等の駆動機の機械的な動力を流体的な動力
に変換する油圧機器をいい、油圧モータとは前記油圧ポ
ンプとは逆に流体的な動力を機械的な動力に変換する油
圧機器をいう。これらはその動力の変換方向によって前
記二種類の機器に分類されるが、両者の構造は本質的に
同一である。

【０００３】従来、このような油圧モータ又は油圧ポン
プにおいては、その単位重量当たりの動力を増加させる
ために作動圧力及び回転数を高める方法がとられてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速で
作動させた際に大きな摩擦損失を引き起こす板バルブを
ラジアルピストン型油圧モータ又は同型の油圧ポンプに
適用した従来の油圧モータ又は油圧ポンプにあっては、
高速化及び単位重量当たり動力を高めることは困難であ
り、一方、低速で動作させた際には均一な流量と油圧を
維持し得ない欠点があった。

【０００５】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
改善して、低速の作動範囲においても一定の回転速度で
均一な油圧及び流量を維持し、有効使用回転数を高めて
作動効率を向上させることができ、作動圧力の上限を任
意に設定して運転し得るピストン型油圧モータ又は油圧
ポンプの作動流体分配装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作
動流体分配装置においては、バルブケーシング６内の中
央で動つりあい状態を維持しながら回転する板バルブ１
０と、前記板バルブ１０の動つりあいを補助し得る前記
板バルブの両側面に配置された分配板２及び圧力板７
と、前記板バルブの外周で、かつ、分配板２と圧力板７
との間に配置され前記板バルブの機械的摩擦を減少し得
るギャップ保持リング９と、前記板バルブ１０、分配板
２及び圧力板７をピストン型油圧モータ又は油圧ポンプ
の本体１に装着支持するバルブケーシング６を備えたこ
とを特徴とする。

【０００７】前記構成の作動流体分配装置にあっては、
前記板バルブ１０の上下の両側面を対称の形状と成し、
前記分配板２と圧力板７との間で動つりあい状態を維持
し得るよう構成することもでき、また、前記板バルブ１
０の外周面の一部を切欠いて回転慣性力と漏油量を低減
し得る形状とすることもできる。

【０００８】また、板バルブ１０の機械的摩擦を低減す
るために、前記ギャップ保持リング９を前記板バルブ１
０よりわずかに厚く形成することもできる。

【０００９】前記圧力板７に、環状の作動流体の流路６
２１を形成して体積を減らし構造を簡略なものとするこ
ともできる。

【００１０】さらに、分配板２に形成された５個のタイ
ミングポート２２に一致した形状の５個のバランスポー
ト７２を圧力板７に形成し、前記板バルブ１０を介して
対向する前記分配板２と圧力板７の対向面の形状と大き
さを一致させた構成とすれば好適である。

【００１１】また、圧力板７の外周面とバルブケーシン
グ６の内周面間にさらばね１３を配置し、該さらばね１
３により圧力板７を本体１側に付勢すると共に、前記圧
力板７の板バルブ１０側から加わる油圧と、他端側から
加わる油圧に前記さらばね１３の付勢力を合わせた力と
の差を調整することにより、作動圧力の上限を設定し得
る構成とすることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照してより詳細に説明する。

【００１３】先ず、図１、図２、図３及び図４を参照し
て本発明の第１実施形態について説明する。

【００１４】図１において、（Ａ）は本発明の作動流体
分配装置の第１実施形態に使用される板バルブ１０の平
面図で、図１（Ｂ）は前記図１（Ａ）のＩ−Ｉ線断面
図、図１（Ｃ）は同底面図であり、図２（Ａ）は本発明
の作動流体分配装置の第１実施形態に使用される前記板
バルブ１０の底部に配置される圧力板７の平面図、図２
（Ｂ）は図２（Ａ）のII−II線断面図であり、図３
（Ａ）は内周側に前記板バルブ１０を収容する空間であ
る板バルブ室１１３を形成するギャップ保持リング９の
平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIII−III線断面図で
あり、図４は図１、図２及び図３に示した板バルブ１
０、圧力板７及びギャップ保持リング９等を使用して組
み立てたピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作動流
体分配装置の断面図である。

【００１５】本発明のピストン型油圧モータ又は油圧ポ
ンプの作動流体分配装置は、ピストン型油圧モータ及び
油圧ポンプのいずれにも共通して使用でき、以下の説明
では特に本発明の作動流体分配装置を油圧モータに使用
した場合を例として説明する。

【００１６】図４に示すように、分配板２及び圧力板７
を内部の円筒状の空間内に収容し、作動流体を流動させ
るための流路６２，６３及びポート１１を備えたバルブ
ケーシング６が、油圧モータ本体１の端部にシール６１
を介して結合・固定される。

【００１７】分配板２は漏出した作動流体を再度循環さ
せる漏出ポート２４及び循環流路２３と、そして圧力板
７に形成された５個のバランスポート７２に対応する位
置に形成された５個のタイミングポート２２とを備え
（図２）、前記本体１の端部内側にシール２６を介して
結合設置され、前記板バルブ１０と本体１間で作動流体
を誘導する作用を有する。

【００１８】そして、板バルブ１０は動つりあい状態を
維持するために図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、
その上下両側面が完全に対称の形状を成し、慣性モーメ
ントを減らし漏出する作動流体の量を最少化するために
板バルブ１０の外周の一部を切欠いて第１バルブポート
１０１を形成している。また、この板バルブ１０は、図
４に示すように、分配板２、圧力板７及びギャップ保持
リング９により形成された板バルブ室１１３内での回転
を可能とするために回転軸１００に連結して配置されて
いる。従って、板バルブ１０の上下側面に加わる油圧力
の作用の中心が板バルブ１０の幾何学的形状の中心に存
在し、起動が速く、正、逆回転の変換が速い。

【００１９】前記板バルブ１０は、図示せざる油圧モー
タのシリンダー内に備えられたピストンを往復動するた
めに、油圧モータに作動流体を供給し、又は作動流体を
排出するバルブの役割を果たすもので、ギャップ保持リ
ング９に形成されたリングホール９１（図３）と分配板
２のタイミングポート２２間で作動流体を誘導する（図
４）。

【００２０】前記板バルブ１０は図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）に示すようにその上下両側面が同一形状に形成さ
れ、このような板バルブ１０の形状は、板バルブ１０
を、圧力板７と分配板２間で動つりあいを維持しながら
回転させる重要な役割を果たす。

【００２１】一方、前記圧力板７はシール７４を介して
バルブケーシング６内の底部に作動流体の流路１２５が
形成されるように配置され、板バルブ１０に対向する面
にはポート７１が形成され、更に、前記ポート７１と前
記流路１２５とを連通する流路６２１が圧力板７内に環
状に形成されている。また、前記板バルブ１０が動つり
あいを維持しながら回転し得るよう、前記分配板２のタ
イミングポート２２と同位置に５個のバランスポート７
２が位置決めされて圧力板７が配置される。そして、圧
力板７の壁部７５と、これに対向するバルブケーシング
６の内壁との間には空間１２１が形成され、該空間１２
１内にさらばね１３が配置されている。

【００２２】図４に示す配置状態において、前記圧力板
７は、空間１２１内に配置されたさらばね１３の抗力に
より本体１側に強力に付勢されている。

【００２３】さらばね１３の抗力を適宜選択して採用す
ること、及び、板バルブ１０側から圧力板７に加わる油
圧に比較して流路１２５側から板バルブ１０に加わる油
圧をどの程度高く設定するかによって、作動流体分配装
置の作動圧力の上限を任意に設定することができる。

【００２４】板バルブ１０側から圧力板７に加わる油圧
がさらばね１３の抗力より高くなると、圧力板７が本体
１から離間する方向に押圧されてギャップ保持リング９
が分配板２から離間し、供給された作動流体は溝１１
１、漏出ポート２４及び循環流路２３を介して流出す
る。

【００２５】一方、圧力板７に形成された５個のバラン
スポート７２と形状及び大きさが同一である５個のタイ
ミングポート２２が形成された分配板２は板バルブ１０
と本体１に形成された流路１４１、１４２間で作動流体
を誘導する。

【００２６】ギャップ保持リング９は、板バルブの厚さ
より多少厚く形成され、前記板バルブ１０が圧力板７と
分配板２との間で回転する時、相対運動部位で機械的摩
擦が発生しない構成となっており、また、ギャップ保持
リング９は作動流体が板バルブ室１１３内に流出入し得
るリングホール９１とその上下両面に無端環状に形成さ
れた溝１１１、１１２を備えている（図４）。

【００２７】図３に示すように、ギャップ保持リング９
には二つのピン孔８１が形成され、また、圧力板７、分
配板２及び本体１の端部にも前記ギャップ保持リング９
のピン孔８１に連通するピン孔が軸方向に穿孔され、こ
のピン孔８１にピン８を挿入することにより、前記圧力
板７、ギャップ保持リング９、分配板２及び油圧モータ
の本体１が互いに正確に位置決めされる（図４）。

【００２８】前記回転軸１００は、図示せざる油圧モー
タのピストン軸に連結されており、この回転軸１００が
本体１内でベアリング１０８により回転可能に軸支され
て、前記板バルブ１０に対して回転駆動力を伝達する。

【００２９】また、回転軸１００は、分配板２の各タイ
ミングポート２２の開閉周期と、図示せざる油圧モータ
のピストン軸に連結された作動流体の供給及び排出作用
をする各ピストンの往復周期とを同期させている。

【００３０】一方、回転軸１００と本体１及び分配板２
との間には漏出流路２４及び循環流路２３を介して循環
された作動流体が本体１に循環し得るように隙間２５が
形成されている。

【００３１】次に、本発明の作動流体分配装置の第２実
施形態の構成及び作用を説明する。

【００３２】図５において、（Ａ）は本発明の第２実施
形態の作動流体分配装置に使用される板バルブ１０’の
平面図であり、図５（Ｂ）は前記図５（Ａ）のＶ−Ｖ線
断面図、図５（Ｃ）は板バルブ１０’の底面図であり、
図６において、（Ａ）は本発明の第２実施形態において
使用される圧力板７’の平面図、図６（Ｂ）は前記図６
（Ａ）のVI−VI線断面図である。

【００３３】本発明の第２実施形態の圧力板７’と板バ
ルブ１０’は以下に説明する部分を除き第１実施形態に
使用する圧力板７及び板バルブ１０と同様の性能及び構
造を有する。

【００３４】第１実施形態においては板バルブ室１１３
に対する作動流体の供給および排出を行う二つの流路の
うち、流路６２１のみが圧力板７に形成されており、他
の一つの流路はギャップ保持リング９に形成されたリン
グホール９１を用いたが、第２実施形態の圧力板７’に
あっては流路６２１の外周に更に作動流体を供給及び排
出するためのポート１７を形成し、前記リングホール９
１に代え、又は前記リングホール９１と共にこのポート
１７により板バルブ室１１３に対する作動流体の供給・
排出を行っている（図６）。

【００３５】また、第２実施形態の板バルブ１０’は第
１実施形態の板バルブ１０の機能をそのまま有し、第１
実施形態の板バルブ１０より少し大きく形成される。こ
の第２実施形態の板バルブ１０’は第２実施形態の圧力
板７’のポート１７の位置に対応する多数の貫通孔１０
４と第１実施形態の板バルブ１０のバルブポート１０１
と同様の形状に形成されたバルブポート１０１’を取り
囲む円形リング部１０５とを備える。

【００３６】以下、本発明の作動流体分配装置の動作を
図７及び図８を参照して説明する（尚、以下の参照符号
については、上記図７および図８において省略してお
り、図４を同時に参照）。

【００３７】図７は本発明の作動流体分配装置をピスト
ン型油圧モータに適用した場合の例を示すもので、回転
軸１００が同図矢印７０１の正方向に回転する時の作動
流体の流れを示す断面図であり、図８は、回転軸１００
が図７とは逆方向に回転した時の作動流体の流れを示す
断面図である。

【００３８】図８に示すように、回転軸１００が逆方向
に回転する場合、作動流体はポート１１から供給されて
円筒形室３に流入する。

【００３９】円筒形室３に流入された作動流体はギャッ
プ保持リング９に穿孔されたリングホール９１を介して
板バルブ室１１３に到達する。

【００４０】板バルブ室１１３に到達した作動流体は図
８に示す矢印６０１の方向に、且つ前述のように、図示
せざる油圧モータのピストン軸に連結された作動流体の
供給及び排出作用をする各ピストンの往復周期と同期回
転する板バルブ１０のバルブポート１０１と分配板２の
各タイミングポート２２の連通周期が一致して、分配板
２のタイミングポート２２を介して本体１の流路１４１
に導入される。

【００４１】流路１４１に導入された作動流体は油圧モ
ータのシリンダー内に導入されてピストンを作動させ
る。そして、図示せざる油圧モータのピストンの往復運
動により油圧モータが作動する。

【００４２】ピストンを作動させた後、圧力を消費した
作動流体は図８中の矢印（Ｂ）に示すように本体１の他
の流路１４２を介して分配板２のタイミングポート２
２、板バルブ１０の第２バルブポート１０２、そして圧
力板７のポート７１に導入される。次いで、圧力板７に
形成された流路６２１を経由しバルブケーシング６に形
成された二つの流路６２，６３を介して外部に排出され
る。

【００４３】次に、図７に基づいて回転軸１００が正方
向に回転する時の作動流体の流れを説明する。

【００４４】図７中に矢印（Ｂ）で示すように、ピスト
ンより排出された作動流体は本体１の流路１４１を経由
して分配板２のタイミングポート２２を介して板バルブ
室１１３に流入される。次いで、図７に示した矢印７０
１の方向に回転する板バルブ１０の第１バルブポート１
０１を経由した後、ギャップ保持リング９のリングホー
ル９１を介して円筒形室３に流入される。そして、バル
ブケーシング６のポート１１を介して外部に排出され
る。

【００４５】圧力を有する作動流体は矢印（Ａ）に示す
ようにバルブケーシング６に形成された流路６２，６３
に流入され、圧力板６に形成された流路６２１、板バル
ブ１０に形成された第２バルプポート１０２、及び流路
１４２を介して図示せざる油圧モータのシリンダーに供
給される。

【００４６】

【発明の効果】このように構成されて作動される本発明
のピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作動流体分配
装置は、低速動作範囲では従来と同様の作動効率を維持
し、一定速度で回転して均一な油圧を維持し、油圧モー
タ又は油圧ポンプの有効回転数の上限を高めて作動効率
を最大に高めることができ、作動圧力の上限を任意に設
定して運転し得る効果を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による作動流体分配装置
に適用される板バルブを示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（Ｃ）は底面図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態による作動流体分配装置
に適用される圧力板を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のII−II線断面図である。

【図３】ギャップ保持リングを示すもので、（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は（Ａ）のIII−III線断面図である。

【図４】前記板バルブ及び分配板等を使用して組み立て
たピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作動流体分配
装置の断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態による作動流体分配装置
に適用される板バルブを示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図、（Ｃ）は底面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施形態による作動流体分配装置
に適用される圧力板を示すもので、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のVI−VI線断面図である。

【図７】図４に示した作動流体分配装置で回転軸が正方
向に回転する時の作動流体の流れを示す断面図である。

【図８】図４に示した作動流体分配装置で回転軸が逆方
向に回転する時の作動流体の流れを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 本体（油圧モータ又は油圧ポンプの） ２ 分配板 ３ 円筒形室 ６ バルブケーシング ７，７’ 圧力板 ８ ピン ９ ギャップ保持リング １０，１０’ 板バルブ １１ ポート １３ さらばね １７ ポート ２２ タイミングポート ２３ 循環流路 ２４ 漏出ポート ２５ 隙間 ２６，６１ シール ６２，６３ 流路 ７１ ポート（圧力板の） ７２ バランスポート ７４ シール ７５ 壁部 ８１ ピン孔 ９１ リングホール １００ 回転軸 １０１，１０１’ （第１）バルブポート １０２ 第２バルブポート １０４ 貫通孔 １０５ 円形リング部 １０８ ベアリング １１１，１１２ 溝 １１３ 板バルブ室 １２１ 空間 １２５ 流路 １４１ 流路 １４２ 流路 ６２１ 流路（圧力板の）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−44211（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−247767（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−191386（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−52262（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 1/00 - 23/14 F03C 1/00 - 5/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン型油圧モータ又は油圧ポンプに
   おいて、 前記油圧モータ又は油圧ポンプ本体（１）に連通する流
   路を備えるバルブケーシング（６）と、 このバルブケーシング（６）内で動つりあい状態を維持
   しながら選択的に一方向または逆方向に回転する板バル
   ブ（１０）と、前記板バルブ（１０）の一側面側に配置された作動流体
   の分配板（２）と、 前記板バルブ（１０）の他側面側に
   配置された圧力板（７）と、 前記作動流体の分配板（２）と前記圧力板（７）の間に
   配置され、前記板バルブ（１０）が機械的な摩擦を生じ
   ることなく回転するために配置される空間を形成するギ
   ャツプ保持リング（９）を備え、 前記板バルブ（１０）の上下両側面を対称の形状と成
   し、前記板バルブ（１０）はバルブポート（１０１）を
   形成するためにその一部が切欠かれ、前記作動流体の分
   配板（２）と前記圧力板（７）は相互の対向する面の対
   称の位置に同一形状のタイミングポート（２２）及びバ
   ランスポート（７２）をそれぞれ備え、さらに、前記ギ
   ャップ保持リング（９）は、バルブケーシング（６）内
   の作動流体の分配板（２）及び円筒形室（３）内の作動
   流体の流路（２３）（２４）に連通する溝（１１１）
   （１１２）及びリングホール（９１）を備えた ことを特
   徴とするピストン型油圧モータ又は油圧ポンプの作動流
   体分配装置。