JP6031301B2

JP6031301B2 - 水圧回転機

Info

Publication number: JP6031301B2
Application number: JP2012198776A
Authority: JP
Inventors: 竜乃介石川; 義博大林
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP2014051957A

Description

本発明は、水を作動流体とする水圧回転機に関する。

特許文献１には、水を作動流体とする水圧回転機として、斜板型ピストンポンプ・モータが開示されている。

このように油ではなく水を作動流体として使用することで、作動流体が漏れた場合等における環境汚染を防止することができる。

特開２００４−００３４８７号公報

その一方で、水は油と比較して潤滑性が乏しいので、ピストンポンプ・モータの回転軸やシリンダブロック等の回転部を支持する軸受が摩耗しやすくなってしまう。そのため、特許文献１に記載のピストンポンプ・モータでは、金属材料等と比較して低摩擦性プラスチックにより形成された軸受を使用している。

しかしながら、回転軸及びシリンダブロックを連続的に高回転駆動したり、ポンプ容量を大容量化したりすると、低摩擦性プラスチックにより形成された軸受を使用しても、摩耗が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、回転部を回転自在に支持する軸受の摩耗を抑制することができる水圧回転機を提供することを目的とする。

本発明は、水を作動流体とする水圧回転機であって、回転部と、前記回転部を回転自在に支持する軸受と、を備え、前記軸受には、作動流体である水を当該軸受と前記回転部との間に供給する供給路が形成され、軸受の内周面には、周方向に沿って延設されるとともに、供給路と連通する環状溝が形成されることを特徴とする。
また、本発明は、水を作動流体とする水圧回転機であって、回転部と、前記回転部を回転自在に支持する軸受と、を備え、前記軸受には、作動流体である水を当該軸受と前記回転部との間に供給する供給路が形成され、軸受の内周面には、軸方向に沿って延設されるとともに、供給路と連通する縦溝が形成され、縦溝により、回転部との間で部屋状の空間が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、回転部を支持する軸受に供給路を形成し、この供給路を通じて作動水を軸受と回転部との間に供給するので、軸受と回転部との間に水膜を形成でき、水を作動流体とした場合であっても、回転部に対する軸受の潤滑性能を高めることができる。これにより、軸受の摩耗を抑制することが可能となる。

本発明の実施形態による水圧回転機の断面図である。水圧回転機のシリンダブロックを支持する軸受の斜視断面図である。水圧回転機のシリンダブロックを支持する軸受の軸方向断面図である。水圧回転機のシリンダブロックを支持する軸受の変形例であって、軸受の斜視断面を示す図である。水圧回転機のシリンダブロックを支持する軸受の変形例であって、軸受の軸方向断面を示す図である。本発明の実施形態による水圧回転機の変形例を示す図である。

図１を参照して、本発明の実施形態による水圧回転機１００について説明する。

水圧回転機１００は、水を作動流体とする水圧式の斜板型ピストンポンプ・モータである。水圧回転機１００は、外部からの動力により回転軸４０が回転してピストン６０が往復動することで、作動水を圧送するピストンポンプとして機能し、また外部から供給される作動水の水圧によりピストン６０が往復動して回転軸４０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１に示す水圧回転機１００は、建設機械等の車両に搭載され、作動水をアクチュエータに供給するピストンポンプとして使用した場合を例示したものである。この場合、車両に搭載されたエンジンの動力により回転軸４０が回転駆動され、水圧回転機１００はアクチュエータに作動水を供給する。

水圧回転機１００は、筒状のケース１０と、ケース１０の両端の開口部を閉塞するように設けられるエンドブロック２０，３０と、これらエンドブロック２０，３０に回転自在に支持される回転軸４０（回転部）と、ケース１０及びエンドブロック２０，３０によって画成される収容室１１内に収容されるシリンダブロック５０（回転部）と、を備える。

回転軸４０は、棒状部材であって、車両に設けられたエンジンの動力に基づいて回転駆動される。回転軸４０はエンドブロック３０の挿通孔３１を挿通するように設けられ、回転軸４０の後端部はエンドブロック２０に形成された凹部２１内に挿入される。回転軸４０の先端部はエンドブロック３０から外側に突出しており、この先端部にエンジンの動力が伝達される。

回転軸４０は、エンドブロック３０の挿通孔３１に設けられた先端側軸受３２，３３、及びエンドブロック２０の凹部２１に設けられた後端側軸受２２により、回転自在に支持されている。これら先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２は、円筒状の滑り軸受であって、金属材料等と比較して高い潤滑性能を有する低摩擦性プラスチックによって形成されている。

また、回転軸４０には、当該回転軸４０の回転に伴って回転するシリンダブロック５０が固定されている。

シリンダブロック５０は、有底円筒状部材である。シリンダブロック５０は、ケース１０の内周面に固定された軸受１２により回転自在に支持されている。軸受１２は、円筒状の滑り軸受であって、金属材料等と比較して低摩擦性のプラスチックによって形成されている。

シリンダブロック５０には、回転軸４０と平行に延設された複数のシリンダボア５１が形成されている。これらシリンダボア５１は、回転軸４０の軸心を中心とする同一円周上に一定の間隔をあけて配置される。シリンダボア５１には、容積室５２を画成するピストン６０が往復動自在に挿入される。

ピストン６０の先端の球部６１には、シュー７０が回動自在に連結される。シュー７０は、球状凹部として形成された球面座７１を介して、ピストン６０の球部６１に取り付けられている。ピストン６０ごとに設けられるシュー７０は、円板状のリテーナプレート８１の貫通孔に装着されている。シュー７０は、リテーナプレート８１を介して、エンドブロック３０に固定された斜板３４に面接触するように構成されている。リテーナプレート８１は、回転軸４０の外周に設置されたリテーナホルダ８２に対して回転自在に設けられている。

なお、水圧回転機１００では、傾転角度が一定となるように斜板３４をエンドブロック３０に固定しているが、傾転角度の調整ができるように斜板３４を収容室１１内に回動自在に配設してもよい。

エンドブロック２０には、シリンダブロック５０の底部側端面が摺接するバルブプレート９０が固定されている。バルブプレート９０には、図示しない吸込ポート及び吐出ポートが形成されている。バルブプレート９０の吸込ポートはエンドブロック２０の吸込口２３と連通しており、バルブプレート９０の吐出ポートはエンドブロック２０の吐出口２４と連通している。バルブプレート９０の表面には、金属材料等と比較して低摩擦性のプラスチックによる樹脂層９１が形成されている。

ピストン６０、シュー７０、及びリテーナプレート８１も、他部材と摺動する部分に、低摩擦性プラスチックで形成された樹脂層６２，６３，７２，８１Ａを備えている。ピストン６０は、シリンダボア５１に対して摺動する部分に樹脂層６２を有しており、シュー７０の球面座７１に対して摺動する部分に樹脂層６３を有している。シュー７０は、斜板３４に対して摺動する部分に樹脂層７２を有している。リテーナプレート８１は、リテーナホルダ８２に対して摺動する部分に樹脂層８１Ａを有している。

このように樹脂層６２，６３，７２，８１Ａ，９１を設けることで、水を作動流体として使用した場合においても、水圧回転機１００を構成する各部材の潤滑性を確保することができる。

また、ピストン６０及びシュー７０には、容積室５２内の作動水の一部をシュー７０と斜板３４との摺動面に供給する貫通孔６４，７３が形成されている。貫通孔６４，７３を介して作動水を供給することで、シュー７０と斜板３４との間に水膜を形成でき、斜板３４に対するシュー７０の潤滑性を高めることができる。

水圧回転機１００では、エンジンの動力により回転軸４０が回転駆動され、シリンダブロック５０が回転すると、各シュー７０が斜板３４に対して摺動し、各ピストン６０が斜板３４の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダボア５１に沿って往復動する。各ピストン６０の往復動により、各容積室５２の容積が増減する。

シリンダブロック５０の回転により拡大する容積室５２には、エンドブロック２０の吸込口２３、バルブプレート９０の吸込ポート、及び各容積室５２に対応してシリンダブロック５０の底部に形成された貫通孔５３を通じて、作動水が吸い込まれる。一方、シリンダブロック５０の回転により縮小する容積室５２からは、シリンダブロック５０の貫通孔５３、バルブプレート９０の排出ポート、及びエンドブロック２０の吐出口２４を通じて、作動水が吐出される。

このように水圧回転機１００では、シリンダブロック５０の回転に伴って、作動水の吸込と吐出が連続的に行われる。

また、水圧回転機１００では、ケース１０に設けた軸受１２によりシリンダブロック５０を回転自在に支持しているが、当該軸受１２は作動水を利用した静圧軸受として構成されている。

図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照して、シリンダブロック５０を支持する軸受１２について説明する。

軸受１２は、低摩擦性プラスチックにより形成された円筒状の滑り軸受である。軸受１２は、水圧回転機１００の吐出口２４から吐出された作動水の一部を、軸受１２の内周面とシリンダブロック５０の外周面との間に供給する供給路１２Ａを４つ備えている。これら供給路１２Ａは、軸受１２の径方向に延設された通路であり、軸受１２の周方向に等しい間隔をあけて配置されている。

軸受１２の供給路１２Ａには、エンドブロック２０に形成された分配路２５及びケース１０に形成された分配路１３を通じて、吐出口２４から吐出された作動水が供給される。供給路１２Ａの通路径が分配路１３，２５の通路径よりも小さく形成されることで、供給路１２Ａは、通過する作動水に抵抗を付与する絞り通路として構成されている。

また、軸受１２の内周面には、４つの供給路１２Ａと連通するように軸受１２の周方向に沿って延設される環状溝１２Ｂが形成されている。

水圧回転機１００では、吐出口２４から吐出された高圧の作動水の一部が分配路２５，１３を通じて軸受１２の供給路１２Ａに導かれる。このように導かれた作動水は、供給路１２Ａを通過する時に減圧され、供給路１２Ａから軸受１２の内周面とシリンダブロック５０の外周面との間に供給される。軸受１２の内周面には環状溝１２Ｂが設けられており、環状溝１２Ｂを介して、供給路１２Ａからの作動水は軸受１２の内周及びシリンダブロック５０の外周の周方向全体に行き渡る。

このように作動水を供給することで、軸受１２の内周面とシリンダブロック５０の外周面との間に水膜を形成するので、シリンダブロック５０に対する軸受１２の潤滑性能を向上させることができる。

上記した本実施形態に係る水圧回転機１００によれば、以下の効果を得ることができる。

水圧回転機１００では、回転部であるシリンダブロック５０を支持する軸受１２に供給路１２Ａを形成し、この供給路１２Ａを通じて、吐出口２４から吐出された作動水を軸受１２とシリンダブロック５０との間に供給するので、軸受１２とシリンダブロック５０との間に水膜を形成でき、水を作動流体とした場合であっても、シリンダブロック５０に対する軸受１２の潤滑性能を高めることができる。これにより、樹脂材料で形成された軸受１２の摩耗を抑制することが可能となる。

水圧回転機１００では、軸受１２の供給路１２Ａは絞り通路として形成されているので、吐出口２４から吐出された高圧の作動水が供給路１２Ａを通過する際に減圧され、軸受１２とシリンダブロック５０との間に適度な膜厚の水膜を形成することができ、軸受１２の摩耗抑制効果をより高めることが可能となる。

水圧回転機１００では、軸受１２の内周面に環状溝１２Ｂを形成するので、軸受１２とシリンダブロック５０との間において周方向全体に作動水を行き渡らせることができる。これにより、軸受１２とシリンダブロック５０との間に水膜をむらなく形成でき、軸受１２の摩耗抑制効果をより高めることが可能となる。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。

水圧回転機１００では、軸受１２の内周面に環状溝１２Ｂを形成したが、図３Ａ及び図３Ｂに示すように軸受１２の内周面に縦溝１２Ｃを形成してもよい。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、縦溝１２Ｃは、軸受１２の内周面において軸方向に沿って延設されるとともに、供給路１２Ａと連通するように形成されている。縦溝１２Ｃは、各供給路１２Ａに対応して４つ設けられる。このように軸受１２の内周面に縦溝１２Ｃを形成することで、軸受１２とシリンダブロック５０との間において軸方向に沿って水膜をむらなく形成でき、軸受１２の摩耗抑制効果を高めることが可能となる。

軸受１２の摩耗抑制効果を高めるため、軸受１２の内周面に供給路１２Ａと連通する環状溝１２Ｂ及び縦溝１２Ｃを同時に形成してもよい。

また、図４に示すように、回転部である回転軸４０を回転自在に支持する先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２に、上述した軸受１２の供給路１２Ａ、環状溝１２Ｂ、及び縦溝１２Ｃと同様の供給路、環状溝、及び縦溝を形成してもよい。図４の矢印に示すように、吐出口２４から吐出された作動水の一部を先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２の供給路、環状溝、及び縦溝に導くことで、先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２と回転軸４０との間に水膜を形成でき、回転軸４０に対する先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２の潤滑性能を高めることができる。これにより、樹脂材料で形成された先端側軸受３２，３３及び後端側軸受２２の摩耗を抑制することが可能となる。

上述した実施形態及び変形例では、水圧回転機１００をピストンポンプとして使用するものとしたが、水圧回転機１００をピストンモータとして使用してもよい。この場合には、外部から水圧回転機１００に作動水が供給され、供給された作動水により回転軸４０が回転駆動される。

また、水圧回転機１００は水圧式のベーンポンプやギアポンプでもよく、これらポンプの回転軸等の回転部を支持する軸受にも本発明の技術的思想を適用することができる。この場合にも、軸受に本実施形態で説明した供給路等が形成され、当該軸受は作動水を利用した静圧軸受として構成される。

１００水圧回転機
１２軸受
１２Ａ供給路
１２Ｂ環状溝
１２Ｃ縦溝
１３分配路
２２後端側軸受
２３吸込口
２４吐出口
２５分配路
３２先端側軸受
３４斜板
４０回転軸
５０シリンダブロック
５１シリンダボア
５３貫通孔
６０ピストン
７０シュー

Claims

水を作動流体とする水圧回転機であって、
回転部と、
前記回転部を回転自在に支持する軸受と、を備え、
前記軸受には、作動流体である水を当該軸受と前記回転部との間に供給する供給路が形成され、
前記軸受の内周面には、周方向に沿って延設されるとともに、前記供給路と連通する環状溝が形成されることを特徴とする水圧回転機。
水を作動流体とする水圧回転機であって、
回転部と、
前記回転部を回転自在に支持する軸受と、を備え、
前記軸受には、作動流体である水を当該軸受と前記回転部との間に供給する供給路が形成され、
前記軸受の内周面には、軸方向に沿って延設されるとともに、前記供給路と連通する縦溝が形成され、
前記縦溝により、前記回転部との間で部屋状の空間が形成されることを特徴とする水圧回転機。
回転軸と、
前記回転軸に固定されるとともに、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
前記シリンダボアに摺動可能に配設されるピストンと、
前記ピストンに回動可能に連結されるシューと、
前記シリンダブロックの回転に伴って前記シューが摺動する斜板と、を備え、
前記回転部は、前記回転軸及び前記シリンダブロックの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水圧回転機。
前記水圧回転機は、前記回転軸が駆動されることで吐出口から水を吐出するピストンポンプとして構成されており、
前記軸受の供給路には、吐出口から吐出された水の一部が供給されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の水圧回転機。
前記供給路は、通過する水に抵抗を付与する絞り通路として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の水圧回転機。