JP7377027B2 - 斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックに複数のピストンを軸方向へ往復動自在に配置し、ピストンの往復動量を斜板で設定する斜板式アキシャルピストンポンプ・モータに関し、特に水等の低粘度の作動流体に好適な斜板式アキシャルピストンポンプ・モータに関する。

この種の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータは、回転軸をシリンダブロックの軸心を貫通してシリンダブロックに固定し、回転軸はシリンダブロックを貫通した両端を軸受により本体へ回転自在に軸支し、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、ピストンの往復動量を設定する斜板を本体に固定し、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水の吸入吐出が行われる。また、モータ作動では、供給される水の水圧によりピストンが往復動することで回転軸がシリンダブロックとともに回転する。そして、シリンダブロックの外周を本体に配置した軸受で支持し、回転軸を軸支する軸受の摩耗を抑制している。

特開２０１４－５１９５７号公報

ところが、かかる従来の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータでは、シリンダブロックの外周を本体に配置した軸受で支持しており、シリンダブロックは回転軸より大径で、大径のシリンダブロックの外周を軸支する軸受は大径で大型のものとなり、回転軸とシリンダブロックとの同芯度を確保して軸支するのに、大型の軸受は高精度にしなければならず、安価に制作できない問題点があった。

本発明の課題は、シリンダブロックの外周を軸支する軸受を不要にし、安価に制作し得る斜板式アキシャルピストンポンプ・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、
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へ回転自在に軸支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排する複数の作動室と、本体に配置しシリンダブロックより突出した各ピストンの先端部と当接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に固定配置しシリンダブロックと摺接して作動流体が流通する一対の吸排ポートを形成した側板とを備え、回転軸は少なくとも二つの軸受で本体へ回転自在に軸支し、回転軸を軸支する少なくとも二つの軸受は本体の一つの部材に配置し、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンダブロックは軸心に支持軸を嵌挿する支持孔を形成し、シリンダブロックをすべり軸受で支持軸へ回転自在に軸支し、本体の一つの部材に配置する二つの軸受は軸方向の外方と内方に離間して配置し、軸方向の内方に配置する軸受をすべり軸受とし、このすべり軸受は筒状に形成して先端につば部を有し、つば部を本体の一つの部材の段部に係合して軸方向に位置決めすることを特徴とする斜板式アキシャルピストンポンプ・モータがそれである。

この場合、前記二つの軸受の間に前記回転軸を挿通して挿通箇所を密封する環状の密封部材を設け、密封部材は前記二つの軸受で挟持してもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンダブロックは軸心に支持軸を嵌挿する支持孔を形成し、シリンタブロックをすべり軸受で支持軸へ回転自在に軸支した。このため、シリンダブロックは支持孔に嵌挿する支持軸に備えたすべり軸受で軸支するから、すべり軸受は、従来ポンプ・モータの如き、シリンダブロックの外周を軸支する軸受に比し、小径で小型のものにでき、安価に制作できる。また、シリンダブロックは小径のすべり軸受で軸支するため、従来ポンプ・モータに比し、シリンダブロックとすべり軸受との間の寸法公差を小さくでき、回転するシリンダブロックの径方向への振れを抑制することができる。さらにまた、回転軸を軸支する少なくとも二つの軸受は本体の一つの部材に配置するため、従来ポンプ・モータの如き、二つの軸受をそれぞれ本体の別の部材に配置するものに比し、二つの軸受の同芯度を精度よく配置することができるから、回転する回転軸の径方向への振れを抑制でき、回転軸と回転方向に係合するシリンダブロックに回転軸の振れを伝播することなくでき、シリンダブロックを良好に回転できる。

また、請求項１に記載の発明は、回転軸を軸支する二つの軸受は本体の一つの部材に軸方向の外方と内方に離間して配置し、軸方向の内方に配置する軸受をすべり軸受とした。このため、回転軸は本体の軸方向内方ですべり軸受で軸支するから、回転軸をすべり軸受により面接触で軸支する箇所をシリンダブロックの近傍とすることができ、回転による回転軸の振れをシリンダブロックにより一層伝播することなくできる。

また、請求項２に記載の発明は、二つの軸受の間に回転軸を挿通して挿通箇所を密封する環状の密封部材を設け、密封部材は二つの軸受で挟持した。このため、密封部材を容易に軸方向へ位置決めして本体に組付けることができる。

本発明の一実施形態を示した斜板式アキシャルピストンポンプ・モータの縦断面図である。

以下、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、円筒状の筒部材２の両端開口を前蓋部材３と後蓋部材４とで閉塞して構成し、内部に空間Ｆを形成する。本体１は両蓋部材３、４間に筒部材２を挟持して両蓋部材３、４を複数のボルト部材５で締結する。６は本体１の前蓋部材３へ回転自在に軸支した回転軸で、前蓋部材３を貫通して先端を外部に突出すると共に、後端を空間Ｆに突出する。回転軸６は先端に図示しない電動機と結合するキー７を有すると共に、後端に後述詳記するシリンダブロック８と回転方向に係合するスプライン９を形成する。

本体１の一つの部材としての前蓋部材３には、回転軸６を回転自在に軸支する二つの軸受１０、１１を軸方向の外方と内方に離間して配置する。軸方向の外方に配置する軸受１０はラジアル玉軸受で、外部に露呈する。軸方向の内方に配置する軸受１１は樹脂材から筒状に形成したすべり軸受で、先端に有したつば部１１Ａを前蓋部材３の段部３Ａに係合して軸方向に位置決めする。１２は環状の密封部材としてのメカニカルシールで、ラジアル玉軸受１０とすべり軸受１１との間に配置して回転軸６を挿通して挿通箇所を密封する。メカニカルシール１２は両軸受１０、１１で挟持して軸方向に位置決めする。

前蓋部材３は、空間Ｆに面する内方端面を傾斜面３Ｂに形成する。傾斜面３Ｂには円板状の斜板１３を固定し、斜板１３の軸心を回転軸６が遊嵌する。傾斜面３Ｂは回転軸６の軸線Ｇと直行する線Ｌに対して一定の角度α傾斜する。後蓋部材４には支持軸１４を固定して設け、支持軸１４は空間Ｆに向けて突出する。支持軸１４には樹脂材から筒状に形成したすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを３個外嵌して備える。シリンダブロック８は一端面に開口して軸心に支持孔８Ａを形成する。支持孔８Ａには支持軸１４を嵌挿し、シリンダブロック８をすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃで支持軸１４へ回転自在に軸支する。シリンダブロック８は一端面と対向する他端面に開口して軸心にスプライン溝８Ｂを形成する。スプライン溝８Ｂには回転軸６のスプライン９を係合し、シリンダブロック８を回転軸６で回転駆動する。

シリンダブロック８は他端面に開口して径方向の外周側で周方向へ等間隔に複数のピストン孔８Ｃを形成する。各ピストン孔８Ｃにはピストン１６を軸方向へ往復動自在に嵌挿し、作動室１７を区画形成する。各ピストン１６は先端部に枢着したシュー１８を介して斜板１３に当接する。斜板１３は傾斜した角度αに基づき各ピストン１６の往復動量を設定する。各シュー１８はばね１９のばね力がリテーナ２０、リテーナ板２１を介して付与され、斜板１３に押し付けられる。

作動室１７は、各ピストン１６の図１右方向への往動で容積が増加して作動流体としての水を吸入すると共に、各ピストン１６の図１左方向への複動で容積が減少して水を吐出する。各作動室１７には接続孔２２を接続し、各接続孔２２はシリンダブロック８の一端面に周方向へ等間隔に開口する。シリンダブロック８の一端面に摺接する側板２３を設け、側板２３は後蓋部材４の空間Ｆに面する内方端面に固定し、軸心を支持軸１４が挿通する。側板２３には一対の吸排ポート２４Ａ、２４Ｂを貫通形成し、両吸排ポート２４Ａ、２４Ｂは半円弧状で側板２３の軸心に対して対称位置に配置する。

一方の吸排ポート２４Ａはピストン１６の往動で容積が増加する作動室１７に連通し、作動室１７に吸入する水を流通する吸入ポートとして機能する。他方の吸排ポート２４Ｂはピストン１６の復動で容積が減少する作動室１７に連通し、作動室１７から吐出する水を流通する吐出ポートとして機能する。２５Ａ、２５Ｂ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２５Ａは吸入ポートとして機能する一方の吸排ポート２４Ａに接続し、他方の吸排流路２５Ｂは吐出ポートとして機能する他方の吸排ポート２４Ｂに接続する。

次にかかる構成の作動を説明する。
図１の状態で、回転軸６を回転駆動すると、シリンダブロック８が回転軸６とともに回転する。シリンダブロック８の回転に伴い、各ピストン１６は斜板１３の傾斜角度αに応じた往復動量で往復動し、各作動室１７の容積を増減する。

シリンダブロック８の回転により容積が増加する作動室１７には、吸排流路２５Ａより吸排ポート２４Ａを流通して水が吸入される。また、シリンダブロック８の回転により容積が減少する作動室１７の水は、吸排ポート２４Ｂを流通して吸排流路２５Ｂより吐出される。このように、シリンダブロック８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６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にはすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを備えた支持軸１４を固定配置し、シリンダブロック８は軸心に支持軸１４を嵌挿する支持孔８Ａを形成し、シリンタブロック８をすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃで支持軸１４へ回転自在に軸支した。このため、シリンダブロック８は支持孔８Ａに嵌挿する支持軸１４に備えたすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃで軸支するから、すべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、従来ポンプ・モータの如き、シリンダブロックの外周を軸支する軸受に比し、小径で小型のものにでき、安価に制作できる。また、シリンダブロック８は小径のすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃで軸支するため、従来ポンプ・モータに比し、シリンダブロック８とすべり軸受１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとの間の寸法公差を小さくでき、回転するシリンダブロック８の径方向への振れを抑制することができる。さらにまた、回転軸６を軸支する少なくとも二つの軸受１０、１１は本体の一つの部材３に配置するため、従来ポンプ・モータの如き、二つの軸受をそれぞれ別の部材に配置するものに比し、二つの軸受１０、１１の同芯度を精度よく配置することができるから、回転する回転軸６の径方向への振れを抑制でき、回転軸６と回転方向に係合するシリンダブロック８に回転軸６の振れを伝播することなくでき、シリンダブロック８を良好に回転できる。

また、回転軸６を軸支する二つの軸受１０、１１は本体１の一つの部材３に軸方向の外方と内方に離間して配置し、軸方向の内方に配置する軸受をすべり軸受１１とした。このため、回転軸６は本体１の軸方向内方ですべり軸受１１で軸支するから、回転軸６をすべり軸受１１により面接触で軸支する箇所をシリンダブロック８の近傍とすることができ、回転による回転軸６の振れをシリンダブロック８により一層伝播することなくできる。

また、二つの軸受１０、１１の間に回転軸６を挿通して挿通箇所を密封する環状の密封部材１２を設け、密封部材１２は二つの軸受１０、１１で挟持した。このため、密封部材１２を容易に軸方向へ位置決めして本体１に組付けることができる。

なお、前述の一実施形態では、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８が回転駆動され、シリンダブロック８で回転軸６を回転する。また、斜板１３の傾斜角度を一定の角度α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。さらにまた、作動流体として水を用いたが、クーラント液であってもよいことは勿論である。

１：本体
３：前蓋部材（一つの部材）
６：回転軸
８：シリンダブロック
８Ａ：支持孔
１０：ラジアル玉軸受
１１、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ：すべり軸受
１３：斜板
１４：支持軸
１６：ピストン
２３：側板
２４Ａ、２４Ｂ：吸排ポート

Claims (2)

1. 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へ回転自在に軸支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排する複数の作動室と、本体に配置しシリンダブロックより突出した各ピストンの先端部と当接して各ピストンの往復動量を設定する斜板と、本体に固定配置しシリンダブロックと摺接して作動流体が流通する一対の吸排ポートを形成した側板とを備え、回転軸は少なくとも二つの軸受で本体へ回転自在に軸支し、回転軸を軸支する少なくとも二つの軸受は本体の一つの部材に配置し、本体にはすべり軸受を備えた支持軸を固定配置し、シリンダブロックは軸心に支持軸を嵌挿する支持孔を形成し、シリンダブロックをすべり軸受で支持軸へ回転自在に軸支し、本体の一つの部材に配置する二つの軸受は軸方向の外方と内方に離間して配置し、軸方向の内方に配置する軸受をすべり軸受とし、このすべり軸受は筒状に形成して先端につば部を有し、つば部を本体の一つの部材の段部に係合して軸方向に位置決めすることを特徴とする斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ。
2. 前記二つの軸受の間に前記回転軸を挿通して挿通箇所を密封する環状の密封部材を設け、密封部材は前記二つの軸受で挟持したことを特徴とする請求項１に記載の斜板式アキシャルピストンポンプ・モータ。

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