JPH04228924A

JPH04228924A - 等速継手及びその継手を用いたアキシャルピストンポンプ・モータ装置

Info

Publication number: JPH04228924A
Application number: JP3115820A
Authority: JP
Inventors: Naonobu Kanamaru; 尚信金丸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1992-08-18
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JP2624015B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械相互の回転軸を結合
するに好適な等速継手及びその継手を用いたアキシャル
ピストンポンプ・モータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自在継手は特開昭６３−３０８２
２０号に記載のように、対向する駆動軸の間にガイドピ
ンを挾んで一対の駆動ピンを配設し、その駆動ピンの一
端を軸方向に摺動自在にして設け、他端を球頭にして回
動自在でかつ半径方向に移動可能な構造にしている。

【０００３】また、自在継手を応用して装置は、特開昭
６３−３０９７８５号に記載のように、シリンダブロッ
クと駆動軸の軸線上に同心的に配置されたピストンサポ
ート間のトルク伝達を、シリンダブロック端面の対角線
上に埋立られた一対の駆動ピンと、該駆動ピン上を移動
自在で、かつピストンサポートに設けた駆動溝内に支承
され、該駆動溝内をラジアル方向に移動自在な球面軸受
により行うように構成されている。

【０００４】特開昭６３−１３９２１号公報では、駆動
ピンとセンタガイドピンとを備えた自在継手が知られて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記第１及び第２の従
来技術は、駆動軸（継手軸）の傾き角度の変化に対応し
て変位する駆動ピンのピッチ径差を吸収できるように構
成しているものの、１回転当り２回の速度変化が生じ、
必ずしも等速で回転を伝達できない問題があった。

【０００６】後記した自在継手では、駆動軸の傾転角を
大きくとれない。駆動ピン挿入穴の壁面を利用してトル
クを伝達するので機械的損失が大きい等の問題があった
。

【０００７】本発明の目的は、駆動軸の傾き角が変化し
ても等速で回転伝達を行える等速継手を構造容易にして
提供するにある。

【０００８】本発明の他の目的は、駆動軸の回転に応じ
て変化するピストンサポートの傾き角が変化してもシリ
ンダバレルあるいは駆動軸を等速で駆動できるアキシャ
ルピストンポンプ・モータ装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、駆動部と被駆動部間に駆動ピンを配設して両部材間
を機械的に連結する。そして両部材間の相対する前記一
対の駆動部の対面上の同一円周上に、それぞれが回動自
在で、一方端が軸方向にのみ移動可能で、かつ同一方向
の他方端を球頭にした少なくとも３本以上の駆動ピンを
配設することによって達成される。

【００１０】また、上記他の目的を達成するために、駆
動軸と被駆動軸間に駆動ピンを配設して両部材間を機械
的に連結する。そして両部材の対面するそれぞれの同一
円周上に等間隔に、かつ軸心に平行に延びる円筒穴を形
成した前記一対の駆動軸と、前記いずれか一方の駆動軸
の円筒穴に圧縮バネを介して挿入配置される円柱体部分
と、該円柱体部分の一端に形成され、他方の円筒穴に圧
縮バネを介して挿入配置される球頭部を有してなる駆動
ピンとにより達成される。

【００１１】さらに、上記他の目的は、ハウジング内に
収納され、駆動軸と一体に回転するシリンダバレルと、
前記ハウジングの側面に固定され、ピストンサポートを
受ける傾転板と、一端をシリンダバレルの同一円周上に
、それぞれが回動自在で軸方向に移動可能とし、他端球
頭部をピストンサポートの端面に自在に保持されたピス
トンと、前記シリンダバレルのピストンの内径側同心円
上に、それぞれが回動自在で軸方向に移動可能とし、他
端球頭部を軸方向に移動可能として前記ピストンサポー
トの端面に回動自在に保持された複数本の駆動ピンとに
より達成される。

【００１２】

【作用】この等速継手の駆動ピンの一方端は、それぞれ
が駆動軸あるいは被駆動軸のシリンダ孔で自転しながら
同心状の一定の軌跡にそって回転し、スライドする。そ
して他端球頭部は被駆動軸あるいは駆動軸のシリンダ孔
（ボール受孔）で回動運動する。従って、それぞれの駆
動軸あるいは被駆動軸の回転に応じてピンは直線的スラ
イド運動を持続し、他端球頭部は被駆動軸あるいは駆動
軸の同心円上に駆動中心を浮動状態に保つように保持さ
れる。

【００１３】それによって、それぞれのピストンは同心
円上で駆動されるので等速継手が可能となり、機械的振
動が皆無となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１及び図２
に基づき説明する。

【００１５】別途設置される駆動手段と機械的に連結さ
れる入力軸（駆動部）１及び出力軸（被駆動部）２は冷
間鍛造加工あるいは切削加工等により成形されている。該入力軸１には軸と平行して一方を開口するシリンダ孔
３を同心円上に均等割に４個フライス加工等により形成
している。他方出力軸２も同様にして成形され、前記シ
リンダ孔３と相対する面の同等位置にシリンダ孔４を同
様に形成している。

【００１６】駆動ピン５は一端がそれぞれ圧縮バネ６を
介して前記シリンダ孔３に挿入配置され、他端球頭部７
は同様前記出力軸２のシリンダ孔４の開口端にそれぞれ
圧縮バル８を介して配置されている。ここで前記圧縮バ
ネ８と６の圧縮はほぼ均一（出力軸側のバネ８が多少弱
くてもよい）で、駆動ピン５を常に中心部に浮動状態で
支持する様にバランスさせている。

【００１７】また、バネ座９は輪状からなり駆動ピンの
球頭部７とシリンダ孔の内周部に圧縮バネ８が割込み球
頭部の運動を阻害しない様に配置されている。しかしバ
ネ形状あるいは球頭部との関係が適切であればこれを廃
止しても差し支えない。

【００１８】上記構成において、駆動ピン５の好ましく
は図２に示す如く同心円上に均等割に配置されているが
、駆動ピンは３本以上であればよく、偶数本の場合は対
の物がバランスする様に対向して配置されていればよい
。また、球頭部７は必要強度に応じて大きさが決定され
、ピストン部と共に必要に応じ焼入れ、チタンコーティ
ング等の表面加工処理あるいは適切な材料が選ばれる。

【００１９】図１の様に入力軸１と出力軸２を所定の傾
転角θを持って配置し、入力軸１を回転させると駆動ピ
ンは傾転位置に応じて圧縮バネ６，８を最大圧縮から最
小圧縮の範囲を交互に序々に変化させ、回転駆動力を出
力軸２に伝達する。この時前記圧縮バネ６と８は常に圧
縮圧はバランスする強さにしてあるため、駆動ピン５は
軸方向に移動して常に駆動部中心に浮動状態で位置し、
球頭部７は常に同心円上の軌跡を正しく運動し真の等速
継手が実現される。

【００２０】尚、実施例では圧縮バネを有するものを主
体に説明してあるが、球頭部側のバネは傾転角が５°以
上ある場合は円筒穴が球頭部の軸方向の動きを規制する
ので必ずしも必要としない。

【００２１】前述の実施例では４本の駆動ピン５を同心
円上に配列しているものを示したが、駆動ピンは３本以
上であればよく、奇数配列の場合は均等ピッチで配列す
るのが応力バランスが良く好ましい。

【００２２】図７は他の実施態様を示すもので、駆動ピ
ンの球頭部７はスリッパ１０を介してシリンダ孔４に挿
入され、該スリッパ１０が圧縮バネ８を受けている。尚、シリッパ１０はＣ状あるいは半割のものが用いられ
、予め球頭部に組込んだ後シリンダ孔に挿入される。

【００２３】この様にすることによって球頭部のスライ
ド性がよくなり、バネ座も兼用できるので動きが滑らか
になる。

【００２４】図８，図９は、前記圧縮バネ６に変えて油
圧を作用させたもので、図９に示す如くシリンダ孔３の
底部を交叉する通路１１で結びシリンダ孔に液体（油）
１２を封入したものである。この場合ピストン部は液体
が漏れない様にＯリング１３を設ける必要がある。

【００２５】従って、駆動ピン間の圧縮バランスがよく
、かつより機械振動を吸収し易く、低騒音の等速継手が
得られる。

【００２６】図１０は、圧縮バネ６を設けるタイプで、
ピストン部のスライドを滑らかにするためシリンダ孔３
に軸受メタル１４を圧入したもので、該メタル１４を介
してピストン部を支承したものである。

【００２７】従って、ピストン部のスライドが良好で、
機械ロスの小さいものとなり、強いては騒音低減にも効
果的である。

【００２８】次に前述した等速継手を用いた実施例を図
３乃至図６に基づき説明する。

【００２９】先ず図３，図４は斜軸式ピストンポンプ装
置を示すもので、図において囲体２１は吸入孔２２ａ及
び吐出口２２ｂを有するサイドカバー２２と、該サイド
カバー２２と気密的に結合されるカップ状のハウジング
２３とから構成されている。前記サイドカバー２２の中
心部には内側空間に向けてシリンダピン２４が垂直に植
設され、該シリンダピン２４にはバルブプレート２５を
介してシリンダバレル２６が回転可能に装着されている
。前記シリンダバレル２６は円柱体からなり、同一円周
上に等間隔に前記バレルプレート２５を介して吸入孔２
２ａもしくは吐出口２２ｂに連通されるシリンダ孔２６
ａが偶数個（８個）形成されている。そして中央部のシ
リンダピン２４の同心円上には複数個（４個）のシリン
ダ挿入孔２６ｂが等間隔に形成されている。ピストンサ
ポート２７ａを一体に形成した駆動軸２７はニードルベ
アリング２８を介して傾転板２９に回転自在に保持され
、該傾転板３０は半球面３１を介して前記ハウジング２
３の半球面３２と接している。

【００３０】３３はシリンダボア２６ａに挿入配置され
たピストンで、シールリング３４を介して回動自在に配
置され、他端球頭部３３ａはピストンサポート２７ａに
回動自在に配置され、抜止板３６により保持されている
。

【００３１】３７は前記ピストン３３の内径側の同心円
上に配置された駆動ピンで、ピストン部を圧縮バネ３８
を介して駆動ピン挿入孔３９に挿入し、他端球頭部３７
ａをピストンサポート２７ａの端面に形成したボール受
孔２７ｂに圧縮バネ３９Ａを介して挿入配置している。

【００３２】尚、前記駆動ピン挿入孔３９及びボール受
孔２７ｂはそれぞれ後方に油通路４０，４１を形成し、
潤滑能力を向上させている。

【００３３】上記構成において、駆動軸２７を回転する
とピストンサポート２７ａおよび駆動ピン３７を介して
回転力がシリンダバレル２６に伝達され、同期回転され
る。一方駆動ピン３７およびピストン３３はピストンサ
ポート２７が傾斜しているため回動運動につれて軸方向
にスライドを始め、ピストン３３はバルブプレート２５
を介して吸入−吐出作用を行う。

【００３４】上記作用においてピストンサポート２７ａ
の傾転角θが変化した時に生じるシリンダ孔２６ａのピ
ッチ円と球頭３３ａのピッチ円との差は、ピストン３３
が自由運動することで吸収される。他方、駆動ピン３７
は軸方向にスライドすることにより吸収され、駆動軸２
７からシリンダバレル２６へ駆動力がスムーズに伝達さ
れる。

【００３５】本実施例のポンプ装置は所謂可変容量形で
、駆動軸２７を左，右に動かすことによりピストンスト
ロークが任意に変化し吐出容量を変える。

【００３６】図３では最大２２°の位置にストッパ２１
ａを設け傾転板３０の一端を係止する様にしている。

【００３７】本実施例によれば、駆動ピン３７が楕円運
動するにもかかわらず、球頭部が軸方向に移動するため
無理な力が働くことなくスムーズに回動され、機械的振
動が低減される。

【００３８】また、駆動ピンは容量吐出ピストンとは別
としているため必要以上に装置を大型化することなくし
て高出力のポンプ装置が安価に提供できる。

【００３９】次に第３実施例であるガス圧用斜板式ピス
トンポンプ装置について図５，図６に従って説明する。

【００４０】駆動軸５０は一端をサイドカバー５１にベ
アリング５２を介して、他端をハウジング５３にベアリ
ング５４を介して支承している。

【００４１】そして該駆動軸５０一方端には図３に示す
と同様のシリンダバレル５５がバルブプレート５６を介
して配置固着されている。シリンダ孔５５ａに挿入され
る複数個のピストン５７は、駆動軸５０の中央部に同心
的に支承されるピストンサポート５８に、その球頭部５
７ａが連結保持されている。尚、その保持構造は第３の
実施例と同様であるため省略する。

【００４２】５９は図６に示す如く、前記ピストン５７
の内径側の同心円上に配置された駆動ピンで、ピストン
部を圧縮バネ６０を介して駆動ピン挿入孔５５ｂに挿入
し、他端球頭部５９ａをピストンサポート５８の端面に
形成したボール受孔５８ｂに挿入配置している。

【００４３】前記ピストンサポート５８の背面に位置す
る傾転板６２は、テーパ面を有する円筒体で、中空部６
２ａを前記ハウジング５３の段付面５３ａに嵌合し、位
置決めピン６１を使って位置決めした後、ピン（図示せ
ず）等により固定している。この種ポンプ装置は、駆動
軸５０を駆動するとシリンダバレル５５が同期回転し、
ピストンサポート５８を回転駆動する。従ってその回転
によりピストンが往復運動され吐出圧を発生する。

【００４４】この際、シリンダバレル５５が回転される
と、駆動ピン５９がピストンサポート５８に回転駆動力
を伝達するが、回転角に応じて駆動ピン５９がスライド
し、球頭部が同心円上で駆動力を伝達して行く。

【００４５】従って、性能を左右するピストン部には何
ら外力を与えることなく同期回転し得る。

【００４６】尚、傾転板６２は傾斜角の異なる数種の物
が準備され、吐出容量に応じて任意に選択されるのが好
ましい。

【００４７】本実施例によれば低騒音で小型のガス圧ポ
ンプが容易に安価に提供できる。

【００４８】前記実施例は、いずれも駆動軸と被駆動軸
間が一定の間隔で保たれるものに有効であった。Ｆｉｇ
１１〜Ｆｉｇ１３は互いに対面する方向に荷重が掛るタ
イプの等速継手に有効である。一対の駆動軸１０１，１
０２はシリンダ孔１０３，１０４を有し、球頭部１０７
を備えた駆動ピン１０５を圧縮バネ１０６，１０８，座
１０９を介して配置していることは前記実施例と同様で
ある。

【００４９】主な相違点は、被駆動軸１０２がその中心
部に半球状の突起１１０を備え、それと対向する駆動軸
１０１の中心部には圧縮バネ１１１を介してストッパピ
ン１１２が設けられている。

【００５０】上記において、突起１１０は被駆動軸１０
２と一体物で成形されていても、別体物を後に給合して
あってもよい。又、ストッパピン１１２は、駆動軸１０
１が合成樹脂体の場合は金属体を埋込むとよいが、駆動
軸が金属体の場合は一体に成形した方が効果的である。更に圧縮バネ１１１は必要に応じて任意に用いられる。

【００５１】この様に本実施例では両駆動軸間の中心に
軸方向の移動を阻止するためのストッパを設けたので、
傾転角を大きく取れる継手とすることが出来る。ストッ
パは半球状が好ましく、軸方向の荷重は中心に掛るので
バランスがよく、容易に確実に等速継手が得られる。

【００５２】一般には、第１の実施例も含めて囲体はア
ルミニウム材等の金属体で形成されるが、更に軽量化す
るためにはプラスチック材を用いても主目的は達成し得
る。さらに、前記した実施例で、駆動側を久駆動側に置
換しても主目的を達成し得ることは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、駆動ピンの変速的な回
転運動からくる歪応力を駆動ピンの前後の移動により吸
収できるので、駆動軸の傾き角が変化しても回転を等速
で伝達できる効果がある。

【００５４】また、回転力を確実に同期して伝達できる
ので、部品相互間のがた付がなく、低振動低騒音化の製
品が簡単な構成にて実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す等速継手の要部断面図
。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。

【図３】斜軸式ピストンポンプ・モータ装置の半縦断面
図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図。

【図５】斜板式ピストンポンプ・モータ装置の半縦断面
図。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図。

【図７】等速継手の要部の他の実施例を示す断面図。

【図８】等速継手の要部の他の実施例を示す断面図。

【図９】等速継手の要部の他の実施例を示す断面図。

【図１０】等速継手の要部の他の実施例を示す断面図。

【図１１】更に他の実施例を示す等速継手の一部半縦断
面図。

【図１２】図１１の駆動軸の側面図。

【図１３】図１１の被駆動軸の側面図。

【符号の説明】

１…駆動部、２…被駆動軸、３，４…シリンダ孔、５…
駆動ピン、６，８…圧縮バネ、７…球頭部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動部と被駆動部間に駆動ピンを配設して
両部材間を機械的に連結してなる自在継手であって、前
記一対の駆動部は、同心円状に配置され、かつ一方端を
スライド自在に、他端を球運動及びスライド運動する様
に配置された複数本の駆動ピンにより連結される等速継
手。
【請求項２】請求項１において、駆動ピンは少なくとも
３本であって、圧縮手段を介して円筒穴（ボア）に配置
されている等速継手。
【請求項３】請求項１において、駆動ピンの駆動側は円
柱体で圧縮手段を介して円筒穴に挿入されていることを
特徴とした等速継手。
【請求項４】請求項２において、圧縮手段は圧縮バネで
あることを特徴とした等速継手。
【請求項５】請求項２において、圧縮手段は円筒穴に封
入される液体で、前記隣接する円筒穴はそれぞれ導通路
を介して連結されていることを特徴とした等速継手。
【請求項６】請求項３において、駆動ピンの円柱体は軸
受を介して円筒穴に配置されていることを特徴とした等
速継手。
【請求項７】請求項３乃至６のいずれかにおいて、駆動
ピンの球頭部は圧縮手段を介して円筒穴に配置されてい
ることを特徴とした等速継手。
【請求項８】請求項７において、圧縮手段は圧縮バネで
あることを特徴とした等速継手。
【請求項９】請求項８において、圧縮バネはスリッパ或
いはバネ座を介して球頭部と対接していることを特徴と
した等速継手。
【請求項１０】駆動軸と被駆動軸間に駆動ピンを配設し
て両部材間を機械的に連結してなる自在継手において、
それぞれの同一円周上に等間隔に、かつ軸心に平行に延
びる円筒穴を形成した前記一対の駆動軸と、前記いずれ
か一方の駆動軸の円筒穴に圧縮バネを介して挿入配置さ
れる円柱体部分と、該円柱体部分の一端に形成され、他
方の円筒穴に圧縮バネを介して挿入配置される球頭部を
有してなる駆動ピンとからなることを特徴とした等速継
手。
【請求項１１】請求項１０において、球頭部の駆動中心
は浮動状態に保たれていることを特徴とした等速継手。
【請求項１２】請求項１１において、駆動ピンは同一円
周上にバランスして配置されていることを特徴とした等
速継手。
【請求項１３】駆動部と被駆動部間に駆動ピンを配設し
て両部材間を機械的に連結してなる自在継手であって、
前記一対の駆動部は、同心円状に配置され、かつ一方端
をスライド自在に、他端を球運動及びスライド運動する
様に配置された複数本の駆動ピンにより連結され、更に
中央部に軸方向の移動を阻止するストッパを備えている
等速継手。
【請求項１４】請求項１３において、ストッパは半球状
で駆動部の一方に形成され、反対側に位置するストッパ
ピンと回動自在にして対向している。
【請求項１５】請求項１４において、ストッパピンは圧
縮バネを介してスライド自在に配置されている。
【請求項１６】請求項１４において、ストッパピンはス
トッパと球面接触している。
【請求項１７】所定の傾転角をもって回転される駆動軸
の回転に同期して回転されるシリンダバレルあるいはシ
リンダバレルの回転に同期して所定の傾転角をもって回
転される駆動軸、該駆動軸と前記シリンダバレル間に配
置され往復運動する複数個のピストン装置と駆動ピンと
を備えてなるアキシャルピストンポンプ・モータ装置で
あって、前記ピストン装置は、ピストンの一端をシリン
ダバレルの同一円周上に、それぞれが回動自在で軸方向
に移動可能とし、他端球頭部をピストンサポートの端面
に自在に保持すると共に、複数本の駆動ピンを前記シリ
ンダバレルのピストンの内径側の同心円上に、それぞれ
が回動自在が軸方向に移動可能とし、他端球頭部を軸方
向に移動可能として前記ピストンサポートの端面に回動
自在に保持することを特徴としたアキシャルピストンポ
ンプ・モータ装置。
【請求項１８】請求項１７において、駆動ピンの一端は
圧縮バネを介してシリンダバレルの駆動ピン挿入孔に配
置されていることを特徴としたアキシャルピストンポン
プ・モータ装置。
【請求項１９】請求項１７もしくは１８項のいずれかに
おいて、駆動軸は傾転板を介してハウジングの内側面に
配置されていることを特徴としたアキシャルピストンポ
ンプ・モータ装置。
【請求項２０】ハウジング内に収納され駆動軸と一体に
回転するシリンダバレル、前記ハウジングの側面に固定
され、ピストンサポートを受け傾転板、前記ピストンサ
ポートとシリンダバレル間に配置され往復運動するピス
トン装置とを備えたアキシャルピストンポンプ・モータ
装置であって、前記ピストン装置は、ピストンの一端を
シリンダバレルの同一円周上に、それぞれが回動自在で
軸方向に移動可能とし、他端球頭部をピストンサポート
の端面に自在に保持すると共に、複数本の駆動ピンを前
記シリンダバレルのピストンの内径側の同心円上に、そ
れぞれが回動自在で軸方向に移動可能とし、他端球頭部
を軸方向に移動可能として前記ピストンサポートの端面
に回動自在に保持されることを特徴としたアキシャルピ
ストンポンプ・モータ装置。