JP2000018151A - アキシャルプランジャ型油圧機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーシング１内のシリンダブロック３に形成
したシリンダボア３０にプランジャ３１を嵌挿すると共
に、シリンダブロック３とケーシング１のエンドピース
１２との間に弁板５を介設し、エンドピース１２に形成
した油路１２０，１２１とシリンダボア３０との間で弁
板５に形成したポート５０，５１を介して油を流通させ
るアキシャルプランジャ型油圧機器において、エンドピ
ース１２が油圧反力で変形しても、弁板５とシリンダブ
ロック３との間のシール性が確保されるようにする。 【解決手段】 弁板５のエンドピース１２側の面５ｂの
ポート用ランド部５ｂ−１の外径より外側の部分を溝部
５ｂ−４に形成する。エンドピース１２が変形したと
き、弁板５はポート用ランド部５ｂ−１の外周縁を起点
にしてエンドピース１２に倣うように変形するが、ポー
ト用ランド部５ｂ−１の外径は弁板５の外径より小さい
ため、弁板５の変形量が減少し、弁板５とシリンダブロ
ック３との間の隙間が狭くなって、油のリークが効果的
に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ポンプや油圧
モータとして用いるアキシャルプランジャ型の油圧機器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アキシャルプランジャ型の油圧機
器は、ケーシング内に軸支した回転軸に連結されるシリ
ンダブロックと、シリンダブロックに形成した複数のシ
リンダボアに夫々往復動自在に嵌挿したプランジャと、
ケーシング内の軸方向一端側に配置した、プランジャの
往復動を規制する斜板と、ケーシングの軸方向他端のエ
ンドピースに回り止めして取付けた、シリンダブロック
の端面に摺接する環状の弁板とを備え、エンドピースに
形成した油路とシリンダボアとの間で弁板に形成した円
弧状のポートを介して作動油を流通させるように構成さ
れている（特公昭５１−１４２８２号公報、特公昭５１
−１４２８３号公報参照）。

【０００３】そして、従来は、弁板のシリンダブロック
に対する対向面とエンドピースに対する対向面とに、夫
々、前記ポートを開口させるポート用ランド部と、ポー
ト用ランド部の外径より外側の溝部と、溝部の外径より
外側の外周ランド部とを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリンダボ
ア内の油圧が高圧になると、エンドピースが油圧反力で
軸方向外方に凸となるように変形し、これに追随して弁
板も軸方向外方に変形して、弁板のシリンダブロックに
対する対向面のポート用ランド部とシリンダブロックと
の間に隙間があき、この隙間から高圧油がリークして、
効率が著しく低下する。

【０００５】この場合、エンドピースの剛性を高くして
その変形を防止することも考えられるが、これではエン
ドピースが重くなり、油圧機器の重量増を招く不具合が
ある。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑み、エンドピース
の剛性を高くしなくても高圧油のリークを防止できるよ
うにしたアキシャルプランジャ型の油圧機器を提供する
ことを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は、ケーシング内に軸支した回転軸に連結される
シリンダブロックと、シリンダブロックに形成した複数
のシリンダボアに夫々往復動自在に嵌挿したプランジャ
と、ケーシング内の軸方向一端側に配置した、プランジ
ャの往復動を規制する斜板と、ケーシングの軸方向他端
のエンドピースに回り止めして取付けた、シリンダブロ
ックの端面に摺接する環状の弁板とを備え、エンドピー
スに形成した油路とシリンダボアとの間で弁板に形成し
た円弧状のポートを介して作動油を流通させるものにお
いて、弁板のエンドピースに対する対向面に形成する、
前記ポートを開口させるポート用ランド部の外径より外
側の前記対向面の部分を全域に亘ってポート用ランド部
より低い溝部に形成している。

【０００８】エンドピースが軸方向外方に凸となるよう
に変形し、これに追随して弁板が変形すると、弁板の各
部の軸方向外方への変形量は、エンドピースに対する弁
板の接触面の外周縁を起点にしてそこから径方向内方に
離れる程大きくなる。ここで、本発明によれば、エンド
ピースに対する接触面の外周縁は、ポートの外径に所定
のシール幅を加えた径とするポート用ランド部の外周縁
となる。そして、ポート用ランド部の外周寄りの部分は
エンドピースが変形してもこれに確実に圧接するから、
前記シール幅が小さくても高圧油に対するシール性を確
保でき、そのため、ポート用ランド部の外径を弁板の外
径に比しかなり小さくできる。かくて、エンドピースに
対する弁板の接触起点位置とポート用ランド部の内周縁
との間の径方向距離が短くなり、この内周縁における弁
板の軸方向変形量も小さくなる。その結果、弁板のシリ
ンダブロックに対する対向面のポート用ランド部とシリ
ンダブロックとの間の弁板の変形による隙間の発生が抑
制され、高圧油のリークが有効に防止される。

【０００９】また、弁板をシリンダブロック及びエンド
ピースよりもヤング係数の小さな材料で形成すれば、弁
板の各面のポート用ランド部がシリンダブロック及びエ
ンドピースに倣うように圧縮され、各ポート用ランド部
とシリンダブロック及びエンドプレートとの間の隙間が
より狭められ、高圧油のリークが一層効果的に防止され
る。

【００１０】ところで、シリンダブロックには、プラン
ジャに作用する斜板からの反力の分力による傾動モーメ
ントが作用する。そして、弁板のシリンダブロックに対
する対向面に、ポート用開口部の外径より外側の溝部を
形成すると共に、弁板に対するシリンダブロックの傾き
を抑えるために、溝部の外径より外側の外周ランド部を
形成した場合、エンドピースが軸方向外方に凸となるよ
うに変形し、これに追随して弁板が軸方向に変形して、
弁板の径方向外側の部分におけるシリンダブロック側へ
の押圧力が増加すると、弁板のシリンダブロックに対す
る対向面の外周ランド部にこの押圧力が集中し、この外
周ランド部で弁板とシリンダブロックとの金属接触を生
じ、ひいては、摩擦や焼き付き等を招く可能性がある。
この場合、弁板のエンドピースに対する対向面のポート
用ランド部の外径を弁板のシリンダブロックに対する対
向面の前記外周ランド部の内径以下とすれば、エンドピ
ースの変形に追随する弁板の変形によって外周ランド部
に加わる押圧力を低減することができ、外周ランドにお
ける弁板とシリンダブロックとの金属接触を防止して耐
久性を向上でき、有利である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１を参照して、１は、筒状本体
１０と、筒状本体１０の軸方向一端と他端とに夫々ボル
ト止めしたエンドピース１１，１２とから成るケーシン
グであり、ケーシング１内に、エンドピース１１，１２
に装着したベアリング１３，１４によって回転軸２を軸
支し、回転軸２にスプライン結合でシリンダブロック３
を連結している。

【００１２】シリンダブロック３には、周方向に間隔を
存して軸方向一端側に開口する複数のシリンダボア３０
が形成されており、各シリンダボア３０にプランジャ３
１を往復動自在に嵌挿し、プランジャ３１で画成される
シリンダボア３０内の油室３２がプランジャ３１の往復
動で拡張及び収縮されるようにしている。プランジャ３
１の軸方向一端には球面継手３１ａを介してシュー３１
ｂが連結されており、ケーシング１内の軸方向一端側に
シュー３１ｂを当接させる斜板４を図外の傾動機構によ
って回転軸２に対する傾斜角度を可変し得るように配置
している。そして、図１の右側ではプランジャ３１が軸
方向他端側に復動されて油室３２が収縮され、図１の左
側ではプランジャ３１が軸方向一端側に往動して油室３
２が拡張されるようにしている。

【００１３】また、ケーシング１内の軸方向他端側に
は、シリンダブロック３の軸方向他端の端面に摺接する
環状の弁板５がケーシング１の軸方向他端のエンドピー
ス１２に対し回り止めした状態で配置されている。弁板
５には、図１の右側に存するシリンダボア３０の油室３
２にシリンダブロック３の端面の連通孔３３を介して連
通する、図２及び図３に示す如き円弧状の高圧ポート５
０と、図１の左側に存するシリンダボア３０の油室３２
に同じくシリンダブロック３の端面の連通孔３３を介し
て連通する同じく円弧状の低圧ポート５１とが形成され
ており、エンドピース１２に、高圧ポート５０に連通す
る高圧油路１２０と、低圧ポート５１に連通する低圧油
路１２１とを形成している。図中５２は弁板５をエンド
ピース１２に回り止めするためのノック穴である。

【００１４】以上の如く構成したアキシャルプランジャ
型油圧機器は、回転軸２を回転駆動すると、図１の左側
でシリンダボア３０の油室３２に低圧油路１２１から低
圧ポート５１を介して油が吸入され、図１の右側で油室
３２から高圧ポート５０を介して高圧油路１２０に高圧
油が吐出されて、油圧ポンプとして機能し、また、別の
油圧ポンプから高圧油路１２０に高圧油を供給すると、
図１の右側でプランジャ３１が往動方向に押されて、斜
板４からの反力によりシリンダブロック３を介して回転
軸２が回転駆動され、油圧モータとして機能する。

【００１５】シリンダブロック３は、ばね３４と、油室
３２内の油圧とで軸方向他端側に押圧されており、この
押圧力でシリンダブロック３と弁板５との間のシール性
と、弁板５とエンドピース１２との間のシール性とが確
保されるようにしている。

【００１６】弁板５のシリンダブロック３に対する対向
面５ａには、図２に示す如く、高圧ポート５０及び低圧
ポート５１を開口させる環状のポート用ランド部５ａ−
１と、ポート用ランド部５ａ−１の外径より外側の環状
の溝部５ａ−２と、溝部５ａ−２の外径より外側の環状
の外周ランド部５ａ−３とが形成されており、ポート用
ランド部５ａ−１の内径より内側は弁板５の内周縁に達
する溝部５ａ−４になっている。また、弁板５のエンド
ピース１２に対する対向面５ｂには、図３に示す如く、
高圧ポート５０及び低圧ポート５１を開口させる環状の
ポート用ランド部５ｂ−１と、ポート用ランド部５ｂ−
１の内径より内側の環状の溝部５ｂ−２と、溝部５ｂ−
２の内径より内側の環状の内周ランド部５ｂ−３とが形
成されている。ポート用ランド部５ｂ−１の外径は高圧
ポート５０及び低圧ポート５１の外径に所定のシール幅
を加えた寸法になっており、ポート用ランド部５ｂ−１
の外径より外側の部分は全域に亘りポート用ランド部５
ｂ−１より低い溝部５ｂ−４に形成されている。尚、弁
板５の面５ａのポート用ランド部５ａ−１の外径は面５
ｂのポート用ランド部５ｂ−１の外径よりも大きくなっ
ており、当然のこと乍ら、面５ｂのポート用ランド部５
ｂ−１の外径は面５ａの外周ランド部５ａ−３の内径以
下になっている。また、弁板５の面５ａの外周ランド部
５ａ−３は、溝部５ａ−２から径方向外方にのびる放射
状溝部５ａ−５により周方向に分割され、また、弁板５
の面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１及び内周ランド部
５ｂ−３も、溝部５ｂ−２から径方向外方と内方とにの
びる放射状溝部５ｂ−５，５ｂ−６により周方向に分割
されている。更に、弁板５には、その両面５ａ，５ｂの
内側の溝部５ａ−４，５ｂ−２同士と外側の溝部５ａ−
２，５ｂ−４同士とを連通する潤滑孔５３も形成されて
いる。

【００１７】ところで、シリンダボア３０の油室３２内
の油圧が高圧になると、エンドピース１２は、軸方向外
方に凸になるように変形し、これに追随して弁板５も軸
方向外方に凸になるように変形し、弁板５の面５ａのポ
ート用ランド部５ａ−１とシリンダブロック３との間に
隙間があく。ここで、エンドピース１２の変形量は弁板
５の直径に比し極めて小さいため、弁板５の各部の軸方
向外方への変形量、即ち、シリンダブロック３との間の
隙間量は、エンドピース１２に対する弁板５の接触面の
外周縁からの径方向距離に比例して増加すると倣すこと
ができる。弁板５の面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１
を弁板５の外周縁に亘って延在させた場合、または、ポ
ート用ランド部５ｂ−１の外側に溝部と更にその外側の
外周ランド部とを形成した場合に発生する、弁板５の面
５ａのポート用ランド部５ａ−１の内周縁におけるシリ
ンダブロック３との間の隙間量δ′は、弁板５の外径と
ポート用ランド部５ａ−１の内径との差をＤ′、Ｋを比
例定数として、 δ′＝Ｋ・Ｄ′ となる。一方、本実施形態によれば、エンドピース１２
に対する弁板５の接触面の外周縁は、ポート５０，５１
の外径に所定のシール幅を加えた径となるポート用ラン
ド部５ｂ−１の外周縁となり、弁板５の面５ａのポート
用ランド部５ａ−１の内周縁におけるシリンダブロック
３との間の隙間量δは、ポート用ランド部５ｂ−１の外
径とポート用ランド部５ａ−１の内径との差をＤとし
て、 δ＝Ｋ・Ｄ ＝δ′・Ｄ／Ｄ′ となる。ここで、ポート用ランド部５ｂ−１の外周寄り
部分はエンドピース１２が変形してもこれに確実に圧接
するから、前記シール幅をかなり小さくしても高圧油の
リークを防止できる。かくて、ポート用ランド部５ｂ−
１の外径を弁板５の外径よりもかなり小さくして、Ｄを
Ｄ′の１／２以下にすることが可能になる。そして、油
のリーク量は隙間量の３乗に比例するので、本実施形態
によれば、リーク量をポート用ランド部５ｂ−１を弁板
５の外周縁に亘って延在させる従来のもに比し１／８以
下と著しく減少させることができ、高圧油のリークが効
果的に防止される。

【００１８】また、本実施形態では、弁板５をシリンダ
ブロック３及びエンドピース１２よりもヤング係数の小
さな材料で形成している。例えば、シリンダブロック３
及びエンドピース１２を鉄系材料で形成し、弁板５を銅
系材料で形成している。これによれば、弁板５の面５ｂ
のポート用ランド部５ｂ−１がエンドピース１２の変形
に倣って圧縮されて、弁板５の面５ａの平面性が確保さ
れ易くなり、更に、該面５ａのポート用ランド部５ａ−
１もシリンダブロック３に倣って圧縮され、弁板５とシ
リンダブロック３との間及び、弁板５とエンドピース１
２との間のシール性が一層向上する。尚、エンドピース
５の軽量化を図る上で、エンドピース５は、シリンダブ
ロック３よりもヤング率の小さな材料で形成することが
望ましい。

【００１９】また、シリンダブロック３には、プランジ
ャ３１に作用する斜板４からの反力の回転軸２の径方向
分力により傾動モーメントが作用する。そして、弁板５
の面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１の外径より外側の
部分を上記の如く溝部５ｂ−４に形成すると、弁板５の
面５ａの外周ランド部５ａ−３に作用するシリンダブロ
ック３からの押圧力を受ける部分が弁板５の面５ｂに存
在しなくなり、弁板５がポート用ランド部５ｂ−１の外
周縁を支点して傾動して、シリンダロック３が傾き易く
なる。然し、本実施形態では、弁板５の面５ａのポート
用ランド部５ａ−１の外径を上記の如く弁板５の面５ｂ
のポート用ランド部５ｂ−１の外径より大きくしている
ため、ポート用ランド部５ａ−１とシリンダブロック３
との接触面間に侵入する油によって形成される油膜によ
る受圧面積が増す。その結果、外周ポート部５ａ−３に
作用する押圧力が減少し、弁板５の面５ａに作用する押
圧力の分布が弁板５の面５ｂのポート用ランド部５ｂ−
１で押圧力を受け易くなる分布となり、シリンダブロッ
ク３の傾きが有効に防止される。

【００２０】ここで、油室３２に高油圧が発生したとき
の弁板５に対するシリンダブロック３の押圧力をＦ、弁
板５の面５ａのポート用ランド部５ａ−１における油膜
による受圧反力をＨＦとして、ＨＦとＦとの比（ＨＦ／
Ｆ）が０．９５より大きくなると、シリンダブロック３
が弁板５から浮いた感じとなって油圧漏れを生じ易くな
り、また、０．８５より小さくなると、弁板５に対しシ
リンダブロック３が強く圧接して摩擦抵抗が大きくなり
過ぎる。そのため、ポート用ランド部５ａ−１の面積
は、 ＨＦ＝Ｆ×（０．８５〜０．９５） になるように設計する必要がある。そして、前述の傾動
モーメントを受けて、シリンダブロック３の傾きを抑え
る働きをになう外周ランド部５ａ−３は、Ｆ×（０．０
５〜０．１５）の力を受けるように設計する必要があ
る。このような条件下で外周ランド部５ａ−３に作用す
る押圧力を可及的に減少するため、ポート用ランド部５
ａ−１の面積を、ＨＦがＦ×０．９５により近くなるよ
うに設定し、外周ランド部５ａ−３に作用する押圧力が
Ｆ×０．０５により近くなるようにしている。尚、弁板
５の面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１は、エンドピー
ス１２に対し相対回転しないため、油圧漏れのみを考慮
すれば良く、そのため、ポート用ランド部５ｂ−１にお
ける油膜による受圧反力はＦ×０．８５より小さくても
良い。かくて、面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１の外
径を比較的小さくし、面５ａのポート用ランド部５ａ−
１の外径を面５ｂのポート用ランド部５ｂ−１の外径よ
り大きくして、油圧漏れや摩擦抵抗の増加を防止しつつ
シリンダブロック３の傾きも効果的に防止することがで
きる。

【００２１】また、エンドピース１２の変形に追随する
弁板５の変形により、ポート用ランド部５ａ−１での受
圧反力ＨＦが低下して、外周ランド部５ａ−３に、弁板
５側から加わる押圧力が集中すると、外周ランド部５ａ
−３で弁板５とシリンダブロック３との金属接触を生
じ、ひいては、摩耗や焼き付き等を生ずる可能性があ
る。然し、本実施形態では、弁板５の面５ｂのポート用
ランド部５ｂ−１の外径を外周ランド部５ａ−３の内径
以下とし、外周ランド部５ａ−３に合致する面５ｂの部
分をエンドピース１２から浮かしているため、外周ラン
ド部５ａ−３に加わる押圧力が低減され、外周ランド部
５ａ−３における弁板５とシリンダブロック３との金属
接触が有効に防止される。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、エンドピースの剛性を高くしなくても、弁板
の簡単な改造で高圧油のリークを有効に防止でき、効率
の良い軽量安価な油圧機器を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る油圧機器の一例の縦断面図

【図２】 弁板のシリンダブロック側から見た側面図

【図３】 弁板のエンドピース側から見た側面図

【符号の説明】

１ ケーシング １２ エンドピース １２０，１２１ 油路 ２ 回
転軸 ３ シリンダブロック ３０ シリンダボア ３１ プランジャ ４ 斜板 ５ 弁板 ５ａ 弁板のシリンダブロックに対する対向面 ５ａ−１ ポート用ランド部 ５ａ−２ 溝部 ５ａ−３ 外周ランド部 ５ｂ 弁板のエンドピースに対する対向面 ５ｂ−１ ポート用ランド部 ５ｂ−４ 溝部 ５０，５１ ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 康浩 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3H070 AA01 BB04 CC29 DD09 DD69 DD91 3H084 AA08 AA16 AA45 BB07 CC40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に軸支した回転軸に連結さ
   れるシリンダブロックと、シリンダブロックに形成した
   複数のシリンダボアに夫々往復動自在に嵌挿したプラン
   ジャと、ケーシング内の軸方向一端側に配置した、プラ
   ンジャの往復動を規制する斜板と、ケーシングの軸方向
   他端のエンドピースに取付けた、シリンダブロックの端
   面に摺接する環状の弁板とを備え、エンドピースに形成
   した油路とシリンダボアとの間で弁板に形成した円弧状
   のポートを介して作動油を流通させるものにおいて、 弁板のエンドピースに対する対向面に形成する、前記ポ
   ートを開口させるポート用ランド部の外径より外側の前
   記対向面の部分を全域に亘ってポート用ランド部より低
   い溝部に形成する、 ことを特徴とするアキシャルプランジャ型油圧機器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアキシャルプランジャ
   型油圧機器であって、 弁板のシリンダブロックに対する対向面に、前記ポート
   を開口させるポート用ランド部と、ポート用ランド部の
   外径より外側の溝部と、溝部の外径より外側の外周ラン
   ド部とを形成するものにおいて、 弁板のエンドピースに対する対向面のポート用ランド部
   の外径を弁板のシリンダブロックに対する対向面の前記
   外周ランド部の内径以下とする、 ことを特徴とするアキシャルプランジャ型油圧機器。
3. 【請求項３】 弁板をシリンダブロック及びエンドピー
   スよりもヤング係数の小さな材料で形成することを特徴
   とする請求項１又は２に記載のアキシャルプランジャ型
   油圧機器。