JP2002168172A

JP2002168172A - アキシアルピストン形流体機械

Info

Publication number: JP2002168172A
Application number: JP2000366580A
Authority: JP
Inventors: Masao Shinoda; 田昌男信; Shinpei Miyagawa; 川新平宮; Atsushi Yamaguchi; 口惇山; Yuyo O; 雄鷹汪
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度の加工を必要とせず、漏れ量が少な
く、かつ摩擦損失も少ないアキシアルピストン形流体機
械を提供すること。【解決手段】ピストン（８）とシリンダブロック
（２）と斜板（１０）と弁板（１２）と主軸（３）とを
有するアキシアルピストン形流体機械であって、ピスト
ン（８）の外周又はボア（７）の内面に弾性体（２０、
３０）を設け、その弾性体（２０、３０）を変形させる
加圧流路（２１、３１）を設け、ボア（７）が高圧にな
ったときに弾性体（２０、３０）を変形させて漏れ量を
少なくしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】主軸と共に回転するシリンダ
ブロックのボア内を往復運動するピストンとケーシング
に固定されてピストンと連結しているスリッパが摺動す
る斜板とそのピストンに供給排除される低粘性の作動流
体を制御する弁板とを備え、ピストンの外周部又はボア
の内周部に弾性体を有するアキシアルピストン形流体機
械に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる従来技術はポンプ又はモータとし
て広く使用されている。まず、本発明をよく理解するた
めに、図５、図６を参照して従来のアキシアルピストン
形流体機械について説明する。ケーシング１内にはシリ
ンダブロック２が主軸３と一体に回転するように取付け
られ、その主軸３はケーシング１に軸受４で回転可能に
支持され、そして軸シール５によって内部の作動流体例
えば水が外部に漏れないようにしてある。またシリンダ
ブロック２はケーシング１にはシリンダブロックベアリ
ング６を介して回転可能に支持されている。

【０００３】シリンダブロック１内に形成した複数のボ
ア７（以下単にボアを示す場合は符号７を用いる）には
それぞれピストン８が軸線方向（図面で左右方向）に移
動可能に収納されている。そしてそのピストン８ｃには
スリッパ９が取付けられており、このスリッパ９はケー
シング１に固定した斜板１０の斜面１０ａ上を摺動する
ようになっている。

【０００４】各ボア７には外部との流路１１がそれぞれ
連通しており、これらの流路１１には弁板１２が設けら
れている。この弁板１２は図６に示されているように弧
状の低圧ポート１２ａと同様な高圧ポート１２ｂとを有
している。図中Ｕは上死点、Ｄは下死点であり、シリン
ダブロック２が矢印Ｘ方向に回転するとポンプとして作
動し、逆にＹ方向に回転するとモータとして作動するも
のである。

【０００５】作動に際し、主軸３が回転すると、シリン
ダブロック２も回転し、それに伴ってピストン８は斜板
１０のためにシリンダブロック２のボア７内を左右に往
復運動する。シリンダブロック２が下死点Ｄから上死点
ＵまでＸ方向回転する間、ピストン８は図面で右方に動
き、弁板１２の低圧ポート１２ａより流体をシリンダブ
ロック２のボア７内に吸入し、シリンダブロック２が上
死点Ｕから下死点ＤまでにＸ方向回転する間、ピストン
８は図面で左方に動き、弁板１２の高圧ポート１２ｂか
ら流体を吐出する。すなわちピストン８の往復運動によ
る容積変化を利用して流体の吸込みと吐出しを行うポン
プとして作動する。

【０００６】反対にモータとして利用する場合は、弁板
１２の高圧ポート１２ｂに圧力流体を供給して、シリン
ダブロック２を回転させることにより、連結されている
主軸３が回転する。戻り流体は弁板１２の低圧ポート１
２ａより図示しないタンク配管へ戻るようになってい
る。

【０００７】図７に示すように、かかる流体機械ではピ
ストン８の外周のシリンダブロック２のボア７との間に
隙間δで発生する漏れが効率に大きな影響を与えること
になる。ボア７内の圧力Ｐ１が隙間の圧力Ｐ２より高く
なる場合、すなわちポンプの場合はピストン８が圧力流
体の吐出行程のとき、そしてモータの場合は、供給され
る圧力流体によってピストン８が斜板１０に押し付けら
れる高圧側に位置するときに漏れが生じ、この漏れ量は
そのときの作動流体の圧力や隙間の関数となる。

【０００８】そのために、この漏れ量を抑制する技術が
種々提案されている。しかしながら、隙間δを小さくす
れば、ボアとピストン外周間の摩擦損失が増大するた
め、従来技術によれば、ピストン８の外周部又はボア７
の内周面に低粘性流体の下で潤滑特性（低摩擦性、低摩
耗性）の優れている樹脂をコーティングするか、又はそ
のような樹脂を嵌合させたものが知られている。しかし
ながら、かかる従来技術では樹脂を利用するので、その
性状から見て金属と比較して高精度の加工やクリアラン
ス管理が困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、高精度の加工を必要とせず、かつ漏れ量を少なく
でき、しかも摩擦損失の少ないアキシアルピストン形流
体機械を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、主軸と
共に回転するシリンダブロックのボア内を往復運動する
ピストンとケーシングに固定されてピストンと連結して
いるスリッパが摺動する斜板とそのピストンに供給排除
される低粘性の作動流体を制御する弁板とを備え、ピス
トンの外周部に弾性体を有するアキシアルピストン形流
体機械において、流体の作動圧力に応じた力でピストン
の外周部の弾性体を半径方向外方に拡張するために、ピ
ストンの外周部にボアに連通する加圧流路が形成されて
いる。

【００１１】また、本発明によれば、主軸と共に回転す
るシリンダブロックのボア内を往復運動するピストンと
ケーシングに固定されてピストンと連結しているスリッ
パが摺動する斜板とそのピストンに供給排除される低粘
性の作動流体を制御する弁板とを備え、ボスの内周部に
弾性体を有するアキシアルピストン形流体機械におい
て、流体の作動圧力に応じた力でボアの内周部の弾性体
を半径方向内方に拡張するために、ボアの内周部に作動
流体の流路に連通する加圧する流路が形成されている。

【００１２】したがって、シリンダブロック内のボアが
弁板の高圧ポートと連通した場合、すなわちボア内の圧
力が高圧となった場合に、弾性体は加圧流体から印加さ
れる作動流体の力によって、半径方向外方又は内方に拡
張される。その結果、ピストンの外周面とボアの内周面
との間の隙間は弾性体によって閉塞されるので、ボア内
の高圧作動流体の隙間を通って漏る量が抑制される。そ
のために容積効率が向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面に従って、本発明の実施
の形態を説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示し、前記した
従来技術に対応する部品は同一の符号を付して重複説明
を省略する。

【００１５】本発明に従って、ピストン８の外周部には
筒状に形成した弾性体２０が設けられている。この弾性
体２０は例えば低粘性の流体下で潤滑特性の優れている
テフロン（登録商標）系樹脂が好ましく、その取付けの
態様は嵌合又はコーティングが好ましい。そしてピスト
ン８の中空部８ｄには複数の（図示の例では４つの）半
径方向に延びる加圧流路２１が形成されている。なお、
符号２２はスリッパ９に至る流路である。

【００１６】図示の例では、図面の上側のピストン８は
弁板１２の低圧ポート１２ａに連通し、下側のピストン
８は弁板１２の高圧ポート１２ｂに連通している。した
がって、ボア７には高圧が発生しているので、その圧力
が加圧流路２１を介して弾性体２０を半径方向外方に拡
張させ、拡張部２２を形成する。この拡張部２２によっ
てピストン６とボア７との間の隙間δが小さくなり、漏
れ量を少くできる。

【００１７】このように本発明では、ポンプの場合で
も、モータの場合でも、その時の作動圧力に応じた力で
ピストン径は弾性体の変形により変化し、適正な半径方
向隙間δを得ることができる。このように隙間δは高圧
領域では小さく、低圧領域では大きくなるので、漏れ量
が少なくかつ摩擦損失も少なくなる。またピストンの外
径が圧力に応じて変化するので、半径方向の隙間δの管
理が比較的に容易にでき、加工上困難なレベルの製作精
度を必要としない。

【００１８】図２は図１に示す実施例の実験結果を示
し、横軸に供給圧力（ＭＰａ）を示し、縦軸に漏れ量
（ｃｍ^３／ｓ）を示している。この実験ではピストン
を静止させた状態で供給圧力を変化させ、そのときのピ
ストン周囲からの漏れ量を測定したものであり、□印は
本発明の場合、黒丸印は従来例を示している。図から解
るように従来例では漏れ量は圧力にほぼ比例して増大す
るが、本発明によれば、実質的に漏れ量がなくなること
が解る。

【００１９】図３、図４は本発明の別の実施例を示して
いる。図３において図１と同じ部品は同じ符号で示して
ある。この実施例では円筒状の弾性体３０がボア７の内
周面に嵌合又はコーティングにより設けられている。そ
して加圧流路１１の弁板１２とボア７との間から複数本
（図示の例では２本）の加圧流路３１がボア３の中間付
近に設けた円形溝３２と連通している。なお、この加圧
流路３１の本数や方向は任意に設計できる。

【００２０】したがって、前記の実施例と同様に高圧側
の弾性体３０が加圧流路３１からの加圧流体により符号
３３で示す拡張部を有するように変形し、もって漏れ量
を少なくすることができる。

【００２１】図４は図３のＡ−Ａ線方向に見た図であ
り、図示の例で６つのボア７を有し、その各内周面に弾
性体３０が設けられている。そして、加圧流路３１はい
ずれもシリンダブロック２に孔明けられており、その不
必要な部分はプラグＰで閉塞されている。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、弾性体を加
圧流路からの圧力流体により変形させるので、圧力が高
い程変形量も大きくなり、その結果、ピストンとボアと
の間の隙間を狭くでき、漏れ量が減少する。したがっ
て、アキシアルピストン形流体機械の効率を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】本発明の効果を示す図。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線方向に見た図。

【図５】従来のアキシアルピストン形流体機械の断面
図。

【図６】図５のＢ方向に見た弁板の平面図。

【図７】漏れ量を説明するための図。

【符号の説明】１・・・ケーシング２・・・シリンダブロック３・・・主軸４・・・軸受５・・・軸シール６・・・シリンダブロックベアリング７・・・ボア８・・・ピストン９・・・スリッパ１０・・・斜板１０ａ・・・斜面１１・・・流路１２・・・弁板１２ａ・・・低圧ポート１２ｂ・・・高圧ポート２０、３０・・・弾性体２１、３１・・・加圧流路２２、２３・・・拡張部３２・・・円形溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口惇神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79番５号横浜国立大学工学部生産工学科内 (72)発明者汪雄鷹神奈川県横浜市保土ヶ谷区常盤台79番５号横浜国立大学工学部生産工学科内Ｆターム(参考） 3H070 AA01 BB04 BB06 CC06 CC21 CC29 CC31 DD09 DD28 3H071 AA03 BB01 CC11 CC28 CC31 DD01 3H084 AA08 AA16 BB07 BB16 BB23 CC02 CC12 CC59

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸と共に回転するシリンダブロックの
ボア内を往復運動するピストンとケーシングに固定され
てピストンと連結しているスリッパが摺動する斜板とそ
のピストンに供給排除される低粘性の作動流体を制御す
る弁板とを備え、ピストンの外周部に弾性体を有するア
キシアルピストン形流体機械において、流体の作動圧力
に応じた力でピストンの外周部の弾性体を半径方向外方
に拡張するために、ピストンの外周部にボアに連通する
加圧流路が形成されていることを特徴とするアキシアル
ピストン形流体機械。
【請求項２】主軸と共に回転するシリンダブロックの
ボア内を往復運動するピストンとケーシングに固定され
てピストンと連結しているスリッパが摺動する斜板とそ
のピストンに供給排除される低粘性の作動流体を制御す
る弁板とを備え、ボアの内周部に弾性体を有するアキシ
アルピストン形流体機械において、流体の作動圧力に応
じた力でボアの内周部の弾性体を半径方向内方に拡張す
るために、ボアの内周部に作動流体の流路に連通する加
圧する流路が形成されていることを特徴とするアキシア
ルピストン形流体機械。