(57)【要約】摺動面の冷却性能を向上させることができるシリンダブロック１２の冷却構造を提供するを提供する。シリンダブロック１２は、複数のシリンダ２０を有し、このシリンダ２０には、開口からピストン１３が挿入されている。ピストン１３は、シリンダ２０を規定する摺動面１２ｂ上を往復摺動するようになっている。また、シリンダブロック１２の外周面１２ａには、複数の冷却用溝３１が形成されている。冷却用溝３１は、隣接する２つのシリンダ２０の間にある隔壁３２に前側端面から延在し、また摺動面１２ｂと外周面１２ａとの間の厚みｔを減らすように隔壁３２を減肉することによって形成されている。
2012066593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン挿入側端面に開口を有する複数のシリンダが形成され、回転させると前記シリンダに夫々挿入されたピストンが往復摺動するようになっているシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックの外周面に形成される複数の冷却用溝を有し、
前記冷却用溝は、隣接する２つの前記シリンダの間にある隔壁に前記ピストン挿入側端面から延在し、且つピストンが摺動する摺動面と前記シリンダブロックの外周面との間の厚みを減らすように前記隔壁を減肉することによって形成されている、シリンダブロックの冷却構造。
【請求項２】
前記ピストンは、上死点から下死点の間でシリンダ内を往復摺動し、
前記冷却用溝は、前記ピストン挿入側端面からシリンダと平行に延び、その先端が下死点に位置する前記ピストンのシリンダ内にある端面付近よりも前記ピストン挿入側端面側に位置するように形成されている、シリンダブロックの冷却構造。
【請求項３】
前記冷却用溝は、前記シリンダブロックの外周面と前記摺動面のとの間の最小の厚みｔminが前記シリンダの内径Ｄに対して０．０２Ｄ≦ｔmin≦０．３Ｄとなるように形成されている、シリンダブロックの冷却構造。
【請求項４】
低圧の作動液が流れる低圧側通路と高圧の作動油が流れる高圧側通路に接続されており、前記作動液が前記高圧側通路から前記シリンダに供給されて前記シリンダから前記低圧側通路に排出することでシリンダブロックを回転させ、又は前記シリンダブロックを回転させることで前記低圧側通路から前記シリンダに作動液を吸入し、更に圧縮してから高圧側通路へと吐出する斜板形液圧装置であって、
請求項１乃至３の何れか１つに記載される前記シリンダブロックの冷却構造を有する、斜板形液圧装置。
【請求項５】
前記シリンダブロックを収容するケーシングを有し、
前記ケーシング内は、連通路を介して前記低圧側通路と繋がっており、ケーシング内には、前記低圧側通路の低圧の作動油が導かれている、請求項４に記載の斜板形液圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン挿入側端面にある開口からピストンを夫々挿入可能な複数のシリンダが形成され、回転させると挿入されている前記ピストンが前記シリンダを往復摺動するようになっているシリンダブロック、例えば斜板形液圧装置のシリンダブロックの冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械を含む産業機械において様々な油圧モータや油圧ポンプが用いられており、この油圧モータや油圧ポンプとして、例えば特許文献１のような斜板形油圧モータ・ポンプ（以下、「斜板形油圧装置」ともいう）が知られている。特許文献１の斜板形油圧装置は、回転軸を備えており、回転軸には、シリンダブロックが一体的に取付けられている。シリンダブロックの端面には、周方向に等間隔でシリンダが形成されて、各シリンダには、ピストンが挿入されている。このシリンダから突出している端部には、シューが取付けられており、このシューは、傾倒させて配置された斜板の支持面上に配置されている。【０００３】
このように構成されている斜板形油圧装置は、シリンダ内でピストンを往復運動させることでシリンダブロックが回転するようになっており、シリンダに高圧の作動油を供給してピストンを往復運動させることでシリンダブロックが回転し、それが一体的に設けられた回転軸を回転させられるようになっている。つまり、斜板形油圧装置は油圧モータとして働く。また、斜板形油圧装置は、シリンダブロックを回転させることでピストンがシリンダ内を往復運動するようになっており、回転軸によりシリンダブロックを回転させることで低圧の作動油を吸入して高圧の作動油を吐出できるようになっている。つまり、斜板形油圧装置を油圧ポンプとしても働かせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７４６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような構成を有する斜板形油圧装置は、主に低速度、中速度の回転で使用されていたが、建設機械や産業機械の駆動装置における高回転化に対応すべく、斜板形油圧装置を高速回転でも使用できるようにすることが望まれている。しかし、斜板形油圧装置を高速回転でシリンダブロックを回転させると、ピストン及びシューに作用する遠心力の影響が大きくなり、低回転時と異なり遠心力の影響を無視することができなくなる。【０００６】
例えば、シリンダにてピストンが往復運動する際、ピストンが摺動するシリンダブロックの摺動面では、摺動することにより熱が発生し、そこでの発熱量は、シリンダブロックとピストンの接触圧力に依存している。従来のような遠心力が非常に小さい低回転仕様では、接触圧力が主に供給される又は吐出する作動油の圧力と対応しているため、摺動面で生じる熱は比較的小さい。それ故、摺動面とピストンとの間に作動油を逃がすためのクリアランスを形成し、そこから漏れ出る作動油だけで摺動面を十分冷却することができる。【０００７】
しかし、シリンダブロックを高速回転させる場合、油圧による影響よりも遠心力の方が接触圧力に影響を及ぼすようになり、回転速度が高くなればなるほど接触圧力が増加し、摺動面で生じる発熱量も大きくなる。これにより、摺動面の温度が上昇し、特にクリアランスから漏れ出る作動油による冷却がし難くなるため、シリンダの開口付近の温度上昇が著しくなる。また、遠心力が増加することにより、ピストンが外方に押されることで、シリンダブロックの半径方向内側に比べてその外側のクリアランスの幅が狭くなる。そうすると、狭くなった外側のクリアランスにある作動油が流れにくくなり、そこで作動油が熱せられる。作動油が熱せられ続けて、作動油の転移温度を超えると、作動油の潤滑性能が低下する。これに伴って、摺動面における発熱量がさらに増加し、シリンダとピストンが焼きつくことがある。クリアランスの幅を大きくすることで、作動油の潤滑性能の低下や焼付きを防ぐことも可能であるが、クリアランスの幅を大きくすると作動油の漏れ量が大幅に増加するため、ポンプ又はモータとしての性能が低下し、また油圧装置の高圧化に限界が生じてしまう。【０００８】
そこで本発明は、摺動面の冷却性能を向上させることができるシリンダブロックの冷却構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシリンダブロックの冷却構造は、ピストン挿入側端面に開口を有する複数のシリンダが形成され、回転させると前記シリンダに夫々挿入された前記ピストンが往復摺動するようになっているシリンダブロックと、前記シリンダブロックの外周面に形成される複数の冷却用溝とを有し、前記冷却用溝は、隣接する２つの前記シリンダの間にある隔壁に前記ピストン挿入側端面から延在し、且つ前記ピストンが摺動する摺動面と前記シリンダブロックの外周面との間の厚みを減らすように前記隔壁を減肉することによって形成されているものである。【００１０】
本発明に従えば、摺動面と外周面との間の厚みが小さくなる。高速回転下での遠心力による発熱する外周付近摺動面は、その周辺のケース内ドレン油の温度より高いので、摺動面で発生した熱を素早く外周面に伝達させて前記外周面から放散することができる。これにより、摺動面の冷却性能を向上させ、摺動面の温度上昇を抑えることができる。また、シリンダの開口があるピストン挿入側端面から冷却用溝が延びているので、最も温度上昇が著しい摺動面のピストン挿入側端面近傍において、その表面温度の上昇を特に抑えることができる。それ故、摺動面の焼付きの発生を抑えることができる。【００１１】
また、例えば、本発明が油圧ポンプや油圧モータ等の液圧装置に用いられる場合、摺動面とピストンの外周面との間にクリアランスが設けられ、そのクリアランスから漏れる作動油を潤滑油として利用される。摺動面の温度上昇を抑えることによって、この潤滑油の油温の上昇を抑え、潤滑油が転移にすることを防ぐことができる。これにより、潤滑油の潤滑性能の低下を防げるので、ピストンを円滑に動かすことを維持することができ、摺動面における発熱量を低減することができる。【００１２】
上記発明において、前記ピストンは、シリンダの上死点から下死点の間で往復摺動し、前記冷却用溝は、前記ピストン挿入側端面からシリンダと平行に延び、その先端が下死点に位置する前記ピストンのシリンダ内にある端面付近よりも前記ピストン挿入側端面側に位置するように形成されていることが好ましい。【００１３】
上記構成に従えば、ピストンが下死点に位置するときに高圧となる部分の剛性を維持しつつ、表面温度が高くなる領域の冷却性能を向上させることができる。これにより、シリンダブロックに供給される作動液の使用限界圧を下げることなく、シリンダとピストンの焼付きによる破損を防ぐことができる。【００１４】
上記発明において、前記冷却用溝は、前記シリンダブロックの外周面と前記摺動面のとの間の最小の厚みｔminが前記シリンダの内径Ｄに対して０．０２Ｄ≦ｔmin≦０．３Ｄとなるように形成されていることが好ましい。【００１５】
上記構成に従えば、冷却効果を向上させつつ、摺動面の外周面側の領域における剛性を確保することができる。これにより、シリンダブロックの焼付き及び開口側における損傷を防ぐことができる。【００１６】
本発明の斜板形液圧装置は、低圧の作動液が流れる低圧側通路と高圧の作動油が流れる高圧側通路に接続されており、前記作動液が前記高圧側通路から前記シリンダに供給されて前記シリンダから前記低圧側通路に排出することでシリンダブロックを回転させ、又は前記シリンダブロックを回転させることで前記低圧側通路から前記シリンダに作動液を吸入し、更に圧縮してから高圧側通路へと吐出するものであって、前述する何れか１つの前記シリンダブロックの冷却構造を有するものである。【００１７】
斜板形液圧装置では、摺動面とピストンの外周面との間にクリアランスが設けられ、そのクリアランスから漏れる作動油を潤滑油として利用される。上記構成に従えば、摺動面の温度上昇を抑えることによって、クリアランスから漏れる潤滑油の油温の上昇を抑え、潤滑油が転移にすることを防ぐことができる。これにより、潤滑油の潤滑性能の低下を防ぎ、ピストンを円滑に動かすこと維持することができ、摺動面における発熱量を低減することができる。【００１８】
上記発明において、前記シリンダブロックを収容するケーシングを有し、前記ケーシング内は、連通路を介して前記低圧側通路と繋がっており、ケーシング内には、前記低圧側通路の低圧の作動油が導かれていることが好ましい。【００１９】
上記構成に従えば、シリンダブロックの外周面をケーシング内に導かれる低圧及び低温の作動液に曝すことができるので、作動液により前記外周面を冷却することができる。これにより、より多くの熱を前記外周面から放散することができるので、摺動面の表面温度の上昇を更に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、摺動面の冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る斜板形液圧装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す斜板形液圧装置に備わるシリンダブロックを前方から見た正面図である。
【図３】シリンダブロックを図２に示す切断線Ａ−Ａで切断して見た断面図である。
【図４】前記斜板形液圧装置の周辺の油圧回路図の一例である。
【図５】（ａ）は、下死点にあるピストンを示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態におけるシリンダブロックの摺動面の各位置の表面温度を示すグラフであり、（ｃ）は、（ａ）の状態におけるシリンダブロックの摺動面の油圧を示すグラフである。
【図６】他の実施形態のシリンダブロックの冷却構造を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る斜板形液圧装置１について説明する。なお、以下に説明する斜板形液圧装置１は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、前記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、及び変更が可能である。
【００２３】
［斜板形液圧装置］
油圧ショベル、クレーン及びブルドーザ等の建設機械や、油圧ユニット、プレス機、製鉄機械、及び射出成形機等の陸用装置等の産業機械や船舶には、そこに備わる機器やアクチュエータを駆動するために斜板形液圧装置１が設けられている。斜板形液圧装置１は、いわゆる斜板形モータ・ポンプであり、産業機械や船舶に備わる回転対象物を回転させる液圧モータの機能、又は産業機械や船舶に備わるアクチュエータに圧液を供給して該アクチュエータを動かす液圧ポンプの機能を有している。なお、以下の説明では、説明の便宜上、扱う流体を作動油とし、斜板形液圧装置１を油圧モータとして説明する。
【００２４】
斜板形液圧装置１である油圧モータ１は、図１に示すように回転軸１１を備え、高速の回転数で回転軸１１を回転することができる高速回転型の油圧モータである。この油圧モータ１は、回転軸１１の他に、シリンダブロック１２、複数のピストン１３、複数のシュー１４、斜板１５、及びバルブプレート１６も備えており、これらの部品がケーシング１７に収容されている。回転軸１１は、ケーシング１７を貫通するように前後方向に延在しており、ケーシング１７の前端部及び後端部にてベアリング１８，１９によって回転可能に支持されている。回転軸１１の中間部分には、その後端側にシリンダブロック１２が嵌挿されている。
【００２５】
シリンダブロック１２は、大略的に円筒状に形成されており、その軸線が回転軸１１の軸線Ｌ１に一致するように位置している。シリンダブロック１２は、回転軸１１とスプライン結合により一体的に結合され、回転軸１１に対して相対回転不能になっている。このシリンダブロック１２の外周面１２ａの前側端部は、周方向全周にわたって半径方向内側に減肉され、更に冷却構造３０が形成されている。この冷却構造３０の構成の詳細については後述する。また、シリンダブロック１２には、複数のシリンダ２０が形成されている。シリンダ２０は、図２に示すように周方向に等間隔で配置され、また図３に示すように前記軸線Ｌ１に平行に延在している。シリンダ２０は、断面円形の摺動面と底面とによって規定される孔であり、シリンダブロック１２の前側端面（ピストン挿入側端面）に開口を有している。各シリンダ２０には、その開口からピストン１３が挿入されて嵌まり込んでいる。
【００２６】
ピストン１３は、大略円柱状になっており、シリンダ２０を規定する摺動面１２ｂ上を摺動しながら前後方向に往復摺動するようになっている。なお、シリンダ２０には、銅ブッシュ等の円筒状のスリーブ（図示せず）が嵌合される場合がある。この場合、ピストン１３がスリーブの内周面上を摺動するようになっており、ピストン１３が摺動する摺動面とは、このスリーブの内周面を意味する。以下では、スリーブが嵌合されていない場合について説明するが、スリーブが嵌合されている場合であっても同様である。
【００２７】
ピストン１３の外径は、シリンダ２０の内径より若干小径に形成されており、ピストン１３の周りには、それと摺動面１２ｂと間にクリアランスが形成されている。更に、ピストン１３は、その前端部に球面保持部１３ａを有しており、球面保持部１３ａは、ピストン１３の位置に関わらずシリンダ２０から突出している。球面保持部１３ａの外表面は、略球面上に形成されており、そこにシュー１４が取付けられている。
【００２８】
シュー１４は、大略有底円筒状になっており、その内表面が球面保持部１３ａに対応させて部分球面状になっている。このシュー１４内にピストン１３の球面保持部１３ａが嵌まり込んでおり、ピストン１３は、球面保持部１３ａの中心を中心点として回動可能になっている。また、シュー１４は、その底部に半径方向外方に突出するフランジ１４ａを有しており、その底部を斜板１５に当接させてその上に配置されている。
【００２９】
斜板１５は、大略円板状に形成されている。斜板１５は、その上側を後方に傾倒させた状態でケーシング１７内に設けられており、その中心付近を回動軸１１が貫通している。斜板１５は、シリンダブロック１２よりも前側に配置されており、シリンダブロック１２側に支持板２１を有している。支持板２１は、円環状になっており、そこには複数のシュー１４が周方向に等間隔で配置されている。また、複数のシュー１４には、それらを支持板２１に押え付けるべく押え板２２が設けられている。
【００３０】
押え板２２は、大略円環状になっており、その中心を回転軸１１が相対回転可能に挿通している。押え板２２には、シュー１４と同数の取付け孔２２ａが形成されており、取付け孔２２ａは、周方向に等間隔で配置されている。押え板２２は、取付け孔２２ａにシュー１４の開口側を挿通させ、フランジ１４ａに当たるようになっており、支持板２１と協働してフランジ１４ａを挟持するようになっている。また、押え板２２は、その内孔に球面ブッシュ２３が挿通されている。球面ブッシュ２３は、大略円筒状になっており、回転軸１１及びシリンダブロック１２に外装されている。球面ブッシュ２３は、シリンダブロック１２に設けられている複数の押付ばね４０により支持板２１に向かって付勢されており、押え板２２は、この球面ブッシュ２３により支持板２１に押え付けられている。
【００３１】
このように複数のシュー１４が配置された斜板１５は、その上部がケーシング１７の上部に設けられたレギュレータ２４に連結されている。レギュレータ２４は、前後方向に可動するプランジャ２５を有しており、このプランジャ２５に斜板１５が連結されている。それ故、プランジャ２５を前後方向に動かすことで斜板の傾斜角を変更してピストン１３のストロークを調整することができ、シリンダ２０の油室２０ａの容量を変更することができる。油室２０ａとは、シリンダ２０においてピストン１３の後端面より後側の空間である。
【００３２】
この油室２０ａに繋がるシリンダポート２６がシリンダブロック１２に形成されている。シリンダポート２６は、1つのシリンダ２０に1つずつ設けられており、シリンダ２０と一対一で対応している。また、シリンダポート２６は、シリンダブロック１２の後側端面で開口しており、この後側端面には、バルブプレート１６が設けられている。
【００３３】
バルブプレート１６は、円環状の板状部材であり、シリンダブロック１２とケーシング１７の後端部との間に位置している。バルブプレート１６は、図示しないピン部材によってケーシング１７に相対回転不能に固定されている。バルブプレート１６の内孔には、回転軸１１が挿通されており、回転軸１１とバルブプレート１６とは、互いに相対回転可能に構成されている。このように位置するバルブプレート１６には、吸入ポート１６ａ及び吐出ポート１６ｂが形成されている。
【００３４】
吸入ポート１６ａ及び吐出ポート１６ｂは、大略円弧状になっており、互いに周方向に間隔をあけて位置している。これら吸入ポート１６ａ及び吐出ポート１６ｂは、バルブプレート１６をその厚み方向に貫通しており、シリンダブロック１２側の開口が幾つかのシリンダポート２６に接続されており、シリンダブロック１２を回転させることでシリンダポート２６の接続先が吸入ポート１６ａと吐出ポート１６ｂとで交互に切換わるようになっている。また、吸入ポート１６ａの他方側の開口は、図４に示す高圧側通路２７に接続され、吐出ポート１６ｂの開口は、図４に示す低圧側通路２８に接続されている。つまり、シリンダブロック１２を回転させることで、シリンダ２０が高圧側通路２７と低圧側通路２８とに交互に接続されるようになっている。なお、図１では、説明の便宜上、実際のものに対して吸入ポート１６ａと吐出ポート１６ｂの位置を周方向にずらして記載している。なお、図４に示す回路構成は冷却効果をより高めるための一例であり、この構成がなくともケース内の油によって冷却効果は得られる。
【００３５】
また、ケーシング１７には、図４に示すような連通路２９が形成されており、この連通路２９によりケーシング１７内と低圧側通路２８とが繋がっている。これにより、低圧側通路２８を流れる作動油の一定量が連通路２９を介してケーシング１７内に導いて冷却液として利用することができ、低圧及び低温の作動油により回転軸１１、シリンダブロック１２及びピストン１３等を冷却することができる。
【００３６】
このような構成を有する油圧モータ１では、ピストン１３がシリンダ２０に最も縮退している上死点からピストン１３がシリンダ２０から最も突出する下死点に移動するまでの間、高圧側通路２７を流れる作動油が油室２０ａに吸入ポート１６ａを介して吸入する。これにより、ピストン１３が作動油により前方に押圧され、その結果、シュー１４が斜板１５に押し付けられる。斜板１５が傾倒しているため、押し付けられるシュー１４は、斜板１５上を下側に滑り落ちるように滑動し、軸線Ｌ１を中心に周方向一方に公転する。これにより、シリンダブロック１２に軸線Ｌ１回りの回転力が与えられ、シリンダブロック１２及び回転軸１１が軸線Ｌ１回りに回転する。
【００３７】
他方、ピストン１３が下死点から上死点の間に位置するとき、油室２０ａは、吐出ポート１６ｂを介して低圧側通路２８に接続される。シリンダブロック１２が回転することでシュー１４が上側に駆け上がるように斜板１５上を滑動し、やはり軸線Ｌ１を中心に周方向一方に公転する。シュー１４が上側に駆け上がることにより、ピストン１３が後方に押し戻され、それに伴って油室２０ａの作動油が吐出ポート１６ｂを介して低圧側通路２８に排出される。このように油圧モータ１では、作動油を吸入及び吐出することによってピストン１３を前後方向に往復摺動させ、シリンダブロック１２及び回転軸１１を軸線Ｌ１回りに回転させている。
【００３８】
このように作動油の吸排出を繰り返す油圧モータ１では、前述するように給排出の際にピストン１３が摺動面１２ｂ上を摺動して前後方向に往復摺動している。そのため、摺動時に摺動面１２ｂで摩擦熱が発生し、摺動面１２ｂ、特に開口側の領域の表面温度が上昇する。ピストン１３の外表面と摺動面１２ｂとの間にはクリアランスが設けられており、このクリアランスから漏れ出る作動油を潤滑油として利用してピストン１３を潤滑して摺動面１２ｂで発生する摩擦熱を低減すると共に、前記潤滑油により摺動面１２ｂを冷却している。このように、油圧モータ１では、クリアランスを設けて摺動面１２ｂにおける表面温度の上昇を抑えているが、前記表面温度の上昇をさらに抑えるべくシリンダブロック１２の冷却構造３０を更に有している。
【００３９】
＜シリンダブロックの冷却構造＞
シリンダブロック１２の冷却構造３０は、冷却用溝３１を有している。冷却用溝３１は、図２に示すように隣接する２つのシリンダ２０の間にある隔壁３２に夫々形成されており、シリンダブロック１２の前側端面から後側端面に向かって軸線Ｌ１に平行に延在している。本実施形態において、冷却用溝３１の先端は、下死点に位置するピストン１３の後端面付近よりもシリンダブロック１２の前側端面側、つまり下死点に位置するピストン１３の後端面付近よりも前側に位置している（図３参照）。なお、隔壁３２は、シリンダブロック１２の中心から隣接する２つのシリンダ２０の中心を通って外周面１２ａまで夫々延びる直線Ｌ２，Ｌ３の間にある壁全体を意味している（図２において菱形の網で示している領域）。
【００４０】
図５（ｂ）及び（ｃ）は、ピストン１３が下死点に位置しているとき（図５（ａ）参照）の摺動面１２ｂの各位値における表面温度及び油圧を示すグラフである。図５（ｂ）において、縦軸は摺動面１２ｂの表面温度Ｔ、横軸はシリンダブロック１２の前側端面からの距離ｄを示しており、図５（ｃ）では、縦軸は摺動面１２ｂに作用する油圧Ｐ、横軸がシリンダブロック１２の前側端面からの距離ｄを示している。図５（ｂ）から分かるように、摺動面１２ｂの表面温度に関しては、ピストン１３の後端面より後側（つまり、距離ｄ１から距離ｄ２の間）が油室２０ａの作動油により冷却されるので、略一定の温度で保たれている。他方、ピストン１３の後端面よりシリンダ２０の開口側（つまり、距離０から距離ｄ１の間）は、クリアランスに入り込んだ作動油による冷却効果が小さいので、開口側に進むに従い表面温度が上昇しており、開口近辺、つまりシリンダブロック１２の前側端面で最も高くなっている。
【００４１】
また、図５（ｃ）から分かるように、摺動面１２ｂに作用する油圧に関しては、摺動面１２ｂのピストン１３の後端面より後側の領域が油室２０ａを形成しているため、その領域に作用する油圧が吸入ポート１６ａから吸入する作動油の圧力と略同じ圧力になっている。他方、摺動面１２ｂのピストン１３の後端面より前側の領域に作用する油圧は、クリアランスの前側がケーシング１７内に繋がっているので開口側に進むに従い下降しており、開口側では、ケーシング１７内の圧力、つまりドレン圧力まで下降している。
【００４２】
このように、下死点に位置するピストン１３の後端面を境にして、摺動面１２ｂの表面温度及びそこに作用する油圧が変化している。また、ピストン１３が下死点に位置するときが最も広範囲にわたって摺動面１２ｂに高圧が作用している。本実施形態のように、冷却用溝３１の先端をピストン１３の後端面よりシリンダブロック１２の前側端面側に位置させることで、摺動面１２ｂに作用する油圧が高くなる領域の剛性を高くしつつ、表面温度が高くなる領域の冷却性能を向上させることができる。これにより、作動油の使用限界圧を下げることなく、シリンダ１２とピストン１３の焼付きによる破損を防ぐことができる。
【００４３】
このように延在する冷却用溝３１は、図２のように前方から見ると、半径方向内側に向かって突出するように湾曲しており、隔壁３２の摺動面１２ｂと外周面１２ａとの間の領域を減肉している。このように隔壁３２を減肉して摺動面１２ｂと外周面１２ａとの間の厚みｔを小さくすることで、摺動面１２ｂで発生する熱を低温の作動油に曝されている外周面１２ａに素早く伝達して低温の作動油に放散することができ、摺動面１２ｂの温度上昇を抑えることができる。これにより、シリンダブロック１２が高速化されても、摺動面１２ｂとピストン１３との間のクリアランスに介在する作動油（潤滑油）が高温になって転移温度を超えることを防ぐことができ、前記作動油の潤滑性能低下による摺動面１２ｂの焼付きを防ぐことができる。また、摺動面１２ｂとピストン１３との間のクリアランスを増加させたり、摺動面１２ｂに油溝を加工したりすることなく摺動面１２ｂの表面温度を低減することができるので、冷却性能を向上させつつ、モータの性能を落とすことがない。
【００４４】
以下では、冷却用溝３１の形状について更に説明する。冷却用溝３１は、前記摺動面１２ｂち外周面１２ｂとの間の最小の厚みｔminがシリンダ２０の内径Ｄに対して０．０２Ｄ≦ｔmin≦０．３Ｄになるように形成されている。更に具体的に説明すると、前記摺動面１２ｂのうち半径方向外側の領域１２ｃ（摺動面１２ｂの外周面１２ａ側の領域に相当）と外周面１２ａとの間の厚みｔが、シリンダ２０の内径Ｄに対して０．０２Ｄ≦ｔ≦０．３Ｄとなるように形成されている。前記半径方向外側の領域１２ｃとは、直線Ｌ２と摺動面１２ｂとが交差する２点のうち半径方向外側の交点Ａ１及びそこから周方向両側に延びる領域である。ここでは、シリンダブロック１２が高速回転した時に遠心力により押し付けられたピストン１３が当接し、大きな遠心力を受けて当接している状態でピストン１３が摺動面１２ｂ上を摺動するので高い摩擦熱が発生する。前記領域１２ｃは、例えば、交点Ａ１を中心に周方向両側に中心角αの範囲の領域であり、中心角αは、３０度≦α≦１８０度である。なお、シリンダブロック１２の回転速度及び回転方向や振動などの外的要因により、ピストン１３が当接する位置が前記中心角αから外れることが考えられるので、前記中心角αよりも広範囲にわたって摺動面１２ｂの周りの厚みｔが０．０２Ｄ≦ｔ≦０．３Ｄを満たすように形成してもよい（例えば、後述する図６参照）。
【００４５】
このようなに厚みｔを０．３Ｄ以下にすることで、摺動面１２ｂ、特に開口側の領域における冷却性能を向上させることができ、前記摺動面１２ｂの表面温度の上昇を抑えることができる。これにより、摺動面１２ｂとピストン１３との間のクリアランスを流れる作動油（潤滑油）の温度上昇を抑えることができ、前記作動油が高温になって転移温度を超えることを防ぐことができる。それ故、作動油の潤滑性能の低下による摺動面１２ｂの焼付きを防ぐことができる。
【００４６】
また、摺動面１２ｂとピストン１３との間のクリアランスを増加させたり、摺動面１２ｂに油溝を加工したりすることなく摺動面１２ｂの表面温度を低減することができるので、冷却性能を向上させつつ、モータの性能を落とすことがない。更に、厚みｔを０．０２Ｄ以上にすることで、摺動面１２ｂの半径方向外周側の領域１２ｃの開口側付近の剛性を確保することができ、作動時にピストン１３が高速で往復摺動しても、前記開口側付近が損傷することを防ぐことができる。
【００４７】
＜その他の実施形態＞
本実施形態では、冷却用溝３１の底面がアーチ状に湾曲しているが、必ずしもアーチ状である必要はない。例えば、図６に示すように、冷却構造３０Ａの冷却用溝３１Ａを摺動面１２ｂに沿って先鋭状に形成して、摺動面１２ｂの半径方向外側の半円全体の厚みｔが均一になるようにしてもよい。また、冷却用溝３１の形状も、湾曲させる必要はなく、底面が平坦であってく、また凹凸を作ってフィンのようにしてもよい。更に、冷却用溝３１の底面の先端付近が先端に進むにつれて半径方向外側に位置するように湾曲しているが、湾曲する必要はなく、先端まで平坦になっていてもよい（例えば、図３の２点鎖線の符号４１参照）更に、本実施形態では、図３に示すように冷却用溝３１の先端がシリンダブロック１２の前側端面と下死点に位置するピストン１３の後端面との間に位置しているが、前記後端面付近まで延びていてもよい。
【００４８】
本実施形態では、斜板形液圧装置１が油圧モータである場合について説明したが、前述するように油圧ポンプであってもよい。この場合、電気モータやエンジンなどにより回転軸１１を回転駆動してシリンダブロック１２を回転させる。シリンダブロック１２が回転することでピストン１３が往復摺動する。油圧ポンプでは、吐出ポート１６ｂが高圧側通路２７に接続され、吸入ポート１６ａが低圧側通路２８に接続されおり、上死点から下死点に移動するまでの間に吸入ポート１６ａを介して油室２０ａに作動油を吸入し、下死点から上死点に移動するまでの間に吸入した作動油を圧縮して吐出ポート１６ｂを介して高圧側通路２７に吐出するようになっている。
【００４９】
このように、油圧ポンプの場合であっても、ピストンはシリンダ２０を往復摺動しており、摺動面１２ｂ上を摺動している。そのため、油圧モータ１の場合と同様に摺動面１２ｂで熱が発生する。それ故、斜板形液圧装置１を油圧ポンプとして使用する場合であっても、シリンダブロック１２の冷却構造３０があると、油圧モータ１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
更に、本実施形態では、斜板形液圧装置１について説明したが、シリンダブロック１２の冷却構造３０は、斜軸形液圧装置にも適用してもよい。しかし、斜軸形液圧装置の場合、高速化を図っても摺動面１２ｂの表面温度が斜板形液圧装置１のように上昇することがないので、得られる作用効果は斜板形液圧装置の場合の方が高い。また、作動液として油が使用されているが、水等の他の液体を作動液として使用してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  油圧モータ
１２  シリンダブロック
１２ａ  外周面
１２ｂ  摺動面
１２ｃ  領域
１３  ピストン
１７  ケーシング
２０  シリンダ
２７  高圧側通路
２８  低圧側通路
２９  連通路
３０  冷却構造
３１  冷却用溝
３２  隔壁
【図１】
2012066593.tif 000003
【図２】
2012066593.tif 000004
【図３】
2012066593.tif 000005
【図４】
2012066593.tif 000006
【図５】
2012066593.tif 000007
【図６】
2012066593.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月30日(2013.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン挿入側端面に開口を有する複数のシリンダが形成され、回転させると前記シリンダに夫々挿入されたピストンが往復摺動するようになっているシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックの外周面に形成される複数の冷却用溝を有し、
前記ピストンは、上死点から下死点の間でシリンダ内を往復摺動し、
前記冷却用溝は、隣接する２つの前記シリンダの間にある隔壁に前記ピストン挿入側端面から前記シリンダと平行に延在し、ピストンが摺動する摺動面と前記シリンダブロックの外周面との間の厚みを減らすように前記隔壁を減肉することによって形成され、且つ、その先端が下死点に位置する前記ピストンのシリンダ内にある端面付近よりも前記ピストン挿入側端面側に位置するように形成されている、シリンダブロックの冷却構造。
【請求項２】
前記冷却用溝は、前記シリンダブロックの外周面と前記摺動面との間の最小の厚みｔminが前記シリンダの内径Ｄに対して０．０２Ｄ≦ｔmin≦０．３Ｄとなるように形成されている、請求項１に記載されるシリンダブロックの冷却構造。
【請求項３】
低圧の作動液が流れる低圧側通路と高圧の作動油が流れる高圧側通路に接続されており、前記作動液が前記高圧側通路から前記シリンダに供給されて前記シリンダから前記低圧側通路に排出することでシリンダブロックを回転させ、又は前記シリンダブロックを回転させることで前記低圧側通路から前記シリンダに作動液を吸入し、更に圧縮してから高圧側通路へと吐出する斜板形液圧装置であって、
請求項１又は２に記載される前記シリンダブロックの冷却構造を有する、斜板形液圧装置。
【請求項４】
前記シリンダブロックを収容するケーシングを有し、
前記ケーシング内は、連通路を介して前記低圧側通路と繋がっており、ケーシング内には、前記低圧側通路の低圧の作動油が導かれている、請求項３に記載の斜板形液圧装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のシリンダブロックの冷却構造は、ピストン挿入側端面に開口を有する複数のシリンダが形成され、回転させると前記シリンダに夫々挿入された前記ピストンが往復摺動するようになっているシリンダブロックと、前記シリンダブロックの外周面に形成される複数の冷却用溝とを有し、前記ピストンは、シリンダの上死点から下死点の間で往復摺動し、前記冷却用溝は、隣接する２つの前記シリンダの間にある隔壁に前記ピストン挿入側端面から前記シリンダと平行に延在し、前記ピストンが摺動する摺動面と前記シリンダブロックの外周面との間の厚みを減らすように前記隔壁を減肉することによって形成され、且つその先端が下死点に位置する前記ピストンのシリンダ内にある端面付近よりも前記ピストン挿入側端面側に位置するように形成されているものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明では、ピストンが下死点に位置するときに高圧となる部分の剛性を維持しつつ、表面温度が高くなる領域の冷却性能を向上させることができる。これにより、シリンダブロックに供給される作動液の使用限界圧を下げることなく、シリンダとピストンの焼付きによる破損を防ぐことができる。
【国際調査報告】
2012066593.tif 000009
2012066593.tif 000010
2012066593.tif 000011
2012066593.tif 000012