(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダポートが開口するシリンダブロック底面に摺接する摺接面と、この摺接面の所定の円周状に開口する円弧状の吸込側ポートおよび吐出側ポートと、これらの吸込ポートおよび吐出ポートの両端部から前記摺接面の円周方向に延び出すとともに吸込ポートまたは吐出ポートと同圧の作動油が導かれる導油溝と、を備えたアキシャル型ピストンポンプまたはモータのバルブプレートにおいて、
前記摺動面に、前記吸込ポートおよび吐出ポートの端部から延び出す導油溝の略全長にわたって略平行して延びる独立の溝部を備え、
前記溝部は前記導油溝の両側に設けられることを特徴とするアキシャル型ピストンポンプまたはモータのバルブプレート。
【請求項２】
前記導油溝と前記溝部とを前記吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配置したことを特徴とする請求項１に記載のアキシャル型ピストンポンプまたはモータのバルブプレート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、アキシャル型ピストンポンプまたはモータにおいて、シリンダブロックとバルブプレートの押し付け比を一定にするバルブプレートの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アキシャル型ピストンポンプ（またはモータ）は、ポンプシャフトを中心に回転自在のシリンダブロックを備えている。
【０００３】
図１０に示すように、シリンダブロック２のポンプシャフト１と略垂直な底面（摺接面３）には、図示されない複数のピストンが挿入されるシリンダのポートとして、ポンプシャフト１の同心円上に等間隔に、ピストンと同数の複数の円弧状のシリンダポート４が設けられる。
【０００４】
このシリンダブロック２の摺接面３は、図１１に示す円盤状のバルブプレート１１の摺接面１２と重ね合わされる。このバルブプレート１１の摺接面１２には、シリンダブロック２側のシリンダポート４が配設される円周と対峙する位置に、円弧状の吐出側キドニーポート１３と吸込側キドニーポート１４とが開口している。
【０００５】
さらに、これらのキドニーポート１３、１４の両端からは、摺動面１２に浅い深さで縦長に切りかかれたＶ型溝（導油溝）１６が延び出し、これらのＶ型溝１６には、各キドニーポート１３、１４と同圧が導かれるようになっている。
【０００６】
このような構成により、シリンダブロック２がポンプシャフト１を中心に回転すると、シリンダブロック２側の各シリンダポート４は、バルブプレート１１側の吸込側または吐出側のキドニーポート１３、１４に選択的に順次連通し、吸込または吐出を繰り返すようになっている。
【０００７】
この場合、シリンダブロック２には、各シリンダの内圧がシリンダブロック２をバルブプレート１１側へ押し下げようとする押し下げ力Ｆｃと、シリンダブロック２の摺接面３とバルブプレート１１の摺接面１２間の油膜圧力がシリンダブロック２をバルブプレート１１から引き離そうとする押し上げ力Ｆｗとが作用する。したがって、ポンプ（またはモータ）の作動中に、シリンダブロック２がバルブプレート１１側と分離せず、バルブプレート１１側へと適切に押し付けられ続けるためには、押し下げ力Ｆｃが押し上げ力Ｆｗよりも大きくあり続けること（Ｆｃ＞Ｆｗ）、すなわち押し付け比Ｆｃ／Ｆｗが１以上の値を採り続けることが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バルブプレート摺接面１２のキドニーポート１３と１４の間の領域には、ポートの存在しない摺接部１５が存在し、各シリンダポート４は、吸込から吐出への切り換え時には摺接部１５に位置する。
【０００９】
このように摺接部１５上にシリンダポート４が配置されたシリンダが吸込から吐出へと切り換わると、このシリンダポート４の両端のポートの存在しない摺接部５と摺接部１５の重なり部分で、油膜圧力分布の急激な変動が生じる。
【００１０】
具体的には、図１２に示すように、シリンダブロック２の摺接部５とバルブプレート１１の摺接部１５の重なり部分では、キドニーポート１３（または１４）からのびるＶ型溝１６から作動油が供給されるだけでは、その周囲に十分な油膜が形成されず、油膜圧力の等圧線２０はシリンダポート４およびキドニーポート１３の近傍にまで落ち込んで、油膜圧力の低下が生じる。この場合、十分な作動油の供給のためにはＶ型溝１６を大きくすることが考えられるが、これでは、ポンプ効率の低下や、振動、騒音特性の悪化を招いてしまう。
【００１１】
このように、シリンダブロック２の回転角度によっては、油膜圧力による押し上げ力Ｆｗは一定とはならず、押し下げ力Ｆｃが一定に作用するとすれば、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗも一定とはならない。
【００１２】
この場合にも、上述のように押し付け比Ｆｃ／Ｆｗは１以上に保持する必要があるが、シリンダブロック２の１回転中で油膜圧力による押し上げ力Ｆｗが最も大きくなったときに押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを１以上にする押し上げ力Ｆｗを選択すると、逆に油膜圧力が低下したときには押し付け比Ｆｃ／Ｆｗが大きくなり過ぎてしまう。
【００１３】
このため、シリンダブロック２はバルブプレート１１へと過大な力で押し付けられてしまい、ポンプ（またはモータ）の機械効率の低下や焼き付きなどの問題が生じてしまっていた。
【００１４】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、アキシャル型ピストンポンプまたはモータにおいて、シリンダブロックとバルブプレートとの間の押し付け比を略一定とし、ポンプまたはモータの作動中にシリンダブロックとバルブプレートの接合状態を適切に保持し得るバルブプレートを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数のシリンダポートが開口するシリンダブロック底面に摺接する摺接面と、この摺接面の所定の円周状に開口する円弧状の吸込側ポートおよび吐出側ポートと、これらの吸込ポートおよび吐出ポートの両端部から前記摺接面の円周方向に延び出すとともに吸込ポートまたは吐出ポートと同圧の作動油が導かれる導油溝とを備えたアキシャル型ピストンポンプまたはモータのバルブプレートにおいて、前記摺動面に、前記吸込ポートおよび吐出ポートの端部から延び出す導油溝の略全長にわたって略平行して延びる独立の溝部を備え、前記溝部は前記導油溝の両側に設けられる。
【００１６】
第２の発明は、前記導油溝と前記溝部とを前記吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配置した。
【００１７】
【作用】
第１の発明では、吸込ポートおよび吐出ポートの両端部から延び出す導油溝に加えて、この導油溝の両側方に平行して延びる溝部には、シリンダポートからの作動油が十分に導かれ、その周囲に油膜が形成されやすくなるので、吸込ポートと吐出ポート間の領域とシリンダブロック底面の各シリンダポート間の領域との重なり合い部分での、各シリンダポートの吸込から吐出への切り換え時における油膜圧力の低下が抑制される。これにより、シリンダブロックをバルブプレートから引き離す方向に働く圧力は、バルブプレートの吸込ポートおよび吐出ポートが配置される円の全周にわたって略一定となり、シリンダブロックが回転したとしても、この圧力の総和であるシリンダブロックに働く押し上げ力は略一定となる。したがって、この押し上げ力と、シリンダ内圧がシリンダブロックをバルブプレート側に押し付ける方向に働く押し下げ力との比である押し付け比は、略一定の適切な値に制御することができ、押し上げ力が過大となることによるシリンダブロックとバルブプレートの分離や、押し下げ力が過大となることによるポンプまたはモータの機械効率の低下や焼き付けの発生を防止することができる。
【００１８】
第２の発明では、導油溝と溝部とを吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配置し、導油溝および溝部から供給される作動油が吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅に行き渡るようにしたので、作動油の供給はバランス良く十分になされ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１には、本発明のバルブプレート１１を示す。
【００２１】
このバルブプレート１１は、図１１に示す従来のものと同様に、図１０に示すシリンダブロック２と重ね合わされるものであり、その摺接面１２には、シリンダブロック２側のシリンダポート４が配設される円周と対峙する位置に、円弧状の吐出側キドニーポート１３と吸込側キドニーポート１４とが開口している。また、これらのキドニーポート１３、１４の両端の略中央からは、切り欠き状のＶ型溝１６が延び出し、キドニーポート１３、１４と同圧が導かれている。
【００２２】
さらに、この本発明のバルブプレート１１は、従来と異なる構成として、Ｖ型溝１６の両側方に、一対の独立した溝部１７が設けられる。これらの溝部１７は、Ｖ型溝１６の略全長にわたって平行して延びる切り欠き状の縦長（略ひし形状）の溝である。
【００２３】
これにより、溝部１７が存在しないときには作動油が供給されにくかったＶ型溝１６の側方にも、溝部１７を介してシリンダブロック２側のシリンダポート４から作動油が導かれる。このため、Ｖ型溝１６付近にシリンダブロック２側の摺接部５が重なった場合、Ｖ型溝１６に加えて溝部１７からも作動油が供給される結果、その周囲に油膜が形成されやすくなり、油膜圧力が低下しないようになっている。なお、この溝部１７はキドニーポート１３、１４およびＶ型溝１６とは独立なものであり、シリンダポート４との連通時に作動油が導かれるだけであるので、ポンプ効率を低下させることはない。
【００２４】
また、溝部１７はＶ型溝１６の両側に（キドニーポート１３、１４の幅方向に）形成されているので、キドニーポート１３、１４の端部における作動油の供給は、キドニーポート１３、１４の略全幅にわたってバランス良くなされ、油膜圧力の低下が確実に防止できるようになっている。
【００２５】
つぎに作用を説明する。
【００２６】
アキシャル型ピストンポンプ（モータ）の作動時には、シリンダブロック２がポンプシャフト１を中心にして回転し、シリンダブロック２側の各シリンダポート４は、バルブプレート１１側の吸込側または吐出側のキドニーポート１３、１４と選択的に順次連通して吸込または吐出を繰り返す。
【００２７】
この場合のシリンダブロック２とバルブプレート１１側との接合の程度は、シリンダの内圧による押し下げ力Ｆｃと、油膜圧力による押し上げ力Ｆｗから決まる押し付け比Ｆｃ／Ｆｗによって表され、この押し付け比Ｆｃ／Ｆｗが１以上の適切な値を採れば、シリンダブロック２とバルブプレート１１側との接合状態は良好であることになる。
【００２８】
ところで、本発明では、以下に説明するように、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを決定する油膜圧力の分布が、シリンダブロック２の１回転中に大きく変動することがないので、この油膜圧力による押し上げ力Ｆｗも略一定に保たれる。したがって、シリンダブロック２の１回転中、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを所定の適切な値に維持し続けることが可能となる。
【００２９】
具体的には、本発明では、バルブプレート１１の各Ｖ型溝１６の両側には溝部１７が形成され、Ｖ型溝１６の両側方の摺接部１５にも作動油の供給を行い得るようになっているので、図２に示すように、摺接部５とＶ型溝１６付近の摺接部１５が重なり合う部分においても、油膜圧力が低下することはない。したがって、油膜圧力の等圧線２１も、シリンダポート４、１３が存在する側から大きく落ち込むことなく、円弧を描いて連続する。このため、油膜圧力の分布はシリンダブロック２の１回転中において略一定のものとなる。
【００３０】
したがって、押し付け比Ｆｃ／Ｆｗも、 図３に実線で示すように、シリンダブロック２の１回転中の各回転角度において、１以上の適切な値に略一定に制御することが可能となる。これに対して、溝部１７を備えない従来のポンプでは、 図３に破線で示すように、押し付け比が跳ね上がる点Ａや落ち込む点Ｂが生じてしまい、安定した制御を行うことはできない。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ピストンの本数（シリンダポート４の数）を７本としたため、高圧側ピストン本数（吐出側キドニーポート１４と連通するシリンダポート４の数）が３本の場合と４本の場合が生じるので、これを図３に示している。 図３に示すように、溝部１７を備えない従来例（破線）では、高圧側ピストン本数が切り替わるシリンダブロック回転角度において押し付け比の変動が生じやすいが、溝部１７を備えた本発明によれば、このような変動が抑制されていることが分かる。
【００３２】
このように本発明によれば、シリンダブロック２の１回転にわたって、シリンダブロック２はバルブプレート１１から分離してしまうことも、シリンダブロック２がバルブプレート１１へと過大な力で押し付けられてしまうこともなく、したがって、ポンプ（モータ）の機械効率の低下や、シリンダブロック２またはバルブプレート１１の焼き付けが生じたりすることはない。
【００３３】
なお、バルブプレート１１のＶ型溝１６側方に形成される溝部１７は、図１のような一対の切り欠き状の形状のものに限られず、例えば 図４、図５に示すように、種々の形態を採ることが可能である。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、一対の溝部１７を先端部の丸い眉形形状のものとしてもよく、また、 図５に示すように、一対の溝部１７を細長い長方形形状のものとしてもよい。
【００３７】
図６〜図９には、本発明のさらに他の実施の形態を示す。
【００３８】
これらは、溝部１７をＶ型溝１６の近傍で、かつキドニーポート１３、１４の外側壁１３ａ、１４ａ、または内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一の円周上に設けることにより、溝部１７全体がキドニーポート１３、１４の略全幅にわたるようにしている。
【００３９】
具体的には、まず図６は、 図１と同様にＶ型溝１６の両側に切り欠き状（縦長の略ひし形形状）の一対の溝部１７を形成したもので、これらの溝部１７を、それぞれ、キドニーポート外側壁１３ａ、１４ａ、および内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一円周上に形成することにより、溝部１７とＶ型溝１６とでキドニーポート１３、１４の幅方向が略カバーされるようになっている。
【００４０】
これにより、キドニーポート１３、１４の端部における作動油の供給は、キドニーポート１３、１４の略全幅にわたる広い範囲においてバランス良くなされ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。すなわち、Ｖ型溝１６と溝部１７の周辺の油膜圧力分布は、図７に示すように、図２と比較してもさらに改善され、等圧線はキドニーポート１３側から落ち込むことなく連続する。したがって、シリンダブロックの押し付け比Ｆｃ／Ｆｗを所定の適切な値に調節することがさらに容易になる。
【００４１】
また、図８は 図４と同様の眉形形状の溝部１７を、図９は 図５と同様な長方形形状の溝部１７を、それぞれ、キドニーポート外側壁１３ａ、１４ａ、および内側壁１３ｂ、１４ｂと略同一円周上に形成し、キドニーポート１３、１４の略全幅をカバーするようにしている。
【００４２】
これらの図８、図９の実施の形態でも、図６と同様に溝部１７とＶ型溝１６とでキドニーポート１３、１４の端部の略全幅が覆われ、キドニーポート１３、１４の端部における作動油の供給は、キドニーポート１３、１４の略全幅にわたる広い範囲においてバランス良くなされ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。
【００４３】
なお、以上のように、本発明による溝部１７の形状や本数は特に限定されるものではなく、設計により任意に設定できるものである。
【００４４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、吸込ポートおよび吐出ポートの両端部から延び出す導油溝に加えて、この導油溝の両側方に平行して延びる溝部には、シリンダポートからの作動油が十分に導かれ、その周囲に油膜が形成されやすくなるので、吸込ポートと吐出ポート間の領域とシリンダブロック底面の各シリンダポート間の領域との重なり合い部分での、各シリンダポートの吸込から吐出への切り換え時における油膜圧力の低下が抑制される。これにより、シリンダブロックをバルブプレートから引き離す方向に働く圧力は、バルブプレートの吸込ポートおよび吐出ポートが配置される円の全周にわたって略一定となり、シリンダブロックが回転したとしても、この圧力の総和であるシリンダブロックに働く押し上げ力は略一定となる。したがって、この押し上げ力と、シリンダ内圧がシリンダブロックをバルブプレート側に押し付ける方向に働く押し下げ力との比である押し付け比は、略一定の適切な値に制御することができ、押し上げ力が過大となることによるシリンダブロックとバルブプレートの分離や、押し下げ力が過大となることによるポンプまたはモータの機械効率の低下や焼き付けの発生を防止することができる。
【００４５】
第２の発明によれば、導油溝と溝部とを吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅にわたるように配置し、導油溝および溝部から供給される作動油が吸込ポートまたは吐出ポートの端部の略全幅に行き渡るようにしたので、作動油の供給はバランス良く十分になされ、油膜圧力の低下が確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。
【図３】同じくシリンダブロック回転角度と押し付け比の関係を示す特性図である。
【図４】同じく本発明の他の実施の形態を示す平面図である。
【図５】同じく平面図である。
【図６】同じく平面図である。
【図７】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。
【図８】同じく平面図である。
【図９】同じく平面図である。
【図１０】従来例を示す平面図である。
【図１１】同じく平面図である。
【図１２】同じく油膜圧力の分布を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ポンプシャフト
２ シリンダブロック
３ 摺接面
４ キドニーポート
５ 摺接部
１１ バルブプレート
１２ 摺接面
１３ 吸込側キドニーポート
１４ 吐出側キドニーポート
１５ 摺接部
１６ Ｖ型溝
１７ 溝部
【図１】
0003719792.tif 000002
【図２】
0003719792.tif 000003
【図３】
0003719792.tif 000004
【図４】
0003719792.tif 000005
【図５】
0003719792.tif 000006
【図６】
0003719792.tif 000007
【図７】
0003719792.tif 000008
【図８】
0003719792.tif 000009
【図９】
0003719792.tif 000010
【図１０】
0003719792.tif 000011
【図１１】
0003719792.tif 000012
【図１２】
0003719792.tif 000013