(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケースと、
前記本体ケース内に収納された回転軸と、
前記回転軸に取り付けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ穴と、
前記シリンダ穴に摺動自在に挿入されたピストンと、
前記ピストンの先端に設けられたシューと、
前記シューが摺動する斜面と、当該斜面の反対側に形成され前記本体ケースに対して２個のピボットを介して支持される支持面と、を有する斜板と、
前記斜板の支持面に当接し、当該斜板を前記ピストン側に向かって押圧することで当該斜板を傾転させる傾転ピストンと、
前記本体ケースに形成され前記傾転ピストンが摺動自在に挿入される傾転ピストン用シリンダ穴と、
を備える斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプにおいて、
前記傾転ピストンの斜板側端面に球面部が一体的に形成されており、
前記斜板の支持面に前記球面部が摺動自在に嵌り込む凹部が形成されており、
前記凹部の底面は、
前記２個のピボットを結ぶ方向には前記球面部と同形状の円弧状に形成されており、
前記２個のピボットを結ぶ方向に対して直交する方向には平らに形成されていることを特徴とする斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプにおいて、
前記凹部の底面の曲率半径は、前記球面部の曲率半径よりも大きく、かつ、前記球面部の曲率半径の１．５６倍以下、とされていることを特徴とする斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの建設車両に用いられる斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプは、斜板の傾転角度を変化させるための傾転ピストンを有する。ここで、例えば特許文献１に記載された斜板式油圧モータ（１）では、斜板（１２）と傾転制御ピストン（１４Ｂ）とが点接触している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６９６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように、斜板（１２）と傾転制御ピストン（１４Ｂ）とが点接触していると、シリンダに供給される油圧の状態によっては、斜板（１２）の姿勢が不安定になることがある。このため、通常、傾転制御ピストンの斜板側端部に斜板と面接触するシューを回転自在に取り付けている。当該シューを設けることで斜板の姿勢が不安定になることを防止することができるが、一方でコスト高となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、傾転制御ピストンの斜板側端部にシューを取り付けることなく、斜板を安定して保持することができる構造を備えた斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、本体ケースと、前記本体ケース内に収納された回転軸と、前記回転軸に取り付けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ穴と、前記シリンダ穴に摺動自在に挿入されたピストンと、前記ピストンの先端に設けられたシューと、前記シューが摺動する斜面と、当該斜面の反対側に形成され前記本体ケースに対して２個のピボットを介して支持される支持面と、を有する斜板と、前記斜板の支持面に当接し、当該斜板を前記ピストン側に向かって押圧することで当該斜板を傾転させる傾転ピストンと、前記本体ケースに形成され前記傾転ピストンが摺動自在に挿入される傾転ピストン用シリンダ穴と、を備える斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプにおいて、前記傾転ピストンの斜板側端面に球面部が一体的に形成されており、前記斜板の支持面に前記球面部が摺動自在に嵌り込む凹部が形成されていることを特徴とする斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプである。
【０００７】
この構成によれば、傾転ピストンの斜板側端部にシューを取り付けることなく、傾転ピストンと斜板との接触範囲を従来よりも広くすることができる。その結果、従来よりもコストを削減しつつ、斜板を安定して保持することができる。
【０００８】
また本発明において、前記凹部の底面は、前記２個のピボットを結ぶ方向には前記球面部と同形状の円弧状に形成されており、前記２個のピボットを結ぶ方向に対して直交する方向には平らに形成されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、２個のピボットを結ぶ方向においては斜板の保持力が向上し、２個のピボットを結ぶ方向に対して直交する方向においては、傾転ピストンの球面部と斜板との接触部の移動量が低減し、当該接触部の摩耗を低減できる。
【００１０】
さらに本発明において、前記凹部の底面の曲率半径は、前記球面部の曲率半径よりも大きく、かつ、前記球面部の曲率半径の１．５６倍以下、とされていることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、斜板の姿勢が安定するとともに、傾転ピストンの球面部と斜板とが局部的に接触することが低減でき、接触部摩耗が低減できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、傾転ピストンの斜板側端面に球面部を一体的に形成するとともに、この球面部が摺動自在に嵌り込む凹部を斜板の支持面に形成することで、傾転ピストン（傾転制御ピストン）の斜板側端部にシューを取り付けることなく、斜板を安定して保持することができる構造を備えた斜板式油圧モータ又は斜板式油圧ポンプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る斜板式油圧モータの断面図である。
【図２】図１に示した斜板式油圧モータを構成する斜板の図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。以下に説明する斜板式の油圧モータ１（斜板式油圧回転機）は、油圧ショベルなどの建設車両における走行装置に用いられるものであって、高速と低速との２速切換えを可能とする可変容量型の油圧モータである。なお、本発明は、斜板式油圧モータだけでなく斜板式油圧ポンプにも適用することができる。
【００１５】
（斜板式油圧モータの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る油圧モータ１の断面図であり、図２は、油圧モータ１を構成する斜板７の図である。図２（ａ）は、斜板７の正面図であり、図２（ｂ）は、斜板７の側断面図である。
【００１６】
図１に示すように、油圧モータ１は、本体ケース２、回転軸３、シリンダブロック４、ピストン５、シュー６、斜板７、傾転ピストン８などを備えている。
【００１７】
（本体ケースおよび回転軸）
本体ケース２は、回転軸３、シリンダブロック４、ピストン５、斜板７などを収納するためのものであり、回転軸３は、本体ケース２に対して回転自在に保持されている。
【００１８】
（シリンダブロック）
シリンダブロック４は、回転軸３に対してスプライン結合され、回転軸３の軸方向Ｘには移動可能に、回転軸３の回転方向には回転軸３とともに回転するように回転軸３に取り付けられている。また、シリンダブロック４の軸心まわりには軸方向に穿設された複数のシリンダ穴４ａが形成されている。これらのシリンダ穴４ａは、同一円周上に等間隔で配置されている。シリンダ穴４ａは、その長手方向が軸方向Ｘと平行になるようにシリンダブロック４に形成されている。
【００１９】
（ピストンおよびシュー）
ピストン５は、複数備えられており、シリンダ穴４ａの各々にシリンダ穴４ａの内壁面に対して摺動自在に挿入されている。ピストン５の先端に形成された球体部にはシュー６が取り付けられている。
【００２０】
（斜板）
図１、２に示したように、斜板７は、シュー６が摺動する斜面７ａと、斜面７ａの反対側に形成され本体ケース２に対して支持される支持面７ｂと、を有する。斜板７は、軸方向Ｘからみて環状に形成されており、その孔７ｃに回転軸３が貫通している。
【００２１】
シリンダブロック４の各シリンダ穴４ａに圧油が給排されると、各々のシリンダ穴４ａに挿入されているピストン５が往復動する。このピストン５の往復動にともなってシュー６が斜板７の斜面７ａ上を摺動しながら回転し当該ピストン５も回転する。そして、ピストン５の回転によりシリンダブロック４が回転し、シリンダブロック４と一体となって回転軸３が回転するようになっている。
【００２２】
斜板７の支持面７ｂは、回転軸３の軸方向Ｘに対する角度の異なる２つの面である第１支持面７ｂ１と第２支持面７ｂ２とで構成されている。第１支持面７ｂ１と第２支持面７ｂ２とが交差する交差線Ｌ１上であって回転軸３の両側にはピボット１１が斜板７の支持面７ｂに対して摺動自在に配置されている。これら２個のピボット１１は本体ケース２に固定されている。斜板７は、第１支持面７ｂ１が本体ケース２に当接する位置と第２支持面７ｂ２が本体ケース２に当接する位置（図１参照）との間で２個のピボット１１を支点として揺動するようになっている。
【００２３】
なお、図２に示した２つのピボット用穴７ｄに、それぞれ、ピボット１１が摺動自在に配置される。２個のピボット１１（ピボット用穴７ｄ）は、回転軸３の中心を通る中心線Ｌ２に対して左右対称に配置される。
【００２４】
（傾転ピストン）
斜板７の第２支持面７ｂ２が本体ケース２に当接する部分の本体ケース２内壁面には、傾転ピストン８が摺動自在に挿入される断面円形の傾転ピストン用シリンダ穴９が設けられている。この傾転ピストン用シリンダ穴９に、斜板７をピストン５側に向かって押圧することで当該斜板７を傾転させる（揺動させる）傾転ピストン８が挿入されている。
【００２５】
ここで、図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図であり、斜板７の第２支持面７ｂ２に当接する傾転ピストン８も図示している。図１、３に示したように、傾転ピストン８は、一部が円筒状であって傾転ピストン用シリンダ穴９の内壁面と摺動する本体部８ａと、斜板７側の本体部８ａ端面に当該本体部８ａと一体的に形成された球面部８ｂとを有する。なお、一体的に形成されたとは、本体部８ａと球面部８ｂとを有する傾転ピストン８が一つの素材（鋼材）から鋳造鍛造成形、又は、削り出しなどにより製作されていることをいう。本体部８ａと球面部８ｂとがそれぞれ別に製作された部品ではないことをいう。
【００２６】
図１に示したように、傾転ピストン８と傾転ピストン用シリンダ穴９の底面との間には、傾転ピストン８作動用の圧油が導入される背圧室１３が形成されている。なお、傾転ピストン８を作動させるための背圧室１３への圧油は、本体ケース２に設けられた油路１４を介して供給されるようになっている。また、背圧室１３（傾転ピストン用シリンダ穴９）には、ばね１２（コイルばね）が配置されている。傾転ピストン８は、当該ばね１２により、常時、斜板７側に付勢され、斜板７の第２支持面７ｂ２に当接（接触）している。傾転ピストン８は、切換弁（不図示）が切り換えられて油路１４を介して圧油が背圧室１３に供給されることで斜板７をピストン５側に向かって押圧するようになっている。これにより、斜板７の傾転角度が変わって低速から高速へ油圧モータ１は切り換わる。背圧室１３への圧油の供給をやめると、背圧室１３から油が抜けて傾転ピストン８が後退し、斜板７の傾転角度が変わって高速から低速へ油圧モータ１は切り換わる。なお、図１は、斜板が低速位置にあるときの図である。
【００２７】
（斜板の支持面に形成された凹溝）
符号を付して図２、３に示したように、斜板７の第２支持面７ｂ２には、傾転ピストン８の球面部８ｂが摺動自在に嵌り込む凹溝１０が形成されている。
【００２８】
凹溝１０は、第２支持面７ｂ２の一部であって、２個のピボット１１を結ぶ方向に対して直交する方向に長手方向を有する所定の幅を有する溝形状の凹部である。この凹溝１０は、回転軸３の中心から斜板７の外周へ向けて、斜板７の孔７ｃから斜板７の外周まで斜板７の第２支持面７ｂ２に所定の幅で形成されている。また、凹溝１０の底面は、２個のピボット１１を結ぶ方向には傾転ピストン８の球面部８ｂと同形状の円弧状に形成されており（図３参照）、２個のピボット１１を結ぶ方向に対して直交する方向には平ら（平坦）に形成されている（図２参照）。
【００２９】
（作用・効果）
本実施形態の油圧モータ１では、特許文献１（特開２００４−１６９６５４号公報）に記載の油圧モータと比較して、斜板７と傾転ピストン８との接触面積が増す。これにより、２個のピボット１１を支点として揺動する斜板７の姿勢が安定する。すなわち、斜板７を安定して保持することができる。傾転ピストン８の斜板側端部に、斜板７と面接触するシューを取り付けなくてもよいので、コストを削減しつつ、斜板７を安定して保持することができる。
【００３０】
また、斜板７と傾転ピストン８との接触面積が増すことで、斜板７の耐摩耗性が向上する。その結果、熱処理などの硬化処理を斜板７に行う必要が低減する。この観点からもコストを削減できる。また、球面部８ｂが一体形成された傾転ピストン８および凹溝１０を形成した斜板７という簡素な構成部品を追加するだけで斜板の摩耗を低減できる。
【００３１】
また、斜板７の支持面に形成する凹部を、本実施形態のような凹溝１０とすることで、２個のピボット１１を結ぶ方向においては斜板７の保持力が向上し、２個のピボット１１を結ぶ方向に対して直交する方向（中心線Ｌ２が延びる方向）においては、傾転ピストン８の球面部８ｂと斜板７との接触部の移動量が低減し、当該接触部の摩耗を低減できる。
【００３２】
なお、斜板７の第２支持面７ｂ２に形成され傾転ピストン８の球面部８ｂが嵌り込む凹部を、所定の幅を有する溝形状（凹溝１０）ではなく、球面部８ｂと同形状の球面状としてもよい。
【００３３】
（凹溝の底面の曲率半径と傾転ピストンの球面部の曲率半径との関係）
凹溝１０の底面の曲率半径Ｒは、傾転ピストン８の球面部８ｂの曲率半径ｒよりも大きく、かつ、球面部８ｂの曲率半径ｒの１．５６倍以下とされていることが好ましい。具体的には、例えば傾転ピストン８の球面部８ｂの曲率半径ｒを２４．５ｍｍ（球径でいうとφ４９ｍｍ）とすると、凹溝１０の底面の曲率半径Ｒは、２５ｍｍ（球面部８ｂの曲率半径ｒの１．０２倍）以上、３８ｍｍｍ以下（直径でいうと５０ｍｍ以上、７６ｍｍｍ以下）とされていることが好ましい。
【００３４】
これにより、斜板７の姿勢が安定するとともに、傾転ピストン８の球面部８ｂと斜板７とが局部的に接触することを低減でき、その結果、これら接触部の摩耗を低減できる。なお、凹溝１０の底面が円弧状であるということは、凹溝１０の底面の曲率半径Ｒは、凹溝１０の幅方向（２個のピボット１１を結ぶ方向）全体にわたって一定であるということである。また、傾転ピストン８に関しても、その斜板側端面が球面部８ｂであるということは、その斜板側端面の曲率半径ｒは、斜板側端面全体にわたって一定であるということである。
【００３５】
また、凹溝１０の底面の曲率半径Ｒが、球面部８ｂの曲率半径ｒの１．３倍以上、１．５６倍以下とされていると、より好ましい。例えば球面部８ｂの曲率半径ｒを２４．５ｍｍ（球径でいうとφ４９ｍｍ）とすると、凹溝１０の底面の曲率半径Ｒは、３２ｍｍ以上、３８ｍｍｍ以下（直径でいうと６４ｍｍ以上、７６ｍｍｍ以下）とされていることが好ましい。
【００３６】
これにより、ピボット１１の形状の加工誤差が多少大きかった場合であっても、傾転ピストン８の球面部８ｂが、凹溝１０の角（凹溝１０の幅方向両端）に当たることを回避することができる。
【００３７】
さらには、凹溝１０の底面の曲率半径Ｒを、傾転ピストン８の球面部８ｂの曲率半径ｒよりも大きく、かつ、球面部８ｂの曲率半径ｒの１．５６倍以下としたり、球面部８ｂの曲率半径ｒの１．３倍以上、１．５６倍以下としたりする場合に、当該球面部８ｂの曲率半径ｒを、２４．５ｍｍ（球径でいうとφ４９ｍｍ）以上、３０ｍｍ（球径でいうとφ６０ｍｍ）以下、とすることが好ましい。
【００３８】
これによりさらに、傾転ピストン８の球面部８ｂと斜板７との接触部の移動量が低減し、傾転ピストン８に作用する横荷重を低減できる。その結果、本体ケース２に形成された傾転ピストン用シリンダ穴９の内側面に作用する面圧が高くなることが低減され、傾転ピストン用シリンダ穴９の摩耗が低減する。
【符号の説明】
【００３９】
１：油圧モータ（斜板式油圧モータ）
２：本体ケース
３：回転軸
４：シリンダブロック
５：ピストン
６：シュー
７：斜板
７ｂ：支持面
７ｂ１：第１支持面
７ｂ２：第２支持面
８：傾転ピストン
８ｂ：球面部
９：傾転ピストン用シリンダ穴
１０：凹溝（凹部）
【図１】
0005912475.tif 000002
【図２】
0005912475.tif 000003
【図３】
0005912475.tif 000004