(57)【要約】【課題】シリンダブロックの回転に伴うトルク損失を低減できる液圧回転機械の提供。【解決手段】回転軸１３と連動して回転するシリンダブロック１４と、このシリンダブロック１４の複数のシリンダ１４Ａにそれぞれ収容された複数のピストン１５と、シリンダブロック１４の一端面に摺接する弁板１６とを備え、この弁板１６は、複数のシリンダ１４Ａとの間で連通して低圧側の作動油を給排する低圧ポート１６Ａと、回転軸１３の周方向に沿って所定の角度２６Ａに渡る円弧状に形成され、複数のシリンダ１４Ａとの間で連通して高圧側の作動油を給排する高圧ポート１６Ｂと、シリンダブロック１４に摺接し、低圧ポート１６Ａ及び高圧ポート１６Ｂからの作動油をシールするシールランド部１６Ｃと、このシールランド部１６Ｃの周囲のうち回転軸１３の周方向に沿う所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂ内に設けられ、シリンダブロック１４に摺接するパッド３０とを含む。【選択図】図３
2015117579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
この回転軸の周方向に複数のシリンダが形成され、前記回転軸と連動して回転するシリンダブロックと、
このシリンダブロックの前記複数のシリンダにそれぞれ収容され、前記シリンダブロックの回転に伴って往復動する複数のピストンと、
前記シリンダブロックの両端面のうち前記複数のシリンダの開口端と反対側の端面である後端面に摺接する弁板とを備え、
前記弁板は、
前記複数のシリンダとの間で連通して低圧側の作動油を給排する低圧ポートと、
前記回転軸の周方向に沿って所定の角度に渡る円弧状に形成され、前記複数のシリンダとの間で連通して高圧側の作動油を給排する高圧ポートと、
前記後端面に摺接し、前記低圧ポート及び前記高圧ポートからの作動油をシールするシールランド部と、
このシールランド部の周囲のうち前記回転軸の周方向に沿う前記所定の角度の範囲内に設けられ、前記後端面に摺接する摺接部材とを含むことを特徴とする液圧回転機械。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記摺接部材は、前記回転軸の周方向に沿う前記所定の角度の範囲内のうち前記回転軸の回転方向に対して下流側に偏在して配置されたパッドから成ることを特徴とする液圧回転機械。
【請求項３】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の外側に配置されたパッドから成ることを特徴とする液圧回転機械。
【請求項４】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の内側に配置されたパッドから成ることを特徴とする液圧回転機械。
【請求項５】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の内側及び外側にそれぞれ配置された複数のパッドから成ることを特徴とする液圧回転機械。
【請求項６】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記摺接部材は、
前記回転軸の周方向に沿って離隔して配置された複数のパッドから成り、
これらの各パッド間に作動油の流路となる溝部が形成されることを特徴とする液圧回転機械。
【請求項７】
請求項１に記載の液圧回転機械において、
前記高圧ポートは、前記回転軸の周方向に沿う両端に形成されたノッチを含むことを特徴とする液圧回転機械。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液圧回転機械を備えた作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプ又は油圧モータ等として好適に用いられる液圧回転機械、及びこの液圧回転機械を備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ポンプ又は油圧モータ等として広く用いられる液圧回転機械は、例えば外殻を形成する筒状のケーシングと、原動機の出力軸に接続され、ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、この回転軸の周方向に複数のシリンダが形成され、回転軸と連動して回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックの複数のシリンダにそれぞれ収容され、シリンダブロックの回転に伴って往復動する複数のピストンとを備えている。
【０００３】
また、液圧回転機械は、これらの複数のピストンの端部に摺動可能に保持され、シリンダブロックと共に回転するシューと、このシューが摺接する斜板と、この斜板と反対側のシリンダブロックの端面（後端面）に摺接し、回転中のシリンダブロックと間欠的に連通する低圧ポート及び高圧ポートが形成された弁板とを備えている。この弁板のうちシリンダブロックと摺接する面には、低圧ポート及び高圧ポートからの作動油をシールするシールランド部が形成されており、このシールランド部によって低圧ポート及び高圧ポートからの作動油の漏れを抑制することができる。
【０００４】
このように構成される液圧回転機械が油圧ポンプとして使用される場合には、原動機の出力によって回転軸が回転することにより、シリンダブロックが回転軸と共に回転し、各ピストンが往復動する。このとき、作動油が弁板の低圧ポートからシリンダブロックのシリンダ内に流入し、ピストンによって加圧されて弁板の高圧ポートから吐出される。
【０００５】
一方、液圧回転機械が油圧モータとして使用される場合には、高圧の作動油を高圧ポートからシリンダブロックのシリンダ内へ流すことにより、流入した作動油がピストンに作用する。このとき、ピストンが作動油の油圧によって斜板側へ押し付けられることにより、シリンダブロックと共に回転軸を回転させた後、作動油は弁板の低圧ポートから作動油タンクへ戻される。
【０００６】
通常、液圧回転機械が油圧ポンプとして使用される場合には、シリンダブロックの回転方向が一方向であるのに対して、液圧回転機械が油圧モータとして使用される場合には、シリンダブロックの回転方向が二方向、すなわち逆回転できるように設計されるので、シリンダブロックが逆回転することにより、弁板の高圧ポートと低圧ポートがそれぞれ入れ替わることになる。
【０００７】
静止体である弁板と回転体であるシリンダブロックの摺接面は、高圧の作動油が漏れて容積効率が低下することを抑制するために、シリンダブロックを弁板に油圧で押し付ける力と、弁板とシリンダブロックの摺接面への作動油の漏れに起因する静圧とのバランスがとれるように設計されている。特に、高圧ポートからの作動油の漏れ量が多くなるので、弁板とシリンダブロックの摺接面は、弁板の高圧ポート側のシールランド部とシリンダブロックとの隙間が小さくなるように設計されることが多く、高圧ポート付近のシールランド部に焼付きが発生し易くなっていた。
【０００８】
そこで、弁板とシリンダブロックの摺接面の焼付きを防止することができる従来技術の１つとして、弁板の高圧ポートのポンプ作動時に低圧ポートから高圧ポートへ移行する側の実質的に半分の部分に位置し、かつ弁板の外周に設けたパッドの内側に位置するシールランド部の外側部分のシリンダブロックの端面に対するシール面に有底凹部を設け、有底凹部に高圧ポートから漏れる作動油を充填させて、シールランド部の外側部分のシール面とシリンダブロックの端面間の作動油による押上げ力の有効成分を大きくし得るように構成したアキシャルプランジャ型油圧ポンプ及びモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５１−１４２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来技術のアキシャルプランジャ型ポンプ及びモータは、弁板のシールランド部の外側部分に設けた有底凹部の作動油による押上げ力の有効成分を大きくすることにより、弁板の高圧ポート側のシールランド部とシリンダブロックとの隙間を広げる工夫をしているが、弁板におけるシールランド部の外側の全周に渡ってパッドが設置されているので、弁板とシリンダブロックとの摺接面積がパッドの分だけ大きくなる。そのため、シリンダブロックが回転中に弁板の摺接面から受ける摩擦力が増加するので、シリンダブロックの回転に伴うトルク損失が増大することが懸念されている。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、シリンダブロックの回転に伴うトルク損失を低減することができる液圧回転機械、及びこの液圧回転機械を備えた作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の液圧回転機械は、回転軸と、この回転軸の周方向に複数のシリンダが形成され、前記回転軸と連動して回転するシリンダブロックと、このシリンダブロックの前記複数のシリンダにそれぞれ収容され、前記シリンダブロックの回転に伴って往復動する複数のピストンと、前記シリンダブロックの両端面のうち前記複数のシリンダの開口端と反対側の端面である後端面に摺接する弁板とを備え、前記弁板は、前記複数のシリンダとの間で連通して低圧側の作動油を給排する低圧ポートと、前記回転軸の周方向に沿って所定の角度に渡る円弧状に形成され、前記複数のシリンダとの間で連通して高圧側の作動油を給排する高圧ポートと、前記後端面に摺接し、前記低圧ポート及び前記高圧ポートからの作動油をシールするシールランド部と、このシールランド部の周囲のうち前記回転軸の周方向に沿う前記所定の角度の範囲内に設けられ、前記後端面に摺接する摺接部材とを含むことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明は、シリンダブロックの回転中に弁板とシリンダブロックとの間に形成される油膜の厚さ分布の偏りを考慮し、シリンダブロックに摺接する摺接部材を、弁板におけるシールランド部の周囲のうち摺動面圧が高くなり易い所定の角度の範囲内に設けている。これにより、弁板とシリンダブロックとの摺接面積を減らしつつ弁板とシリンダブロックの摺接面を摺接部材によって的確に保護できるので、弁板とシリンダブロックの摺接面に発生する焼付きを十分に抑制することができる。このように、本発明は、シリンダブロックと摺接する弁板の端面の外周全てに摺接部材を設けなくても良いので、シリンダブロックの回転に伴うトルク損失を低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記摺接部材は、前記回転軸の周方向に沿う前記所定の角度の範囲内のうち前記回転軸の回転方向に対して下流側に偏在して配置されたパッドから成ることを特徴としている。
【００１５】
このように構成した本発明は、シリンダブロックの回転速度が大きくなるに従って弁板とシリンダブロックとの間の油膜の動圧が上昇することにより、この動圧に起因するくさび膜が形成され易くなるところ、弁板の高圧ポート側のシールランド部の周囲の中でも、くさび膜の形成に伴って摺動面圧が高くなった部分にパッドが偏在して配置されているので、パッドの使用量を減らしてもシリンダブロックの回転速度の上昇に伴う弁板とシリンダブロックの摺動面圧の変化に対応することができる。
【００１６】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の外側に配置されたパッドから成ることを特徴としている。このように構成すると、弁板に対するシリンダブロックの周速が回転軸の径方向の外側へ向かうほど速くなるので、弁板における高圧ポート側のシールランド部の外周部分とシリンダブロックとの間の油膜による反力が大きくなる。そのため、弁板のパッドが高圧ポートに対して回転軸の径方向の外側へ配置されることにより、弁板とシリンダブロックの摺接面のうち摺動面圧が他の部分よりも高い部分をパッドで効果的に保護することができる。
【００１７】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の内側に配置されたパッドから成ることを特徴としている。このように構成すると、弁板とシリンダブロックの摺接面の曲率がそれぞれ異なっている場合に、弁板の回転軸側のシールランド部とシリンダブロックの摺接面の回転軸側の部分との間の油膜による反力が大きくなる。そのため、弁板のパッドが高圧ポートに対して回転軸の径方向の内側に配置されることにより、弁板とシリンダブロックの摺接面のうち曲率の相違から摺動面圧が高くなった部分をパッドで十分に保護することができる。
【００１８】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記摺接部材は、前記高圧ポートに対して前記回転軸の径方向の内側及び外側にそれぞれ配置された複数のパッドから成ることを特徴としている。このように構成すると、弁板とシリンダブロックの摺接面に作用する摺動面圧を考慮して各パッドが回転軸の径方向においてバランス良く配置されるので、弁板のシールランド部とシリンダブロックとの間の油膜による反力の影響を有効に抑制することができる。
【００１９】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記摺接部材は、前記回転軸の周方向に沿って離隔して配置された複数のパッドから成り、これらの各パッド間に作動油の流路となる溝部が形成されることを特徴としている。このように構成すると、弁板の低圧ポート及び高圧ポートから漏れ出た作動油を各パッドの間の溝部から弁板の外側へ流動させることができるので、弁板とシリンダブロックの摩擦によって暖められた作動油が弁板のシールランド部と各パッドとの間に留まるのを抑えることができる。これにより、弁板とシリンダブロックとの間の作動油の潤滑性能を保つことができる。
【００２０】
また、本発明に係る液圧回転機械は、前記発明において、前記高圧ポートは、前記回転軸の周方向に沿う両端に形成されたノッチを含むことを特徴としている。このように構成すると、回転中のシリンダブロックのシリンダの接続先が弁板の低圧ポートから高圧ポートへあるいは高圧ポートから低圧ポートへ切り替わる際に、弁板の高圧ポートとシリンダブロックのシリンダとの間で流通する作動油の急減な圧力変化をノッチによって緩和できるので、作動油の流路内におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明に係る作業機械は、前記発明に係る液圧回転機械を備えたことを特徴としている。このように構成すると、一般に、作業機械によって行われる掘削等の高負荷作業に必要な液圧回転機械の出力特性に対して十分に対応できるので、作業機械における液圧回転機械の耐久性を向上させると共に、優れたエネルギー効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液圧回転機械、及びこの液圧回転機械を備えた作業機械によれば、シリンダブロックの回転に伴うトルク損失を低減することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る液圧回転機械の第１実施形態が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。
【図２】本発明の液圧回転機械の第１実施形態として適用される斜板式液圧回転機械の構成を示す図である。
【図３】図２に示す弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図４】従来技術の液圧回転機械に係る弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図５】従来技術の液圧回転機械に係る弁板とシリンダブロックとの摺接状態を説明する図である。
【図６】従来技術の液圧回転機械に係るシリンダブロックの回転速度が低速であるときの図５のＡ付近における摺接状態を拡大して示す図である。
【図７】従来技術の液圧回転機械に係るシリンダブロックの回転速度が低速から上昇したときの図５のＢ付近における摺接状態を拡大して示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図９】本発明の第３実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板とシリンダブロックの回転軸側の摺接面を拡大して示す概略断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図１４】本発明の第７実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【図１５】本実施形態の他の例として適用される斜軸式液圧回転機械の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る液圧回転機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は本発明に係る液圧回転機械の第１実施形態が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す図である。
【００２６】
本発明に係る液圧回転機械の第１実施形態は、作業機械、例えば図１に示す掘削等の作業を行うクローラ式の油圧ショベル１に備えられる。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２の上側に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、旋回体３を旋回させる旋回装置３Ａと、旋回体３の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機４とから構成されている。
【００２７】
このフロント作業機４は、基端が旋回フレーム３ａに回動可能に取り付けられて上下方向に回動するブーム４Ａと、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、ブーム４Ａの上側に配置されると共にブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとから構成されている。
【００２８】
上述の旋回体３は、例えば車体の後方に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト５と、車体の前方左側に配置され、フロント作業機４を操作する操作者が乗車するキャブ６と、これらカウンタウェイト５とキャブ６の間に配置されたエンジンルーム７と、このエンジンルーム７の上部に設けられ、車体の上部の外装を形成する車体カバー８とを備えている。なお、図示されないが、エンジンルーム７内には、車体の動作の駆動源となるエンジン、各シリンダ４ａ〜４ｃへ供給する作動油の流量及び方向を制御するコントロールバルブ、及び作動油を貯蔵する作動油タンク等が設置されている。
【００２９】
図２は本発明の液圧回転機械の第１実施形態として適用される斜板式液圧回転機械の構成を示す図である。
【００３０】
本発明の第１実施形態は、例えば図２に示すように油圧ポンプ及び油圧モータとして機能する斜板式液圧回転機械１１から成っている。この斜板式液圧回転機械１１は、外殻を形成するケーシング１２と、このケーシング１２の中央部において軸線回りに回転可能に設けられた回転軸１３と、この回転軸１３の周方向に複数のシリンダ１４Ａが形成され、回転軸１３と連動して回転するシリンダブロック１４と、このシリンダブロック１４の複数のシリンダ１４Ａにそれぞれ収容され、シリンダブロック１４の回転に伴って往復動する複数のピストン１５とを備えている。
【００３１】
また、斜板式液圧回転機械１１は、シリンダブロック１４の両端面のうち複数のシリンダ１４Ａの開口端と反対側の端面である後端面１４Ｒに摺接する弁板１６と、シリンダブロック１４の両端面のうち複数のシリンダ１４Ａの開口端側の各ピストン１５の端部に揺動可能にそれぞれ保持され、シリンダブロック１４と共に回転する複数のシュー１７と、ケーシング１２のうち後述のフロントケーシング１２Ａ側に傾転可能に設けられ、各シュー１７が摺接する斜板１８と、リテーナガイド１９Ａを介して各シュー１７をシリンダブロック１４の押圧力によって斜板１８側へ押付けた状態で保持し、斜板１８に対する各シュー１７の摺接状態を安定させるリテーナ１９とを備えている。
【００３２】
ケーシング１２は、筒状に形成され、回転軸１３及びシリンダブロック１４等の各部材を収容する有底の前述フロントケーシング１２Ａと、このフロントケーシング１２Ａの開口を閉塞するリヤケーシング１２Ｂとから成っている。回転軸１３は、フロントケーシング１２Ａとリヤケーシング１２Ｂとの間に軸受２１，２２等を介して軸線回りに回転可能に支持されている。また、回転軸１３の両端うちフロントケーシング１２Ａ側の一端は、エンジンルーム７内のエンジンの出力軸に接続されており、回転軸１３はエンジンの駆動力によって回転する。
【００３３】
シリンダブロック１４は、両端面のうち複数のシリンダ１４Ａの開口端側の端面が斜板１８に対向して配置されると共に、回転軸１３の外周側にスプライン結合されており、回転軸１３と一体となって回転することにより、各シュー１７を斜板１８に摺動させながら弁板１６上を摺動する。シリンダブロック１４の各シリンダ１４Ａは、回転軸１３を中心としてシリンダブロック１４の軸線周りに一定の間隔をおいて離間され、シリンダブロック１４の軸線方向、すなわち回転軸１３の軸線方向に対して平行に配置されている。そして、シリンダブロック１４のリヤケーシング１２Ｂ側の一端には、表面から各シリンダ１４Ａの奥側の一端へ向けて穿設され、作動油の流路となるシリンダポート１４Ｂが形成されている。
【００３４】
図３は図２に示す弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００３５】
図３に示すように、弁板１６は、回転軸１３の周方向に沿って所定の角度２４Ａ（図１３参照）に渡る円弧状に形成され、複数のシリンダ１４Ａとの間でシリンダポート１４Ｂを介して連通し、低圧側の作動油を給排する低圧ポート１６Ａと、回転軸１３の周方向に沿って所定の角度２６Ａに渡る円弧状に形成され、複数のシリンダ１４Ａとの間でシリンダポート１４Ｂを介して連通し、高圧側の作動油を給排する高圧ポート１６Ｂと、シリンダブロック１４の後端面１４Ｒに摺接し、低圧ポート１６Ａ及び高圧ポート１６Ｂからの作動油をシールするシールランド部１６Ｃとを含んでいる。
【００３６】
このシールランド１６Ｃは、弁板１６とシリンダブロック１４との間を流通する作動油が外部へ漏れないように弁板１６の表面からシリンダブロック１４へ向けて突出した円環状に形成されており、弁板１６とシリンダブロック１４との間には作動油の油膜が形成される。また、弁板１６の低圧ポート１６Ａは、回転軸１３の周方向に沿う両端に形成されたノッチ１６Ａ１を含み、高圧ポート１６Ｂは、回転軸１３の周方向に沿う両端に形成されたノッチ１６Ｂ１を含んでいる。
【００３７】
従って、斜板式液圧回転機械１１が油圧ポンプとして機能する場合には、シリンダブロック１４が回転軸１３と共に順方向（図３に示す時計周り）２５Ａへ回転して各ピストン１５が往復動することにより、作動油タンクから弁板１６へ供給された作動油が低圧ポート１６Ａからシリンダポート１４Ｂを流通してシリンダ１４Ａ内に流入し、ピストン１５によって加圧されて弁板１６の高圧ポート１６Ｂから吐出された後、コントロールバルブを介してフロント作業機４の各シリンダ４ａ〜４ｃへ供給される。これにより、各シリンダ４ａ〜４ｃが供給された作動油の油圧によって伸縮することにより、フロント作業機４が動作して掘削等の作業を行うことができる。
【００３８】
一方、斜板式液圧回転機械１１が油圧モータとして機能する場合には、高圧の作動油を弁板１６の高圧ポート１６Ｂからシリンダポート１４Ｂを介してシリンダ１４へ流すことにより、ピストン１５が作動油の油圧によって斜板１８側へ押し付けられるので、シリンダブロック１４と共に回転軸１３が順方向２５Ａと反対向きの逆方向２５Ｂ（図１３参照）へ回転する。これにより、作動油の油圧から回転軸１３の回転運動を取り出すことができる。
【００３９】
ここで、本発明の第１実施形態に係る弁板１６の構成をより分かり易く説明するために、図４〜図６を基に従来技術の弁板と比較して詳細に述べる。なお、以下の説明において、従来技術の弁板について本発明の第１実施形態と同一又は対応する部分には、同一の符号を付す。
【００４０】
図４は従来技術の液圧回転機械に係る弁板をシリンダブロックから見た正面図、図５は従来技術の液圧回転機械に係る弁板とシリンダブロックとの摺接状態を説明する図、図６は従来技術の液圧回転機械に係るシリンダブロックの回転速度が低速であるときの図５のＡ付近における摺接状態を拡大して示す図である。
【００４１】
図４、図５に示すように、従来技術の弁板１６は、低圧ポート１６Ａ、高圧ポート１６Ｂ、及びシールランド部１６Ｃを備えている点では本発明の第１実施形態に係る弁板１６と共通するが、シールランド部１６Ｃの外側の表面全周に渡って設置されたパッド５０を備えている。
【００４２】
一般に、シリンダブロック１４の回転速度が大きくなるに従って弁板１６とシリンダブロック１４との間の油膜の動圧が上昇するので、この動圧に起因するくさび膜が形成され易くなる。従って、図６に示すように、シリンダブロック１４の回転速度が低速であるときには、弁板１６とシリンダブロック１４との間にくさび膜が形成され難いので、弁板１６のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４との間に形成される油膜のうち高圧ポート１６Ｂの中央付近Ａの油膜が最も薄くなる。そのため、この中央付近Ａにおける弁板１６とシリンダブロック１４との摺動面圧が他の部分と比較して高くなり易い。
【００４３】
そこで、本発明の第１実施形態では、弁板１６は、図３に示すようにシールランド部１６Ｃの周囲のうち回転軸１３の周方向に沿う所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂ内に設けられ、シリンダブロック１４の後端面１４Ｒに摺接する摺接部材を含んでおり、この摺接部材は、例えば高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の外側に配置されたパッド３０から成っている。なお、上述の所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂは、例えば弁板１６の高圧ポート１６Ｂのノッチ１６Ｂ１の一端から他端までの回転軸１３の回転角の領域に設定されており、パッド３０はこの領域におけるシールランド部１６Ｃの外側の表面全体に設置されている。
【００４４】
このように構成した本発明の第１実施形態によれば、従来技術のようにシリンダブロック１４と摺接する弁板１６の端面の外周全てにパッド５０を設けなくても、弁板１６とシリンダブロック１４との摺動面圧が高くなり易い範囲２６Ｂにのみパッド３０を配置することにより、弁板１６とシリンダブロック１４との摺接面積を減らしつつ弁板１６とシリンダブロック１４の摺接面をパッド３０によって的確に保護できるので、弁板１６とシリンダブロック１４の摺接面に発生する焼付きを十分に抑制することができる。これにより、シリンダブロック１４の回転に伴うトルク損失を低減することができ、信頼性の高い斜板式液圧回転機械１１を提供することができる。特に、この斜板式液圧回転機械１１は掘削等の高負荷作業に使用される油圧ショベル１に適しており、油圧ショベル１における作業性能を高めることができる。
【００４５】
また、本発明の第１実施形態では、弁板１６に対するシリンダブロック１４の周速が回転軸１３の径方向の外側へ向かうほど速くなるので、弁板１６における高圧ポート１６Ｂ側のシールランド部１６Ｃの外周部分１６Ｃ１とシリンダブロック１４との間の油膜による反力は、高圧ポート１６Ｂ側のシールランド部１６Ｃの内周部分１６Ｃ２とシリンダブロック１４との間の油膜による反力よりも大きくなる。
【００４６】
一方、弁板１６のパッド３０は高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の外側へ配置されているので、高圧ポート１６Ｂ側のシールランド部１６Ｃの外周部分１６Ｃ１とシリンダブロック１４との間の油膜による反力の影響をパッド３０によって抑制することができる。これにより、弁板１６とシリンダブロック１４の摺接面をパッド３０で効果的に保護できるので、弁板１６及びシリンダブロック１４の高寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、本発明の第１実施形態は、弁板１６の高圧ポート１６Ｂの回転軸１３の周方向に沿う両端にノッチ１６Ｂ１が形成されているので、シリンダブロック１４が回転軸１３と連動して順方向２５Ａへ回転することにより、シリンダ１４Ａのシリンダポート１４Ｂの接続先が弁板１６の低圧ポート１６Ａから高圧ポート１６Ｂへあるいは高圧ポート１６Ｂから低圧ポート１６Ａへ切り替わる際に、高圧ポート１６Ｂとシリンダ１４Ａとの間で流通する作動油の急減な圧力変化をノッチ１６Ｂ１によって緩和することができる。これにより、作動油の流路内におけるキャビテーションの発生を抑制できるので、弁板１６及びシリンダブロック１４が損傷したり、あるいはシリンダブロック１４の回転中に振動及び騒音が発生するのを防止することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
図７は従来技術の液圧回転機械に係るシリンダブロックの回転速度が低速から上昇したときの図５のＢ付近における摺接状態を拡大して示す図、図８は本発明の第２実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００４９】
図７に示すように、シリンダブロック１４の回転速度が低速から上昇したときには、弁板１６とシリンダブロック１４との間の油膜の動圧が上昇するので、弁板１６とシリンダブロック１４との間にくさび膜が形成され易くなる。そのため、弁板１６の高圧ポート１６Ｂ側のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４との間に形成される油膜のうちシリンダブロック１４の回転方向（順方向）２５Ａに対して下流付近Ｂの油膜が最も薄くなる。そのため、この下流付近Ｂにおける弁板１６とシリンダブロック１４との摺動面圧が他の部分と比較して高くなり易い。
【００５０】
そこで、本発明の第１実施形態に係るパッド３０が上述の所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂにおいて弁板１６のシールランド部１６Ｃの外側の表面全体に設置されたのに対して、本発明の第２実施形態に係るパッド３０は、例えば図８に示すように回転軸１３の周方向に沿う上述の所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂ内のうち回転軸１３の回転方向（順方向）２５Ａに対して下流側に偏在して配置されている。その他の構成は上述した第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００５１】
このように構成した本発明の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、弁板１６の高圧ポート１６Ｂ側のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４の摺接面のうち弁板１６とシリンダブロック１４との摺動面圧が比較的高くなり易い部分にパッド３０が偏在して配置されているので、第１実施形態のパッド３０の使用量より少なくてもシリンダブロック１４の回転速度の上昇に伴う弁板１６とシリンダブロック１４の摺動面圧の変化に対応することができる。これにより、油圧ショベル１の作業が高負荷等の使用条件であっても、高い容積効率を確保することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
図９は本発明の第３実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００５３】
本発明の第３実施形態が前述した第２実施形態と異なるのは、図８に示すように第２実施形態に係る摺接部材が回転軸１３の周方向に沿う上述の所定の角度２６Ａの範囲２６Ｂ内のうち回転軸１３の回転方向（順方向）２５Ａに対して下流側に偏在して配置されたパッド３０から成るのに対して、第３実施形態に係る摺接部材は、例えば図９に示すように回転軸１３の周方向に沿って離隔して配置された３個のパッド３０Ａ〜３０Ａから成り、これらの各パッド３０Ａ〜３０Ｃ間に作動油の流路となる溝部３１を形成したことである。なお、パッド３０Ａ〜３０Ｃの個数は、３個の場合に限らず、２又は４個以上であっても良い。その他の構成は上述した第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００５４】
このように構成した本発明の第３実施形態によれば、上述した第２実施形態と同様の作用効果が得られる他、弁板１６の低圧ポート１６Ａ及び高圧ポート１６Ｂから漏れ出た作動油を各パッド３０Ａ〜３０Ｃ間の溝部３１から弁板１６の外側へ流動させることができるので、シリンダブロック１４が回転軸１３と共に回転して弁板１６に摺動することにより暖められた作動油が弁板１６のシールランド部１６Ｃと各パッド３０Ａ〜３０Ｃとの間の部分１６Ｃ１に留まるのを抑えることができる。これにより、弁板１６とシリンダブロック１４との間の作動油の潤滑性能を保つことができるので、弁板１６に対するシリンダブロック１４の摺動動作を良好に行うことができる。
【００５５】
［第４実施形態］
図１０は本発明の第４実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板とシリンダブロックの回転軸側の摺接面を拡大して示す概略断面図、図１１は本発明の第４実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００５６】
図１０に示すように、弁板１６の摺接面の曲率がシリンダブロック１４の摺接面の曲率よりも大きい場合には、弁板１６の回転軸１３側のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４の回転軸１３側の摺接面が近接するので、弁板１６の回転軸１３側のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４の回転軸１３側の摺接面との間の部分Ｃに形成される油膜による反力が大きくなる。
【００５７】
そこで、図９に示すように本発明の第３実施形態に係る各パッド３０Ａ〜３０Ｃが高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の外側に配置されたのに対して、第４実施形態に係るパッド３０ａ，３０ｂは、例えば図１１に示すように高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の内側に配置されている。また、本発明の第４実施形態に係る各パッド３０ａ，３０ｂの大きさは、上述した第３実施形態に係る各パッド３０Ａ〜３０Ｃの大きさよりも小さく設定されている。なお、パッド３０ａ，３０ｂの個数は、２個の場合に限らず、溝部３１を形成しない１個であっても良いし、あるいは本発明の第３実施形態のように３個以上であっても良い。その他の構成は上述した第３実施形態と同様であり、第３実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００５８】
このように構成した本発明の第４実施形態によれば、上述した第３実施形態と異なり、弁板１６の各パッド３０ａ，３０ｂが高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の内側に配置されることにより、弁板１６とシリンダブロック１４の摺接面のうち曲率の相違から摺動面圧が高くなった部分をパッド３０ａ，３０ｂで十分に保護することができる。このように、各パッド３０ａ，３０ｂは、シリンダブロック１４の摺接面と異なる曲率を有する弁板１６にも適用できるので、汎用性に優れている。また、これらのパッド３０ａ，３０ｂは回転軸１３に近接しており、その大きさが第３実施形態に係る各パッド３０Ａ〜３０Ｃの大きさよりも小さくて済むので、弁板１６とシリンダブロック１４の摺接面積を減少させることができ、容積効率をより向上させることができる。
【００５９】
［第５実施形態］
図１２は本発明の第５実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００６０】
本発明の第５実施形態に係る摺接部材は、例えば図１２に示すように高圧ポート１６Ｂに対して回転軸１３の径方向の内側及び外側にそれぞれ配置されたパッド３０Ａ〜３０Ｃ，３０ｃ〜３０ｅから成り、これらのパッド３０Ａ〜３０Ｃ，３０ｃ〜３０ｅのうちパッド３０Ａ〜３０Ｃは、上述した第３実施形態に係るパッド３０Ａ〜３０Ｃと同一であり、パッド３０ｃ〜３０ｅは、上述した第４実施形態に係るパッド３０ａ，３０ｂに対応するものである。その他の構成は第３、第４実施形態と同様であり、第３、第４実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００６１】
このように構成した本発明の第３実施形態によれば、上述した第３、第４実施形態と同様の作用効果が得られる他、各パッド３０Ａ〜３０Ｃ，３０ｃ〜３０ｅが回転軸１３の径方向においてバランス良く配置されるので、弁板１６のシールランド部１６Ｃとシリンダブロック１４との間の油膜による反力の影響が有効に抑制され、シリンダブロック１４の安定した摺動性能を実現することができる。これにより、弁板１６及びシリンダブロック１４の耐久性を向上させることができる。
【００６２】
［第６実施形態］
図１３は本発明の第６実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００６３】
斜板式液圧回転機械１１が油圧モータとして機能する場合には、シリンダブロック１４が順方向２５Ａと反対向きの逆方向２５Ｂへ回転するので、弁板１６の低圧ポート１６Ａと高圧ポートＢが入れ替わることになる。従って、本発明の第６実施形態に係る摺接部材は、図１３に示すように第２実施形態のパッド３０に加え、シールランド部１６Ｃの周囲のうち回転軸１３の周方向に沿う所定の角度２４Ａの範囲２４Ｂ内に設けられ、シリンダブロック１４の後端面１４Ｒに摺接するパッド３２から構成されている。
【００６４】
このパッド３２は、弁板１６の低圧ポート（逆方向２５Ｂの回転時の高圧ポート）１６Ａに対して回転軸１３の径方向の外側に配置され、さらに回転軸１３の周方向に沿う所定の角度２４Ａの範囲２４Ｂ内のうち回転軸１３の回転方向（逆方向２５Ｂ）に対して下流側に偏在して配置されている。また、パッド３２の形状及び大きさは、上述した第２実施形態に係るパッド３０と同一の形状及び大きさに設定されている。なお、パッド３２は、弁板１６の低圧ポート（逆方向２５Ｂの回転時の高圧ポート）１６Ａに対して回転軸１３の径方向の内側に配置されても良い。その他の構成は第２実施形態と同様であり、第２実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００６５】
このように構成した本発明の第６実施形態によれば、斜板式液圧回転機械１１が油圧モータとして機能する場合にも、上述した油圧ポンプとして機能する場合と同様の作用効果を得ることができるので、油圧ポンプだけでなく、油圧モータに対する高い信頼性も確保することができる。
【００６６】
［第７実施形態］
図１４は本発明の第７実施形態の要部の構成を説明する図であり、弁板をシリンダブロックから見た正面図である。
【００６７】
本発明の第７実施形態が前述した第６実施形態と異なるのは、図１３に示すように第６実施形態に係るパッド３２の形状及び大きさが第２実施形態のパッド３０と同一の形状及び大きさに設定されたのに対して、第７実施形態に係るパッド３２の形状及び大きさは、例えば図１４に示すように逆方向２５Ｂへ回転する回転軸１３の最高回転数に応じて予め設定されている。すなわち、本発明の第７実施形態に係るパッド３０，３２の形状及び大きさは、互いに異なっていても良い。その他の構成は第６実施形態と同様であり、第６実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付している。
【００６８】
このように構成した本発明の第７実施形態によれば、上述した第６実施形態と同様の作用効果が得られる他、回転軸１３の回転方向により最高回転数が異なる場合であっても、斜板式液圧回転機械１１を回転軸１３の回転特性に合わせて使用できるので、高い利便性を得ることができる。
【００６９】
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【００７０】
また、本実施形態に係る斜板式液圧回転機械１１は油圧ショベル１に備えられた場合について説明したが、この場合に限らず、ホイールローダ等の作業機械に搭載しても良い。
【００７１】
さらに、本実施形態は、油圧ポンプ及び油圧モータとして機能する斜板式液圧回転機械１１を液圧回転機械の例として説明したが、液圧回転機械は、この場合に限らず、例えば図１５に示すようにシリンダブロック１４の中心に設けられたセンターシリンダ１４ａと、このセンターシリンダ１４ａに挿入されたセンターピストン１５Ａと、回転軸１３のピストン１５側の一端において回転軸１３の周方向に形成され、各ピストン１５の突出端が着座する複数の球面座１３ａと、回転軸１３のピストン１５側の一端において回転軸１３の中央部分に形成され、センターピストン１５Ａが着座してシリンダブロック１４の位置決めを行うセンター球面座１３ｂとを備えた斜軸式液圧回転機械４１から構成されても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１  油圧ショベル（作業機械）
１１  斜板式液圧回転機械（液圧回転機械）
１３  回転軸
１４  シリンダブロック
１４Ａ  シリンダ
１５  ピストン
１６  弁板
１６Ａ  低圧ポート
１６Ａ１，１６Ｂ１  ノッチ
１６Ｂ  高圧ポート
１６Ｃ  シールランド部
３０，３０Ａ〜３０Ｃ，３０ａ〜３０ｅ，３２，５０  パッド（摺接部材）
３１  溝部
４１  斜軸式液圧回転機械（液圧回転機械）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015117579.tif 000014
【図１３】
2015117579.tif 000015
【図１４】
2015117579.tif 000016
【図１５】
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