(57)【要約】【課題】コントロールピストンをシリンダブロックと並列して設けて軸方向の軸方向の長さを短くし、コントロールピストンが当接する斜板の押圧部の強度を確保し肉厚を最小限に抑えた。【解決手段】モータハウジング１１に設けられたコントロールシリンダ２７はシリンダブロック１８と略平行に配設されコントロールピストン２８が嵌挿されている。斜板１９に当接するコントロールピストン２８の先端部２９の直径は該コントロールピストン２８の胴体部の直径よりも小さくしている。斜板１９の突出部５７にはコントロールピストン２８の先端部２９が当接する接触面５４ａが先端部２９の投影面積で最小限に形成され、該接触面５４ａは先端部２９の軸心方向に対して略直交して形成されている。【選択図】図４
2008208822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングに枢着された回転軸と、
前記回転軸に連結されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに摺動自在に挿入したピストン端部に嵌装されたシューに当接する摺動面部、前記摺動面部の反対側に設けた角度の異なる第一のシート面と第二のシート面を設け外周方向に指向して形成された突出部とを有する斜板と、
前記第一のシート面若しくは前記第二のシート面に当接して前記斜板を傾動させるコントロールピストンと、
を有する斜板式油圧モータにおいて、
前記突出部の半径方向の厚みは前記回転軸の中心に指向して漸次厚く形成され、かつ先端部に前記コントロールピストンに接触する接触面が該コントロールピストンの軸心方向に画成されていることを特徴とする斜板式油圧モータ。
【請求項２】
請求項１記載の斜板式油圧モータにおいて、
前記コントロールピストンは先端部が該コントロールピストン外径より小径に形成されていることを特徴とする斜板式油圧モータ。
【請求項３】
請求項１または２記載の斜板式油圧モータにおいて、
前記接触面は前記コントロールピストンの先端部に対して直交して形成されることを特徴とする斜板式油圧モータ。
【請求項４】
請求項２記載の斜板式油圧モータにおいて、
前記コントロールピストンは先端部に該コントロールピストン外径より小径なシューが嵌装されていることを特徴とする斜板式油圧モータ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械や一般産業機械の動力源として用いられる斜板式油圧モータに関し、さらに詳細には強度を向上させた斜板の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１の斜板式油圧モータは、斜板４の一側面の端部を油圧制御で移動する補助シリンダ１４により押圧し、シュー３２が滑動する他側面４２の傾きを変更してプランジャ３１の往復長さを変更する構造が開示されている。これによれば、プランジャ３１が往復動する移動長さが２種類形成されて押しのけ容積が小さい場合と大きい場合とで流入する作動油量が一定であっても、プランジャ３１が具備されたシリンダブロック３の回転数は二通りに変えることができ、その結果、シリンダブロック３に嵌合された回転軸２、該回転軸２から遊星歯車部からなる減速機（図示しない）を経て駆動用スプロケットを備える回転体や出力軸に第一速（低速）または第二速（高速）の異なった回転数が出力される（例えば、特許文献１参照）。
さらに、特許文献２はコントロールシリンダ１２をシリンダバレル４に隣接するハウジング２に装着し、該コントロールシリンダ１２によって斜板１０の背面傾斜面２３を押すことにより、斜板１０を傾動させている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−５７６２号公報
【特許文献２】特開平７−１６７０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、斜板とシリンダブロックを収容するケーシング、該ケーシングに設ける補助シリンダの構造によりケーシングの軸方向の長さが長くなり、それにより、油圧モータが大きくなって搭載性が劣るという問題があった。
さらに、特許文献２においては、斜板を傾動させるコントロールシリンダがシリンダブロックの外側に設けられているためにケーシング、及びコントロールシリンダが複雑且つ大きくなり可変速モータを小型化、軽量化、及びコスト低減することが困難であった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、斜板の傾点角度を切り換えるコントロールピストンをシリンダブロックと並列して設けて軸方向の長さを短くし、かつ該コントロールピストンが当接する斜板の押圧部の強度を確保し肉厚を最小限に抑えて小型軽量化を図った斜板式油圧モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ケーシングと、
前記ケーシングに枢着された回転軸と、
前記回転軸に連結されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに摺動自在に挿入したピストン端部に嵌装されたシューに当接する摺動面部、前記摺動面部の反対側に設けた角度の異なる第一のシート面と第二のシート面を設け外周方向に指向して形成された突出部とを有する斜板と、
前記第一のシート面若しくは前記第二のシート面に当接して前記斜板を傾動させるコントロールピストンと、
を有する斜板式油圧モータにおいて、
前記突出部の半径方向の厚みは前記回転軸の中心に指向して漸次厚く形成され、かつ先端部に前記コントロールピストンに接触する接触面が該コントロールピストンの軸心方向に画成されていることを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、コントロールピストンにより押圧される斜板の接触面は強度を保持しつつ最小範囲で形成でき、かつ肉厚を最小限に抑えて重量の増加を回避することができる。
請求項２記載の発明では、前記コントロールピストンは先端部が該コントロールピストン外径より小径に形成されているので、該コントロールピストンが当接する斜板への先端部の投影面積が小さくなる。これにより当接する箇所以外が干渉しないように加工逃げを多くとる必要がなくなり、押圧部における接触面の加工範囲が狭くなる。よって、接触面の加工端部とコントロールピストンが当接する荷重点との距離が短くなり、加工端部に発生する曲げモーメントが小さくなる。従って、コントロールピストンの押圧による突出部の折損が防止されるので斜板の機械的強度を向上することができる。
【０００６】
請求項３記載の発明では、前記接触面は前記コントロールピストンの先端部に対して直交して形成されるので、コントロールピストンによる接触面に作用する曲げを防止することができるので、好適である。
請求項４記載の発明では、前記コントロールピストンは先端部に該コントロールピストン外径より小径なシューが嵌装されているので、該コントロールピストンがシューを介して接触する斜板押圧部への面積が小さくなる。これによりコントロールピストンの胴体部よりも外径が小さいシュー外径程度の加工範囲となり、接触面の加工端部とコントロールピストンが当接する荷重点との距離が短くなり、前記加工端部に発生する曲げモーメントが小さくなる。従って、コントロールピストンの押圧による突出部の折損が防止されるので斜板の機械的強度を向上することができる。さらに、シューを介して押圧部と接触することになるので接触位置が安定しコントロールピストンの胴体部に過大な偏荷重がかかりにくくなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、コントロールピストンにより押圧される斜板の押圧部の強度を保持し、かつ肉厚を最小限に抑えて重量の増加を回避するために、コントロールピストンの先端部の直径を該コントロールピストンの胴体部の直径よりも細して斜板の押圧部への先端部の投影面積を最小限に抑えることにより、該斜板の押圧部の強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る斜板式油圧モータつき好適の実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る斜板式油圧モータ１０の概略構成を示す縦断面図である。図１に示すように、斜板式油圧モータ１０は、モータハウジング１１（ケーシング）と、該モータハウジング１１にボルト部材１２により一体に形成された減速機ハウジング１３と、モータハウジング１１にボルト部材１４で固着されたカバー１５と、を筐体として備える。モータハウジング１１の内部にはピストンモータ部１６が配置され、減速機ハウジング１３の内部には、減速機部１７が配置される。
【０００９】
ピストンモータ部１６には、シリンダブロック１８と、斜板１９と、モータ軸２０と、バルブプレート２１と、が設けられ、モータハウジング１１自体には、前記バルブプレート２１に穿設されたポート２２，２３とをカバーに形成された油圧回路を経て接続される図示しない供給用油路、排出用油路及び補助回路２６が穿設されている。
また、前記モータハウジング１１には、補助回路２６と連通するコントロールシリンダ２７が設けられている。前記コントロールシリンダ２７はシリンダブロック１８と同じ側に設けられ略平行に一カ所配設されており、該コントロールシリンダ２７には、補助回路２６を介して作用する油圧により摺動するコントロールピストン２８が嵌挿されている。
コントロールピストン２８をコントロールシリンダ２７に挿入するため、モータハウジング１１の内壁面５２には挿入穴１１ａが設けられており、加工によるバリ発生を回避するべく鋳物形状において内壁面５２よりも一段下がった面５２ａにてなだらかに形成されている。このことは後述する制動機構６１の容量を大きく構成しつつ、モータハウジング１１での要素配置を組立可能な範囲で最適化することによるものである。
【００１０】
前記コントロールピストン２８は斜板１９を傾動するための傾動角制御機構として機能する。この場合、コントロールピストン２８は斜板１９に当接する先端部２９の直径を該コントロールピストン２８の胴体部の直径よりも小さくして段付形状にして、斜板１９の押圧部へ当接しようとする投影面積を最小限に抑えている。これにより、当接する箇所以外が斜板１９の突出部５７（図３参照）に干渉しないように逃げを多くとる必要がなくなり、押圧部５９における接触面５４ａの加工範囲が狭くなる。これにより、接触面５４ａの加工端部とコントロールピストン２８が当接する点との距離が短くなり、加工端部に発生する曲げモーメントが小さくなる。
よって、コントロールピストン２８の押圧による突出部５７の折損を防止することができるので斜板１９の機械的強度を向上することができる。なお、先端部２９は同径の軸状に形成したが傾斜面を有する円錐状にしてもよい。また、図６に示すように、コントロールピストン２８の胴体部よりも小径としたシュー３９をコントロールピストン２８の先端に備えることとしてもよい。
【００１１】
さらに、コントロールシリンダ２７はシリンダブロック１８と同じ側に設けられ略平行に配設したが、設置位置は特に限定されるものではなく、また斜板１９の傾点角度に合わせて角度をつけて配置してもよい。
一方、シリンダブロック１８にスプライン（図示しない）により連結されたモータ軸２０は、その両端部がモータハウジング１１、該モータハウジング１１及びカバー１５に装着された軸受３０、３１により回転自在に支持されている。前記モータ軸２０の一端、例えば左端には、減速機部１７にスプライン３５により連結される入力軸３６が形成されている。
【００１２】
前記シリンダブロック１８はモータハウジング１１の内空部３２内で回転できるようになっており、該シリンダブロック１８には円周方向の同一軌道上に等間隔で複数個のシリンダ孔３７が軸心方向に穿設されている。前記シリンダ孔３７には、一端（図１で左端）の開口部からピストン３８が摺動自在に挿入されており、該ピストン３８の一端部（図１で左端部）は凸球面状に形成され、一側（図１で右側）が凹球面状に形成されたシュー３９に回転自在に嵌装されている。前記シュー３９は他側（図１で左側）がシューホルダ４０を介して斜板１９の摺動面部４１に当設している。
前記シリンダ孔３７には、バルブプレート２１のポート２２，２３と連通する連通孔４２，４３を有している。前記連通孔４２，４３はシリンダブロック１８の回転に応じて供給用油路、排出用油路に選択的に連通するようになっている。さらに、このシリンダブロック１８には、該シリンダブロック１８を常にバルブプレート２１に、またシュ３９を常に斜板１９にそれぞれ押し圧する押圧装置４４が設けられている。
【００１３】
すなわち、押圧装置４４は、シリンダブロック１８の略中央近傍のモータ軸２０に隣接する空間部４５にシリンダブロック１８の一側（図１で右側）から止め部材４６を突設させ、該止め輪部材４６に一方のリテーナ４７を係止させ、該リテーナ４７にばね部材４８の一端を係止させるようにし、該ばね部材４８の他端を他方のリテーナ４９に係止させ、該リテーナ４９をシリンダブロック１８に嵌挿されたニードル５０に当接させている。さらに、ニードル５０がモータ軸２０に嵌挿されたバレルホルダ５１に当接してシューホルダ４０を介してシュー３９が斜板１９に押し付けられている。
【００１４】
図２に示すように、斜板１９は全体にドーナツ状の平面形状を有するように形成されているとともに、図３に示すように全体に楔状の側面形状を有するように形成されている。斜板１９の一方の面にはシューホルダ４０が摺動する摺動面部４１が備わり、反対側にはモータハウジング１１の内壁面５２に係合する接触面部５３が形成されている。前記接触面部５３は角度の異なる第一のシート面５５と第二のシート面５４とから構成され、ボール２４を介して該第一のシート面５５と該第二のシート面５４のどちらか一方をモータハウジング１１の内壁面５２（図４参照）に当接させることにより斜板１９の角度を二段階に変化させ、コントロールピストン２８の押しのけ容積を変化させることで該斜板１９の角度に対応して低速及び高速の二速制御に可変することが可能となる。
【００１５】
さらに、斜板１９の第二のシート面５４において、コントロールピストン２８が当接する部位は摺動面部４１の外周面より直径方向に二等辺三角形状の突出部５７に延伸しており、該斜板１９の貫通穴５６の中心からの最外周面５８は第二のシート面５４と同一平面をなすように形成されている。さらに、図３に示すように突出部５７は、該突出部５７の軽量にするため横断面が底部に対して最外周面５８が漸次薄くなるように形成されている。
また、突出部５７のコントロールピストン２８の先端部２９が当接する部位には、第二のシート面５４に略平行な接触面５４ａを有する矩形状の押圧部５９が形成されている。前記押圧部５９の接触面５４ａは先端部２９が当接する際に、該先端部２９に対して略直交するように形成され、かつ接触に関わる投影面積が最小限となるように縦方向（図２で上下方向）及び横方向（図２で左右方向）の寸法を極力小さくして、応力集中箇所を低減して該先端部２９が当接する押圧部５９の機械的強度を向上させている。なお応力集中をより避けるために角部にはＲ加工が施されている。
【００１６】
図１において、参照符号６１は制動機構を示すものであり、該制動機構６１は、モータハウジング１１とシリンダブロック１８との間に配置されている。前記制動機構６１はリング状の複数枚からなる固定摩擦板６２を有し、これらの固定摩擦板６２は外周部がモータハウジング１１の内空部３２の内周にスプライン（図示しない）により結合されることで、モータハウジング１１に軸心方向に移動可能に装着されている。
参照符号６３はリング状の複数枚からなる回転摩擦板であり、これらの回転摩擦板６３はシリンダブロック１８の外周にスプライン（図示しない）により結合されて、シリンダブロック１８に軸心方向に移動可能であり、かつ、該シリンダブロック１８と一体回転できるように連結されている。
【００１７】
モータハウジング１１に形成されたブレーキ用の段付シリンダ室６４には、段付ピストン６５が摺動自在に嵌挿されており、該段付ピストン６５の小径部側は回転摩擦板６３に係合されており、大径部側はモータハウジング１１に係合されている。
参照符号６６はばね部材であり、該ばね部材６６は段付ピストン６５の大径側の側面に円周方向に等間隔で配設されており、その一端部がカバー１５に係止され、他端部が段付ピストン６５に係止されており、ばね部材６６の弾発力を段付ピストン６５を介して固定及び回転摩擦板６２，６３に作用させてシリンダブロック１８に制動力を付与している。
この場合、段付ピストン６５は図示しない油圧供給路を流通する油圧が小径部及び大径部との間に供給されると、ばね部材６６の弾発力に抗して図１で右行してシリンダブロック１８に作用する制動力が解除される。なお、制動機構６１を備えていない斜板式油圧モータについても本発明の構成を備えることが可能である。
【００１８】
減速機ハウジング１３の内部の減速機部１７はモータ軸２０と同軸に入力軸３６と連結し、該入力軸３６のサンギヤ７１に噛合する遊星ギヤ７２のキャリヤ７３が、入力軸３６と同軸的に配置した出力軸７６に連結し、入力軸３６の回転により、減速機ハウジング１３の内部に形成されるリングギヤ７５にも噛合する遊星ギヤ７２の公転に同期して出力軸７６を減速回転させる。
前記モータ軸２０はその両端において、モータハウジング１１に対して軸受３０、３１を介して回転自在に支持され、また、入力軸３６はモータ軸２０の内周に形成したスプン部３５を介して結合し、出力軸７６は軸受３３，３４によって回転自在に支持されている。
減速機ハウジング１３の内部にはギヤを収納するギヤ室７７が形成されており、該ギア室７７とモータハウジング１１の中空部とは互いに軸受３０の隙間を経由して連通している。さらに、減速機ハウジング１３にはギヤ室７７と接続してドレンポート７８が形成され、該ギヤ室７７の潤滑作動油を図示しないドレーン回路からリザーバタンクへと循環させる。
【００１９】
本発明の実施の斜板式油圧モータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作ならびに作用効果について説明する。
図1において、コントロールピストン２８が無圧状態にあるときは、シリンダブロック１８はバルブプレート２１に押し圧され、シュー３９と斜板１９に押し付けられているので、該バルブプレート２１と該シリンダブロック１８との隣接箇所からの圧油が漏出したり、漏れによるシリンダブロック１８の回転不能を生じさせることがなく、例えば、圧油をバルブプレート２１のポート２２からシリンダブロック１８の一方の連通孔４２からシリンダ孔３７に供給すると、該シリンダブロック１８が回転することになる。
シリンダ孔３７内に圧油が供給されピストン３８が摺動することにより、該シリンダ孔３７内の圧油の供給、排出が順次行われる。すなわち、シリンダブロック１８がいずれかに回転されるとピストン３８がシリンダ孔３７に圧縮して進入してくるとともに、連通孔４２に形成された三日月形状（図示しない）の一方のポート２２と連通してシリンダ孔３７内の圧油が排される。
【００２０】
一方、ピストン３８が伸長するとバルブプレート２１の他方のポート２３とシリンダブロック１８のシリンダ孔３７の連通孔４３とが連通することにより、シリン孔３７内に圧油が進入されされ始め、これらの動作を選択的に繰り返し行い複数個あるシリンダ孔３７内のピストン３８を摺動運動させることからシリンダブロック１８が回転し、これに連結されたモータ軸２０が回転運動することになる。従って、圧油の供給を解除すれば、モータ軸２０の回転駆動を中止することができる。なお、圧油を供給しないときもシュー３９は、常に斜板１９に押し付けられていることは前述の通りである。
以上の動作は斜板１９が図４Ａ及び図４Ｂのいずれの位置に在るときでも異なることがない。
【００２１】
図４の状態、すなわち、補助回路２６からコントロールピストン２８に圧油が作用しないため該コントロールピストン２８が前進（図４で左行）しないため先端部２９が斜板１９の突出部５７の接触面５４ａを押圧せず、斜板１９の第一のシート面５５がモータハウジング１１の内壁面５２に面接触している場合は、押しのけ容積が大きくなりモータ軸２０の回転が遅くなり斜板式油圧モータ１０は低速（第一速）になる。
一方、図５の状態、すなわち、補助回路２６からコントロールピストン２８に圧油が作用し、該コントロールピストン２８が前進（図４で左行）して先端部２９が斜板１９の突出部５７の接触面５４ａを押圧して、斜板１９の第二のシート面５４がモータハウジング１１の内壁面５２に面接触している場合は、押しのけ容積が小さくなってモータ軸２０の回転が速くなり、斜板式油圧モータ１０は高速（第二速）に制御される。
【００２２】
この際、上述したモータハウジング１１の内壁面５２の挿入穴１１ａ付近の形状により、第二のシート面５４に延在して設けられた突出部５７が内壁面５２に接触しない、すなわち背面に押さえが存在しないため押圧による曲げ応力が接触面５４ａの端部に掛かるが、従来と比較して加工端部に掛かる荷重の支点と作用点との距離が短く、且つ、加工範囲の縮小による加工周囲の剛性が確保できたため曲げ応力に対する余裕度が増すことになる。これにより、斜板１９の剛性を高く維持しつつ、斜板１９の突出部５７の肉厚を必要以上に増大させる必要がなくなって肉厚増しによる軸方向長さの拡大を回避し、且つ軽量化を実現することが可能となる。そして、コントロールピストン２８のレイアウトに自由度が増し、結果としてモータハウジング１１のコンパクト化、さらには小型化によるコスト低減が可能となる。
【００２３】
本発明の実施の形態では、斜板１９は摺動面部４１と、該摺動面部４１の反対側に形成されたモータハウジング１１の内壁面５２に係合する接触面部５３とが形成され、該接触面部５３は角度の異なる第一のシート面５５と第二のシート面５４とから構成され、該第一のシート面５５と該第二のシート面５４のどちらか一方をストッパとして、モータハウジング１１の内壁面５２に当接させることにより斜板１９の角度を二段階に変化させ、該斜板１９の角度に対応して低速及び高速の二速に可変制御が可能となるように、シリンダブロック１８と略平行にモータハウジング１１に形成したコントロールシリンダ２７にコントロールピストン２８を摺動自在に設け、該コントロールピストン２８を移動により斜板１９を傾動させている。
さらに、斜板１９を傾動させる際、コントロールピストン２８により押圧される斜板１９の接触面部４１の強度を保持し、かつ肉厚を最小限に抑えて重量の増加を回避するために、コントロールピストン２８の先端部２９の直径を該コントロールピストン２８の胴体部の直径よりも細して斜板１９の押圧部５７への当接面積を最小限に抑えることが可能である。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、以下の構成としてもよい。
図６は第二の実施の形態を示す斜板１９とコントロールピストン２８との関係を示す略縦断面図である。図６において、コントロールピストン２８の先端部２９ａを胴体部からつながるテーパ形状で形成して、段付き形状にしなくても構わない。
また、図７は第三の実施の形態を示す斜板１９とコントロールピストン２８との関係を示す略縦断面図である。図７において、コントロールピストン２８の先端部２９ｂに胴体部の直径より小径とされたシュー２９ｂを設けている。この場合、斜板１９の傾動に合わせてシュー３９が揺動するため押圧部５４ａとの接触状態が安定し、斜板１９からの反力がコントロールピストン２８の胴体部に掛かる偏荷重が減少する。これにより、コントロールピストン２８の摺動による摩耗やかじりに対する信頼性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る斜板式油圧モータの概略構造を示す略縦断面図である。
【図２】図１の斜板の概略構造を示す正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】斜板とコントロールピストンの関係を示す略縦断面図で、傾動しない斜板とコントロールピストンの関係を示す概略構造を示す断面図である。
【図５】傾動した斜板とコントロールピストンの関係を示す概略構造を示す断面図である。
【図６】第二の実施の形態に係る斜板とコントロールピストンの関係を示す略縦断面図である。
【図７】第三の実施の形態に係る斜板とコントロールピストンの関係を示す略縦断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  斜板式油圧モータ                  １１  モータハウジング（ケーシング）  
１８  シリンダブロック                  １９  斜板
２８  コントロールピストン              ５４ａ  接触面
５４、５５  シート面                    ５７  突出部
【図１】
2008208822.tif 000003
【図２】
2008208822.tif 000004
【図３】
2008208822.tif 000005
【図４】
2008208822.tif 000006
【図５】
2008208822.tif 000007
【図６】
2008208822.tif 000008
【図７】
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