(57)【要約】【課題】ピストンとブッシュ内面との片当たり力による該ピストン及びブッシュの摩耗や焼き付きの発生を回避して、耐久性、信頼性の向上がなされたピストン型流体機械を提供する。【解決手段】シリンダに固挿されたブッシュ内に往復動可能に嵌合され流体圧等による片当たり力が作用するピストンを備えた流体機械において、前記ブッシュは、前記シリンダの給排孔側である内側の少なくとも前記片当たり力が作用する側の内周面に、一端側が前記シリンダ内に開放されて前記内側の端面から軸方向に所定長さに亘り刻設された溝を備えてなることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004011530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに固挿されたブッシュ内に往復動可能に嵌合され片当たり力が作用するピストンを備えた流体機械において、前記ブッシュは、少なくとも前記片当たり力が作用する側の内周面に、一端側が前記シリンダ流体室内に開口されて該流体室に臨む内側端面から軸方向に所定長さに亘り刻設された溝を備えてなることを特徴とするピストン型流体機械。
【請求項２】
前記ブッシュは、前記ピストンの内側端面が該ブッシュの内側端面よりも前記流体室内に常時突出するように設けられてなることを特徴とする請求項１記載のピストン型流体機械。
【請求項３】
前記ブッシュは、前記シリンダの反流体室側である外側端部の内周に面取り部を形成してなることを特徴とする請求項１記載のピストン型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧あるいは水圧ポンプ、油圧あるいは水圧モータ等に適用され、シリンダ内もしくは該シリンダに固挿されたブッシュ内に往復動可能に嵌合され流体圧等による片当たり力が作用するピストン型流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械の油圧駆動装置、船舶用舵取り機等の流体機械には、斜板式油圧ポンプが多く用いられている。かかる斜板式油圧ポンプにおいては、エンジン、電動モータ等の駆動源によるシリンダブロックの回転により、シリンダ内に往復動可能に嵌合されているピストンの頭部に連結されたスリッパが斜板の傾斜面を構成するスラストプレートの摺動面を摺動し、該ピストンがシリンダブロックとともに回転しながらシリンダ内面あるいはシリンダ内に固挿されたブッシュの内面を往復動するように構成されているため、該ピストンの外面とシリンダの内面あるいはブッシュの内面との間に斜板の傾斜面からの反力による片当たり力が発生する。
【０００３】
かかる斜板式油圧ポンプにおいて、前記片当たり力の発生に伴うシリンダの内面あるいはブッシュ内面とピストンとの潤滑不足による焼き付きを回避する手段の１つとして、特開平９−２０９９１９号の発明が提案されている。
かかる発明においては、図６に示されるように、シリンダ０３に固挿されたブッシュ０２の、該シリンダ０３の給排孔０７とは反対側である外側端面０２ｃ近傍における内面０２ａの、斜板からの横力とピストン０６に作用する遠心力の合力つまり片当たり力作用方向の一部に溝０２ｂを刻設して該溝内０２ｂに潤滑油を溜め、該片当たり力を受ける内面０２ａに十分な油膜を保持して、ブッシュ０２内面とピストン０６との焼き付きを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ピストンの外面とシリンダの内面あるいはブッシュの内面との間に斜板の傾斜面からの反力による片当たり力の発生に伴うシリンダの内面あるいはブッシュ内面とピストンとの焼き付きを防止する手段として提案されている前記特開平９−２０９９１９号の発明にあっては、ブッシュの外側端面（シリンダの反給排孔側）の内面に溝を刻設しているため、次のような問題点を抱えている。
【０００５】
即ち、かかる発明においては、片当たり力の発生に伴うシリンダ０３の内面あるいはブッシュ０２内面とピストン０６との焼き付きを防止するため、シリンダ０３の給排孔０７とは反対側である外側端面０２ｃ近傍における内面０２ａに貯油用の溝０２ｂを刻設している。
このためかかる従来技術にあっては、図６に示されるように、ピストン０６の中心０６ｃがブッシュ中心０２ｄに対して外側が上方になるように傾斜した際には、該ピストン０６の内側端面０６ａの前記溝０２ｂとは反対側の下端縁Ｔとブッシュ内面０２ａとの間に強い局部接触がなされることとなり、該局部接触によりピストン０６とブッシュ内面０２ａとの間に焼き付きが発生し易くなる。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ピストンとブッシュ内面との片当たり力による該ピストン及びブッシュの摩耗や焼き付きの発生を回避して、耐久性、信頼性の向上がなされたピストン型流体機械を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、シリンダに固挿されたブッシュ内に往復動可能に嵌合され片当たり力が作用するピストンを備えた流体機械において、前記ブッシュは、少なくとも前記片当たり力が作用する側の内周面に、一端側が前記シリンダ流体室内に開口されて該流体室に臨む内側端面から軸方向に所定長さに亘り刻設された溝を備えてなることを特徴とするピストン型流体機械を提案する。
【０００８】
請求項１において、好ましくは請求項２〜３にように構成するのがよい。
即ち、請求項２においては、前記ブッシュは、前記ピストンの内側端面が該ブッシュの内側端面よりも前記流体室内に常時突出するように設けられてなる。
請求項３においては、前記ブッシュは、前記シリンダの反流体室側である外側端部の内周に面取り部を形成してなる。
【０００９】
かかる発明によれば、斜板の傾斜面からの反力等によってピストンの外面とブッシュの内面との間に片当たり力が発生した際においては、ブッシュの片当たり力が作用する側の内周面に該ブッシュの内側端面から軸方向に所定長さに亘って溝を刻設しているため、ピストンの内側端面が臨むシリンダ内の高圧流体が該溝内に押し込まれて、該溝内の高圧流体によりピストンの内側端面寄りの部位が前記片当たり力に抗して半径方向に押し上げられる作用をなす。
かかる高圧流体によるピストンの押し上げ作用により、前記片当たり力によるピストンの外面とブッシュの内面との間の接触面圧が低減されるとともに、該溝内に押し込まれた高圧流体によって前記片当たり力が作用する側のピストンとブッシュとの間の潤滑作用が十分になされる。
これにより、ピストンとブッシュ内面との片当たり力による該ピストン及びブッシュの摩耗や焼き付きの発生を防止でき、耐久性、信頼性の向上がなされたピストン型流体機械が得られる。
【００１０】
また、請求項２のように、前記ブッシュの内側端面よりも前記ピストンの内側端面が常時内側に突出するように構成すれば、ピストンの内側端縁は常時ブッシュの内側端面よりも内側のシリンダ内に位置してブッシュの内面と接触することがないため、従来技術のようなピストンの内側端縁とブッシュ内面との局部接触が回避され、該局部接触による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。
【００１１】
さらに、請求項３のように、ブッシュの外側の内周面に面取り部を形成すれば、前記片当たり力によりピストン中心がブッシュ中心に対して傾斜した際においても、ピストン外周面に接触するブッシュの外側端部の内周面に面取り部が形成されているため、ピストン外周面とブッシュの外側内周面との間の局部接触が回避される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１３】
図１は本発明の実施例に係る斜板式油圧ポンプにおけるピストン摺動部近傍の軸心線に沿う断面図、図２は図１のＡ矢視図、図３は前記実施例の作用説明図である。図４は本発明が適用される斜板式油圧ポンプの構造を示すポンプ軸心線に沿う断面図、図５は図４のＺ部詳細図である。
【００１４】
本発明が適用される油圧ポンプの構造を示す図４〜５において、１はポンプ軸で、、エンジン、電動モータ等の駆動源（図示省略）に連結されて回転駆動される。１１はケーシング、１３及び１２は前記ケーシング１１の前後両端部に固着されたベースプレートおよびエンドプレートである。４は前記ポンプ軸１にスプライン１７を介して嵌合され該ポンプ軸１と同期して回転駆動されるシリンダブロックである。
該シリンダブロック４には円周方向等間隔に複数のシリンダ３が穿孔されている。２は各シリンダ３に固挿されたブッシュ、６は該ブッシュ２往復摺動可能に嵌合されたピストンである。
１４は前記ベースプレート１３に取り付けられた斜板で、斜板角調整装置８０（図５参照）によりその斜板角を、変化可能に構成されている。
即ち、該斜板各調整装置８０は図５に示すように、シリンダ０８ｂ内を往復動するピストン０８ｃによりレバー０８ａを回動させ、該レバー０８ａの端部に固定された斜板軸０８を図のＵ矢のように回動させることにより斜坂角を変化させるようになっている。
【００１５】
１６は凹部を有するスリッパで、前記各ピストン６の球状部６ｂと前記凹部とが摺動可能に接合されており、前記斜板１４とスリッパ１６とで斜板部を形成している。１５は前記斜板１４のスリッパ１６側表面にローラ軸受２５を介して配設されたスラストプレートで、該スラストプレート１５には前記スリッパ１６が相対摺動可能に当接されている。
５は前記各シリンダ３の給排油孔７側に配置されて前記エンドプレート１２に固着されたバルブプレートである。図示を省略するが、該バルブプレート５にはポンプの回転軸心の両側に対向して繭形の吸入孔及び吐出孔が穿設されている。また前記エンドプレート１２には前記バルブプレート５の吸入孔に連通される吸入通路９及び前記バルブプレート５の吐出孔に連通される吐出通路１０が形成されている。
１８および１９は前記ポンプ軸１を軸支するベースプレート側の軸受及びエンドプレート側の軸受である。
【００１６】
本発明は前記のように構成された斜板式油圧ポンプ、斜板式水圧ポンプあるいは斜板式油圧モータ、斜板式水圧モータに適用されるピストン及びブッシュの構造に関するものである。
実施例を示す図１ないし３において、３は複数のシリンダ、２は各シリンダ３の内周に固挿されたブッシュ、６は該ブッシュ２の内周に往復動自在に嵌合されたピストンである。
２１は前記ブッシュ２の内面に刻設された溝で、該ブッシュ２の給排油孔７側つまり内側の少なくとも前記ピストン６からの片当たり力が作用する側の内周面に形成されている。そして、該溝２１は、入口端部がシリンダ３内の油室３ａに開放された形態にて、前記ブッシュ２の給排油孔側端面２２から軸方向に所定長さの有限深さにて刻設され、図２に示す幅Ｂ及び深さｈは設計的に適宜設定される。
【００１７】
また、前記ブッシュ２は、前記ピストン６の前記油室３ａに臨む内側端面６１が、該ピストン６の全ストロークにおいて該ブッシュ２の内側端面２２よりも常時内側にＳだけ突出するように設けられている。
２３は前記ブッシュ２の端部内周面に形成された面取り部で、前記ブッシュ２の給排油孔７とは反対側である外側端部２４の内周面に形成されている。
【００１８】
かかる油圧ポンプの作動時において、エンジン、電動モータ等の駆動源により前記ポンプ軸１が回転駆動されると、シリンダブロック４が回転する。該シリンダブロック４の回転により、シリンダ３に往復動可能に嵌合されているピストン６の頭部に連結されたスリッパ１６が斜板１４の傾斜面を構成するスラストプレート１５の摺動面を摺動し、これにより該ピストン６がシリンダブロック４とともに回転しながらシリンダ３内を往復動する。０８は斜板軸である。
そして、前記ピストン６が吸入行程になるとき、図４に示した給排油孔７がバルブプレート５の吸入孔に連通されて吸入通路９からオイルが吸入される。一方、該ピストン６が吐出行程になるときには、前記給排油孔７がバルブプレート５の吐出孔に連通され、該ピストン６によりシリンダ３内のオイルが吐出通路１０に送出される。
【００１９】
かかる実施例において、図３に示されるように、前記斜板１４の傾斜した当接面からの反力によって、ピストン６の外面とブッシュ２の内面との間に片当たり力が発生し、ピストン６の中心６ｃがブッシュ２の中心２ｃに対して上方に傾斜した際において、該ブッシュ２の片当たり力が作用する側の内周面２６に該ブッシュ２の内側端面２２から軸方向に所定長さに亘って溝２１を刻設しているため、ピストン６の内側端面６１が臨む油室３ａ内の高圧油が前記溝２１の油室３ａへの開口部から該溝２１内に押し込まれる。
そして、該溝２１内の高圧油は、前記片当たり力に抗して該溝２１の内側に位置するピストン６の内側端面６１寄りの部位を前記片当たり力に抗して半径方向に押し上げる作用をなす。
【００２０】
かかる高圧油によるピストン６の押し上げ作用により、前記片当たり力によるピストン６の外面とブッシュ２の内面との間の接触面圧が低減される。
また、前記溝２１内には記のようにして押し込まれた高圧油によって、前記片当たり力が作用する側のピストン６とブッシュ２との間の潤滑作用が十分になされる。
これにより、ピストン６とブッシュ２内面との片当たり力による該ピストン６及びブッシュ２の摩耗や焼き付きの発生を防止できる。
【００２１】
また、前記ブッシュ２の内側端面２２よりも前記ピストン６の内側端面６１が常時油室３ａ側（内側）に突出するように構成しているので、該ピストン６の内側端縁は常時ブッシュ２の内側端面２２よりも内側の油室３ａ内に位置してブッシュ２の内面と接触することがないため、従来技術のようなピストン６の内側端縁とブッシュ２内面との局部接触が回避され、該局部接触による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。
【００２２】
さらに、前記ブッシュ２の外側端部２４の内周面に面取り部２３を形成したので、前記片当たり力によりピストン中心６ｃがブッシュ中心２ｃに対して傾斜した際においても、ピストン６外周面に接触するブッシュ２の外側端部２４の内周面に面取り部２３が形成されているため、ピストン外周面６５とブッシュ２の外側の内周面２６との間の局部接触が回避される。
尚、前記油圧ポンプにおける作動流体としてのオイルに代えて水を作動流体としても、図１〜５と同一構造の水圧ポンプを構成することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、ブッシュの片当たり力が作用する側の内周面に該ブッシュの内側端面から軸方向に所定長さに亘って溝を刻設しているため、シリンダ内の高圧流体が該溝内に押し込まれ、該溝内の高圧流体によるピストンの押し上げ作用によって、前記片当たり力によるピストンの外面とブッシュの内面との間の接触面圧が低減されるとともに、該溝内の高圧流体によって前記片当たり力が作用する側のピストンとブッシュとの間の潤滑作用が十分になされる。
これにより、ピストンとブッシュ内面との片当たり力による該ピストン及びブッシュの摩耗や焼き付きの発生を防止でき、耐久性、信頼性の向上がなされたピストン型流体機械が得られる。
【００２４】
また請求項２のように構成すれば、前記ブッシュの内側端面よりも前記ピストンの内側端面が常時内側に突出さしめられ、ピストンの内側端縁が常時ブッシュの内側端面よりも内側のシリンダ内に位置してブッシュの内面と接触することがないため、従来技術のようなピストンの内側端縁とブッシュ内面との局部接触が回避され、該局部接触による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。
【００２５】
さらに請求項３のように構成すれば、ブッシュの外側の内周面に面取り部を形成することにより、前記片当たり力によってピストン中心がブッシュ中心に対して傾斜した際においても、ピストン外周面に接触するブッシュの外側端部の内周面に面取り部が形成されているため、ピストン外周面とブッシュの外側内周面との間の局部接触が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る斜板式油圧ポンプにおけるピストン摺動部近傍の軸心線に沿う断面図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】前記実施例の作用説明図である。
【図４】本発明が適用される斜板式油圧ポンプの構造を示すポンプ軸心線に沿う断面図である。
【図５】図４のＺ部詳細図である。
【図６】従来技術における作用説明図である。
【符号の説明】
１　　ポンプ軸
２　　ブッシュ
３　　シリンダ
３ａ　油室
６　　ピストン
７　　給排油孔
２１　溝
２２　内側端面（ブッシュ）
２３　面取り部
６１　内側端面（ピストン）
【図１】
2004011530.tif 000003
【図２】
2004011530.tif 000004
【図３】
2004011530.tif 000005
【図４】
2004011530.tif 000006
【図５】
2004011530.tif 000007
【図６】
2004011530.tif 000008