(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のシリンダルームとピストンを備えて駆動軸で回転されるシリンダブロックと、各シリンダの吸入行程位置と吐出行程位置に対向した位置でハウジングに設けられた、球面をもつ吸入側ガイドと吐出側ガイドと、この両ガイドで支持される斜板と、前記シリンダルームを蓋体に設けた吸入路と吐出路に連通する弁板とを備え、前記両ガイドを、斜板側に設けた半球状凹部に嵌合するヘッド及びハウジングの受穴に嵌合するステムで構成し、吐出側ガイドに軸方向の貫通油路を設け、前記吐出路からハウジング壁内を通る潤滑油通路を吐出側ガイドの受穴に連通してなる斜板式油圧ポンプにおいて、前記吐出側ガイドの貫通油路を、油の流れに圧力変化を与えない断面積の油路として斜板方向の推力の発生を防止すると共に、該油の流量を、ハウジング壁内を通る前記潤滑油通路に設けたオリフィスで制限し、且つ前記吐出側ガイドのステムにピストンリング溝を設け、受穴の内周面に摺接するピストンリングを前記ピストンリング溝に嵌めて、ステムと受穴の間をシールしたことを特徴とする、斜板式油圧ポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記吐出側ガイドが嵌合する半球状凹部から、吸入側ガイドが嵌合する半球状凹部に至る分油路を、斜板内に設けたことを特徴とする、斜板式油圧ポンプ。
【請求項３】
請求項１において、前記吐出側ガイドの受穴から吸入側ガイドの受穴に至る分油路をハウジング壁内に設け、吸入側ガイドに軸方向の貫通油路を設けたことを特徴とする、斜板式油圧ポンプ。
【請求項４】
請求項１，２又は３において、吸入側ガイド、吐出側ガイド及び斜板の素材を鉄材とし、吸入側ガイドと吐出側ガイドの素材表面に、浸硫窒化処理又はガス窒化処理を施して硬化層を形成し、或いはガス窒化処理したのち、表面を研削し、次いで浸炭窒化処理及び酸化皮膜処理を施して硬化層を形成し、且つ斜板の素材表面に、浸硫窒化処理又はガス窒化処理を施して硬化層を形成したことを特徴とする、斜板式油圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機械、作業車両などに設置する斜板式油圧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板の傾動中心部に、半球状のガイドと凹部を係合させた一対のガイド部を設け、大きい押圧力が作用する吐出側の位置にあるガイド部に、ポンプで発生した高圧油を分岐導入して半球面を潤滑する斜板式油圧ポンプ装置は従来知られている（例えば特許第２９８９８１４号）。この従来装置においては、吐出側ガイド内に絞りを備えた軸方向の貫通油路を設け、そのステムをハウジングに設けた受穴に嵌合させ、ハウジング側から貫通油路を経て半球面に潤滑油を送るようにし、ステムと受穴の隙間を、ゴム製のＯリングでシールしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来装置では、吐出側ガイドに設けた貫通油路に絞りが形成されているため、絞りの前後で油圧差が生じ、この油圧差によりガイドが斜板の凹部側に押しつけられ、球面にかじりが生じやすい。更に吸入側のガイド部には潤滑油通路を設けていないので、負荷が小さい吸入側の球面であってもかじりが生じやすい。また吐出側ガイドのステムと受穴の隙間をシールするゴム製のＯリングの弾性によって、ステムの変位に抵抗が生じて球面が芯ずれし、接触が不完全になりやすい。更にＯリングはシールが完全すぎて、Ｏリングを越えた部位の受穴とステムの間に潤滑油の不足が生じ、かじりが生じやすい。
【０００４】
本発明は、これらの点を改善し、ガイド部の半球状の接触面、及びステムと受穴の接触面の耐久性を向上させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題の解決手段は、各請求項に記載のとおりであり、請求項１の手段は、多数のシリンダルームとピストンを備えて駆動軸で回転されるシリンダブロックと、各シリンダの吸入行程位置と吐出行程位置に対向した位置でハウジングに設けられた、球面をもつ吸入側ガイドと吐出側ガイドと、この両ガイドで支持される斜板と、前記シリンダルームを蓋体に設けた吸入路と吐出路に連通する弁板とを備え、前記両ガイドを、斜板側に設けた半球状凹部に嵌合するヘッド及びハウジングの受穴に嵌合するステムで構成し、吐出側ガイドに軸方向の貫通油路を設け、前記吐出路からハウジング壁内を通る潤滑油通路を吐出側ガイドの受穴に連通してなる斜板式油圧ポンプにおいて、前記吐出側ガイドの貫通油路を、油の流れに圧力変化を与えない断面積の油路として斜板方向の推力の発生を防止すると共に、該油の流量を、ハウジング壁内を通る前記潤滑油通路に設けたオリフィスで制限し、且つ前記吐出側ガイドのステムにピストンリング溝を設け、受穴の内周面に摺接するピストンリングを前記ピストンリング溝に嵌めて、ステムと受穴の間をシールしたことを特徴とする。
【０００６】
この手段によれば、ガイド部の背後から加わる潤滑油の油圧を、潤滑油通路中のオリフィスで減少させることができ、吐出側ガイドの貫通油路を油の流れに圧力変化を与えない一定断面積の油路としたから、吐出側ガイドを半球状凹部に押圧する力を少なくして耐久性を向上させることができる。また吐出側ガイドのステムのシールにピストンリングを用いたから、ガイド部に加わる負荷が変動するときの吐出側ガイドの調心作用を抵抗なく行なうことができると共に、微量の油が、ピストンリングのスリットや、ピストンリング外周面と受穴の接触面、ピストンリングとリング溝の接触面などから漏れて、ピストンリングを越えた部位の接触面を潤滑することができ、大きい負荷が加わる吐出側のステムと受穴の摩耗を防止できる。
【０００７】
請求項２の手段は、請求項１において、前記吐出側ガイドが嵌合する半球状凹部から、吸入側ガイドが嵌合する半球状凹部に至る分油路を、斜板内に設けたことを特徴とする。この手段によれば、吐出側ガイドに潤滑油を送るために設けた潤滑油通路に、斜板内に設けた分油路を付加するだけで、吸入側ガイドも潤滑し焼き付きを防止することができる。
【０００８】
請求項３の手段は、請求項１において、前記吐出側ガイドの受穴から吸入側ガイドの受穴に至る分油路をハウジング壁内に設け、吸入側ガイドに軸方向の貫通油路を設けたことを特徴とする。この手段によれば、吐出側ガイドに潤滑油を送るために設けた潤滑油通路に、ハウジング壁内に設けた分油路を付加するだけで、吸入側ガイドも潤滑し焼き付きを防止することができる。
【０００９】
請求項４の手段は、請求項１，２又は３において、吸入側ガイド、吐出側ガイド及び斜板の素材を鉄材とし、吸入側ガイドと吐出側ガイドの素材表面に、浸硫窒化処理又はガス窒化処理を施して硬化層を形成し、或いはガス窒化処理したのち、表面を研削し、次いで浸炭窒化処理及び酸化皮膜処理を施して硬化層を形成し、且つ斜板の素材表面に、浸硫窒化処理又はガス窒化処理を施して硬化層を形成したことを特徴とする。この手段によれば、ガイドと斜板の接触面の硬度を増し耐久性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のを説明する。図１，２において１は斜板式油圧ポンプ、２はそのハウジング、３は蓋体であり、このハウジング２と蓋体３に駆動軸４が軸受５で支持され、周知のポンプ機構が配置されている。５ａは軸受取付け穴である。このポンプ機構において、駆動軸４にはシリンダブロック６がスプライン結合され、斜板７が、ハウジング２に設けた半球面をもつ一対のガイド部で傾斜角可変に支持され、シリンダブロック６に接する弁板８が蓋体３に固定されている。９は傾斜調節器である。
【００１１】
シリンダブロック６には、例えば１０個のシリンダルーム１０が等間隔で開けられ、軸芯からの距離が異なるシリンダポート１０ａ，１０ｂが交互に連設され、それぞれのシリンダルーム１０にピストン１１が挿入されている。各シリンダルーム１０のシリンダポート１０ａ，１０ｂは、各ポートが吸入側に移動したときは、弁板８に設けた図示を省略した一つの吸入口と連通し、吐出側に移動したときは、内側のポート１０ａが内周側の吐出口に連通し、外側のポート１０ｂが外周側の吐出口に連通するようになっている。
【００１２】
ピストン１１の球状端部１１ａには段付きのシュー１２が嵌められ、押板１２ａと球面付きの押部材１３が重ねられている。これらを斜板７側に加圧するために、ブロック６の他端部内周にリング１４が固定され、このリング１４に支持されたばね１５と、このばね１５で押される可動リング１６とニードル１７が、駆動軸４回りに配置され、ピストン１１を押し出している。また蓋体３には、一つの吸入路１８と二つの吐出路１９ａ，１９ｂが設けられ、これらは前記の弁板８に設けた図示省略の一つの吸入口と、内周側の吐出口又は外周側の吐出口のいずれか一方の吐出口を介してシリンダルーム１０内に連通しており、シリンダポート１０ａ，１０ｂの油は、それぞれの吐出路１９ａ，１９ｂから流出し、別個のアクチュエータなどに向けられている。このような構成は、従来周知である。
【００１３】
前記の半球状のガイド部として、図２に示す吐出側ガイド部２０Ａと吸入側ガイド部２０Ｂがあり、これらを設けるために、ハウジング２側に受穴２１，２２が開けられ、斜板７に半球状凹部２３，２４が開けられ、きのこ型の吐出側ガイド２５と吸入側ガイド２６が装着されている。吐出側ガイド２５、吸入側ガイド２６は、ヘッド２５ａ，２６ａとステム２５ｂ，２６ｂを備え、ステム２５ｂ，２６ｂは受穴２１，２２に嵌合し、ヘッド２５ａ，２６ａは半球状凹部２３，２４に嵌合している。この内、吐出側ガイド２５には、潤滑油通路として絞りのない貫通油路２７が軸方向に開けられている。
【００１４】
前記吐出路１９ａ，１９ｂから、図２、図３に示すようにハウジング２の壁内を通る潤滑油通路２８，２９が分岐され、シャトル弁３０で吐出路１９ａ，１９ｂから出る油のうち高圧側の油が選択されて通路３１、オリフィス３２、通路３２を経て受穴２１に導入され、吐出側ガイド２５に背後から油圧を作用させる。
【００１５】
斜板８には、図４に示すように、駆動軸貫通穴３５が開けられ、その両側に、吐出側の半球状凹部２３と吸入側の半球状凹部２４が凹設されており、その先端に設けた逃げ穴２３ａ，２４ａを結んで分油路３６が開けられている。この分油路３６は、駆動軸貫通穴３５を避けるために両側からＶ字形に穿孔され、穿孔口が止め栓３７で閉じられている。３８は図１に示す傾斜調節器９のブッシュの受穴である。
【００１６】
図５（Ａ）（Ｂ）は吐出側ガイド２５を示し、ステム２５ｂにリング溝４０が設けられ、ここにピストンリング４１を嵌めて受穴２１に挿入されている。ステム径が例えば１６ｍｍのものでは穴径１６．５ｍｍとされ、隙間４２をピストンリング４１でシールする。ガイド部２０Ａ，２０Ｂには、吐出圧力の変動を伴いながら変動荷重が加わり、吐出ガイド２５は隙間４２の範囲で図５（Ａ）の中立位置から（Ｂ）の最大隙間Ｓ１（０．５ｍｍ）が生じる変心位置まで横に移動するが、ピストンリング４１は、その性質上この移動を阻害することがない。
【００１７】
またピストンリング４１は、当然スリットを有し、接触面も完全な気密ではないから、使用中にヘッド２５ａ寄りのステムの部分に少量の油が流れてこの部分を潤滑する。４３は、ヘッド２５ａの基端面４４に設けた油溝で、ピストンリング４１を越えた油が油溝４３から流出することで油の劣化が防止される。なお吸入側ガイド２６側は、低負荷のため分油路３６側からの潤滑だけでもよい。
【００１８】
前記のガイド部２０Ａ，２０Ｂにおいて、接触面を強化するために、ガイド２５，２６側と凹部２３，２４側に表面処理による硬化層を形成することが望ましい。ヘッド２５ａ，２６ａ側には、浸硫窒化処理又はガス窒化処理を行ない、或いはガス窒化処理をして研削後、窒化浸炭処理及び酸化皮膜処理を行なう。斜板の凹部２３，２４側には、ガス窒化処理又は浸硫窒化処理を行なう。このような処理で形成された硬化層を表面に形成することにより、耐摩耗性が高まる上に高負荷がかかっても皮膜が脱落するおそれがない。
【００１９】
図６と図７は、吐出側ガイド２５と吸入側ガイド２６の誤組みを防止する手段を説明するためのもので、図６（Ａ）において、吐出側ガイド２５は、ステム径がｄ１、ステム長さがｈ１、受穴２１の径がＤ１，深さがＨ１であり、図６（Ｂ）において、吸入側ガイド２６は、ステム径がｄ２、ステム長さがｈ２、受穴２２の径がＤ２，深さがＨ２であり、各部の寸法は、  ｄ１＞Ｄ２    ｈ２＞Ｈ１
の関係にされている。
【００２０】
この関係にすることにより、図７（Ａ）に示すように吸入側ガイド２６を受穴２１に入れると、ステムの長さが大きいためヘッド２６ａとハウジング２との間に隙間Ｓ２が生じ、図７（Ｂ）に示すように吐出側ガイド２５を受穴２１に入れようとしても、ステム径ｄ１が受穴径Ｄ２より大きいため入れることができず、いずれの場合も誤組みであることが簡単に認識できる。なお、吸入側ガイド２６のステム２６ｂの下半部２６ｂ１が縮径されているのは、図８に示すように分油路５０をハウジング２の壁内に設けたとき、受穴２２内の流路面積を確保するためである。
【００２１】
前記の実施の形態において、駆動軸４を回転するとシリンダブロック６が回転し、斜板８にピストン１１が案内されてシリンダルーム１０中で往復してポンプ作用を行ない、油は、吐出路１９ａ，１９ｂから流出する。両吐出路から出る油のうち高圧側の油がシャトル弁３０で選択されて通路３１、オリフィス３２、通路３２を経て受穴２１に導入される。受穴２１に入った油は、貫通油路２７を通って半球状凹部２３とヘッド２５ａの接触面を潤滑すると共に、分油路３６を通って半球状凹部２４とヘッド２６ａの接触面を潤滑する。更に受穴２１内の油の一分は、ピストンリングを越えてい１側に流れ、ステム２５ｂと受穴２１の接触面、ヘッド２５ａの下端とハウジング２の接触面に流れてこれらを潤滑する。
【００２２】
図８、図９は別の実施の形態を示し、吸入側ガイド部２０Ｂに至る分油路５０をハウジング２の壁内に設けている。分油路５０は、図９に示すように軸受取付け穴５ａを避けて、ハウジング２の両側から受穴２１，２２を横切って逆Ｖ字形に穿孔されており、穿孔口は止め栓３７で閉じられている。この実施の形態で用いられる吐出側ガイド２５は、前記の形態のものと同じ構造で、油の流入経路と潤滑作用も同じであるが、吸入側ガイド２６は、軸方向の貫通油路５１が設けられており、分油路５０から受穴２２に供給された油を、貫通油路５１からヘッド２６ａと凹部２４の隙間に流してここを潤滑する。
【００２３】
なお、この実施の形態においては、吸入側ガイド２６のステム２６ｂを、吐出側ガイド２５のピストンリング４１を用いたステムと同様に、ピストンリングでシールして、受穴２２からの油漏れを防止するのが望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の手段によれば、ガイド部のステム側から加わる潤滑油の油圧を、潤滑油通路中のオリフィスで減少させ、吐出側ガイドの貫通油路を一定断面の油路にしたから、吐出側ガイドを半球状凹部に押圧する力を少なくし、耐久性を向上させることができる効果がある。また吐出側ガイドのステムと受穴の間のシール手段として、ピストンリングを用いているので、ガイド部に加わる負荷の変動により斜板が傾転しても、吐出側ガイドの調心作用を抵抗なく行なうことができると共に、微量の油が、ピストンリングのスリットや、ピストンリング外周面と受穴の接触面、ピストンリングとリング溝の接触面などから漏れて、ピストンリングを越えた部位の接触面を潤滑することができ、大きい負荷が加わる吐出側のステムと受穴の摩耗を防止できる効果がある。
【００２５】
また請求項２及び請求項３の手段によれば、吐出側ガイドに潤滑油を送るために設けていた潤滑油通路を、吸入側ガイドの潤滑にも利用するから、簡単な手段で吸入側のガイド部の耐久性を向上できる効果がある。
【００２６】
請求項４の手段によれば、ガイド部の表面の硬化層は、耐摩耗性が高く硬化層の剥離も生じ難いから、ガイド部の耐久性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一つの実施の形態の縦断面図
【図２】  同じく横断面図
【図３】  同じく平面図
【図４】  斜板の正面図
【図５】  吐出側ガイドの２位置を示す正面図
【図６】  ガイド部の寸法図
【図７】  ガイド部の誤組み説明図
【図８】  本発明の他の実施の形態の横断面図
【図９】  同じく正面図
【符号の説明】
２  ハウジング                    ４  駆動軸
６  シリンダブロック              ７  斜板
８  弁板                        １０  シリンダルーム
１１  ピストン          １９ａ，１９ｂ  吐出路
２０Ａ，２０Ｂ  ガイド部              ２１，２２  受穴
２３，２４  半球状凹部                  ２５  吐出側ガイド
２６  吸入側ガイド      ２５ａ，２６ａ  ヘッド
２５ｂ，２６ｂ  ステム                ２７，５１  貫通油路
２８，２９，３１，３３  潤滑油通路                  ３０  シャトル弁
３２  オリフィス            ３６，５０  分油路
４１  ピストンリング
【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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