(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックを傾転させるべく、ハウジングをシリンダブロックと共にボディのコネクタフランジにベアリングを介して揺動可能に支持すると共に、その支持部を通るポートのハウジングとコネクタフランジとの間にアウタシールとインナシールとパッキングワッシャおよびスプリングワッシャをハウジング側からコネクタフランジ側へ順に隣接する組付状態に収装するピストンポンプにおいて、前記ポート側に開口するポケットをアウタシールのハウジング側の端面に設定したことを特徴とするピストンポンプのシール構造。
【請求項２】
シリンダブロックを傾転させるべく、ハウジングをシリンダブロックと共にボディのコネクタフランジにベアリングを介して揺動可能に支持すると共に、その支持部を通るポートのハウジングとコネクタフランジとの間にアウタシールとインナシールとパッキングワッシャおよびスプリングワッシャをハウジング側からコネクタフランジ側へ順に隣接する組付状態に収装するピストンポンプにおいて、前記ポートの内圧に基づいて、インナシールとコネクタフランジとの間に発生する摩擦トルクＴ2に対し、アウタシールとハウジングとの間に発生する摩擦トルクＴ1が、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満たすような直径のポケットをアウタシールのハウジング側の端面に設定したことを特徴とするピストンポンプのシール構造。
【請求項３】
前記ハウジングに固定のワッシャプレートをアウタシールとハウジングとの間に介装する一方、ワッシャプレートのハウジング側の片面にアウタシールのポケットよりも小径のポケットと、このポケット外周にアウタシールのポケット外周のシールランドよりも面積の小さいシールランドを形成する環状のドレン溝と、を設定したこと特徴とする請求項１または請求項２の記載に係るピストンポンプのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンポンプのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピストンポンプにおいて、図３のような閉回路形の斜軸式ピストンポンプが知られている。１は駆動軸であり、ボディ２にベアリング３ａ，３ｂを介して支持される。４はシリンダブロックであり、各シリンダ５にピストン６が収装される。ピストン６に連結棒７の一端が自在継手を介して連結され、連結棒７の他端は駆動フランジ８に自在継手を介して連結される。
【０００３】
９はシリンダブロック４の回転中心に位置する回転支持棒であり、駆動フランジ８の回転中心に自在継手を介して連結される。駆動フランジ８の回転中心とシリンダブロック４の回転中心との間に傾き角（傾転角）が与えられると、駆動軸１および駆動フランジ８から連結棒７およびピストン６を介してシリンダブロック４へ伝達される回転により、ピストン６がシリンダ５を往復して油の吸い込みおよび吐き出しを行うのである。
【０００４】
油の吸い込みおよび吐き出しを規制するのが弁体１０であり、シリンダブロック４とハウジング１２との間に挟持され、回転支持棒９の一部に螺合するナット１３により締め付けられる。シリンダブロック４を傾転させるため、ハウジング１２に１対のトラニオン１５が設けられ、ボディ２の各コネクタフランジ１６にベアリング１７を介して回転可能に支持される。トラニオン１５はコネクタフランジ１６との配管接続口として中空に形成され、これらを弁板１０の入出口に連通するポート１８がハウジング１２に備えられる。
【０００５】
ピストン６の往復により、シリンダ５へ吸い込まれる油やシリンダ５から吐き出される油は、トラニオン１５を通過するのであり、その高圧揺動部（図３の円形領域）に図４のようなシール手段１９が収装される。コネクタフランジ１６にピン２０で固定のワッシャプレート２１と、ハウジング１２にピン２２で固定のワッシャプレート２３と、がポート１８回りに配置される。２つのワッシャプレート２１，２３は、ハウジング１２が揺動すると、互いに滑り合うことにより、ハウジング１２のスラスト方向への位置決めを行うと共にスラスト荷重を支持する役割を担う。
【０００６】
ハウジング１２とコネクタフランジ１６との間には、アウタシール２５とインナシール２６とパッキングワッシャ２７およびスプリングワッシャ２８と、がスラスト方向へ隣接する配置に組み付けられる。アウタシール２５とインナシール２６とパッキングワッシャ２７およびスプリングワッシャ２８は、外径Ｄかつ内径ｄのリング状に形成され、内径ｄがポート径と段差なく連なるよう、ワッシャプレート２１，２３内側の凹部に収装される。インナシール２６は、伸延性樹脂で形成され、ポート内の圧力Ｐにより変形してアウタシール２５やコネクタフランジ１６などに密着するようになり、シール機能を発揮するのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４において、アウタシール２５は、ポート内の圧力Ｐに基づいて、スプリングワッシャ２８側から、Ｆ＝π／４・（Ｄ2−ｄ2）・Ｐ／２、の力で押し付けられるので、ハウジング１２の揺動（シリンダブロックの傾転）と共に回転してしまう。このため、固定側のコネクタフランジ１６との間に摩耗が生じるので、隙間（クリアランス）が大きくなりやすいという不具合が考えられる。また、インナシール２６は、ポート内の油圧Ｐに基づいて、Ｆ＝π／４・（Ｄ2−ｄ2）・Ｐ／２、の力でアウタシール２５に押し付けられるので、アウタシール２５が回転すると、これに追従して回転してしまう。インナシール２６は伸延性樹脂のため、圧力Ｐに基づく作用力で径方向へ膨らみ、アウタシール２５とコネクタフランジ１６との間に入り込むようになり、これらの隙間を拡大させるばかりでなく、コネクタフランジ１６との摩耗が早まるという不具合も考えられる。
【０００８】
この発明は、このような不具合を改善するための有効な対策手段の提供を目的とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の発明では、シリンダブロックを傾転させるべく、ハウジングをシリンダブロックと共にボディのコネクタフランジにベアリングを介して揺動可能に支持すると共に、その支持部を通るポートのハウジングとコネクタフランジとの間にアウタシールとインナシールとパッキングワッシャおよびスプリングワッシャをハウジング側からコネクタフランジ側へ順に隣接する組付状態に収装するピストンポンプにおいて、前記ポート側に開口するポケットをアウタシールのハウジング側の端面に設定する。
【００１０】
第２の発明では、シリンダブロックを傾転させるべく、ハウジングをシリンダブロックと共にボディのコネクタフランジにベアリングを介して揺動可能に支持すると共に、その支持部を通るポートのハウジングとコネクタフランジとの間にアウタシールとインナシールとパッキングワッシャおよびスプリングワッシャをハウジング側からコネクタフランジ側へ順に隣接する組付状態に収装するピストンポンプにおいて、前記ポートの内圧に基づいて、インナシールとコネクタフランジとの間に発生する摩擦トルクＴ2に対し、アウタシールとハウジングとの間に発生する摩擦トルクＴ1が、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満たすような直径のポケットをアウタシールのハウジング側の端面に設定する。
【００１１】
第３の発明では、第１の発明または第２の発明に係るピストンポンプのシール構造において、前記ハウジングに固定のワッシャプレートをアウタシールとハウジングとの間に介装する一方、ワッシャプレートのハウジング側の片面にアウタシールのポケットよりも小径のポケットと、このポケット外周にアウタシールのポケット外周のシールランドよりも面積の小さいシールランドを形成する環状のドレン溝と、を設定する。
【００１２】
【発明の効果】
第１の発明では、ポート内の圧力に基づいて、スプリングワッシャ側からアウタシールに働く作用力が、同じくポケットに働く作用力により低減される。このため、ハウジングの揺動（シリンダブロックの傾転）と共にアウタシールが回転するのを抑止可能になり、アウタシールと固定側のコネクタフランジ間の摩耗（隙間の増加）が防止できる。
【００１３】
第２の発明では、ポケットにより、Ｔ1＜Ｔ2の関係が満たされるので、アウタシールとハウジングとの間が滑りやすくなり、インナシールについては、ハウジングの揺動につれてアウタシールが回転することがあっても、コネクタフランジに密着して回転しないから、コネクタフランジとの摩耗が生じないようになる。
【００１４】
第３の発明では、ワッシャプレートにより、ハウジングにアウタシールが接触しないので、ハウジングの摩耗がなくなる。また、ワッシャプレートの両面において、各シールランドに圧力が作用しても、ワッシャプレートのポケットはアウタシールのポケットよりも小径であり、ワッシャプレートのポケット外周のシールランドはアウタシールのポケット外周のシールランドよりも面積が小さく設定のため、ワッシャプレートがハウジングから浮き上がってアウタシールのシールランドの面圧を高めるようなこともなく、アウタシールの耐久性も良好に確保できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、閉回路形の斜軸型ピストンポンプへの適用例を表すものである。なお、図示の要部を除く、全体的な構成については、図３と同様のため、作図は省略する。
【００１６】
図１において、１２はハウジングであり、シリンダブロックを傾転させるため、ハウジング１２に１対のトラニオン１５が設けられ、ボディのコネクタフランジ１６にベアリング１７を介して回転可能に支持される。トラニオン１５はコネクタフランジ１６との配管接続口として中空に形成され、これらを弁板の入出口に連通するポート１８がハウジング１２に備えられる。
【００１７】
駆動フランジの回転中心とシリンダブロックの回転中心との間に傾き角（傾転角）が与えられると、ピストンがシリンダを往復して油の吸い込みおよび吐き出しを行う。ピストンの往復により、シリンダへ吸い込まれる油やシリンダから吐き出される油は、トラニオン１５を通過するのであり、その高圧揺動部にシール手段１９が収装される。
【００１８】
ハウジングおよびコネクタフランジは鋳物で作られ、これらの間に摩耗が生じるのを避けるため、１対のワッシャプレート２１，２３が介装される。これらワッシャプレート２１，２３は、硬度が高く摩耗しにくい材質で形成され、一方がコネクタフランジ１６にピン２０で固定され、もう一方はハウジング１２にピン２２で固定される。２つのワッシャプレート２１，２３は、ハウジング１２が揺動すると、互いに滑り合うことにより、ハウジング１２のスラスト方向への位置決めを行うと共にそのスラスト荷重を支持する役割を担うのである。
【００１９】
ハウジング１２とコネクタフランジ１６との間において、アウタシール２５とインナシール２６とパッキングワッシャ２７およびスプリングワッシャ２８と、がハウジング１２側からコネクタフランジ１６へ隣接して配置される。アウタシール２５とインナシール２６とパッキングワッシャ２７およびスプリングワッシャ２８は、外径Ｄかつ内径ｄのリング状に形成され、ワッシャプレート２１，２３内側の凹部に組み付けられる。
【００２０】
そして、アウタシール２５のハウジング側の端面に直径ｄ1のポケット３０が設定される。ポート内の圧力Ｐに基づいて、スプリングワッシャ２８側からアウタシール２５に働く作用力Ｆ1（押付力）は、同じくポケット３０に働く作用力により低減され、Ｆ1＝π／４・（Ｄ2−ｄ12）・Ｐ／２  となり、ポケット３０を持たない従来の場合（図３）に較べると、ｄ1＞ｄのため、Ｆ1＜Ｆとなるのである。
【００２１】
アウタシール２５とハウジング１２との間に発生する摩擦トルクＴ1は、両者間の摩擦係数をμ1にすると、Ｔ1＝Ｆ1・μ1・（Ｄ＋ｄ1）／２  となり、Ｆ＞Ｆ1の場合（図４）よりも、アウタシール２５とハウジング１２との間が滑りやすくなる。このため、ハウジング１２の揺動（シリンダブロックの傾転）に伴うアウタシール２５の回転を抑止することも可能となり、アウタシール２５と固定側のコネクタフランジ１６間の摩耗（隙間の増加）を防止できるのである。
【００２２】
インナシール２６は、伸延性樹脂で形成の場合、ポート内の圧力Ｐと同等の圧力により、コネクタフランジ１６に押し付けられる。したがって、インナシール２６とコネクタフランジ１６との間に発生する摩擦トルクＴ2は、両者間の摩擦係数をμ2、外径Ｄの肉厚をｔ、とすると、Ｔ2＝πＤｔ・Ｐ・μ2 となる。したがって、アウタシール２５のハウジング１２側の端面において、Ｔ1＜Ｔ2の関係を満たすような直径ｄ1のポケット３０に設定すると、アウタシール２５とハウジング１２との間が滑りやすくなる一方、インナシール２６については、ハウジング１２の揺動につれてアウタシール２５が回転することがあっても、コネクタフランジ１６に密着して回転しない。したがって、コネクタフランジ１６との間でインナシール２６に摩耗が生じないようになる。
【００２３】
これらの結果、アウタシール２５とコネクタフランジ間およびインナシール２６とコネクタフランジ間の摩耗が低減されるため、ピストンポンプの耐久性および信頼性の向上が得られる。
【００２４】
アウタシール２５とハウジング１５との間は、シリンダブロックの傾転に伴う摺動を生じる機会が多くなり、ハウジング１５が鋳物ということもあり、これら接触面に生じる摩耗量の増える可能性が考えられる。その対策手段を備えるのが図２の実施形態であり、ハウジング１５に固定のワッシャプレート２３ａをアウタシール２５とハウジング１５との間へ延長することにより、ワッシャプレート２３ａの内径側にアウタシール２５との接触部が形成される。
【００２５】
ハウジング１５との間に浸入する圧油（ポート１８内の圧力Ｐ）の作用により、ワッシャプレート２３ａがハウジング１５から浮き上がるのを抑えるため、ワッシャプレート２３ａのハウジング１５側の片面において、アウタシール２５のポケット３０よりも小径のポケット３５と、このポケット３５外周にアウタシール２５のポケット３０外周のシールランドＡよりも面積の小さいシールランドＢを形成する環状のドレン溝３９と、が設定される。３７は環状溝３９からタンク３８へ圧油を導くためのドレン通路の一部（ワッシャプレート２３ａに形成される）である。
【００２６】
このようなワッシャプレート２３ａにより、ハウジング１５にアウタシール２５が接触しないので、鋳物で硬度の低いハウジング１５の摩耗が避けられる。また、ワッシャプレート２３ａの両面において、各シールランドＡ，Ｂにポート内の圧力Ｐが作用しても、ワッシャプレート２３ａのポケット３５はアウタシール２５のポケット３０よりも小径であり、ワッシャプレート２３ａのポケット３５外周のシールランドＢはアウタシール２５のポケット３０外周のシールランドＡよりも面積が小さく設定のため、ワッシャプレート２３ａがハウジング１５から浮き上がってアウタシール２５のシールランドＡの面圧を高めるようなこともなく、アウタシール２５の耐久性も良好に確保できる。
【００２７】
ワッシャプレート２３ａについては、これを低μ（摩擦係数）の材質で形成すると、ハウジング１５の揺動に伴ってワッシャプレート２３ａを摺動するアウタシール２５の摩耗をさらに低減できる。なお、図１および図２のシール構造は、高圧揺動部を備えるピストンポンプに広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表すピストンポンプの部分的な断面図である。
【図２】別の実施形態を表すピストンポンプの部分的な断面図である。
【図３】従来例を説明するピストンポンプの全体的な断面図である。
【図４】同じくピストンポンプの部分的な断面図である。
【符号の説明】
１２  ハウジング
１５  トラニオン
１６  コネクタフランジ
１７  ベアリング
１８  ポート
２１，２３，２３ａ  ワッシャプレート
２５  アウタシール
２６  インナシール
２７  パッキングワッシャ
２８  スプリングワッシャ
３０，３５  ポケット
３９  環状のドレン溝
Ａ，Ｂ  シールランド
【図１】
0004171572.tif 000002
【図２】
0004171572.tif 000003
【図３】
0004171572.tif 000004
【図４】
0004171572.tif 000005