(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と一体に回転する複数のシリンダと、
前記各シリンダに摺動可能に介装されるピストンと、
前記各シリンダから突出する前記ピストンの先端部側を接触させる斜板と、
前記主軸を挟んで前記斜板を傾転可能に浮遊支持する一対の静圧軸受と、
前記各ピストンの摺動に伴って前記各シリンダに流体を出入りさせる一対のポートと、
を備える斜板式ピストンポンプ・モータにおいて、
前記各静圧軸受に前記斜板を浮遊支持する圧力を導く大ポケットおよび小ポケットを周方向に並んで形成し、
前記周方向に並ぶ大ポケットを小ポケットよりピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近接する位置に形成し、
前記ピストンのストローク方向が異なる二つのポート領域に分けると、
前記大ポケットをこれと同一のポート領域にある前記ポートと連通する圧力導入通路と、
前記小ポケットをこれと異なるポート領域にある前記ポートに連通する圧力導入通路とを備えたことを特徴とする斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項２】
前記大ポケットおよび前記小ポケットに導かれる圧力によって前記斜板を支持する浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点が前記ピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致するように前記大ポケットと前記小ポケットの開口面積の比率を設定したことを特徴とする請求項１に記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項３】
前記大ポケットおよび前記小ポケットを前記主軸の回転中心線Ｓについて対称的に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項４】
前記斜板の背面を円柱面状に形成し、
前記静圧軸受に前記斜板の背面に対峙するブッシュを備え、
前記ブッシュに前記大ポケットおよび前記小ポケットを形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項５】
前記ブッシュの軸受面を樹脂で形成したことを特徴とする請求項４に記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項６】
前記圧力導入通路を前記斜板の背面に対峙する軸受面を有する部材を貫通して形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【請求項７】
前記圧力導入通路を前記ピストンおよび前記斜板を貫通して形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の斜板式ピストンポンプ・モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板の背面を静圧軸受を介して支持するピストンポンプ・モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の斜板式ピストンポンプ・モータとして、例えば特公平４−４７１５２号公報、特開平７−３１７６５１号公報に開示されたものは、斜板の背面を浮遊支持する一対の静圧軸受を備え、各静圧軸受のポケットに斜板式ピストンポンプ・モータの各シリンダに生じる圧力が導かれるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の斜板式ピストンポンプ・モータにあっては、斜板の傾斜方向が逆転するのに伴って各静圧軸受がピストン集中荷重を受ける作用点が大きく移動するため、斜板を支持する浮き上げ力の作用点がピストンの集中荷重の作用点に一致せず、ピストンポンプ・モータの効率が低下し、各静圧軸受の耐久性が低下する可能性がある。
【０００４】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、斜板式ピストンポンプ・モータにおいて、各静圧軸受の斜板を支持する浮き上げ力の作用点をピストンの集中荷重の作用点に一致させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、主軸と一体に回転する複数のシリンダと、各シリンダに摺動可能に介装されるピストンと、各シリンダから突出するピストンの先端部側を接触させる斜板と、主軸を挟んで斜板を傾転可能に浮遊支持する一対の静圧軸受と、各ピストンの摺動に伴って各シリンダに流体を出入りさせる一対のポートとを備える斜板式ピストンポンプ・モータに適用する。
【０００６】
そして、各静圧軸受に斜板を浮遊支持する圧力を導く大ポケットおよび小ポケットを周方向に並んで形成し、周方向に並ぶ大ポケットを小ポケットよりピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近接する位置に形成し、ピストンのストローク方向が異なる二つのポート領域に分けると、大ポケットをこれと同一のポート領域にあるポートと連通する圧力導入通路と、小ポケットをこれと異なるポート領域にあるポートに連通する圧力導入通路とを備えるものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、大ポケットおよび小ポケットに導かれる圧力によって斜板を支持する浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点がピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致するように大ポケットと小ポケットの開口面積の比率を設定するものとした。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、大ポケットおよび小ポケットを主軸の回転中心線Ｓについて対称的に形成するものとした。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、斜板の背面を円柱面状に形成し、静圧軸受に斜板の背面に対峙するブッシュを備え、ブッシュに大ポケットおよび小ポケットを形成するものとした。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明において、ブッシュの軸受面を樹脂で形成するものとした。
【００１１】
第６の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明において、圧力導入通路を斜板の背面に対峙する軸受面を有する部材を貫通して形成するものとした。
【００１２】
第７の発明は、第１から第５のいずれか一つの発明において、圧力導入通路をピストンの先端部および斜板を貫通して形成するものとした。
【００１３】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、ピストンポンプに適用した場合、斜板の傾転角が中立位置を挟んで変わるのに伴ってピストン集中荷重Ｆｄの作用点はトラニオン中心線Ｔを挟んで一方の領域から他方の領域に移動するが、これに対応して圧力導入通路を介してポンプ吐出圧が導かれる領域とチャージ圧が導かれる領域がトラニオン中心線Ｔを挟んで切り換わる。このため、各静圧軸受の浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点とピストン集中荷重Ｆｄの作用点がトラニオン中心線Ｔで隔てられる同一の領域に位置し、両作用点を略一致させることが可能となる。
【００１４】
斜板の傾転角が中立位置を挟んで変わるのに伴ってピストン集中荷重Ｆｄの作用点は、ポンプ境界面Ｃを挟んで一方の領域から他方の領域に移動するが、開口面積の大きい大ポケットが小ポケットよりピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近接しているため、各静圧軸受の浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点とピストン集中荷重Ｆｄの作用点がポンプ境界線Ｃで隔てられる同一の領域に位置し、両作用点を略一致させることが可能となる。
【００１５】
こうして各静圧軸受の浮き上げ力Ｆｐの作用点がピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致することにより、各静圧軸受のクリアランスを均等にして大ポケットおよび小ポケットから流出する作動油量を低減し、ピストンポンプ・モータの効率を高められ、各静圧軸受のフリクションを均等にして耐久性を高められるとともに、斜板を傾転させる操作力を適正に保つことができる。
【００１６】
第２の発明において、大ポケットと小ポケットの開口面積の比率を設定することにより、各静圧軸受の浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致させることができる。
【００１７】
第３の発明において、斜板の傾転角が変わるのに伴ってピストン集中荷重Ｆｄの作用点が移動する軌跡は主軸の回転中心線Ｓについて対称的となることに対応して、大ポケットおよび小ポケットを主軸の回転中心線Ｓについて対称的に形成することにより、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致させることができる。
【００１８】
第４の発明において、ブッシュに大ポケットおよび小ポケットを形成することにより、これらの加工を容易にし、生産性を高められる。
【００１９】
第５の発明において、ブッシュの軸受面を樹脂で形成することにより、斜板の振動を抑えられ、耐久性を高められ、かつ、騒音を低減できる。
【００２０】
第６の発明において、圧力導入通路を斜板の背面に対峙する軸受面を貫通して形成することにより、各ポートの圧力が大ポケットまたは小ポケットへと連続的に導かれ、各静圧軸受に生じる圧力変動を抑えられ、耐久性を高められる。
【００２１】
第７の発明において、圧力導入通路を形成する加工が少なくて済み、製品のコストダウンがはかれる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をフォークリフト等の車両に搭載されるＨＳＴ（無段変速機）に備えられるピストンポンプに適用した実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１において、１は主軸である。主軸１はフランジ５５とポートブロック４０にベアリング６，７を介して回転可能に支持され、図示しないエンジンによって回転駆動される。
【００２４】
主軸１にはシリンダブロック２が一体で回転するように取り付けられ、シリンダブロック２には主軸１の回転中心線Ｓを中心とする同一円周（Ｐ．Ｃ．Ｄ）上に等しい間隔で９個のシリンダ４が形成され、各シリンダ４にピストン３が摺動可能に介装される。
【００２５】
５０は斜板である。斜板５０は、ピストン３の各シリンダ４から突出する先端部側を接触させる。各ピストン３は、その先端部が球面座２６およびシュー２７を介して斜板５０に接触し、シリンダブロック２の回転に伴い斜板５０の傾転角度に応じたストローク量で伸縮する。斜板５０の傾転角度を変えることにより、各ピストン３のストロークが変化して主軸１の１回転当たりの吐出量が変化し、ＨＳＴの変速比が変わる。
【００２６】
図４の（ａ）図において、Ｔは斜板５０の傾転中心となるトラニオン中心線であり、Ｃはトラニオン中心線Ｔに直交して主軸１およびシリンダブロック２を二等分するポンプ境界面である。ポンプ境界面Ｃによって第一ポート領域Ｄと第二ポート領域Ｅが分けられ、各ピストン３のストローク方向はポンプ境界面Ｃを境にして逆転する。
【００２７】
シリンダブロック２の底面に摺接するポートブロック４０を備え、ポートブロック４０には三日月形の第一ポート４１と第二ポート４２が開口する。第一ポート４１は第一ポート領域Ｄに配置され、第二ポート４２が第二ポート領域Ｅに配置され、シリンダブロック２の回転に伴って各シリンダ４に連通する。第一ポート４１と第二ポート４２は図示しない油圧回路を介してピストンモータの各ポートに連通し、この油圧回路にはチャージポンプよりチャージ圧が導かれる。
【００２８】
斜板５０の背面５１は円柱面状に形成され、フランジ５５に一対の静圧軸受９を介して浮遊支持される。各静圧軸受９は第一ポート領域Ｄと第二ポート領域Ｅにそれぞれ配置される。
【００２９】
斜板５０の背面５１はトラニオン中心線Ｔを中心とする円周の一部をもって形成される一方、フランジ５５には同じくトラニオン中心線Ｔを中心とする半円筒形の凹部が形成され、これらの間に所定の厚さをもった１組の半円筒形のブッシュ１０が介装される。ブッシュ１０はその中央部に嵌合するノックピン１８を介してフランジ５５に対して位置決めされる。
【００３０】
図２、図３に示すように、ブッシュ１０は、帯板状をした裏金１６の内周面にテフロンをコーティングして樹脂層１７が形成され、樹脂層１７の内周面によって斜板５０に対峙する軸受面１１が構成される。
【００３１】
ブッシュ１０の軸受面１１には加圧された作動油を導く油溝として大ポケット１２と小ポケット１３がその周方向に並んで形成される。
【００３２】
図４の（ａ）図において、軸受面１１はこのトラニオン中心線Ｔによって二等分され、大ポケット１２と小ポケット１３はトラニオン中心線Ｔを挟むように配置される。そして、大ポケット１２が小ポケット１３よりトラニオン中心線Ｔに近接している。
【００３３】
圧側にストロークする各ピストン３の集中荷重を静圧軸受９が受ける点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点とすると、大ポケット１２は小ポケット１３よりピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近接する位置に形成される。
【００３４】
大ポケット１２をポンプ境界面Ｃによって隔てられる同一のポート領域にある各ポート４１または４２に連通する圧力導入通路１５が配設されるとともに、小ポケット１３をポンプ境界面Ｃによって隔てられる異なるポート領域にある各ポート４１または４２に連通する圧力導入通路１６が配設される。つまり、第二ポート領域Ｅに位置する大ポケット１２と第一ポート領域Ｄに位置する小ポケット１３は第二ポート領域Ｅに位置する第二ポート４２に連通するとともに、第一ポート領域Ｄに位置する大ポケット１２と第二ポート領域Ｅに位置する小ポケット１３が第一ポート領域Ｄに位置する第一ポート４１に連通する。
【００３５】
圧力導入通路１５，１６は、フランジ５５に形成される通孔１７，１８と、ブッシュ１０に形成されて軸受面１１を貫通する通孔１９，２０等によって構成され、各ポート４１または４２の圧力を大ポケット１２または小ポケット１３へと連続的に導くようになっている。
【００３６】
ポート４１，４２と大ポケット１２を結ぶ圧力導入通路１５の途中からポート４１，４２と小ポケット１３を結ぶ圧力導入通路１６が分岐し、圧力導入通路１５の通路長が圧力導入通路１６の通路長より短く形成される。
【００３７】
そして、大ポケット１２と小ポケット１３の開口面積比と、大ポケット１２と小ポケット１３のトラニオン中心線Ｔに対する開口位置を適正に設定することにより、図７、図８に示すように、大ポケット１２に導かれる圧力による浮き上げ力と小ポケット１３に導かれる圧力による浮き上げ力との合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致させる。
【００３８】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００３９】
図４に示すように、斜板５０が傾転した状態で、主軸１が矢印Ａ方向に回転する場合、第一ポート領域Ｄでピストン３が伸び側にストロークして作動油が各シリンダ４に第一ポート４１から吸い込まれる一方、第二ポート領域Ｅで各ピストン３が圧側にストロークして作動油を各シリンダ４から第二ポート４２へと送り出す。
【００４０】
このとき、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点は、図７に示すように、トラニオン中心線Ｔより図中左側の領域Ｇに位置する。この領域Ｇにある大ポケット１２および小ポケット１３に第二ポート４２からポンプ吐出圧が導かれ、トラニオン中心線Ｔより図中右側の領域Ｆにある大ポケット１２および小ポケット１３に第一ポート４１からチャージ圧が導かれることにより、大ポケット１２と小ポケット１３に生じる浮き上げ力の合力Ｆｐは、その作用点が領域Ｇに位置して、各ピストン３の集中荷重Ｆｄに対向する。
【００４１】
そして、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点は、図８に示すように、ポンプ境界面Ｃより図中左側の第二ポート領域Ｅに位置する。上記領域Ｇにあってピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近い大ポケット１２の開口面積をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に遠い小ポケット１３の開口面積より大きくし、両者の開口面積比を適正に設定することにより、大ポケット１２に導かれる圧力による浮き上げ力と小ポケット１３に導かれる圧力による浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致させることができる。
【００４２】
図５に示すように、斜板５０が中立位置にある状態では、ピストン３はストロークせず、第一ポート４１および第二ポート４２における作動油の流れが止まる。このとき、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点は、主軸１の回転中心線Ｓ上に位置するが、全ての大ポケット１２および小ポケット１３にチャージ圧が導かれ、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点を主軸１の回転中心線Ｓ上で各ピストン３のピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致する。
【００４３】
図６に示すように、斜板５０が傾転した状態で、第一ポート領域Ｄでピストン３が圧側にストロークして作動油が各シリンダ４から第一ポート４１へと送り出される一方、第二ポート領域Ｅでピストン３が伸び側にストロークして作動油が各シリンダ４に第二ポート４２から吸い込まれる。
【００４４】
このとき、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点は、図７においてトラニオン中心線Ｔより右側の領域Ｆに位置するが、この領域Ｆにある大ポケット１２および小ポケット１３に第一ポート４１からポンプ吐出圧が導かれ、トラニオン中心線Ｔより左側の領域Ｇにある大ポケット１２および小ポケット１３に第二ポート４２からチャージ圧が導かれることにより、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点が領域Ｆに位置して、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致する。
【００４５】
斜板５０の傾転角が変わるのに伴ってピストン集中荷重Ｆｄの作用点が移動する軌跡は主軸１の回転中心線Ｓについて対称的となるが、これに対応して大ポケット１２および小ポケット１３を主軸１の回転中心線Ｓについて対称的に形成することにより、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致させることができる。
【００４６】
実際には、図４に示すように、斜板５０が傾転した状態で、各シリンダ４の回動に伴って第二ポート領域Ｅに位置するピストン３の本数が４本ないし５本と変わるため、斜板５０の傾転角が一定でも第二ポート４２に生じる吐出量が変動するとともに、ピストン集中荷重Ｆｄの作用点は斜板５０の図中矢印で示す軌跡でわずかに移動するが、各大ポケット１２と小ポケット１３がピストン集中荷重Ｆｄの作用点を取り囲むように配置されているため、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点がピストン集中荷重Ｆｄの作用点に対して大きくずれることを抑えられる。
【００４７】
さらに、圧力導入通路１５の通路長が圧力導入通路１６の通路長より短いことにより、大ポケット１２に導かれる圧力より小ポケット１３に導かれる圧力を高められ、浮き上げ力の合力Ｆｐの作用点をピストン集中荷重Ｆｄの作用点に近づけられる。
【００４８】
こうして各静圧軸受９の浮き上げ力Ｆｐの作用点がピストン集中荷重Ｆｄの作用点に略一致することにより、各静圧軸受９のクリアランスを均等にして大ポケット１２および小ポケット１３から流出する作動油量を低減してポンプ効率を高められるとともに、各静圧軸受９のフリクションを均等にして各静圧軸受９の耐久性を高められる。
【００４９】
図１１に示すように、各ピストン３の集中荷重Ｆｄに対する各静圧軸受９の斜板５０を支持する浮き上げ力Ｆｐの比率である押付比（Ｆｄ／Ｆｐ）が大きくなるのに伴って、ピストンポンプから発生する騒音が低減される一方、斜板５０を傾転させる操作力が大きくなる。この特性に基づいて騒音と操作力を共に抑えられる押付比（Ｆｄ／Ｆｐ）の範囲を図示するように設定し、この範囲に収まるように、大ポケット１２と小ポケット１３の開口面積を決定する。
【００５０】
ブッシュ１０の軸受面１１を樹脂層１７によって形成することにより、斜板５０の振動を抑えられ、耐久性を高められ、かつ、騒音も低減できる。
【００５１】
圧力導入通路１５，１６を軸受面１１を貫通して形成することにより、各ポート４１または４２の圧力を大ポケット１２または小ポケット１３へと連続的に導かれ、各静圧軸受９に生じる圧力変動を抑えられ、耐久性を高められる。
【００５２】
次に他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５３】
ポートと大ポケット１２を結ぶ圧力導入通路１５は、ピストン３を貫通する通孔６０と、球面座２６を貫通する通孔６１と、シュー２７を貫通する通孔６２と、斜板５０を貫通する通孔６３によって構成される。斜板５０の通孔６３の一端は大ポケット１２に面して開口している。通孔６３の途中にはチェック弁６４が介装される。
【００５４】
ポートと小ポケット１３を結ぶ圧力導入通路１６は、他方の圧力導入通路１６を構成する通孔６３の途中に接続する通孔６５によって構成される。斜板５０に形成される通孔６４の一端は斜板５０の傾転角度によらず常に小ポケット１３に面して開口している。
【００５５】
この場合、シュー２７が斜板５０上を摺動することにより、シュー２７の通孔６２が斜板５０の通孔６３に連通し、シリンダ４内の作動油が大ポケット１２および小ポケット１３に間欠的に導かれる。
【００５６】
圧力導入通路１５，１６をフランジ５５等に形成する必要がないため、圧力導入通路１５，１６を形成するための加工が少なくて済み、製品のコストダウンがはかれる。
【００５７】
なお、本発明はピストンモータにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図。
【図２】同じくブッシュの平面図。
【図３】同じくブッシュの断面図。
【図４】同じく作動油が第二ポートから吐出する場合の作動状態を示す図。
【図５】同じく斜板が中立位置にある場合の作動状態を示す図。
【図６】同じく作動油が第一ポートから吐出する場合の作動状態を示す図。
【図７】同じく荷重の作用状態を示す側面図。
【図８】同じく荷重の作用状態を示す正面図。
【図９】同じくピストンのピストン集中荷重Ｆｄの作用点の軌跡を示す図。
【図１０】同じく押付比（Ｆｄ／Ｆｐ）と騒音および操作力の関係を示す特性図。
【図１１】他の実施の形態を示す平面図。
【図１２】従来例を示す断面図。
【符号の説明】
１  主軸
２  シリンダブロック
３  ピストン
４  シリンダ
９  静圧軸受
１０  ブッシュ
１１  軸受面
１２  大ポケット
１３  小ポケット
１５  圧力導入通路
１６  圧力導入通路
４０  ポートブロック
４１  第一ポート
４２  第二ポート
５０  斜板
５１  背面
【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】
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