油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構
【課題】油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構に関し、ピストンと斜板との接触による磨耗を防止することができるようにする。
【解決手段】ピストン９を変位させることによって斜板８の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、ピストン９が、ピストン本体部９１と、ピストン本体部９１に対して平面９２ａで摺動自在に接触するとともに斜板８に対して曲面９２ｃで摺動自在に接触するパッド部９２とを有し、斜板８のパッド部９２に接触する接触面８ａが、パッド部９２の曲面９２ｃと同じ曲率の曲面で形成されているように構成する。
【解決手段】ピストン９を変位させることによって斜板８の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、ピストン９が、ピストン本体部９１と、ピストン本体部９１に対して平面９２ａで摺動自在に接触するとともに斜板８に対して曲面９２ｃで摺動自在に接触するパッド部９２とを有し、斜板８のパッド部９２に接触する接触面８ａが、パッド部９２の曲面９２ｃと同じ曲率の曲面で形成されているように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度を制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、ピストン（プランジャ）式の油圧モータ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１内に回動可能に軸支されたシャフト１２と、シャフト１２と一体に回動可能にシャフト１２に連結されたシリンダバレル１３と、シリンダバレル１３に形成された複数のシリンダ１４と、各シリンダ１４の内部に摺動自在に挿入された複数のピストン（プランジャ）１５と、ハウジング１１に支持され、プランジャ１５の一端部がシュー１６を介して摺動自在に当接する斜板１７と、プランジャ１５とは別のピストンであって斜板１７にその一端部が当接する斜板角度用ピストン１８とを有して構成され、複数のシリンダ１４内部に順に作動油が供給されプランジャ１５が往復運動することで、シャフト１２の回転運動を取り出すことができるようになっている。
【０００３】
また、油圧モータ１０は、斜板角度用ピストン１８によって斜板１７の傾斜角度が設定され、その傾斜角度を変えることによりプランジャ１５のストロークを変えて、供給された作動油の圧力を制御し、取り出す回転運動のエネルギ（トルク）を制御することができるようになっている。
ここで、図５に拡大して示すように、斜板角度用ピストン１８は、斜板１７の面１７ａに対して点接触をしており、高圧となっている。また、斜板１７の傾斜角度が変化するに伴い、斜板角度用ピストン１８と斜板１７との接触位置が変化するようになっている。
【０００４】
なお、こうした斜板角度用ピストン１８と斜板１７との点接触については、油圧ポンプに関する技術ではあるが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３１５２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、斜板角度用ピストン１８と斜板１７とは、高圧で点接触するために、斜板１７の傾斜角度が変化するに伴い、斜板角度用ピストン１８が斜板１７の面１７ａ上を高圧で摺動して磨耗が発生しやすいという課題がある。また、斜板角度用ピストン１８と斜板１７とは、角度を持って接触するために、斜板角度用ピストン１８からハウジング１１へ径方向の力（ラジアル力）Ｆが発生して、そこにも磨耗が発生しやすいという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、ピストンと斜板との接触による磨耗を防止することができるようにした、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構は、ピストンを変位させることによって斜板の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、該ピストンが、ピストン本体部と、該ピストン本体部に対して平面で摺動自在に接触するとともに該斜板に対して曲面で摺動自在に接触するパッド部とを有し、該斜板の該パッド部に接触する接触面が、該パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の本発明の油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構によれば、斜板のパッド部に接触する接触面が、パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されているので、ピストンと斜板との接触は面接触となり、接触圧を低減して、斜板の傾斜角度の変更に伴うピストンと斜板との接触部の磨耗を防止することができる。
また、ピストンがピストン本体部とパッド部との２ピースに分割されているので、ピストンが斜板から受ける応力の下に発生する、ピストンからハウジングへ向かうラジアル力をピストンの分割構造で吸収し、従来の１ピース形状のときよりも低減することができる。さらに、この２ピースへの分割によって、ピストン本体部とパッド部とで材料や表面処理を別に設定して、パッド部及び斜板間、ピストン本体部及びハウジング間における、ピストン本体部とパッド部との接触部の性質をそれぞれ適切に高めて、磨耗を防止することができる。なお、ここで、背反として、ピストンにおいて、ピストン本体部及びパッド部間で摺動が発生するが、ピストン本体部及びパッド部間の接触は平面接触であるので、接触面積を確保しやすく、圧力（面圧）を低く設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、図１はその斜板と斜板角度用ピストンとの接触部周辺を拡大して示す模式的な断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はその油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【００１０】
＜構成＞
図３に示すように、油圧モータ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に回動可能に軸支されたシャフト３と、シャフト３と一体に回動可能にシャフト３に連結されたシリンダバレル４と、シリンダバレル４に形成された複数のシリンダ５と、各シリンダ５の内部に摺動自在に挿入された複数のピストン（プランジャ）６と、ハウジング２に支持され、プランジャ６の一端部がシュー７を介して摺動自在に当接する斜板８と、プランジャ６とは別のピストンであって斜板８にその一端部が当接する斜板角度用ピストン９とを有して構成され、複数のシリンダ５内部に順に作動油が供給されプランジャ６が往復運動することで、シャフト３の回転運動のエネルギを取り出すことができるようになっている。
【００１１】
斜板角度用ピストン９は、図１に示すように、ピストン本体部９１とパッド部９２とを有している。つまり、斜板角度用ピストン９は、ピストン本体部９１とパッド部９２との２ピースに分割された構成になっている。
ピストン本体部９１は、ハウジング２に形成されたシリンダ２ａに摺動自在に嵌合するように略円筒状に形成されている。
【００１２】
パッド部９２は、ピストン本体部９１の斜板８に対面する平らな面（平面）９１ａ上に配置され、斜板８に対して摺動自在に接触する面９２ｃが球面に形成されている。
そして、ピストン本体部９１とパッド部９２とは、溶接やボルト締結等の締結手段により結合されることなく、両者９１，９２間は油で潤滑され、相対的に摺動自在に平面９１ａ，９２ａで接触するように構成されている。
【００１３】
詳しくは、例えば、図２に示すように、ピストン本体部９１の平面９１ａに溝９１ｂが形成されるとともに、パッド部９２のピストン本体部９１ａに対面する平らな面（平面）９２ａに、溝９１ｂに嵌合する突部９２ｂが形成され、これらの溝９１ｂと突部９２ｂとが遊びを持って嵌合して、ピストン本体部９１とパッド部９２とが連結するように構成されている。なお、ピストン本体部９１とパッド部９２とは、相対的に平面で摺動することが可能であれば、図２に示す構成に限定されない。
また、斜板８は、パッド部９２に接触する部分の面（接触面）８ａが、パッド部９２の面９２ｃと同じ又は略同じ径の球面に形成されている。
【００１４】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる油圧モータの斜板角度制御機構は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
斜板角度用ピストン９のパッド部９２の面９２ｃと斜板８の面８ａとが同じ又は略同じ径の曲面で形成されているので、斜板角度用ピストン９と斜板８との接触は面接触となり接触圧が低減し、また、斜板８の傾斜角度の変更に伴う斜板角度用ピストン９と斜板８との引き摺りがなくなり油膜を保持しやすく、斜板８の傾斜角度の変更に伴う斜板角度用ピストン９と斜板８との接触部の磨耗を防止することができる。
【００１５】
また、斜板角度用ピストン９が２ピースに分割されているので、斜板角度用ピストン９が斜板８から受ける応力の下に発生する、斜板角度用ピストン９からハウジング１へ向かうラジアル力を、斜板角度用ピストン９の分割構造で吸収し、従来の１ピース形状のときよりも低減することができる。さらに、この２ピースへの分割によって、ピストン本体部９１とパッド部９２とで材料や表面処理を別に設定して、パッド部９２及び斜板８間、ピストン本体部９１及びハウジング１間における、ピストン本体部９１とパッド部９２との接触部の性質をそれぞれ適切に高めて、磨耗を防止することができる。なお、ここで、背反として、斜板角度用ピストン９において、ピストン本体部９１及びパッド部９２間で摺動が発生するが、ピストン本体部９１及びパッド部９２間の接触は平面接触であるので、接触面積を確保しやすく、圧力（面圧）を低く設定することができる。
【００１６】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、パッド部９２の斜板８に接触する面９２ｃは球面に形成されているとともに、斜板８のパッド部９２に接触する面８ａは、パッド部９２の面９２ｃと同じ又は略同じ径の球面に形成されているが、これらの面８ａ，９２ｃは、球面で形成されることに限らず、互いに同じ曲率の曲面で形成されていれば良い。
【００１７】
また、上記実施形態において、ピストン式の油圧モータ１について説明したが、油圧モータ１と同様の構造のピストン式の油圧ポンプに適用されてもちろん良い。このようにしても、同様の作用・効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その斜板と斜板角度用ピストンとの接触部周辺を拡大して示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の従来技術に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の従来技術に係る油圧モータ斜板角度制御機構を示す図であって、その斜板と斜板角度用ピストンとの接触に関して説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 油圧モータ
２ ハウジング
３ シャフト
４ シリンダバレル
５ シリンダ
６ プランジャ
７ シュー
８ 斜板
８ａ 接触面
９ 斜板角度用ピストン
９１ ピストン本体部
９２ パッド部
９２ａ 平面
９２ｃ 曲面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度を制御する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、ピストン（プランジャ）式の油圧モータ１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１内に回動可能に軸支されたシャフト１２と、シャフト１２と一体に回動可能にシャフト１２に連結されたシリンダバレル１３と、シリンダバレル１３に形成された複数のシリンダ１４と、各シリンダ１４の内部に摺動自在に挿入された複数のピストン（プランジャ）１５と、ハウジング１１に支持され、プランジャ１５の一端部がシュー１６を介して摺動自在に当接する斜板１７と、プランジャ１５とは別のピストンであって斜板１７にその一端部が当接する斜板角度用ピストン１８とを有して構成され、複数のシリンダ１４内部に順に作動油が供給されプランジャ１５が往復運動することで、シャフト１２の回転運動を取り出すことができるようになっている。
【０００３】
また、油圧モータ１０は、斜板角度用ピストン１８によって斜板１７の傾斜角度が設定され、その傾斜角度を変えることによりプランジャ１５のストロークを変えて、供給された作動油の圧力を制御し、取り出す回転運動のエネルギ（トルク）を制御することができるようになっている。
ここで、図５に拡大して示すように、斜板角度用ピストン１８は、斜板１７の面１７ａに対して点接触をしており、高圧となっている。また、斜板１７の傾斜角度が変化するに伴い、斜板角度用ピストン１８と斜板１７との接触位置が変化するようになっている。
【０００４】
なお、こうした斜板角度用ピストン１８と斜板１７との点接触については、油圧ポンプに関する技術ではあるが、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３１５２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、斜板角度用ピストン１８と斜板１７とは、高圧で点接触するために、斜板１７の傾斜角度が変化するに伴い、斜板角度用ピストン１８が斜板１７の面１７ａ上を高圧で摺動して磨耗が発生しやすいという課題がある。また、斜板角度用ピストン１８と斜板１７とは、角度を持って接触するために、斜板角度用ピストン１８からハウジング１１へ径方向の力（ラジアル力）Ｆが発生して、そこにも磨耗が発生しやすいという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、ピストンと斜板との接触による磨耗を防止することができるようにした、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構は、ピストンを変位させることによって斜板の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、該ピストンが、ピストン本体部と、該ピストン本体部に対して平面で摺動自在に接触するとともに該斜板に対して曲面で摺動自在に接触するパッド部とを有し、該斜板の該パッド部に接触する接触面が、該パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の本発明の油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構によれば、斜板のパッド部に接触する接触面が、パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されているので、ピストンと斜板との接触は面接触となり、接触圧を低減して、斜板の傾斜角度の変更に伴うピストンと斜板との接触部の磨耗を防止することができる。
また、ピストンがピストン本体部とパッド部との２ピースに分割されているので、ピストンが斜板から受ける応力の下に発生する、ピストンからハウジングへ向かうラジアル力をピストンの分割構造で吸収し、従来の１ピース形状のときよりも低減することができる。さらに、この２ピースへの分割によって、ピストン本体部とパッド部とで材料や表面処理を別に設定して、パッド部及び斜板間、ピストン本体部及びハウジング間における、ピストン本体部とパッド部との接触部の性質をそれぞれ適切に高めて、磨耗を防止することができる。なお、ここで、背反として、ピストンにおいて、ピストン本体部及びパッド部間で摺動が発生するが、ピストン本体部及びパッド部間の接触は平面接触であるので、接触面積を確保しやすく、圧力（面圧）を低く設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、図１はその斜板と斜板角度用ピストンとの接触部周辺を拡大して示す模式的な断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はその油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【００１０】
＜構成＞
図３に示すように、油圧モータ１は、ハウジング２と、ハウジング２内に回動可能に軸支されたシャフト３と、シャフト３と一体に回動可能にシャフト３に連結されたシリンダバレル４と、シリンダバレル４に形成された複数のシリンダ５と、各シリンダ５の内部に摺動自在に挿入された複数のピストン（プランジャ）６と、ハウジング２に支持され、プランジャ６の一端部がシュー７を介して摺動自在に当接する斜板８と、プランジャ６とは別のピストンであって斜板８にその一端部が当接する斜板角度用ピストン９とを有して構成され、複数のシリンダ５内部に順に作動油が供給されプランジャ６が往復運動することで、シャフト３の回転運動のエネルギを取り出すことができるようになっている。
【００１１】
斜板角度用ピストン９は、図１に示すように、ピストン本体部９１とパッド部９２とを有している。つまり、斜板角度用ピストン９は、ピストン本体部９１とパッド部９２との２ピースに分割された構成になっている。
ピストン本体部９１は、ハウジング２に形成されたシリンダ２ａに摺動自在に嵌合するように略円筒状に形成されている。
【００１２】
パッド部９２は、ピストン本体部９１の斜板８に対面する平らな面（平面）９１ａ上に配置され、斜板８に対して摺動自在に接触する面９２ｃが球面に形成されている。
そして、ピストン本体部９１とパッド部９２とは、溶接やボルト締結等の締結手段により結合されることなく、両者９１，９２間は油で潤滑され、相対的に摺動自在に平面９１ａ，９２ａで接触するように構成されている。
【００１３】
詳しくは、例えば、図２に示すように、ピストン本体部９１の平面９１ａに溝９１ｂが形成されるとともに、パッド部９２のピストン本体部９１ａに対面する平らな面（平面）９２ａに、溝９１ｂに嵌合する突部９２ｂが形成され、これらの溝９１ｂと突部９２ｂとが遊びを持って嵌合して、ピストン本体部９１とパッド部９２とが連結するように構成されている。なお、ピストン本体部９１とパッド部９２とは、相対的に平面で摺動することが可能であれば、図２に示す構成に限定されない。
また、斜板８は、パッド部９２に接触する部分の面（接触面）８ａが、パッド部９２の面９２ｃと同じ又は略同じ径の球面に形成されている。
【００１４】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる油圧モータの斜板角度制御機構は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
斜板角度用ピストン９のパッド部９２の面９２ｃと斜板８の面８ａとが同じ又は略同じ径の曲面で形成されているので、斜板角度用ピストン９と斜板８との接触は面接触となり接触圧が低減し、また、斜板８の傾斜角度の変更に伴う斜板角度用ピストン９と斜板８との引き摺りがなくなり油膜を保持しやすく、斜板８の傾斜角度の変更に伴う斜板角度用ピストン９と斜板８との接触部の磨耗を防止することができる。
【００１５】
また、斜板角度用ピストン９が２ピースに分割されているので、斜板角度用ピストン９が斜板８から受ける応力の下に発生する、斜板角度用ピストン９からハウジング１へ向かうラジアル力を、斜板角度用ピストン９の分割構造で吸収し、従来の１ピース形状のときよりも低減することができる。さらに、この２ピースへの分割によって、ピストン本体部９１とパッド部９２とで材料や表面処理を別に設定して、パッド部９２及び斜板８間、ピストン本体部９１及びハウジング１間における、ピストン本体部９１とパッド部９２との接触部の性質をそれぞれ適切に高めて、磨耗を防止することができる。なお、ここで、背反として、斜板角度用ピストン９において、ピストン本体部９１及びパッド部９２間で摺動が発生するが、ピストン本体部９１及びパッド部９２間の接触は平面接触であるので、接触面積を確保しやすく、圧力（面圧）を低く設定することができる。
【００１６】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、パッド部９２の斜板８に接触する面９２ｃは球面に形成されているとともに、斜板８のパッド部９２に接触する面８ａは、パッド部９２の面９２ｃと同じ又は略同じ径の球面に形成されているが、これらの面８ａ，９２ｃは、球面で形成されることに限らず、互いに同じ曲率の曲面で形成されていれば良い。
【００１７】
また、上記実施形態において、ピストン式の油圧モータ１について説明したが、油圧モータ１と同様の構造のピストン式の油圧ポンプに適用されてもちろん良い。このようにしても、同様の作用・効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その斜板と斜板角度用ピストンとの接触部周辺を拡大して示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の従来技術に係る油圧モータの斜板角度制御機構を示す図であって、その油圧モータの全体構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の従来技術に係る油圧モータ斜板角度制御機構を示す図であって、その斜板と斜板角度用ピストンとの接触に関して説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ 油圧モータ
２ ハウジング
３ シャフト
４ シリンダバレル
５ シリンダ
６ プランジャ
７ シュー
８ 斜板
８ａ 接触面
９ 斜板角度用ピストン
９１ ピストン本体部
９２ パッド部
９２ａ 平面
９２ｃ 曲面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを変位させることによって斜板の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、
該ピストンが、ピストン本体部と、該ピストン本体部に対して平面で摺動自在に接触するとともに該斜板に対して曲面で摺動自在に接触するパッド部とを有し、
該斜板の該パッド部に接触する接触面が、該パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されている
ことを特徴とする、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構。
【請求項１】
ピストンを変位させることによって斜板の傾斜角度が制御される油圧モータ又は油圧ポンプにおいて、
該ピストンが、ピストン本体部と、該ピストン本体部に対して平面で摺動自在に接触するとともに該斜板に対して曲面で摺動自在に接触するパッド部とを有し、
該斜板の該パッド部に接触する接触面が、該パッド部の曲面と同じ曲率の曲面で形成されている
ことを特徴とする、油圧モータ及び油圧ポンプの斜板角度制御機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３１７４４（Ｐ２０１０−３１７４４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４８１７（Ｐ２００８−１９４８１７）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
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