JP6688724B2 - 液圧回転機 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ポンプおよび油圧モーターとして利用可能な液圧回転機に関する。

従来、油圧ポンプまたは油圧モーターとして利用可能な、可変容量型の液圧回転機が知られている。このような液圧回転機は、ハウジングと、回転軸と、シリンダブロックと、複数のピストンと、を備える。回転軸は、ハウジングに回転可能に軸支されている。シリンダブロックは、回転軸の中心軸回りに形成された複数のシリンダを含み、回転軸とともに回転する。ピストンは、シリンダブロックの複数のシリンダにそれぞれ収容され、シリンダブロックの回転に伴って往復運動する。

液圧回転機が油圧ポンプとして使用される場合には、所定の駆動部の出力によって回転軸が回転されることによって、シリンダブロックが回転軸とともに回転し、各ピストンが往復運動する。このとき、作動油が所定の低圧ポートからシリンダブロックのシリンダ内に流入し、ピストンによって加圧されて所定の高圧ポートから吐出される。

一方、液圧回転機が油圧モーターとして使用される場合には、高圧の作動油が高圧ポートからシリンダブロックのシリンダ内に流入されることによって、流入した作動油がピストンに作用する。ピストンの往復運動がシリンダブロックとともに回転軸を回転させた後、作動油は低圧ポートから排出される。

特許文献１には、斜板式の油圧ポンプが開示されている。当該油圧ポンプは、上記の構成に加え、ハウジング内で揺動可能に支持された揺動部材と、揺動部材に回転可能に支持された斜板と、を備える。斜板は、プランジャ（ピストン）に当接しながら回転軸とは独立した軸回りに回転される。また、揺動部材が揺動されることで、回転軸に対する斜板の傾斜角度が調整される。斜板の傾斜角度に応じてピストンの往復運動のストロークが調整され、油圧ポンプの吐出量が可変とされる。

特許第３９６２３４８号明細書

特許文献１に記載された油圧ポンプでは、プランジャおよび斜板がそれぞれ異なる曲率の半球部を備えている。斜板は、回転軸とは独立した軸回りに回転されるため、プランジャの半球部と斜板の半球部とは点接触しながらプランジャが往復運動する。このため、プランジャと斜板との接触部において摺動抵抗が局所的に大きくなり、プランジャの焼き付きが発生しやすい。この結果、潤滑用作動油のリーク量が多く必要とされ、液圧回転機の容積効率が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、往復運動するピストンの摺動抵抗を低減するとともに、作動油のリーク量に応じた容積効率の低下を抑制した液圧回転機を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る可変容量型の液圧回転機は、ハウジングと、前記ハウジングに
回転可能に軸支された回転軸と、前記回転軸回りに間隔をおいて配置された複数のシリンダを含み、前記回転軸と一体的に前記回転軸の中心軸回りに回転するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記複数のシリンダにそれぞれ収容され、前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダ内を前記回転における軸方向に沿って往復運動する複数のピストンと、前記軸方向において前記複数のピストンとは反対側で前記ハウジングと前記シリンダブロックとの間に配置されるバルブプレートであって、前記複数のシリンダに連通可能な複数のバルブ開口部が形成されているバルブプレートと、前記回転軸の回転における径方向の外側に向かって凸形状かつ第１の曲率の球面形状を備えたブッシュ外周面を含み、前記回転軸の回転に連動して前記中心軸回りに回転可能なように前記回転軸に支持されたリテーナブッシュと、前記ブッシュ外周面に嵌め合わされる、凹形状かつ前記第１の曲率の球面形状を備え、前記ブッシュ外周面に対して摺動可能なリテーナ内周面を含み、前記回転軸と直交する軸心回りに揺動可能なように前記リテーナブッシュに支持されたリテーナと、前記軸方向に延びるように配置され、前記複数のピストンと前記リテーナとをそれぞれ接続し、前記複数のピストンの前記中心軸回りの回転に連動して前記リテーナを前記中心軸回りに回転させる複数のピストンロッドと、前記シリンダブロックとは前記軸方向の反対側において前記リテーナに対向して配置され、前記軸心回りに揺動可能なように前記ハウジングに支持された斜板と、前記軸方向において前記斜板と前記リテーナとの間に介在され、前記リテーナが前記斜板に対して前記中心軸回りに回転可能なように前記リテーナを支持するスラストベアリングと、前記斜板を前記軸心回りに揺動させることで、前記リテーナ内周面と前記ブッシュ外周面とを摺接させながら前記スラストベアリングを介して前記リテーナを前記軸心回りに揺動させ、前記ピストンの前記往復運動における前記軸方向の移動量を調整する傾転調整機構と、前記複数のピストンロッドの径方向内側に配置されるリング状のブロック支持部であって、凹形状かつ前記第１の曲率の球面形状を備え前記リテーナブッシュの前記ブッシュ外周面に当接する当接部を有するブロック支持部と、前記ブロック支持部と前記シリンダブロックとの間に介在し、前記シリンダブロックを前記バルブプレートに向かって付勢するブロック付勢スプリングと、を有する。

本構成によれば、回転軸とともにシリンダブロックが回転され、ピストンがシリンダ内で往復運動することで、液圧回転機が油圧ポンプまたは油圧モーターとして機能することができる。リテーナと斜板とはスラストベアリングで接続されているため、リテーナの回転時の摺動抵抗を低減することができる。更に、往復運動するピストンと斜板とが直接摺接していないため、潤滑剤として供給する作動油のリーク量を少なく設定することが可能となる。この結果、液圧回転機の容積効率を向上することができる。また、シリンダブロックとともに回転するリテーナは、回転軸に備えられたリテーナブッシュによって支持されている。そして、リテーナのリテーナ内周面とリテーナブッシュのブッシュ外周面とは同じ曲率の球面形状を備えている。このため、シリンダブロックの回転時に発生するピストンヘッドの振れ回り運動が抑制される。更に、傾転調整機構によってピストンの往復移動量が調整される際にシリンダブロック自体が傾動される必要がないため、傾転調整時の応答性を高めることができる。

上記の構成において、前記ピストンロッドの前記軸方向の一端側は、少なくとも前記径方向に沿って揺動可能なように前記ピストンに接続され、前記ピストンロッドの前記軸方向の他端側は、少なくとも前記径方向に沿って揺動可能なように前記リテーナに接続されていることが望ましい。

本構成によれば、シリンダブロックが回転した際に発生するピストンの径方向における揺動を低減することができる。

上記の構成において、前記軸方向に沿った断面で見た場合、前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側はそれぞれ円弧形状を備え、前記複数のピストンは、前記ピストンロッドの前記一端側に連結される、円弧形状の第１連結部をそれぞれ備え、前記リテーナは、前記複数のピストンロッドの前記他端側に連結される、円弧形状の複数の第２連結部を備え、前記ピストンロッドの前記一端側および前記第１連結部は前記断面において相対回転可能に連結され、前記ピストンロッドの前記他端側および前記第２連結部は前記断面において相対回転可能に連結されていることが望ましい。

本構成によれば、ピストンロッドとピストンおよびリテーナとの間の接触圧を低減することができる。この結果、ピストンロッドの焼き付きが抑止される。

上記の構成において、前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側はそれぞれ前記円弧形状を一部に含む球面形状を備え、前記第１連結部および前記第２連結部は、前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側にそれぞれ相対的に回動可能に連結された球面形状からなることが望ましい。

本構成によれば、ピストンロッドとピストンおよびリテーナとの間の接触圧を更に低減することができる。この結果、ピストンロッドの焼き付きが更に抑止される。

上記の構成において、前記斜板は、前記スラストベアリングが固定される固定面と、前記軸方向において前記固定面の反対側に配置され、前記ブッシュ外周面の前記球面形状と同心であって前記第１の曲率よりも小さな第２の曲率からなる球面形状を備えた被支持部を有し、前記ハウジングに配置され、前記第２の曲率からなる球面形状を備え、前記斜板が前記軸心回りに揺動可能なように前記被支持部を支持する斜板支持部を更に有することが望ましい。

本構成によれば、傾転調整機構による斜板の揺動が第２の曲率の球面に沿ってスムーズに実現される。また、斜板支持部が、ブッシュ外周面の球面形状と同心の球面形状を備えているため、斜板の揺動に連動して、リテーナが速やかに揺動することができる。

本発明によれば、往復運動するピストンの摺動抵抗を低減するとともに、作動油のリーク量に応じた容積効率の低下を抑制した液圧回転機が提供される。

本発明の一実施形態に係る液圧回転機が、油圧ポンプとして使用される場合の断面図である。 図１の液圧回転機の一部を拡大した拡大断面図である。 図１の液圧回転機において、斜板が傾斜された様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液圧回転機において、斜板が傾斜されていない場合のピストンロッドの回転軌跡を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る液圧回転機において、斜板が傾斜されている場合のピストンロッドの回転軌跡を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る液圧回転機において、ピストンロッドの揺動を説明するための拡大断面図である。 本発明の変形実施形態に係る液圧回転機が、油圧モーターとして使用される場合の断面図である。 本発明の変形実施形態に係る液圧回転機において、ピストンロッドの揺動を説明するための拡大断面図である。 本発明の変形実施形態に係る液圧回転機において、ピストンロッドの揺動を説明するための拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。図１は、本発明の液圧回転機の一実施形態に係るピストンポンプ１の斜視図である。図２は、図１のピストンポンプ１の一部を拡大した拡大断面図である。図３は、図１のピストンポンプ１において、後記の斜板１６が傾斜された様子を示す断面図である。図４Ａは、ピストンポンプ１において、斜板１６が傾斜されていない場合のピストンロッド１４の回転軌跡を示す模式図であり、図４Ｂは、斜板１６が傾斜された場合のピストンロッド１４の回転軌跡を示す模式図である。更に、図５は、ピストンポンプ１において、ピストンロッド１４の揺動を説明するための拡大断面図である。なお、以後、各図には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係るピストンポンプ１の構造を説明するために便宜上示すものであり、ピストンポンプ１の使用態様などを限定するものではない。

本実施形態に係る可変容量型のピストンポンプ１は、エンジンなどの駆動部１００に接続されることで、作動油を吐出する油圧ポンプとして機能する。ピストンポンプ１は、ハウジング１０と、回転軸１１と、シリンダブロック１２と、複数のピストンヘッド１３（ピストン）と、ピストンロッド１４と、を備える。更に、ピストンポンプ１は、リテーナ１５と、斜板１６と、傾転調整機構１７と、スラストベアリング１８と、斜板受け部１９（斜板支持部）と、を備える。

ハウジング１０は、ピストンポンプ１の各部材を支持する筐体として機能する。回転軸１１は、ハウジング１０に回転可能に軸支されている。回転軸１１は、駆動部１００に連結され、駆動部１００が発生する回転駆動力によって図３の矢印方向に回転される。なお、回転軸１１の左端側は、ハウジング１０に配置されたコロベアリング２０によって回転可能に支持されている。一方、回転軸１１の右端側は、同様に、ハウジング１０に配置されたニードルベアリング２１によって回転可能に支持されている。なお、コロベアリング２０よりも左側には、ピストンポンプ１内の作動油の漏れを防止するために、オイルシール２３およびＯリング２４が配置されている。また、ハウジング１０の右端側には、作動油の吐出および吸込みを行うための第１流路１０Ａおよび第２流路１０Ｂが形成されている。

また、回転軸１１の左右方向の略中央部には、リテーナブッシュ１１Ａが備えられている。リテーナブッシュ１１Ａは、その外周面（リテーナブッシュ球面部１１Ｂ）（図２）が球面形状からなる円筒状の部材である。リテーナブッシュ１１Ａは、回転軸１１の回転に連動して回転軸１１の中心軸回りに回転可能なように回転軸１１に支持されている。本実施形態では、リテーナブッシュ１１Ａは回転軸１１と一体的に回転できるように、回転軸１１の外周部に嵌め込まれている。

図２を参照して、リテーナブッシュ球面部１１Ｂ（ブッシュ外周面）は、回転軸１１の回転における径方向の外側に向かって凸形状、かつ、球面中心ＳＣを中心とした第１の曲率の球面形状を備えている。球面中心ＳＣは、回転軸１１の中心線（回転軸心）上に配置されている。リテーナブッシュ球面部１１Ｂは、後記のリテーナ１５を揺動可能に支持する機能を備えている。

シリンダブロック１２は、回転軸１１の周囲に配置された略円筒形状のユニットである。シリンダブロック１２は、スプライン１１Ｓによって回転軸１１に係合されている。この結果、シリンダブロック１２は、回転軸１１と一体的に回転軸１１の中心軸回りに回転する。なお、回転軸１１と、スプライン１１Ｓよりも左側のシリンダブロック１２の内周面との間にはブッシュ２２が挿入されている。ブッシュ２２は、シリンダブロック１２の回転時にスプライン１１Ｓのがたつきによって発生するシリンダブロック１２の揺動を吸収する機能を備えている。

また、シリンダブロック１２は、回転軸１１回りに間隔をおいて配置された複数のシリンダ１２Ｓを含む。シリンダ１２Ｓは、左右方向に延びる円筒状の空間部である。本実施形態では、シリンダ１２Ｓは、回転軸１１の周囲に等間隔に９つ備えられている。それぞれのシリンダ１２Ｓには、制御開口１２Ｔ（図５参照）が形成されている。一方、シリンダブロック１２とハウジング１０の右端側部分との間には、バルブプレート２５が固定されている。バルブプレート２５は、回転することなく、シリンダブロック１２と摺動する（図５の摺動面Ｔ参照）。バルブプレート２５は、回転軸１１の周囲に配置された略円盤形状からなる部材である。バルブプレート２５には、複数のバルブ開口部２５Ｈが開口されている。一部のバルブ開口部２５Ｈは、前述の第１流路１０Ａに連通され、その他のバルブ開口部２５Ｈは、第２流路１０Ｂに連通されている。シリンダブロック１２が回転軸１１とともに回転すると、複数のシリンダ１２Ｓの制御開口１２Ｔ（図５）が、バルブ開口部２５Ｈを介して順に第１流路１０Ａまたは第２流路１０Ｂに連通する。なお、本実施形態のように、液圧回転機がピストンポンプ１として機能する場合には、低圧側のシリンダ１２Ｓが吸込み側の第１流路１０Ａに連通され、高圧側のシリンダ１２Ｓが吐出側の第２流路１０Ｂに連通される（図３）。一方、後記の変形実施形態のように、液圧回転機がピストンモーター１Ａ（図６参照）として機能する場合には、高圧側のシリンダ１２Ｓが吸込み側の第２流路１０Ｂに連通され、低圧側のシリンダ１２Ｓが吐出側の第１流路１０Ａに連通される。

ピストンヘッド１３は、シリンダブロック１２の複数のシリンダ１２Ｓにそれぞれ収容されている。ピストンヘッド１３は、シリンダブロック１２の回転に伴ってシリンダ１２Ｓ内を軸方向（左右方向）に沿って往復運動しながらシリンダブロック１２とともに回転軸１１の中心軸回りに回転する。ピストンヘッド１３の往復運動に伴ってシリンダ１２Ｓの容積が変動し、作動油の吸込みおよび吐出が行われる。

複数のピストンロッド１４は、回転軸１１の軸方向（左右方向）に延びるように配置され、複数のピストンヘッド１３とリテーナ１５とをそれぞれ接続する。この結果、ピストンロッド１４は、複数のピストンヘッド１３の前記中心軸回りの回転に連動してリテーナ１５を前記中心軸回りに回転させる機能を備えている。ピストンロッド１４は、略円柱形状からなる棒状部材である。より詳しくは、ピストンロッド１４は、ヘッド側端部１４１（一端側）およびリテーナ側端部１４２（他端側）を備えている。また、ピストンヘッド１３およびピストンロッド１４の内部には、左右方向に延びる油溝１４３が形成されている。油溝１４３は、シリンダ１２Ｓ内の作動油の一部をリテーナ側端部１４２とリテーナ１５との間に送り込む。この結果、ピストンポンプ１の作動に伴って回転軸１１が回転された際に、ピストンヘッド１３、ピストンロッド１４およびリテーナ１５の焼き付きが防止される。

ヘッド側端部１４１は球状からなり、ピストンヘッド１３の内部に形成された半球状（球面形状）のピストンヘッド支持部１３Ｓ（図５）（第１連結部）に連結されている。ヘッド側端部１４１およびピストンヘッド支持部１３Ｓは、互いの球面に沿って面接触する。すなわち、ピストンロッド１４のヘッド側端部１４１およびピストンヘッド支持部１３Ｓは、相対的に回動可能に連結されている。なお、ヘッド側端部１４１の左端側は、ヘッド固定リング１３Ａ（図１、図５）によって係止されている。更に、ヘッド固定リング１３Ａは、止め輪１３Ｂによって固定されている。このような構成によって、ヘッド側端部１４１は、回転軸１１の回転における径方向および周方向（回転軸１１の中心軸回り）において揺動可能なようにピストンヘッド１３に支持される。また、ヘッド側端部１４１がピストンヘッド１３に連結されることによって、複数のピストンヘッド１３およびピストンロッド１４が回転軸１１とともに一体的に回転する。

同様に、リテーナ側端部１４２は球状からなり、リテーナ１５の内部に形成された半球状（球面形状）のリテーナ支持部１５Ｄ（図５）（第２連結部）に嵌め込まれ、連結されている。また、このような構成によって、リテーナ側端部１４２は、回転軸１１の回転における径方向および周方向（回転軸の中心軸回り）において揺動可能なようにリテーナ１５に支持される。そして、リテーナ側端部１４２およびリテーナ支持部１５Ｄは、互いの球面に沿って面接触する。すなわち、ピストンロッド１４のリテーナ側端部１４２およびリテーナ支持部１５Ｄは、相対的に回動可能に連結されている。また、リテーナ側端部１４２がリテーナ１５に連結されることによって、複数のピストンロッド１４およびリテーナ１５が回転軸１１とともに一体的に回転する。

リテーナ１５は、回転軸１１の軸方向においてシリンダブロック１２に対向して配置されている。リテーナ１５は、その内周面（リテーナ球面部１５Ａ）が所定の球面形状を備えたリング状の部材である。リテーナ１５のリテーナ球面部１５Ａは、リテーナブッシュ１１Ａのリテーナブッシュ球面部１１Ｂに摺動可能に嵌め合わされている。リテーナ１５は、回転軸１１と直交する方向（回転軸１１と交差し図１の紙面と直交する方向、前後方向）に延びる軸心回りに揺動可能なように、リテーナブッシュ１１Ａに支持されている。なお、上記の軸心は、図２の球面中心ＳＣを通り、図２の紙面と直交する方向に延びている。

また、図２を参照して、リテーナ１５は、上記のＳリテーナ球面部１５Ａ（リテーナ内周面）と、摺動部１５Ｂと、斜板対向部１５Ｃ（リテーナ外周面）と、前述のリテーナ支持部１５Ｄ（第２軸支部）と、を備える。

リテーナ球面部１５Ａは、回転軸１１の中心軸回りに沿って連続して延びるリテーナ１５の内周面である。リテーナ球面部１５Ａは、回転軸１１の回転における径方向外側に向かって凹形状、かつ、リテーナブッシュ球面部１１Ｂと同じ第１の曲率の球面形状を備えている。リテーナ１５は、斜板１６の揺動に伴って、図２の球面中心ＳＣを支点として左右に揺動する。この際、リテーナ球面部１５Ａは、リテーナブッシュ球面部１１Ｂと摺接する。

摺動部１５Ｂは、リテーナ１５の左側の側面からなり、スラストベアリング１８に対向して配置される。リテーナ１５が回転軸１１とともに回転する際、摺動部１５Ｂはスラストベアリング１８に対して摺動する。斜板対向部１５Ｃは、リテーナ球面部１５Ａよりも径方向外側に配置された、リテーナ１５の外周面に相当する。

斜板１６は、ハウジング１０内で揺動可能に支持されている。特に、斜板１６は、シリンダブロック１２とは軸方向の反対側においてリテーナ１５に対向して配置されている。斜板１６は、傾転調整機構１７によって揺動される。斜板１６は、リテーナ１５に対向するように回転軸１１回りに配置された略半球形状からなるとともに、その上端部から延設された斜板調整部１６１を備える。斜板調整部１６１は、傾転調整機構１７によって左右に移動される。この結果、斜板１６が、図２の球面中心ＳＣを支点として、左右に揺動する。斜板１６は、上記の斜板調整部１６１に加え、軸受固定部１６２（固定面）と、斜板球面部１６３（被支持部）と、リテーナ対向部１６４（対向面）と、を備える。

軸受固定部１６２には、スラストベアリング１８が固定されている。軸受固定部１６２は、回転軸１１の軸方向と直交する方向に延びるリング状の壁面である。斜板球面部１６３は、軸受固定部１６２よりも左方、換言すれば、軸方向において軸受固定部１６２の反対側に配置されている。斜板球面部１６３は、リテーナブッシュ球面部１１Ｂと同心の球面中心ＳＣを中心とする球面の一部からなる。斜板球面部１６３の球面形状は、リテーナブッシュ球面部１１Ｂの第１の曲率よりも小さい第２の曲率からなる。換言すれば、図２を参照して、リテーナブッシュ球面部１１Ｂの球面形状は、第１仮想球面ＳＰ１に沿う形状からなり、斜板球面部１６３の球面形状は、第１仮想球面ＳＰ１と同心の第２仮想球面ＳＰ２に沿う形状からなる。第２仮想球面ＳＰ２の半径（リテーナブッシュ球面部１１Ｂの曲率半径）は、第１仮想球面ＳＰ１の半径（斜板球面部１６３の曲率半径）よりも大きい。

リテーナ対向部１６４は、径方向においてリテーナ１５の斜板対向部１５Ｃに対向して配置された斜板１６の内周面である。なお、図２では詳細に現れていないが、斜板対向部１５Ｃとリテーナ対向部１６４との間には所定の隙間が形成されている。本実施形態では、斜板１６は、リテーナ１５に直接接触していない。

傾転調整機構１７は、シリンダブロック１２の上方に配置されている。傾転調整機構１７は、斜板１６を図２の球面中心ＳＣ回りに左右に揺動させることで、リテーナ球面部１５Ａとリテーナブッシュ球面部１１Ｂとを摺接させながら、スラストベアリング１８を介してリテーナ１５を球面中心ＳＣ回りに揺動させる。この結果、傾転調整機構１７は、ピストンヘッド１３の往復運動における軸方向の移動量を調整する。すなわち、傾転調整機構１７は、ピストンポンプ１の流量吐出量を調整する機能を備えている。

傾転調整機構１７は、斜板支持部１７１と、第１傾転調整部１７２と、第２傾転調整部１７３と、を備える。斜板支持部１７１は、斜板調整部１６１の上端部に形成された凹部に嵌め込まれている。斜板支持部１７１に伝達される駆動力によって、斜板調整部１６１が左右に揺動される。第１傾転調整部１７２は、右方から斜板調整部１６１を付勢している。同様に、第２傾転調整部１７３は、左方から斜板調整部１６１を付勢している。第１傾転調整部１７２および第２傾転調整部１７３は、同様の構造からなるため、以下では第１傾転調整部１７２の構造を例に説明する。

第１傾転調整部１７２は、傾転ピストン１７４と、調整ハウジング１７５と、シャフト１７６と、傾転ピストン用スプリング１７８と、固定部１７９と、を備える。調整ハウジング１７５は、第１傾転調整部１７２の各部材を支持する。傾転ピストン１７４は、調整ハウジング１７５の内部で左右方向にスライド移動可能とされている。傾転ピストン１７４の先端部（左端部）は斜板１６の斜板調整部１６１に当接している。シャフト１７６は、調整ハウジング１７５の内部に延びる軸部である。調整ハウジング１７５の右端部は、ナット形状の固定部１７９によってシャフト１７６に固定されている。傾転ピストン１７４の内周部と調整ハウジング１７５との間には、コイルばねからなる傾転ピストン用スプリング１７８が配置されている。傾転ピストン用スプリング１７８の付勢力によって、傾転ピストン１７４が斜板調整部１６１を左方に付勢する。また、調整ハウジング１７５の内部および傾転ストッパー１７７の外周部には、それぞれ、油の漏れを防止するＯリング１７５Ａ、１７７Ａが配置されている。

スラストベアリング１８は、回転軸１１の軸方向において、斜板１６とリテーナ１５との間に介在されている。詳しくは、スラストベアリング１８は、斜板１６の軸受固定部１６２とリテーナ１５の摺動部１５Ｂとの間に配置されている。スラストベアリング１８は、リテーナ１５が斜板１６に対して回転軸１１の中心軸回りに回転可能なようにリテーナ１５を支持している。

斜板受け部１９（図１）は、斜板１６に対向するようにハウジング１０に配置され、略半球面形状からなる部材である。斜板受け部１９は、斜板１６の斜板球面部１６３（図２）に対向する球面１９Ａを備える。球面１９Ａは、斜板１６の斜板球面部１６３と同じ第２の曲率からなる（図２）。斜板受け部１９は、斜板１６が球面中心ＳＣ回りに左右に揺動可能なように斜板１６の斜板球面部１６３を支持する。したがって、傾転調整機構１７によって斜板１６が左右に揺動されると、斜板球面部１６３は球面１９Ａと面接触しながら摺接する。また、図２に示すように、斜板受け部１９およびスラストベアリング１８が軸方向（左右方向）において斜板１６の一部を挟むように、斜板受け部１９がハウジング１０に配置されている。

更に、ピストンポンプ１は、ブロック支持部２６と、ブロック付勢スプリング２７と、を備える（図１）。ブロック支持部２６およびブロック付勢スプリング２７は、ピストンロッド１４の径方向位置側に配置されている。ブロック支持部２６は、リテーナブッシュ１１Ａのリテーナブッシュ球面部１１Ｂ（図２）に当接するリング状の部材である。なお、ブロック支持部２６のうちリテーナブッシュ球面部１１Ｂに接触する部分は、リテーナ１５のリテーナ球面部１５Ａと同じ曲率の球面形状を備えている。ブロック付勢スプリング２７は、ブロック支持部２６とシリンダブロック１２との間に介在するばね部材である。ブロック付勢スプリング２７は、シリンダブロック１２をバルブプレート２５に向かって付勢している。シリンダブロック１２が回転し際に、ブロック付勢スプリング２７の弾性力によって、シリンダブロック１２の軸方向（左右方向）における揺動が低減される。

ピストンポンプ１の傾転が調整される場合、図１に示される状態から斜板調整部１６１が、傾転調整機構１７によって矢印Ｄ１方向（図３）に移動される。この際、斜板支持部１７１（図１）に付与された外力と、第１傾転調整部１７２および第２傾転調整部１７３の傾転ピストン用スプリング１７８の付勢力とが釣り合うことで、調整後の斜板１６の位置が決定される。斜板調整部１６１の移動に伴って、斜板１６が斜板受け部１９の球面形状に沿って球面中心ＳＣ（図２）を中心に矢印Ｄ２方向にスムーズに揺動する。この時、スラストベアリング１８を介して、リテーナ１５がリテーナブッシュ１１Ａに沿って矢印Ｄ３、Ｄ４方向に回動する。また、リテーナ１５の回動に応じて、ピストンロッド１４を介してリテーナ１５と連結されたピストンヘッド１３がシリンダ１２Ｓ内で軸方向に移動する。特に、図３において、最も上方に位置するピストンヘッド１３は左方に移動し、最も下方に位置するピストンヘッド１３は右方に移動する（図３）。この結果、シリンダブロック１２の回転に伴って、各シリンダ１２Ｓの容積が変化する。すなわち、斜板１６の傾転に応じて、ピストンポンプ１の吐出容量が可変とされる。

本実施形態では、前述のように、シリンダブロック１２内には９つのシリンダ１２Ｓおよびピストンヘッド１３が配置されている。このように、シリンダ１２Ｓの数が奇数個とされることで、シリンダブロック１２の回転駆動時に発生する油圧の脈動が低減される。換言すれば、シリンダ１２Ｓおよびピストンヘッド１３の数が偶数個の場合、径方向において対称に配置されるシリンダ１２Ｓ同士の油圧の脈動が互いに共振し、増大されてしまう。

図１および図４Ａを参照して、斜板１６が傾転制御されず、リテーナ１５が回転軸１１の軸方向と直交するように配置されている場合について説明する。この場合、ピストンロッド１４が回転軸１１の中心軸回りに１回転する間、いずれの位相においてもピストンヘッド１３は軸方向に移動しない。このため、ピストンロッド１４のリテーナ側端部１４２の回転軌道は真円Ｐ１となる。この場合、９つのピストンヘッド１３の振れ回り運動は互いに相殺されるため、シリンダブロック１２の回転軸回りの揺動は発生しない。

一方、図３および図４Ｂを参照して、斜板１６が傾転制御され、ピストンポンプ１の押出し容量が０よりも大きくされた場合について説明する。この場合、ピストンロッド１４が回転軸の中心軸回りに１回転する間、位相に応じてピストンヘッド１３の軸方向の位置が変化する。この結果、図４Ｂに示すように、ピストンロッド１４のリテーナ側端部１４２の回転軌道は、楕円Ｐ２となる。特に、位相０度および位相１８０度では、ピストンロッド１４と回転軸１１の回転中心との距離が図４Ａの場合よりも短くなる。一方、位相９０度および位相２７０度では、ピストンロッド１４と回転軸１１の回転中心との距離が図４Ａの場合よりも長くなる。なお、図５では、図４Ｂの位相０度におけるピストンロッド１４が拡大して示されている。図３のように斜板１６が傾動されると、ピストンロッド１４の軸線は、図４Ａの場合の第１仮想軸Ｃ１から第２仮想軸Ｃ２に移動する。この際、ピストンロッド１４のヘッド側端部１４１は、ピストンヘッド１３のピストンヘッド支持部１３Ｓ内で揺動する。このように、各位相におけるピストンロッド１４の姿勢が変化することで、上記のようにピストンロッド１４の回転軌道が楕円Ｐ２となる。この場合、９つのピストンヘッド１３の振れ回り運動は相殺されない。この結果、シリンダブロック１２の回転軸回りの揺動が大きくなりやすい。

このような場合でも、本実施形態では、リテーナ１５が回転軸１１に嵌め込まれたリテーナブッシュ１１Ａによって支持されている。そして、リテーナ１５のリテーナ球面部１５Ａとリテーナブッシュ１１Ａのリテーナブッシュ球面部１１Ｂとは同じ第１の曲率の球面形状からなり、互いの球面に沿って面接触している。この結果、回転軸１１が複数のピストンヘッド１３の回転を安定して保持できるため、ピストンヘッド１３の振れ回り運動が抑制される。また、リテーナ１５の斜板対向部１５Ｃと斜板１６のリテーナ対向部１６４との間には所定の隙間が形成されているため、リテーナ１５には径方向外側から強制力が付与されることがない。このため、リテーナ１５の自由度が確保され、ピストンヘッド１３の振れ回り運動が吸収されやすくなる。なお、上記の作用効果が発現される上で、リテーナブッシュ１１Ａは回転軸１１と一体的に回転してもよく、また、リテーナブッシュ１１Ａは回転軸１１に対して僅かな速度差をもって回転してもよい。この場合も、回転軸１１とシリンダブロック１２、ピストンヘッド１３、ピストンロッド１４およびリテーナ１５とは同じ周速度で略一体的に回転する。

また、本実施形態では、リテーナ１５のリテーナ球面部１５Ａとリテーナブッシュ１１Ａのリテーナブッシュ球面部１１Ｂとが同じ第１の曲率の球面形状からなることによって、傾転調整時にリテーナ１５がリテーナブッシュ１１Ａに沿って回動することができる。更に、斜板受け部１９が、図１の断面で見た場合、リテーナブッシュ球面部１１Ｂの球面形状と同心の球面形状を備えているため、斜板１６の揺動に連動して、リテーナ１５が速やかに揺動することができる。このため、斜板１６の傾動と、リテーナ１５、ピストンロッド１４およびピストンヘッド１３の移動とがスムーズに連動し、傾転制御の応答性を高めることができる。また、このような構造においては、ピストンポンプ１の吐出容量が調整されるためにシリンダブロック１２が回転軸１１に対して傾動される必要がないため、ピストンポンプ１の傾転制御機構が複雑化することが抑止される。

また、本実施形態では、図５に示すように、ピストンロッド１４のヘッド側端部１４１がピストンヘッド１３に対して径方向に揺動可能とされ（図５の矢印ＤＭ）、リテーナ側端部１４２はリテーナ１５に対して径方向に揺動可能とされている（図５の矢印ＤＮ）。換言すれば、ピストンロッド１４のヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２は、それぞれ、ピストンヘッド１３およびリテーナ１５に対して回転自由度を持っている。このため、シリンダブロック１２の回転時に発生するピストンヘッド１３の径方向における揺動、がたつきが、ピストンロッド１４の揺動によって吸収される。更に、ヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２の球面形状に沿って、ピストンヘッド１３とピストンロッド１４との接触部、およびピストンヘッド１３とリテーナ１５との接触部が形成されている。このため、ピストンロッド１４の面圧が低減され、駆動時のピストンロッド１４の焼き付きが抑止される。

更に、本実施形態では、リテーナ１５と斜板１６とがスラストベアリング１８によって接続されている。このため、ベアリングを介さず、部材同士が接触する他の液圧回転機と比較して、回転時に発生する摺動抵抗を低減することができる。また、本実施形態では、往復移動するピストンヘッド１３と斜板１６とが直接接触していない。このため、ピストンポンプ１内の摺動部分に潤滑剤として供給する作動油のリーク量を少なく設定することが可能となり、ピストンポンプ１（液圧回転機）の容積効率を向上することができる。また、本実施形態では、リテーナ１５がリテーナブッシュ１１Ａに支持され、リテーナ１５の斜板対向部１５Ｃと斜板１６のリテーナ対向部１６４との間には所定の隙間を形成されている。したがって、リテーナ１５と斜板１６との間にラジアルベアリングが配置される場合と比較して、ピストンポンプ１の径方向におけるサイズがコンパクトに設定可能とされる。

更に、本実施形態では、図２に示すように、斜板受け部１９およびスラストベアリング１８が軸方向に沿って斜板１６の一部を挟むように、斜板受け部１９がハウジング１０に配置されている。このため、ピストンヘッド１３の往復運動によってリテーナ１５に強い押圧力が左方向に向かって付与された場合でも、スラストベアリング１８および斜板１６がリテーナ１５を安定して支持することができる。

以上、本発明の一実施形態に係るピストンポンプ１（液圧回転機）について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係る液圧回転機として、以下のような変形実施形態が可能である。

（１）上記の実施形態では、可変容量型の液圧回転機としてピストンポンプ１をもって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図６は、本発明の変形実施形態に係る液圧回転機が、ピストンモーター１Ａ（油圧モーター）として使用される場合の断面図である。一例として、図６のピストンモーター１Ａでは、斜板１６が、傾転調整機構１７によって矢印Ｄ５方向に揺動されている。この結果、図３の場合とは逆の位相が各ピストンヘッド１３に発生する。複数のシリンダ１２Ｓの中で、容積が小さなシリンダ１２Ｓに対して矢印ＤＡのように高圧の作動油が流入される。この結果、流入した作動油がピストンヘッド１３に作用し、ピストンヘッド１３が左方に押圧される。このピストンヘッド１３の移動力はリテーナ１５を介して、シリンダブロック１２および回転軸１１を回転に変換される。回転軸１１が図６の矢印の方向に回転されることで、ピストンモーター１Ａがモーターとして機能する。なお、リテーナ１５とともに回転し、高圧側のピストンヘッド１３が低圧側（図６の上側のピストンヘッド１３）に移動すると、作動油は矢印ＤＢ方向に排出される。図６のピストンモーター１Ａにおいても、リテーナ１５がリテーナブッシュ１１Ａの球面形状に沿って揺動することで、ピストンモーター１Ａの可変容量制御が実現される。また、ピストンロッド１４のヘッド側端部およびリテーナ側端部が、ピストンヘッド１３およびリテーナ１５に対して少なくとも径方向に揺動可能とされることで、回転駆動時のピストンヘッド１３の振れ回り運動が抑止される。その他の作用効果についても、先の実施形態と同様に発現可能とされる。

（２）また、上記の実施形態では、ピストンロッド１４のヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２は球面形状を備える態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２は、図１に示すように回転軸１１の軸方向に沿った断面で見た場合、円弧形状を備え、図１の紙面と直交する方向に所定の厚さを備えたものでもよい。この場合、ピストンヘッド１３のピストンヘッド支持部１３Ｓおよびリテーナ１５のリテーナ支持部１５Ｄ（図５）も、それぞれ、断面視で所定の円弧形状を備え、ヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２を支持可能な構成であればよい。この場合であっても、ヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２は、それぞれ、ピストンヘッド１３およびリテーナ１５の円弧に沿って線接触しながら、径方向に揺動可能（相対回転可能）とされる。このため、シリンダブロック１２の回転時にピストンヘッド１３の径方向の揺動が吸収される。

更に、図７および図８は、それぞれ、本発明の変形実施形態に係る液圧回転機において、ピストンロッドの揺動を説明するための拡大断面図である。なお、図７および図８では、先の実施形態（図５）と同じ構造および機能を備える部材については、図５と同じ符号を付している。図７に示される液圧回転機では、図５のピストンヘッド１３およびピストンロッド１４に代わって、ピストンヘッド１３Ｍおよびピストンロッド１４Ａが備えられている。ピストンヘッド１３Ｍは、円筒状の本体部１３１と、本体部１３１の先端に設けられた凸型の球面形状を有する球体部１３２（第１連結部）と、を備える。一方、ピストンロッド１４Ａは、ヘッド側端部１４４（一端側）と、リテーナ側端部１４５（他端側）と、を備える。ヘッド側端部１４４は、内部に球面形状を備えた凹部を有する。リテーナ側端部１４５は、球体部１３２と同様に凸型の球面形状を備えている。リテーナ１５は、リテーナ支持部１５Ｄ（第２連結部）を備える。リテーナ支持部１５Ｄは、球面形状を備えた凹部からなる。また、ピストンヘッド１３Ｍの内部に形成された油溝１３３およびピストンロッド１４Ａの内部に形成された油溝１４６を介して、シリンダ１２Ｓから各摺動部に油が供給される。

図７に示されるような構成においても、ピストンヘッド１３Ｍの球体部１３２およびピストンロッド１４Ａのヘッド側端部１４４は、相対的に回動可能に連結されている（図７の矢印ＤＭ）。また、ピストンロッド１４Ａのリテーナ側端部１４５およびリテーナ１５のリテーナ支持部１５Ｄは、相対的に回動可能に連結されている（図７の矢印ＤＮ）。

また、図８に示される液圧回転機では、図５のピストンヘッド１３およびピストンロッド１４に代わって、ピストンヘッド１３Ｍおよびピストンロッド１４Ｂが備えられている。ピストンヘッド１３Ｍは、図７に示すものと同じ構造からなる。一方、ピストンロッド１４Ｂは、ヘッド側端部１４７（一端側）と、リテーナ側端部１４８（他端側）と、を備える。ヘッド側端部１４７およびリテーナ側端部１４８は、内部に球面形状を備えた凹部を有する。リテーナ１５は、球体部１５１（第２連結部）を備える。本変形実施形態においても、ピストンヘッド１３Ｍの内部に形成された油溝１３３およびピストンロッド１４Ｂの内部に形成された油溝１４９を介して、シリンダ１２Ｓから各摺動部に油が供給される。

図８に示されるような構成においても、ピストンヘッド１３Ｍの球体部１３２およびピストンロッド１４Ｂのヘッド側端部１４７は、相対的に回動可能に連結されている（図８の矢印ＤＭ）。また、ピストンロッド１４Ｂのリテーナ側端部１４８およびリテーナ１５の球体部１５１は、相対的に回動可能に連結されている（図８の矢印ＤＮ）。なお、上記の各球面形状は、厳密な球面である必要はない。各部材同士の摺動性およびピストンヘッド１３Ｍの回転軸１１周りの回転性を考慮して、球面に近似する形状（略球面形状）が採用されてもよい。すなわち、本願発明における球面形状とは、これらの略球面形状も含むものである。なお、他の変形実施形態において、ヘッド側端部１４１およびリテーナ側端部１４２のうちの一方が、ピストンヘッド１３またはリテーナ１５に揺動可能に支持される態様でもよい。図７および図８に示される構成により、部品点数低減により液圧回転機が安価に構成されるとともに、液圧回転機の組立性が向上する。

（３）また、上記の実施形態では、リテーナブッシュ１１Ａが回転軸１１の回転方向に沿って連続的な球面形状を備える態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。リテーナブッシュ１１Ａがリテーナ１５を揺動可能に支持できる態様であれば、球面形状の一部が回転方向に沿って間隔をおいて不連続に配置されるものでもよい。

１ ピストンポンプ
１Ａ ピストンモーター
１０ ハウジング
１００ 駆動部
１１ 回転軸
１１Ａ リテーナブッシュ
１１Ｂ リテーナブッシュ球面部（ブッシュ外周面）
１２ シリンダブロック
１２Ｓ シリンダ
１３ ピストンヘッド（ピストン）
１３Ｓ ピストンヘッド支持部（第１連結部）
１４ ピストンロッド
１４１ ヘッド側端部（一端部）
１４２ リテーナ側端部（他端部）
１５ リテーナ
１５Ａ リテーナ球面部（リテーナ内周面）
１５Ｂ 軸受摺動部
１５Ｃ 斜板対向部
１５Ｄ リテーナ支持部（第２連結部）
１６ 斜板
１６１ 斜板調整部
１６２ 軸受固定部（固定面）
１６３ 斜板球面部（被支持部）
１６４ リテーナ対向部
１７ 傾転調整機構
１７１ 斜板支持部
１７２ 第１傾転調整部
１７３ 第２傾転調整部
１８ スラストベアリング
１９ 斜板受け部（斜板支持部）
１９Ａ 球面
２５ バルブプレート
ＳＣ 球面中心
ＳＰ１ 第１仮想球面
ＳＰ２ 第２仮想球面

Claims (5)

1. 可変容量型の液圧回転機であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に軸支された回転軸と、
   前記回転軸回りに間隔をおいて配置された複数のシリンダを含み、前記回転軸と一体的に前記回転軸の中心軸回りに回転するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの前記複数のシリンダにそれぞれ収容され、前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダ内を前記回転における軸方向に沿って往復運動する複数のピストンと、
   前記軸方向において前記複数のピストンとは反対側で前記ハウジングと前記シリンダブロックとの間に配置されるバルブプレートであって、前記複数のシリンダに連通可能な複数のバルブ開口部が形成されているバルブプレートと、
   前記回転軸の回転における径方向の外側に向かって凸形状かつ第１の曲率の球面形状を備えたブッシュ外周面を含み、前記回転軸の回転に連動して前記中心軸回りに回転可能なように前記回転軸に支持されたリテーナブッシュと、
   前記ブッシュ外周面に嵌め合わされる、凹形状かつ前記第１の曲率の球面形状を備え、前記ブッシュ外周面に対して摺動可能なリテーナ内周面を含み、前記回転軸と直交する軸心回りに揺動可能なように前記リテーナブッシュに支持されたリテーナと、
   前記軸方向に延びるように配置され、前記複数のピストンと前記リテーナとをそれぞれ接続し、前記複数のピストンの前記中心軸回りの回転に連動して前記リテーナを前記中心軸回りに回転させる複数のピストンロッドと、
   前記シリンダブロックとは前記軸方向の反対側において前記リテーナに対向して配置され、前記軸心回りに揺動可能なように前記ハウジングに支持された斜板と、
   前記軸方向において前記斜板と前記リテーナとの間に介在され、前記リテーナが前記斜板に対して前記中心軸回りに回転可能なように前記リテーナを支持するスラストベアリングと、
   前記斜板を前記軸心回りに揺動させることで、前記リテーナ内周面と前記ブッシュ外周面とを摺接させながら前記スラストベアリングを介して前記リテーナを前記軸心回りに揺動させ、前記ピストンの前記往復運動における前記軸方向の移動量を調整する傾転調整機構と、
   前記複数のピストンロッドの径方向内側に配置されるリング状のブロック支持部であって、凹形状かつ前記第１の曲率の球面形状を備え前記リテーナブッシュの前記ブッシュ外周面に当接する当接部を有するブロック支持部と、
   前記ブロック支持部と前記シリンダブロックとの間に介在し、前記シリンダブロックを前記バルブプレートに向かって付勢するブロック付勢スプリングと、
   を有する液圧回転機。
2. 前記ピストンロッドの前記軸方向の一端側は、少なくとも前記径方向に沿って揺動可能なように前記ピストンに接続され、
   前記ピストンロッドの前記軸方向の他端側は、少なくとも前記径方向に沿って揺動可能なように前記リテーナに接続されている、請求項１に記載の液圧回転機。
3. 前記軸方向に沿った断面で見た場合、
   前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側はそれぞれ円弧形状を備え、
   前記複数のピストンは、前記ピストンロッドの前記一端側に連結される、円弧形状の第１連結部をそれぞれ備え、
   前記リテーナは、前記複数のピストンロッドの前記他端側に連結される、円弧形状の複数の第２連結部を備え、
   前記ピストンロッドの前記一端側および前記第１連結部は前記断面において相対回転可能に連結され、前記ピストンロッドの前記他端側および前記第２連結部は前記断面において相対回転可能に連結されている、請求項２に記載の液圧回転機。
4. 前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側はそれぞれ前記円弧形状を一部に含む球面形状を備え、
   前記第１連結部および前記第２連結部は、前記ピストンロッドの前記一端側および前記他端側にそれぞれ相対的に回動可能に連結された球面形状からなる、請求項３に記載の液圧回転機。
5. 前記軸方向に沿った断面で見た場合、
   前記斜板は、
   前記スラストベアリングが固定される固定面と、
   前記軸方向において前記固定面の反対側に配置され、前記ブッシュ外周面の前記球面形状と同心であって前記第１の曲率よりも小さな第２の曲率からなる球面形状を備えた被支持部と、
   を有し、
   前記ハウジングに配置され、前記第２の曲率からなる球面形状を備え、前記斜板が前記軸心回りに揺動可能なように前記被支持部を支持する斜板支持部を更に有する請求項１乃至４に記載の液圧回転機。

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