JP6080626B2

JP6080626B2 - アキシャルピストンモータ

Info

Publication number: JP6080626B2
Application number: JP2013050677A
Authority: JP
Inventors: 新舩坂; 裕一朗黒田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: KR101633693B1; JP2014177872A; WO2014141849A1; KR20140139106A; CN104428530A

Description

この発明は、例えば、建設機械や産業機械などに用いられるアキシャルピストンモータに関する。

従来、アキシャルピストンモータとしては、特開２０１０−１６８９７４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。このアキシャルピストンモータは、駆動軸と、この駆動軸に固定されたシリンダブロックと、このシリンダブロックに嵌め込まれた複数のシリンダピストンと、この複数のシリンダピストンを支持する斜板と、この斜板の傾転角度を制御する傾転制御機構とを備えている。

上記傾転制御機構は、互いに独立した２つのシリンダと、この２つのシリンダのそれぞれに嵌め込まれたピストンロッドとを有している。一方のシリンダおよびピストンロッドと、他方のシリンダおよびピストンロッドとは、上記駆動軸に関して、両側に配置されている。両側のピストンロッドは、それぞれ、斜板に連結され、それぞれのピストンロッドを伸縮させることで、斜板を傾動させる。

特開２０１０−１６８９７４号公報

しかしながら、上記従来のアキシャルピストンモータでは、上記傾転制御機構は、２つのシリンダと２つのピストンロッドとを有していたので、傾転制御機構が大型になり、傾転制御機構の重量も増大し、傾転制御機構の部品数が多くなる問題があった。

そこで、この発明の課題は、傾転制御機構の小型化、軽量化、および、部品数の減少を図ることができるアキシャルピストンモータを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の一実施形態のアキシャルピストンモータは、
ハウジングと、
上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
上記複数のシリンダボアに進退自在に嵌め込まれた複数のシリンダピストンと、
上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のシリンダピストンを支持する斜板と、
上記斜板の上記駆動軸に対する傾転角度を制御する傾転制御機構と
を備え、
上記傾転制御機構は、
シリンダと、
上記シリンダ内に配置され、このシリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
上記ピストンと上記斜板とを連結するロッドと、
上記シリンダ内の上記第１室と上記第２室とへの流体の出し入れの切り換えを行う切換部と、
上記ピストンの上記シリンダ内でのストロークの上下限を調整するストローク調整部とを有することを特徴としている。

この発明のアキシャルピストンモータによれば、上記シリンダ内の上記第１室と上記第２室とに流体を出し入れすることで、ピストンがシリンダ内を移動して、斜板の傾転角度を調整することができる。

そして、上記傾転制御機構では、１つのシリンダの内部空間を、１つのピストンで、第１室と第２室とに分割しているので、傾転制御機構の小型化、軽量化、および、部品数の減少を図ることができる。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記ストローク調整部は、上記ピストンのストロークの上下限を調整する。これにより、斜板の傾転角度の上下限（つまり、モータ容量の上下限）を、ストローク調整部により、簡単に調整できる。

また、別の実施形態のアキシャルピストンモータでは、
ハウジングと、
上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
上記複数のシリンダボアに進退自在に嵌め込まれた複数のシリンダピストンと、
上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のシリンダピストンを支持する斜板と、
上記斜板の上記駆動軸に対する傾転角度を制御する傾転制御機構と
を備え、
上記傾転制御機構は、
シリンダと、
上記シリンダ内に配置され、このシリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
上記ピストンと上記斜板とを連結するロッドと、
上記シリンダ内の上記第１室と上記第２室とへの流体の出し入れの切り換えを行う切換部と
を有し、
上記ピストンは、
筒部と、
上記筒部の一端に取り付けられる鍔部と、
を有し、
上記鍔部は、
上記第１室に面する第１受圧面と、
上記第２室に面する第２受圧面と
を有し、
上記第１受圧面の面積と上記第２受圧面の面積とは、異なる。

ここで、第１、第２受圧面とは、シリンダの軸に交差（例えば、直交）する面をいう。

この実施形態のアキシャルピストンモータによれば、上記ピストンにおいて、上記第１受圧面の面積と上記第２受圧面の面積とは、異なる。これにより、第１受圧面の面積が、第２受圧面の面積よりも小さい場合、第１室および第２室に流体を流すと、ピストンは、第１室側に移動する一方、第１室のみに流体を流すと、ピストンは、第２室側に移動する。このように、第１室および第２室に流体通路を接続し、第２室への流体通路のみを連通と遮断とを切り換え可能とするだけでよく、流体回路を単純な構成とできる。

この発明のアキシャルピストンモータによれば、上記傾転制御機構では、１つのシリンダの内部空間を、１つのピストンで、第１室と第２室とに分割しているので、傾転制御機構の小型化、軽量化、および、部品数の減少を図ることができる。

本発明の一実施形態のアキシャルシリンダピストンモータを示す断面図である。傾転制御機構の拡大断面図である。上記モータの回路図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態のアキシャルピストンモータを示す断面図である。図１に示すように、このモータは、ハウジング１と、このハウジング１に軸受２を介して回転自在に取り付けられた駆動軸３と、この駆動軸３に固定されたシリンダブロック４とを備える。

上記シリンダブロック４は、周方向に配列された複数のシリンダボア４０を有する。この複数のシリンダボア４０には、複数のシリンダピストン５が、進退自在に嵌め込まれている。

上記シリンダピストン５の先端部は、球状に形成され、シュー６に連結されている。このシュー６は、ハウジング１に相対的に位置決めされた斜板７に支持されている。この斜板７は、上記駆動軸３に対して傾動可能な面を有し、この面によって上記複数のシリンダピストン５を支持する。この斜板７は、傾転制御機構８によって傾動し、上記駆動軸３に対する傾転角度を制御される。

上記ハウジング１には、上記シリンダボア４０に接続されて、上記シリンダボア４０に対して作動油の給排を行う第１メイン通路１１および第２メイン通路１２が設けられている。

上記ハウジング１の内面には、シリンダブロック４の端面に対向して、バルブプレート９が取り付けられている。このバルブプレート９は、円弧状の第１ポート９１および第２ポート９２を有し、第１ポート９１および第２ポート９２は、対称的に形成されている。

上記各シリンダボア４０の底部には、シリンダボア４０の内部に作動油を給排するためのポート４０ａが形成されている。上記シリンダブロック４の端面は、上記バルブプレート９に接触している。

上記ハウジング１の上記第１メイン通路１１と、上記バルブプレート９の上記第１ポート９１と、所定の上記シリンダボア４０のポート４０ａとは、連通可能となる。上記ハウジング１の上記第２メイン通路１２と、上記バルブプレート９の上記第２ポート９２と、所定の上記シリンダボア４０のポート４０ａとは、連通可能となる。

そして、上記第１メイン通路１１から作動油を供給すると、この作動油は、上記第１ポート９１を経由して、所定の上記シリンダボア４０に流れ込んで、上記シリンダピストン５を往復運動させつつ、上記シリンダブロック４および上記駆動軸３を一方向に回転させる。その後、シリンダボア４０内の作動油は、上記第２ポート９２を経由して、上記第２メイン通路１２から排出される。供給側の第１メイン通路１１内の圧力は、排出側の第２メイン通路１２内の圧力よりも高い。

一方、上記第２メイン通路１２から作動油を供給すると、上記シリンダブロック４および上記駆動軸３は、他方向に回転する。その後、シリンダボア４０内の作動油は、上記第１メイン通路１１から排出される。

上記傾転制御機構８は、シリンダ８１と、上記シリンダ８１内に配置されたピストン８２と、上記ピストン８２と上記斜板７とを連結するロッド８３とを有する。シリンダ８１は、ハウジング１の一部に形成される。ピストン８２は、スリーブ形状である。ロッド８３は、このピストン８２の内部に、挿入状に取り付けられている。

上記シリンダ８１、上記ピストン８２および上記ロッド８３は、同心状に、配置される。ピストン８２は、シリンダ８１内を往復動可能である。ロッド８３は、ピストン８２とともに、シリンダ８１の軸に沿って往復動可能である。

上記ピストン８２が、図中右側に移動するとき、斜板７の傾斜角度は、大きくなり、ピストン８２が、図中左側に移動するとき、斜板７の傾斜角度は、小さくなる。ピストン８２が図中最も右側に移動するときを、ピストン８２のストロークの上限値といい、ピストン８２が図中最も左側に移動するときを、ピストン８２のストロークの下限値という。

図２に示すように、上記ピストン８２は、筒部８２０ａと、この筒部８２０ａの一端に取り付けられる鍔部８２０ｂとを有する。筒部８２０ａは、シリンダ８１内を進退自在に移動する。鍔部８２０ｂは、シリンダ８１内に配置されている。鍔部８２０ｂは、シリンダ８１内を、第１室８１１と第２室８１２とに仕切る。つまり、鍔部８２０ｂは、シリンダ８１内の閉じられた一つの空間を、第１室８１１と第２室８１２とに分ける。第１室８１１は、第２室８１２よりも、斜板７側に位置する。シリンダ８１には、第１室８１１に連通する第１通路８１ａと、第２室８１２に連通する第２通路８１ｂとが、設けられている。

上記ピストン８２の鍔部８２０ｂは、上記第１室８１１に面する第１受圧面８２１と、上記第２室８１２に面する第２受圧面８２２とを有する。第１、第２受圧面８２１，８２２は、シリンダ８１の軸に直交する。第１受圧面８２１の面積は、第２受圧面８２２の面積よりも、小さい。

上記傾転制御機構８は、ピストン８２のシリンダ８１内でのストロークの上下限を調整するストローク調整部２０を有する。ストローク調整部２０は、ピストン８２のストロークの上限値を調整する上限値調整軸２１と、ピストン８２のストロークの下限値を調整する下限値調整軸２２とを有する。

上記上限値調整軸２１は、筒状のネジ軸部２１１と、このネジ軸部２１１の一端に取り付けられた鍔部２１２とを有する。

上記ネジ軸部２１１は、シリンダ８１の軸方向の端部に取り付けられた蓋部２３を貫通する。ネジ軸部２１１の外周面には、雄ネジが設けられ、蓋部２３の内周面には、雌ネジが設けられ、ネジ軸部２１１と蓋部２３とは、螺合している。ネジ軸部２１１には、ナット２４が螺合している。

上記鍔部２１２は、シリンダ８１内（第２室８１２）に配置されている。鍔部２１２の外周面には、Ｏリング２６が嵌め込まれている。鍔部２１２の軸方向外側の端面２１２ａは、ピストン８２の第２受圧面８２２に、当接可能となる。

そして、上記ネジ軸部２１１を蓋部２３に螺進退させることで、上記鍔部２１２の端面２１２ａのシリンダ８１内の位置を調整できる。つまり、上限値調整軸２１は、ピストン８２のストロークの上限値を調整できる。

上記下限値調整軸２２は、ネジ軸部２２１と、このネジ軸部２２１の一端に取り付けられたガイド軸部２２２と、このガイド軸部２２２の一端に取り付けられた鍔部２２３とを有する。

上記ネジ軸部２２１は、上限値調整軸２１を貫通する。ネジ軸部２２１の外周面には、雄ネジが設けられ、上限値調整軸２１の筒状のネジ軸部２１１の内周面には、雌ネジが設けられ、ネジ軸部２２１と筒状ネジ軸部２１１とは、螺合している。ネジ軸部２２１には、ナット２５が螺合している。

上記ガイド軸部２２２は、ピストン８２の内部に、進退自在に挿入されている。上記鍔部２２３は、ピストン８２内に配置されている。ガイド軸部２２２の外周面には、Ｏリング２７が嵌め込まれている。鍔部２２３の軸方向内側の端面２２３ａは、ピストン８２内の内端面８２ａに、当接可能となる。

そして、上記ネジ軸部２２１を筒状ネジ軸部２１１に螺進退させることで、上記鍔部２２３の内端面２２３ａのシリンダ８１内の位置を調整できる。つまり、下限値調整軸２２は、ピストン８２のストロークの下限値を調整できる。

図３は、上記モータの回路図を示す。図３に示すように、上記駆動軸３、上記シリンダブロック４、上記シリンダピストン５および上記斜板７から構成されるモータ部５０に、上記第１メイン通路１１および上記第２メイン通路１２が、接続されている。第１メイン通路１１から分岐した第１サブ通路１３は、シリンダ８１の第１通路８１ａに接続されている。第２メイン通路１２は、第２サブ通路１４に接続されている。

上記第１サブ通路１３から分岐した第１バルブ通路３１は、切換部８４に接続されている。切換部８４は、第２バルブ通路３２を介して、シリンダ８１の第２通路８１ｂに接続されている。

上記第１サブ通路１３には、第２サブ通路１４と第１バルブ通路３１との接続点よりも上流側（第１メイン通路１１側）に、逆止弁が設けられている。上記第２サブ通路１４には、逆止弁が設けられている。

上記切換部８４は、例えば、電磁弁であり、第１、第２、第３ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有する。第１ポートＰ１には、上記第１バルブ通路３１が接続され、第２ポートＰ２には、タンク３３が接続され、第３ポートＰ３には、上記第２バルブ通路３２が接続されている。

上記切換部８４は、シリンダ８１内の第１室８１１と第２室８１２とへの作動油の出し入れの切り換えを行う。つまり、切換部８４は、第１位置Ｓ１と第２位置Ｓ２を有する。第１位置Ｓ１は、第３ポートＰ３に第１ポートＰ１を接続して、第２室８１２と第１バルブ通路３１とを連通する。第２位置Ｓ２は、第３ポートＰ３に第２ポートＰ２を接続して、第２室８１２とタンク３３とを連通する。なお、第１室８１１は、常時、第１メイン通路１１に連通している。

次に、上記斜板７の傾転角度の調整について説明する。ここで、第１メイン通路１１に高圧の作動油を供給し、第２メイン通路１２から低圧の作動油を排出するものとする。

上記斜板７の傾転角度を大きくする場合、切換部８４を第２位置Ｓ２とする。これにより、第２室８１２は、タンク３３に接続され、第１室８１１は、第１サブ通路１３に接続される。すると、第１メイン通路１１の高圧の作動油が、第１サブ通路１３を介して、第１室８１１に流入して、ピストン８２は、第２室８１２側（図中右側）に、移動する。第２室８１２の作動油は、タンク３３に排出される。この結果、斜板７の傾転角度は、大きくなる。

上記斜板７の傾転角度を小さくする場合、切換部８４を第１位置Ｓ１とする。これにより、第１室８１１と第２室８１２は、第１サブ通路１３に接続される。すると、第１メイン通路１１の高圧の作動油が、第１サブ通路１３を介して第１室８１１に流入すると共に、第１バルブ通路３１を介して第２室８１２に流入する。このとき、第１受圧面８２１の面積は、第２受圧面８２２の面積よりも小さいので、差圧により、ピストン８２は、第１室８１１側（図中左側）に移動する。この結果、斜板７の傾転角度は、小さくなる。

なお、上記第２メイン通路１２に高圧の作動油を供給し、上記第１メイン通路１１から低圧の作動油を排出する場合、第２メイン通路１２の高圧の作動油を、第２サブ通路１４を介して、第１サブ通路１３および第１バルブ通路３１に流入する。

上記構成のアキシャルピストンモータによれば、上記シリンダ８１内の上記第１室８１１と上記第２室８１２とに作動油を出し入れすることで、ピストン８２がシリンダ８１内を移動して、斜板７の傾転角度を調整することができる。

そして、上記傾転制御機構８では、１つのシリンダ８１の内部空間を、１つのピストン８２で、第１室８１１と第２室８１２とに分割しているので、傾転制御機構８の小型化、軽量化、および、部品数の減少を図ることができる。

また、上記ストローク調整部２０は、上記ピストン８２のストロークの上下限を調整する。これにより、斜板７の傾転角度の上下限（つまり、モータ容量の上下限）を、ストローク調整部２０により、簡単に調整できる。

また、上記第１受圧面８２１の面積が、上記第２受圧面８２２の面積よりも小さい。これにより、第１室８１１および第２室８１２に作動油を流すと、ピストン８２は、第１室８１１側に移動する一方、第１室８１１のみに作動油を流すと、ピストン８２は、第２室８１２側に移動する。このように、第１室８１１および第２室８１２に油圧通路を接続し、第２室８１２への油圧通路のみを連通と遮断とを切り換え可能とするだけでよく、油圧回路を単純な構成とできる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。シリンダピストンおよびシリンダボアの数量の増減は、自由である。

上記実施形態では、ピストンの第１、第２受圧面は、シリンダの軸に直交しているが、シリンダの軸に交差していればよい。

上記実施形態では、第１受圧面の面積は、第２受圧面の面積よりも、小さいが、第１受圧面の面積は、第２受圧面の面積よりも、大きくてもよい。

上記実施形態では、ピストンの第１室に油圧通路を常時接続していたが、この第１室への油圧通路を連通と遮断とを切り換え可能とするようにしてもよい。

１ハウジング
３駆動軸
４シリンダブロック
５シリンダピストン
７斜板
８傾転制御機構
９バルブプレート
１１第１メイン通路
１２第２メイン通路
１３第１サブ通路
１４第２サブ通路
３１第１バルブ通路
３２第２バルブ通路
２０ストローク調整部
２１上限値調整軸
２１１ネジ軸部
２１２鍔部
２２下限値調整軸
２２１ネジ軸部
２２２ガイド軸部
２２３鍔部
２３蓋部
４０シリンダボア
８１シリンダ
８１１第１室
８１２第２室
８２ピストン
８２１第１受圧面
８２２第２受圧面
８３ロッド
８４切換部

Claims

ハウジングと、
上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
上記複数のシリンダボアに進退自在に嵌め込まれた複数のシリンダピストンと、
上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のシリンダピストンを支持する斜板と、
上記斜板の上記駆動軸に対する傾転角度を制御する傾転制御機構と
を備え、
上記傾転制御機構は、
シリンダと、
上記シリンダ内に配置され、このシリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
上記ピストンと上記斜板とを連結するロッドと、
上記シリンダ内の上記第１室と上記第２室とへの流体の出し入れの切り換えを行う切換部と、
上記ピストンの上記シリンダ内でのストロークの上下限を調整するストローク調整部とを有することを特徴とするアキシャルピストンモータ。
ハウジングと、
上記ハウジングに回転自在に取り付けられた駆動軸と、
上記駆動軸に固定されると共に、周方向に配列された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
上記複数のシリンダボアに進退自在に嵌め込まれた複数のシリンダピストンと、
上記駆動軸に対して傾動可能な面によって上記複数のシリンダピストンを支持する斜板と、
上記斜板の上記駆動軸に対する傾転角度を制御する傾転制御機構と
を備え、
上記傾転制御機構は、
シリンダと、
上記シリンダ内に配置され、このシリンダ内を第１室と第２室とに仕切るピストンと、
上記ピストンと上記斜板とを連結するロッドと、
上記シリンダ内の上記第１室と上記第２室とへの流体の出し入れの切り換えを行う切換部と
を有し、
上記ピストンは、
筒部と、
上記筒部の一端に取り付けられる鍔部と
を有し、
上記鍔部は、
上記第１室に面する第１受圧面と、
上記第２室に面する第２受圧面と
を有し、
上記第１受圧面の面積と上記第２受圧面の面積とは、異なることを特徴とするアキシャルピストンモータ。