特許 5886184 斜板式ピストンポンプモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5886184

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】斜板式ピストンポンプモータ

(51)【国際特許分類】

   F04B 1/22 20060101AFI20160303BHJP

   F03C 1/253 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   F04B1/22

   F03C1/253

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-288144(P2012-288144)

(22)【出願日】2012年12月28日

(65)【公開番号】特開2014-129769(P2014-129769A)

(43)【公開日】2014年7月10日

【審査請求日】2014年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(72)【発明者】

【氏名】野村 陵

(72)【発明者】

【氏名】玉島 英樹

(72)【発明者】

【氏名】入江 亮次

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３４３４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１０５６７５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ １／２２

Ｆ０３Ｃ １／２５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
上記ハウジングに収容されると共に、出力軸に連結され、かつ、複数のピストン室を有するシリンダブロックと、
上記出力軸に対して傾動可能に上記ハウジングに固定される斜板と、
上記斜板の面上を滑動すると共に、球体装着部を有するシューと、
上記球体装着部に回動自在に装着される球体部と、シリンダブロックのピストン室の内周面に進退可能に嵌合される外周面を有する嵌合部と、上記球体部と上記嵌合部とを連結する連結部とを有するピストンと
を備え、
上記ピストンの質量と、上記シューの質量とを加えた質量をＭ［ｇ］とし、
上記ピストンの外面で囲まれた容積に上記嵌合部の上記外周面を構成している材料を隙間なく充填してなる仮想中実ピストンの質量と、上記シューの質量とを加えた質量をＭｒｅｆ［ｇ］とし、
上記球体部の中心から上記ピストンと上記シューとからなるピストンアッセンブリの重心までの距離をＬ［ｍｍ］とし、
上記仮想中実ピストンの球体部の中心から上記仮想中実ピストンと上記シューとからなる仮想中実ピストンアッセンブリの重心までの距離をＬｒｅｆ［ｍｍ］としたとき、
１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］＜１.２０である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】

請求項１に記載の斜板式ピストンポンプモータにおいて、
１.０４＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であることを特徴とする斜板式ピストンポンプモータ。

【請求項3】

請求項２に記載の斜板式ピストンポンプモータにおいて、
１.０８＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であることを特徴とする斜板式ピストンポンプモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械や一般産業機械で好適に使用可能な斜板式ピストンポンプモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、斜板式ピストンポンプモータにおいては、次の問題が知られている。すなわち、斜板式ピストンポンプモータにおいては、ピストンがシリンダブロックのピストン室内を往復運動する際、ピストンとピストン室との摺動面で摺動摩擦により熱が発生する。そして、この摺動摩擦による発熱で、ピストンとピストン室との摺動面に焼付きが起こることがある。

【0003】

このような背景において、上記焼付きを抑制可能なピストンとして、特開平５−２６９６２８号公報（特許文献１）に提案されているものがある。このピストンは、円筒部材の両端部の開口を密封してなる構造をしている。このピストンは、内部に密封空間を形成することによって、中実度を低くして、質量が小さくなるようにしている。このようにして、遠心力を抑制して、遠心力による接触圧力を小さくして、ピストンとピストン室との摺動面に焼付きが発生することを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−２６９６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、中実度が低い従来のピストンであっても、斜板式ピストンポンプモータをより高速回転仕様（例えば、５０００ｒｐｍ〜７０００ｒｐｍ）として効率を高くしようとすると、ピストンおよびシューに作用する遠心力が大きくなって、ピストンと、シリンダブロックのピストン室との摺動面に焼付きが発生することがある。

【0006】

詳しくは、本発明者は、斜板式ピストンポンプモータにおいては、ピストンのストロークによりピストンの重心位置が移動するため、ピストンとピストン室の摺動面の接触状態が異なり、特に、ピストンおよびシューに大きな遠心力が作用する場合には、ピストンが下死点の周辺に存在して、ピストンがピストン室から引き抜かれた状態では、ピストンとピストン室の片当たたりが顕著になることを見いだした（本発明者が見いだした課題であり、本願出願時において、この課題は公知でない）。

【0007】

そして、上記従来技術のように、単純にピストンの質量を小さくするだけでは、焼付きに対する限界の向上効果が十分でないことを見いだした。

【0008】

そこで、本発明の課題は、上記従来技術との比較において、焼付きを抑制できて高速運転が可能な斜板式ピストンポンプモータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、この発明の斜板式ピストンポンプモータは、
ハウジングと、
上記ハウジングに収容されると共に、出力軸に連結され、かつ、複数のピストン室を有するシリンダブロックと、
上記出力軸に対して傾動可能に上記ハウジングに固定される斜板と、
上記斜板の面上を滑動すると共に、球体装着部を有するシューと、
上記球体装着部に回動自在に装着される球体部と、シリンダブロックのピストン室の内周面に進退可能に嵌合される外周面を有する嵌合部と、上記球体部と上記嵌合部とを連結する連結部とを有するピストンと
を備え、
上記ピストンの質量と、上記シューの質量とを加えた質量をＭ［ｇ］とし、
上記ピストンの外面で囲まれた容積に上記嵌合部の上記外周面を構成している材料を隙間なく充填してなる仮想中実ピストンの質量と、上記シューの質量とを加えた質量をＭｒｅｆ［ｇ］とし、
上記球体部の中心から上記ピストンと上記シューとからなるピストンアッセンブリの重心までの距離をＬ［ｍｍ］とし、
上記仮想中実ピストンの球体部の中心から上記仮想中実ピストンと上記シューとからなる仮想中実ピストンアッセンブリの重心までの距離をＬｒｅｆ［ｍｍ］としたとき、
１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］＜１.２０であることを特徴としている。

【0010】

尚、この明細書（［発明を実施するための形態］の欄での記載も含む）では、上記ピストンが、内部の空洞につながる一以上の開口を有している場合には、ピストンの外面で囲まれた容積を、次のように定義する。すなわち、各開口において、各開口を完全に塞ぐことが可能なピストンの軸方向に垂直な平面であって、かつ、ピストンの重心から最も遠くに位置する平面を特定する。そして、上記一以上の開口以外のピストンの外面と、上記各開口で特性された平面（開口の数と同じ数だけ存在する）とからなる、開口を有さずに内部に空洞を有する閉じた表面を定義する。そして、この閉じた表面で囲まれた容積を、ピストンの外面で囲まれた容積として定義する。

【0011】

本発明者は、ピストンと、シリンダブロックのピストン室との摺動面に焼付きが発生するか否かが、ピストンの質量だけでは精密に判断できないことを突き止め、ピストンとシューとからなるピストンアッセンブリの質量や重心の位置に大きく依存することを突き止めた。

【0012】

詳しくは、各パラメータを定義したとき、１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であれば、ピストンとシューを一体として考えた場合の重心距離と質量との関係（バランス）を適正に管理することができて、高速回転時のピストンのシリンダへの片当たりを緩和でき、耐焼付性を向上できることを解析的に突き止めた。

【0013】

本発明によれば、１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］＜１.２０であるから、ピストンとシューを一体として考えた場合の重心距離と質量との関係（バランス）を適正に管理することができて、高速回転時のピストンのシリンダへの片当たりを緩和でき、耐焼付性を向上できる。

【0014】

尚、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の上限１.２０は、高密度の部材をピストンの取り付けたとしても、この値を超えることがないことから決定され、製品の実現限界から決定されている。

【0015】

また、一実施形態では、
１.０４＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］である。

【0016】

本発明者は、１.０４＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であれば、焼付きの抑制効果を更に大きくでき、また、１.０６＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であれば、焼付きを略防止できることを解析的に確認した。

【0017】

上記実施形態によれば、１.０４＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であるから、ピストンおよびピストン室の焼付きの抑制効果を更に大きくできる。

【0018】

また、一実施形態では、
１.０８＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］である。

【0019】

上記実施形態によれば、１.０８＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であるから、ピストンおよびピストン室の焼付きを略防止できる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、従来と比較して、ピストンおよびピストン室の焼付きを抑制できて、より高速運転が可能な斜板式ピストンポンプモータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態の斜板式ピストンポンプモータを示す模式断面図である。

【図2】上記実施形態のピストンの軸方向の模式断面図である。

【図3】変形例のピストンの模式断面図である。

【図4】変形例のピストンの模式断面図である。

【図5】変形例のピストンの模式断面図である。

【図6】変形例のピストンの模式断面図である。

【図7】従来のピストンが焼付きを生じやすい理由について説明する従来のピストンの軸方向の模式断面図である。

【図8】本発明でのピストンが焼付きを生じにくい理由について説明する本発明でのピストンの軸方向の模式断面図である。

【図9】解析結果による、サンプルのピストンの重量と、サンプルのピストンの重心位置との関係を示す図である。

【図10】従来のピストンアッセンブリについて焼付きの発生し易さを解析した解析結果を示す図である。

【図11】重心変更部材を含む内部品の材質の密度が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）と同一の実施形態でのピストンアッセンブリについて、焼付きの発生し易さを解析した解析結果を示す図である。

【図12】重心変更部材を含む内部品の材質の密度（８.４ｇ／ｃｍ^３）が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）よりも大きい実施形態でのピストンアッセンブリについて、焼付きの発生し易さを解析した解析結果を示す図である。

【図13】Ｍ／Ｍｒｅｆを縦軸に、Ｌ／Ｌｒｅｆを横軸にプロットした場合の、図１０〜１２の各サンプルの存在位置を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

【0023】

図１は、本発明の一実施形態の斜板式ピストンポンプモータを示す模式断面図である。

【0024】

図１に示すように、この斜板式ピストンポンプモータは、ハウジング１と、出力軸２と、シリンダブロック３と、カバー４と、複数のピストン５と、環状の斜板６と、シュー７とを備え、シリンダブロック３は、ハウジング１に収容され、カバー４は、ハウジング１の開口を塞いでいる。

【0025】

上記シリンダブロック３は、出力軸２に同軸に連結されている。また、上記出力軸２は、軸受２３、２４によってハウジング１に対して回動自在に支持されている。上記シリンダブロック３は、出力軸２にスプライン結合され、出力軸２に出力軸２の周方向の相対変位が阻止された状態で結合されている。上記シリンダブロック３は、複数のピストン室１０を有し、各ピストン室１０は、出力軸２の軸方向に延在し、複数のピストン室１０は、出力軸２の周方向に互いに間隔をおいて位置している。

【0026】

上記斜板６は、ハウジング１の前壁１３に固定されている。上記斜板６は、出力軸２の中心軸に垂直な平面に対して傾斜している。上記斜板６は、図１において上方になるにつれて右方に傾斜するように配置されている。上記斜板６のシリンダブロック３側の表面は、滑り面１５になっている。なお、上記斜板６は傾動可能であってもよい。

【0027】

上記シュー７は、円板状の滑動部１８と、円柱状の球体装着部１９とを一体に形成してなっている。上記滑動部１８は、斜板６の滑り面１５に滑動自在に当接している。また、上記球体装着部１９は、球状の装着凹所を有している。

【0028】

上記ピストン５は、斜板６側の先端側に球体部１７を有している。この球体部１７は、球体装着部１９の球状の装着凹所に回動自在に装着されている。また、上記ピストン５は、略円柱状の嵌合部２０と、連結部２１とを有し、嵌合部２０は、連結部２１を介して球体部１７につながっている。

【0029】

上記球体部１７は、軸方向の両端部以外の大部分の外面が球面からなっている。上記球体部１７は、軸方向の斜板６側とは反対側で球面状の外面が終了している箇所で連結部につながっている。上記嵌合部２０の外周面は、ピストン室１０の内周面に軸方向に進退可能に嵌合している。

【0030】

尚、上記各シュー７は、図示しない環状の押え板に装着されている。またシリンダブロック３の内周部には、ハウジング１の前壁１３側に突出し、板ばね支持部として機能するリテーナ４０が形成されている。このリテーナ４０と、上記押え板との間には図示しない環状の板ばねが介在している。この板ばねは、シュー７の浮き上がりを抑制する役割を担っている。

【0031】

図２は、上記ピストン５の軸方向の模式断面図である。

【0032】

上記ピストン５は、鋼製かつ一体の本体部１０１と、環状の重心変更部材１０２とを有する。上記本体部１０１は、球体部１０５と、嵌合部１０６と、連結部１０７とを有している。上記球体部１０５は、シュー７の球体装着部１９（図１参照）に回動自在に装着されるようになっている。上記嵌合部１０６は、円筒部材の球体部１０５側の一端部のみを密封してなっている。上記嵌合部１０６の外周面１１５は、シリンダブロック３のピストン室１０（図１参照）の内周面に進退可能に嵌合されるようになっている。また、上記連結部１０７は、球体部１０５と、嵌合部１０６とを連結している。

【0033】

上記重心変更部材１０２は、本体部１０１を構成する鋼材と同一密度の鋼材からなっている。上記重心変更部材１０２は、筒状の形状をしている。上記重心変更部材１０２は、嵌合部１０６の内周面１０９の軸方向の球体部１０５側とは反対側の端部に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている。上記嵌合部１０６の内周面１０９の軸方向の球体部１０５側とは反対側の端部に、重心変更部材１０２を固定することにより、ピストン５とシュー７とからなるピストンアッセンブリの重心を、本体部１０１の重心よりも球体部１０５側とは反対側に位置させるようになっている。

【0034】

図１、２を参照して、この斜板式ピストンポンプモータは、ピストン５の質量と、シュー７の質量とを加えた質量をＭ［ｇ］とし、ピストン５の外面で囲まれた容積に嵌合部１０６の外周面を構成している材料を隙間なく充填してなる仮想中実ピストンの質量とシュー７の質量とを加えた質量をＭｒｅｆ［ｇ］とし、球体部１０５の中心からピストン５とシュー７とからなるピストンアッセンブリの重心までの距離をＬ［ｍｍ］とし、上記仮想中実ピストンの球体部の中心から上記仮想中実ピストンとシュー７とからなる仮想中実ピストンアッセンブリの重心までの距離をＬｒｅｆ［ｍｍ］としたとき、１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）０.７］＜１.２０が満たされている。

【0035】

上記構成において、この斜板式ピストンポンプモータは次のように動作するようになっている。

【0036】

すなわち、カバー４に形成される作動油供給口４３から作動油を供給すると、弁板３３の供給孔３４を介して図１の紙面に対して手前側に配置されるシリンダブロック３の各ピストン室１０に作動油が供給されるようになっている。するとピストン５は、伸長してシュー７を斜板６側に押圧する。上記斜板６は、図１に示されるように下方に向かうにつれて左方となるように傾斜して配置されるので、ピストン５によって斜板６に押付けられるシュー７には下方に力が作用する。したがって、図１において手前側に配置されるピストン５が伸長しながら下方に変位するから、シリンダブロック３およびシリンダブロック３に連結される出力軸２が、図１の左方から見たとき時計まわりに回転駆動するようになっている。

【0037】

また、図１の紙面に対して奥側に配置される各ピストン５は、シリンダブロック３の回転とともに上方に移動しながら斜板６からの力を受けて縮退する。すると、上記ピストン室１０内の作動油が、弁板３３の排出孔およびカバー４の作動油排出口４４から外部に排出される。このようにして出力軸２を回転駆動するようになっている。

【0038】

また、この斜板式ピストンポンプモータは、出力軸の回転動力によって、上述の動作の逆の動作を行うことができて、出力軸の回転動力を作動油の流れに変えることができる。このことから、この斜板式ピストンポンプモータは、ピストン室１０内に作動油を吸入し、ピストン室１０内から吐出する、又は、ピストン室１０内に作動油が供給され、ピストン室１０内から排出する一連の動作を行うことができて、ポンプやモータとして動作させることができるようになっている。

【0039】

また、供給孔３４からシリンダブロック３のピストン室１０に供給される作動油は、ピストン５およびシュー７に形成される油孔を介してシュー７と斜板６の滑り面との間に供給されて潤滑剤として機能する。このことから、シュー７が、斜板６の滑り面１５上をスムーズに滑動することができる。

【0040】

図３は、変形例のピストン２０５の模式断面図であり、重心変更部材２０３が、本体部２０１を構成する鋼材と同一密度の鋼材からなる変形例のピストン２０５の模式断面図である。

【0041】

このピストン２０５は、本体部２０１と、潤滑剤通路形成部材２０２と、重心変更部材２０３と、Ｏリング２０４と、止め輪２０６とを有する。上記本体部２０１は、球体部２１０と、嵌合部２１１と、連結部２１２とを有する。連結部２１２は、球体部２１０と、嵌合部２１１とを連結している。上記嵌合部２１１は、円筒部材の球体部２１０側の一端部のみを密封してなっている。上記潤滑剤通路形成部材２０２は、筒状部２１４を有し、その筒状部２１４は、嵌合部２１１の内周面に内嵌されて固定されている。

【0042】

上記筒状部２１４の外周面は、その筒状部２１４の軸方向の一端と他端とを連通する図示しない一以上の直線状や螺旋状の溝を有している。この一以上の図示しない溝の両端は開口している。潤滑油を、この溝内を通過させて、嵌合部２１１の外周面を冷却して、嵌合部２１１の焼付きを抑制している。また、上記一以上の図示しない溝を通過した潤滑剤を、球体部２１０および連結部２１２内に形成した潤滑剤通過通路２１５を通過させて球体部２１０の先端側に送って、球体部２１０とシューとの焼付きを抑制している。

【0043】

上記重心変更部材２０３は、本体部２０１を構成する鋼材と同一密度の鋼材からなっている。上記重心変更部材２０３は、潤滑剤通路形成部材２０２の筒状部２１４の内周面に圧入により内嵌されて固定されている。上記重心変更部材２０３は、嵌合部２１１の略２／５程度の軸方向の長さを有し、嵌合部２１１の球体部２１０側とは反対側の端の軸方向の位置は、重心変更部材２０３の球体部２１０側とは反対側の端の軸方向の位置と略一致している。

【0044】

上記Ｏリング２０４は、重心変更部材２０３の外周面に形成された環状溝に嵌入されている。上記Ｏリング２０４は、重心変更部材２０３と、筒状部２１４との間をシールしている。上記嵌合部２１１の内周面の球体部２１０側とは反対側の端部には、環状溝が形成されている。上記止め輪２０６は、その環状溝内に嵌入されている。上記止め輪２０６は、重心変更部材２０３の軸方向の球体部２１０側とは反対側の端面に接触している。上記止め輪２０６は、重心変更部材２０３が軸方向の球体部２１０側とは反対側から抜け出ることを防止している。

【0045】

図４は、変形例のピストン３０５の模式断面図であり、重心変更部材３０３が、本体部２０１を構成する鋼材と異なる密度の材料からなる変形例のピストン３０５の模式断面図である。尚、この変形例のピストン３０５では、図３に示す変形例のピストン２０５と同一の部材には、同一の符号を伏して説明を省略する。

【0046】

この変形例では、重心変更部材３０３の長さが、短くなった点と、重心変更部材３０３の材質が、本体部２０１を構成する鋼材の密度よりも高い材質、例えば、銅合金等（本体部２０１を構成する鋼材の密度よりも高い密度の材質であれば如何なる材質でも良い）、からなっている点のみが、図３に示す変形例と異なっている。

【0047】

図５は、変形例のピストン４０５の模式断面図であり、重心変更部材４０２が、本体部４０１を構成する鋼材と異なる密度の材料からなる変形例のピストン４０５の模式断面図である。

【0048】

このピストン４０５は、鋼製かつ一体の本体部４０１と、環状の重心変更部材４０２とを有する。上記本体部４０１は、球体部４１０と、嵌合部４１１と、連結部４１２とを有する。上記嵌合部４１１は、一端部が密封された二重筒構造を有し、外側筒部２２０の中心軸と、内側筒部２２１の中心軸とは、本体部４０１の中心軸に一致している。

【0049】

上記重心変更部材４０２は、本体部４０１を構成する鋼材よりも密度が重い銅合金等の材料からなっている。上記重心変更部材４０２は、環状構造を有し、外周円筒面４２３と、内周円筒面４２４とを有する。上記外周円筒面４２３は、外側筒部２２１の内周面に圧入により固定されており、内周円筒面４２４は、内側筒部２２１の外周面に圧入により固定されている。

【0050】

図６は、変形例のピストン５０５の模式断面図であり、重心変更部材５０２が、本体部５０１を構成する鋼材と異なる密度の材料からなる変形例のピストン５０５の模式断面図である。

【0051】

このピストン５０５は、鋼製かつ一体の本体部５０１と、環状の重心変更部材５０２とを有する。上記本体部５０１は、球体部５１０と、嵌合部５１１と、連結部５１２とを有する。上記連結部５１２は、球体部５１０と、嵌合部５１１とを連結している。上記嵌合部５１１は、円筒形状を有している。

【0052】

上記重心変更部材５０２は、本体部５０１を構成する鋼材よりも密度が重い銅合金等の材料からなっている。上記重心変更部材５０２は、円筒部５４０と、蓋部５４１とを有する。上記円筒部５４０の軸方向の長さは、嵌合部５１１の軸方向の長さよりも長くなっている。上記円筒部５４０の中心軸は、本体部５０１の中心軸と一致している。上記円筒部５４０の軸方向の球体部５１０側の一端部は、連結部５１２と嵌合部５１１とに亘って形成されている円筒状の凹部に嵌合されて固定されている。

【0053】

上記重心変更部材５０２は、潤滑剤通路５３０を有する。上記潤滑剤通路５３０は、重心変更部材５０２の中心軸に沿って延在して、重心変更部材５０２を軸方向に貫通している。上記潤滑剤通路５３０は、球体部５１０と連結部５１２とに亘って形成されている潤滑剤通路５３１とつながっている。上記潤滑剤通路５３０は、潤滑剤通路５３１と同一の中心軸を有し、同一の内径を有している。

【0054】

上記蓋部５４１は、嵌合部５１１の軸方向の球体部５１０側とは反対側の開口における潤滑剤通路５３０の開口以外の部分を塞いでいる。上記蓋部５４１の環状の外周部と、嵌合部５１１の環状の内周部とは溶接により固定されている。

【0055】

尚、ピストンの本体部に、重心変更部材や潤滑剤通路形成部材等の内部部品を固定する際、圧入や、溶接の他に、ボルト等の締結部材による固定を用いることができるのは、勿論である。

【0056】

図７および図８は、ピストンおよびシューからなるピストンアッセンブリの重心の位置が、ピストンおよびピストン室の焼付きに関係することを説明するための模式図である。そして、図７は、従来のピストンの軸方向の模式断面図であり、図８は、本発明で適用できるピストンの軸方向の模式断面図である。尚、図７の参照番号７０１と、図８の参照番号８０１とは、ピストン室の開口を示している。

【0057】

図７を参照して、上記ピストン７０５およびシューに遠心力が作用する際には、ピストン７０５のストロークによりその重心位置が移動するため、ピストン７０５とシリンダブロックの摺動面の接触状態が異なってくる。

【0058】

そして、図７に示すように、従来の中空形状のピストン７０５では、ピストン７０５がシリンダブロックから引き抜かれた状態では、ピストン７０５およびシューからなるピストンアッセンブリの重心位置がより球体部側にあるため、ピストン７０５とシリンダブロックの片当たり接触が顕著になる。したがって、従来のピストン７０５のように単純にピストン７０５の質量を小さくするだけでは、重心位置を大きく変えることができず、焼付き損傷に対する限界の向上効果が十分でない。

【0059】

これに対し、図８に示すように、ピストン８０５とシューとからなるピストンアッセンブリの重心位置をピストンの球体部側とは反対側に移動させるような付加的な重量物（重心変更部材）８１１を、ピストン８０５の球体部側とは反対側に配置すると、図７に示す従来のピストン７０５と比較して、シリンダブロックの回転に伴いピストン８０５がピストン室内を進退する際に、ピストン８０５の重心の位置がピストン室の内部に存在する場合のシリンダブロックの位相角の範囲をより大きくできる。したがって、ピストン８０５の傾こうとする力を、ピストン室の内面からの反力で抑制できて、片当たり接触を抑制できて、焼付き損傷に対する限界の回転速度を格段に速くすることができるのである。

【0060】

図９は、解析結果による、サンプルのピストンの重量と、サンプルのピストンの重心位置との関係を示す図である。

【0061】

尚、図９において、白抜きの四角の中に記載された数値は、所謂ＰＶ値であり、各サンプルのピストンの速さと、各サンプルのピストンにかかる圧力とを乗じた値であり、焼付き易さの度合いの指標となる値である。

【0062】

また、図９において、ピストンの重心位置は、ピストンの軸方向の球体部からの軸方向の距離を示す。また、この解析では、ピストンの全長を、６０〜７０［ｍｍ］としている。

【0063】

また、図９において、実線は、従来のピストンにおける値を示し、点線は、本発明で適用可能なピストンにおける値を示す。

【0064】

上記点線上の測定点を参照すると、ＰＶ値は、ピストンの重心位置が球体装着部から離れるにしたがって、質量が大きくなるにも拘わらず、５２８、４１７、２１５と下がっている。したがって、ピストンの重心、正確には以下に説明するように、ピストンとシューとからなるピストンアッセンブリの重心の位置が、ピストンおよびピストン室の焼付きに大きく影響することがわかる。

【0065】

本発明者は、ピストンの質量と、シューの質量とを加えた質量をＭ［ｇ］とし、ピストンの外面で囲まれた容積に、ピストンの嵌合部の外周面を構成している材料を隙間なく充填してなる仮想中実ピストンの質量と、シューの質量とを加えた質量をＭｒｅｆ［ｇ］とし、ピストンの球体部の中心から、ピストンとシューとからなるピストンアッセンブリの重心までの距離をＬ［ｍｍ］とし、上記仮想中実ピストンの球体部の中心から、上記仮想中実ピストンとシューとからなる仮想中実ピストンアッセンブリの重心までの距離をＬｒｅｆ［ｍｍ］としたときの、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値と、摺動摩擦の大きさとの関係を、多数のサンプルで解析的に検証した。

【0066】

図１０〜図１２は、その解析結果の例を示す図であり、図１０は、従来のピストンアッセンブリの解析結果を示す図である。

【0067】

また、図１１は、本発明の実施形態のピストンアッセンブリの解析結果であり、重心変更部材を含む内部品の材質の密度が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）と同一の実施形態のピストンアッセンブリ（図２、３に示すピストンを用いたピストンアッセンブリも含む）の解析結果を示す図である。

【0068】

また、図１２は、本発明の実施形態のピストンアッセンブリの解析結果であり、重心変更部材を含む内部品の材質の密度（８.４ｇ／ｃｍ^３）が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）よりも大きい実施形態のピストンアッセンブリ（図４〜６に示すピストンを用いたピストンアッセンブリも含む）の解析結果を示す図である。

【0069】

尚、図１０〜１２において、重心がシリンダ外（ピストン室外）にでる位相は、上死点（ピストンが最もピストン室に入り込んでいる点）を、基準にして、出力軸の回転方向を正の方向としたときの位相を示している。

【0070】

また、図１０〜１２において、判断の欄に記載した、○、◎、△、×は、解析において焼付きが発生する度合いを示し、解析的に◎、○、△、×の順に焼付きが発生し易くなり、◎、○は、解析的には、焼付きが発生しない一方、△は、解析的に、焼付きの発生を否定できないことを示す。また、×は、解析的に焼付きが発生する。また、図１０〜１２における形状図の欄では、各サンプルのピストンの形状を示している。

【0071】

図１０に示すように、従来型のピストンでは、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が、０.９４４の中空ピストンと、１.００８の軽量ピストンで、解析的に焼付きが発生する。これらのサンプルは、ピストンアッセンブリの重心位置が、ピストン室の手前（開口）側に存在しすぎて、片当たりの発生が予測されることが原因である。また、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が、基準ピストンと同程度の１.０１２の中実ピストンでも、解析的に焼付きの発生を否定できないようになっている。

【0072】

一方、図１１に示すように、重心変更部材を含む内部品の材質の密度が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）と同一の実施形態のピストンアッセンブリのサンプルの場合では、いずれのサンプルでも、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が、１.０４５から１.１２７の範囲に収まり、解析的に焼付きが起こりにくくなっている。これらのサンプルが焼付きを起こしにくい理由は、比較的に軽くて、ピストンアッセンブリの重心位置もよりシュー側とは反対側にあるからである。

【0073】

また、図１２に示すように、重心変更部材を含む内部品の材質の密度（８.４ｇ／ｃｍ^３）が本体部の材質の密度（７.８ｇ／ｃｍ^３）よりも大きい実施形態のピストンアッセンブリの場合でも、いずれのサンプルでも、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が、１.０５０から１.１３３の範囲に収まり、解析的に焼付きが起こりにくくなっている。これらのサンプルが焼付きを起こしにくい理由も、比較的に軽くて、ピストンアッセンブリの重心位置もよりシュー側とは反対側にあるからである。

【0074】

図１１、１２で示す各サンプルが焼付きを起こしにくい理由は、各パラメータを定義したとき、１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であれば、ピストンとシューを一体として考えた場合の重心距離と質量との関係（バランス）を適正に管理することができて、高速回転時のピストンのシリンダへの片当たりを緩和でき、耐焼付性を向上できるためであると推察される。

【0075】

図１３は、Ｍ／Ｍｒｅｆを縦軸に、Ｌ／Ｌｒｅｆを横軸にプロットした場合の、図１０〜１２の各サンプルの存在位置を表す図である。

【0076】

尚、図１３において、◆は、図１０の基準ピストンの値であり、×は、図１０の従来ピストンの値であり、○は、図１１に示す同一密度部品の追加の実施形態の値であり、△は、図１２に示す高密度部品の追加の実施形態の値である。

【0077】

また、図１３の実線は、１.０２＝（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］で規定される線を示す。

【0078】

図１３に示すように、焼付きが発生する基準ピストンアッセンブリおよび従来ピストンアッセンブリは、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が１.０２よりも小さくなっている。一方、解析的に焼付きの発生が大きく抑制されると判断できる本実施形態でのピストンアッセンブリは、全て、（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が１.０２よりも大きくなっている。このことから、解析的に（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］の値が１.０２よりも大きければ、ピストンおよびピストン室の焼付きを大きく抑制できる。

【0079】

したがって、上記実施形態の斜板式ピストンポンプモータによれば、１.０２＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］＜１.２０であるから、ピストンとシューを一体として考えた場合の重心距離と質量との関係（バランス）を適正に管理することができて、高速回転時のピストンのシリンダへの片当たりを緩和でき、耐焼付性を向上できる。

【0080】

また、そのうちの幾つかは、１.０４＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であるから、ピストンおよびピストン室の焼付きの抑制効果を更に大きくでき、また、そのうちで、１.０８＜（Ｌ／Ｌｒｅｆ）／［（Ｍ／Ｍｒｅｆ）^０.７］であるものは、ピストンおよびピストン室の焼付きを略防止できる。

【0081】

なお、上記の各実施形態では、ピストン５が球体部１７を有し、シュー７が球体装着部１９を有する例について説明したが、ピストン５が球体装着部１９を有し、シュー７が球体部１７を有する場合であっても本発明を適用できる。この場合においても、ピストンとシューとからなるピストンアッセンブリの重心までの距離Ｌ［ｍｍ］は、球体部の中心からが基準となる。

【符号の説明】

【0082】

１ ハウジング
２ 出力軸
３ シリンダブロック
５,２０５,３０５,４０５,５０５,８０５ ピストン
６ 斜板
７ シュー
１０ ピストン室
１７,１０５,２１０,４１０,５１０ ピストンの球体部
２０,１０６,２１１,４１１,５１１ ピストンの嵌合部
２１,１０７,２１２,４１２,５１２ ピストンの連結部
１１５ 嵌合部の外周面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図13】

【図10】

【図11】

【図12】