2024-162286 油圧装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162286

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】油圧装置

(51)【国際特許分類】

   F03C 1/253 20060101AFI20241114BHJP

   F04B 1/2078 20200101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

F03C1/253

F04B1/2078

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023077648

(22)【出願日】2023-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100176072

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 功

(74)【代理人】

【識別番号】100169225

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 明

(72)【発明者】

【氏名】小西 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】横田 貴也

【テーマコード（参考）】

3H070

3H084

【Ｆターム（参考）】

3H070BB04

3H070BB06

3H070CC07

3H070DD44

3H070DD48

3H070DD96

3H084AA08

3H084AA16

3H084AA43

3H084BB09

3H084CC32

3H084CC35

3H084CC48

(57)【要約】

【課題】耐久性を向上できる油圧装置を提供する。
【解決手段】油圧装置は、凹部を有するケースと、ケース内に設けられ回転軸に沿って回転可能なシャフトと、シャフトの外周に接続されるシリンダブロックと、回転軸の方向に揺動可能にシリンダブロック内に設けられる第１ピストン部と、第１ピストン部の一端に斜面が接触し、回転軸に垂直な軸に沿って傾転可能にケース内に設けられる斜板と、斜板の底面に接触するボール、及び先端でボールを回転可能に保持し、回転軸の方向に揺動可能にケースの凹部に設けられ、ボールとの間に油が流通する隙間が底面側に設けられているボール保持部を有する第２ピストン部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部を有するケースと、
前記ケース内に設けられ、回転軸に沿って回転可能なシャフトと、
前記シャフトの外周に接続されるシリンダブロックと、
前記回転軸の方向に揺動可能に、前記シリンダブロック内に設けられる第１ピストン部と、
前記第１ピストン部の一端に斜面が接触し、前記回転軸に垂直な軸に沿って傾転可能に前記ケース内に設けられる斜板と、
前記斜板の底面に接触するボール、及び先端で前記ボールを回転可能に保持し、前記回転軸の方向に揺動可能に前記ケースの凹部に設けられ、前記ボールとの間に油が流通する隙間が底面側に設けられているボール保持部を有する第２ピストン部と、
を備える油圧装置。

【請求項2】

前記ボール保持部は、前記先端に前記底面側に凹であり前記ボールが設けられる凹部を有し、
前記ボール保持部の凹部は、底面に設けられ半球状に形成されている半球部と、開口に設けられ前記ボールの直径よりも直径が狭くなるように形成されている開口部とを有する、
請求項１に記載の油圧装置。

【請求項3】

前記ボール保持部の凹部は、前記半球部及び前記開口部の間に設けられ、前記半球部の開口の直径及び前記開口部の直径よりも直径が広くなるように形成されている円筒状の空間である円筒部をさらに有する、
請求項２に記載の油圧装置。

【請求項4】

前記半球部は、中心に、前記ボール保持部を揺動させる油が流れるための孔部を有し、
前記隙間は、前記半球部及び前記ボールの間に設けられている、
請求項２又は３に記載の油圧装置。

【請求項5】

前記ボール保持部は、弾性変形する素材で形成されており、前記先端の外径が底面側の外径よりも狭い、
請求項２又は３に記載の油圧装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、回転斜板の傾転角度を切り替えることによって容量を変更可能な変速油圧モータや変速油圧ポンプなどの油圧装置が知られている。

【0003】

これに関し、特許文献１には、傾転角度を切り替えるための二速ピストンの先端に係合する斜板の位置に半球が回転自在に圧入されているボールを備える二速油圧モータが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１３２１８８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、特許文献１に記載の技術では、ボール及び斜板が密着しているため、ボールの揺動によってボール及び斜板の接触面が摩耗して、耐久性が低下してしまう可能性があった。

【0006】

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を向上できる油圧装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の油圧装置は、凹部を有するケースと、前記ケース内に設けられ、回転軸に沿って回転可能なシャフトと、前記シャフトの外周に接続されるシリンダブロックと、前記回転軸の方向に揺動可能に、前記シリンダブロック内に設けられる第１ピストン部と、前記第１ピストン部の一端に斜面が接触し、前記回転軸に垂直な軸に沿って傾転可能に前記ケース内に設けられる斜板と、前記斜板の底面に接触するボール、及び先端で前記ボールを回転可能に保持し、前記回転軸の方向に揺動可能に前記ケースの凹部に設けられ、前記ボールとの間に油が流通する隙間が底面側に設けられているボール保持部を有する第２ピストン部と、を備える。

【0008】

また、前記ボール保持部は、前記先端に前記底面側に凹であり前記ボールが設けられる凹部を有し、前記ボール保持部の凹部は、前記底面に設けられ半球状に形成されている半球部と、開口に設けられ前記ボールの直径よりも直径が狭くなるように形成されている開口部とを有する。

【0009】

また、前記ボール保持部の凹部は、前記半球部及び前記開口部の間に設けられ、前記半球部の開口の直径及び前記開口部の直径よりも直径が広くなるように形成されている円筒状の空間である円筒部をさらに有する。

【0010】

また、前記半球部は、中心に、前記ボール保持部を揺動させる油が流れるための孔部を有し、前記隙間は、前記半球部及び前記ボールの間に設けられている。

【0011】

また、前記ボール保持部は、弾性変形する素材で形成されており、前記先端の外径が底面側の外径よりも狭い。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、油圧装置は、耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る油圧装置の構成を示す断面図である。

【図2】図１に示す油圧装置において斜板の傾転角を変更した場合を示す断面図である。

【図3】図１に示す油圧装置の第２ピストン部近傍の拡大図である。

【図4A】図３に示すボール保持部にボールを取り付ける際の第２ピストン部の形状を示す図である。

【図4B】図３に示すボール保持部にボールを取り付ける際の第２ピストン部の形状を示す図である。

【図4C】図３に示すボール保持部にボールを取り付ける際の第２ピストン部の形状を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態（以下、「本実施形態」という。）について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素及びステップに対しては可能な限り同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0015】

図１は、本実施形態に係る油圧装置１の構成を概略的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す油圧装置１において斜板３０の傾転角を変更した場合を示す断面図である。油圧装置１は、例えば、容量が可変であるアキシャル・ピストンモータであり、外部から流入口を介して油が供給され、流出口から油を外部に排出する。また、油圧装置１は、油圧装置１を制御するための制御装置（図示せず）によって、容量が例えば１速及び２速のいずれかに対応する量に制御される。図１における油圧装置１は、容量が１速に対応する容量（大容量）に制御されている状態である。図２を参照して、図２における油圧装置１は、容量が２速に対応する容量（小容量）に制御されている状態である。図１に戻って、油圧装置１は、例えば、ケース１０と、シャフト２０と、シリンダブロック２１と、第１ピストン部２２と、斜板３０と、第２ピストン部４０と、流通路５０とを含んで構成される。なお、本実施形態において、図１に示す油圧装置１を正面側からみた場合における右側方向を上面方向とし、図１に示す油圧装置１を正面側からみた場合における左側方向を底面方向とする。

【0016】

ケース１０は、油圧装置１の各構成要素を囲う容器である。ケース１０は、油圧装置１の外部から油が供給され第１の位置に設けられる流入口と、第１ピストン部２２によって押し出される油を排出し第１の位置と異なる第２の位置に設けられる流出口と、シャフト２０、シリンダブロック２１、第１ピストン部２２、斜板３０及びボール３５が設けられる空洞１１と、空洞１１の底面に設けられる凹部１２とを有する。凹部１２は、底面側が流通路５０に接続され、内部に第２ピストン部４０が収容される。

【0017】

シャフト２０は、回転軸Ｏに沿って回転可能な軸であり、ケース１０の底面側の外壁から上面方向に向かってケース１０内を介して空洞１１内に至り、かつ斜板３０の中心に設けられている孔部を貫通するようにケース１０内に設けられる。シャフト２０は、一端がケース１０の底面側の外壁に露出しており、一端に接続されている油圧装置１の外部にある減速機に回転を伝達する。また、シャフト２０は、両端のうち空洞１１内にある他端の外周にシリンダブロック２１が接続される。

【0018】

シリンダブロック２１は、第１ピストン部２２の各ピストンを収容するためのケースであり、シャフト２０の空洞１１内にある部分の外周に、例えば、スプラインを介して接続される。シリンダブロック２１は、シャフト２０と同様に、回転軸Ｏに沿って回転する。また、シリンダブロック２１は、第１ピストン部２２が有するピストンの数だけ、当該ピストンを収容するための底面から上面方向に向かう孔部が設けられている。孔部は、底面側に第１ピストン部２２のピストンが挿入され、挿入されたピストンの揺動に従って上面側から油が供給及び排出される。また、孔部は、シリンダブロック２１が回転軸Ｏに沿って回転した際に、第１の位置に一致することによって流入口に接続され、第２の位置に一致することによって流出口に接続されるように、シリンダブロック２１に設けられる。

【0019】

第１ピストン部２２は、回転軸Ｏの方向に揺動可能に、シリンダブロック２１内に設けられる。具体的には、第１ピストン部２２は、複数のピストンを有しており、各ピストンが、シリンダブロック２１に設けられている孔部のうちそれぞれのピストンに対応する孔部に挿入される。また、第１ピストン部２２は、シャフト２０及びシリンダブロック２１と同様に、回転軸Ｏに沿って回転する。ピストンは、両端のうち底面側の一端が斜板３０の斜面３１に接触しており、上面側の他端が孔部の上面側を向いている。ピストンは、第１ピストン部２２の回転軸Ｏに沿う回転に伴って、接触する斜面３１の位置の変動に従って、回転軸Ｏに沿って揺動する。

【0020】

ピストンは、ピストンが挿入されている孔部が流入口に接続されている場合、底面方向に移動することによって流入口から孔部内に油が供給される。これに対して、ピストンは、ピストンが挿入されている孔部が流出口に接続されている場合、上面方向に移動することによって流出口を介して孔部内の油を排出する。

【0021】

斜板３０は、回転軸Ｏに垂直な軸（図示せず）に沿って傾転可能にケース１０の空洞１１内に設けられる。ここで、垂直な軸は、図１において、回転軸Ｏに垂直であり、背面側から正面側に向かう仮想軸である。斜板３０は、中心部に孔部を有し、当該孔部内にシャフト２０が貫通するように設けられる。また、斜板３０は、斜面３１と、側面３２と、底面３３及び３４とを有する。斜面３１は、底面３３及び３４に対して非平行な上面側の面であり、第１ピストン部２２の一端に接触する。側面３２は、斜面３１並びに底面３３及び３４を接続する面であり、斜板３０の外周に設けられる。また、側面３２は、斜面３１及び底面３３の間の幅よりも、斜面３１及び底面３４の間の幅が長くなるように形成されている。底面３３は、シャフト２０を挟んで底面３４と反対側にある底面側の面であり、第２ピストン部４０が有するボール４６が接触する。また、底面３４は、シャフト２０を挟んで底面３３と反対側にある底面側の面であり、ボール３５が接続される。すなわち、斜板３０は、ボール３５を支点として、底面側から上面側に又は上面側から底面側に底面３４が向かうように空洞１１内で傾転する。

【0022】

ボール３５は、斜板３０を傾転させるための機構であり、空洞１１の底面におけるシャフト２０近傍の位置に設けられる。ボール３５は、斜板３０が回転軸Ｏに対して垂直な軸に沿って傾転できるように、斜板３０の底面３４と空洞１１の底面とを接続する。

【0023】

第２ピストン部４０は、斜板３０の傾転角を変更するための機構であり、回転軸Ｏの方向に揺動可能に、ケース１０の凹部１２に設けられる。また、第２ピストン部４０は、例えば、ボール４６と、ボール保持部４１とを有する。具体的には、第２ピストン部４０は、凹部１２の底面側に接続されている流通路５０を介した圧油の供給及び当該供給の停止によって、回転軸Ｏの方向に揺動する。第２ピストン部４０は、流通路５０を介して圧油が供給された場合、油圧の変化によって上面方向に移動し、斜板３０の底面３３を上面方向に押す。これによって、斜板３０は、底面３４が上面側から底面側に向かい空洞１１の底面に接触する位置に到達するまで、ボール３５を支点に傾転する。なお、図１においては、斜板３０は、図１を正面側から見た場合に反時計回りとなるように傾転する。これにともなって、油圧装置１は、図１に示される状態から図２に示される状態となり、容量が２速に対応する量に制御される。

【0024】

これに対して、第２ピストン部４０は、流通路５０を介した圧油の供給が停止された場合、油圧の変化によって底面方向に移動し、底面３３の上面方向への押し出しを停止する。これによって、斜板３０は、底面３３が上面側から底面側に向かい空洞１１の底面に接触する位置に到達するまで、ボール３５を支点に傾転する。なお、図１においては、斜板３０は、図１を正面側から見た場合に時計回りとなるように傾転する。これにともなって、油圧装置１は、図２に示される状態から図１に示される状態となり、容量が１速に対応する量に制御される。

【0025】

図３を参照しつつ、第２ピストン部４０の詳細について説明する。図３は、図１に示す油圧装置１の第２ピストン部４０近傍の拡大図である。図３に示すように、ボール４６は、ボール保持部４１の先端に回転可能に保持され、上面側が斜板３０の底面３３に接触する。ボール４６は、斜板３０の底面３４に接触することによって、斜板３０の底面３３が上面側から底面側に向かう際、上面方向に向かう力を斜板３０の底面３４に伝える。また、ボール４６は、ボール保持部４１の先端において、あらゆる方向に自在に回転可能に保持される。

【0026】

ボール保持部４１は、回転軸Ｏに対して揺動可能に凹部１２に設けられており、先端でボール４６を回転可能に保持する。ボール保持部４１は、底面側の外周が凹部１２の内周に接触し、上面側の先端の外周が凹部１２の内周から離れるように、弾性変形可能な素材で柱状に形成されている。また、ボール保持部４１は、上面側の先端に、底面側に凹でありボール４６が設けられる凹部を有しており、ボール４６との間に油が流通する隙間が当該凹部の底面側に設けられている。さらに、ボール保持部４１は、底面側の一端から上面側の先端の凹部の底面に至る孔部４５を有している。孔部４５は、内部にボール保持部４１を揺動させるための油の一部が流通する。

【0027】

ボール保持部４１の凹部は、半球部４２と、円筒部４３と、開口部４４とによって形成されている。半球部４２は、ボール４６が収容可能な半球状に形成されており、凹部の底面に設けられている。また、半球部４２の底面の中心には、孔部４５が設けられている。開口部４４は、ボール４６の直径よりも直径が狭くなるように形成されており、ボール保持部４１の凹部において最も上面側である開口に設けられている。なお、開口部４４は、上面側の先端の凹部において、半球部４２にボール４６が収容されている状態において、半球部４２及びボール４６の間に油が流通可能な隙間ができる程度に、当該凹部において半球部４２から離れた位置に設けられる。円筒部４３は、半球部４２の開口の直径及び開口部４４の直径よりも直径が広くなるように形成されている円筒状の空間であり、ボール保持部４１の凹部において半球部４２及び開口部４４の間に設けられている。

【0028】

なお、ボール保持部４１は、円筒部４３及び開口部４４が設けられている位置における外径が空洞１１の凹部１２の内径よりも狭く、かつボール保持部４１の底面側の外径よりも狭くなるように、形成される。また、ボール保持部４１は、開口部４４から上面を介して外周に至る周縁部が、例えば、塑性変形しない程度の厚さかつＲ字型の形状になるように形成される。

【0029】

以上のように構成されるボール保持部４１は、ボール４６が上面側の先端の凹部に収容される。具体的には、ボール保持部４１は、上面側の先端の凹部の半球部４２にボール４６が収容されており、開口部４４によって、ボール４６が半球部４２から脱落しないようにボール４６を支持する。また、流通路５０から孔部４５を介して上面側の先端の凹部内に油が流通する。凹部内に流通する油は、半球部４２及びボール４６の間の隙間、並びに円筒部４３及びボール４６の間の隙間の間で流通し、ボール４６が回転する際の摩擦を低減し、ボール４６の回転の潤滑性を向上させる。

【0030】

続いて、ボール保持部４１にボール４６を取り付ける場合における第２ピストン部４０の形状の変化について説明する。図４Ａ～図４Ｃは、図３に示すボール保持部４１にボール４６を取り付ける際の第２ピストン部４０の形状を示す図である。

【0031】

図４Ａを参照して、ボール保持部４１にボール４６を取り付ける場合、ボール４６は、ボール保持部４１の上面側の先端の凹部に押し付けられる。ボール保持部４１は、上面側の先端の凹部における開口部４４がボール４６から底面方向に力を受ける。

【0032】

続いて、図４Ｂを参照して、ボール保持部４１は、ボール４６から底面方向に向かう力を受けて、開口部４４近傍の部分が中心より外側に向かって弾性変形する。ボール４６は、弾性変形したことによって開口の直径が広がった開口部４４を通り、円筒部４３及び半球部４２の方向に移動する。

【0033】

続いて、図４Ｃを参照して、ボール４６は、底面側に移動し、半球部４２に収容される。ボール保持部４１は、ボール４６が収容されたことによって、開口部４４の直径が元の長さに戻る。そして、ボール保持部４１は、開口部４４によってボール４６を回転可能に保持する。

【0034】

＜効果＞
以上、本実施形態では、油圧装置１は、凹部１２を有するケース１０と、ケース１０内に設けられ、回転軸Ｏに垂直な軸に沿って回転可能なシャフト２０と、シャフト２０の外周に接続されるシリンダブロック２１と、回転軸Ｏの方向に揺動可能にシリンダブロック２１内に設けられる第１ピストン部２２と、第１ピストン部２２の一端に斜面３１が接触し回転軸Ｏに垂直な軸に沿って傾転可能にケース１０内に設けられる斜板３０とを備える。また、油圧装置１は、斜板３０の底面３３に接触するボール４６、及び先端でボール４６を回転可能に保持し、回転軸Ｏの方向に揺動可能に凹部１２に設けられ、ボール４６との間に油が流通する隙間が底面側に設けられているボール保持部４１を有する第２ピストン部４０とをさらに備える。

【0035】

この構成によれば、油圧装置１は、第２ピストン部４０において、ボール保持部４１がボール４６を回転可能に保持するため、ボール４６及び斜板３０の接触が転がり接触となる。また、油圧装置１は、ボール保持部４１において、ボール４６との間に油が流通する隙間が設けられている。したがって、油圧装置１は、第２ピストン部４０や斜板３０などの摩耗が低減されるため、耐久性を向上できる。

【0036】

また、本実施形態では、ボール保持部４１は、先端に底面側に凹でありボール４６が設けられる凹部を有する。また、ボール保持部４１の凹部は、底面に設けられ半球状に形成されている半球部４２と、開口に設けられボール４６の直径よりも直径が短くなるように形成されている開口部４４とを有する。

【0037】

これにより、油圧装置１は、開口部４４の直径がボール４６の直径よりも短いため、ボール４６がボール保持部４１から脱落することが抑制される。したがって、油圧装置１は、さらに耐久性を向上できる。

【0038】

また、本実施形態では、ボール保持部４１の凹部は、半球部４２及び開口部４４の間に設けられ、半球部４２の開口の直径及び開口部４４の直径よりも直径が長くなるように形成されている円筒状の空間である円筒部４３をさらに有する。

【0039】

これにより、ボール保持部４１は、円筒部４３の直径が半球部４２の開口及び開口部４４の直径より長いため、円筒部４３の内壁とボール４６との間に空間が形成される。したがって、油圧装置１は、ボール保持部４１及びボール４６の間の潤滑性が増大し、第２ピストン部４０の摩耗が低減されるため、さらに耐久性を向上できる。

【0040】

また、本実施形態では、半球部４２は、中心に、ボール保持部４１を揺動させる油が流れるための孔部４５を有する。また、隙間は、半球部４２及びボール４６の間に設けられている。

【0041】

これにより、油圧装置１は、油が孔部４５を介してボール保持部４１の凹部内に流通するため、ボール保持部４１及びボール４６の間の潤滑性が増大し、第２ピストン部４０の摩耗が低減される。したがって、油圧装置１は、さらに耐久性を向上できる。

【0042】

また、本実施形態では、ボール保持部４１は、弾性変形する素材で形成されており、先端の外径が底面側の外径よりも狭い。

【0043】

これにより、油圧装置１は、ボール保持部４１にボール４６を押し込むことによって、ボール４６がボール保持部４１に収容される。したがって、油圧装置１は、容易に製造できる。

【0044】

＜変形例＞
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。すなわち、上記の実施形態に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、上記実施形態及び後述する変形例が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【0045】

例えば、本実施形態では、油圧装置１は、シャフト２０に接続されているシリンダブロック２１及び第１ピストン部２２が回転軸Ｏに沿って回転する固定斜板式のアキシャル・ピストンモータであるが、これに限られるものではない。油圧装置１は、斜板３０がシャフト２０に接続されており回転軸Ｏに沿って回転する回転斜板であり、かつシリンダブロック２１がケース１０に固定接続されている回転斜板式のアキシャル・ピストンモータであってもよい。

【0046】

この構成によれば、油圧装置１は、回転斜板式のアキシャル・ピストンモータであっても、第２ピストン部４０や斜板３０などの摩耗が低減されるため、耐久性を向上できる。

【0047】

また、本実施形態では、油圧装置１は、油圧モータであり、シャフト２０による回転軸Ｏに沿った回転を油圧装置１の外部にある減速機に伝達するが、これに限られるものではない。油圧装置１は、油圧ポンプであり、減速機から伝達される回転速度に従って、シャフト２０及びシリンダブロック２１が回転軸Ｏに沿って回転しても良い。

【0048】

この構成によれば、油圧装置１は、油圧ポンプであっても、第２ピストン部４０や斜板３０などの摩耗が低減されるため、耐久性を向上できる。

【0049】

また、本実施形態では、油圧装置１は、容量が１速及び２速の２種類に制御可能な油圧モータであるが、これに限られるものではない。油圧装置１は、例えば、斜板３０が第２ピストン部４０に押されて傾転することによって１速及び２速に加えて３速以上に容量を制御可能な油圧ポンプであっても良い。

【0050】

この構成によれば、油圧装置１は、３速以上に容量が制御可能な油圧ポンプであっても、第２ピストン部４０や斜板３０などの摩耗が低減されるため、耐久性を向上できる。

【符号の説明】

【0051】

１…油圧装置、１０…ケース、２０…シャフト、２１…シリンダブロック、２２…第１ピストン部、３０…斜板、４０…第２ピストン部、４１…ボール保持部、４６…ボール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】