閥板及具備該閥板的軸向活塞式油壓泵·馬達的製作方法
2023-09-22 02:34:55
專利名稱：閥板及具備該閥板的軸向活塞式油壓泵·馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及閥板及具備該閥板的軸向活塞式油壓泵及軸向活塞式油壓馬達。
背景技術：
作為油壓泵及油壓馬達的各例已知的有軸向活塞式油壓泵及軸向活塞式油壓馬達。作為軸向活塞式油壓泵已知的有斜板式油壓泵及斜軸式油壓泵。又，作為軸向活塞式油壓馬達已知的有斜板式油壓馬達及斜軸式油壓馬達。例如已知的斜板式油壓泵(以下，簡稱為斜板式泵)在專利文獻I中公開。例如已知的斜板式油壓馬達(以下，簡稱為斜板式馬達)在專利文獻2中公開。例如已知的斜軸式油壓泵·馬達在專利文獻3中公開。 這些泵及馬達的任意一個都具備閥板。而且，泵及馬達的區別點在於是否通過驅動軸的旋轉使缸體旋轉(泵)，相反地是否通過缸體的旋轉使馬達軸旋轉(馬達)，結構是基本上相同。關於所述閥板，以專利文獻I的斜板式泵為例進行說明。在圖11中示出專利文獻I的斜板式泵61。該斜板式泵61的泵殼62內具備固定於驅動軸63能夠一體地旋轉的缸體64。缸體64的後端面與閥板65接觸並被支持。在缸體64上,在驅動軸63的周圍相互平行地形成有多個缸66。在各缸66中插入有活塞67。各活塞67的頂端部與滑靴67a連接。滑靴67a可以與缸體64及活塞67 —體地旋轉，並相對於固定於斜板69上的滑靴板68可以滑動。驅動軸63通過未圖示的驅動裝置而旋轉時，缸體64也一體地旋轉，並通過來自斜板69的反作用活塞67在缸66內往返運動。通過缸66的內壓的作用缸體64的後端面受閥板65按壓。由於缸體64以該狀態旋轉，因此在閥板65和缸體64的滑動面上產生摩擦熱。一般地是用該滑動面密封工作油的同時通過適量的排油(漏油)進行潤滑及冷卻以保持熱平衡。但是，伴隨著缸66的內壓的高壓化、缸體64的高速旋轉化，有可能發生滑動面的發熱膠著及閥板65的熱裂。增加漏油量以提高冷卻效果時會導致泵及馬達的效率下降。在使用閥板的斜軸式泵中也同樣存在這樣的問題。此外，對於具有與這些油壓泵基本上相同的結構的斜板式馬達及斜軸式馬達也不可避免地存在同樣的問題。現有技術文獻
專利文獻I :日本特開2003-003949號公報；
專利文獻2 :日本特開平11-022654號公報；
專利文獻3 :日本特開2002-349423號公報。
發明內容
發明要解決的問題
本發明是為了解決相關的問題而形成的，其目的在於提供一種閥板，其不依賴通過滑動面的油壓平衡的漏油量的調節而能夠大幅度抑制運行中的閥板的升溫，以及提供使用該閥板的軸向活塞式油壓泵及軸向活塞式油壓馬達。解決問題的手段本發明的閥板是用於在外殼內具備旋轉軸和旋轉式缸體的軸向活塞式油壓機器的閥板，其中，具有與所述缸體的後端面接觸並支持它的滑動支持面；
作為背面與該滑動支持面相對應的相反側的面；
貫通所述旋轉軸的中心孔；和
作為工作油的出入口貫通地形成在該中心孔的周圍的多個埠；
在所述背面的除所述埠以外的區域上形成有能夠使工作油流入的冷卻用凹處。根據該閥板，流入至背面的冷卻用凹處中的工作油成為製冷劑，並吸收因與缸體的滑動而產生的摩擦熱。由此可以發揮閥板的冷卻作用。由於滑動面溫度局部性地高於外殼內排油溫度，因此作為用於製冷劑的工作油使用外殼內排油、通過吸入埠或排出埠的油中的任意一種也可以得到冷卻效果。在所述埠形成在所述中心孔的左右兩側的閥板中，可以將所述冷卻用凹處形成在所述中心孔的沒有形成埠的上下方中的至少任意一方上，且使該凹處的底部為所述滑動支持面。這樣，可以有效地冷卻因沒有形成埠而摩擦熱難以發散的部分。在所述背面上可以形成從所述冷卻用凹處連通至內方的所述中心孔和外方的外殼內空間中的至少一方的工作油流通用的槽。這樣，由於工作油在所述凹處與內方的所述中心孔和/或外方的外殼內空間之間流通，因此可以期待冷卻效果的提高。所述冷卻用凹處也可以由使所述背面的內方的所述中心孔和外方的外殼內空間連通的槽構成。這樣，使前述的工作油的流通順利地進行，可以期待冷卻效果的提高。該閥板為軸向活塞式油壓泵用的構件時，也可以在所述背面形成從所述冷卻用凹處連通至所述埠中的作為工作油吸入側的埠的工作油流通用的槽。這樣，在所述凹處中流通大量的工作油，因此提高閥板的冷卻效果。所述槽也可以是所述凹處本身。即，也可以將凹處形成為能夠與工作油吸入側的埠連通。該閥板為軸向活塞式油壓馬達用的構件時，也可以在所述冷卻用凹處上連接與所述埠中的作為工作油排出側的埠連通的工作油供給通路。這樣，從排油側埠向所述凹處積極地送入冷卻用的工作油，因此提高冷卻效果。本發明的油壓泵是具備閥板的軸向活塞式油壓泵；
所述閥板為前述的閥板中的任意閥板；
所述旋轉軸為用於旋轉所述缸體的驅動軸；
所述多個埠為工作油的吸入埠及排出埠。本發明的油壓馬達是具備閥板的軸向活塞式油壓馬達；
所述閥板為前述的閥板中的任意閥板；
所述旋轉軸為通過所述缸體的旋轉而旋轉驅動的馬達軸；
所述多個埠是通過馬達的旋轉方向的切換而相互切換的工作油的供給埠及排出埠。發明的效果
根據本發明，不依賴漏油量的調節，流入至閥板的背面的冷卻用凹處的工作油變成製冷劑，從而吸收與缸體的滑動而產生的摩擦熱。由此有效地冷卻閥板。因此，在其與缸體的滑動面上不會發生發熱膠著等缺陷下使缸體的轉速上升，又，可以提高油壓。
圖I是示出根據本發明的一實施形態的具備閥板的斜板式的軸向活塞式油壓馬達的主要部分的縱向剖視 圖2是示出組裝在圖I的軸向活塞式油壓馬達中的閥板的背面的圖I的I-I線向視
圖3是示出用於軸向活塞式油壓馬達的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖4是示出用於軸向活塞式油壓馬達的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖5是示出用於軸向活塞式油壓馬達的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向 視圖的 圖6是示出用於軸向活塞式油壓馬達的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖7是示出用於軸向活塞式油壓馬達的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖8是示出用於軸向活塞式油壓泵的閥板的實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的
圖9是示出用於軸向活塞式油壓泵的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖10是示出用於軸向活塞式油壓泵的閥板的又一實施形態的相當於圖I的I-I線向視圖的 圖11是示出具備現有的閥板的斜板式的軸向活塞式油壓泵的縱向剖視圖。
具體實施例方式參照
本發明的閥板及具備該閥板的軸向活塞式油壓馬達及軸向活塞式油壓泵的實施形態。圖I示出作為本發明的一實施形態的軸向活塞式油壓馬達(以下，稱為斜板式馬達)的主要部分。該斜板式馬達I的馬達外殼2內具備缸體3。在該缸體3上沿著其中心軸CL固定有作為輸出軸的馬達軸4。缸體3繞中心軸CL旋轉時，馬達軸4也一體地旋轉。缸體3的後端面3r在與閥板5的前表面5f接觸的狀態下被支持。因此，該前表面稱為滑動支持面5f。在閥板5的中央部上形成有貫通馬達軸4的中央貫通孔5a，因此整個閥板呈現圓環狀(參照圖2)。閥板5是在其後端部嵌合在形成於馬達外殼2的內壁面上的圓形的嵌合凹處2a中的狀態下被支持。閥板5的後端部的面(背面)的外周側被淺淺地削去，從而在與馬達外殼2的面之間生成間隙G。通過背面中與馬達外殼2的面接觸的面(稱為支持面5s)的面積設定閥板5的背面上的油壓平衡。又，在馬達外殼2的內壁面上插入有用於防止閥板5的旋轉的旋轉阻止銷11。在缸體3上，在所述中央貫通孔5a的周圍相互平行地形成有多個缸6。在各缸6中插入有活塞7。各活塞7的球狀部與滑靴7a連接。滑靴7a通過壓板8被壓在固定於斜板9上的滑靴板9a上，可以與缸體3及活塞7 —體地旋轉，並相對於斜板9及滑靴板9a可以滑動。在缸體3的各缸6的底部形成有可用於向缸6內供給和從缸6內部排出工作油的端 P 6a。一併參照圖2時可明確知道貫通閥板5形成有與所述缸體3的各埠 6a連通的多個埠 10。如圖2所示的閥板5上，在其上死點U和下死點L之間沿著周向左右分別形成有三個埠 10L、10R。埠的個數並不限於每側三個。將左側埠 IOL作為供油埠、將右側埠 IOR作為排油埠時，缸體3從其後側(從閥板5側)觀察時是繞逆時針旋轉。將左側埠 IOL作為排油埠、將右側埠 IOR作為供油埠時，缸體3是繞順時針旋轉。當然，工作油的壓力是供油側比排油側高。在馬達外殼2的內部充滿向缸6供給且從缸6排出的工作油。缸體3的後端面3r通過缸6內部的工作油的壓力被按壓在閥板5的滑動支持面5f上，缸體3以該狀態旋轉。滑動支持面5f是與前述的背面上的支持面5s相對的部分。如圖I及圖2所示，在閥板5的支持面5s上的上死點U及下死點L附近分別形成有槽狀的凹處12。設置這些凹處12以利用流入至其中的工作油冷卻閥板5。各凹處12由在閥板5 的外周近旁沿著外周圓形成的圓弧狀槽12a和用於將該圓弧狀槽12a與所述中央貫通孔5a連通的半徑方向槽12b構成。又，如圖I所示，該圓弧狀槽12a的深度tl和閥板5的形成有該槽12a的部分的厚度T之間具有tl=0. 3 O. 95T的關係。而且，該凹處12的底部的缸體3側的面形成為被包含在滑動支持面5f中。在斜板式馬達I的運行中，從缸6中排出的低壓埠的工作油通過工作油供給通路19流入至該凹處12中。而且，通過半徑方向槽12b向中央貫通孔5a流出。儘管在閥板5上因缸體3的滑動而產生摩擦熱，但是通過流入至凹處12的工作油被冷卻。閥板5的形成有凹處12的部分的厚度比其他部分薄。因此，冷卻效果是更有效。又，將圓弧狀槽12a形成在遠離中央貫通孔5a的外周近旁的理由是由於所述滑動支持面5f的外方部分與缸體3的相對旋轉速度(圓周速度)大且摩擦熱的發生量也大，從而可有效地冷卻此摩擦熱。又，即使是無法構成工作油供給通路19的情況下，在凹處12中充滿馬達外殼2內的油。由於該外殼2內的油的溫度低於滑動面溫度，因此可以得到冷卻效果。在圖I中，儘管圓弧狀槽12a和半徑方向槽12b的深度稍微不同，但是並不限於這樣的結構。兩個槽也可以是相同的深度，又，也可以使半徑方向槽12b更深。在圖3 圖8中分別示出形成於閥板13、14、15、16、17、18中的其他的不同形狀的冷卻用凹處23、24、25、26、27、28。在圖2 圖8中所示的閥板都可用於斜板式馬達。包含圖2的凹處12的這些冷卻用的凹處12、23 28是形成在閥板13 18的上死點U及下死點L上。這是因為在上死點U及下死點L上沒有形成埠 10，因此摩擦熱難以散發，與其他部分相比溫度容易上升。此外，是因為在上死點U及下死點L上存在用於形成凹處的充分的空間。因此，即使僅在上死點U及下死點L中的任意一方上形成凹處，也具有冷卻效果。又，如果可能，也可以在左右的各埠 10L、IOR之間上形成凹處，而不必局限於在上死點U及下死點L。因為在支持面的任意部位上形成凹處也可以發揮冷卻作用。圖3的閥板13的凹處23也形成在支持面13s上的上死點U及下死點L上。由沿著外周圓形成的圓弧狀槽23a和用於將該圓弧狀槽23a與閥板13的外方的馬達外殼2內連通的短的半徑方向槽23b構成。圓弧狀槽23a形成在閥板13的外周近旁上。從缸6排油的低壓埠的工作油通過工作油供給通路19流入至該凹處23。而且，通過半徑方向槽23b向外殼2內流出。圖4的閥板14的凹處24是對於圖3的凹處23增加了朝向內方的一個第二半徑方向槽24c而構成的。其他的形狀、包括第一半徑方向槽24b與圖3的凹處23相同，因此在類似的部位上標以類似的符號並省略其詳細的說明。所述第二半徑方向槽24c是從圓弧狀槽24a的中央起向內方的中央貫通孔14a延伸，但是不到達中央貫通孔14a。設置該第二的半徑方向槽24c可有效地擴大冷卻面積。圖5的閥板15的凹處25是對於圖3的凹處23增加了多個與圖4說明相同的第二半徑方向槽25c而構成的。其他的形狀、例如圓弧狀槽25a及第一半徑方向槽25b與圖3及圖4的凹處的半徑方向槽相同，因此在類似部位上標以類似符號並省略其詳細說明。整個的第二半徑方向槽25c不到達中央貫通孔15a。設置該多個的第二半徑方向槽25c也可有效地擴大冷卻面積。圖6的閥板16的凹處26是將圖3的凹處23的圓弧狀槽23a形成具有擴大的寬 度。其他的形狀、例如半徑方向槽26b與圖3的凹處23的半徑方向槽相同，因此類似的部位上標以類似的符號並省略其詳細的說明。該圓弧狀槽26a的寬度是圖2 圖5的圓弧狀槽12a、23a、24a、25a的寬度的I. 5 2倍左右。圖7的閥板17的凹處27是採用在閥板17的外周近旁沿著外周圓排列的多個圓狀凹處27a代替圖3的圓弧狀槽23a。而且，形成有用於將兩端的圓狀凹處27a與閥板17的外方的馬達外殼2連通的短的半徑方向槽27b。圖8的閥板18的凹處28是由在上死點U及下死點L上分別僅形成一個而不是多個的與圖7中所示的圓狀的凹處相同的凹處28a構成的。而且，與圖2中所示的相同的短的半徑方向槽28b形成為從各圓狀凹處28a連通至閥板18的中央貫通孔18a內。圖2 圖8中舉例示出了斜板式馬達用閥板5、13 18的凹處，但是並不限於這些結構。例如，並不是將凹處僅與外方的馬達外殼2及中央貫通孔5a、13a 18a中的任意一方連通，也可以與兩方連通。又，也可以不設置圓弧狀槽，而是僅由直接連通外方的馬達外殼2內和中央貫通孔5a、13a 18a的半徑方向槽形成凹處。另一方面，也可以不設置將凹處(圓弧狀槽及半徑方向槽)積極地與外方的馬達外殼2及中央貫通孔5a、13a 18a連通的槽。因為，即使如此也可以通過滯留在凹處的工作油發揮冷卻作用。又，因為少量的工作油通過馬達外殼2的內表面和閥板5、13 18的支持面5s、13s 18s之間的極其狹窄的間隙流過。即，無論是任何形狀，只要在支持面5s上形成凹處即可產生冷卻效果。又,對於將閥板5、13 18的凹處與外方的馬達外殼2及/或中央貫通孔5a、13a 18a連通，除此以外還可以在此基礎上增設用於向凹處供給工作油的專用通路。該專用通路在圖I中用虛線示出。即，該工作油供給通路19是以隧道狀形成在馬達外殼2的壁內。而且，該工作油供給通路19儘管未圖示，但是與前述的低壓側埠 10L、或者IOR連接。而且，通過未圖示的切換閥能夠不斷地與作為排油側的埠之間進行工作油的供給和接收。這樣，積極地向凹處輸送冷卻用的工作油，以此提高冷卻效果。又，在以上說明的斜板式馬達用閥板5、13 18中，並不是如後述的斜板式泵那樣為了提高冷卻效果而將冷卻用凹處與埠連通。這是因為在斜板式馬達中有時通過旋轉方向的變更而使左右的埠交替地成為高壓側的供油埠。如果將凹處與供油埠連通，則需向缸供給的高壓的工作油的一部分流入至凹處，有可能使馬達的輸出效率降低。又，高壓的工作油流入至閥板5、13 18的背面側時存在將閥板5、13 18從馬達外殼2中分離的作用。當然，如果允許輸出效率的降低等，則也可以通過將冷卻用凹處與埠連通來提高冷卻效果。在圖9及圖10中示出斜板式泵用的閥板20、21的支持面20s、21s。斜板式泵具有基本上與斜板式馬達相同的結構。但是，斜板式泵與斜板式馬達不同之處是固定於缸體的中心上的軸為驅動軸而不是馬達軸。通過驅動裝置旋轉該驅動軸，以此使缸體旋轉。結果球狀頂端部與滑靴7a連接的各活塞在缸內往復運動。這樣，斜板式泵的輸入和輸出與斜板式馬達完全相反。但是，與斜板式馬達相同的是缸體因缸的內壓的作用被按壓在閥板上的狀態下旋轉。其結果是，閥板和缸體之間的滑動面上產生摩擦熱。以上引用本說明書的「背景技術」的欄中的說明。在圖9及圖10所示的閥板20、21的任意一個上也形成有工作油的吸入用及排出用的埠 22R、22L。右側的長的圓弧狀的埠 22R為吸入側的埠，左側的三個埠 22L為 排出側的埠。吸入側埠 22R具有與斜板式馬達的埠 IOR (圖2 圖8)不同的形狀。這是因為吸入側的工作油為低壓，因此即使形成如圖示的長的埠 22R，也不會在閥板20、21上發生強度性的問題。又，吸入側一直是吸入側，不會由於驅動軸的旋轉方向的改變而使吸入和排出互換。高壓側為了保持閥板20、21的強度而在埠上形成所謂的橋(兩個埠22L之間的部分)。這些閥板20、21的支持面20s、21s上，在上死點U及下死點L上分別形成有冷卻用的凹處。在圖9的閥板20上形成有與圖2所示的馬達用閥板5的凹處12相類似的凹處30。上死點U及下死點L的各凹處30由在閥板20的外周近旁沿著外周圓而形成的圓弧狀槽30a和用於將該圓弧狀槽30a與所述中央貫通孔20a連通的半徑方向槽30b構成。但是，圓弧狀槽30a的一端側與所述吸入側埠 22R連通。因此，工作油經由圓弧狀槽30a和半徑方向槽30b在吸入側埠 22R和中央貫通孔20a之間流通。與將該凹處30僅與外方的馬達外殼2內及中央貫通孔20a連通的情況相比，通過與工作油的流通量多的埠 22R連通，以此提高閥板20的冷卻效果。又，將圓弧狀槽30a與吸入側埠 22R而不是排出側埠 22L連通的理由是在與排出側埠 22L連通的情況下泵效率會下降。圖10中所示的閥板21的凹處31僅由與吸入側埠 22R連通的圓弧狀槽31a構成。雖然斜板式泵用閥板20、21的凹處30、31僅在圖9及圖10中舉例示出，但並不限於這樣的結構。例如，也可以原封不動地採用圖2 圖8所示的斜板式馬達用閥板5、13 18的凹處12、23 28。又，也可以採用將圖3 圖6中所示的圓弧狀槽23a、24a、25a、26a與吸入側埠 22R連通的結構。又，也可以採用將圖4及圖5中所示的第二半徑方向槽24c、25c與吸入側埠 22R連通的結構。又，也可以採用將圖7及圖8所示的圓狀凹處27a、28a與吸入側埠 22R連通的結構。在以上說明的實施形態中例舉了斜板式馬達及斜板式泵。但是並不限於此。例如可以將本發明應用於斜軸式油壓馬達及斜軸式油壓泵中。工業應用性
根據本發明，在不依賴漏油量的調節的情況下可以實現閥板的有效冷卻。因此，對於要求轉速進一步提高及工作油壓力進一步提高的油壓馬達及油壓泵尤其有用。
符號的說明
1斜板式馬達；
2馬達外殼；
3缸體；
4馬達軸；
5閥板；
6缸； 7活塞；
7a滑靴；
8壓板；
9斜板；
9a滑靴板；
10埠；
11旋轉阻止銷；
12凹處；
13 18閥板；
19工作油供給通路；
20,21閥板；
22埠；
23 28凹處；
30,31凹處；
CL(缸體的)中心軸；
G(閥板背面的間隙)。
權利要求
1.一種閥板， 所述閥板是用於在外殼內具備旋轉軸和旋轉式缸體的軸向活塞式油壓機器的閥板； 具有與所述缸體的後端面接觸並支持它的滑動支持面； 作為背面的與該滑動支持面相對應的相反側的面； 貫通所述旋轉軸的中心孔；和 作為工作油的出入口貫通地形成在該中心孔的周圍的多個埠； 在所述背面的除所述埠以外的區域上形成有能夠使工作油流入的冷卻用凹處。
2.根據權利要求I所述的閥板，其特徵在於，所述埠形成在所述中心孔的左右兩側，所述冷卻用凹處形成在所述中心孔的上下方中的至少任意一方上，且使該凹處的底部為所述滑動支持面。
3.根據權利要求I或2所述的閥板，其特徵在於，在所述背面上形成從所述冷卻用凹處連通至內方的所述中心孔和外方的外殼內空間中的至少一方的工作油流通用的槽。
4.根據權利要求I所述的閥板，其特徵在於，所述冷卻用凹處由使所述背面的內方的所述中心孔和外方的外殼內空間連通的槽構成。
5.根據權利要求I所述的閥板，其特徵在於，所述油壓機器為軸向活塞式油壓泵，在所述背面形成從所述冷卻用凹處連通至所述埠中的作為工作油吸入側的埠的工作油流通用的槽。
6.根據權利要求I所述的閥板，其特徵在於，所述油壓機器為軸向活塞式油壓馬達，在所述冷卻用凹處上連接與所述埠中的作為工作油排出側的埠連通的工作油供給通路。
7.一種軸向活塞式油壓泵， 所述油壓泵是具備閥板的軸向活塞式油壓泵； 所述閥板為權利要求I所述的閥板； 所述旋轉軸為用於旋轉所述缸體的驅動軸； 所述多個埠為工作油的吸入埠及排出埠。
8.一種軸向活塞式油壓馬達， 所述油壓馬達是具備閥板的軸向活塞式油壓馬達； 所述閥板為權利要求I所述的閥板； 所述旋轉軸為通過所述缸體的旋轉而旋轉驅動的馬達軸； 所述多個埠是通過馬達的旋轉方向的切換而相互切換的工作油的供給埠及排出埠。
全文摘要
提供一種能夠有效冷卻的油壓馬達用及油壓泵用的閥板。所述閥板是用於在馬達外殼(2)內具備馬達軸(4)和缸體(3)的斜板式馬達(1)的閥板(5)；具有與缸體(3)的後端面(3r)接觸並支持它的滑動支持面(5f)；作為與該滑動支持面(5f)相對應的相反側的面的支持面(5s)；貫通所述馬達軸(4)的中央貫通孔(5a)；和作為工作油的出入口貫通地形成在該中央貫通孔(5a)的周圍的多個埠(10L)、(10R)；在所述支持面(5s)的除了所述埠(10L)、(10R)以外的區域上形成有能夠使工作油流入的冷卻用凹處(12)。
文檔編號F04B53/08GK102812243SQ201180016119
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月24日 優先權日2010年3月31日
發明者大野猛, 東誠 申請人:川崎重工業株式會社