水压旋转机械的制作方法

本发明涉及一种以水为工作流体的水压旋转机械。

背景技术：

作为以水为工作流体的水压旋转机械，已知有例如日本JP8－247021A所记载的那样的水压活塞泵。在日本JP8－247021A中公开了一种水压轴向活塞泵，该水压轴向活塞泵将水作为工作流体排出，并具有利用轴承支承的轴以及利用花键连结于轴的缸体。

技术实现要素：

发明要解决的问题

日本JP8－247021A所记载的那样的水压活塞泵不具备用于积极地冷却轴承、花键结合部等滑动部的构造。因此，由于摩擦热而导致滑动部的温度上升，构成滑动部的构件容易熔损或者容易出现异常磨损，而成为泵的耐久性降低的主要原因。

本发明的目的在于提高水压旋转机械的耐久性。

用于解决问题的方案

根据本发明的某一技术方案提供一种水压旋转机械，该水压旋转机械以水为工作流体，其中，该水压旋转机械包括：多个活塞；缸体，其能进行旋转，并且具有多个用于收纳所述活塞的缸孔；轴，其贯穿所述缸体，并与所述缸体相结合；斜盘，其随着所述缸体的旋转使所述活塞往复运动，以使所述缸孔的容积室扩大、缩小；壳体，其用于收纳所述缸体，支承所述轴的一端并且供所述轴的另一端贯穿；供给通路，其设于所述壳体，用于向所述容积室供给所述工作流体；排出通路，其设于所述壳体，用于引导从所述容积室排出的所述工作流体；轴线方向通路，其在所述轴的所述一端的端面开口，穿设在所述轴的轴心线上；第1径向通路，其自所述轴线方向通路沿着所述轴的径向穿设，以用于向所述壳体的内部引导所述工作流体；第2径向通路，其在所述轴的比所述第1径向通路靠所述一端侧的位置自所述轴线方向通路沿着所述轴的径向穿设，以用于向所述壳体的内部引导所述工作流体；以及导入通路，其用于将所述供给通路和所述排出通路中的供高压的所述工作流体流通的通路与所述轴线方向通路连通。

附图说明

图1是本发明的实施方式的水压旋转机械的剖视图。

图2是本发明的实施方式的水压旋转机械的剖视图。

图3是本发明的实施方式的水压旋转机械的变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照图1来说明本发明的实施方式的水压旋转机械。

在本实施方式中，对水压旋转机械是以水为工作流体的水压活塞泵马达100的情况进行说明。水压活塞泵马达100通过在来自外部的动力的作用下使轴1旋转而使活塞6往复运动，从而作为供给作为工作流体的水的泵来发挥作用；水压活塞泵马达100通过在从外部供给来的水的流体压的作用下使活塞6往复运动而使轴1旋转，从而作为输出旋转驱动力的马达来发挥作用。

在以下的说明中，例示将水压活塞泵马达100用作活塞泵200的情况，将水压活塞泵马达100简称为“活塞泵200”。

活塞泵200是以水为工作流体的水压活塞泵。活塞泵200包括：轴1，其在动力源的作用下进行旋转；缸体2，其连结于轴1，随着轴1的旋转而进行旋转；以及壳体3，其用于收纳缸体2。壳体3包括：壳体主体3a，其两端开口；端盖5，其用于支承轴1的一端1a并且堵塞壳体主体3a的一开口端；以及前盖4，其供轴1的另一端1b贯穿并且堵塞壳体主体3a的另一开口端。

轴1的一端1a收纳于被设于端盖5的收纳凹部5a。轴1的另一端1b自前盖4向外部突出，并连结于动力源。轴1具有凸缘部1c，该凸缘部1c形成为自轴1的外周面沿着径向呈环状突出。凸缘部1c收纳于前盖4，用于限制轴1与前盖4在轴线方向上的相对移动。

缸体2具有供轴1贯穿的通孔2a，并且利用连结部31而与轴1花键结合在一起。由此，缸体2随着轴1的旋转而进行旋转。

在缸体2以与轴1平行的方式形成有多个在一端面具有开口部的缸孔2b。多个缸孔2b沿着缸体2的周向隔开预定的间隔地形成。用于划分形成容积室7的圆柱状的活塞6以往复运动自如的方式插入于缸孔2b。活塞6的顶端侧自缸孔2b的开口部突出，并且在其顶端部形成有球头6a。

活塞泵200还包括：滑靴8，其以旋转自如的方式连结于活塞6的球头6a；以及斜盘9，随着缸体2的旋转而使滑靴8滑动接触于该斜盘9。

滑靴8包括：收纳部8a，其用于收纳被形成于各活塞6的顶端的球头6a；以及平板部8b，其为圆形，且滑动接触于斜盘9。收纳部8a的内表面形成为球面状，与收纳的球头6a的外表面滑动接触。由此，滑靴8能够相对于球头6a向任意方向进行角度位移。

斜盘9固定于前盖4的内壁，具有相对于与轴1的轴线垂直的方向倾斜的滑动接触面9a。滑靴8的平板部8b与滑动接触面9a面接触。

在前盖4形成有：通孔4a，其供轴1贯穿；收纳部4b，其用于收纳轴1的凸缘部1c；以及导出通路18，其用于连通壳体主体3a的内部与收纳部4b。在通孔4a和收纳部4b收纳有第1轴承20，该第1轴承20用于将轴1和凸缘部1c支承为旋转自如。导出通路18既可以设有一条，也可以设有多条。

第1轴承20包括：一对圆筒部20a，其安装在前盖4与轴1之间；以及一对环状部20b，其安装在前盖4与凸缘部1c之间，自一对圆筒部20a中的各圆筒部20a的端部沿着径向呈环状突出。一对圆筒部20a将轴1支承为旋转自如。一对环状部20b形成为从凸缘部1c的两侧夹持凸缘部1c，并且利用彼此相对的相对面将凸缘部1c支承为旋转自如。如此，前盖4借助第1轴承20将轴1支承为旋转自如。

前盖4还形成有沿着轴1向缸体2侧延伸的筒状的延伸部4c。第2轴承21插入于延伸部4c的外周面，并通过未图示的销构件等固定。

在缸体2的位于与延伸部4c的外周面相对的位置的部分形成有与第2轴承21滑动接触的筒状的滑动接触部2c。滑动接触部2c的内周面与第2轴承21的外周面滑动接触，因此缸体2被前盖4支承为旋转自如。

在端盖5形成有用于引导向容积室7吸入的水的供给通路10以及用于引导自容积室7排出的水的排出通路11。端盖5还具有嵌合于收纳凹部5a的内周面的第3轴承22。端盖5借助第3轴承22将轴1的收纳于收纳凹部5a的一端1a支承为旋转自如。

第1轴承20、第2轴承21及第3轴承22均为滑动轴承，由树脂、陶瓷、DLC(Diamond Like Carbon)等形成。第1轴承20、第2轴承21及第3轴承22的材质只要为即使特别是工作流体为水时也能够确保滑动性的材质，就可以为任意材质。

活塞泵200还包括安装在缸体2与端盖5之间的配流盘12。

配流盘12是与缸体2的基端面滑动接触的圆板构件，固定于端盖5。在配流盘12形成有用于连接供给通路10与容积室7的供给口12a、用于连接排出通路11与容积室7的排出口12b以及供轴1贯穿的通孔12c。

壳体3的内部被填满水，主要划分为：第1内部空间28，其由轴1的外周面、缸体2的通孔2a和配流盘12划分形成；第2内部空间29，其由缸体2的滑动接触部2c的内周面、轴1的外周面和前盖4的延伸部4c划分形成；以及第3内部空间30，其为壳体主体3a的内部空间的除所述第1内部空间28和第2内部空间29之外的空间。

接着，说明活塞泵200的动作。

在来自外部的动力的作用下轴1被驱动而旋转，缸体2进行旋转，于是各滑靴8的平板部8b与斜盘9滑动接触，各活塞6以与斜盘9的倾斜角度相对应的行程量在缸孔2b内往复运动。由于各活塞6的往复运动，而使各容积室7的容积增大、减小。

经由供给通路10和供给口12a向因缸体2的旋转而扩大的容积室7引导水。被吸入到容积室7内的水由于缸体2的旋转所引起的容积室7的缩小而被加压，并经由排出口12b和排出通路11排出。这样，在活塞泵200中，随着缸体2的旋转，连续地进行水的吸入和排出。

接着，说明活塞泵200的冷却通路的结构。

在图1所示的实施方式中，在容积室7内被加压而成为了高压的水在排出通路11内流通。在本实施方式中，为了将在排出通路11内流通的水用于冷却壳体3内的滑动部，而形成有用于连通排出通路11与收纳凹部5a的导入通路13。导入通路13既可以形成在端盖5的内部也可以形成在端盖5的外部。例如，既可以在端盖5与配流盘12这两者的抵接面处在端盖5和配流盘12中的任意一者形成成为导入通路13的槽，也可以在端盖5穿设用于连接排出通路11与收纳凹部5a的孔。在导入通路13设有用于对向壳体3的内部引导的水的量进行限制的节流件14。

在配置于收纳凹部5a的第3轴承22的内周面沿轴线方向延伸设置有第1连接通路23，该第1连接通路23为用于连通壳体3的内部与收纳凹部5a的收纳空间5b的槽。经由导入到通路13导入收纳空间5b的水的一部分在第1连接通路23内流通之后经由配流盘12的通孔12c与轴1之间的间隙被向第1内部空间28引导。为了将在第1连接通路23内流通的水向供给通路10引导，也可以在端盖5与配流盘12这两者的抵接面处在端盖5和配流盘12中的任意一者形成与供给通路10连通的槽。另外，为了将导入到第1内部空间28内的水向供给通路10引导，也可以在缸体2、配流盘12设有将第1内部空间28与第2内部空间29或第3内部空间30连通的通路。

在轴1形成有：轴线方向通路15，其在一端1a的端面开口，穿设在轴1的轴心线上；第1径向通路16，其自轴线方向通路15沿着轴1的径向穿设，在轴1的外周面的与前盖4相对的部分开口；以及第2径向通路17，其设在轴1的比第1径向通路16靠一端1a侧的位置，在轴1的外周面的与前盖4的延伸部4c相对的部分开口。轴线方向通路15经由收纳空间5b而与导入通路13连通，因此被加压的水经由导入到通路13导入轴线方向通路15。第2径向通路17的开口位置并不限定于与前盖4的延伸部4c相对的位置，只要为能够向第2内部空间29供给水的位置，就可以是轴1上的任意位置。

在本实施方式中，轴线方向通路15是从轴1的一端1a的端面以通过轴心线的方式沿着轴1的轴线方向穿设的非贯通孔。第1径向通路16和第2径向通路17是与轴线方向通路15连通且在轴1的外周面开口的沿着径向穿设的通孔。第1径向通路16形成为在与第1轴承20的一对圆筒部20a相对的位置开口的两条通路，第2径向通路17设在轴1的比第1径向通路16靠一端1a侧的位置，形成为向第2内部空间29开口的一条通路。第1径向通路16和第2径向通路17这两者的直径、条数以在两通路内流通的水的量为足够冷却各部的流量的方式来决定。为了调整在第1径向通路16和第2径向通路17内流通的水的量，可以在第1径向通路16、第2径向通路17以及轴线方向通路15的位于第1径向通路16与第2径向通路17之间的部分这三条通路中的任意一条通路或多条通路配置节流件。通过在这些通路配置节流件，能够调整分别供给至第1轴承20和第2轴承21的水的量，能够适当地冷却第1轴承20和第2轴承21。

在第1轴承20的一对环状部20b的相对面形成有第2连接通路24，该第2连接通路24为沿着径向呈槽状延伸设置的径向槽。第2连接通路24经由前盖4的收纳部4b与导出通路18连通。

在第1轴承20的圆筒部20a的内周面形成有第3连接通路25，该第3连接通路25为沿着轴线方向呈槽状延伸设置的轴线方向槽。第3连接通路25形成为将第1径向通路16与第2连接通路24连通。因而，第1径向通路16经由第3连接通路25和第2连接通路24而与导出通路18连通。因此，自轴线方向通路15引导至第1径向通路16并自第1径向通路16流出的水经由第3连接通路25和第2连接通路24被向导出通路18引导。在前盖4设有密封件27，以防止水从轴1与前盖4之间向外部泄漏。因此，不会出现水经由第3连接通路25向外部泄漏的情况。

导出通路18将收纳部4b与第3内部空间30连通，因此经由第2连接通路24被引导来的水经由收纳部4b和导出通路18被向第3内部空间30引导。

在第2轴承21的外周面形成有第4连接通路26，该第4连接通路26为沿着轴线方向呈槽状延伸设置的轴线方向槽。第4连接通路26将第2内部空间29与第3内部空间30连通。第2径向通路17向第2内部空间29开口，因此自第2径向通路17流出的水在流入到第2内部空间29内之后经由形成于第2轴承21的第4连接通路26被向第3内部空间30引导。

在配流盘12与壳体主体3a之间形成有将供给通路10与第3内部空间30连通的回流通路19。回流通路19为形成在配流盘12的外周面与壳体主体3a的内周面之间的间隙。因此，经由第1径向通路16和第2径向通路17导入第3内部空间30内的水经由回流通路19向供给通路10回流。

接着，参照图1说明活塞泵200的冷却作用。如图1中的箭头所示，在活塞泵200内被加压的水的一部分在活塞泵200内循环，对各部进行冷却。

自排出通路11经由导入到通路13导入收纳凹部5a的水的一部分在形成于第3轴承22的第1连接通路23内流通。此时，第3轴承22被在第1连接通路23内流通的水冷却。通过第1连接通路23的水流入到第1内部空间28内，对与第1内部空间28相邻的、轴1与缸体2之间的连结部31、缸体2与配流盘12之间的滑动接触面进行冷却。

流入到轴1的轴线方向通路15内的水的一部分经由第2径向通路17自轴1流出，被向第2内部空间29引导。被引导至第2内部空间29内的水对与第2内部空间29相邻的、轴1与缸体2之间的连结部31进行冷却。之后，被引导至第2内部空间29内的水经由形成于第2轴承21的第4连接通路26被向第3内部空间30引导。此时，第2轴承21被在第4连接通路26内流通的水冷却。从第2内部空间29导入到第3内部空间30的水对配置在第3内部空间30内的活塞6、滑靴8、斜盘9各滑动部进行冷却。

此外，流入到轴1的轴线方向通路15内的水经由第1径向通路16自轴1流出。从第1径向通路16流出的水经由形成于第1轴承20的第3连接通路25和第2连接通路24以及形成于前盖4的收纳部4b和导出通路18被引导至第3内部空间30。此时，第1轴承20被在第3连接通路25和第2连接通路24内流通的水冷却。

被引导至第3内部空间30的水在对配置在第3内部空间30内的各构件的滑动部进行冷却之后经由回流通路19向供给通路10回流。

根据以上的实施方式，取得以下所示的效果。

被引导至轴1的内部的水经由第1径向通路16和设在轴1的比第1径向通路16靠一端1a侧的第2径向通路17被向壳体3的内部引导，因此能够有效地同时冷却各轴承、花键结合部等滑动部。因此，能够抑制因摩擦热产生的滑动部的熔损、异常磨损，能够提高水压活塞泵马达100的耐久性。

另外，在第1轴承20、第2轴承21和第3轴承22这三者的滑动接触面均形成有作为用于构成循环路径的一部分的连接通路的槽。因此，在活塞泵200内循环的水同时冷却第1轴承20、第2轴承21和第3轴承22这三者的滑动面并且还作为润滑剂发挥作用。因此，滑动接触面的磨损降低，能够提高第1轴承20、第2轴承21和第3轴承22这三者的耐久性。而且，轴承的摩擦阻力减小，泵效率提高。

以下，说明图1所示的本发明的实施方式的水压活塞泵马达100的变形例。

在所述实施方式中，回流通路19形成在配流盘12的外周面与壳体主体3a的内周面之间。但是，回流通路19只要将壳体主体3a的内部与供给通路10连通，就可以任意地构成，例如既可以为形成于配流盘12的孔，也可以为形成于配流盘12的外周面的槽。

此外，在所述实施方式中，回流通路19形成在配流盘12的外周面与壳体主体3a的内周面之间。也可以取而代之，将设于壳体主体3a的排放口(未图示)作为回流通路。在该情况下，被引导至壳体3的内部的水从排放口向储存器(未图示)排出。储存器内的水再次经由供给通路10被供给至活塞泵200。这样，向壳体3的内部引导的水经由排放口向供给侧排出，再次被供给至活塞泵200，因此形成冷却用的水的循环通路。

此外，在所述实施方式中，第1径向通路16设有两个沿着轴1的径向贯穿的通孔。第1径向通路16只要是使轴线方向通路15与第3连接通路25连通的结构，则既可以是一条，也可以呈圆周状地形成有多条，还可以不是通孔。同样地，第2径向通路17只要是使轴线方向通路15与第2内部空间29连通的结构，则既可以是一条，也可以呈圆周状地形成有多条，还可以不是通孔。

此外，在所述实施方式中，说明了第3连接通路25连接第1径向通路16与第2连接通路24的情况。也可以取而代之，将第1径向通路16形成为直接与第2连接通路24连通。在该情况下，在第1轴承20既可以为了润滑而设置第3连接通路25，也可以不设置第3连接通路25。

此外，在所述实施方式中，第1连接通路23、第2连接通路24、第3连接通路25和第4连接通路26均为设于轴承的槽。也可以取而代之，第1连接通路23、第2连接通路24、第3连接通路25和第4连接通路26均为形成在轴1、缸体2与轴承之间的间隙。

此外，在形成槽来作为第1连接通路23、第2连接通路24、第3连接通路25和第4连接通路26的情况下，第1连接通路23、第2连接通路24、第3连接通路25和第4连接通路26分别只要设置至少一个即可。并且，第2连接通路24只要设于第1轴承20的一对环状部20b中的至少一者即可。第3连接通路25只要设于第1轴承20的一对圆筒部20a中的至少一者即可。

此外，在轴1形成有沿着径向呈环状突出的凸缘部1c，第1轴承20包括将凸缘部1c支承为旋转自如的环状部20b。也可以取而代之，不形成凸缘部1c，将第1轴承20设为圆筒状的轴承。在该情况下，只要沿着轴承的径向形成孔、槽来作为第2连接通路24即可。

此外，设于导入通路13的节流件14既可以是固定式也可以是可变式。在采用可变式的情况下，可以根据壳体3内部的温度来调整节流件14的开度，以壳体3内部的温度越高向壳体3的内部引导的水的量越多的方式进行控制。

另外，在所述实施方式中，斜盘9是角度固定的固定式的结构，但也可以是能够改变偏转角度的结构。

接着，参照图2，说明将本发明的实施方式的水压活塞泵马达100用作活塞马达300的情况。

在将水压活塞泵马达100用作活塞马达300的情况下，从外部经由供给通路向活塞马达300供给高压的水，因此供给通路10和排出通路11中的供高压的工作流体流通的通路为供给通路10。另一方面，排出通路11与未图示的储存器连通，供从容积室7排出的水流通。因此，在图2所示的实施方式中，导入通路13与供给通路10连接，回流通路19与排出通路11连接，在这一点上与图1所示的实施方式不同。

与图1所示的活塞泵200的情况同样，自供给通路10经由导入通路13引导来的水经由形成于轴1的轴线方向通路15被引导至壳体3内，对各滑动部进行冷却。被引导至壳体3内的水经由回流通路19被引导至排出通路11，与从容积室7排出的水一起向储存器排出。其他的构造和作用与图1所示的活塞泵200相同，因此省略说明。

如以上那样，在将水压活塞泵马达100用作活塞马达300的情况下，被引导至轴1的内部的水也经由第1径向通路16和第2径向通路17这两条通路被向壳体3的内部引导，因此能够有效地同时冷却各轴承、花键结合部等滑动部。因此，能够抑制因摩擦热产生的滑动部的熔损、异常磨损，能够提高水压旋转机械的耐久性。

接着，参照图3来说明水压活塞泵马达100的变形例。

图3所示的水压活塞泵马达100与图1和图2所示的水压活塞泵马达100存在如下不同点，即：导入通路13借助选择阀32与供给通路10和排出通路11这两者连接，利用将第3内部空间30与供给通路10连通的通路19a、设于该通路19a的仅容许水自第3内部空间30向供给通路10流出的止回阀33a、使第3内部空间30与排出通路11连通的通路19b、设于该通路19b的仅容许水自第3内部空间30向排出通路11流出的止回阀33b来构成回流通路。

选择阀32具有两个入口和一个共用的出口，在入口连接有供给通路10和排出通路11，出口与导入通路13连接。选择阀32比较被供给至两个入口的水的压力，将水的压力较高的入口与出口连通，因此在供给通路10和排出通路11这两者中仅高压的水所流通的通路与导入通路13连通。因此，例如，在将包括供给通路10和排出通路11的水压活塞泵马达100用作活塞泵时切换轴1的旋转方向而将供被加压了的水排出的通路从一通路切换至另一通路的情况、将包括供给通路10和排出通路11的水压活塞泵马达100用作活塞马达时为了切换轴1的旋转方向而将用于供给高压水的通路从一通路切换至另一通路的情况下，与导入通路13连通的通路利用选择阀32从一通路切换至供高压的水流通的另一通路。即，在图3所示的水压活塞泵马达100的情况下，导入通路13始终与供高压的水流通的通路连通，因此无论水压活塞泵马达100被用于哪种情况，都能够始终将高压的水引导至壳体3内。

另外，回流通路包括通路和止回阀，在将水压活塞泵马达100用作活塞泵的情况下，即使切换轴1的旋转方向，由于供给通路10和排出通路11中的任一通路成为压力较低的吸入通路，被引导至壳体3内的水也会经由连接于成为吸入通路的通路的止回阀而回流，与自未图示的储存器供给的水一起被吸入到容积室7内。同样地，在将水压活塞泵马达100用作活塞马达的情况下，也是，即使为了切换轴1的旋转方向而切换用于供给高压水的通路，由于供给通路10和排出通路11中的某一通路成为与未图示的储存器连通的排出通路，被引导至壳体3内的水也会经由连接于成为排出通路的通路的止回阀而回流，与从容积室7排出的水一起向储存器返回。这样，在图3所示的水压活塞泵马达100的情况下，无论水压活塞泵马达100被用于何种情况，都能够使被引导至壳体3内的水回流。

接着，说明将图3所示的变形例用作活塞马达时的冷却作用。如图3中的箭头所示，被供给至活塞马达的水的一部分在活塞马达内循环，对各部进行冷却。

供给通路10是供从外部供给来的高压的水流通的高压通路，排出通路11与未图示的储存器连通，是供从容积室7排出的水流通的低压通路。因此，供压力较高的水流通的供给通路10经由选择阀32而与导入通路13连通。与图1所示的活塞泵200的情况同样地，自供给通路10经由导入通路13引导来的水经由形成于轴1的轴线方向通路15被引导至壳体3内，对各滑动部进行冷却。被引导至壳体3内的水经由设于与排出通路11连通的通路19b的止回阀33b被引导至供压力较低的水流通的排出通路11，与从容积室7排出的水一起向储存器排出。在此，若为了切换轴1的旋转方向而将用于供给高压水的通路从供给通路10切换至排出通路11，则与导入通路13连通的通路利用选择阀32从供给通路10切换至供压力较高的水流通的排出通路11。因此，成为从排出通路11向壳体3内引导水，被引导至壳体3内的水经由设于与供给通路10连通的通路19a的止回阀33a被引导至与储存器连通的供给通路10。其他的作用与图1所示的活塞泵200相同，因此省略说明。

如以上那样，在图3所示的变形例的情况下，也是，被引导至轴1的内部的水经由第1径向通路16和第2径向通路17这两条通路被向壳体3的内部引导，因此能够有效地同时冷却各轴承、花键结合部等滑动部。因此，能够抑制因摩擦热产生的滑动部的熔损、异常磨损，能够提高水压旋转机械的耐久性。而且，在该变形例的情况下，与轴1的旋转方向无关，无论水压活塞泵马达100被用于何种情况，都能够始终将高压的水引导至壳体3内。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为所述实施方式的具体的结构。

本申请基于2014年7月7日向日本专利局提出申请的日本特愿2014－139544主张优先权，通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。