スワッシュプレート vs 斜軸ピストン ポンプとモータ-

 Sep 24, 2026

 ご伝言

 

スワッシュプレートと曲げ{0}}軸ユニットは両方ともアキシャルピストンマシン。これらは同じ基本部品を使用しています。回転するシリンダーバレル、バレル軸に平行なピストン、圧力と吸引を交互に行うバルブプレートです。異なるのは、角度がどこにあるか、どの部分に荷重がかかるかです。

その 1 つの選択は、最大速度、始動トルク、変位範囲、シャフトが横荷重に対処する方法、コスト、およびあるユニットを別のユニットと交換できるかどうかに影響します。

Comparison between swashplate in-line and bent-axis axial piston pump mechanical forces, piston torque, output shafts, and fluid flow direction

 

角度はどこにあり、何が原因となっているのか

 

Structure and components of a swashplate type axial piston pump including slippers, cylinder block, drive shaft, and swashplate tilt angle

スワッシュプレート(インライン)設計

ドライブシャフトとシリンダーバレルは 1 つの軸を共有します。ピストンは傾斜したプレート上のスリッパに乗ります。バレルが回転すると、プレートの角度によって各ピストンが前後にストロークします。モーターでは、加圧されたピストンが傾斜プレートを押すことでバレルが回転し、バレルがシャフトを回転させます。

Insane Hydraulics では、力の方向を次のように要約します: 斜板モーターバレルがシャフトを駆動する. (非常識な油圧学)

 

曲がった-軸の設計

シリンダーバレルはシャフトに対して傾斜しています。ピストンはシャフトの駆動フランジに接続されているため、ピストンの力がシャフトに直接伝わります。その後、同期要素がシャフトとともにバレルを回転させ続けます。その要素は、センター シャフト、ピストン ロッド自体、またはタイミング ギアです。ここシャフトがバレルを駆動する. (非常識な油圧学)

たとえば、パーカーは、F11/F12 シリーズでシャフトとバレルを同期させるためにタイミング ギアを使用しています。 (パーカー・ハネフィン、カタログ MSG30-8249/英国)

Structure and components of a swashplate type axial piston pump including slippers, cylinder block, drive shaft, and swashplate tilt angle

なぜ角度が重要なのか

ピストンストロークは角度とともに上昇します。斜板の角度は通常約 20 度未満に制限されますが、曲がった-軸ユニットは約 40 度まで曲げることができます。 (油圧スーパーマーケット、ブレンダン・ケーシー) 実際の製品はその範囲に及びます:

<20°

一般的な斜板制限

~40度

曲がった-軸の上限範囲

40度

パーカー F11/F12

32度

ダンフォス H1B

  • パーカーの F11/F12 固定ユニットは、シャフトとバレルの間に 40 度の角度を使用しており、これがコンパクトで軽量なユニットを実現していると同社は考えています。 (パーカー・ハニフィン)
  • Danfoss の H1B 可変屈曲-軸モーターは、最大 32 度で動作します。 (ダンフォス)

ストロークが長くなると、バレルが小さくなり、回転部品が少なくなり、より大きな変位が得られることになります。屈曲軸の利点のほとんどはここから生まれます。-

 

2 つのカタログ ユニットが同じ排気量で示すもの

 

一般的な比較は、実際のデータを使用して判断する方が簡単です。下の表は、約 45 cc/rev の Bosch Rexroth 固定容量型モーターを 2 台並べて、各設計を 1 台ずつ並べたものです。-どちらの数値もメーカーのデータシートから取得したものです。理論上の行は、表の下で説明されているように計算されます。

パラメータ A10FM 45 (斜板) A2FM 45 (曲がった-軸)
変位Vg 44.5 cm3/回転 45.6 cm3/回転
公称圧力/最大圧力 280/350バール 400/450バール
最大速度 (データシート) 4,000rpm 5,600rpm
公称圧力での理論トルク 198Nm 290Nm
最高速度での理論上の流量 178L/分 255L/分
理論油圧力(呼び圧力、最高速度) ≈ 83kW ≈ 170kW
ソース ボッシュ レックスロス RE 91172 ボッシュ レックスロス RE 91001

計算された行の計算方法

・理論トルクT=Vg × Δp / (20π)、Nm 単位、Vg 単位は cm3、Δp 単位は bar

• 流れQ=Vg × n / 1000、L/分単位

• 力P = Q × Δp / 600、kW単位

これらの数値には、体積損失と機械的損失が含まれていません。また、ユニットは最大速度と公称圧力で同時に長時間動作することを意図していないため、連続使用定格を表すものでもありません。

表の見方:

1. スピード

ほぼ同じ変位において、曲がった軸ユニットは約 40% 高速と評価されます (5,600 rpm 対 4,000 rpm)。{0}}これは、屈曲軸モーターは同じ変位のインライン設計よりもはるかに高速に動作できるというケーシーの一般的な指摘と一致しています。-

2. 圧力クラス

2 つのデータ シートでは、ファミリを異なる圧力クラスに分類しています。より高い圧力とより高い速度の両方で、曲がり-軸ユニットは、同様の排気量クラスの理論上の約 2 倍の油圧力を処理します。

3. 始動トルク

斜板のデータシートには、サイズ 45 の 0 rpm、280 bar での始動トルクが 170 Nm と記載されています。理論上のトルクは 198 Nm なので、離脱時に約 86% を発揮します。小さいサイズ 23 では、比率は低くなり、105 Nm の 75、つまり約 71% になります。 (ボッシュ レックスロス RE 91172) A2FM データシートには特徴として「良好な始動効率」が記載されていますが、レビューされた版では離脱トルク表は示されていません。 Casey 氏は、同じ排気量のインライン モーターに比べて、屈曲軸の離脱の利点が約 5% あるとしています。-

これらは 1 つのメーカーの 2 つの製品ファミリーであり、物理法則ではありません。たとえば、一部の斜板ポンプは A10FM よりも高い圧力で動作します。表を使用して違いの種類を確認し、ユニットの実際のデータシートを確認してください。

 

意思決定を変えるトレードオフ{0}}

 

要素 スワッシュプレート 曲がった-軸
最大角度 通常は 20 度未満 40度くらいまで
指定された変位における速度 より低い より高い
離脱 / 低速トルク- より低い;小さいサイズではさらに低下します(上の表を参照) 約5%高い(Casey)
可変変位範囲 狭い ストローク比約2倍(Casey)
変位ゼロへの移行 一般 一部のモデルでは可能ですが、すべてではありません
ラジアル軸外部荷重 データシートを確認してください。制限されることが多い 専用に設計されたヘビーローラーベアリング
タンデムポンプ用スルードライブ- 広く提供されています (A10VSO など) 機種ごとに確認
購入費用 より低い より高く、多くの場合大幅に (Casey)

出典: 角度、ストローク比、離脱トルク、コストは次のとおりです。油圧スーパーマーケット。ゼロ変位とベアリングについては、以下の点で説明します。

これらの行のいくつかには、さらに詳しいコンテキストが必要です。

ゼロ変位は必ずしも斜板のみの機能ではありません{0}}

よく言われることですが、ゼロまでストロークできるのはインライン モーターのみであり、一部のドライブではフリーホイールやモードの切り替えが必要です。{0} Casey の言葉遣いはより慎重です。すべての可変曲げ-軸モーターがゼロになるわけではありません。 Danfoss は、ゼロ度機能を備えた曲げ-軸可変モーターを提供しています。- (ダンフォス H1B) ドライブにゼロ変位が必要な場合は、それを仕様に記載し、正確なモデルであることを確認してください。デザインタイプから推測しないでください。

ベアリングは強度と摩耗の両方のポイントになります

曲がった軸ユニットでは、ピストンの力がシャフトに直接伝わるため、シャフト ベアリングに大きな負荷がかかります。 Casey 氏は、これらのベアリングはライン シャフト ベアリングよりも初期故障しやすいと述べています。- Mobile Hydraulic Tips によると、軸が曲がったポンプではベアリングを交換する可能性が高くなります。- (モバイル油圧チップ)

同じ大型のテーパー ローラー ベアリングがあるため、曲軸ユニットは外側の側面荷重に十分耐えることができます。{0}}パーカー氏によれば、その頑丈なころがり軸受は、かなりの外部軸方向およびラジアル軸荷重に耐えられるとのことです。- Mobile Hydraulic Tips では、湾曲軸がギアやプーリーで駆動されるポンプの強力な選択肢であるとしています。{4} Rexroth は、ラジアル力の方向を設定することでベアリングの負荷を軽減し、耐用年数を延ばすことができると付け加えています。 (ボッシュ レックスロス RE 91001)

同期メカニズムにより独自の障害モードが追加される

シャフトは重いバレルを回転させる必要があるため、同期要素は周期的なねじれを受けます。 Insane Hydraulics は、繰り返される同期的なシャフトの破損を、頻繁な急激な加速と減速による疲労に結び付けます。- (非常識な油圧学) これを定量化された故障率ではなく、現場で見られる故障パターンとして扱います。継続的な逆転によるデューティサイクルをチェックする価値は依然としてあります。

 

アプリケーションによって答えはどう変わるか

 

より良いデザインは、デザインそのものではなく、仕事によって決まります。一般的なケースで上記のトレードオフがどのように起こるかは次のとおりです。-

応用 出発点 その理由と何を確認するか
閉回路での移動や幅広い速度範囲でのドライブの推進- 可変屈曲-軸モーター 大排気量範囲と高速性を活かします。ダンフォスは、H1B を主にクローズドサーキット推進のために位置づけています。-一般的なレイアウトでは、A4VG- タイプの閉回路ポンプなどの斜板可変ポンプ-と、A6VM などの可変屈曲軸モータ-を組み合わせます。ここではポンプの設計と同じくらい回路のタイプが重要です。私たちのガイド開回路と閉回路のピストンポンプそれについては別途説明します。
ベルト、ギア、またはエンジン PTO によって駆動され、シャフトに側面荷重がかかるポンプ 曲がった-軸ポンプを修正 そのベアリングはラジアル方向の外力に耐えられるように作られています。たとえば、Sheungchak の A2FO ポンプと A17FO ポンプは、固定曲げ軸設計です。-
産業用動力装置、プレス、工作機械 可変斜板ポンプ 圧力、流量、出力の制御が簡単に行え、ドライブを介してタンデム ポンプを使用できます。{0}}たとえば、A10VSO には、DR、DFR、DFLR などのコントロールが付属しており、オプションとしてスルー ドライブも備えています。-斜板を傾けるだけで排気量が変化するため、制御が簡単でコストも抑えられます。
コスト重視、中速-、中圧-回路 斜板ユニット 通常、低価格で十分なパフォーマンスがあり、Casey のコスト ポイントに適合します。
負荷がかかった状態で始動するモーター、または低速でクリープするモーター データシートを比較する 変位だけでなく、離脱トルクも比較してください。 A10FM データが示すように、斜板のサイズが小さいと、0 rpm での理論上のトルクの顕著な割合が失われる可能性があります。

 

交換: 元のデザインを維持

 

ポンプやモーターが故障した場合、実際的な問題は、一般的にどちらの設計が優れているかではなく、交換品が元のものと一致するかどうかです。曲がった軸から斜板への切り替え、またはその逆は、-ための-ような交換とは異なります。

1. 封筒と台紙

傾斜したバレルにより、曲がった軸ユニットに異なるハウジングの形状と長さが与えられます。{0}}取り付けフランジ、ポートの位置、ドレンの位置が一致しない場合があります。

2. シャフト-の耐荷重

曲がった軸ユニットがベルトやギアの側面荷重を受ける場所に取り付けられた斜板ユニットは、それらの力に対して定格が定められていない可能性があります。{0}}

3. 速度と圧力のエンベロープ

上の表では、屈曲軸ユニットは高速と高圧クラスの両方で評価されています。{0}}同じ排気量の斜板を交換すると、過負荷がかかる可能性があります。

4. 制御動作

2 つの設計の可変ユニットは、異なる制御メカニズムと変位範囲を使用します。ポートサイズが合っていてもマシンのレスポンスは変わります。

通常、モデルコードからデザインがわかります。 Sheungchak が提供する家族には次のようなものがあります。

曲がった-軸

A2FM および A6VM モーター。 A2FO および A17FO ポンプ

スワッシュプレート

A10VSO、A4VSO、A11VO、A4VG、および K3V112 ポンプ

これらのコードをデコードする方法については、を参照してください。A2FMモデルコードの見方.

 

交換用のポンプまたはモーターを注文する前に、次のことを確認してください。

1 完全な型式コードと部品番号銘板より。これには、デザイン ファミリ、サイズ、シリーズ、コントロールが含まれます。
2 回転方向、および回路が開いているか閉じているかどうか。
3 軸の種類、フランジ、ポート位置、およびケースのドレインの位置。
4 使用圧力、ピーク圧力、駆動速度銘板の最大値だけでなく、実際のデューティ サイクルでも。
5 どれでも外部軸荷重ベルト、ギア、カップリングのミスアライメントによるもの。
6 可変モーターの場合、ドライブが必要かどうかゼロまたはゼロに近い変位-.
7 流体の種類、使用温度、濾過レベル。

 

OEM 部品と同じモデルのアフターマーケット ユニットを比較検討する場合、純正油圧ポンプとアフターマーケット油圧ポンプどのようなテスト証拠を求めるべきかを説明します。

 

2 つのうちのどちらかを選択する

 

次の場合は曲がった軸を選択してください。-

高速、高出力密度、広い可変範囲、強力な離脱トルク、またはシャフト側荷重に対する耐性が必要ですが、価格が高くなってもベアリングのメンテナンスは許容されます。

次の場合にスワッシュプレートを選択してください…

タンデム ポンプを駆動するか、容量ゼロのモーター機能による柔軟な圧力と流量制御が必要です。あるいは、最大速度よりも購入コストの削減が重要です。{0}{1}

交換の場合は、エンジニアが取り付け、負荷、および制御を確認しない限り、すでに取り付けられている設計を維持してください。

Sheungchak Hydraulic は、A2FM (5 ~ 1000 cc/rev)、A6VM、AA6VM ファミリの曲軸ピストン モーターを供給しています。{0}曲がった-軸モーターを交換する場合は、銘板のタイプ コードとシャフト、フランジ、ポートの写真を弊社までお送りください。油圧モーター製品ページ。ご注文前に、当社のチームが適合する構成を確認できます。

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