JP2000097146A

JP2000097146A - ピストン・ポンプ

Info

Publication number: JP2000097146A
Application number: JP10265183A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sakairi; 哲也坂入; Haruo Kokubu; 晴雄国分; Shigetaka Nakamura; 重孝中村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】弁板の吐出ポートからシリンダポートへの作
動油の流入に際し、弁板の摺動面付近における負圧の発
生を防止できるピストン・ポンプの提供。【解決手段】シリンダブロック６のシリンダ７に収納
され、作動油の吸入及び吐出をおこなうピストン８と、
吸入ポート５Ａ、吐出ポート５Ｂを有する弁板５とを備
え、ピストン８の下死点付近の弁板５の摺動面５Ｄに、
吐出ポート５Ｂの端部から吸入ポート５Ａ側へ延びるノ
ッチ５Ｃ１を有し、シリンダブロック６の端面６Ａに、
弁板５の吸入ポート５Ａ及び吐出ポート５Ｂのいずれか
に選択的に連通可能なシリンダポート７Ａを有するとと
もに、上述のノッチ５Ｃ１に、吐出ポート５Ｂから当該
ノッチ５Ｃ１に流入する作動油を乱流に変化させる乱流
生起部５Ｅを設けた構成にしてある。この乱流生起部５
Ｅは、ノッチ５Ｃ１の壁面部の全長にわたって複数の凹
凸を連設させてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等に
備えられるピストン・ポンプに係り、特に弁板の摺動面
に吐出ポートの端部から吸入ポートの側へ伸びるノッチ
を有するピストン・ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、例えば実開平
２−１４４７５号公報に示される第１の従来技術、特開
平８−２３２８３４号公報に示される第２の従来技術、
実開昭５９−１６７９７１号公報に示される第３の従来
技術がある。

【０００３】上述した第１の従来技術であるピストン・
ポンプは、ポンプ騒音を低減するため、ピストンの下死
点に対応する弁板の吐出ポートの端部から吸入ポートの
側へ延びるノッチを設けた構成にしてある。この第１の
従来技術では、シリンダブロックのシリンダの開口部を
形成するシリンダポートが、弁板の吸入ポートに接続さ
れる状態から吐出ポートに接続される状態に切り換えら
れるときに、吐出ポート内の高圧の作動油をノッチを介
して流入させ、すなわち、微小な時間の範囲内ではある
がシリンダポートに対するノッチの開口面積を徐々に増
加させて、徐々にシリンダポート内に高圧の作動油を流
入させ、これによりシリンダ内の圧力変化を比較的緩や
かなものに保って、キャビテーションの発生、すなわち
ポンプ騒音及び振動の発生を抑えるようにしている。

【０００４】また、上述した第２の従来技術であるアキ
シャルピストンポンプ・モータは、シリンダブロックと
摺接する弁板の高圧ポートの端部に形成した三角錐形状
のノッチの左右の溝底に、作動油の噴出方向に延びる多
数の条溝を設けた構成にしてある。この第２の従来技術
では、条溝を介して乱流の発生を抑えながら、上述の第
１の従来技術と同様にして微小な時間の範囲内で徐々に
シリンダポートに高圧の作動油を流入させ、これにより
シリンダ内の圧力変化を緩やかにして、キャビテーショ
ンの発生つまり気泡の発生を防止し、この気泡がつぶれ
るときの衝撃に伴うシリンダ壁面におけるエロージョン
の発生を防止するようにしている。

【０００５】また、上述した第３の従来技術であるプラ
ンジャポンプ・モータは、高圧ポートの端部に形成した
ノッチの先端部分に、比較的大きな容積からなる拡散切
欠部を設けた構成にしてある。この第３の従来技術で
は、吐出ポートからノッチに導かれた高圧の作動油は、
それまでの通路に比べて大きな容積を有する拡散切欠部
で拡散されることによりその運動エネルギが低減され、
この状態でシリンダポートに導かれるようになってい
る。また、このとき拡散切欠部を介してシリンダポート
に流入する作動油の流入方向が、この拡散部でシリンダ
の軸方向に近づくように変えられる。これらの作用によ
り、キャビテーションの発生が防止され、シリンダ壁面
におけるエロージョンの発生が防止されるようになって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術で
は、ノッチを設けたことにより、吐出ポートからノッチ
を経てシリンダポート内に高圧の作動油が衝撃的に流入
することが抑えられるので、この流入時のポンプ騒音、
及び振動の発生が、ノッチが設けられていないピストン
・ポンプに比べれば抑制される。

【０００７】しかしながら、これらの従来技術のいずれ
も、吐出ポートからノッチを経てシリンダポート内に高
圧の作動油が流入する際、弁板の摺動面、すなわちシリ
ンダブロックの端面が摺動接触する弁板の表面に対し
て、ノッチの形状に依存する或る角度をもって高圧の作
動油がシリンダポート内に噴流となって流入する状態と
なる。これにより、弁板の摺動面の付近にある油が上述
の噴流に吸い込まれる状態となり、この弁板の摺動面の
付近に負圧が生じ、この負圧によりキャビテーションが
生じてしまう。つまり、気泡が発生する。この気泡がつ
ぶれるときの衝撃により、弁板の摺動面あるいはシリン
ダ壁面にエロージョンが発生してしまう懸念がある。

【０００８】本発明は、上述した従来技術における実状
に鑑みてなされたもので、その目的は、弁板の吐出ポー
トからシリンダブロックのシリンダポートへの高圧の作
動油の流入に際し、弁板の摺動面付近における負圧の発
生を防止することができるピストン・ポンプを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に係る発明は、ケーシング本体、及
びこのケーシング本体の開口端側を閉塞するリアケーシ
ングから成るケーシングと、このケーシング内に配置さ
れ、複数のシリンダを有し、回転自在なシリンダブロッ
クと、上記シリンダのそれぞれに収納され、作動油の吸
入及び吐出をおこなう複数のピストンと、上記リアケー
シングに固定され、上記シリンダブロックの端面が摺接
し、上記作動油を吸入する低圧側ポートを形成する吸入
ポート、及び上記作動油を吐出する高圧側ポートを形成
する吐出ポートを有する弁板とを備え、上記ピストンの
下死点付近の上記弁板の上記シリンダブロックの端面が
摺接する摺動面に、上記吐出ポートの端部から上記吸入
ポートの側へ延びるノッチを備え、上記シリンダブロッ
クの上記弁板に摺接する上記端面に、上記シリンダのう
ちの対応するもののそれぞれに連通し、上記シリンダブ
ロックの回転に伴って上記弁板の吸入ポート及び吐出ポ
ートのいずれかに選択的に連通可能な複数のシリンダポ
ートを有するピストン・ポンプにおいて、上記ノッチ
に、上記吐出ポートから当該ノッチに流入する作動油を
乱流に変化させる乱流生起部を設け、この乱流生起部
は、上記ノッチの壁面部の全長にわたって複数の凹凸部
を連設させてなる構成にしてある。

【００１０】このように構成した請求項１に係る発明で
は、シリンダブロックの回転に伴って、シリンダブロッ
クの端面に形成されたシリンダポートが弁板の吸入ポー
トに対向する位置から吐出ポートに対向する位置に切り
換わる動作時に、弁板の摺動面に形成したノッチが、微
小な時間内ではあるが徐々にその開口面積を増加させ
る。これにより、ノッチからシリンダポートへの作動油
の衝撃的な流入が抑制され、ポンプ騒音、及び振動の発
生が抑えられる。また、このときノッチの乱流生起部に
おいて吐出ポートからノッチに流入した作動油の流れ
は、渦をまくような乱流となり、この乱流となった作動
油がシリンダポート内に導かれる。これにより、弁板の
摺動面付近にも作動油の一部を供給することができ、こ
の弁板の摺動面付近における負圧の発生を防止でき、キ
ャビテーションの発生、すなわち気泡の発生を防ぐこと
ができる。

【００１１】また、本発明の請求項２に係る発明は、請
求項１に係る発明において、上記ノッチの全体形状を三
角錐形状に設定したことを特徴としている。このように
構成した請求項２に係る発明では、ノッチからシリンダ
ポートに流入する作動油は乱流生起部で乱流に変化した
ものではあるが、このような乱流でありながらもノッチ
の三角錐形状に依存して比較的円滑にシリンダポートを
経てシリンダの内部に流入させることができる。

【００１２】また、本発明の請求項３に係る発明は、請
求項１または２に係る発明において、上記乱流生起部
が、上記ノッチを形成した工具で形成されてなることを
特徴としている。このように構成した請求項３に係る発
明では、ノッチと、乱流生起部とが同じ工具で形成され
るので、工具の交換を要することなくこれらのノッチと
乱流生起部とを製作することができる。

【００１３】また、本発明の請求項４に係る発明は、請
求項３に係る発明において、上記工具がドリルであるこ
とを特徴としている。

【００１４】また、本発明の請求項５に係る発明は、請
求項３に係る発明において、上記工具がエンドミルであ
ることを特徴としている。

【００１５】また、本発明の請求項６に係る発明は、請
求項１に係る発明において、上記ノッチが第１のドリル
で形成されてなり、上記乱流生起部が第２のドリルで形
成されてなることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のピストン・ポンプ
の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明のピ
ストン・ポンプの一実施形態を示す縦断面図、図２は図
１に示す一実施形態に備えられる弁板を示す正面図、図
３は図１に示す一実施形態の要部を構成する弁板のノッ
チ部分を示す正面図、図４は図３のＡ−Ａ断面拡大図、
図５は図１に示す一実施形態に備えられる弁板と、シリ
ンダブロックとの相対的な動作を説明する図である。

【００１７】図１において、１は油圧ショベル等に備え
られるピストン・ポンプの外殻を形成するケーシングを
示している。このケーシング１は軸方向の一端側に閉塞
部２Ａを有する筒状のケーシング本体２と、このケーシ
ング本体２の開口端側を閉塞するリアケーシング３とか
ら成っている。ケーシング１内にはその軸方向に回転軸
４を挿通させてあり、この回転軸４は閉塞部２Ａ側とリ
アケーシング３側との間で回転可能に支持させてある。
回転軸４にはシリンダブロック６がスプライン結合さ
れ、このシリンダブロック６は回転軸４と一体的に回転
する。シリンダブロック６には軸心の周りに複数のシリ
ンダ７が形成され、このシリンダ７のそれぞれには、作
動油の吸入及び吐出をおこなうピストン８を収納させて
ある。

【００１８】前述したリアケーシング３の内側面には弁
板５を固着させてあり、この弁板５はシリンダブロック
６の端面６Ａと摺接する摺動面５Ｄを有する。また弁板
５には、リアケーシング３に設けた図示しない一対の流
出入通路と常時連通し、図２に示すように眉形状であっ
てタンクに連通する低圧側ポートを形成する吸入ポート
５Ａと、高圧側ポートを形成する吐出ポート５Ｂとを形
成してある。ピストン８の下死点側に対応する弁板５の
吐出ポート５Ｂの端部には、吸入ポート５Ａの側に延び
る三角錐形状のノッチ５Ｃ１を形成してある。

【００１９】弁板５の摺動面５Ｄと摺接するシリンダブ
ロック６の端面６Ａには、上述したシリンダ７のうちの
対応するもののそれぞれに連通し、シリンダブロック６
の回転に伴って弁板５の吸入ポート５Ａ及び吐出ポート
５Ｂのいずれかに選択的に連通可能なシリンダポート７
Ａを形成してある。

【００２０】そして、本実施形態では特に、図３〜４に
示すように、ノッチ５Ｃ１に、吐出ポート５Ｂからノッ
チ５Ｃ１に流入する作動油を乱流に変化させる乱流生起
部５Ｅを設けてある。この乱流生起部５Ｅは、ノッチ５
Ｃ１の壁面部の全長にわたって複数の凹凸を連設させて
なるものである。加工工具として例えばドリルを用いて
ノッチ５Ｃ１を形成するが、このとき同時に同じドリル
を用いて乱流生起部５Ｅを形成するようにしてある。

【００２１】このように構成してある本実施形態では、
回転軸４とともにシリンダブロック６が回転すると、ピ
ストン８は斜板１０の傾き角度に応じたストロークを往
復動する。また、シリンダブロック６の各シリンダポー
ト７Ａは弁板５の吸入ポート５Ａ及び吐出ポート５Ｂと
順次接続する。これにより、作動油がリアケーシング３
の図示しないタンクに連通する流入通路を介して、弁板
５の吸入ポート５Ａからシリンダ７内に吸入され、その
後シリンダ７内の作動油は弁板５の吐出ポート５Ｂを経
てリアケーシング３の図示しない流出通路へ吐出され
る。

【００２２】上述したシリンダブロック６の各シリンダ
ポート７Ａが、弁板５の吸入ポート５Ａから吐出ポート
５Ｂに切換え接続されるときの状態を図５により説明す
る。

【００２３】シリンダポート７Ａが吐出ポート５Ｂのノ
ッチ５Ｃ１の先端と連通したとき、シリンダ７内は低圧
状態となっているため、吐出ポート５Ｂ内の高圧の作動
油がノッチ５Ｃ１を介してシリンダ７内へ流入し、この
シリンダ７内の圧力を上昇させる。この際、吐出ポート
５Ｂからノッチ５Ｃ１に流入した作動油は、乱流生起部
５Ｅを形成するノッチ５Ｃ１の全領域に設けられた凹凸
に当たって乱流に変化する。そして、乱流に変化した作
動油の大部分は、弁板５のノッチ５Ｃ１の三角錐形状に
依存して図５の矢印２１で示すようにシリンダ７Ａ内に
流入する。また、その作動油の一部は同図５の矢印２０
で示すように弁板５の摺動面５Ｄ付近に流入する。

【００２４】このように構成した本実施形態によれば、
シリンダブロック６の回転に伴って、シリンダブロック
６の端面６Ａに形成されたシリンダポート７が弁板５の
吸入ポート５Ａに対向する位置から吐出ポート５Ｂに対
向する位置に切り換わる動作時に、弁板５の摺動面５Ｄ
に形成したノッチ５Ｃ１が、微小な時間内ではあるが徐
々にその開口面積を増加させる。これにより、弁板５の
吐出ポート５Ｂからシリンダポート７Ａへの作動油の衝
撃的な流入が抑制され、ポンプ騒音、及び振動の発生が
抑えられる。

【００２５】またこのとき、ノッチ５Ｃ１からシリンダ
７に流入する作動油が乱流であることから、この作動油
の一部が上述した図５の矢印２０で示すように弁板５の
摺動面５Ｄ付近に流入する。これにより、弁板５の摺動
面５Ｄ付近における負圧の発生を防止でき、キャビテー
ションの発生、すなわち気泡の発生を防ぐことができ
る。したがって、気泡がつぶれる時の衝撃に伴って生じ
やすいエロージョン、すなわち弁板５の摺動面５Ｄある
いはシリンダ７の壁面のエロージョンの発生を確実に防
ぐことができる。

【００２６】また、本実施形態では、ノッチ５Ｃ１の全
体形状を三角錐形状に設定してあることから、ノッチ５
Ｃ１からシリンダポート７Ａに流入する作動油は乱流生
起部５Ｅで乱流に変化したものではあるが、このように
乱流でありながらもノッチ５Ｃ１の三角錐形状に依存し
て比較的円滑にシリンダポート７Ａを経てシリンダ７の
内部に流入させ、効率の良いピストン８の往復動を実現
させることができる。

【００２７】また、ノッチ５Ｃ１と乱流生起部５Ｅとが
同じドリルで形成されるので、工具の交換を要すること
なくこれらのノッチ５Ｃ１と乱流生起部５Ｅとを製作す
ることができ、製作工数の増加を抑えることができる。

【００２８】図６は本発明の別の実施形態の要部を構成
する弁板のノッチ部分を示す正面図、図７は図６のＢ−
Ｂ断面拡大図である。

【００２９】これらの図６，７に示す別の実施形態も、
吐出ポート５Ｂからノッチ５Ｃ２に流入する作動油を乱
流に変化させる乱流生起部５Ｆを設けてある。この乱流
生起部５Ｆも、ノッチ５Ｃ２の壁面部の全長にわたって
複数の凹凸を連設させてなるものである。この別の実施
形態では、ノッチ５Ｃ２を形成する工具としてエンドミ
ルを用いているが、そのエンドミルで同時に全領域を階
段状に形成して乱流生起部５Ｅを形成するようにしてあ
る。

【００３０】このように構成した別の実施形態も、前述
した図１〜５に示す実施形態と同様に、ノッチ５Ｃ２に
よって吐出ポート５Ｂからシリンダポート７Ａへの作動
油の衝撃的な流入が抑制され、ポンプ騒音、及び振動の
発生が抑えられる。またこのとき、ノッチ５Ｃ２からシ
リンダ７に流入する作動油が乱流であることから、この
作動油の一部が弁板５の摺動面５Ｄ付近に流入し、この
弁板５の摺動面５Ｄ付近における負圧の発生を防止で
き、キャビテーションの発生すなわち気泡の発生を防ぐ
ことができる。したがって、前述した実施形態と同様
に、弁板５の摺動面５Ｄあるいはシリンダ７の壁面部に
おけるエロージョンの発生を確実に防ぐことができる。

【００３１】また、前述した実施形態と同様に、ノッチ
５Ｃ２と乱流生起部５Ｆとが同じエンドミルで形成され
るので、工具の交換を要することなくこれらのノッチ５
２Ｃ２と乱流生起部５Ｆとを製作することができ、製作
工数の増加を抑えることができる。

【００３２】図８は本発明のさらに別の実施形態の要部
を構成する弁板のノッチ部分を示す正面図、図９は図８
のＣ−Ｃ断面図である。

【００３３】これらの図８，９に示すさらに別の実施形
態も、吐出ポート５Ｂからノッチ５Ｃ３に流入する作動
油を乱流に変化させる乱流生起部５Ｇを設けてある。こ
の乱流生起部５Ｇも、前述した２つの実施形態と同様
に、ノッチ５Ｃ３の壁面部の全長にわたって複数の凹凸
を連設してなるものである。この図８，９に示す実施形
態では、ノッチ５Ｃ３を第１のドリルで形成し、乱流生
起部５Ｃ３を第２のドリルで形成するようにしてある。

【００３４】このように構成した実施形態も、前述した
図１〜５に示す実施形態と同様に、乱流生起部５Ｇで乱
流に変化させられた作動油の一部が弁板５の摺動面５Ｄ
付近に流入し、この弁板５の摺動面５Ｄ付近における負
圧の発生を防止でき、キャビテーションの発生すなわち
気泡の発生を防ぐことができる。したがって、前述した
図１〜５に示す実施形態と同様に、弁板５の摺動面５Ｄ
あるいはシリンダ７の壁面のエロージョンの発生を確実
に防ぐことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の各請求項に係る
発明によれば、弁板の吐出ポートからシリンダブロック
のシリンダポートへの高圧の作動油の流入に際し、作動
油の噴流の勢いを弁板のノッチを介して弱めることがで
きるとともに、ノッチに流入した作動油を乱流生起部で
乱流に変化させることにより、ノッチからシリンダポー
トに流入する作動油の一部を、弁板の摺動面付近にも供
給することができ、これにより弁板の摺動面付近におけ
る負圧の発生を防止でき、この負圧に起因するキャビテ
ーション、つまり気泡の発生を防ぐことができ、この気
泡がつぶれる時の衝撃に伴って生じやすいエロージョ
ン、すなわち弁板の摺動面あるいはシリンダの壁面のエ
ロージョンの発生を確実に防ぐことができる。

【００３６】また特に、本発明の請求項２に係る発明に
よれば、ノッチの全体形状を三角錐形状に設定してある
ことから、ノッチからシリンダポートに流入する作動油
は乱流生起部で乱流に変化したものではあるが、このよ
うに乱流でありながらノッチの三角錐形状に依存して比
較的円滑にシリンダポートを経てシリンダの内部に流入
させ、効率の良いピストンの往復動を実現させることが
できる。

【００３７】また特に、本発明の請求項３に係る発明に
よれば、ノッチと乱流生起部とが同じドリルで形成され
るので、工具の交換を要することなくこれらのノッチと
乱流生起部とを製作することができ、製作工数の増加を
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピストン・ポンプの一実施形態を示す
縦断面図である。

【図２】図１に示す一実施形態に備えられる弁板を示す
正面図である。

【図３】図１に示す一実施形態の要部を構成する弁板の
ノッチ部分を示す正面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面拡大図である。

【図５】図１に示す一実施形態に備えられる弁板と、シ
リンダブロックとの相対的な動作を説明する図である。

【図６】本発明の別の実施形態の要部を構成する弁板の
ノッチ部分を示す正面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ断面拡大図である。

【図８】本発明のさらに別の実施形態の要部を構成する
弁板のノッチ部分を示す正面図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ断面拡大図である。

【符号の説明】

１ケーシング２ケーシング本体３リアケーシング４回転軸５弁板５Ａ吸入ポート５Ｂ吐出ポート５Ｃ１ノッチ５Ｃ２ノッチ５Ｃ３ノッチ５Ｄ摺動面５Ｅ乱流生起部５Ｆ乱流生起部５Ｇ乱流生起部６シリンダブロック６Ａ端面７シリンダ７Ａシリンダポート８ピストン８Ａシュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村重孝茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 3H070 AA01 BB04 CC01 CC04 CC07 DD68

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング本体、及びこのケーシング本
体の開口端側を閉塞するリアケーシングから成るケーシ
ングと、このケーシング内に配置され、複数のシリンダ
を有し、回転自在なシリンダブロックと、上記シリンダ
のそれぞれに収納され、作動油の吸入及び吐出をおこな
う複数のピストンと、上記リアケーシングに固定され、
上記シリンダブロックの端面が摺接し、上記作動油を吸
入する低圧側ポートを形成する吸入ポート、及び上記作
動油を吐出する高圧側ポートを形成する吐出ポートを有
する弁板とを備え、上記ピストンの下死点付近の上記弁板の上記シリンダブ
ロックの端面が摺接する摺動面に、上記吐出ポートの端
部から上記吸入ポートの側へ延びるノッチを備え、上記シリンダブロックの上記弁板に摺接する上記端面
に、上記シリンダのうちの対応するもののそれぞれに連
通し、上記シリンダブロックの回転に伴って上記弁板の
吸入ポート及び吐出ポートのいずれかに選択的に連通可
能な複数のシリンダポートを有するピストン・ポンプに
おいて、上記ノッチに、上記吐出ポートから当該ノッチに流入す
る作動油を乱流に変化させる乱流生起部を設け、この乱
流生起部は、上記ノッチの壁面部の全長にわたって複数
の凹凸部を連設させてなることを特徴とするピストン・
ポンプ。
【請求項２】上記ノッチの全体形状を三角錐形状に設
定したことを特徴とする請求項１記載のピストン・ポン
プ。
【請求項３】上記乱流生起部が、上記ノッチを形成し
た工具で形成されてなることを特徴とする請求項１また
は２記載のピストン・ポンプ。
【請求項４】上記工具がドリルであることを特徴とす
る請求項３記載のピストン・ポンプ。
【請求項５】上記工具がエンドミルであることを特徴
とする請求項３記載のピストン・ポンプ。
【請求項６】上記ノッチが第１のドリルで形成されて
なり、上記乱流生起部が第２のドリルで形成されてなる
ことを特徴とする請求項１記載のピストン・ポンプ。