JP2002202063A - 斜板式ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜板の動きをレギュレータに正確に伝えら
れ、装置のコンパクト化がはかれる斜板式ピストンポン
プ。 【解決手段】 ピストン８を収装するシリンダ６を有す
るシリンダブロック３と、シリンダブロック３の回転に
伴ってシリンダ６の容積室を拡縮するようにピストン８
を往復動させる斜板４と、油圧により斜板４を傾転させ
る大径ピストン（傾転アクチュエータ）２３と、大径ピ
ストン２３に導かれる油圧を調節するレギュレータ３０
とを備える斜板式ピストンポンプ１において、斜板４に
追従してシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行に変位
するフィードバックピン３２を備え、レギュレータ３０
はフィードバックピン３２を介して斜板４の傾転角に応
じて大径ピストン２３に導かれる油圧を調節する構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量形の斜板
式ピストンポンプの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】斜板式ピストンポンプの出力を一定に制
御するため、斜板の傾転角を油圧制御する出力制御装置
が知られている。

【０００３】従来、この種の出力制御装置として、例え
ば特開平６−２８２６９号公報に開示されたものは、油
圧により斜板を傾転させる傾転アクチュエータと、この
傾転アクチュエータに導かれる油圧を調節するレギュレ
ータと、レギュレータを斜板の傾転角度に応じて作動さ
せるリンク機構とを備えている。このリンク機構はポン
プハウジングの外部に設けられ、斜板のトラニオン軸の
回転をレギュレータに伝えるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の斜板式ピストンポンプにあっては、斜板のト
ラニオン軸の回転がリンク機構を介してレギュレータに
伝えられる構成のため、リンク機構のガタツキ等に起因
して、斜板の動きをレギュレータに正確に伝えることが
難しいという問題点があった。

【０００５】また、リンク機構およびレギュレータはポ
ンプハウジングの外部に設けられるため、装置の大型化
を招いた。

【０００６】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、斜板の動きをレギュレータに正確に伝えら
れ、装置のコンパクト化がはかれる斜板式ピストンポン
プを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ピストン
を収装するシリンダを有するシリンダブロックと、シリ
ンダブロックの回転に伴ってシリンダの容積室を拡縮す
るようにピストンを往復動させる斜板と、流体圧により
斜板を傾転させる傾転アクチュエータと、傾転アクチュ
エータに導かれる流体圧を調節するレギュレータとを備
える斜板式ピストンポンプに適用する。

【０００８】そして、斜板に追従してシリンダブロック
の回転軸と略平行に変位するフィードバックピンを備
え、レギュレータはフィードバックピンを介して斜板の
傾転角に応じて傾転アクチュエータに導かれる流体圧を
調節する構成したことを特徴とするものとした。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、シリ
ンダブロックを収装するポンプハウジングと、斜板を傾
転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリングとを備
え、ポンプハウジング内に傾転スプリングと並んでフィ
ードバックピンを配置したことを特徴とするものとし
た。

【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、レギュレータはフィードバックピンを斜板側に押
し付ける制御スプリングと、傾転アクチュエータに導か
れる流体圧を制御する制御スプールとを備え、ポンプ吐
出圧によって制御スプールを制御スプリングに抗して駆
動する構成とし、フィードバックピンと制御スプリング
および制御スプールを直列に配置したことを特徴とする
ものとした。

【００１１】第４の発明は、第１から第３のいずれか一
つの発明において、斜板の傾転角が小さくなるのに伴っ
て制御スプリングの弾性復元力が段階的に大きくなる構
成としたことを特徴とするものとした。

【００１２】第５の発明は、第１から第４のいずれか一
つの発明において、レギュレータは流体圧により制御ス
プールを制御スプリングに抗して駆動する制御ピストン
とを備え、制御ピストンは複数の受圧面を有し、少なく
とも一方の受圧面に導かれる流体圧が調節される構成と
したことを特徴とするものとした。

【００１３】

【発明の作用および効果】第１の発明によると、フィー
ドバックピンをシリンダブロックの回転軸と略平行に配
置することにより、フィードバックピンを斜板に当接さ
せて斜板の傾転動作に追従して変位させることが可能と
なる。

【００１４】レギュレータがフィードバックピンを介し
て斜板の傾転角を直接検出するため、従来装置のように
トラニオン軸の回転動作に連動するリンク機構を廃止し
てこれに起因した追従性の悪化を回避し、斜板の動きが
制御スプリングを介して制御スプールへと正確に伝えら
れる。

【００１５】第２の発明によると、フィードバックピン
を傾転スプリングと並んでポンプハウジング内に配置す
ることにより、ポンプハウジングが大型化することを避
けられ、ピストンポンプの搭載スペースを大きくしない
で済む。

【００１６】また、従来装置のようにトラニオン軸の回
転動作に連動するリンク機構を廃止して構造の簡素化が
はかれ、製品のコストダウンがはかれる。

【００１７】第３の発明によると、レギュレータは傾転
スプリングと並んでフィードバックピンと制御スプリン
グおよび傾転アクチュエータが直列に配置されることに
より、レギュレータを収装するスペースによってポンプ
ハウジングが大型化することを避けられ、ピストンポン
プの搭載スペースを大きくしないで済む。

【００１８】第４の発明によると、斜板の傾転角が小さ
くなるのに伴って制御スプリングの弾性復元力が段階的
に大きくなることにより、ピストンポンプの吐出圧と吐
出流量の関係を示す特性をピストンポンプの出力が一定
値となる双曲線に近似して設定することが可能となる。

【００１９】第５の発明によると、制御ピストンはその
受圧面に導かれる駆動圧が高められることにより、制御
スプールを押す力が増し、ピストンポンプの出力が高め
られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２１】図２、図３に示すように、回転斜板式のピ
ストンポンプ１は、ポンプハウジング２とカバー１０と
により形成される内部空間にシリンダブロック３および
斜板４が収装される。

【００２２】シリンダブロック３はシャフト５を介して
回転駆動される。シャフト５は、その一端がポンプハウ
ジング２にベアリング１２を介して支持され、その途中
がカバー１０にベアリング１１を介して支持される。シ
ャフト５はカバー１０から外部へ突出されるその一端に
動力源として図示しないエンジンから回転が伝達され
る。

【００２３】シリンダブロック３には複数本のシリンダ
６がその回転軸Ｏと略平行に、かつその回転軸Ｏを中心
とする略同一円周上に一定の間隔を持って並んで配置さ
れる。

【００２４】各シリンダ６にはピストン８がそれぞれ挿
入され、両者の間に容積室７が画成される。各ピストン
８の一端側はシリンダブロック３から突出され、斜板４
に接するシュー９を介して支持される。シリンダブロッ
ク３が回転すると、各ピストン８は斜板４との間で往復
動し、シリンダ６の容積室７を拡縮させる。

【００２５】図４に示すように、ポンプハウジング２に
はシシリンダブロック３が摺接するポートプレート１５
を介して各容積室７に連通する吸込ポート１３と吐出ポ
ート１４が形成される。シリンダブロック３の回転に伴
い図示しないタンクからの作動油が図示しない配管を介
して吸込ポート１３から各容積室７に吸込まれる一方、
各容積室７から吐出ポート１４へと吐出される作動油は
図示しない配管を介して油圧機器へと導かれる。

【００２６】ピストンポンプ１の吐出量を可変とするた
め、斜板４は図示しないトラニオン軸を介してポンプハ
ウジング２に傾転可能に支持される。ポンプハウジング
２内には斜板４を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾
転スプリング２１を備える。

【００２７】斜板４の傾転角を変える傾転アクチュエー
タとして、傾転スプリング２１と共に斜板４を傾転角が
大きくなる方向に駆動する小径ピストン２２と、傾転ス
プリング２１に抗して斜板４を傾転角が大きくなる方向
に駆動する大径ピストン２３とを備える。大径ピストン
２３は小径ピストン２２より大きな受圧面積を有し、こ
れらに導かれる油圧が高まると傾転スプリング２１に抗
して斜板４が傾転角が大きくなる方向に駆動される。

【００２８】筒状の大径ピストン２３はポンプハウジン
グ２に固定されたガイドスリーブ２４を介して回転軸Ｏ
と略平行に摺動可能に支持される。大径ピストン２３は
その球面状の先端２３ａが斜板４の延長部４ｂに当接
し、圧力室２８に導かれる油圧により斜板４を傾転角が
大きくなる方向に駆動する。

【００２９】円柱状の小径ピストン２２はポンプハウジ
ング２に固定されたガイドスリーブ２５を介して回転軸
Ｏと略平行に摺動可能に支持される。小径ピストン２２
はその円盤状のつば部２２ａの端面が斜板４の延長部４
ａに固定された球面座２６に当接し、圧力室２７に導か
れる油圧により斜板４を傾転角が小さくなる方向に駆動
する。

【００３０】小径ピストン２２の端面に当接するストッ
パ１６が設けられる。ストッパ１６はナット１８，１９
を介してポンプハウジング２に締結され、ナット１８に
対する螺合位置を変えることにより、小径ピストン２２
のストローク範囲を調整できる。

【００３１】コイル状の傾転スプリング２１は小径ピス
トン２２と同軸上に配置され、ガイドスリーブ２５の外
側に介装される。傾転スプリング２１は小径ピストン２
２のつば部２２ａとポンプハウジング２の間に圧縮して
介装される。

【００３２】そして本発明の要旨とするところである
が、ポンプハウジング２内には、斜板４に追従してシリ
ンダブロック３の回転軸Ｏと略平行に変位するフィード
バックピン３２と、このフィードバックピン３２に連動
して大径ピストン２３に導かれる油圧を調節するレギュ
レータ３０とを備える。

【００３３】図１に示すように、フィードバックピン３
２およびレギュレータ３０は傾転スプリング２１および
小径ピストン２２と並んで回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ上に
配置される。

【００３４】フィードバックピン３２はポンプハウジン
グ２の穴４１に摺動可能に支持される。この穴４１はシ
リンダブロック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌを中心して
形成される。斜板４の延長部４ａに球３１が埋め込まれ
る。フィードバックピン３２はその端面３２ａが球３１
に当接し、斜板４が傾転するのに追従して軸Ｌ方向に変
位する。つまり、フィードバックピン３２は斜板４の傾
転角を直接検出する構成となっている。

【００３５】レギュレータ３０は斜板４の傾転角とポン
プ吐出圧に応じて大径ピストン２３に導かれる油圧を調
節してピストンポンプ１の出力を制御する。具体的に、
レギュレータ３０は、フィードバックピン３２を斜板４
側に押し付ける制御スプリング３３，３４と、大径ピス
トン２３の圧力室２８に導かれる油圧を制御する制御ス
プール３５と、制御スプール３５を駆動する制御ピスト
ン３６とを備え、これらが軸Ｌ上に直列に配置される。

【００３６】コイル状の制御スプリング３３，３４は、
フィードバックピン３２の球面状の端部３２ｂに係合す
るリテーナ３７と、制御スプール３５に一体形成された
つば部３５ａの間に介装される。制御スプリング３３，
３４は、線材の巻径が異なり、巻径の大きい制御スプリ
ング３３の内側に巻径の小さい制御スプリング３４が配
置される。図のように斜板４の傾転角が最大になった状
態で、巻径の大きい制御スプリング３３はリテーナ３７
とつば部３５ａの間に圧縮された状態で介装される一
方、巻径の小さい制御スプリング３４はその一端がリテ
ーナ３５ａまたはつば部３５ａから離れた状態で介装さ
れている。これにより、斜板４が所定角度を超えて傾転
するのに伴って制御スプール３４の両端がリテーナ３５
ａおよびつば部３５ａに当接して圧縮され、フィードバ
ックピン３２を介して斜板４に付与される制御スプリン
グ３３，３４のバネ力が段階的に高まる構成となってい
る。

【００３７】制御スプール３５は筒状のバルブハウジン
グ４２に摺動可能に収装され、バルブハウジング４２は
ポンプハウジング２に螺合し、ナット４０を介して締結
され、その螺合位置を調整できる。

【００３８】バルブハウジング４２の外周には２つのグ
ルーブ４３，４４が形成される。グルーブ４３は通孔５
２と圧力室２７および通孔５３を介して吐出ポート１４
に連通している。グルーブ４４は通孔５４、リリーフバ
ルブユニット５５内の通路、通孔５６を介して大径ピス
トン２３の圧力室２８に連通する。

【００３９】制御スプール３５は軸方向に摺動すること
により開ポジションと、図のように閉ポジションに切換
わる。すなわち、制御スプール３５は開ポジションでグ
ルーブ４３と４４を連通して大径ピストン２３の圧力室
２８にポンプ吐出圧を導く一方、閉ポジションでグルー
ブ４３と４４の連通を遮断して大径ピストン２３の圧力
室２８にスプール内孔４５を介してポンプハウジング２
内のタンク圧を導く。

【００４０】円柱状の制御ピストン３６はガイド部材３
８を介して摺動可能に支持され、グルーブ４３から圧力
室５１に導かれるポンプ吐出圧によって制御スプール３
５を軸方向に押す。制御スプール３４は制御ピストン３
６にかかる油圧力が制御スプリング３３，３４の弾性復
元力を超えて高まると、制御スプリング３３，３４を圧
縮しながら軸方向に摺動し、閉ポジションから開ポジシ
ョンに切換わる。逆に、制御スプール３４は制御ピスト
ン３６にかかる油圧力が制御スプリング３３，３４の弾
性復元力より低下すると、制御スプリング３３，３４が
伸張しながら軸方向に摺動し、開ポジションから閉ポジ
ションに切換わる。

【００４１】以上のように構成される本発明の実施の形
態につき、次に作用を説明する。

【００４２】シリンダブロック３の１回転につき、各ピ
ストン８がシリンダ６を１回往復動する。シリンダ６の
容積室７が拡張する吸込行程では、作動油を吸込ポート
１３から容積室７に吸い込む。シリンダ６の容積室７が
収縮する吐出行程では、作動油を容積室７から吐出ポー
ト１４へと吐出する。

【００４３】斜板４は傾転スプリング２１および小径ピ
ストン２２からの力と大径ピストン２３の力が釣り合う
傾転角度に保持される。レギュレータ３０は斜板４の傾
転角とポンプ吐出圧に応じて大径ピストン２３に導かれ
る油圧を調節し、ピストンポンプ１の出力を制御するこ
れを詳述すると、吐出ポート１４のポンプ吐出圧が傾転
角に応じた設定値より減少した場合、制御ピストン３６
が圧力室５１側に変位し、制御スプール３５が閉ポジシ
ョンに切換わり、スプール内孔４５、グルーブ４４を介
して大径ピストン２３にタンク圧を導く。これにより、
大径ピストン２３は斜板４をその傾転角を大きくする方
向に傾転させ、ポンプ吐出量が増大し、ポンプ吐出圧が
高まる。

【００４４】一方、吐出ポート１４のポンプ吐出圧が傾
転角に応じた設定値を超えて高まった場合、この吐出圧
が制御ピストン３６を制御スプリング３３，３４に抗し
て制御スプール３５側に押し、制御スプール３５を開ポ
ジションに切換えてポンプ吐出圧をグルーブ４３，４４
を介して大径ピストン２３に導く。これにより、大径ピ
ストン２３は斜板４をその傾転角を小さくする方向に傾
転させるが、これに伴ってフィードバックピン３２が斜
板４に追従して制御スプリング３３，３４を圧縮する方
向に変位し、制御スプール３５が制御ピストン３６に抗
して閉ポジションに切換わり、大径ピストン２３へのポ
ンプ吐出圧の導入を止め、斜板４の傾転が止まる。

【００４５】このようにして制御スプリング３３，３４
の弾性復元力と制御ピストン３６に働くポンプ吐出圧と
がバランスするところで制御スプール３４は開閉作動す
ることにより、ピストンポンプ１の吐出圧と吐出流量は
逆比例の関係をもって増減する。

【００４６】図６はピストンポンプ１の吐出圧と吐出流
量（押しのけ容積）の関係を示す特性図である。図にお
いて、目標特性はピストンポンプ１の出力が４５ｋＷ
の一定値となる双曲線であり、ピストンポンプ１の吐出
圧と吐出流量の積が一定となるように設定されている。
実際の設定特性はこの目標特性に近似して設定され
るもので、目標特性に点Ｂで接する線分ＡＣと、目標
特性に点Ｄで接する線分ＣＥとで構成される。点Ａで
は斜板４の傾転角が最大となり、点Ａから点Ｃの間では
制御スプリング３３のみがフィードバックピン３２を介
して圧縮される。点Ｃから点Ｅの間では制御スプリング
３３と３４の両方が圧縮される。すなわち、線分ＡＣの
特性は制御スプリング３３のみの弾性復元力によって定
まり、線分ＣＥの特性は制御スプリング３３と３４の弾
性復元力を合わせた力によって定まる。

【００４７】フィードバックピン３２およびレギュレー
タ３０をシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ
上に配置することにより、レギュレータ３０をポンプハ
ウジング２内に収装することが可能となる。

【００４８】レギュレータ３０を小径ピストン２２およ
び傾転スプリング２１と並んでポンプハウジング２内に
配置することにより、レギュレータ３０を収装するスペ
ースによってポンプハウジング２が大型化することを避
けられ、ピストンポンプ１を搭載するのに必要なスペー
スを拡大せずに済む。

【００４９】そして、レギュレータ３０をシリンダブロ
ック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ上に配置することによ
り、斜板４に追従して変位するフィードバックピン３２
を介して斜板４の傾転角を直接検出することが可能とな
る。すなわち、フィードバックピン３２が斜板４に当接
しその傾転動作に追従するため、従来装置のようにトラ
ニオン軸の回転動作に連動するリンク機構を廃止してこ
れに起因した追従性の悪化を回避し、斜板４の動きが制
御スプリング３３，３４を介して制御スプール３５へと
正確に伝えられる。

【００５０】次に図７に示す他の実施の形態を説明す
る。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を
付す。

【００５１】円柱状の制御ピストン６１は小径部６６お
よび大径部６７を有する段付き形状をしており、２つの
受圧面６２，６３を有する。

【００５２】制御ピストン６１は円柱状のスライド部材
６９に摺動可能に収装され、このスライド部材６９はバ
ルブハウジング４２に摺動可能に収装される。制御ピス
トン６１は、その一端がプラグ６７に当接し、スライド
部材６９に押し出されることにより、スライド部材６９
がプラグ７１から離れる方向に摺動し、制御スプール３
５を制御スプリング３３，３４に抗して摺動させるよう
になっている。

【００５３】バルブハウジング４２の外周には３つのグ
ルーブ４３，４４，７０が形成される。グルーブ４４は
大径ピストンの圧力室に連通し、制御スプール３５を介
してグルーブ４３に連通する。グルーブ４３は吐出ポー
ト１４に連通し、ポンプ吐出圧を制御スプール３５と制
御ピストン６１の受圧面６２に導く。グルーブ７０には
図示しない切換弁等を介して駆動圧が導かれようになっ
ており、この駆動圧が制御スプール３５と制御ピストン
６１の受圧面６３に導かれる。

【００５４】以上のように構成され、制御ピストン６１
の受圧面６３に導かれる駆動圧が高められることによ
り、制御ピストン６１がスライド部材６９を介して制御
スプール３５を押す力が増し、ピストンポンプ１の出力
が高められる。

【００５５】図６において、制御ピストン６１の受圧面
６３に導かれる駆動圧が高められることにより、設定特
性から設定特性に切換えられる。目標特性はピス
トンポンプ１の出力が６０ｋＷの一定値となる双曲線で
ある。実際の設定特性はこの目標特性に近似して設
定されるもので、目標特性に点Ｆで接する線分ＦＧ
と、線分ＦＧから曲折して延びる線分ＧＨとで構成され
る。点Ｆでは斜板４の傾転角が最大となり、点Ｆから点
Ｇの間では制御スプリング３３のみがフィードバックピ
ン３２を介して圧縮される。点Ｇから点Ｈの間では制御
スプリング３３と３４の両方が圧縮される。すなわち、
線分ＦＧの特性は制御スプリング３３のみの弾性復元力
によって定まり、線分ＧＨの特性は制御スプリング３３
と３４の弾性復元力を合わせた力によって定まる。

【００５６】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、例えば制御ピストンを廃止して、制御スプールに駆
動油圧を導くように構成してもよく、その技術的な思想
の範囲内において種々の変更がなしうることは明白であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜板式ピストンポン
プの断面図。

【図２】同じく断面図。

【図３】同じく断面図。

【図４】同じくポンプハウジングの平面図。

【図５】同じくレギュレータの断面図。

【図６】同じくピストンポンプの吐出圧と吐出流量の関
係を示す特性図。

【図７】他の実施の形態を示すレギュレータの断面図。

【符号の説明】

１ ピストンポンプ ２ ポンプハウジング ３ シリンダブロック ４ 斜板 ６ シリンダ ７ 容積室 ８ ピストン ２１ 傾転スプリング ２２ 小径ピストン ２３ 大径ピストン ３０ レギュレータ ３２ フィードバックピン ３３ 制御スプリング ３４ 制御スプリング ３５ 制御スプール ３６ 制御ピストン ６１ 制御ピストン ６２ 受圧面 ６３ 受圧面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンを収装するシリンダを有するシリ
   ンダブロックと、 前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容
   積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板
   と、 流体圧により前記斜板を傾転させる傾転アクチュエータ
   と、 前記傾転アクチュエータに導かれる流体圧を調節するレ
   ギュレータと、 を備える斜板式ピストンポンプにおいて、 前記斜板に追従して前記シリンダブロックの回転軸と略
   平行に変位するフィードバックピンを備え、 前記レギュレータは前記フィードバックピンを介して前
   記斜板の傾転角に応じて傾転アクチュエータに導かれる
   流体圧を調節する構成としたことを特徴とする斜板式ピ
   ストンポンプ。
2. 【請求項２】前記シリンダブロックを収装するポンプハ
   ウジングと、 前記斜板を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプ
   リングとを備え、 前記ポンプハウジング内に前記傾転スプリングと並んで
   前記フィードバックピンを配置したことを特徴とする請
   求項１に記載の斜板式ピストンポンプ。
3. 【請求項３】前記レギュレータは前記フィードバックピ
   ンを斜板側に押し付ける制御スプリングと、 前記傾転アクチュエータに導かれる流体圧を制御する制
   御スプールとを備え、 ポンプ吐出圧によって前記制御スプールを前記制御スプ
   リングに抗して駆動する構成とし、 前記フィードバックピンと前記制御スプリングおよび前
   記制御スプールを直列に配置したことを特徴とする請求
   項１または２に記載の斜板式ピストンポンプ。
4. 【請求項４】前記斜板の傾転角が小さくなるのに伴って
   前記制御スプリングの弾性復元力が段階的に大きくなる
   構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか
   一つに記載の斜板式ピストンポンプ。
5. 【請求項５】前記レギュレータは流体圧により前記制御
   スプールを前記制御スプリングに抗して駆動する制御ピ
   ストンとを備え、 前記制御ピストンは複数の受圧面を有し、少なくとも一
   方の受圧面に導かれる流体圧が調節される構成としたこ
   とを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の
   斜板式ピストンポンプ。