JP2006291931A - 可変容量型斜板式液圧回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボピストンの摺動部における軸ずれの懸念がなく、また、装置の大型化を招くことなくサーボピストンを付勢するばねの力を強く設定することができる可変容量型斜板式液圧回転機の提供。
【解決手段】押しのけ容積を決める斜板を傾転させるサーボピストン２が摺動部２Ｃも含めて１個体から成り、摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂの軸方向外側位置の圧力室６Ａ，６Ｂのそれぞれに、サーボピストン２を中立位置に付勢するばね３Ａ，３Ｂ、及びこれらのばね３Ａ，３Ｂの力を受ける一対のばね座４Ａ，５Ａ，及び一対のばね座４Ｂ，５Ｂを配置し、サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの摺動面の寸法Ｘの内径を、サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、サーボピストン２の摺動部２Ｃの摺動面の寸法Ｘの外径を、サーボピストン２の各部の外径のうちの最大径に設定してある。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホイールローダ等の建設機械などに搭載される可変容量型斜板式液圧回転機に関する。

この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。図４は、この特許文献１に示される従来の可変容量型斜板式液圧回転機、すなわち可変容量型斜板式油圧ポンプを示す断面図である。

この従来技術は、ポンプケーシング２６内に回転軸４３、シリンダブロック２２、複数のピストン２１、図示しない複数のシュー等が設けられ、ポンプケーシング２６と各シューとの間には可変容量部、すなわち押しのけ容積を決める斜板２３が傾転可能に設けられている。

この可変容量型油圧ポンプは、回転軸４３がホイールローダの原動機等で回転駆動されることにより、これと一体にシリンダブロック２２が回転し、このシリンダブロック２２の各シリンダ内でピストン２１のそれぞれが往復運動し、これらのピストン２１の往復運動に従ってタンク等から各シリンダ内に吸い込まれた作動油が高圧油として吐出される。

また、シリンダブロック２２の径方向の外側には、サーボピストン収納部３５、このサーボピストン収納部３５内に収納されるサーボピストン２７、このサーボピストン２７に形成されたスライダ収納部に収納されるスライダ３９が設けられており、斜板２３に備えられたピン３６がスライダ３９を介してサーボピストン２７に接続されている。

そして、サーボピストン２７の受圧面３１，３２に傾転制御圧が作用すると、サーボピストン２７の摺動部３１Ａ，３２Ａの内側に設けられ、サーボピストン２７を中立位置に付勢するばね２９，３０の力に抗して、サーボピストン２７が摺動変位する。これによって、スライダ３９及びピン３６を介して斜板２３は同図３の矢印ＡまたはＢ方向に傾転するようになっている。
米国特許出願公開第２００２／００１４１４９Ａ１号明細書

ところで上述の従来技術では、サーボピストン２７を中立位置に付勢するばね２９，３０が、サーボピストン２７の本体とは別部品として構成される摺動部３１Ａ，３２Ａの内側に設けられているため、ばね２９，３０を組み込んだ後に、別部品の摺動部３１Ａ，３２Ａをボルト４４等によって本体に結合させなければならない。このために、サーボピストン２７の摺動部３１Ａと摺動部３２Ａとの間に軸ずれを生じ、このサーボピストン２７の摺動性が悪化し、装置としての信頼性が低下する懸念がある。

また、サーボピストン２７の摺動部３１Ａ，３２Ａのそれぞれが収容されるシリンダ部３８を、サーボピストン収納部３５に一体に形成させるためには、ばね２９，３０の外径を、サーボピストン２７の摺動部３１Ａ，３２Ａの外径よりも小さくする必要がある。これによりサーボピストン２７を中立位置に復帰させるばね力が弱くなりやすい。また、強いばね力を得ようとすれば、ばね２９，３０とサーボピストン２７の形状寸法を大きく設定せざるを得ず、装置全体が大型になってしまう問題がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、サーボピストンの摺動部における軸ずれの懸念がなく、また、装置の大型化を招くことなくサーボピストンを付勢するばねの力を強く設定することができる可変容量型斜板式液圧回転機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、押しのけ容積を決める斜板を傾転させるサーボピストンと、このサーボピストンが収納されるサーボピストン収納部と、上記サーボピストンを中立位置に付勢するばねとを備えた可変容量型斜板式液圧回転機において、上記サーボピストンが、摺動部を含めて１個体から成り、上記摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、上記ばね、及びこれらのばねを挟むように配置され、上記ばねの力を受ける一対のばね座を配置し、上記サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、上記サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、上記サーボピストンの上記摺動部の摺動面の外径を、上記サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定したことを特徴としている。

このように構成した本発明は、サーボピストンが、摺動部も含めて１個体から成るので、摺動部における軸ずれの懸念がなく、優れた摺動性を確保できる。また、サーボピストンの摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、サーボピストンを付勢するばねを配置したことから、これらのばねの外径をサボピストンの摺動部の外径に制約されることなく設定できる。したがって、ばねの外径を可能な範囲で大きく設定でき、これにより装置の大型化を招くことなく、ばねの力を強くすることができる。

また、サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、サーボピストンの摺動部の摺動面の外径を、サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定したことから、１個体から成るサーボピストンを、ピストン収納部内に容易に収納させることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記ばねのいずれもが、上記サーボピストンを中立位置方向へ付勢するものから成ることを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記ばねが圧縮ばねから成ることを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記ばねが備えられる上記サーボピストン収納部の空隙部の内径を、上記シリンダ部の摺動面の上記内径よりも大きく設定したことを特徴としている。

また、本発明は、上記発明において、上記サーボピストンの一方へのストローク量をｓ１、他方へのストローク量をｓ２とし、上記サーボピストンが中立位置にあるときの、上記サーボピストンの摺動部の端面から上記サーボピストン収納部の上記シリンダ部の端面までの長さのうち一方側の長さをＬ１、他方側の長さをＬ２、上記シリンダ部及び上記サーボピストンの各摺動面の重なり合う部分の一方側の最短長さをＲ１、他方側の最短長さをＲ２としたときに、予め、Ｌ１＞ｓ１、Ｒ２＞ｓ１、Ｌ２＞ｓ２、Ｒ１＞ｓ２の関係に設定したことを特徴としている。

本発明は、サーボピストンが１個体から成るので、摺動部における軸ずれの懸念がなく、これにより優れた摺動性を確保でき、従来に比べて装置の信頼性を向上させることができる。また、サーボピストンの摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、サーボピストンを付勢するばねを配置したことから、装置の大型化を招くことなくサーボピストンを付勢するばねの力を強くすることができ、装置の小型化の実現に貢献する。

以下，本発明に係る可変容量型斜板式液圧回転機を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る可変容量型斜板式液圧回転機の第１実施形態におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図、図２は図１に示す第１実施形態のサーボピストン摺動時の状態を示す要部断面図である。

本実施形態も例えば可変容量型斜板式油圧ポンプであり、説明が重複するので図示は省略するが、前述した図３に示すものと同等のポンプケーシング、ピストンが収納されたシリンダブロック、斜板、この斜板に設けられるピン、このピンが係合し、サーボピストンのスライダ収納部に収納されるスライダを備えている。

本実施形態は、図１，２に示すように、サーボピストン収納部１と、このサーボピストン収納部１に収納され、前述の図示しないスライダが収納されるスライダ収納部２Ｈを有するサーボピストン２と、サーボピストン収納部１の両端を閉塞する蓋板８Ａ，８Ｂとを備えている。前述のスライダ収納部２Ｈは、図示しないポンプケーシングへの開口穴９に臨ませてある。

本実施形態は特に、サーボピストン２が摺動部２Ｃも含めて１個体から成っており、摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂの軸方向外側に位置する圧力室６Ａ，６Ｂのそれぞれにばね３Ａ，３Ｂを配置してある。これらのばね３Ａ，３Ｂは、例えば圧縮ばねから成ると共に、これらのいずれもが、サーボピストン２を中立位置方向へ付勢するものから成っている。

サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの摺動面の内径は、サーボピストン収納部１の各部の内径のうちの最小径（寸法Ｘの内径）に設定してあり、サーボピストン２の摺動部２Ｃの摺動面の外径は、サーボピストン２の外径のうちの最大径（寸法Ｘの外径）に設定してある。

前述したばね３Ａ，３Ｂが配置されるピストン収納部１の空隙部を形成する圧力室６Ａ，６Ｂの寸法Ｙの内径は、サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの寸法Ｘの内径よりも大きく設定してある。また、ばね３Ａ，３Ｂの外径は、サーボピストン２の摺動部２Ｃの寸法Ｘの外径よりも大きく設定してある。

また、サーボピストン２の摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂの軸方向外側に位置する圧力室６Ａ，６Ｂに、ばね３Ａの力を受ける一対のばね座４Ａ，５Ａ、及びばね３Ｂの力を受ける一対のばね座４Ｂ，５Ｂを配置してある。

サーボピストン２の両側部分には、摺動部２Ｃの外径よりも径の小さい軸部２Ｄ，２Ｅを、圧力室６Ａ，６Ｂに配置した一対のばね座４Ａ，５Ａ、及び別の一対のばね座４Ｂ，５Ｂを挿通するように延設させてある。また、サーボピストン２の軸部２Ｄには、ばね座４Ａの移動を規制するナット７Ａを螺合させてあり、軸部２Ｅにはばね座４Ｂの移動を規制するナット７Ｂを螺合させてある。

さらに本実施形態は、図１に示すように、サーボピストン２の摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂを形成するエッジ部２Ｆ，２Ｇ間の距離をａ、サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの長さ寸法をｂ、図示しないポンプケーシングへの開口穴９の幅をｃ、サーボピストン２の左右方向へのストロークをｓとし、サーボピストン２の摺動部２Ｃの一方側のエッジ部２Ｆ（２Ｇ）からサーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの端面１Ｃ（１Ｄ）までの長さＬ｛＝（ｂ−ａ）／２｝、シリンダ部１Ａとサーボピストン２の各摺動面の重なり合う部分の最短長さをＲ｛＝（ａ−ｃ）／２｝としたとき、予め、
Ｌ＞ｓ （１）
Ｒ＞ｓ （２）
の関係に設定している。

本実施形態では、図１に示す中立状態から、例えば圧力室６Ａに傾転制御圧が供給されると、図２に示すようにばね３Ａ，３Ｂのばね力に抗してサーボピストン２が右方向にストロークする。この際、ばね座５Ａは、サーボピストン収納部１の止め部である段部１Ｂで摺動方向の変位が規制され、ばね座４Ａは止め部であるサーボピストン２の軸部２Ｄに螺合されたナット７Ａにより摺動方向に対して逆の方向の変位が規制され、ばね座５Ｂはサーボピストン２の摺動部２Ｃの端面２Ｂで摺動方向に対して逆の方向の変位が規制され、ばね座４Ｂは蓋板８Ｂにより摺動方向の変位が規制される。これによってばね３Ａ，３Ｂが圧縮される。

このようにサーボピストン２がストロークすることにより、このサーボピストン２のスライダ収納部２Ｈに収納された図示しないスライダ、図示しない斜板に備えられるピンを介して前述したように斜板が傾転し、押しのけ容積が変更される。

このように構成した本実施形態によれば、サーボピストン２が、摺動部２Ｃも含めて１個体から成るので、摺動部２Ｃにおける軸ずれの懸念がなく、優れた摺動性を確保できる。これにより装置に対する信頼性を向上させることができる。

また、サーボピストン２の摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂの軸方向の外側に位置する圧力室６Ａ，６Ｂのそれぞれに、サーボピストン２を付勢するばね３Ａ，３Ｂを配置したことから、これらのばね３Ａ，３Ｂの外径をサーボピストン２の摺動部２Ｃの寸法Ｘの外径に規制されることなく設定できる。したがって、ばね３Ａ，３Ｂの外径を可能な範囲で大きく設定でき、これによって装置の大型化を招くことなく、ばね３Ａ，３Ｂのばね力を強く設定することができ、装置の小型化の実現に貢献する。

また、サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの摺動面の寸法Ｘの内径を、サーボピストン収納部１の各部の内径のうちの最小径に設定し、サーボピストン２の摺動部２Ｃの摺動面の寸法Ｘの外径を、サーボピストン２の各部の外径のうちの最大径に設定したことから、１個体から成るサーボピストン２を、ピストン収納部１内に容易に収納させることができる。

さらに、サーボピストン２の摺動部２Ｃの両端面２Ａ，２Ｂのエッジ部２Ｆ，２Ｇ間の距離ａ、サーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの長さ寸法ｂ、及び図示しないポンプケーシングの開口穴９の幅ｃと、サーボピストン２のストロークｓとの関係を、上述した（１）式及び（２）式の関係に設定してあることから、サーボピストン２がフルストロークしても、サーボピストン２のエッジ部２Ｆ，２Ｇがシリンダ部１Ａの摺動面から外れることがなく、サーボピストン２の安定した摺動を実現できる。

図３は本発明の第２実施形態におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図である。上述した第１実施形態では、サーボピストン２の左右方向へのストローク量を等しいものとしたが、第２実施形態では左方向へのストローク量がｓ１、右方向へのストローク量がｓ２と異なる量となっている。また、ポンプケーシングの開口穴９の幅ｃよりも空隙部１０の幅ｄ１＋ｄ２を大きくするとともに、サーボピストン２が中立位置にある状態で、サーボピストン２の中心からサーボピストン２の摺動部２Ｃの一方側のエッジ２Ｆまでの長さａ１と他方側のエッジ２Ｇまでの長さａ２を異なる長さとし、かつ、サーボピストン２の中心からシリンダ部１Ａの摺動面の一方の端面１Ｃまでの長さｂ１と他方の端面１Ｄまでの長さｂ２を異なる長さとしている。

そして、本実施形態では、予め次の（３）〜（６）式の関係となるように設定している。

Ｌ１（＝ｂ１−ａ１）＞ｓ１ （３）
Ｒ２（＝ａ２−ｄ２）＞ｓ１ （４）
Ｌ２（＝ｂ２−ａ２）＞ｓ２ （５）
Ｒ１（＝ａ１−ｄ１）＞ｓ２ （６）
すなわち、サーボピストン２の摺動部２Ｃのエッジ部２Ｆ（２Ｇ）からサーボピストン収納部１のシリンダ部１Ａの摺動面の端面１Ｃ（１Ｄ）までの長さＬ１（Ｌ２）を同方向のストローク量ｓ１（ｓ２）よりも大きく設定し、さらに、シリンダ部１Ａとサーボピストン２の各摺動面の重なり合う部分の最短長さＲ１（Ｒ２）を他方向のストローク量ｓ２（ｓ１）よりも大きく設定している。

このように構成した第２実施形態にあっても、サーボピストン２がフルストロークした際に、サーボピストン２のエッジ部２Ｆ，２Ｇがシリンダ部１Ａの摺動面から外れることがなく、このサーボピストン２の安定した摺動を実現でき、第１実施形態におけるのと同等の作用効果が得られる。

本発明に係る可変容量型斜板式液圧回転機の第１実施形態におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図である。 図１に示す第１実施形態のサーボピストン摺動時の状態を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図である。 従来の可変容量型斜板式液圧回転機を示す断面図である。

符号の説明

１ サーボピストン収納部
１Ａ シリンダ部
１Ｂ 段部
１Ｃ 端面
１Ｄ 端面
２ サーボピストン
２Ａ 端面
２Ｂ 端面
２Ｃ 摺動部
２Ｄ 軸部
２Ｅ 軸部
２Ｆ エッジ部
２Ｇ エッジ部
２Ｈ スライダ収納部
３Ａ ばね
３Ｂ ばね
４Ａ ばね座
４Ｂ ばね座
５Ａ ばね座
５Ｂ ばね座
６Ａ 圧力室（空隙部）
６Ｂ 圧力室（空隙部）
７Ａ ナット
７Ｂ ナット
８Ａ 蓋板
８Ｂ 蓋板
９ 開口穴

Claims (5)

1. 押しのけ容積を決める斜板を傾転させるサーボピストンと、このサーボピストンが収納されるサーボピストン収納部と、上記サーボピストンを中立位置に付勢するばねとを備えた可変容量型斜板式液圧回転機において、
   上記サーボピストンが、摺動部を含めて１個体から成り、
   上記摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、上記ばね、及びこれらのばねを挟むように配置され、上記ばねの力を受ける一対のばね座を配置し、
   上記サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、上記サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、
   上記サーボピストンの上記摺動部の摺動面の外径を、上記サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記ばねのいずれもが、上記サーボピストンを中立位置方向へ付勢するものから成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。
3. 上記請求項２記載の発明において、
   上記ばねが圧縮ばねから成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。
4. 上記請求項２記載の発明において、
   上記ばねが備えられる上記サーボピストン収納部の空隙部の内径を、上記シリンダ部の摺動面の上記内径よりも大きく設定したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。
5. 上記請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、
   上記サーボピストンの一方へのストローク量をｓ１、他方へのストローク量をｓ２とし、
   上記サーボピストンが中立位置にあるときの、
   上記サーボピストンの摺動部の端面から上記サーボピストン収納部の上記シリンダ部の端面までの長さのうち一方側の長さをＬ１、他方側の長さをＬ２、
   上記シリンダ部及び上記サーボピストンの各摺動面の重なり合う部分の一方側の最短長さをＲ１、他方側の最短長さをＲ２としたときに、
   予め、Ｌ１＞ｓ１、Ｒ２＞ｓ１、Ｌ２＞ｓ２、Ｒ１＞ｓ２
   の関係に設定したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。

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