JP2006348911A

JP2006348911A - ピストンポンプ

Info

Publication number: JP2006348911A
Application number: JP2005179369A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yunoki; 芳則柚木
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】構造が簡単で容易に脈動低減できる斜板式可変容量ピストンポンプを提供する。
【解決手段】斜板式可変容量ピストンポンプ４０のケース１２の外側面１２ａには、脈動低減装置４１がねじ部材により取り付けら、該脈動低減装置４１はケース１２に軸心方向に穿設されバルブプレート１９に連通するパイロット孔４２と、パイロット孔４２に連通して外側面１２ａに形成された絞り孔４４とを備える。ケース１２の外側面１２ａに円筒形状のシリンダ部材４７がねじ部材４６により固着されている。シリンダ部材４７にはボルト部材５０が嵌挿され、該ボルト部材５０の軸部４８ａがシリンダ部材４７の外側壁に螺合し、ナット４９によりシリンダ部材４７内への軸心方向に移動する。シリンダ室５３には反射板４３が嵌挿され。反射板４３とボルト部材５０の移動部材４８との間にばね部材５１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力流体を各種のアクチュエータに供給してこれらのアクチュエータを作動させるピストンポンプに関する。

従来、この種のピストンポンプの一例として、例えば図５に示すように、可変容量ピストンポンプ１０はボディ１１とケース１２が図示しないねじ部材によって本体１３が一体的に形成され、前記ボディ１１及びケース１２には、玉軸受１４、ニードル軸受１５により回転自在に支持されたシャフト（軸部材）１６が装着されている。前記シャフト１６には、スプライン１６ａが形成され、シリンダバレル１８の内周面に形成されたスプライン溝１６ｂと結合されてシリンダバレル１８がシャフト１６と共に回転する。
前記シリンダバレル１８は、ニードル軸受１５に内周部に嵌挿されたバルプレート１９にその側面に接触しながら回転している。
シリンダバレル１８の回転軸線を中心とする同一円周上には奇数の複数個のボア（ピストン室）２０が形成され、該ボア２０の内部には奇数個のピストン２１が摺動自在に挿入されている。前記ピストン２１の一端部である頭部２２は、前記ボア２０の開口から突出し、シュー２３を介して斜板２４の表面に摺動自在に当接されている。

前記斜板２４は、ボディ１１に結合されたすべり軸受２５に当接されている。斜板２４には、スプリング２６の弾発力がニードル軸受１７、バレルホルダ２７を介して作用している。前記斜板２４は、すべり軸受２５を摺動することで傾斜角θが変化する。斜板２４は、通常、傾動用のばね部材２９の弾発力により傾斜角θが最大となるように背面側端部が付勢されており、該ばね部材２９とは反対側に配されたコントロールピストン３０が該ばね部材２９の弾発力の付勢に抗して斜板２４を最小の傾斜角θとなるまで制御動作する。そして、前記コントロールピストン３０を作動させるにより、斜板２４に所要の傾斜角θを付与してポンプの吐出容量を制御する。なお、前記コントロールピストン３０は、ケース１２に穿設されたボア３１に摺動自在に嵌入されている。

前記バルブプレート１９には、図６に示されるように、側面の円周方向の同位相に吐出ポート３３及び吸入ポート３２が形成され、ピストン２１が吐出ポート３３上を移動するときには圧油を吐出する作用を行ない、吸入ポート３２上を移動するときには圧油の吸入が行なわれる。吐出ポート３３はポート３３ａ及び３３ｂより形成され、吸入ポート３２はポート３２ａ乃至３２ｃより形成されている。前記吐出ポート３３と吸入ポート３２との間にはピストン２１が吐出行程から吸入行に程切換わる上死点側一側の切換弁部３４Ａが設けられると共に、一側の切換弁部３４Ａとシャフト１６を挟んで対向しピストン２１が吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に他の切換弁部３４Ｂが設けられている。

このように構成された可変容量ピストンポンプ１０が軸心方向に変位すると、ボア２０が吸入ポート３２から吐出ポート３３に連通した瞬間、該ボア２０には急激な圧力変化が発生する。この圧力変化がシュー２３から斜板２４に伝達され、該斜板２４に押圧力が付勢される。
この押圧力によって斜板２４が加振し、該斜板２４の加振に伴い可変容量ピストンポンプ１０の吐出量が斜板２４の加振周波数により変動し、この吐出量変動が吐出ポート３３のポンプの吐出脈動を呈する。通常、この吐出脈動は、実機の加工精度や騒音、振動の要因となり、常に低減を要求されている。

そこで、従来の圧力脈動の低減方法としては、油圧ポンプ１を接続する配管２にサイドブランチ５を連結して該配管２の油圧脈動を抑える油圧脈動低減装置において、前記配管２と前記サイドブランチ５との分岐部分にサイドブランチ５の内径より小さい径の通路を設けることにより、吐出ポートで発生した圧力脈動波形と相反する波形を発生させ、これらの波形を合成することで脈動を低減している（例えば、特許文献１参照）。
また、吐出ポート１７の始端側から切換弁部１５Ｃに向かって延びるノッチ１９を設け、このノッチ１９の長さＬ１を各シリンダポート９Ａの角度θ２の半分の角度θ１に対応して設定し、吐出ポート１７に接続された吐出配管に脈動吸収器としてのサイドブランチ２４を取り付けている。これにより、シリンダ９が吐出ポート１７に連通した瞬間、該吐出ポート１７から吸入ポート１６の油を微妙に逃がすことでシリンダ９のピストン室の圧力変化を小さくすることができる（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−１４４６９号公報特開平１０−１２２１２９号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された脈動低減装置は、装置が大きく、容積効率が低下する問題がある。また、実機とのマッチングの悪さで発生する圧力脈動については、チューニング機能がないため、簡単に対応できないという問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で容易に脈動低減できるピストンポンプを提供することを目的とする。

上記の課題を達成するために、本発明は、ケースと、
前記ケース内に回転可能に軸支された回転軸と、
前記回転軸と一体に回転するように前記ケース内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に嵌挿され該シリンダブロックの回転に伴って該シリンダを往復動する複数のピストンと、
前記ケース及び前記シリンダブロックとの間に設けられ吐出ポート及び吸入ポートを設けたバルブプレートとからなるピストンポンプにおいて、
前記ケース及びバルブプレートに形成され前記ピストンに連通するパイロット孔に連結してピストンの作動時に該ピストンの圧力脈動を低減する脈動低減装置を備えることを特徴とする。
本本発明によれば、シリンダの容積が大きくなりピストン作動時の発生する脈動、すなわち圧力変化を低減することができ、ポンプ容積効率の低下を回避することできる。
さらに、ピストン室が吐出ポートから吸入ポート移動時に該ピストン室の容積が不足する場合も脈動低減装置の移動部材をピストン室の容積変化に合せて移動させることにより
ピストン室の容積低下を補うことできる。これによりピストン室の圧力変化も小さくすることができ、圧力脈動が低減できる。
さらに、バルブプレートの吐出ポート及び吸入ポートに設けられたヒゲ溝が不要になるので、構造が簡素になり保守管理が容易なるという効果を奏する。

請求項２記載の発明の脈動低減装置は、シリンダ部材と、前記シリンダ部材内に軸心方向に移動可能に設けられ該シリンダ部材内の容積を可変にする移動部材と、前記シリンダ部材内に設けられ前記移動部材に付勢する前記ピストンの圧力脈動の反対の反射波形を発生させる反射部材とを備えると、実機とのマッチッグが原因で圧力脈動が発生した場合、脈動低減装置の移動部材位置と反射部材の弾発力を調整することによりハンチングによる脈動波形に対し逆の反射波を発生させ、脈動を低減させることができる。
請求項３記載の発明の脈動低減装置は、シリンダ部材と、前記シリンダ部材内に軸心方向に移動可能に設けられ前記ピストンのピストン室に連通する該シリンダ部材内の容積を可変にする移動部材と、前記シリンダ部材と前記移動部材との間に配置され一側が前記パイロット孔に連通して前記ピストンの脈動を吸収する収納部材とを備えると、前記収納部材の形態を変えることにより、脈動に対応してピストン室の容積を変えることができる。
さらに、請求項４記載の発明は、前記脈動低減装置が管路により前記パイロット孔に連結されることにより、該脈動低減装置の取付け位置を任意に配置することができ、取付位置に制約ないので好適である。

本発明は、シリンダの容積が大きくなりピストン作動時の発生する脈動、すなわち圧力変化を低減することができ、ポンプ容積効率の低下を回避することできる。
さらに、ピストン室が吐出ポートから吸入ポート移動時に該ピストン室の容積が不足する場合も脈動低減装置の移動部材をピストン室の容積変化に合せて移動させることにより
ピストン室の容積低下を補うことできる。これによりピストン室の圧力変化も小さくすることができ、圧力脈動が低減できる。
さらに、バルブプレートの吐出ポート及び吸入ポートに設けられたヒゲ溝が不要になるので、構造が簡素になり保守管理が容易なるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプについて図面により詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプ４０の概略構造を示す縦断面図で、図１中、図５の構成要素と同一構成要素については同一符号で示して詳細な説明を省略する。
図１においてケース１２の軸心方向の外側面１２ａには、脈動低減装置４１がねじ部材により取り付けられている。前記脈動低減装置４１はケース１２に軸心方向に穿設されバルブプレート１９に連通するパイロット孔４２（図１及び図６参照）と、前記パイロット孔４２に連通して外側面１２ａに形成され圧力脈動を低減させる絞り孔４４とにより斜板式可変容量ピストンポンプ４０に係合されている。

さらに、脈動低減装置４１は、例えばピストン２１が吐出行程から吸入行程に切換わる上死点（図１で上部に位置する）と、吸入行程から吐出行程に切換わる下死点（図１で下部に位置する）に設けられている。これらの脈動低減装置４１は、ケース１２の外側面１２ａに円筒形状のシリンダ部材４７がねじ部材４６により固着されている。前記シリンダ部材４７には移動部材４８と軸部４８ａとから成るボルト部材５０が嵌挿され、該ボルト部材５０の軸部４８ａがシリンダ部材４７の外側壁に軸心方向に螺合し、ナット４９によりシリンダ部材４７内への軸心方向の突出量が調整される。さらに、シリンダ部材４７内には、移動部材４８に対向して反射板(反射部材）４３が配設され、かつ該反射板４３と移動部材４８との間には、ばね部材（反射部材）５１が設けられている。
この場合、ナット４９を回動させるとボルト部材５０が軸心方向に変位して該ボルト部材５０の突出長の変化により、ばね部材５１の弾発力及びシリンダ部材４７のシリンダ室５３の容積を調整することが可能である。ばね部材５１の弾発力はシリンダ部材４７に圧油が作用されている状態で調整することができる。
なお、シリンダ部材４７は反射板４３によりばね室５２とシリンダ室５３とに仕切られ、シリンダ室５３内の圧油はばね室５２に漏れないように反射板４３により液密にされている。

図１に示す本発明の実施の形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプ４０において、シャフト１６を介してシリンダバレル１８が回転運動すると、ボア２０は吸入ポート３３から吐出ポート３２へ移動する。ここで、脈動低減装置４１のシリンダ部材４７のシリンダ室５３には、圧油が図示しない供給口より、吸入ポート３２または吐出ポート３３、パイロット孔４２を経て絞り孔４４から流入して充満されている。
これにより、斜板式可変容量ピストンポンプ４０に圧力脈動が発生した際、圧力脈動がパイロット孔４２よりシリンダ室５３に伝達する。このとき、ボア２０の容積が該脈動低減装置４１のシリンダ室５３の容積分増大するので、ナット４９、ボルト部材５１により反射板４３の位置、ばね部材５１の弾発力を調整することにより、図４(A)に示すように圧力脈動による脈動波形５４に対し、逆相の波形、すなわち反射波形５５を発生させると、図４（Ｂ）に示すように脈動波形５４と反射波形５５と合成波形５６が発生するので圧力脈動を低減させることができる。

図２は、他の脈動低減装置６０の概略構造図で、図２中、図１の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下同様にする。
図２に示す脈動低減装置６０は、図１のばね部材５１の代わりにゴム製の袋（収納部材）６１をシリンダ室５３に収納し、該袋６１の先端開口部を絞り孔４４に液密に係合させている。これにより、油圧はパイロット孔４２、絞り孔４４より袋６１内に流入することにより、脈動を低減させる。
図３は、他の脈動低減装置７０の概略構造図で、該脈動低減装置７０において図２の袋６１の代わりにベローズ（収納部材）７１が設けられている。
さらに、袋６１及びベローズ７１の代わりにゴムチューブ、ゴム製のダイヤフラム及びプラダー（収納部材）を用いても可能である。
図１乃至図３に示す脈動低減装置４１、６０及び７０は、斜板式可変容量ピストンポンプ４０に一体に取り付けたが管路（図示しない）により斜板式可変容量ピストンポンプ４０と接続してもよく、斜板式可変容量ピストンポンプ４０に内蔵してもよい。

さらに、本発明の実施の形態においては、脈動低減装置４１、６０、７０を斜版式可変容量ピストンポンプ４０に適用した場合について説明したが、これらの脈動低減装置をベーンポンプにも適用できることは、勿論可能である。

脈動低減装置を取り付けた斜板式可変容量ピストンポンプの縦断面図である。他の脈動低減装置の概略構造示す縦断面図である。他の脈動低減装置の概略構造示す縦断面図である。（Ａ）は脈動波形と反射波形を示す概略図である。（Ｂ）は脈動波形と反射波形との合成波形を示す概略図である。従来の斜板式可変容量ピストンポンプの縦断面図である。図６のバルブプレートの側面図である。

符号の説明

１０、４０斜板式可変容量ピストンポンプ４４絞り孔
１２ケース４５連通穴
１３本体４７シリンダ部材
１６シャフト４８移動部材
１８シリンダバレル４８ａ軸部
１９バルブプレート５１ばね部材
２０ボア（ピストン室）５２ばね室
２１ピストン５３シリンダ室
３２吸入ポート５４脈動波形
３３吐出ポート５５反射波形
４１、６０、７０脈動低減装置５６合成波形
４２パイロット孔６１袋
４３反射板７１ベローズ

Claims

ケースと、
前記ケース内に回転可能に軸支された軸部材と、
前記軸部材と一体に回転するように前記ケース内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に嵌挿され該シリンダブロックの回転に伴って該シリンダを往復動する複数のピストンと、
前記ケース及び前記シリンダブロックとの間に設けられ吐出ポート及び吸入ポートを備えたバルブプレートとからなるピストンポンプにおいて、
前記ケース及びバルブプレートに形成され前記ピストンに連通するパイロット孔に連結してピストンの作動時に該ピストンの圧力脈動を低減する脈動低減装置を備えることを特徴とするピストンポンプ。
請求項１記載のピストンポンプにおいて、
前記脈動低減装置は、シリンダ部材と、前記シリンダ部材内に軸心方向に移動可能に設けられ該シリンダ部材内の容積を可変にする移動部材と、前記シリンダ部材内に設けられ前記移動部材に付勢する前記ピストンの圧力脈動の反対の反射波形を発生させる反射部材と、を備えたことを特徴とするピストンポンプ。
請求項１記載のピストンポンプにおいて、
前記脈動低減装置は、シリンダ部材と、前記シリンダ部材内に軸心方向に移動可能に設けられ前記ピストンのシリンダ室に連通する該シリンダ部材内の容積を可変にする移動部材と、前記シリンダ部材と前記移動部材との間に配置され一側が前記パイロット孔に連通して前記ピストンの脈動を吸収する収納部材と、を備えたことを特徴とするピストンポンプ。
請求項２または３記載のピストンポンプにおいて、
前記脈動低減装置は、管路により前記パイロット孔に連結することを特徴とするピストンポンプ。