JP2007170280A

JP2007170280A - 可変容量ピストンポンプ

Info

Publication number: JP2007170280A
Application number: JP2005369319A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ikeno; 慎一池生
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】斜板を支持する傾転支持部の支持部材に安価で耐久性を備えたセラミックボールの真球を潤滑油の油膜を有する部材で支持して斜板の傾転による摩耗の発生を回避する。
【解決手段】シャフト１３に回転自在に支持されたシリンダバレル１４の軸心方向に複数のピストン１５が摺動可能に挿入される。ピストン１５には、シュー１６を介して該ピストン１５の出入りによって傾動する斜板１８が接触している。斜板１８にはシャフト１３の回転軸心線３８に直交方向する軸線３６に２個のボール１９が傾転可能にされている。ボール１９は斜板１８の裏面とシャフト側ハジング内面３９とに設けられた半球状穴４０、４１に嵌挿した支持部材４２、４３内に挿入されている。支持部材４２、４３の内周面には潤滑油の油膜を形成する油溝４４、４５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は一般産業機械に使用され、斜板の傾斜角を変化させてポンプ容量を変化させることのできる可変容量ピストンポンプの改良に関する。

従来、この種の可変容量ピストンポンプは、斜板を傾転させてその一回転当たりの吐出量を変化させている。また、可変容量ピストンポンプはその構造上、斜板の傾転支持部にはポンプ圧力とピストン断面積の積に相当する荷重が作用するため、該傾転支持部の支持部材は高い面圧に耐え、かつ摩耗量を小さくする必要がある。
さらには、その摺動抵抗を小さくし斜板が滑らかに作用できることが必要であり、この点が可変容量ピストンポンプの最大の技術的問題点であった。
そこで、前記傾転支持部の支持部材として、特許文献１に示すようにアルミナ純度９９．５重量％以上のセラミックスボールを使用して高い面圧に耐え、摩耗量を小さくすることができる技術が本出願人によって提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、相手部品に高い加工精度が要求され、セラミックスボールの真球の表面粗さを向上させる必要があり、該セラミックスボールの真球のコストが高い、或いは球穴部に潤滑の為の油溝加工を施すことが困難である等の問題点があった。
特開平４−１９４３７４号公報

本発明は、前記出願人に係る可変容量ピストンポンプに関連して成されたもので、傾転支持部の支持部材に安価で耐久性を備えた真球のセラミックボールを有する可変容量ピストンポンプを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１記載の本発明は、駆動軸と共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、前記シリンダバレルに軸心方向に摺動自在に嵌挿された複数個のピストンの頭部と摺接可能にされかつ前記駆動軸の回転に対して相対回転不能に前記ハウジング内に支持された斜板とを有し、前記斜板は前記ハウジングに設けた駆動装置に押圧されて前記駆動軸の回転軸線に直交する軸線を形成する２個のボール又は円筒状体の回りを傾転させて、斜板の傾斜角を変えるようにされた可変容量ピストンポンプにおいて、
前記２個のボール又は円筒状体をセラミック材料で形成し、該セラミック材料は、重量％で９２〜９９．５％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、残部を不可避な不純物として、ＳｉＯ_２、ＣａＯ_２、ＭｇＯ及びそれぞれ微量の酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）及びＦｅを含み、
前記ボール又は円筒状体はプレス加工を施した板厚０．２〜３．０ｍｍの支持部材で支持したことを特徴とする。
本発明によれば、複雑な形状の油溝が形成することができるので、支持部材との摺動部に容易に油膜を形成することができ、ボールと支持部材との摺動抵抗を軽減することが可能である。さらに、セラミック材料の酸化アルミニウムの純度を下げることが出来るため、セラミック材料のコストを低減することが可能である。

請求項２記載の発明では、前記支持部材は、プレス加工材料として、銅合金、機械用構造用鋼及び合金鋼を使用したので、球形状の安定した寸法精度が確保され、熱処理、表面処理コストが最低質量の部品において熱処理できるため、コストを低減することが可能である。
請求項３記載の発明では、前記支持部材には、前記ボール又は円筒状体の摺動部に潤滑油を導くための油溝が形成されているので、ボール又は円筒状体と支持部材との摺動抵抗を軽減することできるので、好適である。
請求項４記載の発明では、前記摺動部には、外部から潤滑油を導くと共に、該潤滑油の漏れ流量を小さくするＯリングなどのシール部材が設けられていることにより、摺動部への潤滑油の供給時及び摺動部内での潤滑油の漏れを防止できるのでよい。
請求項５記載の発明によれば、前記支持部材が前記斜板の傾転に伴い、摺動抵抗により供回りを防止するための突起を設け、本体及び斜板との摺動を防止できるのでよい。

本発明は、ボールの球形状の安定した寸法精度が得られ、かつ部品の熱処理、表面処理コストが最低質量の部品において処理できるため、コストを低く抑制できる。

次に本発明の実施の形態に係る可変容量ピストンポンプを示す図１乃至図３を参照して説明する。図１は可変容量ピストンポンプ１０の概略構造を示す縦断面図である。図１において、シャフト（駆動軸）１３と共に回転可能にハウジング１１、１２内に支持されたシリンダバレル１４と、前記シリンダバレル１４に軸方向摺接可能に挿入された複数個のピストン１５の頭部とシュー１６とシューホルダ３１を介して摺接可能にされかつシャフト１３の回転に対して相対回転不能にハウジング１１、１２内に支持された斜板１８と、を有する。
斜板１８は、シャフト１３に隣接して該シャフト１３の回転軸線３８に直交する軸線３６（図２参照）を形成する２個のボール１９の回りを傾転可能にされており、該斜板１８の傾斜角を変えるようにされている。シューホルダ３１は、スプリング３５の弾発力をリング３７、ピン３４及びバレルホルダ３２を介して、シュー１６を軸心方向に押圧する。
なお、前記ボール１９は円筒状体でもよい。

図１に示す可変容量ピストンポンプ１０では、ボール１９の中心を結ぶ軸線３６は、図２に示すようにシャフト１３の回転軸心線３８より上方にずらされている。よって、スプリング３５がシューホルダ３１を押圧する押圧力及びピストン１５に導入された圧油の押圧力によりシャフト１３の軸心方向に平行な偏らない力で押圧するので、斜板１８は図２（Ａ）に示すように時計方向に回転力を受けるが、斜板１８の一端２３から伸長したアーム２４を押すスプリング２１に阻止されて図１の位置に確保されるため、斜板１８の傾斜角αは最大にされており、可変容量ピストンポンプ１０は最大容量位置にある。

ピストン１５に導入された圧油の押圧力が上昇すると、前記時計方向の回転力は増大し、斜板１８を傾転させるモーメントは、スプリング２１の押圧力より大きくなるので、斜板１８はシャフト１３の回転軸心線３８に直交する軸線３６を形成する二個のボール１９の中心付近を中心にして傾転され、斜板１８を傾転させるモーメントと、スプリング２１の弾発力とが均衡した位置で斜板１８が停止し、油圧ポンプ（図示しない）は小容量位置になる。即ちこの実施の形態では、ボール１９の中心を結ぶ軸線３６がシャフト１３の回転軸心線３８より上方にずらされていることによるピストン１５の押圧力が、斜板１８の傾動駆動装置を形成する。

この実施の形態では２個のボール１９をセラミック材料で形成したものである。好ましくは、ボール１９のセラミック材料は、重量％で、９２〜９９．５％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、残部を不可避な不純物として、シリカ（ＳｉＯ_２）、酸化カルシウム（ＣａＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及びそれぞれ微量の酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、及び鉄（Ｆｅ）を含む。
２個のボール１９は斜板１８の裏面とシャフト側ハジング内面３９とに設けられた半球状穴４０、４１に嵌挿した支持部材４２、４３内の球状穴２８に挿入されている。前記支持部材４２、４３は、図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示すようにプレス加工を施した板厚０．２〜３．０ｍｍの銅合金、機械用構造鋼及び合金鋼により成形されている。

支持部材４２、４３は、内周面にボール１９が球状穴２８を摺動する摺動部を有し、かつ摺動部に潤滑油を導くために円周方向に等ピッチで複数個の油溝４４、略中心部の直交方向に油溝４５及び穴４６が画成されている。これにより、ボール１９は、その球形状の外周面が支持部材４２、４３の内周面に密着し、かつ摺動自在に支持されている。なお、支持部材４２、４３の鍔には回り止めの突起４７が設けられている。

本実施の形態に係る可変容量ピストンポンプ１０では、ボール１９を支持する支持部材４２、４３をプレス成形してハウジング１１、１２及び斜板１８に嵌挿することで複雑な形状の油溝が形成することができるので、ボール１９と支持部材４２、４３との摺動部に容易に油膜を形成することが可能である。
ボール１９はセラミックを使用した場合に説明したが、特殊処理を施した金属球でもよい。さらに、支持部材４２、４３を嵌挿する穴形状は、図４（Ａ）に示すように球形状５０に密着でもよいし、図４（Ｂ）に示す該支持部材４２、４３の外周面の一部と当接した穴５１でもよく、又は図４（Ｃ）のように支持部材４２、４３の底部と当接させたドリル穴５２でもよい。

図５は他の実施の形態に係る支持部材概略構造を示す縦断面図で、図５中、図１乃至図３の構成要素と同一の構要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図５において、支持部材４２、４３の外周面には半球状穴４０、４１に設けられたシール部材であるＯリング４８、４９が密着することにより、支持部材４２、４３内の潤滑油の漏れを防止している。
さらに、ボールの球形状の安定した寸法精度が得られ、かつ部品の熱処理、表面処理コストが最低質量の部品において処理できるため、コストを低く抑制できる。

本発明の実施の形態に係る可変容量ピストンポンプの略縦断面図である。（Ａ）は図１の斜板のポンプ正面図、（Ｂ）は図１の斜板の側面図である。（Ａ）は図１の鍔つき支持部材の縦断面図、（Ｂ）は図１の鍔つき支持部材の側面図、（Ｃ）は図１の鍔つき支持部材の正面図である。（Ａ）乃至（Ｃ）は図１の斜板裏面の補合形状の穴のそれぞれ異なる部分断面図である。図１の支持部材の他の実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０可変容量ピストンポンプ
１３シャフト
１４シリンダバレル
１５ピストン
１６シュー
１８斜板
３１シューホルダ

Claims

駆動軸と共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、前記シリンダバレルに軸心方向に摺動自在に嵌挿された複数個のピストンの頭部と摺接可能にされかつ前記駆動軸の回転に対して相対回転不能に前記ハウジング内に支持された斜板とを有し、前記斜板は前記ハウジングに設けた駆動装置に押圧されて前記駆動軸の回転軸線に直交する軸線を形成する２個のボール又は円筒状体の回りを傾転させて、斜板の傾斜角を変えるようにされた可変容量ピストンポンプにおいて、
前記２個のボール又は円筒状体をセラミック材料で形成し、該セラミック材料は、重量％で９２〜９９．５％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、残部を不可避な不純物として、ＳｉＯ_２、ＣａＯ_２、ＭｇＯ及びそれぞれ微量の酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）及びＦｅを含み、
前記ボールはプレス加工を施した板厚０．２〜３．０ｍｍの支持部材で支持したことを特徴とする可変容量ピストンポンプ。
請求項１記載の可変容量ピストンポンプにおいて、
前記支持部材は、プレス加工材料として、銅合金、機械用構造用鋼及び合金鋼を使用したことを特徴とする可変容量ピストンポンプ。
請求項１又は２記載の可変容量ピストンポンプにおいて、
前記支持部材には、前記ボール又は円筒状体の摺動部に潤滑油を導くための油溝が形成されていることを特徴とする可変容量ピストンポンプ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可変容量ピストンポンプにおいて、
前記摺動部には、外部から潤滑油を導くと共に、該潤滑油の漏れ流量を小さくするＯリングなどのシール部材が設けられていることを特徴とする可変容量ピストンポンプ。
請求項３記載の可変容量ピストンポンプにおいて、
前記支持部材が前記斜板の傾転に伴い、摺動抵抗により供回りを防止するための突起を設け、斜板との摺動を防止したことを特徴とする可変容量ピストンポンプ。