JP2009203927A - 対向式斜板型ピストンポンプ・モータ - Google Patents

Abstract

【課題】対向式斜板型ピストンポンプ・モータの構造を簡素化する。
【解決手段】シリンダブロックの両側に第一、第二斜板３０、４０を備え、第一、第二斜板３０、４０の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータ１であって、第一、第二斜板３０、４０を互いに連動させる傾転連動機構４５と、第一斜板３０を傾転させるサーボ機構３３とを備え、傾転連動機構４５とサーボ機構３３とを両者の間に第一斜板３０が挟まれるように配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックの両側に第一、第二斜板を傾転可能に備える対向式斜板型ピストンポンプ・モータの改良に関するものである。

特許文献１には、可変容量形油圧ポンプの斜板を傾転する油圧サーボ機構が開示されている。

特許文献２には、シリンダブロックの両側に第一、第二斜板を備え、シリンダブロックの回転に伴って複数の第一、第二ピストンが第一、第二斜板に追従して各シリンダを往復動する対向式（両側）斜板型ピストンポンプ・モータが開示されている。
特開平１１−２４７９９０号公報 特開２００５−１０５８９８号公報

しかしながら、このような従来の対向式斜板型ピストンポンプ・モータにあっては、第一、第二斜板の傾転角度をそれぞれ切換える２つのサーボ機構を設けていたため、製品のコストアップを招くという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、対向式斜板型ピストンポンプ・モータの構造を簡素化することを目的とする。

本発明は、複数のシリンダが開口するシリンダブロックと、このシリンダブロックの両側に設けられる第一、第二斜板とを備え、シリンダブロックの回転に伴って第一、第二斜板に追従してシリンダを往復動する第一、第二ピストンとを備え、第一、第二斜板の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータであって、第一、第二斜板を互いに連動させる傾転連動機構と、第一斜板を傾転させるサーボ機構とを備え、傾転連動機構とサーボ機構とを両者の間に第一斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする。

本発明によると、傾転連動機構とサーボ機構とは、第一斜板の両側に分かれて配置されるため、傾転連動機構とサーボ機構の作動が互いに干渉することが避けられ、限られたスペースにサーボ機構と傾転連動機構とをコンパクトに収容し、装置の大型化が避けられる。

単一のサーボ機構を用いて第一、第二斜板の傾転角度を変えられるため、従来装置のように２つのサーボ機構や比例電磁減圧弁を備える必要がなく、製品の信頼性を高められるとともにコストダウンがはかれる。

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。

図１、図２に示すピストンモータ１は、作業車両等に変速機として搭載されるＨＳＴに用いられる。このＨＳＴは可変容量形油圧ピストンポンプと可変容量形油圧ピストンモータ１を組合せたもので、ピストンポンプがエンジンによって回転駆動され、ピストンポンプから吐出する作動油によってピストンモータ１が回転駆動され、このピストンモータ１の出力回転が図示しないミッション、ディファレンシャルギヤ等を介して左右の車輪に伝えられる。

図１に示すように、ピストンモータ１は、シリンダブロック４の両側に第一、第二斜板３０、４０を備える対向式斜板型ピストンポンプ・モータである。なお、この対向式斜板型ピストンポンプ・モータの基本構造は本出願人により特開平２００５−１０５８９８号公報として既に出願されている。

ピストンモータ１は、ケース２５とポートブロック５０とによりハウジング室２４が形成され、このハウジング室２４にシリンダブロック４および第一、第二斜板３０、４０等が収装される。

シリンダブロック４にはモータシャフト５が貫通され、このモータシャフト５はその一端が軸受９１を介してポートブロック５０に回転可能に支持され、その途中が軸受９２を介してケース２５に回転可能に支持される。

シリンダブロック４にはその軸心回りの同一円周上に複数のシリンダ６が一定の間隔を持って形成され、このシリンダ６には両側から第一、第二ピストン８、９がそれぞれ挿入され、これらの間に容積室１０が画成される。

第一、第二ピストン８、９の一端側はシリンダブロック４の両端面からそれぞれ突出し、第一、第二斜板３０、４０にシュー２１、２２を介して支持される。

シリンダブロック４が回転すると、第一、第二ピストン８、９は第一、第二斜板３０、４０との間で互いに反対方向に往復動し、シリンダ６の容積室１０を拡縮させる。

図２に示すように、各容積室１０に作動油を給排する油通路は、ポートブロック５０の第一軸受部３２に開口する対の軸受ポート３９と、第一斜板３０に開口する対の斜板ポート１６と、斜板プレート６０に開口するシリンダ６と同数のバルブポート６１と、各シュー２１を貫通するシューポート１９とによって形成される。

ピストンモータ１における作動油の流れは、一方の軸受ポート３９→一方の斜板ポート１６→バルブポート６１→シューポート１９→容積室１０→シューポート１９→バルブポート６１→他方の斜板ポート１６→他方の軸受ポート３９となる。こうして各容積室１０に導かれる作動油圧によって第一、第二ピストン８、９がシリンダ６を互いに反対方向に往復動し、シリンダブロック４とモータシャフト５が回転する。

シュー２１、２２を付勢する手段として、複数のスプリング９５、９６が設けられる。シリンダブロック４には両端面に開口する複数の穴９３、９４が形成され、この穴９３、９４にスプリング９５、９６が入れられる。一方の各スプリング９５の付勢力はリテーナホルダ９７、リテーナプレート９８を介して各シュー２１に伝えられ、この付勢力により各シュー２１が斜板プレート６０に押し付けられる。他方の各スプリング９６の付勢力はリテーナホルダ８７、リテーナプレート８８を介して各シュー２２に伝えられ、この付勢力により各シュー２２が第二斜板４０に押し付けられる。

第一、第二斜板３０、４０は斜板背面ジャーナル部３１、４１を介して傾転可能に支持され、ピストンモータ１の１回転当たりの押しのけ容積を変えられるようになっている。

ＨＳＴの作動時、ピストンポンプから吐出される作動油はピストンモータ１に送られて循環し、ピストンモータ１における第一、第二斜板３０、４０の傾転角度を切換えることにより、ピストンモータ１の１回転当たりの押しのけ容積が変化する。この結果、入力側のポンプシャフトと出力側のモータシャフト５の回転数の比率はピストンポンプとピストンモータ１の押しのけ容積の比に応じて変化する。

対向式斜板型ピストンモータ１は最大容量から最小容量までの可変容量比率を従来の非対向式斜板型ピストンポンプ・モータに比べて略２倍にすることが可能となり、ＨＳＴの回転速度レンジを大きくすることができる。

図３に示すように、ピストンモータ１のポートブロック５０には第一斜板３０を傾転させるサーボ機構３３が設けられる。このサーボ機構３３は、ポートブロック５０に摺動可能に収装されるサーボレギュレータピストン３４を備え、このサーボレギュレータピストン３４が作動油圧によって移動することにより、駆動用係合ピン６５、スライドメタル６６を介して第一斜板３０が傾転する。サーボレギュレータピストン３４にはスライドメタル６６を摺動可能に係合させる環状の凹部６７が形成され、駆動用係合ピン６５はスライドメタル６６を介して凹部６７に係合する。

ポートブロック５０には同軸上に延びるシリンダ部５１、５２が形成され、サーボレギュレータピストン３４にはこのシリンダ部５１、５２に摺動可能に嵌合するピストン部３５、３６が形成され、シリンダ部５１、５２とピストン部３５、３６の間に油圧室２８、２９が形成される。シリンダ部５１の開口径はシリンダ部５２の開口径より小さく形成され、ピストン部３５、３６は所定の受圧面積差を持っている。

第一油圧室２８は油圧源から作動油圧が導かれ、油圧室２９は油圧源から作動油圧が図示しない比例電磁減圧弁を介して導かれる。油圧室２８に導かれる作動油圧に応じて、サーボレギュレータピストン３４のストロークが調節される。油圧室２８、２９に導かれる作動油圧が同等に保たれると、サーボレギュレータピストン３４がピストン部３５、３６の受圧面積差によって図３に示すように一方のストロークエンドに移動する。油圧室２８に導かれる作動油圧が所定値に減圧されると、サーボレギュレータピストン３４が他方のストロークエンドに移動する。

上記した油圧源にはＨＳＴの油圧ピストンポンプの吐出圧を取り出す図示しないシャトル弁と、このシャトル弁から導かれる作動油圧を所定値に減圧する図示しない減圧弁とが備えられる。

サーボレギュレータピストン３４の動きはスライドメタル６６、駆動用係合ピン６５を介して第一斜板３０に伝えられる。

ピストンモータ１には第一、第二斜板３０、４０を互いに連動させる傾転連動機構４５が設けられる。この傾転連動機構４５はケース２５に支持ピン４９を介して揺動可能に連結される揺動リンク４８と、第二斜板４０をこの揺動リンク４８の一端に係合させる第二係合ピン５３と、第一斜板３０をこの揺動リンク４８の他端に係合させる第一係合ピン５４とを備え、後述するように第一、第二斜板３０、４０の傾転角度が所定の関係をもって変化するように各部の寸法が設定される。

第一係合ピン５４は、第一斜板３０の側部から突出しており、スライドメタル７５を介して揺動リンク４８の凹部５８に摺動可能に係合する。

第二係合ピン５３は、第二斜板４０の側部から突出しており、スライドメタル６２を介して揺動リンク４８の凹部５５に摺動可能に係合する。

支持ピン４９、第二係合ピン５３、第一係合ピン５４、駆動用係合ピン６５は、それぞれの中心軸がモータシャフト５の中心軸Ｏ５と直交し、第一、第二斜板３０、４０の傾転中心軸Ｏ３０、Ｏ４０と平行に延びるように配置される。

図１に示すように、サーボ機構３３と傾転連動機構４５とを両者の間に第一斜板３０が挟まれるように配置し、駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５４は第一斜板３０の両側部からそれぞれ反対方向に突出させる。

第二斜板４０の一方の側部にはサイドプレート４６が２本のボルト７６、７７を介して締結される。このサイドプレート４６の先端部から第二係合ピン５３が突出して設けられる。第二係合ピン５３はサイドプレート４６を介して第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０より第一斜板３０側に配置される。サイドプレート４６は第二斜板４０に対して斜板背面ジャーナル部４１と反対側に突出している。

サイドプレート４６はその基端に各ボルト７６、７７によって締結されるボス部４６ｂ、４６ｃを有する。一方のボス部４６ｂは、その一部が第二斜板４０の背面４０ａから突出して設けられる。

第二斜板４０にはその背面４０ａから膨出するボス部４０ｂが形成され、このボス部４０ｂに形成されたネジ穴（図示せず）にボルト７６を螺合させるようになっている。

ケース２５の底部には凹部７９が形成され、図２に示すように、第二斜板４０が最大に傾転した位置で、サイドプレート４６のボス部４６ｂの一部と第二斜板４０のボス部４０ｂとがこの凹部７９に係合するようになっている。これにより、サイドプレート４６が第二斜板４０に取り付けられることにより、第二斜板４０の最大傾転角度が削減されず、要求される第二斜板４０の最大傾転角度が確保される。

第二斜板４０の他方の側部にはセンサ軸５７が設けられ、このセンサ軸５７を介してポテンショメータ５９が設けられる。このセンサ軸５７は第二斜板４０の傾転中心軸Ｏ４０と同軸上に配置され、ポテンショメータ５９は第二斜板４０の傾転角度を検出するものである。

第二斜板４０の側部にはサイドプレート５６がビス８１を介して締結され、このサイドプレート５６にセンサ軸５７が設けられる。

揺動リンク４８は支持ピン４９に軸受６３を介して揺動可能に支持される。支持ピン４９はブラケット８２にナット８３を介して締結される。ブラケット８２は複数のビス８４を介してケース２５に締結される。

揺動リンク４８は、支持ピン４９から第一斜板３０に向けて延びる第一リンク部４８ａと、支持ピン４９から第二斜板４０に向けて延びる第二リンク部４８ｂとを有する。第一リンク部４８ａにスライドメタル７５に係合する凹部５８が形成され、第二リンク部４８ｂにスライドメタル６２に係合する凹部５５が形成される。

揺動リンク４８は、第一リンク部４８ａの幅が第二リンク部４８ｂの幅より小さく形成され、その小型化がはかられる。

サーボ機構３３のサーボレギュレータピストン３４が移動することにより、第一斜板３０が傾転するとともに、第二斜板４０が傾転連動機構４５を介して第一斜板３０に連動して傾転し、ピストンモータ１の容量がサーボレギュレータピストン３４のストロークに応じて連続的に変えられる。

なお、サーボ機構３３は、第一斜板３０に設けられいるが、第二斜板４０に設けられても良いし、揺動リンク４８やサイドプレート４６、第一係合ピン５３等、サーボレギュレータピストン３４のストロークに応じて第一斜板３０、第二斜板４０の傾転角を変えられる箇所であればどこに設けても良い。

図２はピストンモータ１が最大容量に切換えられた状態を示し、第一斜板３０の傾転角度が最大値（例えば１６〜１７°）になるとともに、第二斜板４０の傾転角度（例えば１６〜１７°）が最大値になる。

ピストンモータ１が最小容量に切換えられた状態では、第一斜板３０の傾転角度が０°になり、第二斜板４０の傾転角度ＴＨ５が０°より大きい最小値（例えば６〜７°）になる。

なお、支持ピン４９と揺動リンク４８、サイドプレート４６の位置や長さを変更することで、第一斜板３０と第二斜板４０の傾転角度の最大値と最小値の関係を変更することが可能である。例えば、第一斜板３０の傾転角度が０°になり、第二斜板４０の傾転角度ＴＨ５が０°となるようにしても良い。

第一斜板３０は、斜板背面ジャーナル部３１を介して傾転中心軸Ｏ３０を中心として回動する。この傾転中心軸Ｏ３０は、各シュー２１の各ピストン８に対する揺動中心Ｏ２１を含むシュー揺動中心面上に配置される。これにより、第一斜板３０の傾転に伴って各シュー２１の軌跡が第一斜板３０（斜板プレート６０）の摺動面に対してずれる外れ量が最小限に抑えられる。

一対の斜板背面ジャーナル部３１は、第一斜板３０の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がポートブロック５０の第一軸受部３２に対して軸受メタル３８を介して摺動可能に支持される。斜板背面ジャーナル部３１は、第一斜板３０と一体で形成されるが、これに限らず第一斜板３０と別体で形成しても良い。

駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５４は、斜板背面ジャーナル部３１に形成された各穴に圧入して固定される。これにより、駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５４は、斜板背面ジャーナル部３１の側面からそれぞれ突出して設けられる。

第二斜板４０は、傾転中心軸Ｏ４０を中心として回動する。この傾転中心軸Ｏ４０は、各シュー２２の各ピストン９に対する揺動中心Ｏ２２を含むシュー揺動中心面に対して距離Ｓだけ背後側（シリンダブロック４と反対側）にオフセットされる。これにより、斜板背面ジャーナル部４１の小型化がはかれる反面、第二斜板４０の傾転に伴って各シュー２２の軌跡が第二斜板４０の摺動面に対してずれる外れ量が大きくなるが、オフセット距離Ｓを任意に設定することにより、各シュー２２の軌跡が第二斜板４０の摺動面から外れないようにする。

一対の斜板背面ジャーナル部４１は、第二斜板４０の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がケース２５の第二軸受部４２に対して軸受メタル４４を介して摺動可能に支持される。

斜板背面ジャーナル４１は、第二斜板４０と別体で形成され、２本のノックピン１５を介して第二斜板４０に固定される。なお、これに限らず、斜板背面ジャーナル４１を第二斜板４０と一体で形成しても良い。

以上のように、本実施形態では、複数のシリンダ６が開口するシリンダブロック４と、このシリンダブロック４の両側に設けられる第一、第二斜板３０、４０とを備え、シリンダブロック４の回転に伴って第一、第二斜板３０、４０に追従してシリンダ６を往復動する第一、第二ピストン８、９とを備え、第一、第二斜板３０、４０の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータ１であって、第一、第二斜板３０、４０を互いに連動させる傾転連動機構４５と、第一斜板３０を傾転させるサーボ機構３３とを備え、傾転連動機構４５とサーボ機構３３とを両者の間に第一斜板３０が挟まれるように配置した。

上記構成に基づき、ケース２５内の限られたスペースにサーボ機構３３と傾転連動機構４５とをコンパクトに収容し、装置の大型化が避けられる。

傾転連動機構４５とサーボ機構３３とは、第一斜板３０の両側に分かれて配置されるため、傾転連動機構４５とサーボ機構３３の作動が互いに干渉することが避けられる。

単一のサーボ機構３３を用いて第一、第二斜板３０、４０の傾転角度を変えられるため、従来装置のように２つのサーボ機構や比例電磁減圧弁を備える必要がなく、製品の信頼性を高められるとともにコストダウンがはかれる。

車両の無段変速機として用いられるＨＳＴの場合、加速、減速のチューニングは従来、ピストンポンプの斜板を駆動するサーボレギュレータとピストンモータ１の第一、第二斜板３０、４０を駆動する各々のサーボレギュレータの計３つで行っていたが、本発明の場合はピストンポンプ用と、ピストンモータ１用のサーボレギュレータの計２つですみ、チューニング工数を減らせる。

本実施形態では、第二斜板４０の傾転角度を検出するポテンショメータ５９を備え、このポテンショメータ５９を傾転連動機構４５との間に第二斜板４０が挟まれるように配置した。

上記構成に基づき、第一、第二斜板３０、４０のまわりには一方の側に傾転連動機構４５が配置され、他方の側にサーボ機構３３とポテンショメータ５９とが配置されるため、サーボ機構３３とポテンショメータ５９とがモータシャフト５と平行方向に並び、ポテンショメータ５９を設けることによってピストンモータ１の幅方向（第一、第二斜板３０、４０の傾転中心軸Ｏ３０、Ｏ４０が延びる方向）の寸法が大きくなることが避けられる。

本実施形態では、サーボ機構３３の駆動力を第一斜板３０に伝える駆動用係合ピン６５と、第一斜板３０が傾転する動きを傾転連動機構４５に伝える第一係合ピン５４とを備え、駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５４とを第一斜板３０の両側部からそれぞれ反対方向に突出するように設けた。

上記構成に基づき、駆動用係合ピン６５と第一係合ピン５４の剛性が十分に確保され、サーボ機構３３の駆動力が駆動用係合ピン６５を介して第一斜板３０に的確に伝えられるとともに、第一斜板３０の傾転する動きが第一係合ピン５４を介して傾転連動機構４５に的確に伝えられる。

本実施形態では、第二斜板４０の側部に締結されるサイドプレート４６と、このサイドプレート４６から突出する第二係合ピン５３とを備え、傾転連動機構４５の動きをサイドプレート４６と第二係合ピン５３を介して第二斜板４０に伝える構成とした。

上記構成に基づき、サイドプレート４６は、第二斜板４０の側部に締結されることにより、その剛性が十分に確保され、傾転連動機構４５の動きが第二係合ピン５３とサイドプレート４６とを介して的確に伝えられる。

本実施形態では、サイドプレート４６はその基端に各ボルト７６、７７によって締結されるボス部４６ｂ、４６ｃを有し、一方のボス部４６ｂは、その一部が第二斜板４０の背面４０ａから突出して設けられる構成とした。

上記構成に基づき、第二斜板４０の板厚の最薄部にボルト７６を締結するための厚さが無くても、ボルト７６によってサイドプレート４６を第二斜板４０に締結することが可能となり、第二斜板４０の板厚を小さくして、ピストンモータ１の小型化がはかれる。

本実施形態では、シリンダブロック４と第一、第二斜板３０、４０を収容するケース２５を備え、傾転連動機構４５は、ケース２５に支持ピン４９を介して揺動可能に連結される揺動リンク４８を備え、この揺動リンク４８に対して第一、第二係合ピン５４、５３が摺動可能に係合する構成とした。

上記構成に基づき、第一、第二斜板３０、４０の傾転角度を最小容量位置から最大容量位置へと互いに同期して連続的に変えられる。

なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、斜板型油圧ピストンポンプ・モータとして油圧ポンプにも適用でき、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。

本発明は、ＨＳＴを構成する油圧モータまたは油圧ポンプをはじめ、種々の斜板型油圧ビストンポンプ・モータに適用できる。

本発明の実施の形態を示す油圧モータの横断面図。 同じく油圧モータの縦断面図。 同じく傾転連動機構とサーボ機構の断面図。

符号の説明

１ ピストンモータ
４ シリンダブロック
５ シャフト
６ シリンダ
８ 第一ピストン
９ 第二ピストン
２５ ケース
３０ 第一斜板
３３ サーボ機構
４０ 第二斜板
４５ 傾転連動機構
４６ サイドプレート
４８ 揺動リンク
４９ 支持ピン
５３ 第一係合ピン
５４ 第二係合ピン
５９ ポテンショメータ

Claims (5)

1. 複数のシリンダが開口するシリンダブロックと、
   このシリンダブロックの両側に設けられる第一、第二斜板とを備え、
   前記シリンダブロックの回転に伴って前記第一、第二斜板に追従して前記シリンダを往復動する第一、第二ピストンとを備え、
   前記第一、第二斜板の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータであって、
   前記第一、第二斜板を互いに連動させる傾転連動機構と、
   前記第一斜板を傾転させるサーボ機構とを備え、
   前記傾転連動機構と前記サーボ機構とを両者の間に前記第一斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
2. 前記第二斜板の傾転角度を検出するポテンショメータを備え、
   このポテンショメータを前記傾転連動機構との間に前記第二斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
3. 前記サーボ機構の駆動力を前記第一斜板に伝える駆動用係合ピンと、
   前記第一斜板が傾転する動きを前記傾転連動機構に伝える第一係合ピンとを備え、
   前記駆動用係合ピンと前記第一係合ピンとを前記第一斜板の両側部からそれぞれ反対方向に突出させたことを特徴とする請求項１または２に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
4. 前記第二斜板の側部に締結されるサイドプレートと、
   このサイドプレートから突出する第二係合ピンとを備え、
   前記傾転連動機構の動きを前記サイドプレートと前記第二係合ピンとを介して前記第二斜板に伝え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対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
5. 前記サイドプレートはボルトによって締結されるボス部を有し、
   このボス部はその一部が前記第二斜板の背面から突出していることを特徴とする請求項４に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。

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