JP2013087690A - Variable displacement piston pump - Google Patents

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Kenji Yamada
健治 山田
Shinichi Ikeno
慎一 池生
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable displacement piston pump which has increased pump efficiency by more approximating pump output: H=P×q to an ideal fixed output line.SOLUTION: A pressure reducing valve 37 attached to a body 11 includes: a valve body 45 which is integrally attached to the body 11 by a bolt member (that is not illustrated); a sleeve 46 which is screwed to the valve body 45 while being opposed to a cylinder 32 coaxially with the cylinder 32; a spool 47 which is freely slidable fitted into the sleeve 46; a spring holder 48 which is provided adjacently to the sleeve 46 and mounted to a housing 11 and the valve body 45; and a spring member 50 which is inserted between the spring holder 48 and a spring guide 49 screwed to an axial end (right end in Fig.2) of a rod 35.

Description

本発明は建設機械用油圧ポンプとして、広く用いられている出力一定形可変容量型ピストンポンプにおいて、ポンプ出力をより理想の一定出力に近似することが出来る可変容量型ピストンポンプに関する。   The present invention relates to a variable displacement piston pump capable of approximating a pump output to an ideal constant output in a constant output variable displacement piston pump widely used as a hydraulic pump for construction machinery.

この種の可変容量型ピストンポンプとして、複数本のプランジャの合力により斜板の傾転角を減少せしめるモーメントの腕の長さ:lは、斜板の傾転角:αによって変化し、またこれに対向するモーメントはほぼ一定を保つために定馬力特性を得ることが出来る技術が本出願人によって提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In this type of variable displacement piston pump, the arm length: l, which decreases the tilt angle of the swash plate by the resultant force of multiple plungers, varies with the tilt angle of the swash plate: α. The present applicant has proposed a technique capable of obtaining a constant horsepower characteristic in order to keep the moment opposite to approximately constant (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−53854号公報JP 2010-53854 A

一般的には、建設機械用出力一定形可変容量型ピストンポンプは、図4に示すようにポンプ出力:H=P×qが一定になるように特性曲線Aに制御される(ここでP:吐出圧、q:ポンプ1回転当たりの吐出容量を表す。)。その結果、図5に示すようにポンプ入力トルク:Tが特性線Bのように一定に制御され、Tを原動機の定格出力を超えない範囲でほぼ一致させることで原動機のストールを防止し、また出力を比較的有効に利用することができる。   In general, as shown in FIG. 4, the constant output variable displacement piston pump for construction machinery is controlled by the characteristic curve A so that the pump output: H = P × q is constant (where P: (Discharge pressure, q: represents the discharge capacity per one rotation of the pump). As a result, as shown in FIG. 5, the pump input torque: T is controlled to be constant as shown by the characteristic line B, and T is substantially matched within a range not exceeding the rated output of the prime mover, thereby preventing the stall of the prime mover. The output can be used relatively effectively.

一般的な可変容量型ピストンポンプでは、ポンプ容量:qは斜板角:αに比例し、q∝αの関係にある。
また、プランジャ合力によるモーメントの腕の長さ:lは斜板角:αに比例し、α∝lの関係にある。特許文献1に示すランジャ合力による図1の右回転(図1中の時計回り)のモーメントはP×lで表され、P×l∝P×α∝P×q=Hとなる。
In a general variable displacement piston pump, the pump displacement: q is proportional to the swash plate angle: α, and has a relationship of q∝α.
Further, the arm length of the moment due to the resultant force of the plunger: l is proportional to the swash plate angle: α, and has a relationship of α∝l. The moment of clockwise rotation in FIG. 1 (clockwise in FIG. 1) due to the ranger resultant force shown in Patent Document 1 is represented by P × l, and P × l∝P × α∝P × q = H.

これに対抗するコントロールピストンによる反時計回りのモーメントは、コントロールピストンを駆動する減圧弁の二次圧力が一定であるため、斜板角によらずほぼ一定であり、前記発明にてH=P×q∝P×α∝P×l=C(C:定数)からl=C/P、つまりプランジャ合力によるモーメントの腕の長さ:lと吐出圧:Pが双曲線の関係にある場合、ポンプ出力:Hを一定にすることができる。   The counterclockwise moment by the control piston that counters this is almost constant regardless of the swash plate angle because the secondary pressure of the pressure reducing valve that drives the control piston is constant. In the invention, H = P × q∝P × α∝P × l = C (C: constant) to l = C / P, that is, when the arm length of moment by the resultant force of the plunger: l and the discharge pressure: P have a hyperbolic relationship, the pump output : H can be kept constant.

ここで、プランジャ合力によるモーメントの腕の長さ:lは、ポンプ入力軸の回転数や油温、作動油粘度などの諸条件によってわずかに変化するため、l=C/Pとなるように諸寸法を決定すると、ポンプ入力軸の回転数や油温、作動油粘度などの諸条件により出力一定の制御特性が変化することになり実用に供することが出来ない。   Here, the length of the arm of moment due to the resultant force of the plunger: l slightly changes depending on various conditions such as the rotational speed of the pump input shaft, oil temperature, hydraulic oil viscosity, and so on, so that l = C / P. When the dimensions are determined, the control characteristics with a constant output change depending on various conditions such as the number of revolutions of the pump input shaft, oil temperature, and hydraulic oil viscosity, which cannot be put to practical use.

これを解決するためには、lの変化の影響を小さくする、つまりlの長さを長く設計する必要があり、この結果斜板角が小さくなるにつれてPに対して双曲線の関係で小さくなるべきプランジャ合力によるモーメントの腕の長さlが理想に対して大きくなるため、出力特性は図6ようになり、理想の一定出力特性、例えば図6の双曲線A(鎖線表示)から外れてしまい、吐出圧が高圧になるほど出力一定の理想吐出容量に対して実際の吐出容量は小さくなる。このため、図7に示すように、特性曲線Cのようになり原動機の定格出力に対するポンプ出力の比率が低下する。   In order to solve this, it is necessary to reduce the influence of the change of l, that is, to design the length of l to be long. As a result, as the swash plate angle becomes smaller, it should become smaller in a hyperbolic relationship with respect to P. Since the length l of the moment arm due to the resultant force of the plunger is larger than ideal, the output characteristic is as shown in FIG. 6, and deviates from the ideal constant output characteristic, for example, the hyperbola A (shown by the chain line) in FIG. As the pressure increases, the actual discharge capacity becomes smaller than the ideal discharge capacity with a constant output. For this reason, as shown in FIG. 7, it becomes like the characteristic curve C, and the ratio of the pump output to the rated output of the prime mover decreases.

本発明は、前記本出願人に係る可変容量型ピストンポンプに関連してなされたもので、ポンプ出力:H=P×qをより理想の一定出力線に近似させ、ポンプ効率を高めることが可能な可変容量型ピストンポンプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in connection with the variable displacement piston pump according to the present applicant, and the pump output: H = P × q can be approximated to an ideal constant output line to increase the pump efficiency. An object of the present invention is to provide a variable displacement piston pump.

前記の課題を解決するため、請求項1記載の発明は、シャフトと、
前記シャフトにスプラインで結合され該シャフトと同期して回転するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに軸方向に複数本嵌合されたピストンと、
前記ピストンが前記シャフトに垂直な回転軸を有し、且つその回転軸は前記ピストンが摺接する平面の反プランジャ側に位置し、前記ピストンの合力によって斜板の傾転角が減少する向きに該斜板の傾転モーメントが作用するように前記斜板の回転軸と直角に位置し、該斜板の傾転角を増大する向きに設けたコントロールシリンダと、
を備えたピストンポンプにおいて、
前記ピストンの合力によって前記斜板の傾転角が減少するのに伴い制御圧が上昇するように制御する減圧弁と、を有し、
前記コントロールシリンダの内圧が前記斜板の傾斜角によって変化するように前記減圧弁により一定の圧力に調整されて吐出圧力―吐出流量曲線を理想線に近似させることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a shaft;
A cylinder block coupled to the shaft by a spline and rotating in synchronization with the shaft;
A plurality of pistons fitted in the cylinder block in the axial direction;
The piston has a rotation axis perpendicular to the shaft, and the rotation axis is located on the side opposite to the plunger on the plane where the piston slides, and the tilting angle of the swash plate is reduced in the direction in which the tilting force of the piston decreases. A control cylinder located at a right angle to the rotation axis of the swash plate so that a tilting moment of the swash plate acts, and provided in a direction to increase the tilt angle of the swash plate;
In a piston pump with
A pressure reducing valve that controls the control pressure to increase as the tilt angle of the swash plate decreases due to the resultant force of the piston,
The internal pressure of the control cylinder is adjusted to a constant pressure by the pressure reducing valve so that the internal pressure of the control cylinder changes according to the inclination angle of the swash plate, and the discharge pressure-discharge flow rate curve is approximated to an ideal line.

前記減圧弁は、
ボディに取り付けられたバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺着され前記コントロールシリンダと同軸上に設けられたスリーブと、
前記スリーブに摺動自在に嵌挿されたスプールと、
前記コントロールシリンダのロッドに締結されたばね部材ガイドと前記スプール端に係合したばね部材ホルダ間に装着されたばね部材と、
を備え、
前記バルブ本体は前記コントロールシリンダに接続される第1の油路及び外部油圧源に接続される第2の油路が設けられ、
前記スリーブは前記第1及び第2の油路に連通する径方向の連通路が軸心方向に間隔をおいて設けられ、
前記スプールは両端部に設けられた第1及び第2の小径軸部と、前記第1及び第2の小径軸部にそれぞれに連接して設けられた第1及び第2の大径軸部と、前記第1及び第2の大径軸部の外周面の長手方向にそれぞれ設けられた第1及び第2の環状溝と、前記第1及び第2の環状溝との間に設けたランドと、
略軸心方向にタンクに連通すると共に前記第1の環状溝に連通する第1の連通路と、
略軸心方向の前記第1の連通路に対向して設けられて前記スプールの一方の部屋と前記第2の環状溝と連通する第2の連通路と、
を備え、
前記スプールの一方に前記コントロールシリンダの圧力が作用し前記スプールの他方に前記ばね部材の弾発力が付勢し、前記斜板の傾転角によって変化する前記ばね部材の弾発力と前記スプールの軸部の断面積に作用する前記コントロールシリンダの圧力とのバランスにより、前記スプールが変位し該コントロールシリンダに作用する圧力を一定に制御することを特徴とする。
The pressure reducing valve is
A valve body attached to the body;
A sleeve screwed to the valve body and provided coaxially with the control cylinder;
A spool slidably inserted into the sleeve;
A spring member mounted between a spring member guide fastened to the rod of the control cylinder and a spring member holder engaged with the spool end;
With
The valve body is provided with a first oil passage connected to the control cylinder and a second oil passage connected to an external hydraulic source,
The sleeve is provided with radial communication passages communicating with the first and second oil passages at intervals in the axial direction,
The spool has first and second small-diameter shaft portions provided at both ends, and first and second large-diameter shaft portions provided in connection with the first and second small-diameter shaft portions, respectively. , First and second annular grooves provided in the longitudinal direction of the outer peripheral surface of the first and second large-diameter shaft portions, respectively, and lands provided between the first and second annular grooves, ,
A first communication path communicating with the tank in a substantially axial direction and communicating with the first annular groove;
A second communication path provided opposite to the first communication path in a substantially axial direction and communicating with one chamber of the spool and the second annular groove;
With
The pressure of the control cylinder is applied to one of the spools, and the elastic force of the spring member is urged to the other of the spools, and the elastic force of the spring member that changes according to the tilt angle of the swash plate and the spool The spool is displaced and the pressure acting on the control cylinder is controlled to be constant by the balance with the pressure of the control cylinder acting on the cross-sectional area of the shaft portion.

本発明は、斜板の傾転角の減少に伴い減圧弁の二次圧力が上昇する特性をもたせたため、ポンプ出力:H=P×qを出力一定の理想線に近似することができ、原動機定格出力に対するポンプ効率が高められる可変容量型ピストンポンプを提供することが出来る。   Since the present invention has the characteristic that the secondary pressure of the pressure reducing valve increases with a decrease in the tilt angle of the swash plate, the pump output: H = P × q can be approximated to an ideal line with a constant output. It is possible to provide a variable displacement piston pump capable of increasing the pump efficiency with respect to the rated output.

本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプの概略構造を示す略縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a variable displacement piston pump according to an embodiment of the present invention. 図1に示す減圧弁の要部拡大略縦断面図ある。It is a principal part expanded schematic longitudinal cross-sectional view of the pressure-reduction valve shown in FIG. 斜板、コントロールシリンダ及び減圧弁との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a swash plate, a control cylinder, and a pressure reducing valve. 理想の一定出力ポンプの吐出圧と吐出容量の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure and discharge capacity of an ideal constant output pump. 理想の一定出力ポンプの吐出圧と入力トルクの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure of an ideal constant output pump, and input torque. 実際の一定出力ポンプの吐出圧と吐出容量の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure and discharge capacity of an actual constant output pump. 実際の一定出力ポンプの吐出圧と入力トルクの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure of an actual constant output pump, and input torque. 本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプに用いられる減圧弁のポンプ斜板角と二次圧力の関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the pump swash plate angle | corner and secondary pressure of the pressure-reduction valve used for the variable displacement piston pump which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプで実現された吐出圧と吐出容量との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure implement | achieved with the variable displacement type piston pump which concerns on embodiment of this invention, and discharge capacity. 本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプで実現された吐出圧と入力トルクの関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the discharge pressure implement | achieved with the variable displacement piston pump which concerns on embodiment of this invention, and input torque.

本発明の実施の形態に係る出力一定形可変容量型ピストンポンプ(以下、ピストンポンプという)につき添付図面を参照して詳細に説明する。図1はピストンポンプ10の概略構造を示す縦断面図である。
図1に示すように、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が形成され、前記ボディ11及びケース12には、コロ軸受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16が装着されている。前記シャフト16に形成されたスプライン17には、シリンダブロック18の内周面に形成されたスプライン溝19が結合され該シリンダブロック18がシャフト16と共に回転する。
A fixed output variable displacement piston pump (hereinafter referred to as a piston pump) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of the piston pump 10.
As shown in FIG. 1, the body 11 and the case 12 of the piston pump 10 are formed by a screw member (not shown), and a body 13 is formed. The body 11 and the case 12 are rotatably supported by a roller bearing 14 and a needle bearing 15. A shaft 16 is mounted. A spline groove 19 formed on the inner peripheral surface of the cylinder block 18 is coupled to the spline 17 formed on the shaft 16, and the cylinder block 18 rotates together with the shaft 16.

前記シリンダブロック18の回転軸線を中心とする同一円周上には複数個のボア20が形成され、該ボア20の内部には複数個のピストン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、シューホルダ23aを介して斜板24の表面に摺動自在に当接されている。   A plurality of bores 20 are formed on the same circumference around the rotation axis of the cylinder block 18, and a plurality of pistons 21 are slidably inserted into the bore 20. A head portion 22 which is one end portion of the piston 21 protrudes from the opening of the bore 20 and is slidably brought into contact with the surface of the swash plate 24 via a shoe 23 and a shoe holder 23a.

前記ピストン21は、シャフト16と直角な回転軸25を持つ前記斜板24に摺接し、シャフト16が1回転すると該シャフト16の軸心方向にストロークする。そして、ピストン21の軸心方向の往復によるボア20の容積変化とシリンダブロック18と摺接する弁板26によって、吸入工程と吐出工程が切り換えられることにより、流体を吐出するピストンポンプ10を構成している。
前記斜板24の回転軸25は、前記ピストン21が摺接する斜板24の平面30の反プランジャ側に位置している。
The piston 21 is in sliding contact with the swash plate 24 having a rotation axis 25 perpendicular to the shaft 16, and strokes in the axial direction of the shaft 16 when the shaft 16 rotates once. The piston pump 10 that discharges fluid is configured by switching the suction process and the discharge process by the change in the volume of the bore 20 due to the reciprocation of the piston 21 in the axial direction and the valve plate 26 that is in sliding contact with the cylinder block 18. Yes.
The rotation shaft 25 of the swash plate 24 is located on the side opposite to the plunger of the flat surface 30 of the swash plate 24 with which the piston 21 is slidably contacted.

そして、前記ボア20の内圧による複数本のピストン21による合力中心は、図1において概ねピストン21の球中心27を通る直線28とシャフト16との交点29にあり、ピストン21が摺接する斜板24の平面30に垂直に作用する。そのため、複数本のピストン21の合力30aにより斜板24の傾転角を減少せしめるモーメントの腕の長さ:lは、斜板24の傾転角:αによって変化する。   The center of the resultant force of the plurality of pistons 21 due to the internal pressure of the bore 20 is substantially at the intersection 29 of the straight line 28 passing through the spherical center 27 of the piston 21 and the shaft 16 in FIG. Acting perpendicularly to the plane 30. Therefore, the arm length: l that reduces the tilt angle of the swash plate 24 by the resultant force 30 a of the plurality of pistons 21 varies depending on the tilt angle α of the swash plate 24.

前記斜板24の傾転角:αを減少させるモーメントに対抗し、シャフト16と並行に設けられたコントロールシリンダ31が配置されている。
前記コントロールシリンダ31はボディ11に例えば、ねじ機構(図示するが、参照符号は付記しない)により締結されたシリンダ32と、該シリンダ32に摺動自在に嵌挿されたコントロールピストン33と、前記シリンダ32及びコントロールピストン33間に嵌挿されたばね部材34と、該ばね部材34の弾発力により前記シリンダ32の軸心方向に移動するロッド35と、を備え、前記コントロールシリンダ31の内部には、減圧弁37の二次圧力38を導くようになっている。
前記ばね部材34は一端(図1で右端)がシリンダ32の有底面(図1で右側壁面)に係合し、他端(図1で左端)がコントロールピストン33の有底面(図1で左側壁面)に装着された段付円板状のばね部材ガイド36に係合している。なお、ばね部材ガイド36はロッド35の一端(図1で左端)に螺着している。
A control cylinder 31 provided in parallel with the shaft 16 is disposed in opposition to the moment of decreasing the tilt angle α of the swash plate 24.
The control cylinder 31 is, for example, a cylinder 32 fastened to the body 11 by a screw mechanism (not shown), a control piston 33 slidably fitted in the cylinder 32, and the cylinder 32 and a control piston 33, and a rod 35 that moves in the axial direction of the cylinder 32 due to the elastic force of the spring member 34. Inside the control cylinder 31, A secondary pressure 38 of the pressure reducing valve 37 is guided.
One end (right end in FIG. 1) of the spring member 34 is engaged with a bottom surface (right wall surface in FIG. 1) of the cylinder 32, and the other end (left end in FIG. 1) is bottom surface (left side in FIG. 1) of the control piston 33. It is engaged with a stepped disk-shaped spring member guide 36 mounted on the wall surface. The spring member guide 36 is screwed to one end (left end in FIG. 1) of the rod 35.

図2に示すように、ボディ11に取り付けられた減圧弁37は、ボディ11にボルト部材(図示しない)により一体的に取り付けたバルブ本体45と、前記シリンダ32に同軸上で該シリンダ32に対向してバルブ本体45の円径穴に螺着されたスリーブ46と、前記のスリーブ46に摺動自在に嵌挿されたスプール47と、前記スリーブ46に隣接して設けられ
バルブ本体45の小径穴部45aに装着されたスプリングホルダ48と、前記スプリングホルダ48と前記ロッド35の軸端(図2で右端)に螺着されたスプリングガイド49との間に嵌挿されたばね部材50と、を備える。
As shown in FIG. 2, the pressure reducing valve 37 attached to the body 11 has a valve body 45 integrally attached to the body 11 by a bolt member (not shown), and is opposed to the cylinder 32 coaxially with the cylinder 32. The sleeve 46 screwed into the circular hole of the valve body 45, the spool 47 slidably fitted into the sleeve 46, and the small diameter hole of the valve body 45 provided adjacent to the sleeve 46. A spring holder 48 mounted on the portion 45a, and a spring member 50 fitted between the spring holder 48 and a spring guide 49 screwed to the shaft end (right end in FIG. 2) of the rod 35. .

なお、バルブ本体45に螺着されたスリーブ46はナット51により該バルブ本体45に固定され、スリーブ46に摺動自在に嵌挿されたスプール47はプラグ52により該スプール47に軸心方向の一側(図2で右端)の位置が規制されている。
前記バルブ本体45は段付状の円径穴を有し、ボディ11に近接する位置より小径穴部45a、中径穴部45b、大径穴部45cが連続して形成されており、かつ中径穴部45bにはコントロールピストン33に連通する油路(第1の油路)53aと大径穴部45cには、外部油圧源(図示しない)に連通する油路(第2の油路)53bが形成されている。
A sleeve 46 screwed to the valve body 45 is fixed to the valve body 45 by a nut 51, and a spool 47 slidably fitted into the sleeve 46 is inserted into the spool 47 by a plug 52 in the axial direction. The position of the side (the right end in FIG. 2) is regulated.
The valve body 45 has a stepped circular hole, and a small-diameter hole 45a, a medium-diameter hole 45b, and a large-diameter hole 45c are continuously formed from a position close to the body 11, and An oil passage (first oil passage) 53a communicating with the control piston 33 is connected to the diameter hole portion 45b, and an oil passage (second oil passage) communicating to an external hydraulic power source (not shown) is connected to the large diameter hole portion 45c. 53b is formed.

前記スリーブ46は段付円筒形状を有し、バルブ本体45の小径穴部45a、中径穴部45b及び大径穴部45cにそれぞれ摺動自在に嵌挿する小径軸部46a、中径軸部46b及び大径軸部46cを有する。
前記小径軸部46aと前記中径軸部46bとの間には油路53a、中径軸部46bと大径軸部46cとの間には油路53bに連通する連通路54及び連通路55が間隔を保って半径方向に穿設されている。
前記スリーブ46に摺動自在に嵌挿されたスプール47の両端は第1の小径軸部56a、第2の小径軸部56bを形成し、かつバルブ本体45の小径穴部45a及び中穴径部45bに対応する位置(範囲)の外周面の長手方向に第1の環状溝57a及び第2の環状溝57bを形成し、前記第1の環状溝57a及び第2の環状溝57bの間にランド58が形成されている。また、第2の小径軸部56aと第1の環状溝57aとの間に大径軸部59aを形成し、第2の小径軸部56bと第2の環状溝57bとの間に大径軸部59bを形成する。
The sleeve 46 has a stepped cylindrical shape, and a small diameter shaft portion 46a and a medium diameter shaft portion that are slidably fitted into the small diameter hole portion 45a, the medium diameter hole portion 45b, and the large diameter hole portion 45c of the valve body 45, respectively. 46b and a large diameter shaft portion 46c.
An oil passage 53a is provided between the small diameter shaft portion 46a and the medium diameter shaft portion 46b, and a communication passage 54 and a communication passage 55 are provided between the medium diameter shaft portion 46b and the large diameter shaft portion 46c. Are drilled in the radial direction at intervals.
Both ends of the spool 47 slidably fitted into the sleeve 46 form a first small diameter shaft portion 56a and a second small diameter shaft portion 56b, and the small diameter hole portion 45a and the medium hole diameter portion of the valve body 45. The first annular groove 57a and the second annular groove 57b are formed in the longitudinal direction of the outer peripheral surface at a position (range) corresponding to 45b, and a land is formed between the first annular groove 57a and the second annular groove 57b. 58 is formed. Further, a large diameter shaft portion 59a is formed between the second small diameter shaft portion 56a and the first annular groove 57a, and a large diameter shaft is formed between the second small diameter shaft portion 56b and the second annular groove 57b. A portion 59b is formed.

さらに、スプール47の略軸心方向には小径軸部56a側より第1の環状溝57aに対応する位置まで連通路(第1の連通路)60aが穿設され、第2の小径軸部56b側より第2の環状溝57bに対応する位置まで連通路(第2の連通路)60bが穿設されている。前記連通路60aは半径方向に第1の小径軸部56a及び第1の環状溝57aに連通する流路61a及び61bが穿設されており、前記連通路60bは半径方向に第2の小径軸部56b及び第2の環状溝57bに連通する流路62a及び62bが穿設されている。   Further, in the substantially axial direction of the spool 47, a communication path (first communication path) 60a is drilled from the small diameter shaft portion 56a side to a position corresponding to the first annular groove 57a, and the second small diameter shaft portion 56b. A communication path (second communication path) 60b is formed from the side to a position corresponding to the second annular groove 57b. The communication passage 60a is formed with channels 61a and 61b communicating with the first small-diameter shaft portion 56a and the first annular groove 57a in the radial direction, and the communication passage 60b is formed with the second small-diameter shaft in the radial direction. Channels 62a and 62b communicating with the portion 56b and the second annular groove 57b are formed.

本発明の実施の形態に係るピストンポンプ10は基本的に以上のように構成されており、次に動作について説明する。
図示しない機関を始動させてシャフト16を駆動させるとピストンポンプ10より作動油の圧送が開始される。同時にシャフト16の回転に伴って、定吐出量ポンプ40を駆動し作動油の圧送を開始する。
そして、本発明の実施の形態に係るピストンポンプ10では、該ピストンポンプ10にシャフト16を介して定吐出ポンプ40をタンデム結合し、該定吐出ポンプ40の吐出圧力41を斜板24のコントロールシリンダ31の荷重(図示しない)が作用する面と反対側に設けたピストン42のピストン室43に導くことによって、定吐出ポンプ40の吐出圧力41に応じて、斜板24に作用するコントロールシリンダ31の荷重による吐出量を増大する向きのモーメントを軽減して、ピストンポンプ10の出力を減少させ、該ピストンポンプ10と定吐出ポンプ40の出力が一定となるようにしている。
The piston pump 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation will be described.
When the engine (not shown) is started and the shaft 16 is driven, hydraulic pumping of the hydraulic oil is started from the piston pump 10. At the same time, as the shaft 16 rotates, the constant discharge pump 40 is driven to start feeding hydraulic oil.
In the piston pump 10 according to the embodiment of the present invention, the constant discharge pump 40 is tandemly coupled to the piston pump 10 via the shaft 16, and the discharge pressure 41 of the constant discharge pump 40 is controlled by the control cylinder of the swash plate 24. The control cylinder 31 acting on the swash plate 24 according to the discharge pressure 41 of the constant discharge pump 40 is guided to the piston chamber 43 of the piston 42 provided on the opposite side to the surface on which the load 31 (not shown) acts. The moment of increasing the discharge amount due to the load is reduced, the output of the piston pump 10 is decreased, and the outputs of the piston pump 10 and the constant discharge pump 40 are made constant.

図3は斜板24と、該斜板24に作用するコントロールシリンダ31と、該コントロールシリンダ31に連接された減圧弁37との関係を示す説明図で、図3中、図1の構成要素と同一の構成要素については同一符号で示す。
図3において、斜板24が回転軸25を支点にして矢印A方向又はB方向に傾転するとピストンポンプ10(図1参照)のポンプ吐出量が変化し、コントロールシリンダ31のコントロールピストン33が矢印X方向又はY方向に変位し、これに合わせて減圧弁37のばね部材50の長さLが変化し該ばね部材50の弾発力が変化する。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the swash plate 24, the control cylinder 31 acting on the swash plate 24, and the pressure reducing valve 37 connected to the control cylinder 31, and in FIG. The same components are denoted by the same reference numerals.
In FIG. 3, when the swash plate 24 tilts in the direction of arrow A or B with the rotation shaft 25 as a fulcrum, the pump discharge amount of the piston pump 10 (see FIG. 1) changes, and the control piston 33 of the control cylinder 31 moves to the arrow. In accordance with this displacement, the length L of the spring member 50 of the pressure reducing valve 37 changes, and the elasticity of the spring member 50 changes accordingly.

例えば、斜板24が矢印B方向に傾転するとコントロールピストン33が矢印Y方向に移動してばね部材50の長さLが短くなって、該ばね部材50の弾発力が増大し、減圧弁37の二次圧力38(図1参照)は増大する。
逆に、斜板24が矢印A方向に傾転するとコントロールピストン33が矢印X方向に移動してばね部材50の長さLが長くなって、該ばね部材50の弾発力が減少し、減圧弁37の二次圧力38は減少する。
For example, when the swash plate 24 tilts in the direction of the arrow B, the control piston 33 moves in the direction of the arrow Y, the length L of the spring member 50 is shortened, the elasticity of the spring member 50 is increased, and the pressure reducing valve The secondary pressure 38 of 37 (see FIG. 1) increases.
On the contrary, when the swash plate 24 tilts in the direction of arrow A, the control piston 33 moves in the direction of arrow X, the length L of the spring member 50 becomes longer, the elastic force of the spring member 50 decreases, and the pressure is reduced. The secondary pressure 38 of the valve 37 decreases.

よって、図1に示すピストンポンプ10においては、減圧弁37のばね部材50の弾発力はポンプ斜板角αに応じて変化するように構成されており、図8に示すようにポンプ斜板角αが小さくと減圧弁37の二次圧力38は上昇するようになっている。
この結果、コントロールピストン33は減圧弁37の二次圧力38により駆動されるため、図1中、反時計回りのコントロールピストン33によるモーメントは、ポンプ斜板角αが小さくなるにつれて大きくすることが可能である。
Therefore, in the piston pump 10 shown in FIG. 1, the elastic force of the spring member 50 of the pressure reducing valve 37 is configured to change in accordance with the pump swash plate angle α. As shown in FIG. When the angle α is small, the secondary pressure 38 of the pressure reducing valve 37 increases.
As a result, since the control piston 33 is driven by the secondary pressure 38 of the pressure reducing valve 37, the moment due to the counterclockwise control piston 33 in FIG. 1 can be increased as the pump swash plate angle α decreases. It is.

これにより、ポンプ斜板角αが小さくなるにつれて吐出圧力Pに対して双曲線の関係で小さくなるべきピストン21の合力30aによるモーメントの腕の長さは理想に対して大きくなった場合でも、これを補正するように減圧弁37の二次圧力38の特性(図8参照)を決定することで、図9、図10に示すようにポンプの出力≒入力トルクを略一定の理想線に近似することができる。   As a result, even if the length of the arm of the moment due to the resultant force 30a of the piston 21 that should be reduced in a hyperbolic relationship with the discharge pressure P as the pump swash plate angle α decreases, By determining the characteristics of the secondary pressure 38 (see FIG. 8) of the pressure reducing valve 37 so as to correct, the output of the pump≈input torque is approximated to a substantially constant ideal line as shown in FIGS. Can do.

10 可変容量型ピストンポンプ
11 ボディ 12 ケース
13 本体 14、15 軸受
16 シャフト 18 シリンダブロック
20 ボア 21 ピストン
24 斜板 25 回転軸
26 弁板 27 球中心
31 コントロールシリンダ 32 シリンダ
33 コントロールピストン 34、44 ばね部材
35 ロッド 36、43、50 ばね部材ガイド
51 ナット 52 プラグ
53a、53b 油路 54、55、60a、60b 連通路
56a、56b 小径軸部 57a、57b 環状溝
58 ランド 59a、59b 大径軸部
61a、61b、61a、61b 流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Variable capacity type piston pump 11 Body 12 Case 13 Main body 14, 15 Bearing 16 Shaft 18 Cylinder block 20 Bore 21 Piston 24 Swash plate 25 Rotating shaft 26 Valve plate 27 Ball center 31 Control cylinder 32 Cylinder 33 Control piston 34, 44 Spring member 35 Rod 36, 43, 50 Spring member guide 51 Nut 52 Plug 53a, 53b Oil passage 54, 55, 60a, 60b Communication passage 56a, 56b Small diameter shaft portion 57a, 57b Annular groove 58 Land 59a, 59b Large diameter shaft portion 61a, 61b, 61a, 61b flow path

Claims (2)

シャフトと、
前記シャフトにスプラインで結合され該シャフトと同期して回転するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに軸方向に複数本嵌合されたピストンと、
前記ピストンが前記シャフトに垂直な回転軸を有し、且つその回転軸は前記ピストンが摺接する平面の反プランジャ側に位置し、前記ピストンの合力によって斜板の傾転角が減少する向きに該斜板の傾転モーメントが作用するように前記斜板の回転軸と直角に位置し、該斜板の傾転角を増大する向きに設けたコントローラシリンダと、
を備えたピストンポンプにおいて、
前記ピストンの合力によって前記斜板の傾転角が減少するのに伴い制御圧が上昇するように制御する減圧弁と、を有し、
前記コントロールシリンダの内圧が前記斜板の傾斜角によって変化するように前記減圧弁により一定の圧力に調整されて吐出圧力―吐出流量曲線を理想線に近似させることを特徴とする可変容量型ピストンポンプ。
A shaft,
A cylinder block coupled to the shaft by a spline and rotating in synchronization with the shaft;
A plurality of pistons fitted in the cylinder block in the axial direction;
The piston has a rotation axis perpendicular to the shaft, and the rotation axis is located on the side opposite to the plunger on the plane where the piston slides, and the tilting angle of the swash plate is reduced in the direction in which the tilting force of the piston decreases. A controller cylinder disposed at a right angle to the rotation axis of the swash plate so that a tilting moment of the swash plate acts, and provided in a direction to increase the tilt angle of the swash plate;
In a piston pump with
A pressure reducing valve that controls the control pressure to increase as the tilt angle of the swash plate decreases due to the resultant force of the piston,
A variable displacement piston pump characterized in that the internal pressure of the control cylinder is adjusted to a constant pressure by the pressure reducing valve so that the internal pressure of the control cylinder changes according to the inclination angle of the swash plate, and the discharge pressure-discharge flow rate curve is approximated to an ideal line. .
前記減圧弁は、
ボディに取り付けられたバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺着され前記コントロールシリンダと同軸上に設けられたスリーブと、
前記スリーブに摺動自在に嵌挿されたスプールと、
前記コントロールシリンダのロッドに締結されたばね部材ガイドと前記スプール端に係合したばね部材ホルダ間に装着されたばね部材と、
を備え、
前記バルブ本体は前記コントロールシリンダに接続される第1の油路及び外部油圧源に接続される第2の油路が設けられ、
前記スリーブは前記第1及び第2の油路に連通する径方向の連通路が軸心方向に間隔をおいて設けられ、
前記スプールは両端部に設けられた第1及び第2の小径軸部と、前記第1及び第2の小径軸部にそれぞれに連接して設けられた第1及び第2の大径軸部と、前記第1及び第2の大径軸部の外周面の長手方向にそれぞれ設けられた第1及び第2の環状溝と、前記第1及び第2の環状溝との間に設けたランドと、
略軸心方向にタンクに連通すると共に前記第1の環状溝に連通する第1の連通路と、
略軸心方向の前記第1の連通路に対向して設けられて前記スプールの一方の部屋と前記第2の環状溝と連通する第2の連通路と、
を備え、
前記スプールの一方に前記コントロールシリンダの圧力が作用し前記スプールの他方に前記ばね部材の弾発力が付勢し、ポンプ斜板の傾転角によって変化する前記ばね部材の弾発力と前記スプールの軸部の断面積に作用する前記コントロールシリンダの圧力とのバランスにより、前記スプールが変位し該コントロールシリンダに作用する圧力を一定に制御すること特徴とする請求項1に記載の可変容量型ピストンポンプ。
The pressure reducing valve is
A valve body attached to the body;
A sleeve screwed to the valve body and provided coaxially with the control cylinder;
A spool slidably inserted into the sleeve;
A spring member mounted between a spring member guide fastened to the rod of the control cylinder and a spring member holder engaged with the spool end;
With
The valve body is provided with a first oil passage connected to the control cylinder and a second oil passage connected to an external hydraulic source,
The sleeve is provided with radial communication passages communicating with the first and second oil passages at intervals in the axial direction,
The spool has first and second small-diameter shaft portions provided at both ends, and first and second large-diameter shaft portions provided in connection with the first and second small-diameter shaft portions, respectively. , First and second annular grooves provided in the longitudinal direction of the outer peripheral surface of the first and second large-diameter shaft portions, respectively, and lands provided between the first and second annular grooves, ,
A first communication path communicating with the tank in a substantially axial direction and communicating with the first annular groove;
A second communication path provided opposite to the first communication path in a substantially axial direction and communicating with one chamber of the spool and the second annular groove;
With
The pressure of the control cylinder acts on one of the spools, and the spring force of the spring member is urged on the other side of the spool, and the spring force of the spring member that changes according to the tilt angle of the pump swash plate and the spool 2. The variable displacement piston according to claim 1, wherein the spool is displaced and the pressure acting on the control cylinder is controlled to be constant by the balance with the pressure of the control cylinder acting on the cross-sectional area of the shaft portion of the shaft. pump.
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