JP2016023597A - 可変容量型ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減することができる可変容量型ピストンポンプを提供する。【解決手段】可変容量型ピストンポンプ１は、ポンプハウジング２に第１軸受部３及び第２軸受部４を介して回転可能に支持された回転軸５を備えている。第２軸受部４は、第１軸受部３よりも小さい。ポンプハウジング２内には、シリンダブロック１０と斜板１１とが収容されている。シリンダブロック１０におけるバルブプレート１６に近い側の領域には、シリンダブロック１０を回転軸５に一体回転可能に結合する回転軸結合部１２が設けられている。シリンダブロック１０の各シリンダボア１３内に収容されたピストン１４は、斜板１１と密接するシュー１９と嵌合している。各シュー１９は、リテーナ２１を介してピボット２２と固定されている。シリンダブロック１０とピボット２２との間には、ピボット２２を斜板１１側に付勢するバネ３６が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、斜板を備えた可変容量型ピストンポンプに関する。

従来の可変容量型ピストンポンプとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の可変容量型ピストンポンプは、ハウジングにベアリングを介して回転自在に軸支されたシャフトと、このシャフトと共に回転可能なシリンダブロックと、このシリンダブロックに設けられた複数のシリンダ室のそれぞれに摺動自在に配された複数のピストンと、これら複数のピストンのそれぞれの一端部に回動自在に取り付けられた複数のシューと、シューを介して複数のピストンを摺接自在に支持すると共にシャフトに対する傾斜角を変更可能な斜板と、複数のシューを一括固定するリテーナプレートと、リテーナプレートに接触して配置されるピボットと、シリンダブロックに介装され、ピボット及びリテーナプレートを介してシューを斜板に押し付けるためのスプリングと、を備えている。

特開２００３−２９３９４４号公報

上記従来技術においては、シリンダブロックにおける斜板に近い側の領域において、シリンダブロックとシャフトとが一体回転可能となるようにスプライン結合により連結されている。つまり、ピボットとスプリングとがスプライン結合部を挟んで離間して配置されている。従って、スプリングの付勢力によりシューを斜板に摺接させるためには、スプライン結合部を貫通してスプリングの付勢力をピボットに伝えるための複数のピン、スプリングの斜板側端部と反対側の端部を支持するためのサークリップ等、多くの構成部品が必要となり、ポンプの組み付けが煩雑になっていた。

本発明の目的は、部品点数を削減することができる可変容量型ピストンポンプを提供することである。

本発明は、回転軸と一体的に回転するシリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアにそれぞれ収容されたピストンが斜板の傾角に応じたストロークで往復動することで、作動流体の吸入及び吐出を行う可変容量型ピストンポンプにおいて、シリンダブロック及び斜板を収容すると共に、回転軸を第１軸受部及び第２軸受部を介して回転可能に支持するハウジングと、シリンダブロックにおける斜板と反対側の端面に摺接して、複数のシリンダボアに間欠的に連通する吸入孔及び吐出孔を有するバルブプレートと、複数のピストンをそれぞれシューを介して斜板に押し付ける押付部材と、押付部材を斜板側に付勢するバネと、を備え、シリンダブロックにおける回転軸の軸線方向に対してバルブプレートに近い側の領域には、シリンダブロックを回転軸に一体回転可能に結合する回転軸結合部が設けられており、バネの一端は、押付部材と当接しており、ハウジングには、バルブプレートの吸入孔に連通する吸入通路と、バルブプレートの吐出孔に連通する吐出通路とが形成されており、第１軸受部は、斜板に対してシリンダブロックの反対側に配置されており、第２軸受部は、シリンダブロックに対してバルブプレート側に配置されていると共に、第１軸受部よりも小さいことを特徴とする。

このような本発明の可変容量型ピストンポンプにおいては、シリンダブロックにおける回転軸の軸線方向に対してバルブプレートに近い側の領域に、シリンダブロックを回転軸に一体回転可能に結合する回転軸結合部を設け、押付部材を斜板側に付勢するバネの一端を押付部材に当接させることにより、バネにより直接的に押付部材が斜板側に押され、これに伴って複数のシューが斜板に押し付けられる。このため、バネの付勢力を押付部材に伝えるためのピン等が不要となる。これにより、可変容量型ピストンポンプの部品点数を削減することができる。

また、シリンダブロックにおける回転軸の軸線方向に対してバルブプレートに近い側の領域に上記の回転軸結合部に設けると共に、第２軸受部をシリンダブロックに対してバルブプレート側に配置することにより、シリンダブロックから回転軸に加わる荷重の中心位置から第２軸受部までの距離が短くなるため、第２軸受部に作用するモーメントが小さくなる。このため、斜板に対してシリンダブロックの反対側に配置された第１軸受部に比べて第２軸受部を小さくしても、第２軸受部の寿命を第１軸受部の寿命と同程度とすることが可能となる。第２軸受部を第１軸受部よりも小さくすることにより、ハウジングにおける第２軸受部の周辺の肉厚が確保されるため、作動流体を吸入するための吸入通路及び作動流体を吐出するための吐出通路を大きくすることができる。

シリンダブロックにおける回転軸結合部よりも斜板側の領域には、バネを収容するバネ収容凹部が形成されており、バネの他端は、回転軸結合部と当接していてもよい。この場合には、バネ収容凹部にバネが収容されるため、バネをシリンダブロックと押付部材との間にスペース効率良く配置することができる。

押付部材は、回転軸の周囲に配置されたピボットと、ピボットと複数のシューとを連結するリテーナとを有し、バネの一端は、ピボットと当接していてもよい。この場合には、押付部材を必要最小限の部品で構成することができる。これにより、可変容量型ピストンポンプの部品点数を一層削減することができる。

本発明によれば、可変容量型ピストンポンプの部品点数を削減することができる。

本発明に係る可変容量型ピストンポンプの一実施形態を示す概略断面図である。 図１に示されたシリンダブロックの斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る可変容量型ピストンポンプの一実施形態を示す概略断面図である。同図において、本実施形態の可変容量型ピストンポンプ１は、例えばエンジン式のフォークリフトに搭載される油圧ポンプとして使用される。

可変容量型ピストンポンプ１は、ポンプハウジング２と、このポンプハウジング２に第１軸受部３及び第２軸受部４を介して回転可能に支持された回転軸５とを備えている。回転軸５は、エンジン（図示せず）により回転駆動される。

ポンプハウジング２は、メインハウジング６及びリアハウジング７からなっている。メインハウジング６及びリアハウジング７同士は、ボルト（図示せず）により連結されている。リアハウジング７には、作動油を吸入するための吸入通路８と、作動油を吐出するための吐出通路９とが形成されている。なお、本実施形態では、回転軸５の軸心方向を可変容量型ピストンポンプ１の前後方向と規定する。そして、メインハウジング６側を可変容量型ピストンポンプ１の前側とし、リアハウジング７側を可変容量型ピストンポンプ１の後側とする。回転軸５の前端側部分は、ポンプハウジング２から突出している。

ポンプハウジング２内には、シリンダブロック１０と斜板１１とが収容されている。斜板１１は、シリンダブロック１０よりも前側（リアハウジング７の反対側）に配置されている。

シリンダブロック１０の後端側部分（斜板１１の反対側領域）には、シリンダブロック１０を回転軸５に一体回転可能に結合する回転軸結合部１２が設けられている。回転軸結合部１２は、例えばスプライン嵌合部である。回転軸結合部１２は、シリンダブロック１０の内側（回転軸５側）に張り出しており、回転軸５とスプライン嵌合する部分である。なお、回転軸結合部１２においてシリンダブロック１０と回転軸５とを結合する手段としては、特にスプライン嵌合には限られず、例えば溶接または接着等であってもよい。

シリンダブロック１０における回転軸５の周囲には、複数のシリンダボア１３が形成されている。シリンダボア１３は、図２に示されるように、同心円上に等間隔で配置されている。各シリンダボア１３内には、ピストン１４が摺動自在に収容されている。

シリンダブロック１０における回転軸結合部１２よりも前側（斜板１１側）領域には、図２にも示されるように、シリンダブロック１０の前端面に開口した断面円形状のバネ収容凹部１５が形成されている。回転軸５は、バネ収容凹部１５を挿通している。バネ収容凹部１５には、後述するバネ３６が回転軸５を取り囲むように配置されている。

回転軸５は、上述したように、ポンプハウジング２に第１軸受部３及び第２軸受部４を介して回転可能に支持されている。第１軸受部３は、斜板１１の前側（斜板１１に対してシリンダブロック１０の反対側）に配置されている。第１軸受部３は、回転軸５をメインハウジング６の前壁部（メインハウジング６におけるリアハウジング７の反対側の壁部）６ａに回転可能に支持する。第２軸受部４は、シリンダブロック１０の後側（シリンダブロック１０に対して斜板１１の反対側）に配置されている。第２軸受部４は、回転軸５をリアハウジング７に回転可能に支持する。

シリンダブロック１０とリアハウジング７との間には、バルブプレート１６が配置されている。バルブプレート１６は、リアハウジング７に固定されていると共に、シリンダブロック１０の後端面（斜板１１に対向しない側の端面）に摺接している。バルブプレート１６には、吸入通路８とシリンダボア１３とを連通させる吸入孔１７と、吐出通路９とシリンダボア１３とを連通させる吐出孔１８とが形成されている。吸入孔１７及び吐出孔１８は、各シリンダボア１３に間欠的に連通する。これにより、作動油が吸入孔１７からシリンダボア１３内に吸入されると共に、シリンダボア１３内の作動油が吐出孔１８から吐出される。

シリンダブロック１０を回転軸５に一体回転可能に結合する回転軸結合部１２は、上述したように、シリンダブロック１０の後端側部分に設けられている。つまり、回転軸結合部１２は、シリンダブロック１０における回転軸５の軸線方向に対してバルブプレート１６に近い側の領域に設けられている。このため、シリンダブロック１０から回転軸５に加わる荷重の中心Ｇは、シリンダブロック１０の後端側部分（バルブプレート１６に近い側の領域）に位置する。また、第２軸受部４は、シリンダブロック１０の後側、つまりシリンダブロック１０に対してバルブプレート１６側に配置されている。従って、荷重の中心Ｇから第２軸受部４までの距離は、荷重の中心Ｇから第１軸受部３までの距離に比べて十分に短くなる。その結果、第２軸受部４に作用するモーメントは、第１軸受部３に作用するモーメントよりも小さくなる。このようなモーメントの違いにより、第２軸受部４を第１軸受部３よりも小型化しても、第１軸受部３及び第２軸受部４の寿命を同程度とすることが可能となる。

そこで、第２軸受部４は、第１軸受部３よりも小さくなっている。第１軸受部３としては、例えば負荷容量が大きい円すいコロ軸受が用いられる。第２軸受部４としては、例えば円すいコロ軸受に比べて負荷容量が小さく且つ安価なニードルベアリングが用いられる。ニードルベアリングは、転動体にニードル（針）状の細いローラを組み込んだ軸受である。第２軸受部４としては、ニードルベアリング以外にも、玉軸受を用いてもよい。

シリンダブロック１０よりも前側に配置された斜板１１は、ポンプハウジング２のメインハウジング６に弓状（湾曲状）の軸受部１１ａを介して摺動可能に支持されている。これにより、斜板１１の傾角を変化させることが可能となる。斜板１１には、回転軸５を貫通させる貫通孔１１ｂが形成されている。斜板１１の後端面（シリンダブロック１０側の端面）は平面状となっている。

斜板１１の後端面には、複数のシュー１９が密接している。各シュー１９には、ピストン１４の先端部が嵌合している。

各シュー１９は、１枚の円環状のリテーナ２１に取り付けられている。シリンダブロック１０よりも前側における回転軸５の周囲には、リテーナ２１に固定されたピボット２２が配置されている。つまり、リテーナ２１は、各シュー１９とピボット２２とを連結する部材である。リテーナ２１及びピボット２２は、各シュー１９を斜板１１に押し付ける押付部材２３を構成している。押付部材２３は、複数のピストン１４をシュー１９を介して斜板１１に押し付ける。押付部材２３は、リテーナ２１及びピボット２２という必要最小限の部品で構成される。

シリンダブロック１０のバネ収容凹部１５には、押付部材２３のピボット２２を斜板１１側に付勢するバネ３６（前述）が収容されている。バネ３６がバネ収容凹部１５に収容されることにより、バネ３６が回転軸５の軸心に対して垂直な方向にずれにくくなる。バネ３６は、シリンダブロック１０と押付部材２３との間に配置されている。バネ３６の一端は、押付部材２３のピボット２２に当接している。バネ３６の他端は、シリンダブロック１０の回転軸結合部１２に当接している。

バネ３６によりピボット２２が斜板１１側に直接押されることで、リテーナ２１が斜板１１側に押され、これに伴って各シュー１９が斜板１１の後端面に十分に密着するようになる。各ピストン１４は、シリンダブロック１０の回転に伴って各シュー１９を斜板１１に対して摺接させながら、斜板１１の傾角に応じたストロークで往復動される。これにより、作動油の吸入及び吐出によるポンプ作用が行われる。

斜板１１の縁部の所定位置には、斜板１１の後側に開口した凹部１１ｃが形成されている。凹部１１ｃには、コロ３０が収容されている。メインハウジング６内における斜板１１の凹部１１ｃ側の部分とメインハウジング６の前壁部６ａとの間には、斜板１１の凹部１１ｃ側の部分をシリンダブロック１０側に付勢するバネ２４が配置されている。

また、可変容量型ピストンポンプ１は、斜板１１の傾角を制御することで、可変容量型ピストンポンプ１の吐出量を制御するコントロールピストンユニット２５を備えている。コントロールピストンユニット２５は、シリンダブロック１０に対してコロ３０の配置側に隣接して設けられている。コントロールピストンユニット２５は、メインハウジング６の一部を構成する略円筒状のユニット壁部２６を有している。ユニット壁部２６は、回転軸５に対して傾いた方向に延びている。

ユニット壁部２６の後端部（リアハウジング７側の端部）には、ユニット壁部２６の開口を塞ぐネジ部２７が設けられている。ユニット壁部２６内には、斜板１１を押圧するコントロールピストン２８が配置されている。ユニット壁部２６内におけるコントロールピストン２８とネジ部２７との間には、作動油が流入される。コントロールピストン２８の先端は、コロ３０と当接している。

バネ２４の付勢力によって斜板１１がコントロールピストン２８を押圧すると、斜板１１が最大傾角となり、可変容量型ピストンポンプ１の吐出量が最大となる。ユニット壁部２６内におけるコントロールピストン２８とネジ部２７との間に作動油が流入されると、バネ２４の付勢力に抗してコントロールピストン２８が斜板１１を押圧する。これにより、斜板１１の傾角が小さくなり、可変容量型ピストンポンプ１の吐出量が減少する。なお、荷役要求が無いエンジンのアイドリング状態では、斜板１１が最小傾角となり、可変容量型ピストンポンプ１の吐出量が最小となる。

以上のように本実施形態にあっては、シリンダブロック１０の後端側部分（バルブプレート１６に近い側の領域）に、シリンダブロック１０を回転軸５に一体回転可能に結合する回転軸結合部１２を設け、バネ３６の一端を押付部材２３のピボット２２に当接させる構成としたので、バネ３６により直接ピボット２２が斜板１１側に押される。このため、バネ３６の付勢力をピボット２２に伝えるための複数のピンが不要となる。これにより、可変容量型ピストンポンプ１の部品点数を削減することができる。また、可変容量型ピストンポンプ１の組み立てを容易に行うことができる。

また、シリンダブロック１０における回転軸結合部１２よりも斜板１１側の領域にバネ収容凹部１５を形成し、そのバネ収容凹部１５にバネ３６を収容したので、バネ３６をシリンダブロック１０とピボット２２との間にスペース効率良く配置することができる。また、バネ３６の他端をシリンダブロック１０に当接させたので、バネ３６の他端がバルブプレート１６側の第２軸受部４に干渉しないようにバネ３６を止めるためのサークリップも不要となる。

さらに、第２軸受部４を第１軸受部３よりも小型にしたので、リアハウジング７における第２軸受部４の周辺の肉厚に余裕がでる。これにより、吸入通路８及び吐出通路９を大きくすることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、シリンダブロック１０における回転軸結合部１２よりも斜板１１側の領域にバネ収容凹部１５を形成し、そのバネ収容凹部１５にバネ３６を収容する構成としたが、特にそのようなバネ収容凹部１５を形成せずに、シリンダブロック１０の前端面（斜板１１側の端面）とピボット２２との間にバネ３６を配置してもよい。また、回転軸５の一部を縮径させて、バネ３６を収容するバネ収容凹部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、シリンダブロック１０の回転軸結合部１２は回転軸５側に張り出して回転軸５と結合しているが、シリンダブロック１０における回転軸５の軸線方向に対してバルブプレート１６に近い側の領域においてシリンダブロック１０と回転軸５とが一体回転可能に結合されるのであれば、特にその構成には限られない。例えば、回転軸５におけるバルブプレート１６に近い側の領域を外側（シリンダブロック１０側）に張り出してシリンダブロック１０と結合してもよいし、或いはシリンダブロック１０におけるバルブプレート１６に近い側の領域を内側（回転軸５側）に張り出すと共に回転軸５におけるバルブプレート１６に近い側の領域を外側（シリンダブロック１０側）に張り出して、両者を結合してもよい。

さらに、上記実施形態は、作動油の吸入及び吐出を行う可変容量型ピストンポンプ１であるが、本発明は、作動流体として油以外の液体を使用する可変容量型ピストンポンプにも適用可能である。

１…可変容量型ピストンポンプ、２…ポンプハウジング、３…第１軸受部、４…第２軸受部、５…回転軸、６…メインハウジング、７…リアハウジング、１０…シリンダブロック、１１…斜板、１２…回転軸結合部、１３…シリンダボア、１４…ピストン、１５…バネ収容凹部、１９…シュー、２１…リテーナ、２２…ピボット、２３…押付部材、３６…バネ。

Claims (3)

1. 回転軸と一体的に回転するシリンダブロックに設けられた複数のシリンダボアにそれぞれ収容されたピストンが斜板の傾角に応じたストロークで往復動することで、作動流体の吸入及び吐出を行う可変容量型ピストンポンプにおいて、
   前記シリンダブロック及び前記斜板を収容すると共に、前記回転軸を第１軸受部及び第２軸受部を介して回転可能に支持するハウジングと、
   前記シリンダブロックにおける前記斜板と反対側の端面に摺接して、前記複数のシリンダボアに間欠的に連通する吸入孔及び吐出孔を有するバルブプレートと、
   複数の前記ピストンをそれぞれシューを介して前記斜板に押し付ける押付部材と、
   前記押付部材を前記斜板側に付勢するバネと、を備え、
   前記シリンダブロックにおける前記回転軸の軸線方向に対して前記バルブプレートに近い側の領域には、前記シリンダブロックを前記回転軸に一体回転可能に結合する回転軸結合部が設けられており、
   前記バネの一端は、前記押付部材と当接しており、
   前記ハウジングには、前記バルブプレートの前記吸入孔に連通する吸入通路と、前記バルブプレートの前記吐出孔に連通する吐出通路とが形成されており、
   前記第１軸受部は、前記斜板に対して前記シリンダブロックの反対側に配置されており、
   前記第２軸受部は、前記シリンダブロックに対して前記バルブプレート側に配置されていると共に、前記第１軸受部よりも小さいことを特徴とする可変容量型ピストンポンプ。
2. 前記シリンダブロックにおける前記回転軸結合部よりも前記斜板側の領域には、前記バネを収容するバネ収容凹部が形成されており、
   前記バネの他端は、前記回転軸結合部と当接していることを特徴とする請求項１記載の可変容量型ピストンポンプ。
3. 前記押付部材は、前記回転軸の周囲に配置されたピボットと、前記ピボットと複数の前記シューとを連結するリテーナとを有し、
   前記バネの一端は、前記ピボットと当接していることを特徴とする請求項１または２記載の可変容量型ピストンポンプ。
   
   

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