JP2016519250A - 斜板式アキシャルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ポンプハウジング１内で回転軸線７を中心に回転駆動可能なシリンダドラム３を有し、シリンダドラム３内にピストン９が軸方向に可動に配置され、該ピストン９はシリンダドラム３の外部で到達可能な操作端部１１により少なくとも間接的に斜板１５に支持され、該斜板１５はピストン９の行程と、ひいてはピストン９によって発生される流体システム圧とを調整するために調節装置２１によって回転軸線７に対して所望の傾斜角で揺動可能である、特に流体圧システムのための斜板式アキシャルピストンポンプに関する。調節装置２１は流体圧操作可能な調節シリンダ３１内に調節ピストン３５を含み、調節ピストン３５の運動はジョイント部３７、３９；２９、４３を有する少なくとも１つの伝動接続を介して斜板１５に伝達可能であり、ジョイント部は調節シリンダ３１のピストン３５とピストンロッド４１との間にある玉継手３７、３９によって形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、特に流体圧システムのための斜板式アキシャルピストンポンプであって、ポンプハウジング内で回転軸線を中心に回転駆動可能なシリンダドラムを有しており、シリンダドラム内にピストンが軸方向に可動に配置され、このピストンはシリンダドラムの外部で到達可能な操作端部により少なくとも間接的に斜板に支持されており、この斜板はピストンの行程と、ひいてはピストンによって発生される流体システム圧とを調整するために調節装置によって回転軸線に対して所望の傾斜角に揺動可能であり、調節装置は流体圧操作可能な調節シリンダ内に調節ピストンを含んでおり、調節ピストンの運動は枢動部を有する少なくとも１つの伝動接続を介して斜板に伝達可能であるものに関する。

斜板式アキシャルピストンポンプは公知の技術である。斜板式アキシャルピストンポンプは作業シリンダ、流体圧モータ及びこれに類するエネルギー消費機器に圧力媒体を供給するために広く用いられている。冒頭に記載した種類の、回転軸線に対する傾きを調節できるアキシャルピストンポンプは、同様に公知の固定斜板式アキシャルピストンポンプに比べて運転時のエネルギー収支が良好であることを特徴とする。固定斜板式ポンプは定量ポンプとして、圧力媒体で操作される機器がエネルギーを要求しない場合でも所定の駆動回転数で一定の容積流の流体を吐き出し、それゆえ無負荷運転時でも流体圧回路内の流動抵抗を克服しなければならず、そのために有効エネルギーを供給しない駆動エネルギーが消費されるのに対し、斜板の傾きが調節可能であることによって吐出し量をゼロに調整でき、駆動エネルギーの需要を最小限にすることが可能である。冒頭に記載した種類のアキシャルピストンポンプは、ある特許文献に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の公知のアキシャルピストンポンプの製作はコストがかかる。なぜなら固定した調節シリンダのピストンの線形運動を斜板の円弧運動に変換する伝動接続を有する調節装置のために、多大な設計上の費用が必要だからである。

独国特許出願第４４１５５１０号

上記の問題点に鑑みて、本発明の課題は、斜板の位置調整のための調節装置が比較的単純な構造において高い動作安定性を発揮するアキシャルピストンポンプを提供することである。

上記の課題は、本発明により、全体において特許請求項１に記載された特徴を備えたアキシャルピストンポンプによって解決される。

これに従い、本発明の本質的な特徴は、伝動接続のジョイント部が調節シリンダのピストンとピストンロッドとの間にある玉継手によって形成されている点にある。継手軸を規定する継手接続とは異なり、ジョイント部を玉継手の形式で構成したことによりピストンに強制力が加えられない。

その結果として、部材負荷とピストン摩擦は少なくなり、それに応じて摩耗が減少するとともに動作安定性が相応に改善される。

特に有利な実施例において、ピストンロッドと斜板の操作部材との間の玉継手により第２のジョイント部が形成されており、そうすることにより斜板に割り当てられた連結部に相応の利点が生じる。

玉継手の球頭部と球受部とを力で固定するように(in Anlage haltende;in a force-locking manner)所定位置で保持するばね装置が設けられていることにより、玉継手を介して形成される伝動接続は完全に遊びなく構成され得る。

この場合、ばね装置が同時に斜板を最大吐出し量に対応する揺動位置に予圧するような 配置構成にすれば有利である。このばね装置の二重機能により、調節シリンダは両方向に調節運動を発生するための複動シリンダとして設計する必要はなく、最大吐出し量に対する揺動位置から僅かな吐出し量を経てゼロ吐出しに至る調節運動を引き起こす単動調節シリンダを設けるだけでよい。

特に有利な実施例において、回転軸線に対して直角な共通のシリンダ軸線で第１の調節シリンダと対向する第２の調節シリンダが存在し、第２の調節シリンダの調節ピストンは第１の調節シリンダの調節ピストンの運動と反対方向に流体圧により可動であり、さらに第２の調節シリンダのピストンロッドは一方の端部では第３の玉継手を介して付属の調節ピストンと接続し、他方の端部では第１の調節シリンダのピストンロッドと共に斜板の操作部材において第２の玉継手を構成している。

操作部材は有利には斜板と接続された揺動レバーによって形成されることができ、揺動レバーはゼロ吐出し量に調整されているとき斜板及びシリンダドラムの側方に回転軸線に対して平行に延び、その自由端部に第２の玉継手がある。この配置構成では調節シリンダのシリンダ軸線は回転軸線に対して横断方向に位置合わせされて、揺動レバーの端部にある玉継手を介して揺動レバー、ひいては斜板を揺動軸中心に動かすことができる。揺動軸は、シリンダドラムのピストンを斜板に支持する滑り面の平面内で回転軸線に対して直角に延びている。

特に有利には、ばね装置は第２の調節シリンダのピストンロッドを動かすために予圧する圧縮ばねを有しており、その運動は第２の調節シリンダの調節ピストンが進出して第１の調節シリンダの調節ピストンが進入することに対応し、ひいては揺動レバーが軸平行位置から最大吐出し量の位置に向って揺動することに対応している。

調節装置の操作に関して、第１の調節シリンダは吐出し量を調整するための制御圧で付勢可能であり、第２の調節シリンダは存在しているシステム圧で付勢可能であるような配置構成にすると有利である。これにより調節装置はシステム圧がないときは圧縮ばねの力で最大吐出し量に調整されている。ポンプを発生するシステム圧で運転する場合、最大吐出し量に調整された状態は、第１の調節シリンダ内で制御圧によって生み出される調節力が、ばね力に加えて第２の調節シリンダ内でシステム圧によって生み出されるピストン力を上回るまで維持される。その後、斜板は制御圧に依存してより少ない吐出し量に揺動して戻る。

制限された圧力レベルの制御圧で運転するために、制御圧により付勢可能な第１の調節シリンダのピストンのピストン面は、システム圧により付勢可能な第２の調節シリンダのピストンのピストン面より大きく選択されている。

以下に本発明の有利な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明によるアキシャルピストンポンプの実施例の斜板の調節装置と関係のある部材のみを示した側面図であり、調節装置の調節シリンダは断面図で示されている。 調節装置の断面を示した実施例の縦断面図である。 実施例の調節装置の部材を分解して引き離した斜視図である。

図１は、説明すべき実施例のうち図２に全体が見えるポンプハウジング１の一部のみ示している。ハウジング１内には、駆動軸５により回転軸線７を中心に回転可能であるシリンダドラム３が収容されている（図２参照）。アキシャルピストンポンプで慣用であるように、シリンダドラム３内で軸方向に可動なピストン９は、その上端部にあるシュー１１を介して斜板１５の滑り面１３に支持されている。斜板１５はその滑り面１３と反対側で円弧状の斜板支承体１７を介してポンプハウジング１に可動に案内されて、斜板１５が斜板１５の滑り面１３の平面上を回転軸線７に対して直角に延びる揺動軸１９中心に揺動できるようになっている。図１に全体を２１で表示した調節装置により、斜板１５は揺動軸１９を中心にして、図１に示されたポンプの最大吐出し量に対応する揺動した調整と、図２に示されたゼロ吐出しへの調整との間で揺動可能である。ここでは滑り面１３の平面は、図２の回転軸線７が垂直方向に延びているのに対して水平面上にあるので、シリンダドラム３が回転する際にピストン９の昇降は行われない。

調節装置２１は斜板１５に付属する操作部材として、斜板１５の側面から突出した２個のリブ２７の間で当該斜板にボルト２５で固定されている揺動レバー２３を有する。シリンダドラム３の側方に延びる揺動レバー２３は、その下側の自由端部に球頭部２９を有しており、この球頭部は調節装置２１の調節部材と係合して、揺動レバー２３を図示の平面で動かし、ひいては斜板１５を揺動軸１９中心に揺動させる。

調節装置２１は、調節ピストン３５が案内されているシリンダソケット３３を備えた第１の調節シリンダ３１を有する。ピストン３５は、内面球受部３７を有して、付属のピストンロッド４１の端で球頭部３９と共に第１の玉継手を構成している。ピストン３５と反対側のピストンロッド４１の端部には球受部４３が形成されている。調節装置２１は第１の調節シリンダ３１と反対側でこれと共通のシリンダ軸線上に、シリンダソケット４７を備えた第２の調節シリンダ４５を有している。シリンダソケット４７内には、対向する第１のピストン３５より小さい圧力で付勢可能なピストン面を有する第２のピストン４９が案内されている。第１のピストン３５におけるように、他方のピストン４９にも球受部５１が形成されており、球頭部５３と共に付属のピストンロッド５５にもう１つの玉継手を構成している。ピストンロッド５５の球頭部５３と反対の端部は、第１の調節シリンダ３１のピストンロッド４１の場合と同様に球受部５７を有しており、他方のピストンロッド４１の球受部４３及び揺動レバー２３の球頭部２９と共に揺動レバー２３に付属する玉継手を構成している。第２の調節シリンダ４５のシリンダソケット４７とピストンロッド５５のばね受け５９との間には圧縮ばね６１が挟み込まれており、調節装置２１を図１に示された最大吐出し量に対応する調整に予圧し、さらに３部分で構成された玉継手の球頭部と球受部を互いに遊びなく当接させている。

操作装置２１を操作するために、第１の調節シリンダ３１の圧力室６３は吐出し量を規定する制御圧で付勢可能である。第２の調節シリンダ４５の圧力室６５は運転中にポンプによって生み出されるシステム圧で付勢されている。ピストンロッド４１、５５を（図面の表現で）右方向に動かすために予圧している圧縮ばね６１の力は、ポンプの静止状態で、それゆえ第２の調節シリンダ４５内にシステム圧がない状態で、調節装置を図１に示されている最大吐出し量に調整された位置に保持する。運転中にポンプをより少ない吐出し量に、必要に応じてゼロ吐出し（この調整は図２に示されている）に調整するために、第１の調節シリンダ３１に相応の制御圧が供給される。第１の調節シリンダ３１内で制御圧によって生み出されたピストン力が、ばね力と第２の調節シリンダ３５のシステム圧で付勢されたピストン４９のピストン力とを合わせた合力を上回るとすぐに、揺動レバー２３は図１に示された最大吐出し位置から、左方向へ相応の制御位置に動く。この制御圧による調整運動を比較的低い圧力レベルで引き起こすために、第１の調節シリンダ３１のピストン３５の有効なピストン面は第２の調節シリンダのピストン４９におけるよりもはるかに大きく選択されている。

特に図２から見られる通り、システム圧により付勢可能なピストン４９内に孔６７が形成されている。この孔が潤滑剤管路の入口をなしており、潤滑剤管路はピストンロッド５５内の貫通路６９と、揺動レバー２３の球頭部２９内の孔７１と、他方のピストンロッド４１内の貫通路７３を通って、第１の調節シリンダ３１のピストン３５に設けた玉継手まで延びている。これによりシステム圧の下にある圧力流体、特に潤滑性を有する流体圧油の形式の流体は潤滑剤としてすべての玉継手の全軸受面に到達して、調節装置２１は摩耗せず少ない摩擦で確実に作動する。

Claims (12)

1. 特に流体圧システムのための斜板式アキシャルピストンポンプであって、ポンプハウジング（１）内で回転軸線（７）を中心に回転駆動可能なシリンダドラム（３）を有しており、シリンダドラム（３）内にピストン（９）が軸方向に可動に配置され、該ピストン（９）はシリンダドラム（３）の外部で到達可能な操作端部（１１）により少なくとも間接的に斜板（１５）に支持されており、該斜板（１５）はピストン（９）の行程と、ひいてはピストン（９）によって発生される流体システム圧とを調整するために調節装置（２１）によって回転軸線（７）に対して所望の傾斜角で揺動可能であり、調節装置（２１）は流体圧操作可能な調節シリンダ（３１）内に調節ピストン（３５）を含んでおり、調節ピストン（３５）の運動はジョイント部（３７、３９；２９、４３）を有する少なくとも１つの伝動接続を介して斜板（１５）に伝達可能である、特に流体圧システムのための斜板式アキシャルピストンポンプにおいて、
   前記ジョイント部は調節シリンダ（３１）のピストン（３５）とピストンロッド（４１）との間にある玉継手（３７、３９）によって形成されていることを特徴とする、斜板式アキシャルピストンポンプ。
2. ピストンロッド（４１）と斜板（１５）の操作部材（２３）との間の玉継手（２９、４３）により第２のジョイント部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアキシャルピストンポンプ。
3. 前記玉継手の球頭部（２９、３９）と球受部（３７、４３）とを力で固定するように所定位置で保持するばね装置（６１）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアキシャルピストンポンプ。
4. 前記ばね装置（６１）は、斜板（１５）を最大吐出し量に対応する揺動位置に予圧していることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
5. 回転軸線（７）に対して直角な共通のシリンダ軸線で第１の調節シリンダ（３１）と対向する第２の調節シリンダ（４５）が存在すること、及び第２の調節シリンダ（４５）の調節ピストン（４７）は流体圧により第１の調節シリンダ（３１）の調節ピストン（３５）の運動と反対方向に可動であること、及び第２の調節シリンダ（４５）のピストンロッド（５５）は一方の端部では第３の玉継手（５１、５３）を介して付属の調節ピストン（４７）と接続し、他方の端部では第１の調節シリンダ（３１）のピストンロッド（４１）と共に斜板（１５）の操作部材（２３）において第２の玉継手（２９、４３、５７）を構成していることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
6. 前記操作部材は斜板（１５）と接続された揺動レバー（２３）によって形成されており、該揺動レバー（２３）はゼロ吐出し量に調整されているとき斜板（１５）及びシリンダドラム（３）の側方に回転軸線（７）に対して平行に延びて該揺動レバーの自由端部に第２の玉継手（２９、４３、５７）があることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
7. 前記ばね装置は第２の調節シリンダ（４５）のピストンロッド（５５）を動かすために予圧する圧縮ばね（６１）を有しており、該圧縮ばね（６１）の運動は第２の調節シリンダ（４５）の調節ピストン（４９）が進出して第１の調節シリンダ（３１）の調節ピストン（３５）が進入することに対応し、ひいては揺動レバー（２３）が軸平行位置から最大吐出し量の位置に向って揺動することに対応することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
8. 第１の調節シリンダ（３１）は吐出し量を調整するための制御圧で付勢可能であり、第２の調節シリンダ（４５）は存在しているシステム圧で付勢可能であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
9. 制御圧により付勢可能な第１の調節シリンダ（３１）のピストン（３５）のピストン面は、システム圧により付勢可能な第２の調節シリンダ（４５）のピストン（４９）のピストン面より大きく選択されていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
10. 調節ピストン（３５、４９）に設けた玉継手は、それぞれのピストン（３５、４９）に設けた球受部（３７、５１）と、ピストンロッド（４１、５５）に設けた球頭部（３９、５３）によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
11. 前記操作部材に設けた玉継手は、揺動レバー（２３）の自由端部にある球頭部（２９）と、ピストンロッド（４１、５５）に割り当てられた端部に形成されて球受部（４３、５７）をなす球冠状面とによって構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
12. システム圧により付勢可能なピストン（４９）内に貫通する潤滑孔（６７）が形成されており、該潤滑孔（６７）は前記玉継手を潤滑するための潤滑剤管路（６９、７１、７３）の入口をなしていることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。

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