JP2020051380A - 液圧回転機 - Google Patents

Abstract

【課題】液圧回転機を小型化する。【解決手段】ピストンポンプ１００は、供給される制御圧に応じて斜板８を付勢する第１付勢機構３０と、第１付勢機構３０に抗するように斜板８を付勢する第２付勢機構４０と、第１付勢機構３０に導かれる制御圧をピストンポンプ１００の吐出圧に応じて制御するレギュレータ５０と、を備え、第２付勢機構４０は、吐出圧が導かれる圧力室４３と、圧力室４３に導かれた吐出圧によって斜板８に向けて付勢される制御ピストンと、を有し、レギュレータ５０は、制御ピストンを斜板８に向けて付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に応じて移動して、流体圧を調整する制御スプール５２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、液圧回転機に関するものである。

特許文献１には、出力が略一定になるような定馬力特性で吐出圧と吐出流量を制御する馬力制御レギュレータを備える斜板式ピストンポンプが開示されている。この斜板式ピストンポンプは、斜板の傾転角を変える傾転アクチュエータとして、傾転角が大きくなる方向に駆動する小径ピストンと、斜板を傾転角が小さくなる方向に駆動する大径ピストンと、を備える。また、馬力制御レギュレータは、斜板に追従して変位するフィードバックピンを斜板側に押し付ける外側及び内側制御スプリングと、大径ピストンの圧力室に導かれる油圧を制御する制御スプールと、段付き軸部と、を備える。

特開２００８−２４０５１８号公報

特許文献１のピストンポンプでは、傾転アクチュエータとしての小径ピストン及び大径ピストンによって斜板の傾転角度を制御し、馬力制御レギュレータは、フィードバックピンによって斜板の傾転角度を検出して、馬力制御を行う。このようなピストンポンプでは、小径ピストン、大径ピストン、及び馬力制御レギュレータのフィードバックピンのそれぞれの設置スペースを確保する必要があるため、装置が大型化する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、液圧回転機を小型化することを目的とする。

本発明は、液圧回転機であって、駆動軸の回転に伴って回転するシリンダブロックと、シリンダブロックに形成され駆動軸の周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダの内部に容積室を区画するピストンと、シリンダブロックの回転に伴って容積室を拡縮するようにピストンを往復動させる斜板と、供給される制御圧に応じて斜板を付勢する第１付勢機構と、第１付勢機構に抗するように斜板を付勢する第２付勢機構と、第１付勢機構に導かれる制御圧を液圧回転機の自己圧に応じて制御するレギュレータと、を備え、第２付勢機構は、自己圧が導かれる圧力室と、圧力室に導かれた自己圧によって斜板に向けて付勢される制御ピストンと、を有し、レギュレータは、制御ピストンを斜板に向けて付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に応じて移動して、制御圧を調整する制御スプールと、を有することを特徴とする。

この発明では、制御ピストンは、圧力室の流体圧を受けて斜板を駆動すると共に、レギュレータの付勢部材によって斜板に向けて付勢されて、斜板の傾転に伴い斜板に追従して変位する。よって、制御ピストンが変位すると、付勢部材の付勢力が変化して制御スプールも変位する。このように、制御ピストンは、斜板の傾転角を制御するピストンとしての機能に加え、レギュレータによって流体圧を制御するために斜板の傾転角を検出する機能も発揮するため、傾転角を検出するピンを制御ピストンとは別に設ける必要がない。

また、本発明は、制御ピストンには、付勢部材を収容する収容孔が形成されることを特徴とする。

この発明では、付勢部材は、制御ピストンに対して軸方向に並んで直列に設けられるものではなく、制御ピストンの内側に設けられる。これにより、付勢部材と制御ピストンが軸方向に並ぶ場合と比較して、省スペース化することができる。

また、本発明は、制御ピストンには、圧力室に導かれた自己圧を受圧する受圧面が外周に形成されることを特徴とする。

また、本発明は、第１付勢機構は、制御圧が導かれる制御圧室と、斜板に対して制御ピストンとは反対側であって駆動軸に対する周方向の位置が制御ピストンと一致するように設けられ、制御圧室に導かれた制御圧によって制御ピストンに抗するように斜板を付勢する駆動ピストンと、を有することを特徴とする。

この発明では、駆動ピストンは、駆動軸の中心軸に対する周方向の位置が制御ピストンと一致するように配置される。これにより、駆動軸の径方向における斜板の大型化を防止することができる。

本発明によれば、液圧回転機が小型化される。

本発明の実施形態に係る液圧回転機の断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る液圧回転機のレギュレータの構成を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る液圧回転機１００について説明する。

液圧回転機１００は、外部からの動力によりシャフト（駆動軸）１が回転してピストン５が往復動することで、作動流体としての作動油を供給可能なピストンポンプとして機能し、また外部から供給される作動油の流体圧によりピストン５が往復動してシャフト１が回転することで、回転駆動力を出力可能なピストンモータとして機能する。なお、液圧回転機１００は、ピストンポンプとしてのみ機能するものでもよいし、ピストンモータとしてのみ機能するものであってもよい。

以下の説明では、液圧回転機１００をピストンポンプとして使用した場合について例示し、液圧回転機１００を「ピストンポンプ１００」と称する。

ピストンポンプ１００は、例えば駆動対象を駆動する油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示省略）に作動油を供給する油圧供給源として使用される。ピストンポンプ１００は、図１に示すように、動力源によって回転するシャフト１と、シャフト１に連結されシャフト１と共に回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２を収容するケース３と、を備える。

ケース３は、有底筒状のケース本体（ハウジング）３ａと、ケース本体３ａの開口端を封止しシャフト１が挿通するカバー３ｂと、を備える。ケース３の内部は、ドレン通路（図示省略）を通じてタンク（図示省略）に連通する。なお、ケース３の内部は、後述する吸込通路（図示省略）に連通してもよい。

カバー３ｂの挿通孔３ｃを通じて外部に突出するシャフト１の一方の端部１ａには、エンジン等の動力源（図示省略）が連結される。シャフト１の端部１ａは、軸受４ａを介してカバー３ｂの挿通孔３ｃに回転自在に支持される。シャフト１の他方の端部１ｂは、ケース本体３ａの底部に設けられるシャフト収容孔３ｄに収容され、軸受４ｂを介して回転自在に支持される。シャフト１の他方の端部１ｂには、ピストンポンプ１００と共に動力源によって駆動されるギアポンプ等の他の油圧ポンプ（図示省略）の回転軸（図示省略）が、シャフト１と共に回転するように同軸的に連結される。

シリンダブロック２は、シャフト１が貫通する貫通孔２ａを有し、貫通孔２ａを介してシャフト１とスプライン結合される。これにより、シリンダブロック２はシャフト１の回転に伴って回転する。

シリンダブロック２には、一方の端面に開口部を有する複数のシリンダ２ｂがシャフト１と平行に形成される。複数のシリンダ２ｂは、シリンダブロック２の周方向に所定の間隔を持って形成される。シリンダ２ｂには、容積室６を区画する円柱状のピストン５が往復動自在に挿入される。ピストン５の先端側はシリンダ２ｂの開口部から突出し、その先端部には球面座５ａが形成される。

ピストンポンプ１００は、ピストン５の球面座５ａに回転自在に連結され球面座５ａに摺接するシュー７と、シリンダブロック２の回転に伴ってシュー７が摺接する斜板８と、シリンダブロック２とケース本体３ａの底部との間に設けられるバルブプレート９と、をさらに備える。

シュー７は、各ピストン５の先端に形成される球面座５ａを受容する受容部７ａと、斜板８の摺接面８ａに摺接する円形の平板部７ｂと、を備える。受容部７ａの内面は球面状に形成され、受容した球面座５ａの外面と摺接する。これにより、シュー７は球面座５ａに対してあらゆる方向に角度変位可能である。

斜板８は、ピストンポンプ１００の吐出量を可変とするため、カバー３ｂに傾転可能に支持される。シュー７の平板部７ｂは、摺接面８ａに対して面接触する。

バルブプレート９は、シリンダブロック２の基端面が摺接する円板部材であり、ケース本体３ａの底部に固定される。図示は省略するが、バルブプレート９には、シリンダブロック２に形成された吸込通路と容積室６とを接続する吸込ポートと、シリンダブロック２に形成された吐出通路と容積室６とを接続する吐出ポートと、が形成される。

ピストンポンプ１００は、図１から図３に示すように、流体圧に応じて斜板８を傾転させる傾転機構２０と、傾転機構２０に導かれる流体圧を斜板８の傾転角に応じて制御するレギュレータ５０と、をさらに備える。

傾転機構２０は、傾転角が小さくなる方向に斜板８を付勢する第１付勢機構３０と、傾転角が大きくなる方向に斜板８を付勢する第２付勢機構４０と、を有する。つまり、第２付勢機構４０は、第１付勢機構３０に抗するように斜板８を付勢する。

第１付勢機構３０は、図１に示すように、カバー３ｂに形成される第１ピストン収容孔３１に摺動自在に挿入され斜板８に当接する駆動ピストンとしての大径ピストン３２と、大径ピストン３２によって第１ピストン収容孔３１内に区画される制御圧室３３と、を有する。

制御圧室３３には、レギュレータ５０によって調整される流体圧（以下、「制御圧」と称する。）が導かれる。大径ピストン３２は、制御圧室３３に導かれた制御圧によって、傾転角が小さくなる方向に斜板８を付勢する。

第２付勢機構４０は、ケース本体３ａに形成される第２ピストン収容孔４１に摺動自在に挿入され斜板８に当接する制御ピストンとしての小径ピストン４２と、小径ピストン４２によって第２ピストン収容孔４１内に区画される圧力室４３と、を有する。

小径ピストン４２は、図２に示すように、第１摺動部４２ａと、第１摺動部４２ａよりも外径が小さい第２摺動部４２ｂと、第１摺動部４２ａと第２摺動部４２ｂの外径差によって形成される段差面４２ｃと、を有する。

第２ピストン収容孔４１は、小径ピストン４２の第１摺動部４２ａが摺動する第１収容部４１ａと、第１収容部４１ａよりも内径が小さく第２摺動部４２ｂが摺動する第２収容部４１ｂと、第１収容部４１ａと第２収容部４１ｂとの内径差によって形成される段差面４１ｃと、を有する。第１収容部４１ａは、ケース３の内部に開口する。小径ピストン４２の第２摺動部４２ｂの外周面及び段差面４２ｃと、第２ピストン収容孔４１の第１収容部４１ａの内周面及び段差面４１ｃと、によって圧力室４３が区画される。つまり、圧力室４３は、小径ピストン４２の外周に形成される環状の空間である。

圧力室４３には、ケース本体３ａに形成される吐出圧通路１０を通じて、ピストンポンプ１００の吐出圧（自己圧）が常時導かれる。小径ピストン４２は、圧力室４３に導かれた吐出圧を受けて、傾転角が大きくなる方向に斜板８を付勢する。小径ピストン４２の外周に形成される段差面４２ｃが、圧力室４３に導かれた吐出圧を受圧する小径ピストン４２の受圧面である。

また、小径ピストン４２には、後述する外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの一端部を収容するばね収容孔（収容孔）４４ａが、斜板８とは反対側の端部に形成される。さらに、小径ピストン４２には、ばね収容孔４４ａとケース３の内部とを連通する連通孔４４ｂが形成される（図１参照）。よって、ばね収容孔４４ａ及び第２ピストン収容孔４１の内部は、連通孔４４ｂを通じてタンクと連通する。

大径ピストン３２は、小径ピストン４２よりも制御圧の受圧面積が大きく形成される。大径ピストン３２は、図１に示すように、斜板８に対して小径ピストン４２とは反対側に設けられる。つまり、大径ピストン３２は、シャフト１の中心軸に対する周方向の位置が小径ピストン４２と略一致するように配置される。

レギュレータ５０は、ピストンポンプ１００の吐出圧に応じて制御圧室３３に導かれる制御圧を調整し、ピストンポンプ１００の馬力（出力）を制御する。レギュレータ５０は、本実施形態における構成に限らず、公知の構成を採用することができる。

レギュレータ５０は、小径ピストン４２を斜板８に向けて付勢する付勢部材としての外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂと、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの付勢力に応じて移動して、制御圧を調整する制御スプール５２と、制御スプール５２を収容するスプール収容孔６５を有し、ケース本体３ａに形成される取付孔６７に取り付けられるスリーブ６０と、スリーブ６０におけるスプール収容孔６５を封止するプラグ７０と、プラグ７０に設けられ制御スプール５２に挿入される軸部７１と、を有する。

外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂは、それぞれコイルスプリングである。内側スプリング５１ｂは、外側スプリング５１ａよりも巻き径が小さく、外側スプリング５１ａの内側に設けられる。外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの一端部は、小径ピストン４２のばね収容孔４４ａに収容され、ばね座７２を介してばね収容孔４４ａの底部に着座する。外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの他端部は、ばね座７３を介して制御スプール５２の端面に着座する。一方のばね座７２は、小径ピストン４２と共に移動し、他方のばね座７３は、制御スプール５２と共に移動する。

外側スプリング５１ａの自然長（自由長）は、内側スプリング５１ｂの自然長より長い。斜板８の傾転角が最大となる状態（図１に示す状態）では、外側スプリング５１ａはばね座７２によって圧縮された状態となる一方、内側スプリング５１ｂはいずれかの端部がばね座（図１ではばね座７２）から離れて浮いた状態（自然長となる状態）となる。つまり、斜板８の傾転角が最大の状態から小さくなる際、初めのうちは外側スプリング５１ａのみが圧縮され、外側スプリング５１ａの長さが内側スプリング５１ｂの自然長を超えて圧縮されると、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの両方が圧縮される。これにより、小径ピストン４２を介して斜板８に付与される外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂからの弾性力が段階的に高まるように構成される。

スリーブ６０が取り付けられる取付孔６７は、小径ピストン４２を収容する第２ピストン収容孔４１と同軸に形成され、第２ピストン収容孔４１に連通して設けられる。

スリーブ６０のスプール収容孔６５には、制御スプール５２が摺動自在に挿入される。スプール収容孔６５は、図２及び図３に示すように、第１孔部６５ａと、第１孔部６５ａよりも内径が大きい第２孔部６５ｂと、第２孔部６５ｂよりも内径が大きい第３孔部６５ｃと、を有する。第１孔部６５ａは、小径ピストン４２を収容する第２ピストン収容孔４１に開口する。第３孔部６５ｃは、プラグ７０により封止される。

スリーブ６０の外周には、第１ポート６０ａ、第２ポート６０ｂ、及び第３ポート６０ｃが、それぞれ環状の溝として形成される。また、スリーブ６０には、第１ポート６０ａ、第２ポート６０ｂ、及び第３ポート６０ｃにそれぞれ連通する第１連通孔６１ａ、第２連通孔６１ｂ、及び第３連通孔６１ｃが、それぞれ径方向に延びてスプール収容孔６５を通過する貫通孔として形成される。第１連通孔６１ａ、第２連通孔６１ｂ、及び第３連通孔６１ｃは、それぞれスプール収容孔６５の第１孔部６５ａに開口する。

第１ポート６０ａは、ケース本体３ａに形成され大径ピストン３２の制御圧室３３に制御圧を導く制御圧通路１１に連通する。制御圧通路１１は、カバー３ｂに形成されるカバー側通路１２を通じて制御圧室３３に連通する。第２ポート６０ｂは、ピストンポンプ１００の吐出圧が導かれる吐出圧通路１０に連通する。第３ポート６０ｃは、ピストンポンプ１００と共に動力源によって駆動される他のポンプから吐出されたポンプ油圧（以下、「外部ポンプ圧」と称する。）が導かれる外部圧通路１３に連通する。吐出圧通路１０には、ピストンポンプ１００の吐出圧が常時導かれている。外部圧通路１３への外部ポンプ圧の供給・遮断の制御や、外部圧通路１３へ導かれる外部ポンプ圧の大きさの調整により、ピストンポンプ１００の負荷の変化に対する斜板８の傾転角の制御特性（言い換えれば馬力制御特性）を調整することができる。

制御スプール５２は、図３に示すように、スプール収容孔６５の第１孔部６５ａを摺動する本体部５３と、本体部５３の一端部に設けられ本体部５３よりも外径が大きく形成される大径部５４と、大径部５４とは反対側の他端部に設けらればね座７３に挿入される突出部５５と、を有する。大径部５４は、スプール収容孔６５の第２孔部６５ｂを摺動し、本体部５３との外径差によって、段差面５４ａを形成する。突出部５５は、本体部５３より外径が小さく形成される。本体部５３と突出部５５の外径差により生じる段差面５５ａは、ばね座７３に当接する。

制御スプール５２の外周には、第１制御ポート５６ａ、第２制御ポート５６ｂ、及び第３制御ポート５６ｃが、それぞれ環状の溝として形成される。また、制御スプール５２には、第１制御ポート５６ａ及び第２制御ポート５６ｂにそれぞれ連通する第１制御通路５７ａ及び第２制御通路５７ｂが、それぞれ径方向に制御スプール５２を貫通するように形成される。

制御スプール５２には、プラグ７０側の端部から形成されプラグ７０に設けられた軸部７１が挿入される軸部挿入孔５８ａと、ばね座７３に形成さればね収容孔４４ａ（第２ピストン収容孔４１）に連通する接続通路７３ａと第１制御通路５７ａとを連通する軸方向通路５８ｂと、がさらに形成される。

軸部挿入孔５８ａは、第２制御通路５７ｂに連通し、軸部挿入孔５８ａには、制御スプール５２に対して摺動可能に軸部７１が挿入される。よって、第２制御通路５７ｂに導かれる吐出圧は、制御スプール５２における軸部７１に対向する第２制御通路５７ｂの内壁部に作用する。制御スプール５２は、軸部７１（軸部挿入孔５８ａ）の断面積分に相当する受圧面積によって吐出圧を受け、吐出圧によって外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂを圧縮する方向に付勢される。

第１制御通路５７ａは、図１及び図３に示すように、軸方向通路５８ｂ、ばね座７３の接続通路７３ａ、小径ピストン４２のばね収容孔４４ａ及び連通孔４４ｂを通じてケース３の内部と連通する。よって、第１制御通路５７ａ内の圧力は、タンク圧となる。

制御スプール５２の第３制御ポート５６ｃには、スリーブ６０の第３ポート６０ｃ及び第３連通孔６１ｃを通じて、外部ポンプ圧が導かれる。第３制御ポート５６ｃに導かれた外部ポンプ圧は、制御スプール５２における本体部５３と大径部５４との間の段差面５４ａに作用する（図３参照）。これにより、制御スプール５２は、外部ポンプ圧によって外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂを伸長させる方向、言い換えれば、斜板８から離れる方向に付勢される。

このように、制御スプール５２は、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂによる付勢力と、外部ポンプ圧による付勢力と、によって斜板８から離れる方向（図中左方向）に付勢される。また、制御スプール５２は、吐出圧によって斜板８に近づく方向に付勢される。制御スプール５２は、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂ、外部ポンプ圧、及び吐出圧による付勢力が釣り合うように、移動する。

具体的には、制御スプール５２は、第１ポジションと第２ポジションとの２つのポジションの間で移動する。図１から３は、制御スプール５２が第２ポジションである状態を示している。制御スプール５２は、図１から３に示す第２ポジションから、図中右方向へ移動するのに伴い、第１ポジションに切り換わる。

第１ポジションは、斜板８の傾転角を小さくしてピストンポンプ１００の吐出容量を減少させるポジションである。第１ポジションでは、スリーブ６０の第１連通孔６１ａと第２連通孔６１ｂとが制御スプール５２の第２制御ポート５６ｂを通じて連通し、制御スプール５２の第１制御通路５７ａと第１連通孔６１ａとは連通が遮断される。よって、第１ポジションでは、第１付勢機構３０の制御圧室３３には、ピストンポンプ１００の吐出圧が導かれる。

第２ポジションは、斜板８の傾転角を大きくしてピストンポンプ１００の吐出容量を上昇させるポジションである。第２ポジションでは、第１連通孔６１ａと制御スプール５２の第１制御通路５７ａとが第１制御ポート５６ａを通じて連通し、第１連通孔６１ａと第２連通孔６１ｂとの連通が遮断される。よって、第２ポジションでは、制御圧室３３には、タンク圧が導かれる。

なお、レギュレータ５０において第１ポジションと第２ポジションとの間でポジションが切り換わる際には、スリーブ６０の第１連通孔６１ａが、スリーブ６０の第２連通孔６１ｂと制御スプール５２の第１制御通路５７ａとの両方に連通した状態となる。言い換えれば、レギュレータ５０は、第１ポジションと第２ポジションとの間でポジションが切り換わる際、第１連通孔６１ａと他の通路との連通が遮断され第１連通孔６１ａ（制御圧室３３）の圧力が閉じこまれないように構成される。

次に、ピストンポンプ１００の作用について説明する。

ピストンポンプ１００では、レギュレータ５０によってピストンポンプ１００の吐出圧を一定に保つように、ピストンポンプ１００の吐出容量（斜板８の傾転角）を制御する馬力制御が行われる。

レギュレータ５０の制御スプール５２は、ピストンポンプ１００の吐出圧による付勢力によって第１ポジションとなるように付勢されると共に、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの付勢力と他のポンプの外部ポンプ圧による付勢力とによって第２ポジションとなるように付勢される。

ピストンポンプ１００の吐出圧による付勢力が外側スプリング５１ａ及び外部ポンプ圧の付勢力以下に保たれた状態では、レギュレータ５０の制御スプール５２は第２ポジションに位置し、斜板８の傾転角が最大に保たれる。

ピストンポンプ１００の吐出圧は、ピストンポンプ１００の吐出圧で駆動する油圧シリンダの負荷が上昇するのに伴い上昇する。斜板８の傾転角が最大に保たれた状態から、ピストンポンプ１００の吐出圧が上昇すると、吐出圧による付勢力が外側スプリング５１ａ及び外部ポンプ圧による付勢力との合力を上回るようになる。これにより、制御スプール５２は、第２ポジションから第１ポジションに切り換わる方向（図中右方向）へ移動する。制御スプール５２が第１ポジションまで移動すると、制御圧通路１１に吐出圧が導かれるため、制御圧が上昇する。より具体的には、制御スプール５２が第１ポジションに移動するにつれて、スリーブ６０の第１連通孔６１ａに対する制御スプール５２の第２制御ポート５６ｂの開口面積（流路面積）が増加する。よって、第１ポジションに切り換わる方向（図中右方向）への制御スプール５２の移動量が大きくなるについて、制御圧通路１１に導かれる制御圧が上昇する。制御圧通路１１に導かれる制御圧が上昇することにより、大径ピストン３２が斜板８に向けて移動し、傾転角が小さくなる方向に斜板８が傾転する。よって、ピストンポンプ１００の吐出容量が減少する。

傾転角が小さくなる方向に斜板８が傾転すると、小径ピストン４２は、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂを圧縮するように、斜板８に追従して図中左方向へ移動する。言い換えれば、傾転角が小さくなる方向に斜板８が傾転すると、小径ピストン４２は、第２ポジションに切り換わる方向へ外側スプリング５１ａ（及び内側スプリング５１ｂ）を通じて制御スプール５２を付勢するように移動する。これにより、制御スプール５２が押し戻されて第２ポジションに切り換わる方向へ移動すると、制御圧通路１１を通じて制御圧室３３へ供給される制御圧が減少する。制御圧の減少に伴い、制御圧により斜板８に付与される付勢力が、外側スプリング５１ａ（及び内側スプリング５１ｂ）から斜板８に付与される付勢力と釣り合うと、大径ピストン３２の移動（斜板８の傾転）が停止する。このように、ピストンポンプ１００の吐出圧が上昇すると、吐出容量が減少する。

反対に、ピストンポンプ１００の吐出圧は、ピストンポンプ１００の吐出圧で駆動する油圧シリンダの負荷が低下するのに伴い低下する。ピストンポンプ１００の吐出圧が低下すると、ピストンポンプ１００の吐出圧による付勢力が外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂによる付勢力と外部ポンプ圧による付勢力との合力を下回るようになる。これにより、制御スプール５２は、第１ポジションから第２ポジションへ切り換わる方向へ移動する。制御スプール５２が第２ポジションに移動すると、制御圧通路１１がタンク圧である第１制御通路５７ａに連通するため、制御圧は低下する。制御圧が低下することにより、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの付勢力と外部ポンプ圧による付勢力と受ける小径ピストン４２によって傾転角が大きくなる方向に斜板８が傾転する。

傾転角が大きくなる方向に斜板８が傾転すると、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの付勢力を受ける小径ピストン４２は、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂが伸長するように、斜板８に追従して図中右方向へ移動する。これにより、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂから制御スプール５２が受ける付勢力が小さくなる。このため、制御スプール５２は、第２制御通路５７ｂに導かれる吐出圧を受けて、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂを圧縮する方向へ移動する。つまり、制御スプール５２は、小径ピストン４２に追従するように、第２ポジションから第１ポジションへと切り換わる方向へ移動する。制御スプール５２が再び第１ポジションに位置して制御圧が上昇し、制御圧により斜板８に付与される付勢力が、外側スプリング５１ａ（及び内側スプリング５１ｂ）から斜板８に付与される付勢力と釣り合うと、大径ピストン３２の移動（斜板８の傾転）が停止する。このように、ピストンポンプ１００の吐出圧が低下すると、吐出容量が増加する。

以上のように、ピストンポンプ１００の吐出圧が上昇することによりピストンポンプ１００の吐出容量が減少し、吐出圧が低下することにより吐出容量が増加するように馬力制御が行われる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ピストンポンプ１００では、小径ピストン４２が圧力室４３に導かれる吐出圧による推力を受けると共に、レギュレータ５０の外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂの付勢力を受けて、斜板８の傾転に追従する。つまり、小径ピストン４２は、斜板８の傾転角を制御する（斜板８を駆動する）機能に加え、レギュレータ５０によって制御圧を調整するために斜板８の傾転角を検出する機能も発揮する。よって、従来のピストンポンプ１００のように傾転角を検出するピンを小径ピストン４２とは別に設ける必要がなく、ピストンポンプ１００を小型化することができる。

また、ピストンポンプ１００では、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂは、小径ピストン４２に形成されるばね収容孔４４ａに収容される。つまり、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂは、小径ピストン４２に対して軸方向に並んで直列に設けられるものではなく、小径ピストン４２の内側に設けられる。これにより、外側スプリング５１ａ及び内側スプリング５１ｂと小径ピストン４２が軸方向に並ぶ場合と比較して、省スペース化することができ、ピストンポンプ１００をさらに小型化することができる。

また、ピストンポンプ１００では、大径ピストン３２は、斜板８に対して小径ピストン４２とは反対側であって、シャフト１の中心軸に対する周方向の位置が小径ピストン４２と略一致するように配置される。これにより、シャフト１の径方向における斜板８の大型化を防止することができ、ひいては、ピストンポンプ１００を小型化することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、ケース本体３ａに形成される第２ピストン収容孔４１内に小径ピストン４２が設けられ、カバー３ｂに形成される第１ピストン収容孔３１内に大径ピストン３２が設けられる。これに対し、小径ピストン４２は、ケース本体３ａ内に設けられる構成に限られない。また、大径ピストン３２は、カバー３ｂ内に設けられる構成に限られない。例えば、ケース本体３ａとは別体に形成されケース本体３ａに取り付けられる部材に第２ピストン収容孔４１を形成し、当該第２ピストン収容孔４１内に小径ピストン４２を設けてもよい。同様に、カバー３ｂとは別体に形成されカバー３ｂに取り付けられる部材に第１ピストン収容孔３１を形成し、当該第１ピストン収容孔３１内に大径ピストン３２を設けてもよい。また、ピストンポンプとして、上記実施形態のように斜板８がカバー３ｂに支持される構成ではなく、斜板８がケース本体３ａの底部側に支持される形態のピストンポンプもある。このような場合には、小径ピストン４２と大径ピストン３２とは、それぞれケース本体３ａに形成される収容孔（第１ピストン収容孔３１、第２ピストン収容孔４１）内に設けられてもよい。少なくとも、小径ピストン４２と大径ピストン３２とが、斜板８を挟んで対向し、シャフト１の中心軸に対する周方向の位置が互いに略一致するように配置されるかぎり、ピストンポンプ１００を小型化できるという効果を発揮することができる。

また、上記実施形態では、液圧回転機１００がピストンポンプである場合を説明した。液圧回転機１００がピストンモータとして機能する場合には、ピストンモータに供給される供給圧を自己圧として圧力室４３に導く構成とすればよい。このように、自己圧とは、液圧回転機１００に供給・排出される流体圧のうち、相対的に高圧の流体圧を意味する。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ピストンポンプ１００は、シャフト１の回転に伴って回転するシリンダブロック２と、シリンダブロック２に形成されシャフト１の周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダ２ｂと、シリンダ２ｂ内に摺動自在に挿入されシリンダ２ｂの内部に容積室６を区画するピストン５と、シリンダブロック２の回転に伴って容積室６を拡縮するようにピストン５を往復動させる斜板８と、供給される制御圧に応じて斜板８を付勢する第１付勢機構３０と、第１付勢機構３０に抗するように斜板８を付勢する第２付勢機構４０と、第１付勢機構３０に導かれる制御圧をピストンポンプ１００の吐出圧に応じて制御するレギュレータ５０と、を備え、第２付勢機構４０は、吐出圧が導かれる圧力室４３と、圧力室４３に導かれた吐出圧によって斜板８に向けて付勢される小径ピストン４２と、を有し、レギュレータ５０は、小径ピストン４２を斜板８に向けて付勢する付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）と、付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）の付勢力に応じて移動して、制御圧を調整する制御スプール５２と、を有する。

この構成では、小径ピストン４２は、圧力室４３の圧力を受けて斜板８を駆動すると共に、レギュレータ５０の付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）によって斜板８に向けて付勢されて、斜板８の傾転に伴い斜板８に追従して変位する。よって、小径ピストン４２が変位すると、付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）の付勢力が変化して制御スプール５２も変位する。このように、小径ピストン４２は、斜板８の傾転角を制御する機能に加え、レギュレータ５０によって制御圧を調整するために斜板８の傾転角を検出する機能も発揮するため、傾転角を検出するピンを小径ピストン４２とは別に設ける必要がない。したがって、ピストンポンプ１００を小型化することができる。

また、ピストンポンプ１００では、小径ピストン４２には、付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）を収容するばね収容孔４４ａが形成される。

この構成では、付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）は、小径ピストン４２に対して軸方向に並んで直列に設けられるものではなく、小径ピストン４２の内側に設けられる。これにより、付勢部材（外側スプリング５１ａ，内側スプリング５１ｂ）と小径ピストン４２が軸方向に並ぶ場合と比較して、省スペース化することができ、ピストンポンプ１００をさらに小型化することができる。

また、ピストンポンプ１００では、小径ピストン４２は、圧力室４３に導かれた吐出圧を受圧する段差面４２ｃが外周に形成される。

また、ピストンポンプ１００では、第１付勢機構３０は、制御圧が導かれる制御圧室３３と、斜板８に対して小径ピストン４２とは反対側であってシャフト１に対する周方向の位置が小径ピストン４２と一致するように設けられ、制御圧室３３に導かれた制御圧によって小径ピストン４２に抗するように斜板８を付勢する大径ピストン３２と、を有する。

この構成では、大径ピストン３２は、シャフト１の中心軸に対する周方向の位置が小径ピストン４２と略一致するように配置される。これにより、シャフト１の径方向における斜板８の大型化を防止することができ、ピストンポンプ１００を小型化することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１…シャフト（駆動軸）、２…シリンダブロック、２ｂ…シリンダ、３ａ…ケース本体（ハウジング）、３ｂ…カバー、５…ピストン、８…斜板、３０…第１付勢機構、３２…大径ピストン（駆動ピストン）、３３…制御圧室、４０…第２付勢機構、４２…小径ピストン（制御ピストン）、４３…圧力室、４４ａ…ばね収容孔（収容孔）、５０…レギュレータ、５１ａ…外側スプリング（付勢部材）、５１ｂ…内側スプリング（付勢部材）、５２…制御スプール、１００…ピストンポンプ（液圧回転機）

Claims (4)

1. 液圧回転機であって、
   駆動軸の回転に伴っ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形成され前記駆動軸の周方向に所定の間隔をもって配置される複数のシリンダと、
   前記シリンダ内に摺動自在に挿入され前記シリンダの内部に容積室を区画するピストンと、
   前記シリンダブロックの回転に伴って前記容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、
   供給される制御圧に応じて前記斜板を付勢する第１付勢機構と、
   前記第１付勢機構に抗するように前記斜板を付勢する第２付勢機構と、
   前記第１付勢機構に導かれる前記制御圧を前記液圧回転機の自己圧に応じて制御するレギュレータと、を備え、
   前記第２付勢機構は、
   前記自己圧が導かれる圧力室と、
   前記圧力室に導かれた前記自己圧によって前記斜板に向けて付勢される制御ピストンと、を有し、
   前記レギュレータは、
   前記制御ピストンを前記斜板に向けて付勢する付勢部材と、
   前記付勢部材の付勢力に応じて移動して、前記制御圧を調整する制御スプールと、を有することを特徴とする液圧回転機。
2. 前記制御ピストンには、前記付勢部材を収容する収容孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載の液圧回転機。
3. 前記制御ピストンには、前記圧力室に導かれた前記自己圧を受圧する受圧面が外周に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液圧回転機。
4. 前記第１付勢機構は、
   前記制御圧が導かれる制御圧室と、
   前記斜板に対して前記制御ピストンとは反対側であって前記駆動軸に対する周方向の位置が前記制御ピストンと一致するように設けられ、前記制御圧室に導かれた前記制御圧によって前記制御ピストンに抗するように前記斜板を付勢する駆動ピストンと、を有する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液圧回転機。

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