JP2021055615A - 可変容量式油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダポートがＡポート及びＢポートのいずれか一方から他方に切り替わる際に生じる脈動を軽減することができる可変容量式油圧ポンプを提供する。【解決手段】駆動軸部材(61)と、シリンダブロック(63)と、ピストン(65)と、斜板(67)と、案内部材(65a)と、弁板(71)と、を備えた可変容量式油圧ポンプ(41)において、シリンダ内へ作動油を流通させる流通孔(83A,83B)と、シリンダ内に作動油を供給する供給流路(93a)と、シリンダ内の作動油を排出させる排出流路(95a)と、供給位置(101a)と排出位置(101b)とに切り替えられる開閉弁(91)とを有し、開閉弁は、供給位置に切り替えられたときに供給流路の作動油を流通孔を介してシリンダ内に供給し、排出位置に切り替えられたときにシリンダ内の作動油を流通孔を介して排出流路に排出させ、供給位置のときに流通させる作動油の流量よりも、排出位置のときに流通させる作動油の流量を増加させる。【選択図】図４

Description

本発明は可変容量式油圧ポンプに係り、特に油圧特性の適正化を図る技術に関する。

作業機械の一つである車輪を備えたホイルローダに搭載されるアキシャルピストン式油圧ポンプ（以下、単に油圧ポンプともいう）には、片傾転ポンプや両傾転ポンプといった種類がある。片傾転ポンプは、シリンダの延びる方向に対し斜板の傾斜角度（傾転角度）を変更することで吐出流量を調整することができ、斜板の傾転角度をゼロ（ピストンに対して斜板を垂直にした状態）にしてピストンの往復運動を停止することで、吐出ポートからの作動油の吐出を停止する停止状態や、斜板の傾転角度を大きく（ピストンに対して斜板の傾斜角度を大きく）して作動油を一方の方向に吐出させる第１流通状態に切り替えることが可能である。

さらに、両傾転ポンプは、片傾転ポンプに対し、停止状態から第１流通状態とは反対側に斜板を傾けることで、第１流通状態時の吐出ポートと吸込ポートとが逆となり、作動油の吐出方向が反対となる第２流通状態に切り替えることも可能である。

ところで、このような油圧ポンプが搭載されたホイルローダ（機体）には、エンジンが搭載されており、このエンジンによって両傾転油圧ポンプを駆動して作動油を吐出させている。また、機体には、油圧ポンプとほぼ同様の構造を持ち、斜板の傾転角度が固定された固定容量タイプの油圧モータが搭載され、この油圧モータによって車輪を駆動するようになっている。そしてこの両傾転ポンプと油圧モータとは閉回路接続（いわゆるＨＳＴ回路）されてこの油圧モータは油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けて正転、逆転駆動する。

この両傾転ポンプは、油圧モータを正転させるときに作動油の吐出側となり、逆転させるときに作動油の吸込側となるＡポート、油圧モータを逆転させるときに作動油の吐出側となり、正転させるときに吸込側となるＢポートを有し、油圧ポンプは油圧モータの正転による機体の加速時や減速時において車輪に走行抵抗等の外部からの力が加わると、Ａポート、Ｂポート間に差圧が生じる。

このようにＡポートとＢポート間に差圧が生じると、機体の加速時にはＡポートとＢポートとで作動油の流通に抵抗（流通抵抗）が生じ、機体の減速時には吐出側のＡポートの圧力が低下し、吸込側のＢポートの圧力が上昇してポンプ駆動される所謂油圧ポンプのモータ作用が生じる。

したがって、作動油の流通抵抗及び油圧ポンプのモータ作用により、ＡポートとＢポートとが連通し始めるとき、内圧を変動させるため、油圧回路への脈動を生じさせる虞があった。

そこで、片傾転ポンプにおいては、各切替ランドに排出穴（１３）及び予圧導入穴（１４）を設け、さらに排出穴の圧力が予圧導入穴の圧力より低いときに両者間の作動油の流通を遮断するチェック弁を設けることで、上記のような圧力差による脈動等を低減する技術が開発されている（特許文献１）。

特開２０１５−２１８６１８号公報

上記特許文献１に開示される技術は、片傾転ポンプのように吸込側ポートと吐出側ポートとが切り替わらないポンプにおいては適用することができるが、両傾転ポンプは、作動油の吐出方向が切替可能であるがために、Ａポート、Ｂポートの吸込側と吐出側とが切り替わるため、排出穴と予圧導入穴との役割も切り替える必要があり、一方向にのみ閉弁するチェック弁を用いることはできないという問題がある。

また、両傾転ポンプにおいては、Ａポート及びＢポートがそれぞれ、吸込側から吐出側に切り替わる際の圧力変動が特に大きく、差圧による脈動等が大きくなる傾向にあるため、片傾転ポンプ以上に対策を施す必要がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シリンダポートが一方のポート（Ａポート及びＢポートのいずれか一方）から他方のポート（Ａポート及びＢポートのいずれか他方）に切り替わる際に生じる脈動を軽減することができる両傾転形の可変容量式油圧ポンプを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の可変容量式油圧ポンプは、駆動装置によって駆動する駆動軸部材と、前記駆動軸部材と連動して回転し、前記駆動軸部材の軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する前記各ピストンの突出端側に傾転可能に設けられた斜板と、前記各ピストンが前記斜板に沿って回動するよう案内する案内部材と、前記シリンダブロックを挟んで前記斜板とは軸方向の反対側に位置して設けられ、前記各シリンダと間欠的に連通するＡポートとＢポートとが一対の切替ランドを挟んで形成され、前記シリンダブロックに摺接する弁板と、を備えた可変容量式油圧ポンプにおいて、前記切替ランドに形成され、前記シリンダと連通するときに該シリンダ内へ作動油を流通させる流通孔と、前記シリンダ内に作動油を供給する供給流路と、前記シリンダ内の作動油を排出する排出流路と、前記流通孔と前記供給流路とを接続する供給位置と、前記流通孔と前記排出流路とを接続する排出位置とを含み、前記供給位置と前記排出位置に切り替えられる開閉弁とを有し、前記開閉弁は、前記供給位置に切り替えられたときに前記供給流路の作動油を前記流通孔を介して前記シリンダ内に供給し、前記排出位置に切り替えられたときに前記前記シリンダ内の作動油を前記流通孔を介して前記排出流路に排出させるとともに、前記供給位置に切り替えられて前記供給流路に流通させる作動油の流量よりも、前記排出位置に切り替えられて該排出流路に流通させる作動油の流量を増加させることを特徴とする。

これにより、開閉弁は、排出位置のとき、供給位置のときよりも流通する作動油の流量を増加させるので、吐出ポートとしての役割のＡポートまたはＢポートのいずれか一方のポートから吸引ポートとしての役割のＡポートまたはＢポートのいずれか他方のポートに切り替わる際の圧力変動を積極的に軽減することが可能とされる。

その他の態様として、前記開閉弁は、前記供給位置における開口面積よりも前記排出位置における開口面積を大きくするのが好ましい。

これにより、開閉弁の供給位置における開口面積よりも排出位置における開口面積を大きくすることで、簡単な構成にして、供給流路によって供給される作動油の流量及び排出流路によって排出される作動油の流量を開閉弁に規定することが可能とされる。

その他の態様として、前記排出流路は、前記作動油を貯留する作動油タンクに該作動油を流通可能に接続するのが好ましい。
これにより、シリンダ内の作動油を作動油タンクに排出することで、Ａポート及びＢポート内の内圧変動が発生することを抑制することが可能とされる。

その他の態様として、前記供給流路は、前記Ａポートまたは前記Ｂポートに前記作動油を流通可能に接続するのが好ましい。
これにより、ＡポートまたはＢポートを用いてシリンダ内に作動油を供給することで、例えば本発明に係る可変容量式油圧ポンプが設けられた閉回路内の作動油の漏出量を軽減することが可能とされる。

その他の態様として、前記開閉弁は、前記Ａポート及び前記Ｂポートの差圧に応じて前記供給位置及び前記排出位置のうちいずれかに切替え、かつ、開度を調整するのが好ましい。

これにより、Ａポート及びＢポートの差圧に応じて開閉弁を供給位置及び排出位置のうちいずれかに切替え、かつ、開度の調整をすることで、例えば油圧ポンプにモータ作用が生じるようなことや、斜板の傾く方向を切替えることでＡポート及びＢポートの吸引ポート及び排出ポートとしての役割が切り替わった場合であっても、Ａポート及びＢポートの内圧変動に応じて供給位置及び排出位置のうちいずれかに切替えることが可能とされる。

本発明の可変容量式油圧ポンプによれば、供給流路及び排出流路のいずれか一方を閉弁しつつ他方を開弁する、供給位置と排出位置に切り替え可能な開閉弁により、供給流路が開弁されるとき、排出流路が開弁されるときよりも供給流路を流通する作動油の流量を減少したので、シリンダに作動油を供給してシリンダ内の内圧を上昇させてからＡポートまたはＢポートと連通するようにしてＡポートまたはＢポート内の内圧変動を減少させるとともに、供給流路からシリンダに供給される作動油によってシリンダ内の内圧が急激に上昇してシリンダブロックや駆動軸部材の回転変動が生じることを抑制することができる。

特に、開閉弁は、排出流路が開弁されるとき、供給流路が開弁されるときよりも流通する作動油の流量を増加させるので、吸引ポートとしての役割のＡポートまたはＢポートのいずれか一方のポートから吐出ポートとしての役割のＡポートまたはＢポートのいずれか他方のポートに切り替わる際の圧力変動を積極的に軽減することができる。
これにより、シリンダポートがＡポート及びＢポートのいずれか一方から他方に切り替わる際に生じる脈動を軽減することができる。

本発明に係る可変容量式油圧ポンプが搭載された機体の側面図である。 油圧装置の油圧回路図である。 可変容量式油圧ポンプのポンプ本体の断面図である。 バルブプレートの正面図である。 切替弁の開度とポート圧力差との相関を示すグラフである。 機体が前方に向かって加速しているときの走行油圧回路の回路図である。 機体が前方に向かって加速しているときに、シリンダポートがポートＡ、Ｂと連通しない位置になったときの斜板及びピストンの側面図及びバルブプレートの正面図を並べた説明図である。 シリンダが地点１から地点３まで移動する間におけるシリンダ内圧を示すグラフである。 シリンダが地点４から地点６まで移動する間におけるシリンダ内圧を示すグラフである。 機体が後方に向かって加速しているときにおける走行油圧回路の回路図である。 機体が後方に向かって加速しているときに、シリンダポートがポートＡ、Ｂと連通しない位置になったときの斜板及びピストンの側面図及びバルブプレートの正面図を並べた説明図である。 前方に移動する機体を減速しているときにおける走行油圧回路の回路図である。 前方に移動する機体を減速しているときであって、ピストンが下死点及び上死点に移動したときの斜板及びピストンの側面図及びバルブプレートの正面図を並べた説明図である。 別実施例におけるバルブプレートの正面図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１を参照すると、本発明に係る可変容量式油圧ポンプ４１が搭載された機体１の側面図が示されている。機体１は、フロントアタッチメント７、エンジン（駆動装置）９及び油圧装置１１を備えたホイルローダである。この機体１は、前後に設けられた車輪３ａを駆動することで走行し、フロントアタッチメント７を稼働させることで掘削作業等の作業をすることが可能である。

このような車輪３ａ及びフロントアタッチメント７（以下、総じて各種機器ともいう）の駆動は、エンジン９によって油圧装置１１を駆動し、この油圧装置１１によって発生した油圧力により行っている。

エンジン９は、機体１の機械室内に収容され、このエンジン９によって油圧装置１１を駆動する。

図２は、油圧装置１１の油圧回路図である。油圧装置１１は、作業油圧回路２１及び走行油圧回路２３を備えている。

作業油圧回路２１は、片傾転ポンプ３１、フロントアタッチメント７を駆動する油圧シリンダ３３及び操作レバー３５を備えた開回路である。片傾転ポンプ３１は、エンジン９によって駆動され、斜板３１ａを揺動させることで、吐出流量を調整することが可能である。

油圧シリンダ３３は、切替弁３３ａによって供給される作動油の方向と流量が制御されて、伸縮と動作速度が制御される。

操作レバー３５は、操縦席８（図１参照）に設けられたレバーであり、操作者が操作することで油圧シリンダ３３の操作をすることが可能である。詳しくは、操作レバー３５は、操作によりパイロットポンプ３５ａから吐出されるパイロット圧を切替弁３３ａの不図示のパイロット油室に導いて、切替弁３３ａを所望の方向に所望の量だけ切り替えるとともに、片傾転ポンプの斜板３１ａの不図示の制御部に導いて、斜板３１ａの傾転量を制御して片傾転ポンプ３１の吐出流量を制御する。

このような構成により、作業油圧回路２１は、操作者による操作レバー３５の操作量に従って片傾転ポンプ３１から油圧シリンダ３３に供給される作動油の流量を調整することが可能であり、これによってフロントアタッチメント７の動作を制御することができる。

走行油圧回路２３は、可変容量式油圧ポンプ４１、走行モータ４３、第１流路４５及び第２流路４７を備えた閉回路である。可変容量式油圧ポンプ４１は、両傾転型の可変容量式の油圧ポンプで、エンジン９から伝達される駆動力を利用して駆動するポンプであり、後述する斜板６７を揺動させることで走行油圧回路２３内を流通する作動油の流量や流通方向を調整及び切替えることが可能である。なお、可変容量式油圧ポンプ４１の構造については後述する。

走行モータ４３は、車輪３ａの駆動力となる油圧モータである。この走行モータ４３は、可変容量式油圧ポンプ４１と第１流路４５及び第２流路４７を介して作動油を流通可能に接続しており、不図示の走行ペダルの操作等に応じて可変容量式油圧ポンプ４１から供給される作動油の流量や流通方向が制御されて、これによって駆動することが可能である。

図３は、可変容量式油圧ポンプ４１のポンプ本体５１の断面図である。また、図４は、バルブプレート７１の正面図である。

可変容量式油圧ポンプ４１は、ポンプ本体５１、第１減圧回路５３及び第２減圧回路５５を備えている。ポンプ本体５１は、ドライブシャフト（駆動軸部材）６１、シリンダブロック６３、複数のピストン６５、斜板６７、ケース６９、傾転アクチュエータ７０及びバルブプレート（弁板）７１を含んで構成されている。

ドライブシャフト６１は、エンジン９から駆動力が伝達されると駆動軸Ｃ周りで回動するシャフト部材である。シリンダブロック６３は、ドライブシャフト６１にスプライン締結された部材であり、ドライブシャフト６１と連動して回動する。このシリンダブロック６３には、駆動軸Ｃの延びる方向（以下、軸方向という）に延び、駆動軸Ｃ周りで周方向に等間隔に複数（例えば８本）のシリンダ６３ａが形成されている。

複数（例えば８本）のピストン６５は、シリンダブロック６３に形成された複数のシリンダ６３ａに往復動可能に挿嵌されている。これにより、ドライブシャフト６１が回動することによりシリンダブロック６３及び複数のシリンダ６３ａが連動して回動するので、複数のピストン６５もまた駆動軸Ｃ周りで回動する。なお、説明の便宜上、複数のシリンダ６３ａ及び複数のピストン６５を８本としたが、本数を増減させてもよく、奇数であってもよい。

斜板６７は、各シリンダ６３ａから突出する複数のピストン６５の端部側に傾転可能に設けられた部材である。ここで、ピストン６５の端部（突出端側）には、シュー（案内部材）６５ａが設けられており、シュー押さえ（案内部材）６７ａを介して斜板６７に押圧されることで、各ピストン６５が斜板６７に沿って回動するよう案内されている。また、斜板６７は、例えばケース６９に設けられた傾転アクチュエータ７０によって押圧されることで傾転軸Ｓ周りで揺動する。この傾転軸Ｓは、斜板６７の軸方向で視て後述するケース本体６９ｂ側に形成された円筒６７ｂの円弧中心に位置するよう形成されている。

これにより、ピストン６５は、ドライブシャフト６１と連動して回動する際に、斜板６７に沿って回動する。換言すると、ピストン６５は、傾転アクチュエータ７０によって押圧されて傾斜した斜板６７の傾斜角度に従って軸方向の摺動距離を変更しつつ、駆動軸Ｃ周りで回動する。

ケース６９は、フロントケース６９ａ、ケース本体６９ｂ及びリアケース６９ｃを備えている。このケース６９は、ケース本体６９ｂ内部にシリンダブロック６３、複数のピストン６５、斜板６７、傾転アクチュエータ７０及びバルブプレート７１を配設し、フロントケース６９ａ及びリアケース６９ｃによって密閉している。また、フロントケース６９ａには、ドライブシャフト６１が回動可能に貫通している。

バルブプレート７１は、シリンダブロック６３を挟んで斜板６７とは軸方向の反対側に位置するリアケース６９ｃに配設された環状部材であり、シリンダブロック６３と摺接している。このバルブプレート７１及びリアケース６９ｃには、後述する各シリンダポート８９を介して各シリンダ６３ａと間欠的に連通する一対のポート８１Ａ、８１Ｂ（以下、それぞれＡポート８１Ａ、Ｂポート８１Ｂともいう）、流通孔８３Ａ、８３Ｂ（以下、それぞれ第１流通孔８３Ａ、第２流通孔８３Ｂともいう）が形成されている。また、シリンダブロック６３には、各シリンダ６３ａからバルブプレート７１に向かって延びるシリンダポート８９が形成されている。

図４によると、Ａポート８１Ａは、環状のバルブプレート７１に沿うように形成された長穴であり、シリンダ６３ａの回動方向とは反対方向側の端部にノッチ８２Ａが形成されている。また、Ｂポート８１Ｂは、Ａポート８１Ａと同様に環状のバルブプレート７１に沿うように形成された長穴であり、シリンダ６３ａの回動方向とは反対方向側の端部にノッチ８２Ｂが形成されている。このＢポート８１Ｂは、Ａポート８１Ａと駆動軸Ｃを基準にして点対称となるように位置している。また、Ａポート８１Ａは第１流路４５と作動油を流通可能に接続し、Ｂポート８１Ｂは第２流路４７と作動油を流通可能に接続している（図２参照）。

シリンダポート８９は、ポート８１Ａ、８１Ｂに対応した形状をなす長穴であり、ポート８１Ａ、８１Ｂより短くなるよう形成されている。このシリンダポート８９は、シリンダブロック６３が駆動軸Ｃ周りで回動するとポート８１Ａ、８１Ｂに沿うように回動する。したがって、シリンダポート８９は、ポート８１Ａ、８１Ｂに連通する間、シリンダ６３ａ内の作動油をポート８１Ａ、８１Ｂに吐出しまたはポート８１Ａ、８１Ｂから作動油を吸込む。

第１流通孔８３Ａ及び第２流通孔８３Ｂは、Ａポート８１ＡとＢポート８１Ｂとに挟まれて位置する一対の切替ランド８５Ａ、８５Ｂにそれぞれ形成された油路である。この第１流通孔８３Ａ及び第２流通孔８３Ｂは、シリンダポート８９がＡポート８１Ａ、Ｂポート８１Ｂに少なくとも一部が正対する位置から切替ランド８５Ａ、８５Ｂにのみ正対する位置に切り替わるときにシリンダポート８９と連通し、シリンダポート８９を介してシリンダ６３ａと作動油を流通させる。

これにより、シリンダポート８９は、第１流通孔８３Ａ及び切替ランド８５Ａ、ノッチ８２Ａ、Ａポート８１Ａ、第２流通孔８３Ｂ及び切替ランド８５Ｂ、ノッチ８２Ｂ並びにＢポート８１Ｂの順に連通する。

このような構成により、ポンプ本体５１は、エンジン９によって駆動されたドライブシャフト６１と連動してシリンダブロック６３が回動し、斜板６７の傾斜角度に応じてピストン６５が軸方向に摺動する。ここで、ピストン６５が摺動するとき、シリンダ６３ａに沿って摺動するため、ピストン６５がシリンダポート８９から最も離間した（下死点）後は、ピストン６５がシリンダポート８９に接近するにつれてシリンダ６３ａ内の作動油をシリンダポート８９に吐出する。同様に、ピストン６５がシリンダポート８９に最も接近した（上死点）あとは、ピストン６５がシリンダポート８９から離間するにつれてシリンダポート８９内の作動油をシリンダ６３ａに吸込む

ここで、傾転軸Ｓは、ピストン６５が下死点のときにシリンダポート８９が切替ランド８５Ａ及び切替ランド８５Ｂのいずれか一方に対応し、ピストン６５が上死点のときにシリンダポート８９が切替ランド８５Ａ及び切替ランド８５Ｂのいずれか他方に対応するように位置している。

これにより、斜板６７が傾斜するとき、ピストン６５は、シリンダポート８９が切替ランド８５Ａ及び切替ランド８５Ｂのいずれか一方から他方に移動するように駆動軸Ｃ周りで回動するとき、上死点から下死点または下死点から上死点に移動するため、Ａポート８１ＡまたはＢポート８１Ｂのいずれか一方から作動油を吸込み、他方から吐出することが可能である。

また、上記のように、Ａポート８１Ａは第１流路４５に作動油を流通可能に接続し、Ｂポート８１Ｂは第２流路４７に作動油を流通可能に接続しているので、第１流路４５及び第２流路４７のいずれか一方から走行モータ４３に作動油を供給し、第１流路４５及び第２流路４７のいずれか他方によって走行モータ４３から作動油を吸込むことが可能である。

第１減圧回路５３は、切替弁（開閉弁）９１、Ａポート８１Ａに接続されるＡ流路９３、Ｂポート８１Ｂに接続されるＢ流路９５及び第１流通孔８３Ａに接続される連通流路９７を備えた油圧回路である。切替弁９１は、供給位置１０１ａ、排出位置１０１ｂ及び中立位置１０１ｎの３つの位置に切替え可能に形成された弁体１０１を有し、連通流路９７に接続される第１ポート９１ａ、供給流路９３ａを介してＡ流路９３に接続される第２ポート９１ｂ及び排出流路９５ａを介して作動油タンク２５に接続される第３ポート９１ｃが、それぞれ作動油を流通可能に設けられており、Ａ流路９３の圧力と、Ｂ流路９５の圧力が切替圧として導かれるようになっている。そして、この切替弁９１は、Ａ流路９３の圧力の増加によって供給位置１０１ａ側に切り換えられ、Ｂ流路９５圧力の増加によって排出位置１０１ｂ側に切り換えられる。

また、切替弁９１は、供給位置１０１ａでは、第１ポート９１ａと第２ポート９１ｂとを連通してＡポート８１Ａと第１流通孔８３Ａを連通し、中立位置１０１ｎでは、第１ポート９１ａ、第２ポート９１ｂ、第３ポート９１ｃのすべてを閉塞し、排出位置１０１ｂでは、第１ポート９１ａと第３ポート９１ｃとを連通して第１流通孔８３Ａと作動油タンク２５とを連通する。さらに切替弁９１には、弁体１０１が供給位置１０１ａまたは排出位置１０１ｂにあるとき、それぞれ中立位置１０１ｎに向けて付勢するＡスプリング（供給制限付勢部材）１０２ａと、Ｂスプリング（排出制限付勢部材）１０２ｂとを有する。

図５は、切替弁９１の開度（縦軸）とＡポート８１ＡとＢポート８１Ｂとの圧力の差（ポート圧力差、横軸）との相関を示すグラフである。このグラフによると、Ａポート８１Ａの圧力がＢポート８１Ｂの圧力より大きいとき、ポート圧力差はＡポート（グラフ右側）寄りになり、切替弁９１は供給位置１０１ａに切り替わる。一方、Ｂポート８１Ｂの圧力がＡポート８１Ａの圧力より大きいとき、ポート圧力差はＢポート（グラフ左側）寄りになり、切替弁９１は排出位置１０１ｂに切り替わる。

このとき、排出位置１０１ｂの開口面積は、供給位置１０１ａの開口面積より大きいので、ポート圧力差の絶対値が同じであるとすると、排出位置１０１ｂの方が供給位置１０１ａと比較して大きく開弁する。なお、供給位置１０１ａ及び排出位置１０１ｂの開口面積は、弁体１０１の不図示のスプールにそれぞれのノッチの形状や数に差異をもたせることで、排出位置１０１ｂの開口面積を供給位置１０１ａの開口面積より大きくすればよい。

したがって、切替弁９１は、開弁する際、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの差圧に応じて供給通路９３ａ及び排出通路９５ａのうち開弁する流路を切替え、かつ、開度を調整することができる。また、排出通路９５ａを開弁するとき、供給通路９３ａを開弁したときにおける供給通路９３ａに流通させる作動油の流量よりも排出通路９５ａを流通する作動油の流量を増加させることができる。

第２減圧回路５５は、第１減圧回路５３と同様に切替弁９１、Ａ流路９３、Ｂ流路９５及び連通流路９７を備えた油圧回路である。この第２減圧回路５５は、第１減圧回路５３を駆動軸Ｃを基準に点対称となるように配設されている。第２減圧回路５５の構成は、第１減圧回路５３におけるＡポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの接続を入れ替えることで同様であるので、ここでの説明は省略するが、切替弁（開閉弁）９１は、Ｂポート８１Ｂに接続されるＡ流路９３、Ａポート８１Ａに接続されるＢ流路９５及び第２流通孔８３Ｂに接続される連通流路９７を備えた油圧回路である。

以下、本発明に係る可変容量式油圧ポンプの駆動時における作用及び効果について説明する。図６は、機体１が前方に向かって加速しているときの走行油圧回路２３の回路図が示されている。

また、図７は、機体１が前方に向かって加速しているときに、シリンダポート８９がＡポート８１Ａ、Ｂポート８１Ｂと連通しない位置になったときの斜板６７及びピストン６５の側面図及びバルブプレート７１の正面図を並べた説明図である。なお、説明の便宜上、図７を視たときの左側のピストン６５及びシリンダポート８９をピストン６５Ａ及びシリンダポート８９Ａともいい、右側のピストン６５及びシリンダポート８９をピストン６５Ｂ及びシリンダポート８９Ｂともいう。

図６によると、機体１を前進させるとき、Ａポート８１Ａから吐出した作動油は、走行モータ４３を介してＢポート８１Ｂに吸込まれる。換言すると、図７に示すように、斜板６７を切替ランド８５Ｂ側に倒すように傾けると、ピストン６５は、切替ランド８５Ａに連通する位置で下死点となり、切替ランド８５Ｂに連通する位置で上死点となる。

これにより、ピストン６５は、シリンダポート８９がＡポート８１Ａに連通するときに下死点から上死点へ移動することで作動油を第１流路４５に吐出することができる。同様に、ピストン６５は、シリンダポート８９がＢポート８１Ｂに連通するときに上死点から下死点へ移動することで作動油を第２流路４７から吸込むことができる。

ここで、機体１が前方に向かって加速しているときは、車輪３ａを駆動するための負荷により第１流路４５側に高い圧力が生じる。すなわち、Ａポート８１Ａが高圧となり、Ｂポート８１Ｂが低圧となるので、第１減圧回路５３の切替弁９１は、供給位置１０１ａに切り替わる。これにより、ピストン６５Ａ及びシリンダポート８９Ａは、第１流通孔８３Ａから作動油が供給されつつ下死点に向かって移動する。

図８は、シリンダポート８９ＡがＢポート８１Ｂと連通しなくなる位置（以下、地点１という）からシリンダポート８９ＡがＡポート８１Ａと連通し始める位置（以下、地点３という）まで移動する間（シリンダ位置、縦軸）におけるシリンダ６３ａ内の内圧（シリンダ内圧、横軸）を示すグラフである。このグラフには、第１流通孔８３Ａがないと仮定した場合におけるシリンダ６３ａ内の内圧も一例（以下、例１という）として破線で記載している。

例１によると、シリンダポート８９Ａが地点１を通過したあと、ピストン６５が下死点に向かって移動することに伴い、シリンダ内圧が低下する。その後、シリンダポート８９Ａがノッチ８２Ａに連通し始める位置（以下、地点２という）に移動すると、Ａポート８１Ａから作動油が高圧でシリンダ６３ａに流入し始める。さらにその後、シリンダポート８９Ａが地点２から地点３に向かうにつれてシリンダ内圧が上昇する。

例１のようにシリンダ内圧が低圧（地点１〜地点２）から高圧（地点２〜地点３）に急激に変化すると、Ａポート８１Ａ内の内圧が急激に上昇する。このようにＡポート８１Ａ内の内圧が急激に上昇することは、走行油圧回路２３全体の圧力のバランスを瞬時に変化させる所謂脈動を生じさせる虞があった。

そこで、切替ランド８５Ａに第１流通孔８３Ａを設けることで、地点１から地点２までの間に、Ａポート８１ＡからＡ流路９３、供給位置１０１ａ、連通流路９７及びシリンダポート８９Ａを介してシリンダ６３ａに作動油を供給することができる。これにより、シリンダポート８９Ａが地点１から地点２移動する間にシリンダ内圧を予め上昇させておくことで、シリンダ内圧が急激に上昇することを軽減して脈動の発生を抑制することができる。

図９は、シリンダポート８９ＢがＡポート８１Ａと連通しなくなる位置（以下、地点４という）からＢポート８１Ｂと連通し始める位置（以下、地点６という）まで移動する間（シリンダ位置、縦軸）におけるシリンダ６３ａ内の内圧（シリンダ内圧、横軸）を示すグラフである。このグラフには、第２流通孔８３Ｂがないと仮定した場合におけるシリンダ６３ａ内の内圧も一例（以下、例２という）として破線で記載している。

例２によると、シリンダポート８９Ｂが地点４を通過したあと、ピストン６５が上死点に向かって移動することに伴い、シリンダ内圧が上昇する。その後、シリンダポート８９Ｂがノッチ８２Ｂに連通し始める位置（以下、地点５という）に移動すると、シリンダ６３ａから作動油がＢポート８１Ｂに流入し始める。さらにその後、シリンダポート８９Ｂが地点５から地点６に向かうにつれてシリンダ内圧が低下する。

例２のようにシリンダ内圧が高圧（地点４〜地点５）から低圧（地点５〜地点６）に急激に変化すると、Ｂポート８１Ｂ内の内圧が急激に低下する。このようにＢポート８１Ｂ内の内圧が急激に低下することは、例１と同様に走行油圧回路２３全体に脈動を生じさせる虞があった。

そこで、切替ランド８５Ｂに第２流通孔８３Ｂを設けることで、地点４から地点５までの間に、シリンダ６３ａから連通流路９７、排出位置１０１ｂ及び排出通路９５ａを介して作動油タンク２５に作動油を排出することができる。これにより、シリンダポート８９Ｂが地点５に位置したときにシリンダ内圧が急激に低下することを軽減して脈動の発生を抑制することができる。

ところで、上記したように、シリンダポート８９Ａが地点１から地点２に向かって移動するとき、Ａポート８１Ａからシリンダ６３ａに作動油を供給している。一方、シリンダポート８９Ｂが地点４から地点５に向かって移動するとき、シリンダ６３ａから作動油タンク２５に作動油を排出している。すなわち、シリンダポート８９Ｂが地点４から地点５に向かって移動するときは、シリンダ６３ａ内の作動油が閉回路である走行油圧回路２３から排出されている。

この場合に、上記の図５に示したように、排出位置１０１ｂが供給位置１０１ａと比較して大きく開弁し、Ａポート８１ＡおよびＢポート８１Ｂにも連通せずに作動油タンク２５に排出するので、シリンダ内圧の変化による脈動への影響を地点４から地点５までの間よりも地点１から地点２までの間のみに抑制することができる。これにより、Ａポート８１Ａ、Ｂポート８１Ｂの脈動の振幅を低減することができる。

図１０は、機体１が後方に向かって加速しているときにおける走行油圧回路２３の回路図である。また、図１１は、機体１が後方に向かって加速しているときに、シリンダポート８９がポート８１Ａ、８１Ｂと連通しない位置になったときの斜板６７及びピストン６５の側面図及びバルブプレート７１の正面図を並べた説明図である。

図１０によると、機体１を後方に向かって加速させるとき、Ｂポート８１Ｂから吐出した作動油は、走行モータ４３を介してＡポート８１Ａに吸込まれる。換言すると、図１１に示すように、斜板６７を切替ランド８５Ａ側に倒すように傾けると、ピストン６５は、切替ランド８５Ｂに連通する位置で下死点となり、切替ランド８５Ａに連通する位置で上死点となる。

すなわち、ピストン６５は、機体１を前方に向かって加速させるときとは反対に、シリンダポート８９がＢポート８１Ｂに連通するときに下死点から上死点へ移動することで作動油を第２流路４７に吐出することができる。また、ピストン６５は、シリンダポート８９がＡポート８１Ａに連通するときに上死点から下死点へ移動することで作動油を第１流路４５から吸込むことができる。

ここで、機体１が後方に向かって加速しているときは、機体１を前方に向かって加速させるときとは反対に、Ｂポート８１Ｂが高圧となり、Ａポート８１Ａが低圧となるので、第１減圧回路５３の切替弁９１は、排出位置１０１ｂに切り替わる。

上記のように、第２減圧回路５５は、第１減圧回路５３を駆動軸Ｃを基準に点対称となるように配設されている。したがって、第２減圧回路５５の切替弁９１は、供給位置１０１ａに切り替わる。すなわち、可変容量式油圧ポンプ４１では、ポンプ本体５１のように斜板６７を切替ランド８５Ａ側及び切替ランド８５Ｂ側のいずれにも倒すことが可能であっても、シリンダ内圧が急激に上昇及び低下することを軽減して脈動の発生を抑制することができる。

図１２は、前方に移動する機体１を減速しているときにおける走行油圧回路２３の回路図である。また、図１３は、前方に移動する機体１を減速しているときであって、ピストン６５が下死点及び上死点に移動したときの斜板６７及びピストン６５の側面図及びバルブプレート７１の正面図を並べた説明図である。

図１２によると、機体１が減速するとき、走行モータ４３は、車輪３ａによって駆動されることで第１流路４５から作動油を吸込み第２流路４７に吐出する（ポンプ作用）。このようなポンプ作用が走行モータ４３にて生じるとき、走行油圧回路２３では、作動油が機体１を前方に向かって加速しているときとは圧力の高低が逆になる（図６、７参照）。これにより、可変容量式油圧ポンプ４１は、低圧の作動油が第１流路４５に吐出され、高圧の作動油を第２流路４７から吸込む状態（モータ作用）となる。

図１３によると、機体１を前方に向かって加速させるときと反対に、Ａポート８１Ａが低圧になり、Ｂポート８１Ｂが高圧になる。一方、上死点及び下死点は、機体１を前方に向かって加速させるときと同様に切替ランド８５Ａ上に下死点が位置し、切替ランド８５Ｂ上に上死点が位置する。

また、Ａポート８１Ａが低圧、Ｂポート８１Ｂが高圧になるため、機体１を前方に向かって加速させるときと反対に、第１減圧回路５３の切替弁９１が排出位置１０１ｂに、第２減圧回路５５の切替弁９１が供給位置１０１ａにそれぞれ切り替わる。

これにより、図１３のようにシリンダポート８９Ａがノッチ８２Ａと連通する前にシリンダ６３ａから作動油タンク２５に作動油を排出することで、シリンダポート８９Ａがノッチ８２Ａと連通したときのシリンダポート８９ＡとＡポート８１Ａとの差圧を小さくして、シリンダ６３ａ内の作動油がＡポート８１Ａ内の脈動の増大を抑制することができる。

同様に、シリンダポート８９Ｂがノッチ８２Ｂと連通する前にＢポート８１Ｂからシリンダ６３ａに作動油を供給することで、シリンダポート８９Ｂがノッチ８２Ｂと連通したときのシリンダポート８９ＢとＢポート８１Ｂとの差圧を小さくして、ピストン６５がＢポート８１Ｂ内の脈動の増大を抑制することができる。

図１４は、別実施例におけるバルブプレートの正面図である。別実施例における弁体２０１の中立位置２０１ｎは、第１流通孔８３Ａ、８３ＢとＡ流路９３及び第１流通孔８３Ａ、８３ＢとＢ流路９５を、それぞれ作動油を流通可能に開弁している。

これにより、別実施例における弁体２０１は、中立位置２０１ｎのとき、Ａポート８１ＡやＢポート８１Ｂからシリンダ６３ａに作動油を供給することや、シリンダ６３ａから作動油タンク２５に作動油を排出することができるので、弁体２０１が中立位置２０１ｎの場合においてもシリンダ内圧が急激に上昇及び低下することを軽減し、良好に脈動の発生を抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る可変容量式油圧ポンプ４１は、エンジン９によって回動するドライブシャフト６１と、ドライブシャフト６１と連動して回転し、ドライブシャフト６１の軸方向に延びる複数のシリンダ６３ａを有したシリンダブロック６３と、シリンダブロック６３の各シリンダ６３ａに往復動可能に挿嵌された複数のピストン６５と、各シリンダ６３ａから突出する各ピストン６５のシリンダ６３ａとは反対側の端部側に傾転可能に設けられた斜板６７と、各ピストン６５が斜板６７に沿って回動するよう案内するシュー６５ａ及びシュー押さえ６７ａと、シリンダブロック６３を挟んで斜板６７とは軸方向の反対側に位置して設けられ、各シリンダ６３ａと間欠的に連通するＡポート８１ＡとＢポート８１Ｂとが一対の切替ランド８５Ａ、８５Ｂを挟んで形成され、シリンダブロック６３に摺接するバルブプレート７１と、を備えている。

また、可変容量式油圧ポンプ４１では、切替ランド８５Ａ、８５Ｂに形成され、シリンダ６３ａと連通するときに該シリンダ６３ａ内へ作動油を流通させる第１流通孔８３Ａ、８３Ｂと、シリンダ６３ａ内に作動油を供給する供給通路９３ａと、シリンダ６３ａ内の作動油を排出する排出通路９５ａと、第１流通孔８３Ａ、８３Ｂと供給通路９３ａとを接続する供給位置１０１ａと、第１流通孔８３Ａ、８３Ｂと排出通路９５ａとを接続する排出位置１０１ｂとを含み、供給位置１０１ａと排出位置１０１ｂに切り替えられる切替弁９１とを有している。

そして、可変容量式油圧ポンプ４１では、切替弁９１は、供給位置１０１ａに切り替えられたときに供給通路９３ａの作動油を第１流通孔８３Ａ、８３Ｂを介してシリンダ６３ａ内に供給し、排出位置１０１ｂに切り替えられたときにシリンダ６３ａ内の作動油を第１流通孔８３Ａ、８３Ｂを介して排出通路９５ａに排出させるとともに、供給位置１０１ａに切り替えられて供給通路９３ａに流通させる作動油の流量よりも、排出位置１０１ｂに切り替えられて排出通路９５ａに流通させる作動油の流量を増加させる。

従って、切替弁９１は、排出位置１０１ｂのとき、供給位置１０１ａのときよりも流通する作動油の流量を増加させたので、吐出ポートとしての役割のＡポート８１ＡまたはＢポート８１Ｂのいずれか一方のポートから吸込ポートとしての役割のＡポート８１ＡまたはＢポート８１Ｂのいずれか他方のポートに切り替わる際の圧力変動を積極的に軽減することが可能とされる。

また、供給通路９３ａ及び排出通路９５ａのいずれか一方を閉弁しつつ他方を開弁する、供給位置１０１ａと排出位置１０１ｂに切り替え可能な切替弁９１を設けたので、シリンダ６３ａに作動油を供給してシリンダ６３ａ内の内圧を上昇させてからＡポート８１ＡまたはＢポート８１Ｂと連通するようにしてＡポート８１ＡまたはＢポート８１Ｂ内の内圧変動を減少させるとともに、供給通路９３ａからシリンダ６３ａに供給される作動油によってシリンダ６３ａ内の内圧が急激に上昇してシリンダブロック６３やドライブシャフト６１の回転変動が生じることを抑制することができる。

そして、切替弁９１は、供給位置１０１ａにおける開口面積よりも排出位置１０１ｂにおける開口面積を大きくしたので、簡単な構成にして、供給通路９３ａによって供給される作動油の流量及び排出通路９５ａによって排出される作動油の流量を切替弁９１に規定することができる。

そして、排出通路９５ａは、作動油を貯留する作動油タンク２５に該作動油を流通可能に接続するようにしたので、シリンダポート８９の内圧を減少させるときにおけるＡポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂ内の内圧変動が発生することを抑制することができる。

そして、供給通路９３ａは、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂに作動油を流通可能に接続するようにしたので、ポンプ本体５１が設けられた閉回路である走行油圧回路２３内の作動油の走行油圧回路２３外への漏出量を軽減することができる。

そして、切替弁９１は、供給位置１０１ａと排出位置１０１ｂとで切り替える際、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの差圧に応じて供給通路９３ａ及び排出通路９５ａのうちいずれかに開弁する流路を切替え、かつ、開度を調整するようにしたので、例えばポンプ本体５１にモータ作用が生じるようなことや、斜板６７の傾く方向を切替えることでＡポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの吸込ポート及び排出ポートとしての役割が切り替わった場合であっても、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの内圧変動に応じて供給通路９３ａ及び排出通路９５ａのうち開弁する流路を切替えることができる。

以上で本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、本実施形態では、ホイルローダに搭載された可変容量式油圧ポンプ４１について説明したが、タイヤローラ等の路面舗装機械に搭載してもよい。

また、本実施形態では、開閉弁として切替弁９１を用い、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの差圧を利用して弁体１０１の位置を切替えるようにして説明したが、比例電磁弁を用いるようにしてもよく、Ａポート８１Ａ及びＢポート８１Ｂの差圧を圧力センサを用いて判定して切り替えるようにしてもよい。

１ 機体
９ エンジン（駆動装置）
２５ 作動油タンク
４１ 可変容量式油圧ポンプ
６１ ドライブシャフト（駆動軸部材）
６３ シリンダブロック
６３ａ シリンダ
６５ ピストン
６５ａ シュー（案内部材）
６７ 斜板
６７ａ シュー押さえ（案内部材）
７１ バルブプレート（弁板）
８１Ａ Ａポート
８１Ｂ Ｂポート
９１ 切替弁（開閉弁）
９３ａ 供給通路（供給流路）
９５ａ 排出通路（排出流路）
１０１ 弁体
１０１ａ 供給位置
１０１ｂ 排出位置
１０２ａ Ａスプリング（供給制限付勢部材）
１０２ｂ Ｂスプリング（排出制限付勢部材）
８３Ａ 第１流通孔
８３Ｂ 第２流通孔
８５Ａ、８５Ｂ 切替ランド

Claims (5)

1. 駆動装置によって駆動する駆動軸部材と、
   前記駆動軸部材と連動して回転し、前記駆動軸部材の軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、
   前記各シリンダから突出する前記各ピストンの突出端側に傾転可能に設けられた斜板と、
   前記各ピストンが前記斜板に沿って回動するよう案内する案内部材と、
   前記シリンダブロックを挟んで前記斜板とは軸方向の反対側に位置して設けられ、前記各シリンダと間欠的に連通するＡポートとＢポートとが一対の切替ランドを挟んで形成され、前記シリンダブロックに摺接する弁板と、を備えた可変容量式油圧ポンプにおいて、
   前記切替ランドに形成され、前記シリンダと連通するときに該シリンダ内へ作動油を流通させる流通孔と、
   前記シリンダ内に作動油を供給する供給流路と、
   前記シリンダ内の作動油を排出する排出流路と、
   前記流通孔と前記供給流路とを接続する供給位置と、前記流通孔と前記排出流路とを接続する排出位置とを含み、前記供給位置と前記排出位置に切り替えられる開閉弁とを有し、
   前記開閉弁は、前記供給位置に切り替えられたときに前記供給流路の作動油を前記流通孔を介して前記シリンダ内に供給し、前記排出位置に切り替えられたときに前記前記シリンダ内の作動油を前記流通孔を介して前記排出流路に排出させるとともに、前記供給位置に切り替えられて前記供給流路に流通させる作動油の流量よりも、前記排出位置に切り替えられて該排出流路に流通させる作動油の流量を増加させる
   ことを特徴とする可変容量式油圧ポンプ。
2. 前記開閉弁は、
   前記供給位置における開口面積よりも前記排出位置における開口面積を大きくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量式油圧ポンプ。
3. 前記排出流路は、前記作動油を貯留する作動油タンクに該作動油を流通可能に接続する、ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量式油圧ポンプ。
4. 前記供給流路は、前記Ａポートまたは前記Ｂポートに前記作動油を流通可能に接続する、ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量式油圧ポンプ。
5. 前記開閉弁は、前記Ａポート及び前記Ｂポートの差圧に応じて前記供給位置及び前記排出位置のうちいずれかに切替え、かつ、開度を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量式油圧ポンプ。

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