JP2021195926A - 斜板制御機構 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高いフィードバック機構を備えた斜板制御機構を提供する。【解決手段】斜板制御機構１００のフィードバック機構４０は、サーボピストン２２に連結された第１ピストン４３と、スリーブ３３に連結された第２ピストン４４と、第１ピストン４３を収容する第１シリンダチューブ４１と、第２ピストン４４を収容する第２シリンダチューブ４２と、第１シリンダチューブ４１の一端部４１ａと第２シリンダチューブ４２の一端部４２ａとを接続して、第１ピストン４３の一端面４３ａと第２ピストン４４の一端面４４ａとの間に第１油室４８を形成する第１油路４６と、第１シリンダチューブ４１の他端部４１ｂと第２シリンダチューブ４２の他端部４２ｂとを接続して、第１ピストン４３の他端面４３ｂと第２ピストン４４の他端面４４ｂとの間に第２油室４９を形成する第２油路４７と、を有することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプの斜板制御機構に関する。

油圧ショベル等の建設機械に搭載される可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプでは、斜板の傾転角を変更することによって、ポンプの押しのけ容積が変更される。斜板の傾転角を変更する傾転アクチュエータを動かす作動油の圧力は、レギュレータによって調整される。傾転アクチュエータとレギュレータとの間には、傾転アクチュエータの動きをレギュレータに伝達してレギュレータの動きを制御するフィードバック機構が設けられる。

特許文献１のフィードバック機構は、傾転アクチュエータとレギュレータとをレバーにより機械的に連結することによって、傾転アクチュエータの動きをレギュレータに伝達し、レギュレータの動きを制御している。

特開２００８−０７５５５６号公報

しかしながら、特許文献１のフィードバック機構は、傾転アクチュエータとレギュレータとの間を機械的に連結しているので、長期間稼働すると、連結する部品同士が摩耗して、傾転アクチュエータの動きをレギュレータに適切に伝達することが難しくなる可能性がある。また、センサ等を用いた電気式のフィードバック機構では、特に高温環境下で長期間稼働すると、熱暴走によって電気回路が誤作動を起こしたり故障したりする可能性がある。

上述の事情に鑑みて、本発明は、信頼性の高いフィードバック機構を備えた斜板制御機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の斜板制御機構は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプの斜板制御機構であって、斜板に連結されたサーボピストンを有し、前記サーボピストンの動きに応じて前記斜板の傾転角を変更する傾転アクチュエータと、スプールを収容するスリーブを有し、前記スプール及び前記スリーブの相対位置によって、前記サーボピストンを動かす作動油の圧力を調整するレギュレータと、前記サーボピストンの変位に応じて前記スリーブを前記スプールに追従させるフィードバック機構と、を備え、前記フィードバック機構は、前記サーボピストンに連結された第１ピストンと、前記スリーブに連結された第２ピストンと、前記第１ピストンを収容する第１シリンダチューブと、前記第２ピストンを収容する第２シリンダチューブと、前記第１シリンダチューブの一端部と前記第２シリンダチューブの一端部とを接続して、前記第１ピストンの一端面と前記第２ピストンの一端面との間に第１油室を形成する第１油路と、前記第１シリンダチューブの他端部と前記第２シリンダチューブの他端部とを接続して、前記第１ピストンの他端面と前記第２ピストンの他端面との間に第２油室を形成する第２油路と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、信頼性の高いフィードバック機構を備えた斜板制御機構を提供することができる。

本実施形態の油圧ポンプの構成を示す図。 図１に示す油圧ポンプをＡ−Ａ線にて切断した断面図。 斜板制御機構の構成を示す図。 図３に示すレギュレータの拡大図。 ゼロ点調整時における斜板制御機構の動作を説明する図。 傾転角変更時における斜板制御機構の動作を説明する図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各実施形態において同一の符号を付された構成は、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有するので、その説明を省略する。

［油圧ポンプ］
図１は、本実施形態の油圧ポンプ１の構成を示す図である。図２は、図１に示す油圧ポンプ１をＡ−Ａ線にて切断した断面図である。

油圧ポンプ１は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプである。油圧ポンプ１は、閉回路に適用されると好適であるが、開回路に適用されてもよい。閉回路は、油圧ポンプ１と油圧アクチュエータとによって形成される油圧回路が閉じた回路を構成する油圧回路である。閉回路は、油圧ポンプ１が油圧アクチュエータから戻った作動油を吸込む。開回路は、油圧ポンプ１と油圧アクチュエータとによって形成される油圧回路が開いた回路を構成する油圧回路である。開回路は、油圧ポンプ１が作動油タンクから作動油を吸込み、油圧アクチュエータから戻った作動油が作動油タンクに回収される。

油圧ポンプ１は、ケーシング２と、シャフト３と、シリンダブロック４と、シリンダ５と、ピストン６と、シュー７と、弁板８と、給排路９と、斜板１０とを備える。

ケーシング２は、筒状を成して、油圧ポンプ１の外郭を構成する。ケーシング２は、油圧ポンプ１の各構成要素を収容する。ケーシング２は、シャフト３の軸線方向の一方の底面部に、シャフト３が貫通する貫通孔２ａを有する。ケーシング２は、外周部の一部に、傾転アクチュエータ２０を取り付ける取り付け部２ｂを有する。取り付け部２ｂは、ケーシング２の外周部の一部から径方向外方へ突出して形成される。なお、図１において、傾転アクチュエータ２０は、模式的に描かれている。

シャフト３は、ケーシング２の一方の底面部と他方の底面部とに、軸受を介して回転可能に支持される。シャフト３は、その軸線方向の先端部３ａが、ケーシング２の貫通孔２ａから当該軸線方向に突出する。シャフト３の先端部３ａは、エンジンやモータ等の油圧ポンプ１の駆動源に連結され、駆動源の動力によって回転する。

シリンダブロック４は、シャフト３の軸線方向に沿って延びる円柱状を成し、シャフト３の外周部に固定される。シリンダブロック４は、シャフト３と一体的に回転する。シリンダブロック４は、シャフト３の軸線方向に延びる円筒状を成すシリンダ５を有する。シリンダ５は、シリンダブロック４の周方向に間隔を空けて複数設けられる。シリンダ５は、その軸線方向の一端部に、ピストン６が挿入される開口部５ａを有する。シリンダ５は、その軸線方向の他端部に、作動油が供給される油室５ｃを形成する底面部５ｂを有する。

ピストン６は、シリンダ５の軸線方向に沿って延びる円柱状を成す。ピストン６は、シリンダ５内に収容され、シリンダ５の軸線方向に沿って摺動可能に支持される。ピストン６の一端部６ａは、シリンダ５の開口部５ａから当該軸線方向に突出して、シュー７に接続される。ピストン６の他端部６ｂは、シリンダ５の底面部５ｂとの間において、油室５ｃを形成する。

シュー７は、ピストン６の一端部６ａに揺動可能に支持される。シュー７は、ピストン６によって斜板１０の平滑面１０ａに押圧された状態で、平滑面１０ａに摺動可能に当接する。弁板８は、円板状を成し、シャフト３の軸線方向において貫通孔２ａとは反対側に位置するケーシング２の底面部に固定される。弁板８は、シャフト３が貫通する貫通孔を有する。弁板８は、シリンダブロック４の軸線方向の端面に摺動可能に当接する。

給排路９は、油圧ポンプ１が作動油の吸込み及び吐出しを行うための油路である。給排路９は、ケーシング２の弁板８が設けられた底面部と、弁板８と、シリンダ５の底面部５ｂとを貫通するように形成される。給排路９は、油圧ポンプ１の吸込みポート及び吐出しポートと、シリンダ５の油室５ｃとを連通する。

斜板１０は、円板状を成し、ケーシング２の貫通孔２ａが設けられた底面部に傾転可能に支持される。斜板１０は、シャフト３が貫通する貫通孔を有する。斜板１０は、シャフト３の回転によってシリンダブロック４、ピストン６及びシュー７が回転すると、シュー７を平滑面１０ａにて摺動させる。

油圧ポンプ１では、シャフト３が回転すると、シャフト３と一体的にシリンダブロック４が回転する。シリンダブロック４が回転すると、ピストン６及びシュー７がシャフト３の周りを回転する。シュー７は、シャフト３の周りを回転しながら、傾転角に応じて傾転した斜板１０の平滑面１０ａを摺動する。傾転した斜板１０の平滑面１０ａをシュー７が摺動すると、シュー７を揺動可能に支持するピストン６は、シャフト３の周りを回転しながら、シリンダ５の軸線方向に沿ってシリンダ５内を往復運動する。

この際、ピストン６は、シリンダブロック４の下死点と上死点との間を往復運動する。シリンダブロック４の下死点は、ピストン６がシリンダ５の軸線方向外方へ張り出した状態となる位置である。シリンダブロック４の上死点は、ピストン６がシリンダ５の軸線方向内方へ格納した状態となる位置である。ピストン６が上死点から下死点に向けて摺動すると、シリンダ５の油室５ｃは、容積が膨張して低圧となり、給排路９を介して作動油を吸込む。ピストン６が下死点から上死点に向けて摺動すると、シリンダ５の油室５ｃは、容積が収縮して高圧となり、作動油を給排路９へ吐出す。油圧ポンプ１は、シリンダブロック４が１回転する間に、作動油を吸込む行程と吐出す行程とを繰り返す。

［傾転アクチュエータ］
傾転アクチュエータ２０は、斜板１０の傾転角を変更するアクチュエータである。傾転アクチュエータ２０は、斜板１０の傾転角を変更することによって、押しのけ容積を変更することができる。

傾転アクチュエータ２０は、傾転シリンダ２１と、サーボピストン２２と、傾転レバー２５と、リンク部材２６とを備える。

傾転シリンダ２１は、シャフト３からケーシング２の取り付け部２ｂへ向かうシャフト３の径方向及びシャフト３の軸線方向のそれぞれに垂直な方向に沿って延びる筒状を成す。傾転シリンダ２１は、当該方向に延びて取り付け部２ｂを貫通する円柱状の貫通孔２１ａと、貫通孔２１ａの両端部をそれぞれ外側から閉塞する一対の蓋板２１ｂ，２１ｃとから構成される。

サーボピストン２２は、傾転シリンダ２１の貫通孔２１ａの軸線方向に沿って延びる円柱状を成す。サーボピストン２２は、傾転シリンダ２１の貫通孔２１ａ内に収容され、傾転シリンダ２１の貫通孔２１ａの軸線方向に沿って摺動可能に支持される。サーボピストン２２の一端面２２ａは、傾転シリンダ２１の一方の蓋板２１ｂとの間において、作動油が供給される油圧室２３を形成する。サーボピストン２２の他端面２２ｂは、傾転シリンダ２１の他方の蓋板２１ｃとの間において、作動油が供給される油圧室２４を形成する。サーボピストン２２の一端面２２ａと他端面２２ｂとは、互いに同一の面積を有する。油圧室２３及び油圧室２４のそれぞれに供給される作動油の圧力は、後述のレギュレータ３０によって調整される。

傾転レバー２５は、サーボピストン２２と斜板１０とを連結する部材である。傾転レバー２５の一端部は、斜板１０に固定されている。傾転レバー２５の他端部は、リンク部材２６を介してサーボピストン２２に連結される。傾転レバー２５は、リンク部材２６を介して伝達されたサーボピストン２２の変位を斜板１０に伝達する。リンク部材２６は、サーボピストン２２の摺動方向を、図２のＡ方向又はＢ方向として示された斜板１０の傾転方向に変換する。

傾転アクチュエータ２０は、レギュレータ３０によって、油圧室２３及び油圧室２４に供給される作動油の圧力が調整される。油圧室２３及び油圧室２４に圧力差が発生すると、サーボピストン２２は、傾転シリンダ２１の軸線方向に沿って傾転シリンダ２１内を摺動する。サーボピストン２２が摺動すると、傾転レバー２５及びリンク部材２６は、サーボピストン２２の変位を斜板１０に伝達する。斜板１０は、サーボピストン２２の変位に追従して、図２のＡ方向又はＢ方向に傾転する。このように、傾転アクチュエータ２０は、サーボピストン２２の摺動に応じて斜板１０の傾転角を変更することができる。

［斜板制御機構］
図３は、斜板制御機構１００の構成を示す図である。図４は、図３に示すレギュレータ３０の拡大図である。

斜板制御機構１００は、油圧ポンプ１の斜板１０を制御する機構である。斜板制御機構１００は、上記の傾転アクチュエータ２０と、レギュレータ３０と、フィードバック機構４０とを備える。

レギュレータ３０は、傾転アクチュエータ２０のサーボピストン２２を動かす作動油の圧力を調整する装置である。レギュレータ３０は、スリーブ３３及びスプール３５の相対位置によって、サーボピストン２２を動かす作動油の圧力を調整する。レギュレータ３０は、図１に示すように、傾転アクチュエータ２０が取り付けられるケーシング２の取り付け部２ｂの側部に隣接して設けられる。レギュレータ３０は、サーボ弁装置により構成されてよい。

レギュレータ３０は、図４に示すように、レギュレータケーシング３１と、スリーブ３３と、スプール３５とを備える。

レギュレータケーシング３１は、円筒状を成し、スリーブ３３及びスプール３５を収容する。レギュレータケーシング３１は、その軸線方向に沿って間隔を空けて配置される複数のポート３２ａ，３２ｂ，３２ｐ，３２ｔを有する。ポート３２ａは、Ａポートであり、傾転アクチュエータ２０及びフィードバック機構４０に接続される。ポート３２ｂは、Ｂポートであり、傾転アクチュエータ２０及びフィードバック機構４０に接続される。ポート３２ｐは、Ｐポートであり、パイロットポンプ６１及びリリーフ弁６２に接続される。ポート３２ｔは、Ｔポートであり、作動油タンク６０に接続される。

スリーブ３３は、レギュレータケーシング３１の軸線方向に沿って延びる円筒状を成す。スリーブ３３は、レギュレータケーシング３１内に収容され、レギュレータケーシング３１の軸線方向に沿って摺動可能に支持される。スリーブ３３は、スプール３５を収容する。スリーブ３３は、その軸線方向に沿って間隔を空けて配置される複数の油孔３４ａ〜３４ｄを有する。油孔３４ａは、斜板１０の傾転角がゼロとなる中立位置において、レギュレータケーシング３１の内部油路３１ａを介して、ポート３２ｔに連通する。油孔３４ｂは、中立位置において、ポート３２ａに連通する。油孔３４ｃは、中立位置において、ポート３２ｐに連通する。油孔３４ｄは、中立位置において、ポート３２ｂに連通する。

スリーブ３３が、その軸線方向に沿って中立位置から摺動すると、ポート３２ａ，３２ｂ，３２ｐ，３２ｔに対する油孔３４ａ〜３４ｄの相対位置が変化し、ポート３２ａ，３２ｂ，３２ｐ，３２ｔの開口面積が変化する。スリーブ３３は、フィードバック機構４０により伝達されたサーボピストン２２の変位に応じて、ポート３２ａ，３２ｂ，３２ｐ，３２ｔの開口面積を、圧力調整に必要な開口面積に制御することができる。

スプール３５は、スリーブ３３の軸線方向に沿って延びる円柱状を成す。スプール３５は、スリーブ３３内に収容され、その軸線方向の両端部がソレノイド３７によって支持される。スプール３５は、ソレノイド３７の作動に応じて、スリーブ３３の軸線方向に沿って摺動する。スプール３５は、軸線方向に沿って間隔を空けて配置される複数のランド３６ａ，３６ｂを有する。ランド３６ａは、中立位置において、ポート３２ａと連通する油孔３４ｂを閉塞する。ランド３６ｂは、中立位置において、ポート３２ｂと連通する油孔３４ｄを閉塞する。スプール３５が、その軸線方向に沿って中立位置から摺動すると、スリーブ３３の油孔３４ａ〜３４ｄに対するランド３６ａ，３６ｂの相対位置が変化し、油孔３４ａ〜３４ｄの開口面積が変化する。油孔３４ａ〜３４ｄの開口面積が変化することにより、ポート３２ａ，３２ｂ，３２ｐ，３２ｔの開口面積が変化する。

フィードバック機構４０は、傾転アクチュエータ２０の動きをレギュレータ３０に伝達してレギュレータ３０の動きを制御する機構である。具体的には、フィードバック機構４０は、サーボピストン２２の変位に応じてスリーブ３３をスプール３５に追従させるフィードバック制御を行う機構である。フィードバック制御は、サーボピストン２２の変位をスリーブ３３に伝達して、スリーブ３３がスプール３５に追従して摺動するようスリーブ３３の動きを制御することである。このフィードバック制御により、フィードバック機構４０は、傾転アクチュエータ２０を動かす作動油の圧力がレギュレータ３０によって調整された後、レギュレータ３０から傾転アクチュエータ２０への作動油の供給を停止することができる。結果的に、斜板制御機構１００は、斜板１０を所望の傾転角に傾転させた状態に保持することができる。本実施形態のフィードバック機構４０は、従来の機械式又は電気式の機構とは異なり、サーボピストン２２とスリーブ３３とを油圧回路によって接続した油圧式の機構である。フィードバック機構４０は、傾転アクチュエータ２０とレギュレータ３０との間に設けられる。

フィードバック機構４０は、図３に示すように、第１シリンダチューブ４１と、第２シリンダチューブ４２と、第１ピストン４３と、第２ピストン４４と、シール部材４５と、第１油路４６と、第２油路４７とを備える。更に、フィードバック機構４０は、供給油路５０と、第１チェック弁５１と、第２チェック弁５２と、第１レバー５３と、第２レバー５４と、第３油路５５と、第４油路５６とを備える。

第１シリンダチューブ４１は、サーボピストン２２の軸線方向に沿って延びる円筒状を成し、第１ピストン４３を収容する。第１シリンダチューブ４１の軸方向長さは、第１ピストン４３の軸方向長さよりも長い。第１シリンダチューブ４１の断面積は、第２シリンダチューブ４２の断面積よりも小さい。第２シリンダチューブ４２は、スリーブ３３の軸線方向に沿って延びる円筒状を成し、第２ピストン４４を収容する。図３の例では、第２シリンダチューブ４２の軸線方向は、第１シリンダチューブ４１の軸線方向と平行である。第２シリンダチューブ４２の軸方向長さは、第２ピストン４４の軸方向長さよりも長い。

第１ピストン４３は、第１シリンダチューブ４１の軸線方向に沿って延びる円柱状を成す。第１ピストン４３は、第１シリンダチューブ４１内に収容され、第１シリンダチューブ４１の軸線方向に沿って摺動可能に支持される。第１ピストン４３の軸方向長さは、第２ピストン４４の軸方向長さよりも長い。第１ピストン４３の一端面４３ａの面積は、第１ピストン４３の他端面４３ｂの面積と同一である。第１ピストン４３の一端面４３ａの面積は、第２ピストン４４の一端面４４ａの面積よりも小さい。第１ピストン４３の他端面４３ｂの面積は、第２ピストン４４の他端面４４ｂの面積よりも小さい。第２ピストン４４は、第２シリンダチューブ４２の軸線方向に沿って延びる円柱状を成す。第２ピストン４４は、第２シリンダチューブ４２内に収容され、第２シリンダチューブ４２の軸線方向に沿って摺動可能に支持される。第２ピストン４４の一端面４４ａの面積は、第２ピストン４４の他端面４４ｂの面積と同一である。

シール部材４５は、低摺動型のＯリング等により構成される。シール部材４５は、第１ピストン４３の一端面４３ａ付近の外周面４３ｃと、他端面４３ｂ付近の外周面４３ｃとに設けられる。シール部材４５は、第２ピストン４４の一端面４４ａ付近の外周面４４ｃと、他端面４４ｂ付近の外周面４４ｃとに設けられる。

第１油路４６は、第１シリンダチューブ４１の一端部４１ａと第２シリンダチューブ４２の一端部４２ａとを接続する。第１油路４６は、第１ピストン４３の一端面４３ａと、第２ピストン４４の一端面４４ａとの間において第１油室４８を形成する。第２油路４７は、第１シリンダチューブ４１の他端部４１ｂと第２シリンダチューブ４２の他端部４２ｂとを接続する。第２油路４７は、第１ピストン４３の他端面４３ｂと、第２ピストン４４の他端面４４ｂとの間において第２油室４９を形成する。第１油路４６及び第２油路４７のそれぞれの断面積は、第１シリンダチューブ４１の断面積と同一であってよい。

供給油路５０は、第１油室４８及び第２油室４９のそれぞれに作動油を供給する油路である。すなわち、供給油路５０は、第１油路４６及び第２油路４７のそれぞれに作動油を供給する油路である。第１チェック弁５１は、ノンリーク型のチェック弁により構成される。第１チェック弁５１は、供給油路５０に設けられ、第１油室４８から供給油路５０への作動油の流出を規制する。すなわち、第１チェック弁５１は、第１油路４６から供給油路５０への作動油の流出を規制する。第２チェック弁５２は、ノンリーク型のチェック弁により構成される。第２チェック弁５２は、供給油路５０に設けられ、第２油室４９から供給油路５０への作動油の流出を規制する。すなわち、第２チェック弁５２は、第２油路４７から供給油路５０への作動油の流出を規制する。

第１レバー５３は、傾転アクチュエータ２０のサーボピストン２２と第１ピストン４３とを連結する部材である。第１レバー５３の一端部は、サーボピストン２２に固定されている。第１レバー５３の他端部は、第１ピストン４３に固定されている。図３の例では、第１レバー５３は、サーボピストン２２及び第１ピストン４３と直交する方向に延びる。第１レバー５３は、サーボピストン２２の変位を第１ピストン４３に伝達する。

第２レバー５４は、レギュレータ３０のスリーブ３３と第２ピストン４４とを連結する部材である。第２レバー５４の一端部は、スリーブ３３に固定されている。第２レバー５４の他端部は、第２ピストン４４に固定されている。図３の例では、第２レバー５４は、スリーブ３３及び第２ピストン４４と直交する方向に延びる。第２レバー５４は、第２ピストン４４の変位をスリーブ３３に伝達する。第２レバー５４は、本発明の「レバー」の一例に該当する。

第３油路５５は、第２レバー５４を一方向から押圧する第３ピストン５７に圧力を伝達する作動油が流れる油路である。図３の例では、第３油路５５は、スリーブ３３の軸線方向に沿って延びるように形成される。第３ピストン５７は、スリーブ３３の軸線方向に沿って第２レバー５４を押圧する。図３の例では、第３油路５５は、その軸線方向が第４油路５６の軸線方向と同一線上にあり、第３ピストン５７は、第２レバー５４を介して第４ピストン５８と対向する。第３油路５５の断面積は、第４油路５６の断面積と同一である。第３ピストン５７の断面積は、第４ピストン５８の断面積と同一である。第３ピストン５７は、第３油路５５を流れる作動油の圧力に応じた押圧力によって第２レバー５４を押圧する。

第４油路５６は、前記一方向の逆方向である他方向から第２レバー５４を押圧する第４ピストン５８に圧力を伝達する作動油が流れる流路である。図３の例では、第４油路５６は、スリーブ３３の軸線方向に沿って延びるように形成される。第４ピストン５８は、スリーブ３３の軸線方向に沿って第２レバー５４を押圧する。第４ピストン５８は、第４油路５６を流れる作動油の圧力に応じた押圧力によって第２レバー５４を押圧する。

また、斜板制御機構１００は、パイロットポンプ６１と、パイロットポンプ６１の作動油の吐出圧力を制御するリリーフ弁６２と、パイロットポンプ６１から吐出された作動油が流れる油路を切り換える５ポート２位置型の方向制御弁６３とを備える。更に、斜板制御機構１００は、傾転アクチュエータ２０の作動時やレギュレータ３０による圧力調整時に妨げとなる圧力を逃がす三方切換弁６４及び６５と、油路７１〜油路７７とを備える。そして、斜板制御機構１００は、これらの構成要素を組み合わせて、図３に示すような油圧回路を構成している。

リリーフ弁６２に接続されたパイロットポンプ６１は、油路７１に接続される。油路７１は、レギュレータ３０のポート３２ｐに接続される。油路７１は、方向制御弁６３に向かって分岐し、方向制御弁６３を介して供給油路５０に接続可能に構成される。供給油路５０は、第１チェック弁５１を介してフィードバック機構４０の第１油室４８に接続される。供給油路５０は、第２チェック弁５２に向かって分岐し、第２チェック弁５２を介してフィードバック機構４０の第２油室４９に接続される。フィードバック機構４０の第１油室４８は、油路７６に接続される。油路７６は、三方切換弁６５を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。フィードバック機構４０の第２油室４９は、油路７７に接続される。油路７７は、三方切換弁６４を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。

レギュレータ３０のポート３２ａは、油路７２に接続される。油路７２は、方向制御弁６３を介して油路７３に接続可能に構成される。油路７３は、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３に接続される。油路７３は、方向制御弁６３を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。油路７２は、方向制御弁６３を介して第３油路５５に接続可能に構成される。第３油路５５は、第２レバー５４に一方向から押圧力を伝達する第３ピストン５７を有する。第３油路５５は、三方切換弁６４に向かって分岐し、三方切換弁６４を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。

レギュレータ３０のポート３２ｂは、油路７４に接続される。油路７４は、方向制御弁６３を介して油路７５に接続可能に構成される。油路７５は、傾転アクチュエータ２０の油圧室２４に接続される。油路７５は、方向制御弁６３を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。油路７４は、方向制御弁６３を介して第４油路５６に接続可能に構成される。第４油路５６は、第２レバー５４に他方向から押圧力を伝達する第４ピストン５８を有する。第４油路５６は、三方切換弁６５に向かって分岐し、三方切換弁６５を介して作動油タンク６０に接続可能に構成される。

［ゼロ点調整］
図５は、ゼロ点調整時における斜板制御機構１００の動作を説明する図である。

図５を用いて、斜板１０の傾転角をゼロに調整する際にレギュレータ３０のスリーブ３３の位置を中立位置に調整するゼロ点調整時の斜板制御機構１００の動作について説明する。図５では、レギュレータ３０のスプール３５の位置は中立位置であり、スリーブ３３の位置は中立位置より右側の位置であるとする。図５では、ポート３２ｐはポート３２ａに連通し、ポート３２ｂはポート３２ｔに連通している。

斜板制御機構１００では、ゼロ点調整時において、方向制御弁６３の操作レバー６３ａが左方へ操作される。方向制御弁６３の操作レバー６３ａが左方へ操作された場合、油路７１と供給油路５０との接続は遮断される。ポート３２ａに接続された油路７２は、第３油路５５に接続される。ポート３２ｂに接続された油路７４は、第４油路５６に接続される。傾転アクチュエータ２０の油圧室２３に接続された油路７３、及び、油圧室２４に接続された油路７５は、作動油タンク６０に接続される。

このような方向制御弁６３の操作状態において、油圧ポンプ１を作動させると、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３及び油圧室２４には圧力が発生していないので、斜板１０の傾転復帰モーメントによって、斜板１０は傾転角がゼロの位置に移動する。

次に、斜板制御機構１００では、パイロットポンプ６１の吐出圧力が設定圧力よりも低い所定圧力（例えば、設定圧力の半分の圧力）となるよう、リリーフ弁６２を操作する。パイロットポンプ６１から吐出された所定圧力の作動油は、レギュレータ３０のポート３２ｐに供給される。

図５では、ポート３２ｐはポート３２ａに連通し、ポート３２ｂはポート３２ｔに連通している。ポート３２ａに接続された油路７２は、方向制御弁６３によって第３油路５５に接続している。第３油路５５には、ポート３２ｐに供給された所定圧力の作動油が供給される。一方、ポート３２ｂに接続された油路７４は、方向制御弁６３によって第４油路５６に接続しているが、ポート３２ｂの開口面積はポート３２ａの開口面積よりも小さい。第４油路５６には、ポート３２ｐに供給された所定圧力よりも低圧の作動油が供給される。

ここで、第４油路５６を流れる作動油の圧力と、第３油路５５を流れる作動油の圧力（所定圧力）との差は、ポート３２ｂの開口面積とポート３２ａの開口面積との差に依存する。ポート３２ｂの開口面積とポート３２ａの開口面積との差は、スリーブ３３の中立位置からの摺動距離であるスリーブ３３の変位に依存する。すなわち、第３油路５５を流れる作動油の圧力と第４油路５６を流れる作動油の圧力との圧力差は、スリーブ３３の変位に応じた圧力差となる。言い換えると、レギュレータ３０は、第３油路５５を流れる作動油の圧力と第４油路５６を流れる作動油の圧力との圧力差を、スリーブ３３の変位に応じた圧力差に調整する。

ポート３２ｐに供給された所定圧力よりも低圧の作動油が第４油路５６に供給される場合、第３油路５５を流れる作動油の圧力は、第４油路５６を流れる作動油の圧力よりも大きい。第３油路５５に設けられた第３ピストン５７が第２レバー５４を押圧する押圧力は、第４油路５６に設けられた第４ピストン５８が第２レバー５４を押圧する押圧力よりも大きくなる。第２レバー５４は、図５の左方向に移動する。第２レバー５４に連結されたスリーブ３３及び第２ピストン４４は、第２レバー５４の移動に追従して左方向に摺動する。第２レバー５４、第２ピストン４４及びスリーブ３３は、第３油路５５を流れる作動油の圧力と第４油路５６を流れる作動油の圧力とが等しくなるまで、左方向に移動する。

また、三方切換弁６４及び三方切換弁６５は、第３油路５５及び第４油路５６を流れる作動油の圧力をパイロット圧として切り換わり、フィードバック機構４０の第１油室４８及び第２油室４９並びに供給油路５０が、作動油タンク６０に連通し得る。スリーブ３３及び第２ピストン４４が第２レバー５４の移動に追従して左方向に摺動する際、第１油室４８及び第２油室４９並びに供給油路５０の作動油が、スリーブ３３及び第２ピストン４４の左方向への摺動を妨げることは無い。

上記のような動作により、斜板制御機構１００では、レギュレータ３０のスリーブ３３が中立位置に調整され、ゼロ点調整が完了する。

［傾転角変更時］
図６は、傾転角変更時における斜板制御機構１００の動作を説明する図である。

図６を用いて、斜板１０の傾転角をゼロから所定角度に変更する際の斜板制御機構１００の動作について説明する。図６では、図５を用いて説明したゼロ点調整により、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３及び油圧室２４の圧力は等しいとする。

斜板制御機構１００は、傾転角変更時において、方向制御弁６３の操作レバー６３ａが右方へ戻される。方向制御弁６３の操作レバー６３ａが右方へ戻された場合、ポート３２ａに接続された油路７２と第３油路５５との接続は遮断され、ポート３２ｂに接続された油路７４と第４油路５６との接続は遮断される。パイロットポンプ６１に接続された油路７１は、フィードバック機構４０の第１油室４８及び第２油室４９に接続された供給油路５０に接続される。ポート３２ａに接続された油路７２は、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３に接続された油路７３に接続される。ポート３２ｂに接続された油路７４は、傾転アクチュエータ２０の油圧室２４に接続された油路７５に接続される。

このような方向制御弁６３の操作状態において、斜板制御機構１００は、パイロットポンプ６１の吐出圧力が設定圧力となるよう、リリーフ弁６２を操作する。パイロットポンプ６１から吐出された設定圧力の作動油は、供給油路５０に供給され、第１チェック弁５１及び第２チェック弁５２を介して、フィードバック機構４０の第１油室４８及び第２油室４９に供給される。また、三方切換弁６４及び三方切換弁６５は、供給油路５０を流れる作動油の圧力をパイロット圧として切り換わり、第３油路５５及び第４油路５６が、作動油タンク６０に連通し得る。

次に、斜板制御機構１００は、傾転角を変更するべく、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３と油圧室２４とに圧力差を発生させてサーボピストン２２を摺動させる。具体的には、斜板制御機構１００は、レギュレータ３０のソレノイド３７を作動させてスプール３５の位置を中立位置から移動させる。例えば、図６では、スプール３５の位置を中立位置よりも左側に移動させる。ポート３２ｐはポート３２ａに連通し、ポート３２ｂはポート３２ｔに連通する。ポート３２ａに接続された油路７２は、方向制御弁６３によって傾転アクチュエータ２０の油圧室２３に接続している。傾転アクチュエータ２０の油圧室２３には、ポート３２ａの開口面積に応じた圧力の作動油が供給される。一方、ポート３２ｂに接続された油路７４は、方向制御弁６３によって傾転アクチュエータ２０の油圧室２４に接続しているが、ポート３２ｂは、作動油タンク６０に接続されたポート３２ｔに連通している。傾転アクチュエータ２０の油圧室２４からポート３２ｔへと作動油が流れ、傾転アクチュエータ２０の油圧室２４の圧力は、傾転アクチュエータ２０の油圧室２３の圧力よりも低圧となる。

すなわち、油圧室２３の作動油がサーボピストン２２を押す押圧力は、油圧室２４の作動油がサーボピストン２２を押す押圧力よりも大きい。サーボピストン２２は、図６の右方向に摺動する。サーボピストン２２に連結された第１レバー５３及び第１ピストン４３は、サーボピストン２２の摺動に追従して右方向に摺動する。第１ピストン４３が右方向に摺動すると、第１ピストン４３の他端面４３ｂの面積に応じて第２油室４９の圧力が上昇し、第２ピストン４４の他端面４４ｂの面積に応じて第２ピストン４４を左方向に押圧する。

この際、第２油室４９に連通する供給油路５０には、第２油室４９から供給油路５０への作動油の流出を規制する第２チェック弁５２が設けられている。第２チェック弁５２は、第２油室４９にて上昇した圧力が供給油路５０へ逃げることを防止することができる。第１油室４８及び第１チェック弁５１についても同様であり、第１チェック弁５１は、第１油室４８にて上昇した圧力が供給油路５０へ逃げることを防止することができる。フィードバック機構４０は、第１ピストン４３から第２ピストン４４に対して、サーボピストン２２の変位を正確且つ迅速に伝達することができる。第１チェック弁５１又は第２チェック弁５２がノンリーク型のチェック弁にて構成される場合には、第１油室４８又は第２油室４９から供給油路５０に圧力が逃げることを更に確実に防止することができるので、更に好適である。

しかも、第１ピストン４３の外周面４３ｃ及び第２ピストン４４の外周面４４ｃにはシール部材４５が設けられている。シール部材４５は、第２油室４９にて上昇した圧力が第１油室４８へ逃げたり、第１油室４８にて上昇した圧力が第２油室４９へ逃げたりすることを防止することができる。フィードバック機構４０は、第１ピストン４３から第２ピストン４４に対して、サーボピストン２２の変位を正確且つ迅速に伝達することができる。シール部材４５が低摺動型のＯリングにて構成される場合には、第１ピストン４３及び第２ピストン４４が円滑に摺動し易くなるので、第１ピストン４３及び第２ピストン４４がサーボピストン２２の摺動に応じて適切に摺動することができる。シール部材４５が低摺動型のＯリングにて構成される場合、第１ピストン４３から第２ピストン４４に対してサーボピストン２２の変位を更に正確且つ迅速に伝達することができるので、更に好適である。

第２ピストン４４が左方向に押圧されて左方向に摺動すると、第２ピストン４４に連結された第２レバー５４及びスリーブ３３は、第２ピストン４４の摺動に追従して方向へ摺動する。第２ピストン４４の左方向への摺動距離は、第１ピストン４３の他端面４３ｂの面積を、第２ピストン４４の他端面４４ｂの面積にて除算した距離になる。

上記のような動作により、斜板制御機構１００は、サーボピストン２２を摺動させて斜板１０の傾転角を変更することができると共に、サーボピストン２２の変位に応じてスリーブ３３のフィードバック制御を行うことができる。斜板制御機構１００は、レギュレータ３０から傾転アクチュエータ２０への作動油の供給を適切に停止することができ、斜板１０を所望の傾転角に傾転させた状態に保持することができる。

以上のように、斜板制御機構１００は、フィードバック機構４０が、傾転アクチュエータ２０のサーボピストン２２に連結された第１ピストン４３と、レギュレータ３０のスリーブ３３に連結された第２ピストン４４とを有する。加えて、フィードバック機構４０は、第１ピストン４３を収容する第１シリンダチューブ４１と、第２ピストン４４を収容する第２シリンダチューブ４２とを有する。加えて、フィードバック機構４０は、第１シリンダチューブ４１の一端部４１ａと第２シリンダチューブ４２の一端部４２ａとを接続して、第１ピストン４３の一端面４３ａと第２ピストン４４の一端面４４ａとの間に第１油室４８を形成する第１油路４６を有する。加えて、フィードバック機構４０は、第１シリンダチューブ４１の他端部４１ｂと第２シリンダチューブ４２の他端部４２ｂとを接続して、第１ピストン４３の他端面４３ｂと第２ピストン４４の他端面４４ｂとの間に第２油室４９を形成する第２油路４７を有する。

これにより、斜板制御機構１００では、傾転角変更時、レギュレータ３０のスプール３５が摺動すると、傾転アクチュエータ２０のサーボピストン２２が摺動する。サーボピストン２２が摺動すると、サーボピストン２２に連結されたフィードバック機構４０の第１ピストン４３が、第１シリンダチューブ４１内を摺動する。第１ピストン４３が摺動すると、フィードバック機構４０の第１油室４８又は第２油室４９における作動油の圧力が上昇して第２ピストン４４が摺動する。第２ピストン４４が摺動すると、第２ピストン４４に連結されたレギュレータ３０のスリーブ３３が摺動する。結果的に、斜板制御機構１００では、フィードバック機構４０によってスリーブ３３がスプール３５に追従して摺動することができる。

このように、斜板制御機構１００は、油圧式のフィードバック機構４０によって、サーボピストン２２の変位に応じてスリーブ３３のフィードバック制御を行うことができる。斜板制御機構１００は、連結部品の摩耗や電気回路の誤作動等によってフィードバック機構が適切に稼働できなくなることが無いので、フィードバック機構４０を長期間に亘って安定的に稼働させることができる。したがって、斜板制御機構１００は、従来の機械式や電気式のフィードバック機構に比べて、フィードバック機構の信頼性を向上させることができる。しかも、斜板制御機構１００は、傾転アクチュエータ２０とフィードバック機構４０とを油圧回路によって接続することができるので、傾転アクチュエータ２０とレギュレータ３０との配置構成の自由度を向上させることができる。よって、斜板制御機構１００は、信頼性が高く簡便なフィードバック機構４０を備えることができる。

更に、斜板制御機構１００は、フィードバック機構４０が、第１油室４８及び第２油室４９のそれぞれに作動油を供給する供給油路５０を有する。加えて、フィードバック機構４０は、第１油室４８から供給油路５０への作動油の流出を規制する第１チェック弁５１と、第２油室４９から供給油路５０への作動油の流出を規制する第２チェック弁５２とを有する。

これにより、斜板制御機構１００は、第１油室４８及び第２油室４９の作動油の圧力が供給油路５０へ逃げることを防止することができる。したがって、斜板制御機構１００は、第１ピストン４３から第２ピストン４４に対してサーボピストン２２の変位を正確且つ迅速に伝達することができ、スリーブ３３のフィードバック制御を正確且つ迅速に行うことができる。よって、斜板制御機構１００は、信頼性が高く応答性の高いフィードバック機構４０を備えることができる。

更に、斜板制御機構１００は、フィードバック機構４０が、第１ピストン４３及び第２ピストン４４のそれぞれの外周面４３ｃ，４４ｃに設けられたシール部材４５を有する。

これにより、斜板制御機構１００は、第２油室４９の圧力が第１油室４８へ逃げたり、第１油室４８の圧力が第２油室４９へ逃げたりすることを防止することができる。したがって、斜板制御機構１００は、第１ピストン４３から第２ピストン４４に対してサーボピストン２２の変位を正確且つ迅速に伝達することができ、スリーブ３３のフィードバック制御を正確且つ迅速に行うことができる。よって、斜板制御機構１００は、信頼性が高く応答性の高いフィードバック機構４０を備えることができる。

更に、斜板制御機構１００は、フィードバック機構４０が、スリーブ３３と第２ピストン４４とを連結する第２レバー５４を有する。加えて、フィードバック機構４０は、一方向から第２レバー５４を押圧する第３ピストン５７に圧力を伝達する作動油が流れる第３油路５５と、一方向の逆方向から第２レバー５４を押圧する第４ピストン５８に圧力を伝達する作動油が流れる第４油路５６とを有する。そして、レギュレータ３０は、第３油路５５を流れる作動油の圧力と第４油路５６を流れる作動油の圧力との圧力差をスリーブ３３の変位に応じた圧力差に調整する。

これにより、斜板制御機構１００は、レギュレータ３０のポート３２ｐに作動油を供給するパイロットポンプ６１の吐出圧力を所定圧力にするだけで、ゼロ点調整時においてスリーブ３３のフィードバック制御を簡単に行うことができる。よって、斜板制御機構１００は、信頼性が高く簡便なフィードバック機構４０を備えることができる。

更に、斜板制御機構１００が適用される油圧ポンプ１は、外部の油圧アクチュエータと閉回路を構成する。すなわち、斜板制御機構１００は、閉回路用の油圧ポンプ１に適用される。

レギュレータ３０の圧力調整によって油圧室２３及び油圧室２４の作動油に圧力差が発生すると、サーボピストン２２には、当該圧力差に応じた押圧力が加わる。また、サーボピストン２２には、斜板１０が連結されており、斜板１０の傾転復帰モーメントによって傾転角を減少させる方向に摺動しようとする力が加わる。傾転角を減少させる方向は、当該押圧力の方向とは逆向きである。サーボピストン２２は、当該押圧力が、傾転復帰モーメントによって加えられる力よりも大きくなると、当該押圧力の方向に摺動する。閉回路用の油圧ポンプ１では、ポンプ効率を高めると斜板１０の傾転復帰モーメントが増大することは避けられないので、傾転復帰モーメントによって加えられる力が当該押圧力よりも瞬間的に大きくなる場合がある。この場合、サーボピストン２２とスリーブ３３とをレバーにより機械的に連結していると、レバーに過剰な力が加わり、やがてレバーが破損してしまう可能性がある。すなわち、斜板制御機構１００が適用される油圧ポンプ１が閉回路用である場合、フィードバック機構４０が機械式であると、信頼性を確保することが難しくなる可能性がある。

本実施形態の斜板制御機構１００は、フィードバック機構４０が油圧式であるので、閉回路用の油圧ポンプ１に適用された場合でも、フィードバック機構４０の信頼性を確保することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１・・・油圧ポンプ（斜板式アキシャルピストンポンプ）
２０・・・傾転アクチュエータ ２２・・・サーボピストン
３０・・・レギュレータ ３３・・・スリーブ
３５・・・スプール ４１・・・第１シリンダチューブ
４１ａ・・・一端部 ４１ｂ・・・他端部
４２・・・第２シリンダチューブ ４２ａ・・・一端部
４２ｂ・・・他端部 ４３・・・第１ピストン
４３ａ・・・一端面 ４３ｂ・・・他端面
４３ｃ・・・外周面 ４４・・・第２ピストン
４４ａ・・・一端面 ４４ｂ・・・他端面
４４ｃ・・・外周面 ４５・・・シール部材
４６・・・第１油路 ４７・・・第２油路
４８・・・第１油室 ４９・・・第２油室
５０・・・供給油路 ５１・・・第１チェック弁
５２・・・第２チェック弁 ５３・・・第１レバー
５４・・・第２レバー（レバー） ５５・・・第３油路
５６・・・第４油路 ５７・・・第３ピストン
５８・・・第４ピストン １００・・・斜板制御機構

Claims (5)

1. 可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプの斜板制御機構であって、
   斜板に連結されたサーボピストンを有し、前記サーボピストンの動きに応じて前記斜板の傾転角を変更する傾転アクチュエータと、
   スプールを収容するスリーブを有し、前記スプール及び前記スリーブの相対位置によって、前記サーボピストンを動かす作動油の圧力を調整するレギュレータと、
   前記サーボピストンの変位に応じて前記スリーブを前記スプールに追従させるフィードバック機構と、を備え、
   前記フィードバック機構は、
   前記サーボピストンに連結された第１ピストンと、
   前記スリーブに連結された第２ピストンと、
   前記第１ピストンを収容する第１シリンダチューブと、
   前記第２ピストンを収容する第２シリンダチューブと、
   前記第１シリンダチューブの一端部と前記第２シリンダチューブの一端部とを接続して、前記第１ピストンの一端面と前記第２ピストンの一端面との間に第１油室を形成する第１油路と、
   前記第１シリンダチューブの他端部と前記第２シリンダチューブの他端部とを接続して、前記第１ピストンの他端面と前記第２ピストンの他端面との間に第２油室を形成する第２油路と、を有する
   ことを特徴とする斜板制御機構。
2. 前記フィードバック機構は、
   前記第１油室及び前記第２油室のそれぞれに前記作動油を供給する供給油路と、
   前記第１油室から前記供給油路への前記作動油の流出を規制する第１チェック弁と、
   前記第２油室から前記供給油路への前記作動油の流出を規制する第２チェック弁と、を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の斜板制御機構。
3. 前記フィードバック機構は、前記第１ピストン及び前記第２ピストンのそれぞれの外周面に設けられたシール部材を更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の斜板制御機構。
4. 前記フィードバック機構は、
   前記スリーブと前記第２ピストンとを連結するレバーと、
   前記レバーを一方向から押圧する第３ピストンに圧力を伝達する作動油が流れる第３油路と、
   前記レバーを前記一方向の逆方向から押圧する第４ピストンに圧力を伝達する作動油が流れる第４油路と、を更に有し、
   前記レギュレータは、前記第３油路を流れる前記作動油の前記圧力と前記第４油路を流れる前記作動油の前記圧力との圧力差を前記スリーブの変位に応じた圧力差に調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の斜板制御機構。
5. 前記斜板式アキシャルピストンポンプは、油圧アクチュエータと閉回路を構成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の斜板制御機構。
   

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