JP2505244Y2 - 容量可変型斜軸式液圧回転機 - Google Patents

容量可変型斜軸式液圧回転機

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JP2505244Y2
JP2505244Y2 JP1989120865U JP12086589U JP2505244Y2 JP 2505244 Y2 JP2505244 Y2 JP 2505244Y2 JP 1989120865 U JP1989120865 U JP 1989120865U JP 12086589 U JP12086589 U JP 12086589U JP 2505244 Y2 JP2505244 Y2 JP 2505244Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば土木・建設機械、一般機械等に油圧
ポンプ、油圧モータとして好適に用いられる容量可変型
斜軸式液圧回転機に関し、特に、セクタ型の傾転機構を
備えた容量可変型斜軸式液圧回転機に関する。
〔従来の技術〕
第3図ないし第8図に従来技術の容量可変型斜軸式液
圧回転機として、斜軸式油圧ポンプを例に挙げて示す。
図において、1は略円筒状のケーシング本体1Aと、該
ケーシング本体1Aの一端を閉塞するヘッドケーシング1B
とからなるケーシング、2は該ケーシング本体1A内に回
転可能に突設され、該ケーシング本体1Aに回転自在に軸
支された回転軸、3は前記ケーシング本体1A内に位置し
て該回転軸2と共に回転するシリンダブロックで、該シ
リンダブロック3にはその軸方向に複数のシリンダ4が
シリンダポート4Aと共に穿設されている。また、該各シ
リンダ4内にはピストン5が往復動可能に設けられてお
り、該各ピストン5にはコネクティングロッド6が取付
けられている。そして、該各コネクティングロッド6の
先端には球形部6Aが形成され、該球形部6Aは回転軸2の
先端に形成されたドライブディスク7に揺動自在に支持
されている。
8は弁板を示し、該弁板8はその一側端面がシリンダ
ブロック3に摺接すると共に、他側端面はヘッドケーシ
ング1Bに形成された後述の傾転中心O1を中心とした凹円
弧状の傾転摺動面9に摺動可能に摺接せしめられてお
り、該弁板8の中心には後述する揺動ピン15の球形状先
端部15Aが挿入される貫通孔8Aが穿設されている。そし
て、該弁板8にはシリンダブロック3の回転により各シ
リンダ4と間歇的に連通する給排ポート8B,8C(第6図
参照)が穿設されており、該給排ポート8B,8Cは弁板8
の傾転位置の如何に拘らずヘッドケーシング1Bの傾転摺
動面9に開口する給排通路(図示せず)と連通するよう
になっている。
10はドライブディスク7と弁板8との間でシリンダブ
ロック3を支持するためのセンタシャフトで、該センタ
シャフト10はその一端側に球形部10Aが形成され、該球
形部10Aはドライブディスク7にO1を傾転中心として揺
動自在に支持されている。そして、該センタシャフト10
はシリンダブロック3の回転中心軸O2−O2上に位置し、
該シリンダブロック3を弁板8に対して相対回転させる
ようになっている。
11は傾転摺動面9に沿って弁板8を傾転させるセクタ
型の傾転機構で、該傾転機構11はヘッドケーシング1Bに
穿設され、軸方向両端に油通孔12A,12Bを有するシリン
ダ室12と、該シリンダ室12内に摺動可能に挿入され、該
シリンダ室12の軸方向両側に液圧室13A,13Bに画成する
サーボピストン14と、該サーボピストン14の中間部にそ
の軸線と直交方向に挿嵌され、球形状先端部15Aを弁板
8の貫通孔8Aに揺動可能に挿入した揺動ピン15とから構
成され、各液圧室13A,13Bに圧油を給排することによ
り、弁板8,シリンダブロック3を一体的に傾転制御する
ようになっている。
従来技術による液圧回転機は上述の構成を有するもの
で、次に液圧回転機を油圧ポンプとして用いた場合につ
いて、その作動を説明する。
まず、傾転機構11によりシリンダブロック3と共に弁
板8を図示の傾転位置に傾転せしめる。このため、例え
ば傾転制御用補助ポンプからの圧油をシリンダ室12の一
側の液圧室13A(13B)に制御圧として供給し、サーボピ
ストン14を変位させる。そして、該サーボピストン14と
共に揺動ピン15も変位し、弁板8は傾転摺動面9上を摺
動しつつ傾転する結果、センタシャフト10を介してシリ
ンダブロック3も共に傾転し、その回転中心軸O2−O2
回転軸2の回転中心軸O−Oに対して傾転最大側(傾転
最小側)に傾転する。なお、第3図は最大傾転状態を示
している。
次に、エンジン、電動機等の駆動源を回転し、回転軸
2を矢示A方向に回転駆動すると、回転軸2のドライブ
ディスク7とシリンダブロック3のシリンダ4に挿入し
た各ピストン5との間はコネクティングロッド6で連結
されているから、回転軸2と共にシリンダブロック3が
回転せしめられる。すると、シリンダブロック3の回転
中に各ピストン5はシリンダ4内を往復動する。そし
て、各ピストン5がシリンダ4内から退行する時は給排
通路から給排ポート8B,シリンダポート4Aを介してシリ
ンダ4内に作動油を吸入する吸入行程となり、ピストン
5がシリンダ4内に進入する時は該シリンダ4内の作動
油を加圧し、給排ポート8Cを介して給排通路から吐出さ
せる吐出行程となる(第6図参照)。
〔考案が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来技術では、油圧ポンプとして
作動させている場合に各ピストン5の油圧反力によっ
て、弁板8等に第3図に示すモーメントMが発生し、例
えば液圧室13A内に供給する制御圧またはピストン径等
を大きくしない限り、弁板8をシリンダブロック3等と
共に所望の傾転角αに保持できないという問題がある。
即ち、第4図,第6図に示す上死点(T,D,C)と下死
点(B,D,C)とで各ピストン5の吸入行程と吐出行程と
が完全に切換わる理想状態では、下死点から上死点に向
かう吐出行程で各ピストン5に高圧の油圧反力が作用
し、この油圧反力を回転軸2がドライブディスク7を介
して受承するから、該ドライブディスク7に対する平均
油圧反力の合力の理論着力点Bは第4図中の軸x−x′
に沿って傾転中心O1から図示の如く右方向に偏心して、
この着力点Bの偏心量eは各ピストン5が配設された仮
想円16の半径R1に対して、 として求められる。そして、油圧反力の合力Fσは、 ただし、S:ピストン受圧面積 Z:ピストン本数 P:油圧 として求められる。この場合、高圧側となる各ピストン
5の位置、ピストン本数はシリンダブロック3の回転に
伴い逐次変化するから、前記油圧反力の合力Fσの着力
点は、一般に第4図に示す如く「∞」の字を描くような
軌跡をたどって変化し、当該油圧反力の合力Fσの軌跡
の中心を平均油圧反力の合力の理論着力点Bと呼んでい
る。
しかし、実際の油圧ポンプでは、吸入行程と吐出行程
とが上死点および下死点の位置で切換わる条件は特別の
場合であり、例えば弁板8等に作用する圧力分布f1,f2
は回転数、圧力、傾転(デッドボリューム)、バルブタ
イミング等により第6図に例示する如く変化し、矢示A
方向に回転するシリンダブロック3の各シリンダポート
4Aが下死点(B,D,C)の近傍で吸入側の給排ポート8Bか
ら吐出側の給排ポート8Cに切換わるまでは、圧力分布F1
は圧力分布f2のレベルまで上昇せず、上死点(T,D,C)
の近傍ではシリンダポート4Aが給排ポート8Cから給排ポ
ート8Bに切換わるまで、圧力分布f2は圧力分布f1のレベ
ルへと低下しないから、油圧反力の合力Fσの実着力点
B1は理論着力点Bに対して移動量e1だけ第6図,第4図
の下側、上死点(T,D,C)側へと移動する。なお、この
移動量e1は、 e1=esinβ……(3) として求まる(第7図参照)。
従って、ヘッドケーシング1Bの傾転摺動面9を第8図
に例示する如く傾転中心O1から半径Rの円弧をもって凹
湾曲状に形成した場合、油圧反力の合力Fσはドライブ
ディスク7に傾転中心O1から移動量e1だけ下側にずれた
実着力点B1の位置で作用するから、弁板8にはシリンダ
ブロック3,各ピストン5等を介して、 M=Fσ×e1cosα……(4) なるモーメントMが作用し、このモーメントMに抗して
弁板8を回転角αの位置に保持するためには、 FC×R=M=Fσ×e1cosα……(5) なる操作力FCを弁板8に加えておく必要があり、この操
作力FCに対応する圧力分だけ液圧室13A内に供給する制
御圧を余分に、例えば70kg/cm2程度まで大きくしなけれ
ばならない。
本考案は上述した従来技術の問題に鑑みてなされたも
ので、本考案は弁板等の傾転角を所望角度に保持するた
めの操作力を可及的に小さくでき、制御圧を効果的に低
減できるようにした容量可変型斜軸式液圧回転機を提供
するものである。
〔課題を解決するための手段〕
上述した課題を解決するために本考案が採用する構成
の特徴はヘッドケーシングの傾転摺動面を、各ピストン
からドライブディスクに作用する平均油圧反力の合力の
実着力点を中心とした凹湾曲状の円弧面によって形成し
たことにある。
〔作用〕
上記構成により、弁板はシリンダブロックと共に平均
油圧反力の合力の実着力点を中心として傾転するように
なり、油圧反力の合力が弁板等にモーメントとして作用
するのを可及的に小さくできる。
〔実施例〕
以下、本考案の実施例を第1図および第2図に基づい
て説明する。なお、実施例では前述した第3図ないし第
6図に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
図中、21はヘッドケーシング1Bに形成した傾転摺動面
を示し、該傾転摺動面21は従来技術で述べた傾転摺動面
9とほぼ同様に形成されるものの、該傾転摺動面21は各
ピストン5からドライブディスク7に作用する平均油圧
反力の合力の実着力点B1を中心とした半径Rの円弧面に
よって凹湾曲状に形成されている。そして、弁板8は該
傾転摺動面21に沿って実着力点B1を中心として傾転され
る。ここで、前記平均油圧反力の合力の実着力点B1は下
記の如く定められる。
即ち、油圧反力の合力Fσは前記(2)式に示す如
く、油圧Pに応じて変化し、移動量e1は回転軸2の回転
数および傾転角α等によって変化するから、前記
(4),(5)式中のモーメントM、操作力FCもこれら
に応じて変化する。そこで、操作力FCを液圧室13A,13B
の圧力を実測することにより求め、例えば操作力FCの最
大値,最小値に基づき、前記(5)式から移動量e1の最
大値,最小値を求め、この移動量e1の最大値,最小値の
平均値等によって平均油圧反力の合力の実着力点B1を決
定する。なお、(5)式中のcosαは傾転角αがα=25
°で、0.9程度の値となるから、実質的に無視してもよ
い。
本実施例による斜軸式油圧ポンプは上述の如き構成を
有するもので、その基本的作動については従来技術によ
るものと格別差異はない。
然るに、本実施例ではヘッドケーシング1Bの傾転摺動
面21をドライブディスク7における平均油圧反力の合力
の実着力点B1を中心とした凹湾曲状の円弧面によって形
成したから、弁板8をシリンダブロック3等と共に前記
実着力点B1を中心として傾転摺動面21に沿って傾転摺動
させることができ、弁板8等に作用するモーメントMを
効果的に低減することができる。
従って、モーメントMに抗して弁板8を傾転角αに保
持したり、弁板8を傾転操作したりするときに必要な操
作力FCを確実に減少させることができ、例えば液圧室13
Aに供給する制御圧を40kg/cm2程度(従来は70kg/cm2
まで低減でき、傾転機構11等を小型化できると共に、傾
転操作時の応答性を向上できる等、種々の効果を奏す
る。
なお、前記実施例では、弁板8およびシリンダブロッ
ク3等が平均油圧反力の合力の実着力点B1を中心として
傾転し、センタシャフット10の傾転中心O1に対して移動
量e1だけ偏心させるものとしたが、この場合、移動量e1
は1〜5mm程度の値であり、シリンダブロック3,各ピス
トン5とセンタシャフト10との傾転の中心または角度が
ずれた場合でも、これらのずれはピストン5,ピストンロ
ッド6間のクリアランス等によって十分に吸収可能であ
る。
また、前記実施例では、油圧ポンプを例に挙げて説明
したが、油圧モータとして用いた場合でもほぼ同様の作
用効果を得ることができる。
〔考案の効果〕
以上詳述したとおり本考案によれば、ヘッドケーシン
グの傾転摺動面を、各ピストンからドライブディスクに
作用する平均油圧反力の合力の実着力点を中心とした円
弧面によって形成したから、弁板を傾転操作したり、所
望の傾転角に保持したりするのに必要な操作力を効果的
に低減でき、傾転制御圧を小さくできると共に、傾転機
構等を小型化することが可能となり、傾転操作時の応答
性を向上させることができる等、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図および第2図は本考案の実施例を示し、第1図は
傾転摺動面と円弧の中心との関係を示す断面説明図、第
2図は傾転摺動面の部分断面斜視図、第3図ないし第8
図は従来技術を示し、第3図は油圧ポンプの縦断面図、
第4図は油圧反力の合力の着力点を示すドライブディス
ク等の平面説明図、第5図は回転軸等を示す第4図の右
側面図、第6図は弁板の圧力分布等を示す平面説明図、
第7図は実着力点等を示す説明図、第8図は傾転摺動面
と円弧の中心との関係を示す断面説明図である。 1……ケーシング、1A……ケーシング本体、1B……ヘッ
ドケーシング、2……回転軸、3……シリンダブロッ
ク、4……シリンダ、5……ピストン、6……コネクテ
ィングロッド、7……ドライブディスク、8……弁板、
10……センタシャフト、11……傾転機構、21……傾転摺
動面、Fσ……油圧反力の合力、e1……実着力点、O1
…傾転中心。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘッドケーシングを有する筒状のケーシン
    グと、該ケーシング内に突出して設けられ、先端にドラ
    イブディスクが形成された回転軸と、該回転軸と一体的
    に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリン
    ダブロックと、該シリンダブロックに往復動可能に設け
    られ、一端側が前記回転軸のドライブディスクに揺動自
    在に支持された複数のピストンと、一側端面が前記シリ
    ンダブロックに摺接し、他側端面が前記ヘッドケーシン
    グの傾転摺動面に摺動可能に当接する弁板と、該弁板と
    回転軸のドライブディスクとの間で前記シリンダブロッ
    クを回転自在に支持するセンタシャフトと、前記ヘッド
    ケーシングに設けられ、前記弁板を前記ヘッドケーシン
    グの傾転摺動面に沿って傾転させる傾転機構とからなる
    容量可変型斜軸式液圧回転機において、前記ヘッドケー
    シングの傾転摺動面は、前記各ピストンからドライブデ
    ィスクに作用する平均油圧反力の合力の実着力点を中心
    とした凹湾曲状の円弧面によって形成したことを特徴と
    する容量可変型斜軸式液圧回転機。
JP1989120865U 1989-10-16 1989-10-16 容量可変型斜軸式液圧回転機 Expired - Fee Related JP2505244Y2 (ja)

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JPS6388280A (ja) * 1986-09-30 1988-04-19 Hitachi Constr Mach Co Ltd 容量可変型斜軸式液圧回転機

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