JP2534076Y2 - アキシャルピストンポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、産業機械、車両等の油
圧回路における駆動源として用いられるアキシャルピス
トンポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアキシャルピストンポンプ（以
下、単にポンプという。）として、図７に示すものが知
られている。このポンプは、ケーシング５１及びエンド
カバー５２によって形成される密閉空間５０内に軸受５
１ａ、５２ａを介して駆動軸５３が支承されており、駆
動軸５３の軸スプライン５３１には軸心と平行に複数の
ボア５４を有する鉄系合金からなるシリンダブロック５
５が軸心に沿って変位可能に嵌合されている。また、ケ
ーシング５１には斜板５６が図示しない揺動中心を中心
として揺動可能に枢支され、シリンダブロック５５の各
ボア５４内には斜板５６に回転摺動可能に係留されたシ
ュー６７を介してピストン５７が往復動可能に収納され
ている。シリンダブロック５５とエンドカバー５２との
間にはボア５４と連通する吸入ポート５８１及び吐出ポ
ート５８２を備えた弁板５８がエンドカバー５２に固定
されており、この弁板５８の吸入ポート５８１及び吐出
ポート５８２を除く部分がシリンダブロック５５のボア
開口端５４１、５４２を封塞している。エンドカバー５
２には上記吸入ポート５８１及び吐出ポート５８２とそ
れぞれ連通する吸入口５２１及び吐出口５２２が形成さ
れている。

【０００３】駆動軸５３とシリンダブロック５５との間
の環状空間６０内にはスペーサ６１、サークリップ６８
を介して圧縮ばね６３が配設されている。スペーサ６１
は圧縮ばね６３の付勢力によりピン６４を介してピボッ
ト６５を軸心に沿って押圧し、ピボット６５はシュー６
７を径方向に摺動可能に係留するシューリテーナ６６と
揺動可能に係留されている。サークリップ６８は同圧縮
ばね６３の付勢力によりシリンダブロック５５をピボッ
ト６５とは逆方向へ押圧している。

【０００４】また、エンドカバー５２におけるピストン
５７の下死点側には、斜板５６の一端と当接する付勢ロ
ッド７１がコントロールばね７２を介して装備されてい
る。他方、この付勢ロッド７１等と駆動軸５３に対して
対称なエンドカバー５２におけるピストン５７の上死点
側には、制御弁７０を介して延出されるコントロールシ
リンダ７４が配設されており、コントロールシリンダ７
４の作動体７３は斜板５６の他端と当接されている。

【０００５】このポンプでは、駆動軸５３の回転により
軸スプライン５３１を介してシリンダブロック５５が回
転し、かかるシリンダブロック５５のボア５４内をピス
トン５７が斜板５６の傾角に応じて往復動することによ
りボア５４に体積変化を生じさせ、低圧の作動油を吸入
口５２１から吸入ポート５８１を経て体積拡大途上（ピ
ストン５７が上死点から下死点に向かう際）のボア５４
に吸入するとともに、高圧の作動油を体積縮小途上（ピ
ストン５７が下死点から上死点に向かう際）のボア５４
から吐出ポート５８２を経て吐出口５２２で吐出する。

【０００６】このとき、斜板５６にはピストン５７から
シュー６７を介して圧縮反力が作用しており、圧縮ばね
６３は、一端がスペーサ６１、ピン６４、ピボット６
５、シューリテーナ６６、シュー６７を介して斜板５６
に支持されているため、サークリップ６８を介して他端
によりシリンダブロック５５を弁板５８に押圧し、シリ
ンダブロック５５が弁板５８から離反するのを防止して
いる。

【０００７】そして、吐出圧力油が制御弁７０を介して
コントロールシリンダ７４内に供給されなければ、コン
トロールばね７２の付勢力により斜板５６はその傾角が
拡大されており、大容量運転を実行する。また、吐出圧
力油が制御弁７０を介してコントロールシリンダ７４内
に供給されると、作動体７３がコントロールばね７２の
付勢力に抗して斜板５６を押し付け、斜板５６はその傾
角が縮小され、ピストン５７のストロークが変更されて
吐出容量が縮小される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】しかし、上記従来のポ
ンプでは、シリンダブロック５５が鉄系合金製であり、
重量が大きく、搭載性に欠けるという欠点があった。ま
た、このポンプでは、重量の大きいシリンダブロック５
５を回転駆動するため、慣性モーメントが大きく、回転
変動の際、動力損失を生じる欠点もあった。

【０００９】かといって、軽量化を図るべくシリンダブ
ロック５５全体をアルミニウム系合金製とすれば、各ピ
ストン５７が斜板５６の傾角に応じて圧縮反力を受け、
この圧縮反力が斜板５６に沿ってシリンダブロック５５
をラジアル方向に押圧する偏荷重Ｗとして作用するた
め、通常鉄系合金からなる駆動軸５３と軸スプライン５
３１で嵌合されたシリンダブロック５５は、軸スプライ
ン５３１と嵌合する部分に摩耗を生じてしまう。特に、
シリンダブロック５５の軸スプライン５３１と嵌合する
部分のうち斜板５６側の端部は、スプライン嵌合端とし
て最も大きい偏荷重Ｗが働くため、その摩耗量が大き
い。そして、この摩耗が大きくなれば、スプライン嵌合
部のクリランスが増大するため、シリンダブロック５５
が駆動軸５３に対して傾斜し、シリンダブロック５５、
弁板５８間から作動油が漏洩し、体積効率の低下を生じ
てしまう。

【００１０】本考案は、シリンダブロックの軽量化を図
りつつ、シリンダブロックの摩耗を防止して体積効率の
維持を図ることを解決すべき課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）本考案のポンプ
は、上記課題を解決するため、前記シリンダブロックと
して、アルミニウム系合金製のブロック本体と、該ブロ
ック本体と嵌合され、少なくとも前記斜板側の端部で前
記軸スプラインと嵌合して該斜板から受ける偏荷重を支
持する受承部材とからなるものを採用するという新規な
手段を採用している。 （２）また、本考案のポンプは、上記課題を解決するた
め、前記シリンダブロックとして、アルミニウム系合金
製のブロック本体と、該ブロック本体と嵌合され、少な
くとも前記斜板側の端部で前記軸スプラインと嵌合して
該斜板から受ける偏荷重を支持する受承部材とからなる
ものを採用し、該受承部材と前記ピボットとの間には、
該受承部材を介して該ブロック本体を前記エンドカバー
側に付勢するとともに該ピボットを該ブロック本体とは
逆に付勢する圧縮ばねを配設するという新規な手段を採
用している。

【００１２】なお、受承部材はシリンダ本体より硬質な
材料で形成することができる。受承部材として、例えば
鋳鉄、炭素鋼等を採用することが好ましい。

【００１３】

【作用】本考案のポンプでは、シリンダブロックのブロ
ック本体がアルミニウム系合金製であり、従来のものよ
りもシリンダブロックの軽量化が図られている。そし
て、従来よりも軽量のシリンダブロックを回転駆動すれ
ばよいため、慣性モーメントが小さい。

【００１４】また、こうして軽量化を図っても、シリン
ダブロックは少なくとも最も大きい偏荷重が作用する斜
板側の端部において軸スプラインと嵌合する部分に受承
部材をもち、この受承部材が例えば鉄系合金やセラミッ
クからなり、通常鉄系合金からなる駆動軸と当接して斜
板からブロック本体を介して受ける偏荷重を支持するた
め、偏荷重はブロック本体から好適に受承部材に伝達さ
れ、ブロック本体及び受承部材に生じる摩耗が抑制され
る。このため、受承部材とブロック本体とからなるシリ
ンダブロックが駆動軸に対して傾斜しにくく、安定した
体積効率を維持できる。

【００１５】受承部材とピボットとの間に圧縮ばねを配
設する場合には、この圧縮ばねが受承部材を介してブロ
ック本体をエンドカバー側に付勢するとともにピボット
をブロック本体とは逆に付勢するため、従来存在した駆
動軸とシリンダブロックとの間の環状空間、圧縮ばね、
スペーサ、サークリップ及びピンを排除することがで
き、駆動軸とシリンダブロックとのスプライン嵌合域を
長くしてより強固にシリンダブロックを駆動軸と嵌合で
きる。なお、このとき、ブロック本体がアルミニウム系
合金製であるため、スプライン嵌合域を長くしても、さ
ほど軽量化に反することにはならない。このため、シリ
ンダブロックが駆動軸に対してより一層偏心又は傾斜し
にくく、より安定した体積効率を維持できる。また、こ
の場合、スペーサ、サークリップ及びピンの削減によ
り、組み付けが容易になり、製品コストの低廉化も図ら
れる。

【００１６】

【実施例】以下、本考案を具体化した実施例１〜４を図
面を参照しつつ説明する。 （実施例１） このポンプは、図１に示すように、ケーシング１及びエ
ンドカバー２によって形成される密閉空間３内に軸受５
ａ、５ｂを介して鋳鉄製の駆動軸４が支承されており、
駆動軸４の軸スプライン４ａにはシリンダブロック６が
軸心に沿って変位可能に嵌合されている。

【００１７】このシリンダブロック６は、アルミニウム
系合金としてのＡｌ−Ｓｉ合金製のブロック本体３２
と、鉄系合金としての球状黒鉛鋳鉄製の受承部材３１と
からなる。ブロック本体３２には駆動軸４の軸心と平行
に複数のボア７が形成されており、このブロック本体３
２には円筒状の受承部材３１が圧入されている。受承部
材３１は、全内周が軸スプライン４ａと対向しており、
図２に示すように、内側には軸スプライン４ａと嵌合す
る穴スプライン３１ａが形成され、外側の円筒面にはピ
ン２４を案内する従来と同様のピン孔３１ｂが貫設され
ている。

【００１８】また、図１に示すように、ケーシング１に
は、斜板９が図示しない揺動中心を中心として揺動可能
に枢支されている。この斜板９には回転摺動可能にシュ
ー８が係留されており、シュー８にはピストン１０が係
留されている。このピストン１０はブロック本体３２の
各ボア７内を往復動可能に収納されている。ブロック本
体３２とエンドカバー２との間にはボア７と連通する吸
入ポート１２ａ及び吐出ポート１２ｂを備えた弁板１１
がエンドカバー２に固定されており、この弁板１１の吸
入ポート１２ａ及び吐出ポート１２ｂを除く部分がブロ
ック本体３２のボア開口端７ａ、７ｂを封塞している。
エンドカバー２には上記吸入ポート１２ａ及び吐出ポー
ト１２ｂとそれぞれ連通する吸入口１３ａ及び吐出口１
３ｂが形成されている。

【００１９】駆動軸４とブロック本体３２との間の環状
空間１４内にはスペーサ１５、サークリップ１６を介し
て圧縮ばね１７が配設されている。スペーサ１５は圧縮
ばね１７の付勢力によりピン２４を介してピボット２５
を軸心に沿って押圧し、ピボット２５はシュー８を径方
向に摺動可能に係留するシューリテーナ２６と揺動可能
に係留されている。サークリップ１６は同圧縮ばね１７
の付勢力によりブロック本体３２をピボット２５とは逆
方向へ押圧している。

【００２０】また、エンドカバー２におけるピストン１
０の下死点側には、斜板９の一端と当接する付勢ロッド
１９がコントロールばねを介して装備されている。他
方、この付勢ロッド１９等と駆動軸４に対して対称なエ
ンドカバー２におけるピストン１０の上死点側には、コ
ントロールシリンダ２０が配設されている。このコント
ロールシリンダ２０は斜板９の他端と当接され、制御弁
１８を介して吐出圧力油が内部に供給されることにより
進動可能となされている。

【００２１】このポンプでは、駆動軸４の回転により軸
スプライン４ａと嵌合された受承部材３１が伝達トルク
により回転し、受承部材４が圧入されたブロック本体３
２が同時に回転する。そして、前記従来のポンプと同様
に、ブロック本体３２のボア７内をピストン１０が斜板
９の傾角に応じて往復動することによりボア７に体積変
化を生じさせ、低圧の作動油を体積拡大途上（ピストン
１０が上死点から下死点に向かう際）のボア７に吸入す
るとともに、高圧の作動油を体積縮小途上（ピストン１
０が下死点から上死点に向かう際）のボア７から吐出口
１３ｂで吐出する。また、圧縮ばね１７は、圧縮反力に
よりシリンダブロック６が弁板１１から離反するのを防
止している。

【００２２】このとき、このポンプでは、シリンダブロ
ック６がブロック本体３２と受承部材３１とからなり、
ブロック本体３２がＡｌ−Ｓｉ合金製であるため、従来
のものよりもシリンダブロックの軽量化が図られてい
る。そして、従来よりも軽量のシリンダブロック６を回
転駆動すればよいため、慣性モーメントが小さくされて
いる。

【００２３】また、このとき、各ピストン１０が斜板９
の傾角に応じて圧縮反力を受け、この圧縮反力が斜板９
に沿ってシュー８、ピストン１０を介してシリンダブロ
ック６をラジアル方向に押圧する偏荷重Ｗとして作用す
る。この偏荷重Ｗは、シリンダブロック６のブロック本
体３２から円筒面を介して球状黒鉛鋳鉄製の受承部材３
１に好適に伝達され、受承部材３１は穴スプライン３１
ａと軸スプライン４ａとの嵌合により鋳鉄製の駆動軸４
と好適に当接し、偏荷重Ｗを支持する。このため、シリ
ンダブロック６の軽量化を図っても、ブロック本体３２
に摩耗を生じず、かつ受承部材３１にも摩耗を生じな
い。

【００２４】したがって、このポンプでは、シリンダブ
ロック６の軽量化から、搭載性の向上及び動力損失の減
少が図られている。また、このポンプと、Ａｌ−Ｓｉ合
金のみからなるシリンダブロックを採用した前記従来の
ポンプとを用い、吐出圧力Ｐ＝２０．６ＭＰａ（＝２１
０ｋｇｆ／ｃｍ² ）、回転数Ｎ＝１０００ｒｐｍの条件
で運転時間（Ｈｒ）と体積効率η_V（％）との関係を求
めた。結果を図３に示す。

【００２５】図３より、従来のポンプでは運転時間によ
り急激に体積効率が下がっているのに対し、実施例のポ
ンプではほとんど体積効率に変化がないことがわかる。
したがって、このポンプでは、シリンダブロック６の摩
耗を防止できるため、シリンダブロック６が駆動軸４に
対して偏心又は傾斜しにくく、斜板９の傾角に応じた圧
縮を確実に行なうことから、安定した体積効率を維持で
きることがわかる。

【００２６】なお、このポンプでは、ブロック本体３２
と受承部材３１との熱膨張係数差、軸スプライン４ａと
穴スプライン３１ａとの嵌合による伝達トルクの大きさ
等から圧入代が決定されている。つまり、ブロック本体
３２は受承部材３１を圧入可能な肉厚をもっている。 （実施例２） このポンプは、図４に示すように、斜板９側の端部での
み軸スプライン４ａと対向する円筒状の受承部材３３を
採用し、ブロック本体３４にこの受承部材３３を圧入し
たものである。ブロック本体３４の内側には軸スプライ
ン４ａと嵌合する穴スプライン３４ａが形成されてい
る。受承部材３３の内側には軸スプライン４ａと嵌合す
る穴スプライン３３ａが形成されており、外側の円筒面
にはピン２４を案内するピン孔３３ｂが貫設されてい
る。つまり、このポンプでは、ブロック本体３４と受承
部材３３とからなるシリンダブロック６において、軸ス
プライン４ａと対向する部分のうち斜板９側の端部が特
に摩耗しやすいため、その部分にのみ受承部材３３を設
けている。他の構成は実施例１のものと同一であるため
詳述を省略する。

【００２７】このポンプでは、ブロック本体３４の穴ス
プライン３４ａが主に駆動軸４からトルクを伝達され、
受承部材３３が主に偏荷重Ｗを支持している。このた
め、このポンプでは、実施例１の作用及び効果が得ら
れ、より一層ブロック本体３４の容積が拡大されている
ことから、一層シリンダブロック６の軽量化が図られて
いる。

【００２８】なお、このポンプでは、比較的摩耗しにく
い軸スプライン４ａとの嵌合域にブロック本体３４が介
在されており、ポンプの使用温度範囲の熱膨張で受承部
材３３とブロック本体３４との圧入が緩まない程度の圧
入代とされている。このため、このポンプでは、ブロッ
ク本体３４の肉厚が確保しやすくされている。また、こ
のポンプでは受承部材３３にも穴スプライン３３ａを形
成したが、この受承部材３３は専ら偏荷重Ｗの支持を行
なうものであるため穴スプライン３３ａを設けない受承
部材を採用することもできる。 （実施例３） このポンプは、図５に示すように、斜板９側の端部で軸
スプライン４ａと対向する円筒状の受承部材３５を採用
し、ブロック本体３６にこの受承部材３５を遊嵌したも
のである。ブロック本体３６の内側には軸スプライン４
ａと嵌合される穴スプライン３６ａが形成されている。
受承部材３３は、その内側に穴スプラインは形成されて
おらず、その一側面に従来のものより短いピン２４１が
当接されており、他側面にピボット２５が当接されてい
る。他の構成は実施例１のものと同一であるため詳述を
省略する。

【００２９】このポンプでは、ブロック本体３６の穴ス
プライン３６ａのみが駆動軸４からトルクを伝達され、
受承部材３５は偏荷重Ｗのみを支持している。このた
め、このポンプでは、実施例２と同様の作用及び効果が
得られ、一層シリンダブロック６の軽量化を図ることが
できるとともに、より一層ブロック本体３６の肉厚を確
保しやすくされている。 （実施例４） このポンプは、図６に示すように、斜板９側の端部で軸
スプライン４ａと対向し外側がテーパ面とされ炭素鋼で
形成された受承部材３７を採用し、ブロック本体３８に
この受承部材３７を嵌合したものである。ブロック本体
３８の内側には従来よりも長い軸スプライン４ｂと嵌合
する穴スプラインが形成されている。受承部材３７は、
その内側に穴スプラインが形成されておらず、ピボット
２５との間に板ばねからなる圧縮ばね１７１が配設され
ている。他の構成は実施例１のものと同一であるため詳
述を省略する。

【００３０】このポンプでは、圧縮ばね１７１が受承部
材３７のテーパ面を介してブロック本体３８をエンドカ
バー２側に付勢するとともにピボット２５をブロック本
体３８とは逆に付勢する。このため、圧縮ばね１７１の
付勢力により受承部材３７のテーパ面がブロック本体３
８と密着しやすく、受承部材３７とブロック本体３８と
が好適に支持される。また、受承部材３７とブロック本
体３８との熱膨張差によるクリアランス増大も解消され
る。

【００３１】また、このポンプでは、図７に示すよう
に、従来存在した駆動軸５３とシリンダブロック５５と
の間の環状空間６０、圧縮ばね６３、スペーサ６１、サ
ークリップ６８及びピン６４を排除することができ、図
６に示すように、駆動軸４とシリンダブロック６とのス
プライン嵌合域を長くしているため、より強固にシリン
ダブロック６を駆動軸４と嵌合することができる。な
お、このとき、ブロック本体３８がアルミニウム系合金
製であるため、スプライン嵌合域を長くしても、さほど
軽量化に反することにはならない。

【００３２】このため、このポンプでは、シリンダブロ
ック６が駆動軸に対してより一層偏心又は傾斜しにく
く、より安定した体積効率を維持できる。また、この場
合、スペーサ６１、サークリップ６８及びピン６４の削
減により、組み付けが容易になり、製品コストの低廉化
も図られる。なお、このポンプでは、受承部材３７には
穴スプラインを形成せず、ブロック本体３８に穴スプラ
インを形成したが、圧縮ばね１７１により受承部材３７
の外面がブロック本体３８と好適に支持されるため、受
承部材３７に穴スプラインを形成し、ブロック本体３８
に穴スプラインを形成しないことも可能である。

【００３３】また、このポンプでは、受承部材３７の外
側をブロック本体３８と整合するテーパ面としたが、ブ
ロック本体３８と整合する球面等であってもよいことは
いうまでもない。

【００３４】

【考案の効果】以上詳述したように、本考案のポンプで
は、シリンダブロックとして、アルミニウム系合金製の
ブロック本体と、このブロック本体と嵌合され、少なく
とも斜板側の端部で軸スプラインと嵌合して斜板から受
ける偏荷重を支持する受承部材とからなるものを採用し
たため、シリンダブロックの軽量化を図りつつ、シリン
ダブロックの摩耗を防止して体積効率の維持を図ること
ができる。

【００３５】したがって、このポンプを産業機械、車両
等の油圧回路における駆動源として用いたならば、優れ
た搭載性が得られるとともに、駆動源の動力損失を極力
減少させることができるので、燃費節約、好適走行等の
優れた効果を得ることができる。また、安定した体積効
率を維持できるので、長期信頼性を確保することができ
る。

【００３６】本考案のポンプにおいて、受承部材とピボ
ットとの間に圧縮ばねを配設する場合には、従来存在し
た駆動軸とシリンダブロックとの間の環状空間等を排除
することができ、駆動軸とシリンダブロックとのスプラ
イン嵌合域を長くしてより強固にシリンダブロックを駆
動軸と嵌合できる。そして、この場合には、より安定し
た体積効率を維持できるとともに、組み付けが容易にな
り、製品コストの低廉化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のポンプの縦断面図である。

【図２】実施例１のポンプの要部拡大断面図である。

【図３】実施例１のポンプと従来のポンプとにおける運
転時間と体積効率との関係を示すグラフである。

【図４】実施例２のポンプの要部拡大断面図である。

【図５】実施例３のポンプの要部拡大断面図である。

【図６】実施例４のポンプの縦断面図である。

【図７】従来のポンプの縦断面図である。

【符号の説明】

１…ケーシング ２…エンドカバー
３…密閉空間 ４…駆動軸 ６…シリンダブロック
７…ボア ８…シュー ９…斜板
１０…ピストン １１…弁板 １７、１７１…圧縮ばね
２４…ピン ２５…ピボット ２６…シューリテーナ ３２、３４、３６、３８…ブロック本体 ３１、３３、
３５、３７…受承部材Ｗ…偏荷重

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング及びエンドカバーによって形成
   される密閉空間内に支承され軸スプラインが形成された
   駆動軸と、該軸スプラインと嵌合されて該駆動軸の軸心
   に沿って該エンドカバー側に変位可能になされ、該軸心
   と平行に複数のボアを有するシリンダブロックと、該ケ
   ーシングに支持された斜板と、該斜板と回転摺動可能に
   係留されたシューを介し、該斜板の傾角に応じて各該ボ
   ア内を往復動する複数のピストンと、該軸心に沿って該
   シリンダブロックとは逆に変位可能になされたピボット
   と、該ピボットと揺動可能に係留されかつ該シューを径
   方向に摺動可能に係留するシューリテーナとを含むアキ
   シャルピストンポンプにおいて、前記シリンダブロック
   は、アルミニウム系合金製のブロック本体と、該ブロッ
   ク本体と嵌合され、少なくとも前記斜板側の端部で前記
   軸スプラインと嵌合して該斜板から受ける偏荷重を支持
   する受承部材とからなることを特徴とするアキシャルピ
   ストンポンプ。
2. 【請求項２】ケーシング及びエンドカバーによって形成
   される密閉空間内に支承され軸スプラインが形成された
   駆動軸と、該軸スプラインと嵌合されて該駆動軸の軸心
   に沿って該エンドカバー側に変位可能になされ、該軸心
   と平行に複数のボアを有するシリンダブロックと、該ケ
   ーシングに支持された斜板と、該斜板と回転摺動可能に
   係留されたシューを介し、該斜板の傾角に応じて各該ボ
   ア内を往復動する複数のピストンと、該軸心に沿って該
   シリンダブロックとは逆に変位可能になされたピボット
   と、該ピボットと揺動可能に係留されかつ該シューを径
   方向に摺動可能に係留するシューリテーナとを含むアキ
   シャルピストンポンプにおいて、前記シリンダブロック
   は、アルミニウム系合金製のブロック本体と、該ブロッ
   ク本体と嵌合され、少なくとも前記斜板側の端部で前記
   軸スプラインと嵌合して該斜板から受ける偏荷重を支持
   する受承部材とからなり、該受承部材と前記ピボットと
   の間には、該受承部材を介して該ブロック本体を前記エ
   ンドカバー側に付勢するとともに該ピボットを該ブロッ
   ク本体とは逆に付勢する圧縮ばねが配設されていること
   を特徴とするアキシャルピストンポンプ。