JP2555173Y2 - アキシャルピストンポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はアキシャルピストンポンプに関するものであ
る。

［従来の技術］ 制御性に優れ大動力を出すことができるため、油圧回
路が建設機械、産業車両、工作機械等に多く使用されて
いる。油圧回路の駆動源の油圧ポンプとしてアキシャル
ピストンポンプがある。そして、可変容量形のアキシャ
ルピストンポンプとして斜板の傾斜角を変更して容量変
更を行う形式のものがある（例えば特開昭52-140003号
公報）。この種の可変容量形斜板式アキシャルピストン
ポンプは第５図に示すように、駆動軸51と一体的に回転
するシリンダブロック52に複数のシリンダボア53が形成
され、シリンダボア53内にピストン54が往復動可能に収
容されている。駆動軸51は斜板55の中心部に遊挿され、
ピストン54はシュー56を介して斜板55と常に当接する状
態に保持されている。シリンダブロック52の一端には弁
板57がシリンダブロック52の端面に対して摺動可能な状
態で固定され、弁板57には円弧状の吸入ポート及び吐出
ポート（図示せず）が形成されている。そして、シリン
ダブロック52の回転に伴ってピストン54が往復動され、
ピストン54が吸入ポートと対応する状態で移動する際に
作動油が吸入ポートからシリンダボア53内に吸入され、
ピストン54が吐出ポートと対応する状態で移動する際に
作動油が吐出ポートから吐出されるようになっている。

斜板55には吐出ポートと対応する位置に配置されたピ
ストン54から吐出圧力の反力が作用し、負荷が異常に大
きくなった状態でも斜板55の傾斜角θが一定であると斜
板55、ピストン54等に異常な力が作用してポンプの破損
に至る。これを避けるため斜板55が回動可能に、かつば
ね58により傾斜角θが増大する方向に付勢されるととも
に、ばね58と反対側に配設されて駆動軸51と平行に移動
可能な操作プランジャ59に当接する状態に配設されてい
る。そして、常には傾斜角θが最大の状態に保持され、
吐出圧力が設定圧力以上となった場合パイロット弁60の
作用により前記操作プランジャ59が作動されて斜板55は
その傾斜角θが０°となる位置に回動配置されて吐出量
が０となるようになっている。

［考案が解決しようとする課題］ 前記の可変容量形アキシャルピストンポンプでは、過
負荷等で吐出圧力が設定圧力以上になるまで斜板55の傾
斜角θが最大の状態すなわち吐出容量が最大の状態で運
転される。無負荷状態であってもポンプが運転される
と、配管の管路抵抗等によりポンプ内の吐出通路では数
kg/cm²の圧力Paが発生し、吐出量をＱとするとPa×Ｑの
動力損失がある。

本考案は前記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は無負荷状態での運転時における動力損失
を低減することができるアキシャルピストンポンプを提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本考案においては、斜板を
駆動軸と直交する軸を中心に揺動可能に支承し、斜板の
傾斜角を変更することにより吐出容量を変更可能とした
アキシャルピストンポンプにおいて、斜板の傾斜角を増
大させる方向に付勢する付勢手段の付勢力に抗し、傾斜
角を減少させる方向への力を吐出通路から分岐された連
通路を経て供給される吐出圧力の作用により斜板に対し
て作用させる制御シリンダを設け、前記連通路の途中に
負荷時には前記連通路を閉鎖するとともに無負荷時には
前記連通路を開放する切替弁を設けたことを特徴とする
ものである。

［作用］ 本考案のアキシャルピストンポンプは、斜板の傾斜角
を変更することにより吐出容量が変更される。負荷状態
では制御シリンダへの吐出圧力を供給する連通路が閉鎖
された状態でポンプが運転される。斜板は付勢手段の付
勢力により傾斜角が大きな位置に保持され、吐出量が大
きな状態となる。無負荷状態で運転する場合は、切替弁
が前記連通路を開放する位置に切替えられる。連通路の
開放により制御シリンダに吐出圧力が供給され、斜板は
傾斜角が小さな状態に保持される。そして、吐出容量が
小さくなり、管路抵抗等による動力損失が小さくなる。

［実施例１］ 以下、本考案を具体化した第１実施例を第1,2図に従
って説明する。第１図に示すようにケーシング１とエン
ドカバー２との間には駆動軸３がベアリング４を介して
回転可能に支持されている。駆動軸３のスプライン部５
にはエンドカバー２に固定された弁板６に対してその後
端が摺接する状態で、シリンダブロック７が駆動軸３と
一体回転可能に支持されている。スプライン部５には支
持部材８がシリンダブロック７の前端側において軸方向
に摺動可能かつ一体回転可能に支持されている。シリン
ダブロック７には複数のシリンダボア９が、駆動軸３と
平行に延びる状態でかつその中心が駆動軸３を中心とし
た同一円周上に位置する状態に形成されている。シリン
ダボア９内にはシュー10を介して斜板11に常に押圧され
るピストン12が往復動可能に収容されている。

前記支持部材８の球面部8aにはピストン12の先端に設
けられたシュー10と係合するシューリテーナ13が支承さ
れている。シリンダブロック７の中心部には収容部14が
設けられ、一端が前記支持部材８の端面に当接し他端が
収容部14内に突出するように複数本（１本のみ図示）の
ピン15がシリンダブロック７を貫通する状態で配設され
ている。そして、支持部材８が収容部14内に配設された
ばね16の作用によりピン15を介して斜板11側に付勢さ
れ、支持部材８の球面部8aに支承されたシューリテーナ
13を介してシュー10が斜板11の摺接部11aに押圧される
ようになっている。

弁板６にはピストン12の吸入行程時のシリンダボア９
の回動軌跡と対応する位置及びピストン12の吐出行程時
のシリンダボア９の回動軌跡と対応する位置に、円弧状
の吸入ポート及び吐出ポート（図示せず）がそれぞれ形
成されている。エンドカバー２には前記吸入ポート及び
吐出ポートにそれぞれ連通する吸入通路17及び吐出通路
18が形成されている。

斜板11はケーシング１に対して第１図の紙面と垂直に
配設された支軸（図示せず）を中心にして回動可能に配
設されている。ケーシング１に形成された凹部1aと斜板
11との間には斜板11をその傾斜角θを増大させる方向に
付勢する付勢手段としてのばね19が介装されている。エ
ンドカバー２には前記凹部1aと対向する位置に、前記ば
ね19と反対側で斜板11に当接する作動体20を備えた制御
シリンダ21が配設されている。制御シリンダ21には作動
体20の背面側に操作圧力を作用させる流体供給路21aが
形成され、流体供給路21aはポート22を介してパイロッ
ト弁23の二次側ポート24に接続されている。パイロット
弁23は前記吐出通路18に連通する通路25と、ケーシング
１の内部に連通する通路26とを前記二次側ポート24と選
択的に連通させるスプール27を備えている。ケーシング
１の内部はドレーン（図示せず）に連通され大気圧と等
しくなっている。スプール27はばね28の作用により、常
には通路26を前記二次側ポート24に連通させる位置に配
置され、ポンプの吐出圧力が前記ばね28の押圧力より増
大したときに通路25を前記二次側ポート24に連通させる
位置に配置されるようになっている。

前記通路26は制御シリンダ21を挟んでパイロット弁23
と反対側においてケーシング１の内部に開口するよう
に、制御シリンダ21を迂回して延びている。又、エンド
カバー２には制御シリンダ21を挟んでパイロット弁23と
反対側位置に、吐出通路18から分岐して前記流体供給路
21aに連通する連通路29が形成されている。連通路29は
一部が前記通路26と平行な状態に形成され、当該箇所に
電磁式の切替弁30が設けられている。切替弁30は負荷運
転時にはソレノイド30cが消磁されてばね30bの作用によ
り、第２図（ａ）に示すようにスプール30aが通路26を
開放するとともに連通路29を閉鎖する位置に配置され
る。又、無負荷運転時にはソレノイド30cの励磁によ
り、第２図（ｂ）に示すようにスプール30aが通路26を
閉鎖するとともに連通路29を開放する位置にばね30bの
付勢力に抗して配置される。なお、切替弁30としてその
切替えをレバーによる手動操作で行うものを使用しても
よい。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
アキシャルピストンポンプが運転されると、駆動軸３の
回転に伴いシリンダブロック７が一体的に回転する。ピ
ストン12はシュー10を介して斜板11の摺動部11aに常に
押圧されているため、シリンダブロック７の回転に伴い
ピストン12がシリンダボア９内を往復動しながら駆動軸
３の周りを公転する。シリンダボア９が吸入ポートと対
応する位置を移動する時には、ピストン10がシリンダボ
ア９内を弁板６から離れる方向に移動され、作動油が吸
入ポートを経てシリンダボア９内に吸入される。又、ピ
ストン12が下死点を過ぎて吐出ポートと対応する位置を
移動する時には、ピストン12がシリンダボア９内を弁板
６に近付く方向に移動され、シリンダボア９内に吸入さ
れていた作動油が吐出ポートを経て吐出通路18から吐出
される。ピストン12のストロークは斜板11の傾斜角θに
より規定され、傾斜角θの値が大きくなるほど吸入量及
び吐出量も大きくなる。

負荷運転時には第２図（ａ）に示すように、切替弁30
が連通路29を閉鎖するとともに通路26を開放する状態に
保持され、制御シリンダ21の流体供給路21aはパイロッ
ト弁23の二次側ポート24及び通路26を介してケーシング
１の内部と連通状態に保持される。この状態ではばね19
の付勢力により斜板11はその傾斜角θが最大の状態に保
持され、ポンプは吐出容量が最大の状態で運転される。
過負荷により吐出圧力が設定圧力を超えると、パイロッ
ト弁23のスプール27がばね28の付勢力に抗して移動さ
れ、吐出圧力が二次側ポート24を介して制御シリンダ21
の流体供給路21aに供給される。これにより斜板11はそ
の傾斜角θが０°近くとなる位置に配置されて吐出量が
０に近くなり、過負荷状態での運転継続によるポンプの
破損が回避される。

一方、無負荷運転時には第２図（ｂ）に示すように、
切替弁30が連通路29を開放するとともに通路26を閉鎖す
る状態に保持され、制御シリンダ21の流体供給路21aに
対して連通路29を介して吐出圧力が直接作用する状態と
なる。そして、小さな吐出圧力でも作動体20がばね19の
付勢力に打ち勝って第１図の左方へ移動する。これによ
り、斜板11はその傾斜角θが小さな値となる位置に配置
され、ポンプの吐出量が小さくなる。

傾斜角θが０°の時のばね19のばね力を30kgf程度と
すれば、吐出圧力が管路抵抗Paに相当する数kg/cm²で傾
斜角θが０°になる。傾斜角θが０°になると吐出量Ｑ
が０になるため、斜板11は吐出量Ｑが０に近い僅かの量
となる傾斜角θの位置に配置される。従って、動力損失
はPa×Ｑとなり、Ｑが０に近いため動力損失が僅かとな
る。駆動軸３の回転数が増大すると、吐出量Ｑが増大す
るとともに吐出圧力も大きくなる。しかし、この場合に
は斜板11は傾斜角θがより０°に近づく位置に回動さ
れ、吐出量Ｑがすぐに小さくなって動力損失は小さな状
態に維持される。

［実施例２］ 次に第２実施例を第3,4図に従って説明する。この実
施例のポンプは斜板11の傾斜角θを調整する構成が前記
実施例と異なっており、その他の構成は基本的に同じで
あるので同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略
する。

斜板11の傾斜角θを調整するため、制御シリンダが２
個設けられている。斜板11の傾斜角θを増大させる方向
に付勢する付勢手段としての制御シリンダ31は第３図に
おいてケーシング１の内部下方位置に配設され、作動体
32はその一部が流体供給路31aに摺動可能に嵌挿される
とともに、ばね33により流体供給路31aから突出する方
向に付勢されている。流体供給路31aは通路34及び後記
する連通路を介して吐出通路18に連通されている。

前記制御シリンダ31と共同して斜板11の傾斜角θを調
整する他方の制御シリンダ21は、駆動軸３を挟んで制御
シリンダ31と対称位置に配設されている。制御シリンダ
21の流体供給路21aの断面積Saは制御シリンダ31の流体
供給路31aの断面積Sbより大きく形成されている。制御
シリンダ21の流体供給路21aには吐出圧力がパイロット
弁35で絞られた後、通路36を経て供給されるようになっ
ている。又、流体供給路21aは別の通路37を介して吐出
通路18に連通されている。そして、前記流体供給路31a
に連通する通路34と、流体供給路21aに連通する通路37
とは吐出通路18から分岐された連通路38に切替弁39を介
して接続されている。

切替弁39は第４図に示すように、スプール40が連通路
38と対応するポートＰを通路37と対応するポートＡある
いは通路38と対応するポートＢと連通させる位置に移動
可能に構成されている。そして、図示しないソレノイド
の消磁状態においては、スプール40がばね41の付勢力に
よりポートＰとポートＡとを連通する位置に配置され、
ソレノイドの励磁状態においては、スプール40がばね41
の付勢力に抗して第４図に示すポートＰとポートＢとを
連通する位置に配置される。ソレノイドは負荷運転時に
励磁され、無負荷運転時に消磁されるようになってい
る。

負荷運転時には切替弁39のソレノイドが励磁されてス
プール40が第４図に示す位置に保持され、吐出通路18が
制御シリンダ31の流体供給路31aに連通される。この状
態では斜板11の傾斜角θを大きくする方向への力とし
て、ばね33のばね力Ｆと、吐出圧力Pdと流体供給路31a
の断面積Sbとの積の和が作用する。一方、斜板11の傾斜
角θを小さくする方向への力として、パイロット弁35で
絞られた後の圧力P₀と流体供給路21aの断面積Saとの積
が作用する。そして、次式が成立する傾斜角θの位置に
斜板11が配置される。Ｆ＋Pd×Sb＝P₀×Sa 一方、無負荷運転時には切替弁39はスプール40がポー
トＰとポートＡとを連通する位置に保持され、吐出通路
18が制御シリンダ21の流体供給路21aに連通路38を介し
て連通されるとともに、流体供給路31aへの吐出圧力の
供給が停止される。この状態では斜板11の傾斜角θを大
きくする方向への力としてばね33のばね力Ｆのみが作用
し、斜板11の傾斜角θを小さくする方向への力として吐
出圧力Pdと流体供給路21aの断面積Saとの積が作用す
る。従って、吐出圧力が小さくても斜板11の傾斜角θが
小さくなり、吐出量が小さくなって動力損失が減少す
る。

なお、本考案は前記実施例に限定されるものではな
く、例えば、第１実施例においてパイロット弁23を省略
して、斜板11を無負荷運転時のみその傾斜角θが小さく
なる構成としてもよい。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案によれば、無負荷状態で運
転する場合には、切替弁は吐出圧力が斜板に対してその
傾斜角を小さくする力を作用させる制御シリンダに供給
される状態に切替えられ、斜板の傾斜角が小さな状態に
保持されて吐出容量が小さくなり、管路抵抗等による動
力損失を小さくすることができるので、荷役車両等の産
業用車両に装備される油圧ポンプのように駆動軸がエン
ジンと連動して常時駆動される場合に、特に有効な省エ
ネルギ効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第1,2図は本考案を具体化した第１実施例を示し、第１
図はアキシャルピストンポンプの断面図、第２図（ａ）
及び第２図（ｂ）は切替弁の作用を示す概略断面図、第
3,4図は第２実施例を示し、第３図はアキシャルピスト
ンポンプの断面図、第４図は切替弁の概略断面図、第５
図は従来のアキシャルピストンポンプの断面図である。 駆動軸３、斜板11、ピストン12、吐出通路18、付勢手段
としてのばね19,33、制御シリンダ21、連通路29,38、切
替弁30,39、付勢手段としての制御シリンダ31、傾斜角
θ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 後藤 邦文 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 特開 昭52−140003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170480（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】斜板を駆動軸と直交する軸を中心に揺動可
   能に支承し、斜板の傾斜角を変更することにより吐出容
   量を変更可能としたアキシャルピストンポンプにおい
   て、斜板の傾斜角を増大させる方向に付勢する付勢手段
   の付勢力に抗し、傾斜角を減少させる方向への力を吐出
   通路から分岐された連通路を経て供給される吐出圧力の
   作用により斜板に対して作用させる制御シリンダを設
   け、前記連通路の途中に負荷時には前記連通路を閉鎖す
   るとともに無負荷時には前記連通路を開放する切替弁を
   設けたアキシャルピストンポンプ。