JP2557122Y2 - 可変容量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可変容量アキシ
ャルピストンポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変容量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５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５１ａ、５２ａを介して駆動軸５３が支承されてお
り、駆動軸５３のスプライン５３１には軸心Ｏと平行に
複数のボア５４を有するシリンダブロック５５が軸心Ｏ
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が揺動中心Ｓ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、５
４２を封塞している。エンドカバー５２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Ｏに沿って押圧し、ピボット６５はシュー
６７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、付勢力により斜板５６の傾角が拡大
されるように、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、延出により斜板５６の傾角が縮小されるように、
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７４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
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に容積変化を生じさせ、低圧の作動油を吸入口
５２１から吸入ポート５８１を経て容積拡大途上（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、高圧の作動油を容積縮小途上（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、圧縮
反力によりシリンダブロック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、上記ポンプで
は、小容量時に動力を損失するという欠点がある。すな
わち、このポンプでは、斜板５６の揺動中心Ｓが軸心Ｏ
上にあるため、図６及び図７に示すように、斜板５６の
傾角θが大きい大容量時（図６参照）に圧縮ばね６３が
斜板５６とシリンダブロック５５とを押圧する付勢力
と、斜板５６の傾角θが小さい小容量時（図７参照）に
圧縮ばね６３が斜板５６とシリンダブロック５５とを押
圧する付勢力とが等しくされている。これらの付勢力
を、ピン６４を押圧するスペーサ６１とシリンダブロッ
ク５５の環状空間６０側端面との長さで示せば、図６に
示す大容量時には長さＬであり、図７に示す小容量時に
も長さＬであるため、両者が等しいことがわかる。この
ため、小さな圧縮反力が生じるのみである小容量時と、
大きな圧縮反力を生じる大容量時とにおいて、等しい付
勢力で圧縮ばね６３が斜板５６とシリンダブロック５５
とを押圧している。また、シュー６７が斜板５６と回転
摺動する際に生じる抵抗力や、シリンダブロック５５が
弁板５８と回転摺動する際に生じる抵抗力等のうち、圧
縮ばね５３の付勢力によるものも、大容量時と小容量時
とで等しくされている。したがって、小容量時にも大容
量時と等しい駆動トルクを必要とする。また、このポン
プでは、コントロールばね７２を付勢力により斜板５６
の傾角が拡大される位置に設け、かつコントロールシリ
ンダ７４を延出により斜板５６の傾角が縮小される位置
に設けて構成しているため、例えば大容量から小容量に
移行する際にコントロールシリンダ７４内に吐出圧力油
を導入しなければならず、かつ斜板５６の振れを充分に
抑制するために強い付勢力のコントロールばね７２を使
用しなければならないので、容量制御のために高い吐出
圧力を使用することとなり、この点でも動力損失の問題
があった。さらに、このポンプでは、コントロールばね
７２の付勢力が弱ければ、特に高速運転時に斜板５６が
運転中に振れることがあり、このため傾角の変動を生じ
て吐出容量が不安定になることがあるとともに、コント
ロールばね７２と離反しやすい斜板５６がコントロール
シリンダ７４の作動体７３と離反・衝突を繰り返して異
音を生じることもある。

【０００９】本考案は、小容量時の無駄な動力損失をな
くし、吐出容量に応じた駆動トルクで駆動可能とすると
ともに、斜板の振れによる吐出容量の不安定化及び異音
の発生を防止しつつ容量制御の際の動力損失をもなくす
ことを解決すべき課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案のポンプは、上記
課題を解決するため、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た駆動軸と、該駆
動軸の軸心と平行に複数のボアを有して該駆動軸と共に
回転し、圧縮ばねにより該軸心に沿って該エンドカバー
側に付勢されるシリンダブロックと、該ケーシングに揺
動可能に枢支されコントロールばねと対向するコントロ
ールシリンダにより傾角を変化させる斜板と、該斜板と
回転摺動可能に係留されたシューを介し、該斜板の該傾
角に応じて各該ボア内を往復動する複数のピストンと、
ピンを介して該圧縮ばねにより該軸心に沿って該シリン
ダブロックとは逆の該斜板側に付勢されるピボットと、
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み、前記斜
板の揺動中心を前記軸心から前記ピストンの下死点側へ
変位させるとともに、前記コントロールばねをその付勢
力により該斜板の傾角が縮小される位置に設け、かつ前
記コントロールシリンダをその延出により該斜板の傾角
が拡大される位置に設けて構成するという新規な手段を
採用している。

【００１１】

【作用】本考案のポンプでは、斜板の揺動中心を軸心か
らピストンの下死点側へ変位させて構成したため、傾角
を縮小する斜板は（揺動中心と軸心との変位×縮小させ
る傾角の正接）分だけシリンダブロックから遠ざかる方
向に移行する。このため、圧縮ばねは、斜板の変位と同
調するシュー、シューリテーナ、ピボット及びピンを介
して斜板側の一端がシリンダブロックから遠ざかる方向
に移行し、付勢力を弱化する。このため、小さな圧縮反
力が生じるのみである小容量時には圧縮ばねが斜板とシ
リンダブロックとを弱化された付勢力で押圧し、シュー
が斜板と回転摺動する際に生じる抵抗力や、シリンダブ
ロックが弁板と回転摺動する際に生じる抵抗力等のう
ち、圧縮ばねの付勢力によるものも、小容量時には小さ
くされる。したがって、小容量時に要する駆動トルクは
自動的に大容量時に要する駆動トルクよりも小さくな
る。また、このポンプでは、コントロールばねをその付
勢力により斜板の傾角が縮小される位置に設け、かつコ
ントロールシリンダをその延出により斜板の傾角が拡大
される位置に設けて構成したため、圧縮反力によるモー
メント差を利用してコントロールばねの付勢力を小さく
することができ、容量制御のために高い吐出圧力を使用
する必要がなく、この点でも動力損失の問願がない。さ
らに、このポンプでは、斜板は圧縮反力のモーメントの
差によって従来よりもより一層傾角を縮小する方向に力
を受けることとなるが、斜板はコントールシリンダと必
ず当接している。このため、斜板は、コントロールばね
の付勢力が弱くても、運転中に振れることが確実に防止
されている。このため、このポンプでは、斜板を所望の
傾角に維持して吐出容量を安定化することができ、かつ
異音の問題もない。

【００１２】

【実施例】以下、本考案を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。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、５を介して駆動軸４が支承されて
おり、駆動軸４のスプライン４１には軸心Ｏと平行に複
数のボア７を有するシリンダブロック６が軸心Ｏに沿っ
て変位可能に嵌合されている。また、ケーシング１に
は、斜板９が揺動中心Ｓを中心として揺動可能に枢支さ
れている。このポンプでは、図２にも示すように、斜板
９の揺動中心Ｓを後述するピストン１０の下死点側へ軸
心Ｏに対して垂直に所定の変位ｅをもって構成している
ことに最も特徴を有する。この斜板９に、図１に示すよ
うに、プレーンベアリング９１を介して回転摺動可能に
シュー８が係留されている。シュー８にはピストン１０
が係留されており、このピストン１０はシリンダブロッ
ク６の各ボア７内を往復動可能に収納されている。シリ
ンダブロック６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
分がシリンダブロック６のボア開口端７ａ、７ａ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１３ｂが形成されている。

【００１３】駆動軸４とシリンダブロック６との間の環
状空間２０内にはスペーサ２１、サークリップ２２を介
して圧縮ばね２３が配設されている。スペーサ２１は圧
縮ばね２３の付勢力によりピン２４を介してピボット２
５を軸心Ｏ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２２は同圧縮ばね
２３の付勢力によりシリンダブロック６をピボット２５
とは逆方向へ押圧している。

【００１４】また、付勢力により斜板９の傾角が縮小さ
れるように、エンドカバー２におけるピストン１０の上
死点側には、斜板９の一端と当接する付勢ロッド１５が
コントロールばね１４を介して装備されている。他方、
延出により斜板の傾角が拡大されるように、この付勢ロ
ッド１５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の下死点側には、コントロールシリ
ンダ１６が配設されている。このように、このポンプで
は、コントロールシリンダ１６をピストン１０の下死点
側に装備していることも他の特徴としている。このコン
トロールシリンダ１６には斜板９の他端と当接された作
動体１７が設けられており、この作動体１７は制御弁３
０を介して吐出圧力油が圧力室１８に供給されることに
より延出可能となされている。また、このコントロール
シリンダ１６には作動体１７の移動を規制する規制ロッ
ド１９も設けられている。

【００１５】制御弁３０は吐出口１３ｂと油管により接
続されており、この制御弁３０には、吐出圧力油をコン
トロールシリンダ１６の圧力室１８に導入する切欠けと
圧力室１８から作動油をドレン槽に還流する切欠けとを
もつスプール３１が設けられている。このスプール３１
は、押圧ばね３２によって圧力室１８とドレン槽とを連
通すべく押圧されており、所定の操作によりソレノイド
３３が励磁されれば吐出口１３ｂと圧力室１８とが連通
される。

【００１６】このポンプでは、前記従来のポンプと同様
に、低圧の作動油を容積拡大途上（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、高圧の作動油を容積縮小途上（ピストン１０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２３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。

【００１７】そして、図２に示すように、斜板９の傾角
θが大きい大容量時には、圧縮ばね２３が斜板９とシリ
ンダブロック６とを押圧する付勢力は、ピン２４を押圧
するスペーサ２１とシリンダブロック６の環状空間２０
側端面との長さで示せば、長さＬである。また、図３に
示すように、斜板９の傾角θが小さい小容量時には、圧
縮ばね２３が斜板９とシリンダブロック６とを押圧する
付勢力は、同様に長さｌ（Ｌ＞ｌ）である。すなわち、
図４に示すように、大容量時の斜板９ａは変位ｅを半径
として小容量時の斜板９ｂとなり、この際、大容量時の
傾角θと小容量時の傾角θとの差をΦとすれば、斜板９
に対して径方向に摺動可能な大容量時のシューリテーナ
２６ａは軸心Ｏ方向に（ｅ・ｔａｎΦ）分、つまり（Ｌ
−ｌ）だけ移行して小容量時のシューリテーナ２６ｂと
なる。つまり、図２及び図３に示すように、斜板９は、
大容量から小容量へと吐出容量を変更する際、シリンダ
ブロック６から（Ｌ−ｌ）だけ遠ざかる方向に移行す
る。このため、圧縮ばね２３は、斜板の変位（Ｌ−ｌ）
と同調するプレーンベアリング９１、シュー８、シュー
リテーナ２６、ピボット２５、ピン２４を介して一端が
シリンダブロック６から（Ｌ−ｌ）だけ遠ざかる方向に
移行し、付勢力を弱化する。

【００１８】このため、このポンプでは、小さな圧縮反
力が生じるのみである小容量時には圧縮ばね２３が斜板
９とシリンダブロック６とを弱化された付勢力で押圧す
る。また、大きな圧縮反力を生じる大容量時には圧縮ば
ね２３が斜板９とシリンダブロック６とを従来と同様に
充分な付勢力で押圧する。こうして、シリンダブロック
６が弁板１１から離反するのを防止する。同時にこのポ
ンプでは、シュー８が斜板９と回転摺動する際に生じる
抵抗力や、シリンダブロック６が弁板１１と回転摺動す
る際に生じる抵抗力等のうち、圧縮ばね２３の付勢力に
よるものも、小容量時には小さくされている。したがっ
て、小容量時に要する駆動トルクは自動的に大容量時に
要する駆動トルクよりも小さくなっている。

【００１９】したがって、このポンプでは、斜板９の揺
動中心Ｓを軸心Ｏから下死点側へ変位させているため、
小容量時の無駄な動力損失をなくし、吐出容量に応じた
駆動トルクで駆動可能である。また、このポンプでは、
ピストン１０がシュー８を介して斜板９に及ぼす圧縮反
力は、揺動中心Ｓが軸心Ｏから下死点側に変位されてい
ることにより、上死点側で大きなモーメントとされ、下
死点側で小さなモーメントとされている。そして、圧縮
反力による上死点側のモーメント及びコントロールばね
１４のモーメントと、圧縮反力による下死点側のモーメ
ント及びコントロールシリンダ１６のモーメントとが対
向している。このため、コントロールばね１４のモーメ
ント、ひいてはコントロールばね１４の付勢力は従来よ
りも弱くされている。

【００２０】このため、例えば、ポンプを大容量から小
容量に移行させるのであれば、制御弁３０における押圧
ばね３２の付勢力により圧力室１８の作動油をスプール
３１の切欠けを介してドレン槽に還流させれば、斜板９
は、圧縮反力によるモーメントの差により、弱い付勢力
のコントロールばね１４であっても、傾角を縮小し、吐
出容量を縮小する。逆に、ポンプを小容量から大容量に
移行させるのであれば、所定の操作によりソレノイド３
３を励磁し、吐出圧力油をスプール３１の切欠けを介し
て圧力室１８に供給させる。この際、小容量では圧縮反
力が小さいことから上死点側のモーメントと下死点側の
モーメントとにさほどの差がなく、コントロールばね１
４の弱い付勢力をコントロールシリンダ１６の作動体１
７で作動させる。これにより、比較的低い吐出圧力の吐
出圧力油であっても、斜板９の傾角が拡大し、吐出容量
が拡大される。

【００２１】したがって、このポンプでは、斜板９の揺
動中心Ｓを軸心Ｏから下死点側へ変位させており、かつ
コントロールシリンダ１６を下死点側へ装備しているた
め、圧縮反力によるモーメント差を利用してコントロー
ルばね１４の付勢力を小さくすることができ、容量制御
のために高い吐出圧力を使用する必要がなく、この点で
も動力損失の問題がない。

【００２２】さらに、このポンプでは、斜板９は圧縮反
力のモーメントの差によって従来よりもより一層傾角を
縮小する方向に力を受けることとなるが、コントロール
シリンダ１６が下死点側に装備されていることから、斜
板９はコントールシリンダ１６の作動体１７と必ず当接
している。このため、斜板９は、コントロールばね１４
の付勢力が弱くても、運転中に振れることが確実に防止
されている。したがって、このポンプでは、斜板９を所
望の傾角に維持して吐出容量を安定化することができ、
かつ異音の問題もない。

【００２３】なお、上記実施例のポンプでは、コントロ
ールシリンダ１６とコントロールばね１４とを駆動軸４
に対して対称にそれぞれエンドプレート２に装備した
が、コントロールばね１４をコントールシリンダ１６と
斜板９に対して対称にケーシング１に装備してもよい。

【００２４】

【考案の効果】以上詳述したように、本考案のポンプ
は、実用新案登録請求の範囲記載の手段を採用している
ため、小容量時の無駄な動力損失をなくし、吐出容量に
応じた駆動トルクで駆動することが可能である。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、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。

【００２５】また、本考案のポンプは、実用新案登録請
求の範囲記載の手段を採用しているため、容量制御のた
めに高い吐出圧力を使用する必要がなく、この点でも動
力損失の問題がないとともに、斜板が所望の傾角に維持
されで吐出容量が安定化し、かつ斜板がコントロールシ
リンダ及びコントロールばねと離反・衝突を繰り返さな
いので、異音の発生を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のポンプの縦断面図である。

【図２】実施例のポンプにおける大容量時の要部断面図
である。

【図３】実施例のポンプにおける小容量時の要部断面図
である。

【図４】実施例のポンプにおける大容量時及び小容量時
の模式図である。

【図５】従来のポンプの縦断面図である。

【図６】従来のポンプにおける大容量時の要部断面図で
ある。

【図７】従来のポンプにおける小容量時の要部断面図で
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 １４…コントロールばね １６…コントロールシリンダ ２３…圧縮ばね ２５…ピボット ２６…シューリテーナ
Ｏ…軸心 Ｓ…揺動中心 ｅ…変位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−272974（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−146269（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104986（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(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た駆動軸と、該駆動軸の軸
   心と平行に複数のボアを有して該駆動軸と共に回転し、
   圧縮ばねにより該軸心に沿って該エンドカバー側に付勢
   されるシリンダブロックと、該ケーシングに揺動可能に
   枢支されコントロールばねと対向するコントロールシリ
   ンダにより傾角を変化させる斜板と、該斜板と回転摺動
   可能に係留されたシューを介し、該斜板の該傾角に応じ
   て各該ボア内を往復動する複数のピストンと、ピンを介
   して該圧縮ばねにより該軸心に沿って該シリンダブロッ
   クとは逆の該斜板側に付勢されるピボットと、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み、前記斜板の揺動
   中心を前記軸心から前記ピストンの下死点側へ変位させ
   るとともに、前記コントロールばねをその付勢力により
   該斜板の傾角が縮小される位置に設け、かつ前記コント
   ロールシリンダをその延出により該斜板の傾角が拡大さ
   れる位置に設けて構成したことを特徴とする可変容量ア
   キシャルピストンポンプ。