JP3103533B2 - 油圧ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルなど
の建設機械などに用いられる油圧ポンプに関し、詳しく
は２つのピストンポンプが並列に配置されて一体に構成
されるパラレル形油圧ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、典型的な従来のパラレル形油圧
ポンプの構成を示す断面図であり、たとえば実公昭５７
−２０９号公報に開示されている。油圧ポンプ１は、２
つの斜軸式ピストンポンプ３，４が並列に配置されてハ
ウジング２に収容される。一方のピストンポンプである
駆動ポンプ３はディーゼルエンジンなどのエンジンから
回転力が伝達される主回転軸５によって駆動される。他
方のピストンポンプである従動ポンプ４は従動回転軸６
を有し、主回転軸５に固定される駆動歯車７に従動回転
軸６に固定される従動歯車８が噛合して従動回転軸６に
回転力が伝達され、これによって従動ポンプ４が駆動さ
れる。

【０００３】駆動歯車７には回転軸線を中心として周方
向に複数のピストン１６が回動自在に連結され、各ピス
トン１６はシリンダブロック１５に挿脱自在に装着され
る。同様に従動ポンプ４も複数のピストン１６とシリン
ダブロック１５を備える。駆動ポンプ３および従動ポン
プ４のシリンダブロック１５が配置されるポンプ室１０
と、駆動歯車７および従動歯車８が配置される歯車室１
１とは隔壁９によって仕切られている。主回転軸５を回
転駆動して油圧ポンプ１を駆動させたとき各ポンプ３，
４からのドレン油が各ポンプ３，４の潤滑のために用い
られ、さらにこのドレン油の一部はポンプ室１０から歯
車室１１に導かれ、歯車７，８の潤滑油となる。また、
ハウジング２にはポンプ室１０内に臨んでドレンポート
１７が設けられ、このドレンポート１７を介してポンプ
室１０内に溜まるドレン油がタンクに戻される。

【０００４】油圧ポンプ１は、たとえば油圧ショベルに
設けられ、油圧ショベルの走行用または旋回用の油圧モ
ータの駆動源などとして用いられる。このような油圧ポ
ンプ１の吐出量は斜軸式ピストンポンプである各ポンプ
３，４の斜軸の傾斜角度を調整することによって行う
が、この斜軸の角変位駆動のため、あるいは油圧ショベ
ルの各種アクチュエータの駆動のために、たとえば小形
のギアポンプなどが油圧ポンプ１とは別途に設けられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の油圧
ポンプ１にはいくつかの問題点が存在する。まず第１の
問題点は、歯車室１１内で歯車７，８が回転するときの
回転トルクの損失が大きいことである。図７に示される
ように駆動歯車７と従動歯車８とは噛合して相互に反対
方向に回転し、歯車室１１内のドレン油は歯車７，８の
外周部に沿って歯車７，８の回転とともに流れるが、歯
車７，８の噛合部において両側から流込んできた油が噛
合部２８で衝突し、歯車７，８の周方向に沿って流れる
油の速度が失われる。すなわち、歯車７，８とともに流
れる油の運動エネルギが失われ、歯車７，８の回転トル
クがその分だけ失われることになる。

【０００６】第２の問題点は、歯車室１１内の油温が上
昇することである。ポンプ３，４からの歯車室１１に導
かれたドレン油は、歯車７，８によって撹拌されて歯車
の潤滑に供されるが、上述したように周方向に流れる油
が衝突することによって油の運動エネルギが失われる
が、この失われた運動エネルギは熱に変換されて油の温
度を上昇させる。

【０００７】歯車室１１内の油は高温となる歯車７，８
を冷却する役目も担っているが、撹拌されて油の温度が
上昇すると冷却効果が低減し、さらに作動油が劣化して
しまうといった問題も生じる。

【０００８】

【０００９】

【００１０】本発明の目的は、パラレル形油圧ポンプの
歯車室内の油をスムーズに流して回転トルクの損失、お
よび歯車室内の温度の上昇を抑える油圧ポンプを提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、回
転力が入力される主回転軸によって駆動される駆動ポン
プと、前記主回転軸に設けられる駆動歯車に噛合する従
動歯車を介して駆動力が伝達される従動回転軸によって
駆動される従動ポンプとを有し、駆動ポンプおよび従動
ポンプが並列にハウジングに収容される油圧ポンプにお
いて、ハウジングには駆動歯車および従動歯車が収容さ
れる歯車室と、駆動および従動ポンプが収容されるポン
プ室とを仕切る隔壁が設けられ、歯車室に臨むハウジン
グに、歯車室内のドレン油をタンクに戻すためのドレン
ポートが設けられ、駆動および従動ポンプからのドレン
油が歯車の潤滑のために歯車室に導かれ、歯車室内の油
はドレンポートから排出されて、歯車室を通過する一連
の循環経路が形成され、駆動および従動歯車に対向する
隔壁、および隔壁とは反対側で、駆動および従動歯車に
対向する前壁と、各歯車との間の距離が、摩擦抵抗を低
減するために小さく設定され、駆動歯車と従動歯車との
噛合部に対向する隔壁および前壁に、噛合部における歯
車の回転方向上流側の領域と下流側の領域とを連通する
連通空間が凹状に形成され、駆動および従動歯車の外周
に沿って流れる油が、前記上流側の領域で合流し、前記
凹所を介して噛合部を超えて前記下流側の領域に導かれ
て歯車室内を循環し、前記駆動ポンプおよび従動ポンプ
は斜板式油圧ポンプであることを特徴とする油圧ポンプ
である。

【００１２】本発明に従えば、主回転軸に回転力を入力
することによって駆動ポンプが駆動されるとともに、主
回転軸の回転力は駆動側歯車および従動側歯車を介して
従動回転軸を駆動し、これによって従動ポンプが駆動さ
れる。駆動および従動ポンプは、たとえばピストンポン
プから成り、ドレン油が潤滑のために用いられ、このド
レン油はポンプが収容されるポンプ室から隔壁を介して
駆動および従動歯車が収容される歯車室に導かれ、各歯
車の潤滑のために用いられる。

【００１３】駆動歯車と従動歯車とは噛合しているの
で、互いに逆方向に回転することになる。したがって、
歯車室内のドレン油は各歯車の外周に沿って歯車ととも
に流れ、歯車の噛合始めにおいて両側からの油が合流す
ることになるが、噛合部に対向する隔壁およびハウジン
グの壁部の少なくともいずれか一方に、噛合部における
歯車の回転方向上流側の領域と下流側の領域とを連通す
る連通空間が形成されるので、歯車の噛合始め部に導か
れた左右両方の油は連通空間を介して歯車の噛合部を超
えて下流側の領域に導かれる。下流側の領域に導かれた
油は再び歯車の回転とともに従動歯車側または駆動歯車
側に分かれて流れることになる。このように本発明では
歯車室内で油は歯車に沿って循環して流れるので、従来
の構成のように歯車の外周部に沿って流れる油が噛合部
で衝突して油の運動エネルギが熱に変換されて油が高温
になるといったことが防がれる。また、これによって駆
動時に高温となる歯車を冷却する油の冷却機能も向上す
ることができる。

【００１４】

【００１５】また、ポンプ室から歯車室に導かれたドレ
ン油は歯車室に設けられるドレンポートを介してタンク
に戻される。すなわち、タンクからポンプに供給される
作動油の一部がドレン油としてポンプ室に漏出し、さら
に歯車室に導かれてタンクに戻されるので、歯車室を通
過する一連の循環経路が形成されることになる。

【００１６】高速で回転する歯車は高温となり、歯車室
内の油はこの高温となった歯車の冷却機能も担うが、歯
車室内に油が滞留すると油の温度も高くなり、冷却機能
が低下することになる。本発明では歯車室にドレンポー
トを設けて歯車室を通過する循環経路を形成したので、
歯車室内に油が滞留することが防がれ、これによって歯
車室内の油温が上昇することが防がれ、効果的に歯車を
冷却することができる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る油圧ポンプ３０を示す横断面図であり、図２は油圧ポ
ンプ３０の縦断面図であり、図３は油圧ポンプ３０の油
圧回路図である。油圧ポンプ３０は、たとえば油圧ショ
ベルなどの建設機械に用いられ、ハウジング３１内に２
つのピストンポンプである駆動ポンプ３５および従動ポ
ンプ３６を並列に収容するパラレル形油圧ポンプに第２
の従動ポンプ３７を取付けた構成となっている。

【００２１】ハウジング３１はハウジング本体３２とハ
ウジング本体３２の前端側（図１の左方）に装着される
前カバー３３と、ハウジング本体３２の後端側（図１の
右方）に装着される後カバー３４とから構成され、ハウ
ジング本体３２に駆動ポンプ３５および従動ポンプ３６
が収容される。駆動ポンプ３５の主回転軸４０および従
動ポンプ３６の従動回転軸４１は互いに平行に配置さ
れ、主回転軸４０は前端部がハウジング３１から突出し
て設けられ、中間部がハウジング本体３２の前端部に設
けられる軸受４２によって回転自在に軸支され、後端部
が後カバー３４に設けられる軸受４３によって回転自在
に軸支される。従動回転軸４１の前端部もハウジング本
体３２の前端部に設けられる軸受４４に回転自在に軸支
され、後端部が後カバー３４に設けられる軸受４５に回
転自在に軸支される。ハウジング本体３２に設けられる
軸受４２，４４はハウジング本体３２の前端を塞ぐ隔壁
５９に装着される。

【００２２】主回転軸４０には隔壁５９に近接して駆動
歯車４６が固定され、この駆動歯車４６に噛合する従動
歯車４７が従動回転軸４１の前端部に固定される。これ
らの歯車４６，４７を覆って前カバー３３がハウジング
本体３２にボルトによって取付けられ、ハウジング本体
３２の隔壁５９と前カバー３３とによって形成される空
間である歯車室４８内に各歯車４６，４７が収容され
る。主回転軸４０の前端部は、各歯車４６，４７に対向
する前カバー３３の前壁６９に装着されるシール５０を
介して前方に突出している。この突出する主回転軸４０
に、たとえばディーゼルエンジンまたはガソリンエンジ
ンなどのエンジンまたは電動機４９から回転力が入力さ
れる。

【００２３】次に図２を参照して駆動ポンプ３５の構成
について説明する。駆動ポンプ３５の主回転軸４０の中
央部にはシリンダブロック５１がスプライン結合によっ
て主回転軸４０に結合され、シリンダブロック５１は主
回転軸４０と一体に回転する。シリンダブロック５１に
は主回転軸４０を中心として周方向に複数のピストン装
着孔が、等間隔に主回転軸４０に並行に形成され、各ピ
ストン装着孔にはそれぞれピストン５２が主回転軸４０
の軸線方向に挿脱自在に装着される。各ピストン５２の
先端部には回動自在にシュー５３が装着される。

【００２４】ハウジング本体３２の隔壁５９側には斜板
支持台５６が設けられ、この斜板支持台５６には、主回
転軸４０および従動回転軸４１の各軸線に垂直な傾動軸
線回りに傾動可能に斜板５５が支持される。この斜板５
５には、主回転軸４０を中心とする環状の円板状のシュ
ープレート５４が装着され、このシュープレート５４の
一表面上を、回転軸４０を中心として前記シュー５３が
滑動する。なお、このシュープレート５４は斜板５５と
一体とする構造も可能である。

【００２５】シリンダブロック５１と後カバー３４との
間には環状で片面が球面状の円板状のバルブプレート５
７が軸線回りの回転を阻止された状態で後カバー３４に
装着される。バルブプレート５７には、回転軸４０の軸
線を中心とする一対の半円弧状の弁孔（図示せず）が形
成され、一方の弁孔は油圧ポンプ３０の吸入口（図示せ
ず）に連通し、他方の弁孔は吐出口（図示せず）に連通
する。したがって、エンジン４９によって主回転軸４０
を図２の左方から見て時計まわりに回転駆動すると、図
２において紙面の奥側に配置されるピストン５２は、シ
ュープレート５４に沿って上方へ移動するシュー５３に
よってピストン装着孔から引出されて吸入口から作動油
を吸引し、図２の紙面の手前側に配置されるピストン５
２はシュープレート５４に沿って移動するシュー５３に
よって押込まれてピストン装着孔内の作動油を出口から
吐出する。

【００２６】ピストン５２には軸線方向に沿って貫通す
る油導通路６０が形成され、各シュー５３にも軸線方向
に貫通する油導通路６１が形成される。したがって、ポ
ンプ駆動時にこれらの油導通路６０，６１を介してシュ
ー５３とシュープレート５４との間の滑動面に作動油の
一部が供給されてシュー５３はシュープレート５４上を
スムーズに滑動することができる。このようにして生じ
たドレン油はハウジング本体３２と後カバー３４とによ
って形成される空間であるポンプ室３９に溜まり、シリ
ンダブロック５１の回転によってポンプ室内で撹拌さ
れ、斜板５５と斜板支持台５６との摺動面などの潤滑油
として利用されるとともに、ハウジング本体３２の隔壁
５９に装着される軸受４２，４４の隙間を介して歯車室
４８に導かれる。

【００２７】主回転軸４０の回転力は駆動歯車４６およ
び従動歯車４７を介して従動回転軸４１に伝達される。
従動ポンプ３６も前述の駆動ポンプ３５と同様の構成を
備えており、従動回転軸４１の回転によって駆動され
る。なお、駆動ポンプ３５に対応する従動ポンプ３６の
構成には同一の参照符号を付して説明は省略する。この
ようにして油圧ポンプ３０は２機のポンプ３５，３６を
駆動して吸入口から吸入した作動油を吐出口から吐出
し、油圧ショベルの走行用油圧モータまたは旋回用油圧
モータ、または油圧シリンダを駆動させる。

【００２８】各ポンプ３５，３６は斜板５５の傾転角度
を変えることによって吐出量を調整することができる。
各ポンプ３５，３６の上方には回転軸４０，４１に平行
に設けられ、軸線方向に変位可能にサーボピストン６２
が設けられる。サーボピストン６２と斜板５５とは傾転
ピン６３を介して連結され、サーボピストン６２を前後
に変位駆動することによって斜板５５の傾転角度が変わ
り、吐出量を調整することができる。

【００２９】このようなサーボピストン６２を駆動させ
るために油圧ポンプ３０は第２の従動ポンプ３７が取付
けられる。第２の従動ポンプ３７は歯車ポンプから成
り、駆動歯車が従動回転軸４１にスプラインまたはセレ
ーション継手によって回転トルク伝達可能に連結され
る。

【００３０】図４は、歯車室４８を前方から示す横断面
図である。この図４および図１を参照して歯車室４８の
構成を次に説明する。前述したようにポンプ３５，３６
からのドレン油はポンプ室３９から歯車室４８に導か
れ、駆動歯車４６，４７の潤滑のために用いられる。駆
動歯車４６に従動歯車４７が噛合しているので、駆動歯
車４６が図４において時計まわりに回転すると従動歯車
４７は反時計まわりに回転することになり、歯車室４８
内の作動油はこの歯車４６，４７の回転に従って流れ
る。

【００３１】歯車室４８は、ハウジング本体３２の隔壁
５９と前カバー３３の前壁６９と周壁７９とによって規
定される。歯車室４８内の油は、各歯車４６，４７の回
転による遠心力によって外周部に運ばれ、各歯車４６，
４７の外周部と周壁７９との間の空間に沿って歯車４
６，４７の回転とともに流れる。噛合部８０に対向する
隔壁５９に噛合部８０における歯車４６，４７の回転方
向Ａ上流側の領域Ｓ１と下流側の領域Ｓ２とを連通する
連通空間８１が隔壁５９に凹状に形成され、同様に前カ
バー３３の前壁６９の噛合部８０に対向する部分に領域
Ｓ１と領域Ｓ２とを連通する連通空間８２が形成され
る。したがって、駆動歯車４６および従動歯車４７の回
転とともに左右両側から噛合部８０に流込んできた油は
連通空間８１，８２を介して噛合部８０をまたいで回転
方向Ａ上流側の領域Ｓ１から下流側の領域Ｓ２に導か
れ、下流側の領域Ｓ２から再び駆動歯車４６および従動
側歯車４７の左右両側に別れて再び外周に沿って流れる
ことになる。このようにして歯車室４８内では油の流れ
が失われず、歯車室４８内でスムーズに循環するので、
従来のように噛合部において油の速度が失われて油の運
動エネルギが熱に変換されて、回転トルクの損失および
油の温度が上昇するといったことが防がれる。これによ
って歯車４６，４７の冷却効果も向上する。

【００３２】歯車などの回転円板の摩擦抵抗を低減させ
るためには、回転する円板とその円板に対向する壁面と
の距離を極端に小さくならない範囲で小さくすることが
有効である。

【００３３】したがって本実施形態では、図１に示すよ
うに駆動歯車４６に対しては駆動歯車４６の前方側の表
面と、前カバー３３の前壁６９との間の隙間７１と、駆
動歯車４６の後方側の表面とハウジング本体３２の隔壁
５９との間の間隙７３とを小さく設定している。従動歯
車４７に関しても同様に、後方側の表面と隔壁５９との
間の間隙７０と、前カバー３３の前壁６９側の表面と従
動歯車４７との間の間隙７２とをともに小さく設定して
いる。

【００３４】また歯車室４８に連通するドレンポート８
５がハウジング３１に形成される。ポンプ室３９からの
ドレン油は前述したように隔壁５９の軸受４２，４４を
介して歯車室４８に導かれ、さらにドレンポート８５を
介してタンク８６に戻される。すなわち、歯車室４８を
通過する一連の循環経路が形成されることになるので、
高温となった油が歯車室４８内に滞留するといったこと
が防がれ、効果的に歯車４６，４７を冷却することがで
きる。このような循環流れは、隔壁を設けてポンプ室と
歯車室との油の通路をある程度制限することにより、は
じめて可能となる。

【００３５】またポンプ室３９から歯車室４８に効果的
にドレン油を導くために隔壁５９に貫通孔を形成しても
よい。

【００３６】図５は歯車４６，４７の噛合部８０の部分
拡大図である。駆動歯車４６が矢符Ｂで示すように時計
まわりに回転するとき、噛合部における駆動歯車４６の
歯９０の一側面９０ａと従動歯車４７の歯９１の一側面
９１ａとが当接して従動歯車４７は反時計まわりに回転
することになる。各ポンプ３５，３６が無負荷であり、
主回転軸４０を回転駆動するエンジン等４９が低速回転
するときには従来は従動歯車４７の歯９１の両側面９１
ａ，９１ｂが駆動歯車４６に衝突してガラガラといった
騒音が発生していたが、本発明では従動回転軸４１の回
転トルクによって駆動される第２の従動ポンプ３７が設
けられるので、この第２の従動ポンプ３７が負荷とな
り、従動歯車４７は駆動歯車４６の回転を妨げる向き、
すなわち図５において矢符Ｃ方向に常に回転トルクが作
用する。これによってポンプ３５，３６の無負荷、低速
回転時においても従動歯車４７が振動することなく、常
に歯９１の一側面９１ａを駆動歯車４６の歯９０の一側
面９０ａに当接させて回転し、騒音を可及的に防止する
ことができる。

【００３７】この第２の従動ポンプ３７は、サーボピス
トン６２の駆動に限らず、たとえばパイロット圧源もし
くは油圧ショベルの各種アクチュエータの駆動用のポン
プなど、従動回転軸４１に負荷を作用させる物であれば
よい。また、第２の従動ポンプ３７は歯車ポンプに限ら
ず、トロコイド歯形の内接歯車ポンプであってもよく、
ベーンポンプであってもよい。

【００３８】本実施形態では駆動および従動ポンプ３
５，３６は、斜板式ピストンポンプとしたが、本発明の
他の実施形態として各ポンプ３５，３６を斜軸式ピスト
ンポンプとしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、駆動歯
車と従動歯車との噛合部における回転方向上流側の領域
と下流側の領域とを連通する連通空間を設けることによ
って、歯車室内の油をスムーズに循環させることがで
き、これによって動力損失を可及的に低減し、また歯車
室内の油の温度の上昇も抑え、冷却効果も向上すること
ができる。

【００４０】また、歯車室にドレンポートを設けること
によってポンプ室からのドレン油を歯車室を介してタン
クに戻すことができ、これによって温度が上昇した油が
歯車室に滞留して冷却効果が低減するといったことを防
ぐことができる。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である油圧ポンプ３０を
示す横断面図である。

【図２】油圧ポンプ３０の縦断面図である。

【図３】油圧ポンプ３０の油圧回路図である。

【図４】歯車室４８を示す正面図である。

【図５】歯車４６，４７の噛合部８０の部分拡大図であ
る。

【図６】従来の油圧ポンプ１を示す断面図である。

【図７】歯車室１１を示す断面図である。

【図８】噛合部２８の部分拡大図である。

【符号の説明】

３０ 油圧ポンプ ３１ ハウジング ３９ ポンプ室 ４０ 主回転軸 ４１ 従動回転軸 ４６ 駆動歯車 ４７ 従動歯車 ４８ 歯車室 ５９ 隔壁 ８０ 噛合部 ８５ ドレンポート ８６ タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−121352（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−69165（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−200107（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 1/16 F04B 23/06 F04B 53/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転力が入力される主回転軸によって駆
   動される駆動ポンプと、前記主回転軸に設けられる駆動
   歯車に噛合する従動歯車を介して駆動力が伝達される従
   動回転軸によって駆動される従動ポンプとを有し、駆動
   ポンプおよび従動ポンプが並列にハウジングに収容され
   る油圧ポンプにおいて、 ハウジングには駆動歯車および従動歯車が収容される歯
   車室と、駆動および従動ポンプが収容されるポンプ室と
   を仕切る隔壁が設けられ、歯車室に臨むハウジングに、
   歯車室内のドレン油をタンクに戻すためのドレンポート
   が設けられ、駆動および従動ポンプからのドレン油が歯
   車の潤滑のために歯車室に導かれ、歯車室内の油はドレ
   ンポートから排出されて、歯車室を通過する一連の循環
   経路が形成され、 駆動および従動歯車に対向する隔壁、および隔壁とは反
   対側で、駆動および従動歯車に対向する前壁と、各歯車
   との間の距離が、摩擦抵抗を低減するために小さく設定
   され、 駆動歯車と従動歯車との噛合部に対向する隔壁および前
   壁に、噛合部における歯車の回転方向上流側の領域と下
   流側の領域とを連通する連通空間が凹状に形成され、 駆動および従動歯車の外周に沿って流れる油が、前記上
   流側の領域で合流し、前記凹所を介して噛合部を超えて
   前記下流側の領域に導かれて歯車室内を循環し、 前記駆動ポンプおよび従動ポンプは斜板式油圧ポンプで
   あることを特徴とする油圧ポンプ。