JP3585346B2 - Piston pump / motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はピストンポンプ・モータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のピストンポンプ・モータは、シリンダブロックにその回転軸と平行に配設した複数のシリンダと、各シリンダにそれぞれ容積室を画成する複数のピストンと、を備える。ピストンの一端側はシリンダから突出され、斜板にいつも接触するシューに支持される。シリンダブロックが回転すると、各ピストンは斜板との間で往復動し、シリンダの容積室を拡縮させるようになっている。
【0003】
シリンダの吐き出しと吸い込みを制御する弁板が設けられ、シリンダブロックの回転軸を中心とする同一円周上に流入ポートおよび流出ポートが開口される。各シリンダには弁板へ向けてキドニポートが形成され、シリンダの容積室をそれぞれシリンダブロックの回転角度に応じて弁板の流入ポートまたは流出ポートと選択的に連通させる。
【0004】
シリンダブロックの1回転につき、各ピストンはシリンダを1往復する。シリンダの容積室を拡張する行程においては、弁板の流入ポートから容積室に流体を吸い込み、シリンダの容積室を圧縮する行程においては、その流体を弁板の流出ポートへ吐き出すのである。
【0005】
各容積室は“吸い込み”と“吐き出し”の行程を繰り返すが、これら行程の切り替わりに伴う圧力変動は、次式で表される特定の周波数成分をもっている。
【0006】
fn=n・Z・N/60[Hz]
(Z;ピストンの本数、N;回転速度、n=1,2,3,…;次数)
この圧力変動はポンプ・モータの振動や騒音の原因となる上、配管からアクチュエータなどへ伝わり、騒音や振動を装置全体に発生させかねない。また、この特定の周波数成分と配管や構造物の共振周波数が一致すると、騒音や振動の発生レベルを増大させるという可能性もあった。
【0007】
そのため、アキシャルピストンポンプにおいて、圧力変動の周波数成分を分散し、特定の周波数成分のレベルが大きくならないよう、図5のようにシリンダブロック22のシリンダ20およびキドニポート21を円周方向へ不規則な間隔(不等ピッチ)に配設したものや、図6のようにキドニポート21のみをシリンダ20の断面形状の範囲において円周方向へ不規則な間隔(不等ピッチ)に配設したもの、が知られている(実開平7ー310646号公報,特公昭48ー19121号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図5の従来例においては、キドニポート21を含むシリンダ20を同一円周上で不等ピッチに配置するため、シリンダ20の数にこれらの配置を円周方向へずらせる範囲が制限され、大きく不等ピッチ化するのが難しい。また、隣合うシリンダ20間およびキドニポート21間の肉厚に薄くなる箇所を生じるため、シリンダブロックの強度確保の面から不利という不具合があった。図6の従来例においては、キドニポート21の配置のみを不等ピッチ化するが、この場合もキドニポート21の配置は同一円周上のため、シリンダ20の本数に不等ピッチ化の範囲が制限されるという不具合があった。
【0009】
この発明はこのような問題点を解決することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、シリンダブロックにその回転軸と平行に配設したシリンダと、各シリンダにそれぞれ容積室を画成する複数のピストンと、シリンダブロックの回転に伴って各シリンダの容積室を拡縮するようピストンを往復運動させる斜板と、シリンダブロックの回転軸を中心とする同一円周上に流入ポートと流出ポートとを形成した弁板と、各シリンダの容積室をそれぞれシリンダブロックの回転角度に応じて弁板の流入ポートと流出ポートとに選択的に連通させる複数のキドニポートと、をピストンポンプ・モータにおいて、シリンダブロックの回転軸を中心とする同一円周上に各キドニポートの角度位置を決め、各角度位置においてキドニポートを隣のキドニポートとの相対位置に半径方向のズレを与えるべくシリンダブロックの回転軸を中心とする半径の異なる複数の同心円上の1つに配置することにより、キドニポートを円周方向へ不等ピッチ間隔に設定したことを特徴とする。
【0011】
第2の発明では、シリンダブロックにその回転軸と平行に配設したシリンダと、各シリンダにそれぞれ容積室を画成する複数のピストンと、シリンダブロックの回転に伴って各シリンダの容積室を拡縮するようピストンを往復運動させる斜板と、シリンダブロックの回転軸を中心とする同一円周上に流入ポートと流出ポートとを形成した弁板と、各シリンダの容積室をそれぞれシリンダブロックの回転角度に応じて弁板の流入ポートと流出ポートとに選択的に連通させる複数のキドニポートと、をピストンポンプ・モータにおいて、シリンダブロックの回転軸を中心とする同一円周上に各シリンダの角度位置を決め、各角度位置においてシリンダを隣のシリンダとの相対位置に半径方向へのズレを与えるべくシリンダブロックの回転軸を中心とする半径の異なる複数の同心円上の1つに配置することにより、キドニポートを円周方向へ不等ピッチ間隔に設定したことを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】
第1の発明では、キドニポートの配置を半径方向へ変えることにより、キドニポートの回転方向の前後端をそれぞれシリンダブロックの回転中心と結ぶ直線相互の交差角度は、半径の小さい円周上に位置するキドニポートに較べて、半径の大きい円周上に位置するキドニポートの方が小さくなる。したがって、隣のキドニポートとの間隔を大きくとるには半径の大きい円周上にキドニポートを配置し、小さくとるには半径の小さい円周上にキドニポートを配置すればよい。また、弁板の流入ポートおよび流出ポートに対し、各キドニポートは半径の異なる円周上を通過するため、その開閉するタイミングがそれぞれ変化する。これらにより、シリンダが同一円周上を等間隔の配設状態にあっても、各容積室の“吸い込み”と“吐き出し”の切り替わりタイミングに不規則性が生じるため、ポンプ・モータの低騒音化を得られる。
【0013】
第2の発明では、シリンダおよびキドニポートの位置を半径方向へ変えることにより、隣合うシリンダ間およびキドニポート間の直線距離が広がるため、キドニポートを円周方向へ大きく不等ピッチ化することが可能になる。ピストンのストロークは、シリンダブロックと斜板との間でシリンダ位置の半径に応じて変化する。つまり、半径の小さい円周上のシリンダを往復動するピストンはストロークが小さくなり、半径の大きい円周上のシリンダを往復動するピストンはストロークが大きくなる。そのため、シリンダごとに流量が異なるから、ピストン推力自体も周期性をもたなくなる。これらにより、各容積室の“吸い込み”と“吐き出し”の切り替わりに伴う流量変動や圧力変動の不規則性が増大するため、ポンプ・モータの低騒音化を効果的に実現できる。また、シリンダおよびキドニポートを半径方向へずらすことにより、隣接するシリンダ間およびキドニポート間の肉厚が大きく取れるため、シリンダブロックの強度も良好に確保できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1において、ケーシング1とポートブロック2とにより形成される内部空間にシリンダブロック3および斜板4が収装される。5はシリンダブロック3の中心部を貫通する回転軸(シャフト)であり、その一端側はケーシング1から外部へ突出される。回転軸5はポートブロック2の軸穴2aとケーシング1のベアリング1aとにより回転自由に支持され、シリンダブロック3を一体に回転させる。
【0015】
シリンダブロック3には回転軸5と平行に複数のシリンダ6が円周方向へ配置され、各シリンダ6にそれぞれ容積室7を画成するピストン8が挿入される。各ピストン8の一端側はシリンダブロック3から突出され、斜板4にいつも接触するシュー9に支持される。シリンダブロック3が回転すると、各ピストン8は斜板4との間で往復動し、シリンダ6の容積室7を拡縮させる。
【0016】
ケーシング1に斜板4は支持軸10を介して傾転可能に取り付けられる。各容積室7の“吐き出し”と“吸い込み”を制御する弁板11が設けられ、シリンダブロック3の回転軸5を中心とする同一円周上に開口する流入ポート(図3の12a)および流出ポート(図3の12b)を備える。これらポート12a,12bにそれぞれ連通する入口通路と出口通路がポートブロック2に設けられる。各シリンダ6には弁板11へ向けてキドニポート13が形成され、シリンダブロック3の回転角度に応じて各容積室7を弁板11の流入ポート12aまたは流出ポート12bと選択的に連通する。
【0017】
シリンダブロック3の1回転につき、各ピストン8はシリンダ6を1往復する。シリンダ6の容積室7を拡張する行程においては、弁板11の流入ポート12aから容積室7に流体を吸い込み、シリンダ6の容積室7を圧縮する行程においては、その流体を弁板11の流出ポート12bへ吐き出すのである。
【0018】
図2はシリンダ6およびキドニポート13の配設状態を表すものであり、シリンダ6は回転軸5を中心とする同一円周上で等間隔に配置される。キドニポート13については、回転軸5を中心とする同一円周上で等間隔に角度位置を決め、その角度位置においてシリンダ6の断面形状の範囲に納まるよう、回転軸5を中心とする半径がr1〜r3と異なる複数の同心円上にそれぞれ選択的に配置される。
【0019】
ピストンポンプ・モータの振動や騒音は、各容積室7の“吸い込み”と“吐き出し”の切り替わりに伴う圧力変動や流量変動や、各シリンダ6から吐き出される流量の総和が一定周期で変動することが主な発生原因となっており、この切り替わりタイミング(周期)および吐き出し流量変動により、騒音や振動の基本周期が決定される。
【0020】
キドニポート13の配置を半径方向へ変えることにより、キドニポート13の回転方向の前後端をそれぞれ回転軸5の中心と結ぶ直線相互の交差角度は、半径r1の円周上に位置するキドニポートに対し、半径r2の円周上に位置するキドニポート13が大きく、半径r3の円周上に位置するキドニポート13が小さくなる。
【0021】
隣のキドニポート13との間隔を大きくとるには、半径r3の円周上にキドニポート13を配置し、小さくとるには半径r2の円周上にキドニポート13を配置すればよい。また、図3のように弁板11の流入ポート12aおよび流出ポート12bに対し、各キドニポート13は半径r1〜r3の円周上のひとつを通過するため、その開閉するタイミングがそれぞれ変化する。
【0022】
これらにより、シリンダ6の配置が同一円周上で等間隔であっても、ピストン8の往復動に伴う“吸い込み”と“吐き出し”の切り替わる周期に不規則性が生じるため、回転周期の基本成分に振動エネルギが集中しづらくなり、ピストンポンプ・モータの低騒音化を実現できる。
【0023】
図4は別の実施形態としてシリンダ6の配設状態を表すものであり、各シリンダ6は回転軸5を中心とする同一円周上で不等間隔に角度位置を決め、その各角度位置において半径r1〜r3の円周上にそれぞれ選択的に配置される。つまり、シリンダ6の相対位置は、円周方向および半径方向へ変化するようになっている。図示しないが、各キドニポート13は、これらシリンダ6の相対位置に対応する配設状態になり、各シリンダ6の断面形状の範囲に納まるように形成される。
【0024】
シリンダ6の相対位置を半径方向へずらすことにより、キドニポート13は円周方向へ大きく不等ピッチ化することが可能になる。このため、各容積室7の“吸い込み”と“吐き出し”の切り替わりタイミングの不規則性が増大する。
【0025】
ピストン8のストロークは、シリンダブロック3と斜板11との間でシリンダ位置の半径に応じて変化する。つまり、半径の小さい円周上のシリンダ6を往復動するピストン8はストロークが小さくなり、半径の大きい円周上のシリンダ6を往復動するピストン8はストロークが大きくなる。
【0026】
このため、シリンダ6ごとに流量が異なり、ピストン推力自体も周期性をもたなくなるから、ポンプ・モータの低騒音化をいっそう促進できることになる。また、シリンダ6を円周方向と半径方向へずらすことにより、隣合うシリンダ6間およびキドニポート13間の肉厚が大きく取られるため、シリンダブロック3の強度も良好に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を表すピストンポンプ・モータの断面図である。
【図2】同じくキドニポートの配置状態図である。
【図3】同じく弁板の正面図である。
【図4】同じくシリンダの配置状態図である。
【図5】従来例の説明図である。
【図6】従来例の説明図である。
【符号の説明】
3 シリンダブロック
4 斜板
5 回転軸
6 シリンダ
7 容積室
8 ピストン
11 弁板
12a 流入ポート
12b 流出ポート
13 キドニポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a piston pump motor.
[0002]
[Prior art]
A conventional piston pump / motor includes a plurality of cylinders arranged in a cylinder block in parallel with a rotation axis thereof, and a plurality of pistons each defining a volume chamber in each cylinder. One end of the piston protrudes from the cylinder and is supported by a shoe that always contacts the swash plate. When the cylinder block rotates, each piston reciprocates between the swash plate and expands and contracts the volume chamber of the cylinder.
[0003]
A valve plate for controlling the discharge and suction of the cylinder is provided, and the inflow port and the outflow port are opened on the same circumference around the rotation axis of the cylinder block. A kidney port is formed in each cylinder toward the valve plate, and a volume chamber of the cylinder is selectively communicated with an inflow port or an outflow port of the valve plate according to the rotation angle of the cylinder block.
[0004]
For each rotation of the cylinder block, each piston makes one reciprocation of the cylinder. In the process of expanding the volume chamber of the cylinder, fluid is sucked into the volume chamber from the inlet port of the valve plate, and the fluid is discharged to the outlet port of the valve plate in the process of compressing the volume chamber of the cylinder.
[0005]
Each volume chamber repeats the process of “suction” and “discharge”, and the pressure fluctuation accompanying the switching of these processes has a specific frequency component represented by the following equation.
[0006]
fn = n · Z · N / 60 [Hz]
(Z: number of pistons, N: rotation speed, n = 1, 2, 3, ...; order)
This pressure fluctuation causes vibration and noise of the pump / motor, and is transmitted from the piping to the actuator and the like, and may cause noise and vibration throughout the apparatus. Further, when the specific frequency component and the resonance frequency of the pipe or the structure coincide with each other, there is a possibility that the generation level of noise and vibration is increased.
[0007]
Therefore, in the axial piston pump, the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example shown in FIG. 5, the
[0009]
An object of the present invention is to solve such a problem.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect, a cylinder disposed in a cylinder block in parallel with a rotation axis thereof, a plurality of pistons defining a volume chamber in each cylinder, and a volume chamber of each cylinder being expanded and contracted as the cylinder block rotates. A swash plate that reciprocates the piston, a valve plate that has an inflow port and an outflow port formed on the same circumference around the rotation axis of the cylinder block, and the rotation angle of the cylinder block to each volume chamber of each cylinder. A plurality of kidney ports selectively communicating with the inflow port and the outflow port of the valve plate according to the angle of each kidney port on the same circumference centered on the rotation axis of the cylinder block in the piston pump / motor. At each angular position, the cylinder block is turned so that the kidney port is shifted radially to the relative position with the adjacent kidney port at each angular position. By arranging the shaft in one of the plurality of concentric circles of different radius around the, and wherein the set to unequal pitch intervals Kidonipoto the circumferential direction.
[0011]
In the second invention, cylinders arranged in a cylinder block in parallel with the rotation axis thereof, a plurality of pistons each defining a volume chamber in each cylinder, and expansion and contraction of the volume chamber of each cylinder as the cylinder block rotates. A swash plate that reciprocates the piston, a valve plate that has an inflow port and an outflow port formed on the same circumference around the rotation axis of the cylinder block, and the rotation angle of the cylinder block to each volume chamber of each cylinder. A plurality of kidney ports selectively communicating with the inflow port and the outflow port of the valve plate according to the angle of each cylinder on the same circumference around the rotation axis of the cylinder block in the piston pump / motor. The cylinder is centered on the rotation axis of the cylinder block at each angular position to give the cylinder a relative position with the adjacent cylinder in the radial direction. By placing one on a plurality of concentric circles of different radius which is characterized in that it is set to unequal pitch intervals Kidonipoto the circumferential direction.
[0012]
【The invention's effect】
In the first invention, by changing the arrangement of the kidney port in the radial direction, the intersection angle between the straight lines connecting the front and rear ends in the rotation direction of the kidney port with the rotation center of the cylinder block, respectively, is defined as a kidney port located on a circle having a small radius. As compared with, the kidney port located on the circumference with the larger radius is smaller. Therefore, to increase the distance between adjacent kidney ports, the kidney port should be arranged on a circle with a large radius, and to reduce the distance, the kidney port should be arranged on a circle with a small radius. In addition, since each of the kidney ports passes on a circumference having a different radius with respect to the inflow port and the outflow port of the valve plate, the timing of opening and closing each of them varies. As a result, even when the cylinders are arranged at equal intervals on the same circumference, irregularities occur in the timing of switching between “suction” and “discharge” of each volume chamber, thereby reducing noise of the pump / motor. Can be obtained.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, by changing the positions of the cylinders and the kidney ports in the radial direction, the linear distance between the adjacent cylinders and the kidney ports increases, so that the kidney ports can be formed at a large uneven pitch in the circumferential direction. . The stroke of the piston changes between the cylinder block and the swash plate according to the radius of the cylinder position. That is, the stroke of a piston reciprocating on a cylinder on a circle with a small radius becomes small, and the stroke of a piston reciprocating on a cylinder on a circle with a large radius becomes large. Therefore, since the flow rate differs for each cylinder, the piston thrust itself does not have periodicity. As a result, the irregularities of the flow rate fluctuation and the pressure fluctuation accompanying the switching between “suction” and “discharge” of each volume chamber increase, so that noise reduction of the pump / motor can be effectively realized. Further, by shifting the cylinder and the kidney port in the radial direction, the thickness between the adjacent cylinders and between the kidney ports can be increased, so that the strength of the cylinder block can be secured well.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, a
[0015]
A plurality of
[0016]
The
[0017]
Each rotation of the
[0018]
FIG. 2 shows an arrangement state of the
[0019]
The vibration and noise of the piston pump / motor may be caused by pressure fluctuations and flow fluctuations caused by switching between “suction” and “discharge” of each
[0020]
By changing the arrangement of the
[0021]
In order to increase the interval between the
[0022]
As a result, even if the
[0023]
FIG. 4 shows an arrangement state of
[0024]
By shifting the relative position of the
[0025]
The stroke of the
[0026]
For this reason, the flow rate differs for each
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a piston pump / motor representing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an arrangement state diagram of a kidney port.
FIG. 3 is a front view of the valve plate.
FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of cylinders.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional example.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
3
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15711697A JP3585346B2 (en) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | Piston pump / motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15711697A JP3585346B2 (en) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | Piston pump / motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH112180A JPH112180A (en) | 1999-01-06 |
JP3585346B2 true JP3585346B2 (en) | 2004-11-04 |
Family
ID=15642575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15711697A Expired - Fee Related JP3585346B2 (en) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | Piston pump / motor |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3585346B2 (en) |
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1997
- 1997-06-13 JP JP15711697A patent/JP3585346B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH112180A (en) | 1999-01-06 |
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