JP3681258B2 - 可変容量型斜板ピストンポンプ - Google Patents

可変容量型斜板ピストンポンプ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変容量型斜板ピストンポンプに関し、特に、斜板に直接、力を作用させて、ポンプ軸入力を一定に保つ馬力制御を行う形式のピストンポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、可変容量型斜板ピストンポンプおける斜板の傾転角を制御し、馬力一定制御を行う形式のピストンポンプに関するものとして、例えば、第6図に示すものがあり、これについて説明する。
【0003】
この可変容量型斜板ピストンポンプ(以下ピストンポンプという)では、本体1に回転自在に支承される主軸6とスプライン結合され軸方向に主軸6を中心とする円周上に複数のシリンダ9を穿設したシリンダブロック7と、シリンダブロック7の各シリンダ9内に往復動可能に嵌挿された各ピストン8のシリンダブロック7からの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダ9に連通する通路を有する複数のシュー12と、各シュー12を摺接させる摺動面を形成する斜板13を傾動可能に支持する傾動部13aと、本体1とシリンダブロック7との間で各シリンダ9と本体1のケーシング2とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレート20と、斜板13を傾動する制御シリンダ21に対抗して斜板13とケーシング2間に調整自在に介装されるばね部材24とからなり、シリンダ9内の圧油を連通路31、絞り32を介して制御シリンダ21に導入し、ばね部材24に対抗する制御ピストン22で斜板13を傾動させ、斜板13の傾転角に見合った吐出量が得られようポンプ軸入力を一定に保つ、定馬力制御を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ピストンポンプの構造ものでは、ピストンポンプの斜板制御をポンプ吐出圧が作用するシリンダ及び制御シリンダによるモーメントと、このモーメントに対抗するばねと油圧により発生する操作モーメントのバランスによって、ポンプ軸の入力を一定に制御する方式をとっているため、回転速度の変化に伴い、操作モーメントが変化して、馬力制御が変化してしまうと言う問題があった。
【0005】
更に、上記の特性により、ポンプをエンジン等の原動機にて駆動した場合、回転数が下がると、原動機の出力トルクが低下するにも関わらず、ポンプの入力トルクの設定値が変化しないため、低回転時に原動機の負荷が大きくなり、原動機の回転数の低下や原動機の回転、停止を招いてしまい、また、エンジンの出力トルク(=ポンプの入力トルク)は、回転数が低下すると低くなるが、原動機の全回転域にて、回転数の低下や回転停止を防止をするため、ポンプの設定トルクは、低回転時の原動機の出力トルクに合わせなければならず、原動機の出力を有効に利用することができないと言う問題があった。
【0006】
そこで、この発明は、原動機の回転速度に応じたポンプの斜板の傾転角を制御する制御トルクを変更して、原動機の出力トルクを有効に利用できるピストンポンプを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、本体と、本体に回転自在に支承される主軸と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シューを摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレートと、シリンダに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装されるばね部材とを備え、斜板に発生するシリンダによるモーメントとばね部材によるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAを配設し、当該制御シリンダAに導入する圧力の導入部を斜板のシューの摺動面に設けて、当該導入部にシューの通路を介してシリンダ内の圧 を導入する。
【0008】
第2の発明では、本体と、本体に回転自在に支承される主軸と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シューを摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレートと、斜板の傾転角を減少させるよう配設される制御シリンダBと、制御シリンダBに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装されるばね部材とを備え、シリンダ内の圧油を連通路を介して制御シリンダBに導入して、斜板に発生するシリンダ,制御シリンダBによるモーメントとばね部材によるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAを配設し、当該制御シリンダAに導入する圧力の導入部を斜板のシューの摺動面に設けて、当該導入部にシューの通路を介してシリンダ内の圧力を導入する。
【0009】
第3の発明では、前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入する。
【0010】
第4の発明では、前記斜板の傾転角を減少させるよう配設される制御シリンダBに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態に関わる可変容量型斜板ピストンポンプ(以下ピストンポンプという)は、図1に示すように、本体1が、ケーシング2とフロントカバー3とからなっている。
【0012】
本体1の内部にはシール部材4でシールされ、軸受5a,5bで支承される主軸6とスプライン結合して、一体的に回転するシリンダブロック7が収めらている。
【0013】
このシリンダブロック7には、主軸6を中心にして異なる円周上に等間隔で複数の中空なピストン8が配設されている。
【0014】
各ピストン8は、シリンダブロック7に成形したシリンダ9に摺動自由に嵌挿され、シリンダ室10を区画し、ピストン8の頭部8aはリテーナ11によって保持されるシュー12と揺動可能に係合しながら斜板13に摺接する。
【0015】
リテーナ11は、シリンダブロック7内に嵌挿されるばね15,ピン16を介して付勢されるブッシュ17によって揺動自在に押圧されている。
【0016】
斜板13に成形される半円筒状の傾動部13aは、フロントカバー3に設けた半円状の凹部3aに介装した軸受18に摺接して、傾動するようになっており、また、斜板13の傾動部13aには軸受潤滑用の油溜凹部13dが成形されている。
【0017】
シュー12には凹部12aと連通穴12bが連通して設けられており、連通穴12bの一端側はピストン8の中空路8bを介してシリンダ室10に、他端側の凹部12aは、斜板13の摺接面13bの吐出行程に開口する導入部である連通孔13cとそれぞれ間欠的に連通するようになっている。
【0018】
そして、この連通孔13cは、斜板13の傾動部13aに設けた油溜凹部13dと連通している。
【0019】
シリンダブロック7の他端側は、ピン19で係止されたバルブプレート20と摺接し、シリンダブロック7の回転で往復動するピストン8によりシリンダ9への作動油の吸込み、吐出を切り換える。
【0020】
ピストン8の頭部8aはリテーナ11によって保持されるシュー12と揺動可能に係合しながら斜板13に摺接して、斜板13の傾動に対して互いに相反する向きに作用するような斜板の位置にばね部材である制御ばね24a,24bが調整部材25により調整自在に装着されて、ピストン8に発生する反力に対抗するように設けてある。
【0021】
フロントカバー3には制御シリンダA27が成形されており、この制御シリンダA27に摺動自由に制御ピストンA28が嵌挿され、制御ピストンA28により制御シリンダA室29が区画されている。
【0022】
制御ピストンA28の一端28aは、部材28bを介して、斜板13と当接しており、斜板13の反対側に位置するピストン8に発生する反力に対抗するように配設してある。
【0023】
そして、フロントカバー3には、制御シリンダA室29に連通する制御通路31b、絞り32b、32cが設けられており、この制御通路31bは、斜板13の傾動部13aに介装した軸受18に設けた小孔18aを介して軸受潤滑用の油溜凹部13dと連通されている。
【0024】
シリンダ室10内の圧力Pが上昇すると、制御ばね24a,24bに対抗してシリンダ室9内に反力が生じて、その反力に相応して斜板13に作用するとともに、シリンダ室10内の圧力Pがシュー12に設けた連通穴12b、凹部12a、斜板13に成形した導入部である連通孔13c、油溜凹部13d、軸受18の小孔18a、制御通路31b、絞り32b、32cを介して制御シリンダ室A29に制御圧力Paとして導入され、前記ピストン8に対抗して制御シリンダ室A29内に反力が生じて、その反力に相応して制御ピストンA28が伸張して、斜板に発生するシリンダ9,制御シリンダA29によるモーメントと制御ばね24a,24bによるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、ポンプの回転に対応して斜板13の傾転角に見合った吐出量が得られるように、ポンプ主軸6の軸入力を一定に保つ、定馬力制御が行われる。
【0025】
次に、その作用について説明する。今、仮に、図示しないエンジン等の原動機によりポンプの主軸6が回転すると、主軸6に連動してシリンダブロック7が回転する。
【0026】
シリンダブロック7が回転すると、シュー12は、斜板13の摺動面13bを摺動しながら、順次軸6方向に往復運動を繰り返し、シュー12に係合したピストン8が伸張行程でシリンダ室10に作動油を導き入れ、圧縮行程では作動油を加圧して、吐出する。
【0027】
ピストン8の圧縮行程において、シリンダ室10内の圧力Pによりピストン8に反力が発生すると、制御ばね24a,24bに対抗して反力に相応して、斜板13を傾動させる。
【0028】
一方、シリンダ室10内の圧力Pは、シュー12の連通穴12b、凹部12a、斜板13の摺接面13bに開口する導入部である連通孔13cとポンプの回転速度に相応してそれぞれ間欠的に連通して、傾動部13aに設けた油溜凹部13dに導入され、斜板13の傾動部13aと軸受18との潤滑、あるいは静圧軸受として作用するとともに、さらに、油溜凹部13dより軸受18の小孔18a、制御通路31b、絞り32b、32cを介して制御シリンダ室A29にシリンダ室10内の圧力Pが制御圧力Paとして導入されて、発生する反力及びシリンダ8による反力と制御ばね24a,24bとの抗力による斜板回りのモーメントバランスの回転速度による部分を打ち消すことで、回転速度に関係なくポンプの入力トルクを一定にする馬力制御をすることができる。
【0029】
そこで、斜板13の傾動部周りのモーメントについて、図2に示す説明図を参照して説明する。ピストン8に発生する反力による斜板の傾転角を減少方向に傾動させるモーメントをMp、制御ばねによるモーメントMs、斜板の傾転角を増大方向に傾動する制御ピストンA28によるモーメントM2とすると、斜板13の傾動支持周りのモーメントは以下の式にて表される。
Mp−M2−Ms=0
【0030】
ポンプの負荷圧力をP、斜板の傾転角をθ、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピストンA28の直径d、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピストンA28の斜板傾動中心Oからの距離r、ピストンシュー12より斜板摺動面13bより導入される圧力Pa、制御ばね24a、24bによる力Fs、制御ばね24a、24bの荷重点の斜板傾動中心Oからの距離をrs、制御ばね24a,24bのばね定数をk、制御ばね24a,24bのたわみ量をx、a,b,c,eを定数とすると、モーメントの式の各項目は、以下のように表される。
【0031】
まず、Mpは以下の式にて近似される。
Mp=aP+bN+cθ+e
【0032】
M2は以下の式にて近似される。
M2=(π/4)d2 rPa
【0033】
ここで、Paは斜板13とピストンシュー12の摺動面13bから斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御シリンダA27へ供給される作動油による制御圧力であり、ポンプの回転中、制御圧力Paはピストン内圧力Pとポンプケース内圧力pとが交互に導入されることとなり、波形としては短形波状となる。
【0034】
ところが、回転数が増加した場合には、制御シリンダA27内に圧力Paが籠もるため、圧力Paの低下が少ないうちに、圧力Paはピストン内圧力Pを導入するために、圧力Paの平均値はポンプの負荷圧力及び回転数の増加に伴い増加することとなり、圧力Paは近似的に以下の式にて表すことができる。
Pa=αP×βN
【0035】
従って、M2は以下の式にて表わされる。
M2=(π/4)d2 rPa=(π/4)d2 r(αP×βN)
【0036】
Msは以下の式にて表わされる。
Ms=Fs(θ)×rs
【0037】
以上の条件より前述のモーメントバランスの式は以下の様になる。
(aP+bN+cθ+e)
−{(π/4)d2 rαPβN}−Fs(θ)rs=0 1)
【0038】
ここで、P=P1,N=N1,θ=θ1とおくと、
(aP1+bN1+cθ1+e)
−{(π/4)d2 rαP1βN1}−Fs(θ1)rs=0 2)
【0039】
次にN=N2に回転速度が変化したとき、θ1が変化しθ=θ2でバランスしたとすると、
(aP1+bN2+cθ2+e)
−{(π/4)d2 rαP1βN2}−Fs(θ2)rs=0
【0040】
1)−2)式より
rs{Fs(θ2)−Fs(θ1)}+b(N2−N1)+c(θ2−θ1)
−{(π/4)d2 rαP1β(N2−N1)}=0 3)
【0041】
ここで、θ2−θ1は微小角であると仮定すると、制御ばねのたわみの変化量Δxは以下の式で近似される。
Δx≒rs(θ2−θ1)
【0042】
ゆえにFs(θ2)−Fs(θ1)は以下の式にて表される。
Fs(θ2)−Fs(θ1)=k×rs(θ2−θ1)
【0043】
従って、3)式は
krs2 (θ2−θ1)+c(θ2−θ1)
={(π/4)d2 rαP1β−b}(N2−N1)
【0044】
∴(θ2−θ1)={(π/4)d2 rαP1β−b}(N2−N1)
/(krs 2 +c) 4)
【0045】
ここで、N2>N1である場合、
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)の大きさにより斜板の傾転角は以下のように変化する。
【0046】
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)>0 θ2>θ1
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)<0 θ2<θ1
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)=0 θ2=θ1
【0047】
ポンプの入力トルクは、圧力と押しのけ容積によって決定されるが、押しのけ容積は斜板の傾転角θによって決定されるため、上記の結果より回転数の変化に対してポンプの入力トルクを増減することが可能となる。
【0048】
このように、圧力の導入部を斜板13のシュー12との摺動面13bに設け、導入された制御圧力Paにてピストン8に発生する反力に対抗して設けた制御ピストンA28を介して反力を伝える構成にしたので、斜板回りのモーメントバランスの回転速度に依る部分を打ち消すことができ、回転速度に関係なく、ポンプの馬力制御特性を一定にすることができる。
【0049】
また、回転速度によるモーメント変化分を決定する制御シリンダA27のシリンダ径dの大きさによって自在に変更できるので、回転速度が低下する場合、斜板の傾転角θを小さくするようなモーメントバランスが設定可能になり、原動機の回転速度の低下による出力馬力の低下に合わせたポンプの入力トルクの制御ができる。
【0050】
更に、高速回転(定格回転)でポンプの制御トルクを設定し、低回転で制御トルクが低下するようにしたので、低回転域でのポンプへの入力トルクに設定トルクを合わせる必要がなくなり、高回転域で制御トルクを設定でき、原動機の出力を有効に使用できる効果がある。
【0051】
そして、制御シリンダA27に導入する圧油を斜板13の傾動部13aに設けた油溜凹部13dを経由して導入するようにしたので、斜板13の傾動部13aの潤滑を兼ねることができるとともに、制御シリンダA27へ連通する制御通路と一部共有化が図れ、吐出ポート近傍での制御通路が不要となるため、ピストンポンプが小型になる。
【0052】
次に、第3図に示す第2の実施の形態は、斜板の傾転角を減少させるよう傾動する制御シリンダを有する構成のみを相違させたもので、その他は、第1の実施の形態と同じであり、ここで、相違する構成についてのみ説明し、他の構成要素の詳細については省略する。
【0053】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態に関わる可変容量型斜板ピストンポンプ(以下ピストンポンプという)は、図3に示すように、ケース2には制御シリンダB21が成形されており、このシリンダB21に摺動自在に制御ピストンB22が嵌挿され、制御ピストン22により制御シリンダB室23が区画されている。
【0054】
ケース2には、制御シリンダ室B23に連通する制御通路31a、絞り32aが設けられており、この制御通路31aは、シリンダ室10と連通している。
【0055】
制御ピストンB22の一端22aは、部材22bを介して斜板13に揺動自在に当接しており、斜板13の傾動に対して互いに相反する向きに作用するような斜板13の位置に制御ばね24a,24bが調整部材25により調整自在に装着されて、制御ピストンB22の動きに対して逆方向に作用するように設けてある。
【0056】
フロントカバー3には制御シリンダA27が成形されており、この制御シリンダA27に摺動自由に制御ピストンA28が嵌挿され、制御ピストンA28により制御シリンダA室29が区画されている。
【0057】
制御ピストン28の一端28aは、部材28bを介して、斜板13と当接しており、斜板13の反対側に設けた前記制御シリンダB22の動きに対して逆方向に作用するように配設してある。
【0058】
そして、フロントカバー3には、制御シリンダ室A29に連通する制御通路31b、絞り32b,32cが設けられており、この制御通路31bは、斜板13の傾動部13aに介装した軸受18に設けた小孔18aを介して軸受潤滑用の油溜凹部13dと連通されている。
【0059】
シリンダ室10内の圧力Pが制御通路31a、絞り32aを介して制御シリンダB室23に制御圧力として導入されると、制御ばね24a,24bに対抗して制御シリンダ室B23内に反力が生じて、その反力に相応して制御ピストンB22が伸張して、斜板13に作用するとともに、シリンダ室10内の圧力Pがシュー12に設けた連通穴12b、凹部12a、斜板13に成形した導入部 である連通孔13c、油溜凹部13d、軸受18の小孔18a、制御通路31b、絞り32b,32cを介して制御シリンダ室A29に制御圧力Paとして導入され、制御ばね24a,24b、前記制御ピストンB22に対抗して制御シリンダ室A29内に反力が生じて、その反力に相応して制御ピストンA28が伸張して、斜板13に発生するシリンダ9、制御シリンダA27、制御シリンダB21によるモーメントと制御ばね24a,24bによるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、ポンプの回転に対応して斜板13の傾転角に見合った吐出量が得られるように、ポンプ主軸6の軸入力を一定に保つ、定馬力制御が行われる。
【0060】
次に、その作用について説明する。ピストン8の圧縮行程において、シリンダ室10の圧油によりピストン8に反力が発生しするとともに、シリンダ室10内の圧力Pが制御通路31a、絞り32aを介して制御シリンダB室23に制御圧力Paとして導入されると、制御ばね24a,24bに対抗して制御シリンダ室B23内にも反力が生じて、制御ピストンB22が伸張して、これ等の反力に相応して、斜板13を傾動させる。
【0061】
一方、シリンダ室10内の圧力Pは、シュー12の連通穴12b、凹部12a、斜板13の摺接面13bに開口する導入部である連通孔13cとポンプの回転速度に相応してそれぞれ間欠的に連通して、傾動部13aに設けた油溜凹部13dに導入され、斜板13の傾動部13aと軸受18との潤滑、あるいは静圧軸受として作用するとともに、さらに、油溜凹部13dより軸受18の小孔18a、制御通路31b、絞り32b,32cを介して制御シリンダ室A29にシリンダ室10内の圧力Pが制御圧力Paとして導入されて発生する反力及びシリンダ8,制御シリンダB室23に導入されるシリンダ室10内の圧力Pによる反力と制御ばね24a,24bとの抗力による斜板回りのモーメントバランスの回転速度による部分を打ち消すことで、回転速度に関係なくポンプの入力軸を一定にする馬力制御をすることができる。
【0062】
そこで、斜板13の傾動部周りのモーメントについて、図4に示す説明図を参照して説明する。ピストン8に発生する推力による斜板の傾転角を減少方向に傾動させるモーメントをMp、制御ばねによるモーメントMs、斜板の傾転角を減少方向に傾動する制御ピストンB22によるモーメントM1、斜板の傾転角を増大方向に傾動する制御ピストンA28によるモーメントM2とすると、斜板13の傾動支持周りのモーメントは以下の式にて表される。
Mp+M1−M2−Ms=0
【0063】
ポンプの負荷圧力をP、斜板の傾転角をθ、斜板の傾転角θを減少方向に傾動する制御ピストンB22の直径D、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピストンA28の直径d、斜板の傾転角θを減少方向に傾動する制御ピストンB22の斜板傾動中心Oからの距離R、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピストンA28の斜板傾動中心Oからの距離r、ピストンシュー12より斜板摺動面13bより導入される制御圧力Pa、制御ばね24a、24bによる力Fs、制御ばね24a、24bの荷重点の斜板傾動中心Oからの距離をrs、制御ばね24a,24bのばね定数をk、制御ばね24a,24bのたわみ量をx、a,b,c,eを定数とすると、モーメントの式の各項目は以下に表される。
【0064】
まず、Mpは以下の式にて近似される。
Mp=aP+bN+cθ+e
【0065】
次に、M1は以下の式にて近似される。
M1=(π/4)D2 RP
【0066】
M2は以下の式にて近似される。
M2=(π/4)d2 rPa
【0067】
ここで、Paは斜板13とピストンシュー12の摺動面13bから斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御シリンダA27へ供給される作動油による制御圧力であり、ポンプの回転中、制御圧力Paはシリンダ10内の圧力Pとポンプケース内の圧力pとが交互に導入されることとなり、Paの波形としては短形波状となる。
【0068】
ところが、回転数が増加した場合には、制御シリンダA27内に圧力が籠もるため、Paの低下が少ないうちに、制御圧力はシリンダ室10内の圧力Pを導入するために、Paの平均値はポンプの負荷圧力及び回転数の増加に伴い増加することとなり、Paは近似的に以下の式にて表すことができる。
Pa=αP×βN
【0069】
従って、M2は以下の式にて表わされる。
M2=(π/4)d2 rPa=(π/4)d2 r(αP×βN)
【0070】
Msは以下の式にて表わされる。
Ms=Fs(θ)×rs
【0071】
以上の条件より前述のモーメントバランスの式は以下の様になる。
(aP+bN+cθ+e)+{(π/4)D2 RP}
−{(π/4)d2 rαPβN}−Fs(θ)rs=0 5)
【0072】
ここで、P=P1,N=N1,θ=θ1とおくと、
(aP1+bN1+cθ1+e)+{(π/4)D2 RP1}
−{(π/4)d2 rαP1βN1}−Fs(θ1)rs=0 6)
【0073】
次にN=N2に回転速度が変化したとき、θ1が変化しθ=θ2でバランスしたとすると、
(aP1+bN2+cθ2+e)+{(π/4)D2 RP1}
−{(π/4)d2 rαP1βN2}−Fs(θ2)rs=0
【0074】
5)−6)式より
rs{Fs(θ2)−Fs(θ1)}+b(N2−N1)+c(θ2−θ1)
−{(π/4)d2 rαP1 β(N2−N1)}=0 7)
【0075】
ここで、θ2−θ1は微小角であると仮定すると、制御ばねのたわみの変化量Δxは以下の式で近似される。
Δx≒rs(θ2−θ1)
【0076】
ゆえにFs(θ2)−Fs(θ1)は以下の式にて表される。
Fs(θ2)−Fs(θ1)=k×rs(θ2−θ1)
【0077】
従って、7)式は
krs2 (θ2−θ1)+c(θ2−θ1)
={(π/4)d2 rαP1β−b}(N2−N1)
【0078】
∴(θ2−θ1)={(π/4)d2 rαP1β−b}(N2−N1)
/(krs 2 +c) 8)
【0079】
ここで、N2>N1である場合、
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)の大きさにより斜板の傾転角は以下のように変化する。
【0080】
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)>0 θ2>θ1
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)<0 θ2<θ1
{(π/4)d2 rαP1β−b}/(krs2 +c)=0 θ2=θ1
【0081】
ポンプの入力トルクは、圧力と押しのけ容積によって決定されるが、押しのけ容積は斜板の傾転角θによって決定されるため、上記の結果より回転数の変化に対してポンプの入力トルクを増減することが可能となり、前記第1の実施の形態と同じ効果があり、その効果については以下省略する。
【0082】
次に、第5図に示す第3の実施の形態は、制御シリンダBに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入する手段の構成のみを相違させたもので、その他は、第2の実施の形態と同じであり、ここで、相違する構成についてのみ説明し、他の構成要素の詳細については省略する。
【0083】
そこで、第3の実施の形態の可変容量型斜板ピストンポンプは、制御シリンダB21に導入する圧油を制御シリンダA27に連通する通路31bより連通路31d、絞り32dを介して連通するように構成してあり、このため、制御シリンダB21に導入される制御圧力Paは、シリンダ室10の圧Pより低くなり、制御ピストンB22に発生する反力が小さくなるため、対抗する制御ばね24a,24bも小さくすることができる。
【0084】
なお、上記の各実施の形態例は、クレイドル形の斜板を用いた可変容量型斜板ピストンポンプの例を説明したが、本発明は、上記可変容量型斜板ピストンポンプに限らず、同様に効果が期待できる範囲でトラニオン形の斜板を用いた可変容量型斜板ピストンポンプにも適用できることは言うまでもない。
【0085】
【発明の効果】
第1,2の発明によれば、シリンダ8に発生する反力あるいはシリンダ8と制御シリンダBとに発生する反力と制御ばね24a,24bとの抗力による斜板回りのモーメントバランスで斜板を傾動させ、定馬力制御する可変容量型斜板ピストンポンプであって、斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAを配設し、前記制御シリンダAに導入する圧油の導入部を斜板のシューの摺動面に設けて、当該導入部にシューの通路を介してシリンダ内の圧力を導入するようにしたので、斜板回りのモーメントバランスの回転速度に依る部分を打ち消すことができ、回転速度に関係なく、ポンプの馬力制御特性を一定にすることができる。また、回転速度によるモーメント変化分を決定するシリンダ径dの大きさによって自在に変更できるので、回転速度が低下する場合、傾斜角を小さくするようなモーメントバランスが設定可能になり、原動機の回転速度の低下による出力馬力の低下に合わせたポンプの入力トルクの制御ができる。更に、高回転速度(定格回転)でポンプの制御トルクを設定し、低回転で制御トルクが低下するようにしたので、低回転域でのポンプへの入力トルクに設定トルクを合わせる必要がなくなり、高回転域で制御トルクを設定でき、原動機の出力を有効に使用できる効果がある。
【0086】
第3の発明によれば、制御シリンダAに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部を経由して導入するようにしたので、斜板の傾動部の潤滑を兼ねることができるとともに、制御シリンダAへ連通する制御通路と一部共有化が図れ、吐出ポート近傍での制御通路が不要となるため、ピストンポンプが小型になる。
【0087】
第4の発明によれば、制御シリンダBに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入するようにしたので、制御シリンダBに導入される制御圧力は、シリンダ内圧より低くなり、制御ピストンBの反力が小さくなるため、対抗するばねを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態例を示す可変容量型斜板ピストンポンプの正面断面図である。
【図2】同じく図1における斜板の傾転モーメントを説明する説明図である。
【図3】同じく第2の実施の形態例を示す可変容量型斜板ピストンポンプの正面断面図である。
【図4】同じく図3における斜板の傾転モーメントを説明する説明図である。
【図5】同じく第3の実施の形態例を示す可変容量型斜板ピストンポンプの正面断面図である。
【図6】従来例を示す可変容量型斜板ピストンポンプの正面断面図である。
【符号の説明】
1 本体
2 ケース
3 フロントカバー
4 シール部材
5a,5b ベアリング
6 主軸
7 シリンダブロック
8 ピストン
8a 頭部
8b 中空路
9 シリンダ
10 シリンダ室
11 リテーナ
12 シュー
12a 凹部
12b 連通路
13 斜板
13a 傾動部
13b 摺動面
13c 連通孔
13d 油溜凹部
15 ばね
16 ピン
17 ブッシュ
18 軸受
18a 小孔
19 ピン
20 バルブプレート
21 制御シリンダB
22 制御ピストンB
23 制御シリンダ室B
24a,24b 制御ばね
25 調整部材
27 制御シリンダA
28 制御ピストンA
29 制御シリンダ室A
30 部材
31a,31b,31d 制御通路
32a,32b,32c,32d 絞り
d 制御シリンダAの直径
D 制御シリンダBの直径
Fs 制御ばね力
M1 制御シリンダBによるモーメント
M2 制御シリンダAによるモーメント
Mp シリンダによるモーメント
Ms 制御ばねによるモーメント
O 斜板傾動中心
P シリンダ内の圧力
Pa 制御圧力
p ケーシング内の圧力
r 制御ピストンAの斜板傾動中心Oからの距離
rs 制御ばねの荷重点の斜板傾動中心Oからの距離
R 制御ピストンBの斜板傾動中心Oからの距離
θ 斜板の傾転角

Claims (4)

  1. 本体と、本体に回転自在に支承される主軸と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シューを摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレートと、シリンダに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装されるばね部材とを備え、斜板に発生するシリンダによるモーメントとばね部材によるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAを配設し、当該制御シリンダAに導入する圧力の導入部を斜板のシューの摺動面に設けて、当該導入部にシューの通路を介してシリンダ内の圧力を導入するようにしたことを特徴する可変容量型斜板ピストンポンプ。
  2. 本体と、本体に回転自在に支承される主軸と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シューを摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレートと、斜板の傾転角を減少させるよう配設される制御シリンダBと、制御シリンダBに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装されるばね部材とを備え、シリンダ内の圧油を連通路を介して制御シリンダBに導入して、斜板に発生するシリンダ,制御シリンダBによるモーメントとばね部材によるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAを配設し、当該制御シリンダAに導入する圧力の導入部を斜板のシューの摺動面に設けて、当該導入部にシューの通路を介してシリンダ内の圧力を導入するようにしたことを特徴する可変容量型斜板ピストンポンプ。
  3. 前記斜板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダAに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入するようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の可変容量型斜板ピストンポンプ。
  4. 前記斜板の傾転角を減少させるよう配設される制御シリンダBに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して導入するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の可変容量型斜板ピストンポンプ。
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