JP3805457B2 - 回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動油等の比較的粘度の高い潤滑油内で回転する回転体の回転数を検出する回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフト等の回転数を検出するためには、回転体にパルスエンコーダ、発電機、近接スイッチを用いた回転計等を取りつけている。しかし、油圧ポンプ、モータ等の回転体においては、かかる電気的検出器は使用環境、コスト、信頼性の面等からみても余り利用されていない。一方で、可変容量ポンプの回転数を検出し、検出した回転数に応じて、制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御したり、油圧モータの回転数をフィードバックして同期させたりするような回転数を検出して制御するシステムが要求されてきている。
【０００３】
そこで、特開平５−９９１２６号公報においては、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプの吐出口に、固定絞りを設けて該固定絞り前後の差圧を検出することで、可変容量ポンプの回転数を検出する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このものにおいては、可変容量ポンプの回転数を検出するため、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプ吐出口の固定絞り前後の差圧を計測していることから、固定容量ポンプに圧力損失が生じ、その分だけ無駄なエネルギー損失があるという問題があった。また、回転数は固定絞り前後の差圧で検出していることから、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御しようとすると、検出した差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換しなければならず、そのための制御弁が別に必要になるという問題があった。さらに、可変容量ポンプの回転数を検出するのに、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプが必要不可欠となり、可変容量ポンプ単独では構成出来ないという問題もあった。
【０００５】
そこで、実公平７−５４６２４号公報のものでは、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、斜板又はシリンダブロックのいずれか一方に検出ポートを設け、この検出ポートと上記ピストン孔に区画形成したピストン室とを連通し、斜板又はシリンダブロックが回転して、上記検出ポートとピストン室との連通を断続するようにしている。
【０００６】
そして、検出ポートにピストン室内の圧力や、シリンダブロック又は斜板の回転周期に比例した周期のパルスを伝達させ、ポンプの回転パルスやピストン室内の圧力を検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実公平７−５４６２４号公報のもので実際に回転数を検出するには、検出ポートに発生するシリンダブロック又は斜板の回転周期に比例した周期の、パルス状の圧力波形の単位時間当たりのパルス数を検出しなければならず、具体的には、圧力波形を電気的な信号に変換する例えば圧力センサーと、そのセンサーの電気信号のパルス数を計測するパルスカウンターなどの電気的な装置が必要となる。さらに、それらの装置を用いて回転数を検出し、制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御しようとすると、今度は、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器が必要となり、装置全体が複雑な構成となり、コスト高になると同時に大型化し、さらには構成が複雑なことから高い信頼性を得ることが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来のかかる問題点を鑑みなされたもので、その課題は、作動油等の潤滑油内で回転する回転体の回転数を検出するために、また、かかる回転体を有する油圧ポンプ又はモータの回転数を検出するために、電気的な計測装置や可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプを必要としない回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供することである。また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない、構造が簡単で、回転数を油圧制御しやすい圧力値として取り出せる回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供することである。
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、作動油等の潤滑油下に浸され、回転体の一部を形成する連続面と、該連続面との距離を一定とされ、潤滑油が流入可能にされた入口と排出可能にされた出口からなる微小隙間部を連続面とで形成する部分面を設ける。さらに、微小隙間が入口から出口に向かって漸次減少するように部分面に勾配を設ける等して配設する。そして、部分面上の微小隙間の中央よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって、回転数を圧力で取り出すようにして回転数検出装置を有する回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供する。
【００１０】
連続面と部分面の形成する微小隙間を漸次減少するようにすると、潤滑油の粘性により、二つの面が相対的に移動、例えば一方が移動すると、移動に伴って、潤滑油が移動する側の面に引き込まれるようにして、入口側から微小隙間に向かって流入する。ここで、微小隙間は、極く小さく、かつ、移動に伴って隙間が次第に小さくなるので、隙間内に流入した潤滑油は油膜状となり、その油膜が次第に薄くなるようにして出口より排出される。この際、微小隙間に流れ込んだ油膜は、丁度粘性流体が相対運動する傾斜した二面間を通過する際に発生する動圧を利用した動圧（すべり）軸受の原理と同じ状態となる。従って、微小隙間に動圧が発生し、その大きさは二つの面の相対速度に比例する。この動圧を外部に取り出すことにより、相対速度即ち回転数に比例した圧力として取り出すようにできる。
【００１１】
ここで、微小隙間に発生する動圧の圧力分布は、油膜の入口側微小隙間、出口側の微小隙間、及び微小隙間の長さにより決定される。通常、動圧が最大になるのは、微小隙間の長さの中央部よりやや出口側の位置となる。そこで、圧力検出ポートは、微小隙間の入口と出口間の中央部よりやや出口寄りに設けた。
【００１２】
連続面と部分面とが形成する微小隙間は非常に狭いものであり、平面同士で形成することは、製作が容易でない。そこで、請求項２では、部分面側に周溝を設けてその深さを漸次浅くすることによって微小隙間に動圧を発生させるようにした。
【００１３】
また、圧力検出ポートは、微小隙間の入口と出口間の中央部よりやや出口寄りが最も高い圧力となるが、正確には入口、出口の隙間及びその他の条件により変化する。そこで、回転数と出力圧力の関係を最大限利用するために、圧力検出ポートの位置は、要求される回転体の連続面と部分面の最大圧力位置となるようにするとよい。
【００１４】
より、詳細には請求項１に記載の発明においては、油圧ポンプ又はモータのシンダブロックとバルブプレートが互いに摺接する端面間に微小隙間を構成したものであり、バルブプレート側に設けられた周溝が微小隙間を形成している。
【００１５】
即ち、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、本体に固定されシリンダブロックとの滑り面を形成し、シリンダブロックのピストン孔に対応して設けられ作動油が流入又は流出される弓形のポート穴を有するバルブプレートにシリンダブロック端面に設けられた周状の平滑面と摺接する平滑面を設ける。そして、この平滑面にシリンダブロックの回転方向に沿って、ドレン室に開口する入口と出口を有しシリンダブロック平滑面と微小隙間を形成する周溝を設ける。さらにこの周溝は深さが入口から出口に向かって次第に小さくされ、周溝のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとした。
【００１６】
このものはバルブプレートに周溝加工等を行うだけでよいので加工も簡単である。一方、バルブプレートは作動油の吸入（流入）、吐出（排出）ポート等が開けられ、さらに、制御用の補助孔等が設けられる場合、また、径方向に制限がある場合等、バルブプレート上に周溝が設けられない場合がある。そこで、請求項２のものは、シリンダブロックの外周面と対応する凹面突起部とで微小隙間を形成して、回転による相対速度から発生する微小隙間の動圧を検出するようにしたものである。
【００１７】
即ち、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、シリンダブロックの外周に摺接面を設ける。この摺接面とほぼ同径の凹面をもちドレン室に開口する入口と出口を有しシリンブロック外周摺接面と凹面とで微小隙間を形成するようにされた凹面突起部を本体内部に設ける。さらに、シリンダブロックの外周の摺接面と凹面突起部との微小隙間を入口から出口に向かって次第に小さくし、凹面突起部のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとした。
【００１８】
なお、周面と凹面突起部とを同径として摺接させ凹面突起部側に請求項４のように周溝を形成してもよい。またシリンダブロックに加わる力のバランスをとるために凹面突起部をシリンダブロックを挟んで対象位置に設け摺接支持させてもよい。同様に、前述したバルブプレートに周溝を設けたものにおいても、周溝内に発生する動圧によりシリンダブロックのバルブプレート側端面に加わる力により、シリンダブロックの力のバランスが崩れるおそれがあるような場合は、バルブプレートの中心に対し対象に周溝を設けるようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置の説明図である。図１の（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）に示す微小隙間に発生する動圧分布の説明図である。図１において、回転体１の連続面２に相対して一定間隔になるように部分面３が基板４上に固定され、作動油等の潤滑油１１下に浸されている。連続面２は回転により部分面２上を図の矢印Ｕの方向に移動するようにされている。部分面３は連続面の移動方向（矢印Ｕ）にそって、入口５と出口６が開口するようにされ、入口、出口間に出口側が高くなるような勾配面７が設けられている。勾配面７と連続面２とで微小隙間８を形成するようにされている。さらに、勾配面中央よりやや出口よりに検出孔９が開けられ、検出孔９はさらに連通口１０に接続され外部に圧力を出力できるようにされている。
【００２０】
かかる構成によれば、回転体の回転により連続面２が部分面３に対して矢印方向に相対移動することとなり、連続面と部分面を囲む潤滑油１１は、その粘性により、連続面に引き込まれ、連続面と部分面間で形成される入口５から微小隙間８に流入し、微小隙間の内部へと進み、出口６より排出される。この際、微小隙間８は極く狭く、かつ、その隙間は連続面２の回転移動方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成されているので、微小隙間内に流入した潤滑油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、微小隙間内に動圧が発生する。この動圧は図１の（ｂ）に示すように形成された微小隙間の入口５から出口６にかけて変化し、中央のやや出口側よりに最大値が発生する。この圧力は連続面２の相対速度に比例、即ち回転数に比例するので、この圧力を取り出すことにより回転体の回転数を検出することができる。
【００２１】
より、詳述すると、かかる構成の微小隙間に発生する動圧は、粘性流体が相対運動する傾斜した二面間を通過する際に発生する動圧を利用した動圧（すべり）軸受の原理と同様の式が成立する。そこで、本発明の理論上の微小隙間に発生する動圧ｐは、動圧（すべり）軸受の原理式を用いて、
【００２２】
【数１】
【００２３】
で与えられる。ここで、μは潤滑油の粘度、Ｕ相対速度、Ｌは微小隙間の長さ、ｈ2 は出口６の隙間 である。ＰO は入口直前、出口直後の圧力である。ここでｘを入口５からの距離とすると、αは、油膜内の無次元位置 ｉ＝ｘ／Ｌ と、入口５の隙間ｈ1 と出口６の隙間ｈ2 の比 ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 との無次元関数であり、これを圧力関数と呼び、次式で示される。
【００２４】
【数２】
【００２５】
（１）式によれば、油膜により発生する動圧は、潤滑油の粘度μ、相対速度Ｕ、微小隙間長さＬ、と圧力関数αに比例し、出口隙間ｈ2 の二乗に反比例することになる。ここで、本発明においては、微小隙間の入口隙間ｈ1 、出口隙間ｈ2 、長さＬ、また隙間外の圧力ＰO は一定であるので、入口からｘの距離での動圧ｐは相対速度Ｕ、潤滑油粘度μに比例する。従って、潤滑油温度をほぼ一定とし粘度を一定にすれば、入口からｘの距離での動圧ｐは相対速度Ｕに比例する。なお、回転体は潤滑油に浸されていればよいので、入口直前、出口直後のでの圧力ＰO はゼロと見なせる。
【００２６】
連続面は回転体の軸心から一定距離にあるので、連続面の部分面に対する相対速度Ｕは回転体の軸心からの部分面までの距離と回転数の積に比例する。従って、動圧ｐは回転体の回転数に比例することになる。
【００２７】
一方、動圧ｐの最大値ｐmax が発生する位置をｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmaxとすると、
【００２８】
【数３】
【００２９】
となることが知られている。本発明においては、微小隙間は漸減するのでｈ1 ＞ｈ2 であるからｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＞１となり、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＞０．５となる。例えば、ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＝２ とすると、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＝０．６６６となり、微小隙間の長手方向中央部よりやや出口寄りに動圧ｐの最大値ｐmax が発生するので、本発明においてはここから圧力を取り出すようにして回転数検出装置としたのである。
【００３０】
なお、計算上は例えば、隙間ｈ1 ＝０．１（ｍｍ）＝０．０００１（ｍ）、ｈ2 ＝０．０５（ｍｍ）＝０．００００５（ｍ）とすると、ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＝２となり、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＝０．６６６６で、圧力関数αpmax＝０．３３３３となる。ここで、ＩＳＯ−ＶＧ３２相当の作動油を用いるとして、粘度μ＝０．０３（Ｐａ・ｓ）≒０．００３（ｋｇ・ｓｅｃ／ｍ2 ）、Ｕ＝１０（ｍ／ｓ）、Ｌ＝０．０５（ｍ）、Ｐ0 ＝０（ＭＰａ）＝ドレーン圧を（１）式に代入すると発生する動圧の最大値はｐmax ＝２，０００，０００（Ｐａ）＝２（ＭＰａ）≒２０．４（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となり、作動油を使用する油圧制御機器用パイロット圧として有効な値の動圧が発生することがわかる。
【００３１】
次に、本発明の回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを示す。油圧ポンプ又はモータは潤滑油の中でも比較的粘度が高く、油圧作動に適した作動油と呼ばれる潤滑油が使用され、この作動油が本体内に充満されこの作動油内で回転部が回転しており、本発明の回転数検出装置を構成するに適した回転体である。本発明の請求項１の油圧ポンプ又はモータのシンダブロックとバルブプレートが互いに摺接する端面間に微小隙間を構成した実施の形態について、図面を参照して説明する。図２は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置付の可変容量ピストンポンプの断面図、図３は図２の回転検出装置部を示す要部断面図、図４はバルブプレートの詳細図である。
【００３２】
図２において、吸入ポート１０１ａ及び吐出ポート１０１ｂを有する本体１０１にシャフト１０２を内装し、このシャフト１０２にシリンダブロック１０３がスプライン１０４により嵌着されている。シリンダブロック１０３には、複数のピストン孔１０３ａを形成するとともに、該ピストン孔１０３ａに複数のピストン１０５を摺動自在に装着し、ピストンの先端にピストン室１０５ａを区画形成している。ピストン１０５のピストン室１０５ａと相対する側には、シュー１０６を摺動自在に連結し、さらにシューの外側にはカバー１０７の円形滑面１０７ａに支持された斜板１０８を設置し、シューが斜板上を滑りながらシリンダブロック１０３と複数のピストン１０５とともに回転運動するようになっている。
【００３３】
また、シュー１０６には、シューホルダー１０９バレルホルダー１１０ピン１１１によりシリンダブロック１０３に内装されたスプリング１１２の作用力が伝達され、ピストン１０５とシューを斜板１０８に押しつけるようにされている。なお、本体１０１とカバー１０７の内部に構成されるドレン室１２０は、図示しないドレンポートによりタンク１２１へと通じている。
【００３４】
かかる構成により軸受１１３及び１１４で支持されたシャフト１０２を、エンジンやモータなどの原動機により所定の向きに回転させると、前記ピストン室１０５ａの膨張に伴い、作動油はタンク１２１より吸入ポート１０１ａを経て本体１０１内に流入する。作動油は本体１０１に固定されシリンダブロック３との滑り面を形成するバルブプレート１５０の弓形の吸入口１５１（図４）を経て、ピストン室１０５ａに流入する。そして、ピストン室１０５ａの圧縮に伴い、作動油はピストン室から、バルブプレート１５０の弓形の吐出口１５２（図４）を経て、吐出ポート１０１ｂより吐出するようにされている。
【００３５】
また、ポンプから吐出される圧油の一部は、制御弁１１６へと導かれ、圧油により制御弁の図示しないスプールに作用する作用力が、制御弁のスプリング１１７のスプリング力より大きくなると、コントロールピストン１１８前方のコントロール室１１８ａのタンクへの連通を閉じ、コントロール室へ圧油が供給される。その結果、コントロールピストン１１８はスプリング１１９のスプリング力に抗して斜板１０８を同図鉛直方向に起こし、斜板のいわゆる頃転角が小さくなるよう作用する。従って、ポンプから吐出される流量が自身の吐出圧力により減少するという可変容量ポンプとして作用するようにされている。
【００３６】
かかる構造の可変容量ポンプは周知である。請求項１の本発明の実施の形態においては、さらに、図３、４に示すように、本体１０１に図示しないノックピン等により固定され、シリンダーブロック１０３の端面と滑り面を形成するバルブプレート１５０の、シリンダブロック側の端面１５０ａに、バルブプレート１５０に設けられた弓形の吸入口１５１及び吐出口１５２より外側の円周上の一部で、シリンダブロック１０３の端面が滑りながら回転摺動する位置に、両方が油圧ポンプのケーシング内のドレン室１２０に開口した極く浅い周溝１５３が設けられている。
【００３７】
極く浅い周溝１５３はドレン室内の作動油の入口側の隙間をｈ1 とし、出口側の隙間をｈ2 とすると、ｈ1 に対しｈ2 の方が小さく、かつ、シリンダブロックの回転方向に沿って徐々に（連続的に）、その隙間が小さくなるようにされている。そして、この周溝１５３とシリンダブロック１０３の端面の滑り面とで微小隙間が形成されている。
【００３８】
周溝１５３の幅Ｗは、任意の大きさでよいが、シリンダブロック１０３のバルブプレート側の端面に設けられた、ピストン室に出入りする作動油の出入り口となる図示しない吸排ポートと、干渉しない（貫通しない）大きさであればよい。当然のことながら、周溝１５３は、バルブプレートの吸入口１５１及び吐出口１５２とも干渉（貫通）しない位置とされる。また、バルブプレート１５０の周溝１５３を設けた同一円周上の周溝の無い部分１５４は、バルブプレート１５０のシリンダブロック側の端面１５０ａと段差を成し、段差の深さ（高さ）は、周溝１５３の入口側の隙間ｈ1 より深く、かつ、段差部はドレン室１２０と通じるようにされている。
【００３９】
さらに、シリンダブロック１０３の端面の滑り面とで微小隙間を形成する極く浅い周溝１５３の、ほぼ中央部よりやや出口寄りに検出孔１５５を、周溝１５３に貫通してバルブプレートに対し直角にあけ、本体１０１の検出ポート１０１ｃと検出孔を連通させ、微小隙間を形成する周溝内の油膜により発生する動圧を導くように構成する。ここで、１５６はシャフト穴で、１５７は吸入側のヒゲ溝、１５８は吐出側のヒゲ溝である。
【００４０】
なお、図４に示すように、バルブプレートの円周上の一部として、周溝１５３を吐出口１５２側に設けたが、周溝は吸入口１５１及び吐出口１５２と干渉（貫通）しない位置で、かつ、シリンダブロック１０３の吸排ポートとも干渉（貫通）しない位置あれば、バルブプレートのシリンダブロック側の端面１５０ａ上の何れの位置にあってもよい。場合によっては、吸入口１５１及び吐出口１５２の内側の円周上１５９に設けてもよい。
【００４１】
かかる構成にすることにより、図３に示すように、シャフト１０２とともに回転されるシリンダブロック１０３が回転すると、周溝１５３とシリンダブロックの相対速度により、ドレン室１２０内の作動油は、その粘性により、シリンダブロックの回転に引き込まれる。さらに、作動油はバルブプレート１５０に設けた、微小隙間を形成する極く浅い周溝１５３の入口側の開口部１５３ａから周溝内に流入し、周溝の内部へと進み、出口側の開口部１５３ｂより再びドレン室１２０へと戻る。この際、周溝１５３は極く浅く、かつ、その隙間はシリンダブロック１０３の回転方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成されているので、周溝内に流入した作動油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、前述した回転数検出装置と同様に微小隙間を形成する周溝内に周溝とシリンダブロックとの相対速度に比例した動圧が発生する。
【００４２】
微小隙間を形成する周溝１５３とシリンダブロック１０３の相対速度は、バルブプレート１５０が本体に固定されているので、シリンダブロックの回転数と周溝のバルブプレート中心からの距離の積に比例する。従って、周溝１５３内の動圧はシリンダブロック１０３の回転数に比例する。この動圧を検出ポート１０１ｃから取り出すことによりシリンダブロックの回転数、即ちシャフトの回転数を検出することができる。詳細については既に述べた回転数検出装置と同様なので説明を省略する。
【００４３】
さらに、本発明の請求項２のシリンダブロックの外周面と対応する凹面突起部とで微小隙間を構成した実施の形態について、図面を参照して説明する。図５は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置付の可変容量ピストンポンプの断面図、図６は図５の回転検出装置部を示すＢ−Ｂ線断面図である。なお、前述した図２と同様の部分については同じ符号付し説明の一部を省略する。
【００４４】
図５及び図６に示すように、可変容量の油圧ポンプであって、シリンダブロック１３０に形成した複数のピストン孔１０３ａに、複数のピストン１０５を摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板１０８とシリンダブロック１３０を相対回転させることによって、作動油を吸入、吐出可能にされている。
【００４５】
請求項２の本発明の実施の形態においては、本体１０１内で回転するシリンダブロック１３０の外周に摺接面１３１を形成して、この摺接面に対向して、摺接面外径より僅かに大きい円弧状の凹面突起部１４０が本体側に設けられている。そして、凹面突起部１４０とシリンダブロック１３０の摺接面１３１により、微小隙間１４１を形成するようにされている。図６に示すように、微小隙間１４１の四方は油圧ポンプのケーシング内のドレン室１２０に連通されている。微小隙間１４１は、軸方向に一定にされ、シリンダブロック１３０の回転方向に沿って、微小隙間が次第に連続的に小さくなるように、本体１０１の円弧状の凹面突起部１４０が形成されている。
【００４６】
すなわち、微小隙間１４１のシリンダブロック１３０の回転方向上流側の隙間をｈ1 とし、回転方向下流側の隙間をｈ2 とすると、ｈ1 に対しｈ2 の方が小さく、かつ、シリンダブロックの回転方向に沿って徐々に（連続的に）、その隙間が小さくなるようにされている。さらに、本体１０１の凹面突起部１４０の円弧状長さＬのほぼ中央部よりやや回転方向下流側の出口寄りの位置に、微小隙間１４１に貫通させて検出ポート１０１ｃが設けられ、微小隙間内の油膜により発生する動圧を導くようにされている。
【００４７】
なお、図５に示す、本体１０１に設けられた円弧状の凹面突起部１４０の幅ＷT は、もちろん、シリンダブロック１３０の幅寸法ＷC より小さくされるが、その場合においても幅寸法ＷT が大きいと、微小隙間１４１に発生する動圧により、シリンダブロックの軸方向に対して直角に作用する作用力が大きくなり、シリンダブロックの円滑な回転に悪影響を及ぼす恐れがあるため、幅寸法ＷT は安定的に動圧が得られる程度の、小さ目の幅寸法にされる。また、図６に示す、凹面突起部１４０の円弧状の長さ寸法Ｌも同様に、長さ寸法が長くなりすぎると、シリンダブロック１３０の軸方向に対して直角に作用する作用力が大きくなり、シリンダブロックの円滑な回転に悪影響を及ぼす恐れがあるため、安定的に動圧が得られる程度の長さとするのが良い。
【００４８】
また、円弧状の凹面突起部１４０の位置を、図６では、本体１０１の下方内側にしてあるが、シリンダブロック１３０の幅寸法ＷC 内であれば、摺接面１３１に対応する任意の位置でよい。図５、６においては、凹面突起部１４０と本体１０１を一体とし、凹面突起部は本体の一部として示したが、凹面突起部と本体は別の部品として構成し、適宜ボルト等の締結用の部材でもって、凹面突起部を本体に組み付けて構成することも可能である。その際は、前述した検出ポート１０１ｃは、各々の部品にあけておき組み付け時に、各々の検出ポートを連通するように構成すればよい。
【００４９】
次に、本発明の請求項２に係る実施の形態についてその作用について説明する。図６において、シャフト１０２とともに回転されるシリンダブロック１３０が回転すると、ドレン室１２０内の作動油は、その粘性により、シリンダブロックの回転に引き込まれ、シリンダブロックの外周１３１と凹面突起部１４０により構成された、微小隙間１４１の入口側の開口部１４１ａから隙間内に流入し、隙間の内部へと進み、出口側の開口部１４１ｂより再びドレン室１２０へと戻る。この際、微小隙間１４１は極く小さく、かつ、その隙間はシリンダブロック１３０の回転方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成したので、隙間に流入した作動油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、前述した回転数検出装置と同様に微小隙間１４１内に凹面突起部とシリンダブロック１０３の摺接面１３１との相対速度に比例した動圧が発生する。
【００５０】
微小隙間１４１を形成する凹面突起部とシリンダブロック１０３の摺接面１３１の相対速度は、シリンダブロック１０３の回転数とシリンダブロック中心から微小隙間までの距離の積に比例する。従って、微小隙間１４１内の動圧はシリンダブロック１０３の回転数に比例する。この動圧を検出ポート１０１ｃから取り出すことによりシリンダブロックの回転数、即ちシャフトの回転数を検出することができる。詳細については既に述べた回転数検出装置と同様なので説明を省略する。
【００５１】
なお、以上の実施の形態においては、油圧ポンプについて説明したが、油圧ポンプと構成がほぼ同じであって、圧油を供給することによって回転出力が取り出し可能な油圧モータにも同様に適用できることは当然である。
【００５２】
【発明の効果】
前述した、作動油等の潤滑油下に浸され、回転体の一部を形成する連続面と、該連続面とで潤滑油が流入可能にされた入口と排出可能にされた出口からなる微小隙間を形成する部分面を設け、微小隙間の距離が入口から出口に向かって漸次減少するように部分面に勾配を設ける等して配設し、部分面上の微小隙間の中央よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けるようにしたので、回転数を圧力で取り出せる回転数検出装置を提供するものとなった。従って、電気的な計測装置や回転数を検出するためのポンプを必要とせず、また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない回転数検出装置を得ることができた。
【００５３】
微小隙間を面と対応する部分面側に設けられた周溝とで形成したので加工がし易く、加工精度も高くできるので、安価で精度の高い回転数検出装置どできる。
【００５４】
圧力検出ポートの位置を、要求される回転体の連続面と部分面の最大圧力位置となるようにすれば、分解能が上がりより精度が良くなる。
【００５５】
本発明においては、かかる回転数検出装置をシリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータに内蔵するようにしたので、可変容量ポンプの回転数を検出するために、電気的な計測装置や可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプを必要とせず、また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供できるものとなった。
【００５６】
また、油圧ポンプ又はモータに内蔵できるので、固定容量ポンプによる無駄な圧力損失も無く、装置全体を小さく構成できるので、コスト安に高い信頼性が得られるという、従来例に無い優れた効果を奏することが可能となった。従って、回転数制御が必要な可変容量ポンプにより適する。
【００５７】
さらに、回転数検出装置をシリンダブロック端面とバルブプレート面間に周溝として形成すれば、加工が簡単で精度も高く、検出器を有しないポンプ又はモータと同じ大きさの、コンパクトな回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとすることができる。
【００５８】
さらにまた、回転数検出装置をシリンダブロック外周摺接面と本体内面に設けられた凹面突起部間との微小隙間として形成すれば、複雑な形状のバルブプレートや外形を制限された場合に有効な回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる回転数検出装置の説明図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）に示す微小隙間に発生する動圧分布の説明図である
【図２】 本発明の請求項１の実施の形態にかかる回転数検出装置付の可変
容量ピストンポンプの断面図である。
【図３】図２の回転検出装置部を示す要部断面図である。
【図４】図２のバルブプレートの詳細図である。（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）はそれぞれ（ａ）の側面図、（ｆ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】 本発明の請求項２の実施の形態にかかる回転数検出装置付の可変
容量ピストンポンプの断面図である。
【図６】図５の回転検出装置部を示すＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ 回転体
２ 連続面
３ 部分面
５、１４１ａ、１５３ａ 入口（入口側開口部）
６、１４１ｂ、１５３ｂ 出口（出口側開口部）
８、１４１、１５３ 微小隙間（周溝）
９、１５５、１０１ｃ 圧力検出ポート（検出孔）
１１ 潤滑油（作動油）
１０１ 本体
１０３、１３０ シリンダブロック
１０３ａ ピストン孔
１０５ ピストン
１０８ 斜板
１２０ ドレン室
１３１ （シリンダブロックの外周の）摺接面
１４０ 凹面突起部
１５０ バルブプレート
１５０ａ 平滑面（バルブプレート端面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動油等の比較的粘度の高い潤滑油内で回転する回転体の回転数を検出する回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフト等の回転数を検出するためには、回転体にパルスエンコーダ、発電機、近接スイッチを用いた回転計等を取りつけている。しかし、油圧ポンプ、モータ等の回転体においては、かかる電気的検出器は使用環境、コスト、信頼性の面等からみても余り利用されていない。一方で、可変容量ポンプの回転数を検出し、検出した回転数に応じて、制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御したり、油圧モータの回転数をフィードバックして同期させたりするような回転数を検出して制御するシステムが要求されてきている。
【０００３】
そこで、特開平５−９９１２６号公報においては、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプの吐出口に、固定絞りを設けて該固定絞り前後の差圧を検出することで、可変容量ポンプの回転数を検出する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このものにおいては、可変容量ポンプの回転数を検出するため、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプ吐出口の固定絞り前後の差圧を計測していることから、固定容量ポンプに圧力損失が生じ、その分だけ無駄なエネルギー損失があるという問題があった。また、回転数は固定絞り前後の差圧で検出していることから、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御しようとすると、検出した差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換しなければならず、そのための制御弁が別に必要になるという問題があった。さらに、可変容量ポンプの回転数を検出するのに、可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプが必要不可欠となり、可変容量ポンプ単独では構成出来ないという問題もあった。
【０００５】
そこで、実公平７−５４６２４号公報のものでは、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、斜板又はシリンダブロックのいずれか一方に検出ポートを設け、この検出ポートと上記ピストン孔に区画形成したピストン室とを連通し、斜板又はシリンダブロックが回転して、上記検出ポートとピストン室との連通を断続するようにしている。
【０００６】
そして、検出ポートにピストン室内の圧力や、シリンダブロック又は斜板の回転周期に比例した周期のパルスを伝達させ、ポンプの回転パルスやピストン室内の圧力を検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実公平７−５４６２４号公報のもので実際に回転数を検出するには、検出ポートに発生するシリンダブロック又は斜板の回転周期に比例した周期の、パルス状の圧力波形の単位時間当たりのパルス数を検出しなければならず、具体的には、圧力波形を電気的な信号に変換する例えば圧力センサーと、そのセンサーの電気信号のパルス数を計測するパルスカウンターなどの電気的な装置が必要となる。さらに、それらの装置を用いて回転数を検出し、制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御しようとすると、今度は、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器が必要となり、装置全体が複雑な構成となり、コスト高になると同時に大型化し、さらには構成が複雑なことから高い信頼性を得ることが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来のかかる問題点を鑑みなされたもので、その課題は、作動油等の潤滑油内で回転する回転体の回転数を検出するために、また、かかる回転体を有する油圧ポンプ又はモータの回転数を検出するために、電気的な計測装置や可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプを必要としない回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供することである。また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない、構造が簡単で、回転数を油圧制御しやすい圧力値として取り出せる回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供することである。
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、作動油等の潤滑油下に浸され、回転体の一部を形成する連続面と、該連続面との距離を一定とされ、潤滑油が流入可能にされた入口と排出可能にされた出口からなる微小隙間部を連続面とで形成する部分面を設ける。さらに、微小隙間が入口から出口に向かって漸次減少するように部分面に勾配を設ける等して配設する。そして、部分面上の微小隙間の中央よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって、回転数を圧力で取り出すようにして回転数検出装置を有する回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供する。
【００１０】
連続面と部分面の形成する微小隙間を漸次減少するようにすると、潤滑油の粘性により、二つの面が相対的に移動、例えば一方が移動すると、移動に伴って、潤滑油が移動する側の面に引き込まれるようにして、入口側から微小隙間に向かって流入する。ここで、微小隙間は、極く小さく、かつ、移動に伴って隙間が次第に小さくなるので、隙間内に流入した潤滑油は油膜状となり、その油膜が次第に薄くなるようにして出口より排出される。この際、微小隙間に流れ込んだ油膜は、丁度粘性流体が相対運動する傾斜した二面間を通過する際に発生する動圧を利用した動圧（すべり）軸受の原理と同じ状態となる。従って、微小隙間に動圧が発生し、その大きさは二つの面の相対速度に比例する。この動圧を外部に取り出すことにより、相対速度即ち回転数に比例した圧力として取り出すようにできる。
【００１１】
ここで、微小隙間に発生する動圧の圧力分布は、油膜の入口側微小隙間、出口側の微小隙間、及び微小隙間の長さにより決定される。通常、動圧が最大になるのは、微小隙間の長さの中央部よりやや出口側の位置となる。そこで、圧力検出ポートは、微小隙間の入口と出口間の中央部よりやや出口寄りに設けた。
【００１２】
連続面と部分面とが形成する微小隙間は非常に狭いものであり、平面同士で形成することは、製作が容易でない。そこで、請求項２では、部分面側に周溝を設けてその深さを漸次浅くすることによって微小隙間に動圧を発生させるようにした。
【００１３】
また、圧力検出ポートは、微小隙間の入口と出口間の中央部よりやや出口寄りが最も高い圧力となるが、正確には入口、出口の隙間及びその他の条件により変化する。そこで、回転数と出力圧力の関係を最大限利用するために、圧力検出ポートの位置は、要求される回転体の連続面と部分面の最大圧力位置となるようにするとよい。
【００１４】
より、詳細には請求項１に記載の発明においては、油圧ポンプ又はモータのシンダブロックとバルブプレートが互いに摺接する端面間に微小隙間を構成したものであり、バルブプレート側に設けられた周溝が微小隙間を形成している。
【００１５】
即ち、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、本体に固定されシリンダブロックとの滑り面を形成し、シリンダブロックのピストン孔に対応して設けられ作動油が流入又は流出される弓形のポート穴を有するバルブプレートにシリンダブロック端面に設けられた周状の平滑面と摺接する平滑面を設ける。そして、この平滑面にシリンダブロックの回転方向に沿って、ドレン室に開口する入口と出口を有しシリンダブロック平滑面と微小隙間を形成する周溝を設ける。さらにこの周溝は深さが入口から出口に向かって次第に小さくされ、周溝のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとした。
【００１６】
このものはバルブプレートに周溝加工等を行うだけでよいので加工も簡単である。一方、バルブプレートは作動油の吸入（流入）、吐出（排出）ポート等が開けられ、さらに、制御用の補助孔等が設けられる場合、また、径方向に制限がある場合等、バルブプレート上に周溝が設けられない場合がある。そこで、請求項２のものは、シリンダブロックの外周面と対応する凹面突起部とで微小隙間を形成して、回転による相対速度から発生する微小隙間の動圧を検出するようにしたものである。
【００１７】
即ち、シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、シリンダブロックの外周に摺接面を設ける。この摺接面とほぼ同径の凹面をもちドレン室に開口する入口と出口を有しシリンブロック外周摺接面と凹面とで微小隙間を形成するようにされた凹面突起部を本体内部に設ける。さらに、シリンダブロックの外周の摺接面と凹面突起部との微小隙間を入口から出口に向かって次第に小さくし、凹面突起部のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けることによって回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとした。
【００１８】
なお、周面と凹面突起部とを同径として摺接させ凹面突起部側に請求項４のように周溝を形成してもよい。またシリンダブロックに加わる力のバランスをとるために凹面突起部をシリンダブロックを挟んで対象位置に設け摺接支持させてもよい。同様に、前述したバルブプレートに周溝を設けたものにおいても、周溝内に発生する動圧によりシリンダブロックのバルブプレート側端面に加わる力により、シリンダブロックの力のバランスが崩れるおそれがあるような場合は、バルブプレートの中心に対し対象に周溝を設けるようにしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置の説明図である。図１の（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）に示す微小隙間に発生する動圧分布の説明図である。図１において、回転体１の連続面２に相対して一定間隔になるように部分面３が基板４上に固定され、作動油等の潤滑油１１下に浸されている。連続面２は回転により部分面２上を図の矢印Ｕの方向に移動するようにされている。部分面３は連続面の移動方向（矢印Ｕ）にそって、入口５と出口６が開口するようにされ、入口、出口間に出口側が高くなるような勾配面７が設けられている。勾配面７と連続面２とで微小隙間８を形成するようにされている。さらに、勾配面中央よりやや出口よりに検出孔９が開けられ、検出孔９はさらに連通口１０に接続され外部に圧力を出力できるようにされている。
【００２０】
かかる構成によれば、回転体の回転により連続面２が部分面３に対して矢印方向に相対移動することとなり、連続面と部分面を囲む潤滑油１１は、その粘性により、連続面に引き込まれ、連続面と部分面間で形成される入口５から微小隙間８に流入し、微小隙間の内部へと進み、出口６より排出される。この際、微小隙間８は極く狭く、かつ、その隙間は連続面２の回転移動方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成されているので、微小隙間内に流入した潤滑油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、微小隙間内に動圧が発生する。この動圧は図１の（ｂ）に示すように形成された微小隙間の入口５から出口６にかけて変化し、中央のやや出口側よりに最大値が発生する。この圧力は連続面２の相対速度に比例、即ち回転数に比例するので、この圧力を取り出すことにより回転体の回転数を検出することができる。
【００２１】
より、詳述すると、かかる構成の微小隙間に発生する動圧は、粘性流体が相対運動する傾斜した二面間を通過する際に発生する動圧を利用した動圧（すべり）軸受の原理と同様の式が成立する。そこで、本発明の理論上の微小隙間に発生する動圧ｐは、動圧（すべり）軸受の原理式を用いて、
【００２２】
【数１】
で与えられる。ここで、μは潤滑油の粘度、Ｕ相対速度、Ｌは微小隙間の長さ、ｈ2 は出口６の隙間 である。ＰO は入口直前、出口直後の圧力である。ここでｘを入口５からの距離とすると、αは、油膜内の無次元位置 ｉ＝ｘ／Ｌ と、入口５の隙間ｈ1 と出口６の隙間ｈ2 の比 ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 との無次元関数であり、これを圧力関数と呼び、次式で示される。
【００２４】
【数２】
（１）式によれば、油膜により発生する動圧は、潤滑油の粘度μ、相対速度Ｕ、微小隙間長さＬ、と圧力関数αに比例し、出口隙間ｈ2 の二乗に反比例することになる。ここで、本発明においては、微小隙間の入口隙間ｈ1 、出口隙間ｈ2 、長さＬ、また隙間外の圧力ＰO は一定であるので、入口からｘの距離での動圧ｐは相対速度Ｕ、潤滑油粘度μに比例する。従って、潤滑油温度をほぼ一定とし粘度を一定にすれば、入口からｘの距離での動圧ｐは相対速度Ｕに比例する。なお、回転体は潤滑油に浸されていればよいので、入口直前、出口直後のでの圧力ＰO はゼロと見なせる。
【００２６】
連続面は回転体の軸心から一定距離にあるので、連続面の部分面に対する相対速度Ｕは回転体の軸心からの部分面までの距離と回転数の積に比例する。従って、動圧ｐは回転体の回転数に比例することになる。
【００２７】
一方、動圧ｐの最大値ｐmax が発生する位置をｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmaxとすると、
【００２８】
【数３】
となることが知られている。本発明においては、微小隙間は漸減するのでｈ1 ＞ｈ2 であるからｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＞１となり、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＞０．５となる。例えば、ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＝２ とすると、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＝０．６６６となり、微小隙間の長手方向中央部よりやや出口寄りに動圧ｐの最大値ｐmax が発生するので、本発明においてはここから圧力を取り出すようにして回転数検出装置としたのである。
【００３０】
なお、計算上は例えば、隙間ｈ1 ＝０．１（ｍｍ）＝０．０００１（ｍ）、ｈ2 ＝０．０５（ｍｍ）＝０．００００５（ｍ）とすると、ｓ＝ｈ1 ／ｈ2 ＝２となり、ｉpmax＝（ｘ／Ｌ）pmax＝０．６６６６で、圧力関数αpmax＝０．３３３３となる。ここで、ＩＳＯ−ＶＧ３２相当の作動油を用いるとして、粘度μ＝０．０３（Ｐａ・ｓ）≒０．００３（ｋｇ・ｓｅｃ／ｍ2 ）、Ｕ＝１０（ｍ／ｓ）、Ｌ＝０．０５（ｍ）、Ｐ0 ＝０（ＭＰａ）＝ドレーン圧を（１）式に代入すると発生する動圧の最大値はｐmax ＝２，０００，０００（Ｐａ）＝２（ＭＰａ）≒２０．４（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となり、作動油を使用する油圧制御機器用パイロット圧として有効な値の動圧が発生することがわかる。
【００３１】
次に、本発明の回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを示す。油圧ポンプ又はモータは潤滑油の中でも比較的粘度が高く、油圧作動に適した作動油と呼ばれる潤滑油が使用され、この作動油が本体内に充満されこの作動油内で回転部が回転しており、本発明の回転数検出装置を構成するに適した回転体である。本発明の請求項１の油圧ポンプ又はモータのシンダブロックとバルブプレートが互いに摺接する端面間に微小隙間を構成した実施の形態について、図面を参照して説明する。図２は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置付の可変容量ピストンポンプの断面図、図３は図２の回転検出装置部を示す要部断面図、図４はバルブプレートの詳細図である。
【００３２】
図２において、吸入ポート１０１ａ及び吐出ポート１０１ｂを有する本体１０１にシャフト１０２を内装し、このシャフト１０２にシリンダブロック１０３がスプライン１０４により嵌着されている。シリンダブロック１０３には、複数のピストン孔１０３ａを形成するとともに、該ピストン孔１０３ａに複数のピストン１０５を摺動自在に装着し、ピストンの先端にピストン室１０５ａを区画形成している。ピストン１０５のピストン室１０５ａと相対する側には、シュー１０６を摺動自在に連結し、さらにシューの外側にはカバー１０７の円形滑面１０７ａに支持された斜板１０８を設置し、シューが斜板上を滑りながらシリンダブロック１０３と複数のピストン１０５とともに回転運動するようになっている。
【００３３】
また、シュー１０６には、シューホルダー１０９バレルホルダー１１０ピン１１１によりシリンダブロック１０３に内装されたスプリング１１２の作用力が伝達され、ピストン１０５とシューを斜板１０８に押しつけるようにされている。なお、本体１０１とカバー１０７の内部に構成されるドレン室１２０は、図示しないドレンポートによりタンク１２１へと通じている。
【００３４】
かかる構成により軸受１１３及び１１４で支持されたシャフト１０２を、エンジンやモータなどの原動機により所定の向きに回転させると、前記ピストン室１０５ａの膨張に伴い、作動油はタンク１２１より吸入ポート１０１ａを経て本体１０１内に流入する。作動油は本体１０１に固定されシリンダブロック３との滑り面を形成するバルブプレート１５０の弓形の吸入口１５１（図４）を経て、ピストン室１０５ａに流入する。そして、ピストン室１０５ａの圧縮に伴い、作動油はピストン室から、バルブプレート１５０の弓形の吐出口１５２（図４）を経て、吐出ポート１０１ｂより吐出するようにされている。
【００３５】
また、ポンプから吐出される圧油の一部は、制御弁１１６へと導かれ、圧油により制御弁の図示しないスプールに作用する作用力が、制御弁のスプリング１１７のスプリング力より大きくなると、コントロールピストン１１８前方のコントロール室１１８ａのタンクへの連通を閉じ、コントロール室へ圧油が供給される。その結果、コントロールピストン１１８はスプリング１１９のスプリング力に抗して斜板１０８を同図鉛直方向に起こし、斜板のいわゆる頃転角が小さくなるよう作用する。従って、ポンプから吐出される流量が自身の吐出圧力により減少するという可変容量ポンプとして作用するようにされている。
【００３６】
かかる構造の可変容量ポンプは周知である。請求項１の本発明の実施の形態においては、さらに、図３、４に示すように、本体１０１に図示しないノックピン等により固定され、シリンダーブロック１０３の端面と滑り面を形成するバルブプレート１５０の、シリンダブロック側の端面１５０ａに、バルブプレート１５０に設けられた弓形の吸入口１５１及び吐出口１５２より外側の円周上の一部で、シリンダブロック１０３の端面が滑りながら回転摺動する位置に、両方が油圧ポンプのケーシング内のドレン室１２０に開口した極く浅い周溝１５３が設けられている。
【００３７】
極く浅い周溝１５３はドレン室内の作動油の入口側の隙間をｈ1 とし、出口側の隙間をｈ2 とすると、ｈ1 に対しｈ2 の方が小さく、かつ、シリンダブロックの回転方向に沿って徐々に（連続的に）、その隙間が小さくなるようにされている。そして、この周溝１５３とシリンダブロック１０３の端面の滑り面とで微小隙間が形成されている。
【００３８】
周溝１５３の幅Ｗは、任意の大きさでよいが、シリンダブロック１０３のバルブプレート側の端面に設けられた、ピストン室に出入りする作動油の出入り口となる図示しない吸排ポートと、干渉しない（貫通しない）大きさであればよい。当然のことながら、周溝１５３は、バルブプレートの吸入口１５１及び吐出口１５２とも干渉（貫通）しない位置とされる。また、バルブプレート１５０の周溝１５３を設けた同一円周上の周溝の無い部分１５４は、バルブプレート１５０のシリンダブロック側の端面１５０ａと段差を成し、段差の深さ（高さ）は、周溝１５３の入口側の隙間ｈ1 より深く、かつ、段差部はドレン室１２０と通じるようにされている。
【００３９】
さらに、シリンダブロック１０３の端面の滑り面とで微小隙間を形成する極く浅い周溝１５３の、ほぼ中央部よりやや出口寄りに検出孔１５５を、周溝１５３に貫通してバルブプレートに対し直角にあけ、本体１０１の検出ポート１０１ｃと検出孔を連通させ、微小隙間を形成する周溝内の油膜により発生する動圧を導くように構成する。ここで、１５６はシャフト穴で、１５７は吸入側のヒゲ溝、１５８は吐出側のヒゲ溝である。
【００４０】
なお、図４に示すように、バルブプレートの円周上の一部として、周溝１５３を吐出口１５２側に設けたが、周溝は吸入口１５１及び吐出口１５２と干渉（貫通）しない位置で、かつ、シリンダブロック１０３の吸排ポートとも干渉（貫通）しない位置あれば、バルブプレートのシリンダブロック側の端面１５０ａ上の何れの位置にあってもよい。場合によっては、吸入口１５１及び吐出口１５２の内側の円周上１５９に設けてもよい。
【００４１】
かかる構成にすることにより、図３に示すように、シャフト１０２とともに回転されるシリンダブロック１０３が回転すると、周溝１５３とシリンダブロックの相対速度により、ドレン室１２０内の作動油は、その粘性により、シリンダブロックの回転に引き込まれる。さらに、作動油はバルブプレート１５０に設けた、微小隙間を形成する極く浅い周溝１５３の入口側の開口部１５３ａから周溝内に流入し、周溝の内部へと進み、出口側の開口部１５３ｂより再びドレン室１２０へと戻る。この際、周溝１５３は極く浅く、かつ、その隙間はシリンダブロック１０３の回転方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成されているので、周溝内に流入した作動油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、前述した回転数検出装置と同様に微小隙間を形成する周溝内に周溝とシリンダブロックとの相対速度に比例した動圧が発生する。
【００４２】
微小隙間を形成する周溝１５３とシリンダブロック１０３の相対速度は、バルブプレート１５０が本体に固定されているので、シリンダブロックの回転数と周溝のバルブプレート中心からの距離の積に比例する。従って、周溝１５３内の動圧はシリンダブロック１０３の回転数に比例する。この動圧を検出ポート１０１ｃから取り出すことによりシリンダブロックの回転数、即ちシャフトの回転数を検出することができる。詳細については既に述べた回転数検出装置と同様なので説明を省略する。
【００４３】
さらに、本発明の請求項２のシリンダブロックの外周面と対応する凹面突起部とで微小隙間を構成した実施の形態について、図面を参照して説明する。図５は本発明の実施形態にかかる回転数検出装置付の可変容量ピストンポンプの断面図、図６は図５の回転検出装置部を示すＢ−Ｂ線断面図である。なお、前述した図２と同様の部分については同じ符号付し説明の一部を省略する。
【００４４】
図５及び図６に示すように、可変容量の油圧ポンプであって、シリンダブロック１３０に形成した複数のピストン孔１０３ａに、複数のピストン１０５を摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板１０８とシリンダブロック１３０を相対回転させることによって、作動油を吸入、吐出可能にされている。
【００４５】
請求項２の本発明の実施の形態においては、本体１０１内で回転するシリンダブロック１３０の外周に摺接面１３１を形成して、この摺接面に対向して、摺接面外径より僅かに大きい円弧状の凹面突起部１４０が本体側に設けられている。そして、凹面突起部１４０とシリンダブロック１３０の摺接面１３１により、微小隙間１４１を形成するようにされている。図６に示すように、微小隙間１４１の四方は油圧ポンプのケーシング内のドレン室１２０に連通されている。微小隙間１４１は、軸方向に一定にされ、シリンダブロック１３０の回転方向に沿って、微小隙間が次第に連続的に小さくなるように、本体１０１の円弧状の凹面突起部１４０が形成されている。
【００４６】
すなわち、微小隙間１４１のシリンダブロック１３０の回転方向上流側の隙間をｈ1 とし、回転方向下流側の隙間をｈ2 とすると、ｈ1 に対しｈ2 の方が小さく、かつ、シリンダブロックの回転方向に沿って徐々に（連続的に）、その隙間が小さくなるようにされている。さらに、本体１０１の凹面突起部１４０の円弧状長さＬのほぼ中央部よりやや回転方向下流側の出口寄りの位置に、微小隙間１４１に貫通させて検出ポート１０１ｃが設けられ、微小隙間内の油膜により発生する動圧を導くようにされている。
【００４７】
なお、図５に示す、本体１０１に設けられた円弧状の凹面突起部１４０の幅ＷT は、もちろん、シリンダブロック１３０の幅寸法ＷC より小さくされるが、その場合においても幅寸法ＷT が大きいと、微小隙間１４１に発生する動圧により、シリンダブロックの軸方向に対して直角に作用する作用力が大きくなり、シリンダブロックの円滑な回転に悪影響を及ぼす恐れがあるため、幅寸法ＷT は安定的に動圧が得られる程度の、小さ目の幅寸法にされる。また、図６に示す、凹面突起部１４０の円弧状の長さ寸法Ｌも同様に、長さ寸法が長くなりすぎると、シリンダブロック１３０の軸方向に対して直角に作用する作用力が大きくなり、シリンダブロックの円滑な回転に悪影響を及ぼす恐れがあるため、安定的に動圧が得られる程度の長さとするのが良い。
【００４８】
また、円弧状の凹面突起部１４０の位置を、図６では、本体１０１の下方内側にしてあるが、シリンダブロック１３０の幅寸法ＷC 内であれば、摺接面１３１に対応する任意の位置でよい。図５、６においては、凹面突起部１４０と本体１０１を一体とし、凹面突起部は本体の一部として示したが、凹面突起部と本体は別の部品として構成し、適宜ボルト等の締結用の部材でもって、凹面突起部を本体に組み付けて構成することも可能である。その際は、前述した検出ポート１０１ｃは、各々の部品にあけておき組み付け時に、各々の検出ポートを連通するように構成すればよい。
【００４９】
次に、本発明の請求項２に係る実施の形態についてその作用について説明する。図６において、シャフト１０２とともに回転されるシリンダブロック１３０が回転すると、ドレン室１２０内の作動油は、その粘性により、シリンダブロックの回転に引き込まれ、シリンダブロックの外周１３１と凹面突起部１４０により構成された、微小隙間１４１の入口側の開口部１４１ａから隙間内に流入し、隙間の内部へと進み、出口側の開口部１４１ｂより再びドレン室１２０へと戻る。この際、微小隙間１４１は極く小さく、かつ、その隙間はシリンダブロック１３０の回転方向に沿って、次第に（連続的に）小さくなるように構成したので、隙間に流入した作動油は油膜状となり、さらにその油膜が次第に薄くなるようにされ、前述した回転数検出装置と同様に微小隙間１４１内に凹面突起部とシリンダブロック１０３の摺接面１３１との相対速度に比例した動圧が発生する。
【００５０】
微小隙間１４１を形成する凹面突起部とシリンダブロック１０３の摺接面１３１の相対速度は、シリンダブロック１０３の回転数とシリンダブロック中心から微小隙間までの距離の積に比例する。従って、微小隙間１４１内の動圧はシリンダブロック１０３の回転数に比例する。この動圧を検出ポート１０１ｃから取り出すことによりシリンダブロックの回転数、即ちシャフトの回転数を検出することができる。詳細については既に述べた回転数検出装置と同様なので説明を省略する。
【００５１】
なお、以上の実施の形態においては、油圧ポンプについて説明したが、油圧ポンプと構成がほぼ同じであって、圧油を供給することによって回転出力が取り出し可能な油圧モータにも同様に適用できることは当然である。
【００５２】
【発明の効果】
前述した、作動油等の潤滑油下に浸され、回転体の一部を形成する連続面と、該連続面とで潤滑油が流入可能にされた入口と排出可能にされた出口からなる微小隙間を形成する部分面を設け、微小隙間の距離が入口から出口に向かって漸次減少するように部分面に勾配を設ける等して配設し、部分面上の微小隙間の中央よりやや出口寄りに圧力検出ポートを設けるようにしたので、回転数を圧力で取り出せる回転数検出装置を提供するものとなった。従って、電気的な計測装置や回転数を検出するためのポンプを必要とせず、また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない回転数検出装置を得ることができた。
【００５３】
微小隙間を面と対応する部分面側に設けられた周溝とで形成したので加工がし易く、加工精度も高くできるので、安価で精度の高い回転数検出装置どできる。
【００５４】
圧力検出ポートの位置を、要求される回転体の連続面と部分面の最大圧力位置となるようにすれば、分解能が上がりより精度が良くなる。
【００５５】
本発明においては、かかる回転数検出装置をシリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータに内蔵するようにしたので、可変容量ポンプの回転数を検出するために、電気的な計測装置や可変容量ポンプとともに回転駆動される固定容量ポンプを必要とせず、また、検出した回転数を制御弁等の油圧機器にフィードバックし、油圧アクチュエータへ供給する流量や圧力を制御する際に、電気的な信号を油圧の信号に変換するための機器や差圧を回転数に対応した圧力又は流量に変換するための制御弁を必要としない回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供できるものとなった。
【００５６】
また、油圧ポンプ又はモータに内蔵できるので、固定容量ポンプによる無駄な圧力損失も無く、装置全体を小さく構成できるので、コスト安に高い信頼性が得られるという、従来例に無い優れた効果を奏することが可能となった。従って、回転数制御が必要な可変容量ポンプにより適する。
【００５７】
さらに、回転数検出装置をシリンダブロック端面とバルブプレート面間に周溝として形成すれば、加工が簡単で精度も高く、検出器を有しないポンプ又はモータと同じ大きさの、コンパクトな回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータとすることができる。
【００５８】
さらにまた、回転数検出装置をシリンダブロック外周摺接面と本体内面に設けられた凹面突起部間との微小隙間として形成すれば、複雑な形状のバルブプレートや外形を制限された場合に有効な回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる回転数検出装置の説明図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）に示す微小隙間に発生する動圧分布の説明図である
【図２】 本発明の請求項１の実施の形態にかかる回転数検出装置付の可変
容量ピストンポンプの断面図である。
【図３】図２の回転検出装置部を示す要部断面図である。
【図４】図２のバルブプレートの詳細図である。（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）はそれぞれ（ａ）の側面図、（ｆ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】 本発明の請求項２の実施の形態にかかる回転数検出装置付の可変
容量ピストンポンプの断面図である。
【図６】図５の回転検出装置部を示すＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ 回転体
２ 連続面
３ 部分面
５、１４１ａ、１５３ａ 入口（入口側開口部）
６、１４１ｂ、１５３ｂ 出口（出口側開口部）
８、１４１、１５３ 微小隙間（周溝）
９、１５５、１０１ｃ 圧力検出ポート（検出孔）
１１ 潤滑油（作動油）
１０１ 本体
１０３、１３０ シリンダブロック
１０３ａ ピストン孔
１０５ ピストン
１０８ 斜板
１２０ ドレン室
１３１ （シリンダブロックの外周の）摺接面
１４０ 凹面突起部
１５０ バルブプレート
１５０ａ 平滑面（バルブプレート端面）
Claims (2)
- シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータであって、本体に固定されシリンダブロックとの滑り面を形成し、シリンダブロックのピストン孔に対応して設けられ作動油が流入又は流出される弓形のポート穴を有するバルブプレートにおいて、該バルブプレートに前記シリンダブロック端面に設けられた周状の平滑面と摺接する平滑面を設け、該平滑面にシリンダブロックの回転方向に沿って、ドレン室に開口する入口と出口を有し前記シリンダブロック平滑面と微小隙間を形成する周溝であって、該周溝深さが入口から出口に向かって次第に小さくされ、該周溝のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートが設けられていることを特徴とする回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ。
- シリンダブロックに形成した複数のピストン孔に、ピストンを摺動自在に内装し、これらのピストンを往復運動させて、斜板とシリンダブロックを相対回転させる油圧ポンプ又はモータにおいて、前記シリンダブロックの外周に摺接面を設け、該摺接面とほぼ同径の凹面であってドレン室に開口する入口と出口を有し前記シリンブロック外周摺接面と微小隙間を形成する凹面突起部を本体内部に設け、前記シリンダブロックの外周の摺接面と凹面突起部とで形成する微小隙間が前記入口から出口に向かって次第に小さくされ、前記凹面突起部のほぼ中央部よりやや出口寄りに圧力検出ポートが設けられていることを特徴とする回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01184997A JP3805457B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01184997A JP3805457B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10196516A JPH10196516A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3805457B2 true JP3805457B2 (ja) | 2006-08-02 |
Family
ID=11789181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01184997A Expired - Fee Related JP3805457B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 回転数検出装置付油圧ポンプ又はモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3805457B2 (ja) |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP01184997A patent/JP3805457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10196516A (ja) | 1998-07-31 |
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