JP3919096B2

JP3919096B2 - Variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine

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Publication number: JP3919096B2
Application number: JP2002261518A
Authority: JP
Inventors: 一正湯浅; 正和高橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP2004100511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載される油圧ポンプまたは油圧モータとして好適に用いられる可変容量型斜板式液圧回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械は、タンクと共に油圧源を構成する油圧ポンプ、または走行用の油圧モータ、旋回用の油圧モータとして用いられる可変容量型の液圧回転機を備えている。そして、この種の可変容量型の液圧回転機として、斜板を傾転させることにより容量を可変とする可変容量型斜板式液圧回転機が知られている（例えば、特開平１１−３５１１３４号公報等）。
【０００３】
そこで、従来技術による可変容量型斜板式液圧回転機について、斜板式の油圧ポンプを例に挙げ、図６ないし図１０を参照しつつ説明する。
【０００４】
図中、１は可変容量型の斜板式油圧ポンプで、該油圧ポンプ１は、後述のケーシング２、回転軸５、シリンダブロック８、各ピストン１０、シュー１７、斜板１８、斜板支持部材１９等により構成されている。
【０００５】
２は油圧ポンプ１の外殻をなす中空なケーシングで、該ケーシング２は、段付筒状のケーシング本体３と、該ケーシング本体３にこれを閉塞するように設けられたリヤケーシング４とにより構成されている。
【０００６】
ここで、ケーシング本体３は、中空な円筒部３Ａと、該円筒部３Ａの一端側に設けられたフロント底部３Ｂとにより一体形成され、フロント底部３Ｂには、後述の回転軸５が挿通される軸挿通穴３Ｃが穿設されると共に、後述の斜板支持部材１９が取付けられる環状の凹陥部３Ｄが凹設されている。また、ケーシング本体３の一端側には、径方向外側に張出した傾転アクチュエータ取付部３Ｅが設けられ、該傾転アクチュエータ取付部３Ｅ内には後述のサーボピストン２４等が取付けられる構成となっている。
【０００７】
５はケーシング２内に回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸５はケーシング２内を軸方向に延びている。ここで、回転軸５の一端側はケーシング本体３のフロント底部３Ｂに設けられた軸受６によって回転可能に支持され、他端側はリヤケーシング４に設けられた軸受７によって回転可能に支持されている。
【０００８】
そして、回転軸５の一端側は、ケーシング本体３の軸挿通穴３Ｃを通じてケーシング２の外部に突出し、この回転軸５の突出端部に連結された原動機（図示せず）を駆動することにより、回転軸５が軸線Ｏ−Ｏを中心として回転する構成となっている。
【０００９】
８はケーシング２内に位置して回転軸５の外周側に設けられたシリンダブロックで、該シリンダブロック８は、回転軸５にスプライン結合され、該回転軸５と一体に回転するものである。そして、シリンダブロック８には、周方向に離間して軸方向に伸長する複数（通常は奇数個）のシリンダ９，９，…が穿設され、該各シリンダ９には、後述の弁板１１側に開口するシリンダポート９Ａが形成されている。
【００１０】
１０，１０，…はシリンダブロック８の各シリンダ９内に摺動可能に挿嵌されたピストンで、該各ピストン１０は、シリンダブロック８の回転によってシリンダ９内を往復動するものである。ここで、ピストン１０は、シリンダ９から最も突出（伸長）した位置が下死点位置となり、シリンダ９内に最も後退（縮小）した位置が上死点位置となる。そして、各ピストン１０は、シリンダブロック８が１回転する間に、シリンダ９内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返すものである。
【００１１】
１１はリヤケーシング４とシリンダブロック８との間に位置してリヤケーシング４に固定して設けられた弁板で、該弁板１１は、シリンダブロック８の端面に常時摺接している。ここで、図９に示すように、弁板１１には、回転軸５の周囲を眉形状をなして延びる吸入ポート１２と吐出ポート１３とが設けられ、これら吸入ポート１２と吐出ポート１３とは、各シリンダ９のシリンダポート９Ａと間欠的に連通するものである。
【００１２】
１４は吸入ポート１２と吐出ポート１３との間に位置して弁板１１に設けられたノッチで、該ノッチ１４は、吐出ポート１３から吸入ポート１２に向けて延びる三角形状の溝により構成され、各ピストン１０が吸入行程から吐出行程に移行するときに、シリンダ９を吐出ポート１３に徐々に連通させるものである。ここで、図９中に二点鎖線で示すように、矢示Ａ方向に回転するシリンダポート９Ａが、吸入ポート１２から遮断されてノッチ１４の先端部に連通した後、吐出ポート１３に連通するまでの昇圧区間αの間に、シリンダ９内の圧力が徐々に昇圧される。これにより、シリンダ９内に吐出ポート１３から高圧の圧油が急激に流入するのを抑え、騒音の原因となる圧力脈動を抑える構成となっている。
【００１３】
１５はリヤケーシング４に形成された吸入通路で、該吸入通路１５は弁板１１の吸入ポート１２に連通している。１６は同じくリヤケーシング４に形成された吐出通路で、該吐出通路１６は弁板１１の吐出ポート１３に連通している。また、吸入通路１５は配管等を介してタンク（いずれも図示せず）に接続され、吐出通路１６は配管等を介して油圧アクチュエータ（いずれも図示せず）に接続される構成となっている。
【００１４】
そして、回転軸５が回転してシリンダブロック８が回転すると、各ピストン１０は、シリンダ９内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返し、シリンダブロック８の半回転分に相当するピストン１０の吸入行程では、吸入通路１５、弁板１１の吸入ポート１２等を通じてシリンダ９内に作動油を吸込み、シリンダブロック８の残りの半回転分に相当するピストン１０の吐出行程では、シリンダ９内に吸込んだ作動油を加圧し、弁板１１の吐出ポート１３、吐出通路１６等を通じて高圧の圧油を吐出させる。
【００１５】
１７，１７，…は各ピストン１０の突出端部に揺動可能に設けられた円板状のシューで、該各シュー１７は、ピストン１０によって後述する斜板１８の摺動面１８Ｃに押圧されることにより、該摺動面１８Ｃ上を環状の軌跡を描くように摺動するものである。
【００１６】
１８はケーシング本体３のフロント底部３Ｂとシリンダブロック８との間に設けられた斜板で、該斜板１８は、図８及び図１０に示す如く全体として十字状に形成され、その中心部に回転軸５が挿通される軸挿通穴１８Ａが穿設されると共に、該軸挿通穴１８Ａを挟む一対の腕部１８Ｂ，１８Ｂを有している。ここで、シリンダブロック８側となる斜板１８の表面側は、シュー１７を摺動可能に案内する摺動面１８Ｃとなり、該摺動面１８Ｃとは反対側となる斜板１８の各腕部１８Ｂの裏面側は、断面円弧状の凸湾曲面１８Ｄとなっている。また、斜板１８（腕部１８Ｂ）の一側面部には、後述のサーボピストン２４に連結される円柱状のピン１８Ｅが突設されている。
【００１７】
１９はケーシング本体３のフロント底部３Ｂと斜板１８の裏面側との間に設けられたクレイドルと呼ばれる斜板支持部材で、該斜板支持部材１９は、斜板１８をケーシング２内で傾転可能に支持するものである。そして、斜板支持部材１９は、ケーシング本体３の凹陥部３Ｄに嵌合する円板状の取付板１９Ａと、該取付板１９Ａの中心部に穿設され回転軸５が挿通される軸挿通穴１９Ｂと、該軸挿通穴１９Ｂを挟んで取付板１９Ａに設けられ斜板１８側に突出した一対の支持脚１９Ｃ（一方のみ図示）と、該支持脚１９Ｃの突出端側に設けられた凹湾曲面１９Ｄとにより大略構成されている。
【００１８】
ここで、図６及び図１０に示すように、斜板支持部材１９の各凹湾曲面１９Ｄは、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の点Ｐを中心とする半径Ｒの円弧面として形成され、その曲率は斜板１８の各凸湾曲面１８Ｄと等しく設定されている。そして、斜板支持部材１９は、凹湾曲面１９Ｄに斜板１８の凸湾曲面１８Ｄが摺接することにより、この凹湾曲面１９Ｄに沿って斜板１８を大傾転側（矢示Ｂ方向）と小傾転側（矢示Ｃ方向）とに傾転可能に支持するものである。
【００１９】
２０はケーシング本体３の傾転アクチュエータ取付部３Ｅに穿設された大径シリンダ、２１は同じくケーシング本体３の傾転アクチュエータ取付部３Ｅに穿設された小径シリンダで、図８に示すように、大径シリンダ２０と小径シリンダ２１とは同心状に形成され、回転軸５と直交する方向に延びている。そして、大径シリンダ２０は蓋体２２によって閉塞され、小径シリンダ２１は蓋体２３によって閉塞されている。
【００２０】
２４は大径シリンダ２０と小径シリンダ２１とに摺動可能に挿嵌され、該各シリンダ２０，２１と共に傾転アクチュエータを構成するサーボピストンで、該サーボピストン２４は、大径シリンダ２０内に大径油室２０Ａを画成する大径部２４Ａと、小径シリンダ２１内に小径油室２１Ａを画成する小径部２４Ｂとにより、段付円柱状に形成されている。また、サーボピストン２４の大径部２４Ａには、斜板１８に突設したピン１８Ｅと対応する位置に後述の連結プレート２５が係合する断面コ字状の凹陥部２４Ｃが形成されると共に、後述のフィードバックレバー２７が係合する溝部２４Ｄが形成されている。
【００２１】
そして、サーボピストン２４は、後述のレギュレータ２６から大径油室２０Ａ，小径油室２１Ａ内に傾転制御用の圧油（傾転圧）が給排されることにより、大径シリンダ２０，小径シリンダ２１内を軸方向に移動し、後述の連結プレート２５等を介して斜板１８を傾転させるものである。
【００２２】
２５は斜板１８のピン１８Ｅとサーボピストン２４との間を連結する連結プレートで、該連結プレート２５は、ピン１８Ｅに回転可能に挿通されると共に、サーボピストン２４の凹陥部２４Ｃに摺動可能に係合している。そして、連結プレート２５は、サーボピストン２４の軸方向への移動をピン１８Ｅを介して斜板１８に伝えるものである。
【００２３】
２６はケーシング本体３の外部に取付けられたレギュレータで、該レギュレータ２６は、例えばパイロットポンプ（図示せず）から大径油室２０Ａ，小径油室２１Ａに給排される傾転圧を制御するサーボ弁からなり、サーボピストン２４を軸方向に移動させることにより、斜板１８の傾転角度を変化させるものである。
【００２４】
２７はサーボピストン２４とレギュレータ２６との間を連結するフィードバックレバーで、該フィードバックレバー２７の一端側は、サーボピストン２４の溝部２４Ｄに係合し、他端側はレギュレータ２６に係合している。そして、フィードバックレバー２７は、サーボピストン２４の位置、即ち、斜板１８の傾転角度をレギュレータ２６に伝え、該レギュレータ２６を斜板１８の傾転動作に追従させてフィードバック制御するものである。
【００２５】
従来技術による油圧ポンプ１は上述の如き構成を有するもので、以下、その作動について説明する。
【００２６】
まず、原動機によって回転軸５を回転させると、該回転軸５と共にシリンダブロック８が回転する。このとき、各ピストン１０の突出端部に設けられたシュー１７は、斜板１８の摺動面１８Ｃに押圧された状態で、該摺動面１８Ｃ上を摺動する。ここで、斜板１８の摺動面１８Ｃは回転軸５に対して傾斜しているので、各ピストン１０は、シリンダブロック８が１回転する間に、シリンダ９内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返す。
【００２７】
これにより、シリンダブロック８の半回転分に相当するピストン１０の吸入行程では、吸入通路１５、弁板１１の吸入ポート１２等を通じてシリンダ９内に作動油を吸込み、シリンダブロック８の残りの半回転分に相当するピストン１０の吐出行程では、シリンダ９内に吸込んだ作動油を加圧し、弁板１１の吐出ポート１３、吐出通路１６等を通じて高圧の圧油を吐出する。
【００２８】
そして、レギュレータ２６が大径油室２０Ａ，小径油室２１Ａに給排される傾転圧を制御することにより、サーボピストン２４が軸方向に移動し、このサーボピストン２４の移動が連結プレート２５、ピン１８Ｅを介して斜板１８に伝わる。これにより、斜板１８の凸湾曲面１８Ｄが、斜板支持部材１９の凹湾曲面１９Ｄに沿って摺動し、斜板１８は大傾転側（矢示Ｂ方向）または小傾転側（矢示Ｃ方向）へと傾転される。
【００２９】
このとき、斜板１８の傾転角度は、サーボピストン２４を介してフィードバックレバー２７に常時伝えられ、フィードバックレバー２７は、斜板１８の傾転動作に追従してレギュレータ２６をフィードバック制御する。これにより、斜板１８の傾転角度が適宜に調整され、該斜板１８の傾転角度に応じて各ピストン１０のストローク量が変化することにより、油圧ポンプ１の吐出量（容量）を可変に制御することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による油圧ポンプ１では、各ピストン１０が下死点から上死点側へと回転するとき、即ち、各シリンダ９のシリンダポート９Ａが弁板１１の吸入ポート１２から吐出ポート１３に連通するときに、シリンダ９内に吐出ポート１３から高圧の圧油が急激に流入して圧力脈動が発生するのを抑えるため、弁板１１に吸入ポート１２と吐出ポート１３との間に位置してノッチ１４を設けている。
【００３１】
これにより、図９中の矢示Ａ方向に回転するシリンダポート９Ａが、二点鎖線で示す下死点に達した後、吐出ポート１３に連通するまでの昇圧区間αの間に、シリンダ９内の圧力が徐々に昇圧されるようになっている。
【００３２】
ここで、油圧ポンプ１の作動時には、図９及び図１０に示すように、吐出ポート１３側に位置する高圧側の各ピストン１０から斜板１８に押圧力（押圧合力）ｆが作用するが、この押圧合力ｆが斜板１８に作用する作用点Ｆは、ノッチ１４を設けた分（昇圧区間αを設けた分）だけ、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の位置からピストン１０の上死点側にずれるようになる。
【００３３】
即ち、図９に示すように、各ピストン１０の上死点と下死点とを結ぶ直線をＹ−Ｙとし、該直線Ｙ−Ｙと直交し回転軸５の軸線Ｏ−Ｏを通る直線をＸ−Ｘとし、該直線Ｘ−Ｘと平行し押圧合力ｆの作用点Ｆを通る直線をＸ′−Ｘ′とすると、高圧側の各ピストン１０から斜板１８に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆは、上述の直線Ｘ−Ｘと直線Ｘ′−Ｘ′との間の離間距離Ｌだけ、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の位置からピストン１０の上死点側にずれるようになる。
【００３４】
一方、斜板１８（凸湾曲面１８Ｄ）を傾転可能に支持する斜板支持部材１９の凹湾曲面１９Ｄは、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の点Ｐを中心とする半径Ｒの円弧面として形成されている。
【００３５】
従って、従来技術による油圧ポンプ１は、斜板支持部材１９に設けた凹湾曲面１９Ｄの円弧の中心Ｐが、高圧側のピストン１０から斜板１８に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆに対し、距離Ｌだけ離間している。
【００３６】
このため、油圧ポンプ１の作動時には、高圧側の各ピストン１０からの押圧合力ｆにより、斜板１８に対し、これを小傾転側に傾転させようとする余分なモーメントが常時作用してしまう。これにより、例えばサーボピストン２４によって斜板１８を大傾転側に傾転させる場合に、サーボピストン２４が上述のモーメントを受けることにより斜板１８の円滑な傾転動作が阻害され、該斜板１８の傾転角制御を適正に行うことができなくなるという問題がある。また、上述のモーメントに打勝つためにサーボピストン２４のピストン径を大きくした場合には、油圧ポンプ１全体の大型化を招くという問題がある。
【００３７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、高圧側となる各ピストンからの押圧合力によって斜板に余分なモーメントが作用するのを抑え、斜板の傾転角制御を適正に行うことができるようにした可変容量型斜板式液圧回転機を提供することを目的としている。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため本発明は、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されケーシング内で該回転軸と一体に回転するシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、該各ピストンの端部に装着されたシューと、ケーシング内に傾転可能に設けられ表面側が該各シューを摺動可能に案内する摺動面となり裏面側に凸湾曲面が設けられた斜板と、該斜板を傾転可能に支持するため該斜板の裏面側に位置してケーシングに設けられ斜板の凸湾曲面が摺接する凹湾曲面を有した斜板支持部材とを備えてなる可変容量型斜板式液圧回転機に適用される。
【００３９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、斜板支持部材の凹湾曲面の円弧の中心を、回転軸の軸線上の位置から、各ピストンのうち高圧側に位置するピストンにより斜板に作用する押圧合力の作用点側にずらした位置に設定したことにある。
【００４０】
このように構成したことにより、高圧側となる複数のピストンから斜板に対して押圧合力が作用したとしても、斜板を支持する斜板支持部材の凹湾曲面の円弧の中心が、予め回転軸の軸線から押圧合力の作用点側にずれているので、この分、各ピストンからの押圧合力によって斜板に作用する余分なモーメントを小さくすることができる。これにより、斜板に作用するモーメントによって該斜板の傾転動作が阻害されるのを抑えることができ、斜板の傾転角制御を適正に行うことができる。
【００４１】
請求項２の発明は、各ピストンの上死点と下死点とを結ぶ直線をＹ−Ｙとし、該直線Ｙ−Ｙと直交し回転軸の軸線Ｏ−Ｏを通る直線をＸ−Ｘとしたときに、凹湾曲面の円弧の中心Ｐ′と回転軸の軸線Ｏ−Ｏとの間の距離Ｈは、直線Ｘ−Ｘと平行し押圧合力ｆの作用点Ｆを通る直線Ｘ′−Ｘ′と前記直線Ｘ−Ｘとの間の離間距離Ｌとほぼ等しく設定したことにある。
【００４２】
このように構成したことにより、高圧側となる複数のピストンから斜板に対して押圧合力が作用したとしても、斜板は当該押圧合力による余分なモーメントを受けることがなくなるので、該斜板の傾転角制御を適正に行うことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による可変容量型斜板式液圧回転機を、油圧ポンプに適用した場合を例に挙げ、図１ないし図５を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施の形態では上述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４４】
図中、３１は本実施の形態による可変容量型の斜板式油圧ポンプで、該油圧ポンプ３１は、従来技術によるものとほぼ同様に、ケーシング２、回転軸５、シリンダブロック８、各ピストン１０、シュー１７、後述の斜板３２、斜板支持部材３３等により構成されるものの、斜板支持部材３３の構成が従来技術による斜板支持部材１９とは異なるものである。
【００４５】
３２はケーシング本体３のフロント底部３Ｂとシリンダブロック８との間に設けられた斜板で、該斜板３２は図２に示すように、従来技術による斜板１８と同様の十字状に形成されている。そして、斜板３２は、その中心部に回転軸５が挿通される軸挿通穴３２Ａが穿設されると共に、該軸挿通穴３２Ａを挟む一対の腕部３２Ｂ，３２Ｂを有している。
【００４６】
ここで、シリンダブロック８側となる斜板３２の表面側は、シュー１７を摺動可能に案内する摺動面３２Ｃとなっている。一方、該摺動面３２Ｃとは反対側となる斜板３２の各腕部３２Ｂの裏面側は、断面円弧状の凸湾曲面３２Ｄとなり、該各凸湾曲面３２Ｄは、後述する斜板支持部材３３の各凹湾曲面３３Ｄに常時摺接するもので、該凹湾曲面３３Ｄと等しい曲率をもった円弧面として形成されている。また、斜板３２（腕部３２Ｂ）の一側面部には、サーボピストン２４に連結される円柱状のピン３２Ｅが突設されている。
【００４７】
３３はケーシング本体３のフロント底部３Ｂと斜板３２の裏面側との間に設けられ、斜板３２を傾転可能に支持する斜板支持部材で、該斜板支持部材３３は、従来技術による斜板支持部材１９に代えて本実施の形態に用いたものである。
【００４８】
ここで、斜板支持部材３３は、図３に示すように、ケーシング本体３の凹陥部３Ｄに嵌合する円板状の取付板３３Ａと、該取付板３３Ａの中心部に穿設され回転軸５が挿通される軸挿通穴３３Ｂと、該軸挿通穴３３Ｂを挟んで取付板３３Ａに設けられ斜板３２側に突出した一対の支持脚３３Ｃ，３３Ｃと、該支持脚３３Ｃの突出端側に設けられた凹湾曲面３３Ｄ，３３Ｄとにより大略構成されている。
【００４９】
そして、斜板支持部材３３は、各凹湾曲面３３Ｄに斜板３２の各凸湾曲面３２Ｄを摺接させることにより、この凹湾曲面３３Ｄに沿って斜板３２を大傾転側（矢示Ｂ方向）と小傾転側（矢示Ｃ方向）とに傾転可能に支持するものである。
【００５０】
ここで、図１、図４及び図５に示すように、斜板支持部材３３の凹湾曲面３３Ｄは、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏに対し、高圧側の各ピストン１０から斜板３２に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆ側にずらした点Ｐ′を中心とする半径Ｒの円弧面として形成されている。
【００５１】
即ち、本実施の形態による油圧ポンプ３１においては、斜板支持部材３３の凹湾曲面３３Ｄの円弧の中心Ｐ′を、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の位置から、高圧側の各ピストン１０により斜板３２に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆ側にずらした位置に設定している。
【００５２】
この場合、図４に示すように、各ピストン１０の上死点と下死点とを結ぶ直線をＹ−Ｙとし、該直線Ｙ−Ｙと直交し回転軸５の軸線Ｏ−Ｏを通る直線をＸ−Ｘとし、該直線Ｘ−Ｘと平行し押圧合力ｆの作用点Ｆを通る直線をＸ′−Ｘ′とすると、凹湾曲面３３Ｄの円弧の中心Ｐ′と回転軸５の軸線Ｏ−Ｏとの間の距離Ｈは、上述の直線Ｘ−Ｘと直線Ｘ′−Ｘ′との間の離間距離Ｌとほぼ等しく設定されている（Ｈ≒Ｌ）。
【００５３】
これにより、油圧ポンプ３１の作動時に、高圧側の各ピストン１０から斜板３２に押圧合力ｆが作用したとしても、この押圧合力ｆによって斜板３２を小傾転側に傾転させようとする余分なモーメントが発生するのを抑えることができる構成となっている。
【００５４】
本実施の形態による油圧ポンプ３１は上述の如き構成を有するもので、原動機によって回転軸５を回転させると、該回転軸５と共にシリンダブロック８が回転することにより、各ピストン１０の突出端部に設けられたシュー１７が、斜板３２の摺動面３２Ｃ上を摺動し、各ピストン１０は、斜板３２の傾転角度に応じたストローク量をもってシリンダ９内を摺動する。
【００５５】
これにより、シリンダブロック８の半回転分に相当するピストン１０の吸入行程では、吸入通路１５、弁板１１の吸入ポート１２等を通じてシリンダ９内に作動油を吸込み、シリンダブロック８の残りの半回転分に相当するピストン１０の吐出行程では、シリンダ９内に吸込んだ作動油を加圧し、弁板１１の吐出ポート１３、吐出通路１６等を通じて高圧の圧油を吐出する。
【００５６】
そして、レギュレータ２６が大径油室２０Ａ，小径油室２１Ａに対する傾転圧の給排を制御し、サーボピストン２４が軸方向に移動すると、このサーボピストン２４の移動が連結プレート２５、ピン３２Ｅを介して斜板３２に伝わることにより、斜板３２の凸湾曲面３２Ｄが、斜板支持部材３３の凹湾曲面３３Ｄに沿って摺動し、斜板３２は大傾転側（矢示Ｂ方向）または小傾転側（矢示Ｃ方向）へと傾転される。
【００５７】
このとき、斜板３２の傾転角度は、サーボピストン２４を介してフィードバックレバー２７に常時伝えられ、フィードバックレバー２７は、斜板３２の傾転動作に追従してレギュレータ２６をフィードバック制御する。これにより、斜板３２の傾転角度が適宜に調整され、該斜板３２の傾転角度に応じて各ピストン１０のストローク量が変化することにより、油圧ポンプ３１の吐出量（容量）を可変に制御することができる。
【００５８】
ここで、油圧ポンプ３１の作動時には、図４及び図５に示すように、吐出ポート１３側に位置する高圧側の各ピストン１０から斜板３２に押圧合力ｆが作用し、この押圧合力ｆの作用点Ｆは、上述したように、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の位置からピストン１０の上死点側にずれるようになる。
【００５９】
然るに、本実施の形態によれば、斜板支持部材３３に設けた凹湾曲面３３Ｄの円弧の中心Ｐ′を、回転軸５の軸線Ｏ−Ｏ上の位置から、高圧側の各ピストン１０により斜板３２に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆ側に予め距離Ｈだけずらした位置に設定している。
【００６０】
この場合、図４に示すように、各ピストン１０の上死点と下死点とを結ぶ直線をＹ−Ｙとし、該直線Ｙ−Ｙと直交し回転軸５の軸線Ｏ−Ｏを通る直線をＸ−Ｘとし、該直線Ｘ−Ｘと平行し押圧合力ｆの作用点Ｆを通る直線をＸ′−Ｘ′とすると、凹湾曲面３３Ｄの円弧の中心Ｐ′と回転軸５の軸線Ｏ−Ｏとの間の距離Ｈは、上述の直線Ｘ−Ｘと直線Ｘ′−Ｘ′との間の離間距離Ｌとほぼ等しくなっている（Ｈ≒Ｌ）。
【００６１】
これにより、油圧ポンプ３１の作動時に斜板３２に作用する各ピストン１０からの押圧合力ｆの作用点Ｆと回転軸５の軸線Ｏ−Ｏとの間の離間距離Ｌと、斜板３２を傾転可能に支持する斜板支持部材３３の凹湾曲面３３Ｄの円弧の中心Ｐ′と回転軸５の軸線Ｏ−Ｏとの間の距離Ｈとがほぼ一致するので、斜板３２に対し、これを小傾転側に傾転させようとする余分なモーメントが作用するのを確実に抑えることができる。
【００６２】
従って、例えばサーボピストン２４によって斜板３２を大傾転側に傾転させる場合に、該斜板３２の円滑な傾転動作が上述のモーメントによって阻害されることがなく、該斜板３２の傾転角制御を適正に行うことができるので、油圧ポンプ３１の信頼性を高めることができる。また、上述のモーメントに打勝つためにサーボピストン２４のピストン径を大きくする必要がなくなるので、油圧ポンプ３１全体の小型化を図ることができる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態では、ケーシング本体３を構成する円筒部３Ａとフロント底部３Ｂとを一体に形成した場合を例に挙げている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば円筒部とフロント底部とを別部材として形成し、これら円筒部とフロント底部とをボルト等を用いて一体に固定する構成としてもよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態では、斜板支持部材３３をケーシング本体３とは別部材として形成し、この斜板支持部材３３をケーシング本体３の凹陥部３Ｄに固定した場合を例に挙げている。しかし、本発明はこれに限らず、例えばケーシング本体３のフロント底部３Ｂに斜板支持部材を一体形成してもよい。
【００６５】
さらに、上述した実施の形態では、可変容量型斜板式液圧回転機として油圧ポンプを用いた場合を例に挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば可変容量型の斜板式油圧モータに適用してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、斜板支持部材に設けた凹湾曲面の円弧の中心を、回転軸の軸線上の位置から、高圧側の各ピストンにより斜板に作用する押圧合力の作用点側にずらした位置に設定している。このため、高圧側に位置する各ピストンから斜板に対して押圧合力が作用したとしても、当該押圧合力によって斜板に作用する余分なモーメントを小さく抑えることができる。これにより、斜板に作用するモーメントによって該斜板の傾転動作が阻害されるのを抑え、斜板の傾転角制御を適正に行うことができるので、液圧回転機の信頼性を高めることができる。
【００６７】
また、請求項２の発明によれば、各ピストンの上死点と下死点とを結ぶ直線をＹ−Ｙとし、該直線Ｙ−Ｙと直交し回転軸の軸線Ｏ−Ｏを通る直線をＸ−Ｘとしたときに、凹湾曲面の円弧の中心Ｐ′と回転軸の軸線Ｏ−Ｏとの間の距離Ｈを、直線Ｘ−Ｘと平行し押圧合力ｆの作用点Ｆを通る直線Ｘ′−Ｘ′と直線Ｘ−Ｘとの間の離間距離Ｌとほぼ等しく設定している。これにより、高圧側の各ピストンから斜板に作用する押圧合力ｆの作用点Ｆと、斜板支持部材に設けた凹湾曲面の円弧の中心Ｐ′とがほぼ一致するので、高圧側の各ピストンから斜板に押圧合力が作用したとしても、斜板は当該押圧合力による余分なモーメントを受けることがなくなるので、該斜板の傾転角制御を適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による斜板式の油圧ポンプを示す断面図である。
【図２】図１中の斜板を単体で示す斜視図である。
【図３】図１中の斜板支持部材を単体で示す斜視図である。
【図４】図１中の弁板を矢示IV−IV方向からみた拡大断面図である。
【図５】図１中の斜板の凸湾曲面、斜板支持部材の凹湾曲面等を拡大して示す拡大断面図である。
【図６】従来技術による斜板式の油圧ポンプを示す断面図である。
【図７】従来技術による斜板式の油圧ポンプを図６中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。
【図８】図６中の斜板、斜板支持部材等を矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。
【図９】図６中の弁板を矢示IX−IX方向からみた拡大断面図である。
【図１０】図６中の斜板の凸湾曲面、斜板支持部材の凹湾曲面等を拡大して示す拡大断面図である。
【符号の説明】
２ケーシング
３ケーシング本体
５回転軸
８シリンダブロック
９シリンダ
１０ピストン
１７シュー
２４サーボピストン
３２斜板
３２Ｃ摺動面
３２Ｄ凸湾曲面
３３斜板支持部材
３３Ｄ凹湾曲面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable displacement swash plate type hydraulic rotating machine suitably used as a hydraulic pump or a hydraulic motor mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator.
[0002]
[Prior art]
Generally, a construction machine such as a hydraulic excavator is provided with a hydraulic pump that constitutes a hydraulic power source together with a tank, or a variable displacement hydraulic rotating machine that is used as a traveling hydraulic motor or a turning hydraulic motor. A variable displacement swash plate hydraulic rotator is known as a variable displacement hydraulic rotator of this type that can change its capacity by tilting the swash plate (for example, JP-A-11-351134). Issue gazette).
[0003]
Therefore, a variable displacement swash plate type hydraulic rotating machine according to the prior art will be described with reference to FIGS. 6 to 10 by taking a swash plate type hydraulic pump as an example.
[0004]
In the figure, reference numeral 1 denotes a variable displacement swash plate hydraulic pump. The hydraulic pump 1 includes a casing 2, a rotating shaft 5, a cylinder block 8, pistons 10, a shoe 17, a swash plate 18, and a swash plate support member 19 which will be described later. Etc.
[0005]
Reference numeral 2 denotes a hollow casing that forms an outer shell of the hydraulic pump 1, and the casing 2 includes a stepped cylindrical casing body 3 and a rear casing 4 that is provided in the casing body 3 so as to close the casing. Has been.
[0006]
Here, the casing body 3 is integrally formed by a hollow cylindrical portion 3A and a front bottom portion 3B provided on one end side of the cylindrical portion 3A, and a rotating shaft 5 described later is inserted into the front bottom portion 3B. A shaft insertion hole 3C is formed, and an annular recess 3D to which a later-described swash plate support member 19 is attached is formed. Further, a tilt actuator mounting portion 3E projecting radially outward is provided on one end side of the casing body 3, and a servo piston 24, which will be described later, is mounted in the tilt actuator mounting portion 3E. Yes.
[0007]
Reference numeral 5 denotes a rotating shaft that is rotatably provided in the casing 2, and the rotating shaft 5 extends in the casing 2 in the axial direction. Here, one end side of the rotating shaft 5 is rotatably supported by a bearing 6 provided on the front bottom 3B of the casing body 3, and the other end side is rotatably supported by a bearing 7 provided on the rear casing 4. Yes.
[0008]
And the one end side of the rotating shaft 5 protrudes outside the casing 2 through the shaft insertion hole 3C of the casing body 3, and drives a motor (not shown) connected to the protruding end of the rotating shaft 5, The rotating shaft 5 is configured to rotate about the axis OO.
[0009]
Reference numeral 8 denotes a cylinder block located in the casing 2 and provided on the outer peripheral side of the rotary shaft 5. The cylinder block 8 is spline-coupled to the rotary shaft 5 and rotates integrally with the rotary shaft 5. The cylinder block 8 is provided with a plurality (usually an odd number) of cylinders 9, 9,... That are spaced apart from each other in the circumferential direction and extend in the axial direction. A cylinder port 9A that opens to the side is formed.
[0010]
.. Are pistons slidably fitted in the cylinders 9 of the cylinder block 8, and the pistons 10 reciprocate in the cylinders 9 by the rotation of the cylinder block 8. Here, the position where the piston 10 protrudes (extends) the most from the cylinder 9 is the bottom dead center position, and the position which is most retracted (reduced) into the cylinder 9 is the top dead center position. Each piston 10 slides in and out of the cylinder 9 from the top dead center to the bottom dead center while the cylinder block 8 rotates once, and slides from the bottom dead center to the top dead center. It repeats the discharge stroke which moves dynamically.
[0011]
A valve plate 11 is provided between the rear casing 4 and the cylinder block 8 and is fixed to the rear casing 4. The valve plate 11 is always in sliding contact with the end face of the cylinder block 8. Here, as shown in FIG. 9, the valve plate 11 is provided with a suction port 12 and a discharge port 13 extending in the shape of an eyebrow around the rotation shaft 5. The suction port 12 and the discharge port 13 are defined as follows. The cylinder port 9A of each cylinder 9 is intermittently communicated.
[0012]
14 is a notch provided in the valve plate 11 between the suction port 12 and the discharge port 13, and the notch 14 is constituted by a triangular groove extending from the discharge port 13 toward the suction port 12, When each piston 10 shifts from the suction stroke to the discharge stroke, the cylinder 9 is gradually brought into communication with the discharge port 13. Here, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 9, the cylinder port 9 A that rotates in the direction indicated by the arrow A is disconnected from the suction port 12 and communicates with the tip of the notch 14, and then communicates with the discharge port 13. The pressure in the cylinder 9 is gradually increased during the pressure increase interval α up to. Thereby, it has the structure which suppresses that the high pressure oil flows into the cylinder 9 from the discharge port 13 rapidly, and suppresses the pressure pulsation which causes a noise.
[0013]
Reference numeral 15 denotes a suction passage formed in the rear casing 4, and the suction passage 15 communicates with the suction port 12 of the valve plate 11. A discharge passage 16 is also formed in the rear casing 4, and the discharge passage 16 communicates with the discharge port 13 of the valve plate 11. Further, the suction passage 15 is connected to a tank (not shown) via a pipe or the like, and the discharge passage 16 is connected to a hydraulic actuator (none shown) via the pipe or the like. .
[0014]
When the rotating shaft 5 rotates and the cylinder block 8 rotates, each piston 10 slides and displaces in the cylinder 9 from the top dead center toward the bottom dead center, and from the bottom dead center to the top dead center. In the suction stroke of the piston 10 corresponding to the half rotation of the cylinder block 8, the hydraulic oil is supplied into the cylinder 9 through the suction passage 15, the suction port 12 of the valve plate 11, and the like. In the suction stroke of the piston 10 corresponding to the suction and the remaining half rotation of the cylinder block 8, the hydraulic oil sucked into the cylinder 9 is pressurized, and high pressure oil is supplied through the discharge port 13 and the discharge passage 16 of the valve plate 11. To discharge.
[0015]
.. Are disc-shaped shoes provided at the projecting end of each piston 10 so as to be swingable. Each shoe 17 is pressed by a piston 10 against a sliding surface 18C of a swash plate 18 described later. By doing so, it slides on the sliding surface 18C so as to draw an annular locus.
[0016]
Reference numeral 18 denotes a swash plate provided between the front bottom 3B of the casing body 3 and the cylinder block 8. The swash plate 18 is formed in a cross shape as a whole as shown in FIGS. A shaft insertion hole 18A through which the rotation shaft 5 is inserted is formed, and a pair of arm portions 18B and 18B sandwiching the shaft insertion hole 18A are provided. Here, the surface side of the swash plate 18 on the cylinder block 8 side is a sliding surface 18C for slidably guiding the shoe 17, and each arm portion of the swash plate 18 on the opposite side to the sliding surface 18C. The back surface side of 18B is a convex curved surface 18D having a circular arc cross section. In addition, a columnar pin 18E connected to a servo piston 24, which will be described later, projects from one side surface portion of the swash plate 18 (arm portion 18B).
[0017]
Reference numeral 19 denotes a swash plate support member called a cradle provided between the front bottom 3B of the casing body 3 and the back side of the swash plate 18. The swash plate support member 19 tilts the swash plate 18 within the casing 2. It is possible to support. The swash plate support member 19 includes a disc-shaped mounting plate 19A that fits into the recessed portion 3D of the casing body 3, and a shaft insertion hole that is drilled in the center of the mounting plate 19A and through which the rotary shaft 5 is inserted. 19B, a pair of support legs 19C (only one shown) provided on the mounting plate 19A across the shaft insertion hole 19B, and a concave curve provided on the protruding end side of the support legs 19C The surface 19D is roughly constituted.
[0018]
Here, as shown in FIGS. 6 and 10, each concave curved surface 19 D of the swash plate support member 19 is formed as a circular arc surface having a radius R centering on a point P on the axis OO of the rotating shaft 5. The curvature is set to be equal to each convex curved surface 18D of the swash plate 18. Then, the swash plate support member 19 causes the convex curved surface 18D of the swash plate 18 to be in sliding contact with the concave curved surface 19D, thereby causing the swash plate 18 to be largely inclined along the concave curved surface 19D (in the direction indicated by the arrow B). And a small tilt side (in the direction of arrow C) so as to be tiltable.
[0019]
20 is a large-diameter cylinder drilled in the tilting actuator mounting portion 3E of the casing body 3, and 21 is a small-diameter cylinder drilled in the tilting actuator mounting portion 3E of the casing body 3 as shown in FIG. The large-diameter cylinder 20 and the small-diameter cylinder 21 are formed concentrically and extend in a direction orthogonal to the rotation shaft 5. The large-diameter cylinder 20 is closed by a lid 22, and the small-diameter cylinder 21 is closed by a lid 23.
[0020]
A servo piston 24 is slidably fitted into the large-diameter cylinder 20 and the small-diameter cylinder 21 and constitutes a tilting actuator together with the cylinders 20, 21. The servo piston 24 is large in the large-diameter cylinder 20. A large diameter portion 24A that defines the diameter oil chamber 20A and a small diameter portion 24B that defines the small diameter oil chamber 21A in the small diameter cylinder 21 are formed in a stepped columnar shape. The servo piston 24 has a large diameter portion 24A formed with a U-shaped recessed portion 24C that engages with a connecting plate 25 described later at a position corresponding to the pin 18E protruding from the swash plate 18. A groove 24D is formed in which a later-described feedback lever 27 is engaged.
[0021]
The servo piston 24 is supplied to and discharged from a regulator 26 (described later) into a large-diameter oil chamber 20A and a small-diameter oil chamber 21A. It moves in the cylinder 21 in the axial direction and tilts the swash plate 18 via a connecting plate 25 and the like which will be described later.
[0022]
Reference numeral 25 denotes a connecting plate for connecting the pin 18E of the swash plate 18 and the servo piston 24. The connecting plate 25 is rotatably inserted into the pin 18E and is slidable in the recessed portion 24C of the servo piston 24. Is engaged. The connecting plate 25 transmits the movement of the servo piston 24 in the axial direction to the swash plate 18 via the pin 18E.
[0023]
Reference numeral 26 denotes a regulator attached to the outside of the casing body 3, and the regulator 26 is a servo that controls the tilting pressure supplied and discharged from, for example, a pilot pump (not shown) to the large-diameter oil chamber 20A and the small-diameter oil chamber 21A. It consists of a valve and changes the tilt angle of the swash plate 18 by moving the servo piston 24 in the axial direction.
[0024]
A feedback lever 27 connects the servo piston 24 and the regulator 26. One end of the feedback lever 27 is engaged with the groove 24D of the servo piston 24, and the other end is engaged with the regulator 26. . The feedback lever 27 transmits the position of the servo piston 24, that is, the tilt angle of the swash plate 18 to the regulator 26, and performs feedback control by causing the regulator 26 to follow the tilt operation of the swash plate 18.
[0025]
The hydraulic pump 1 according to the prior art has the above-described configuration, and the operation thereof will be described below.
[0026]
First, when the rotary shaft 5 is rotated by the prime mover, the cylinder block 8 rotates together with the rotary shaft 5. At this time, the shoe 17 provided at the protruding end of each piston 10 slides on the sliding surface 18C while being pressed by the sliding surface 18C of the swash plate 18. Here, since the sliding surface 18C of the swash plate 18 is inclined with respect to the rotation shaft 5, each piston 10 moves from the top dead center to the bottom dead center in the cylinder 9 while the cylinder block 8 rotates once. The suction stroke slidingly displaced toward the top and the discharge stroke slidingly displaced from the bottom dead center toward the top dead center are repeated.
[0027]
As a result, in the suction stroke of the piston 10 corresponding to half of the rotation of the cylinder block 8, hydraulic oil is sucked into the cylinder 9 through the suction passage 15, the suction port 12 of the valve plate 11, etc., and the remaining half rotation of the cylinder block 8 is performed. In the discharge stroke of the piston 10 corresponding to the minute, the hydraulic oil sucked into the cylinder 9 is pressurized, and high pressure oil is discharged through the discharge port 13 and the discharge passage 16 of the valve plate 11.
[0028]
The regulator 26 controls the tilting pressure supplied to and discharged from the large-diameter oil chamber 20A and the small-diameter oil chamber 21A, so that the servo piston 24 moves in the axial direction. It is transmitted to the swash plate 18 via the pin 18E. As a result, the convex curved surface 18D of the swash plate 18 slides along the concave curved surface 19D of the swash plate support member 19, and the swash plate 18 is moved to the large tilt side (arrow B direction) or the small tilt side ( Tilted in the direction of arrow C).
[0029]
At this time, the tilt angle of the swash plate 18 is always transmitted to the feedback lever 27 via the servo piston 24, and the feedback lever 27 feedback-controls the regulator 26 following the tilting operation of the swash plate 18. As a result, the tilt angle of the swash plate 18 is appropriately adjusted, and the discharge amount (capacity) of the hydraulic pump 1 is variable by changing the stroke amount of each piston 10 according to the tilt angle of the swash plate 18. Can be controlled.
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the hydraulic pump 1 according to the prior art described above, when each piston 10 rotates from the bottom dead center to the top dead center side, that is, the cylinder port 9A of each cylinder 9 is discharged from the suction port 12 of the valve plate 11 to the discharge port. In order to suppress the occurrence of pressure pulsation due to the rapid flow of high pressure oil from the discharge port 13 into the cylinder 9 when communicating with the valve 13, the valve plate 11 is provided between the suction port 12 and the discharge port 13. A notch 14 is provided.
[0031]
As a result, after the cylinder port 9A rotating in the direction indicated by the arrow A in FIG. 9 reaches the bottom dead center indicated by the two-dot chain line, The pressure is gradually increased.
[0032]
Here, when the hydraulic pump 1 is operated, as shown in FIGS. 9 and 10, a pressing force (pressing force) f acts on the swash plate 18 from each high-pressure piston 10 located on the discharge port 13 side. The action point F at which this pressing force f acts on the swash plate 18 is the top dead of the piston 10 from the position on the axis OO of the rotary shaft 5 by the amount provided with the notch 14 (the amount provided with the pressure increasing section α). It shifts to the point side.
[0033]
That is, as shown in FIG. 9, a straight line connecting the top dead center and the bottom dead center of each piston 10 is YY, and a straight line passing through the axis OO of the rotating shaft 5 is perpendicular to the straight line YY. XX, where X′-X ′ is a straight line parallel to the straight line XX and passing through the operating point F of the pressing force f, the action of the pressing force f acting on the swash plate 18 from each piston 10 on the high pressure side. The point F deviates from the position on the axis OO of the rotating shaft 5 toward the top dead center side of the piston 10 by the separation distance L between the straight line XX and the straight line X′-X ′. .
[0034]
On the other hand, the concave curved surface 19D of the swash plate support member 19 that supports the swash plate 18 (convex curved surface 18D) in a tiltable manner is an arc having a radius R centered on a point P on the axis OO of the rotary shaft 5. It is formed as a surface.
[0035]
Therefore, in the hydraulic pump 1 according to the prior art, the center P of the arc of the concave curved surface 19D provided on the swash plate support member 19 is applied to the application point F of the pressing force f acting on the swash plate 18 from the high-pressure side piston 10. , Separated by a distance L.
[0036]
For this reason, when the hydraulic pump 1 is operated, an extra moment is always applied to the swash plate 18 to incline it to the small tilt side by the pressing force f from each piston 10 on the high pressure side. End up. As a result, for example, when the swash plate 18 is tilted to the large tilt side by the servo piston 24, the servo piston 24 receives the above-mentioned moment, whereby the smooth tilting operation of the swash plate 18 is hindered. There is a problem that the tilt angle control of 18 cannot be properly performed. In addition, when the piston diameter of the servo piston 24 is increased in order to overcome the above-described moment, there is a problem that the overall size of the hydraulic pump 1 is increased.
[0037]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and suppresses an excessive moment from acting on the swash plate due to the pressing force from each piston on the high-pressure side, thereby appropriately controlling the tilt angle of the swash plate. An object of the present invention is to provide a variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine that can be used.
[0038]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a hollow casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a plurality of cylinders that are spaced apart in the circumferential direction and extend in the axial direction. A cylinder block that rotates integrally with the rotary shaft; a plurality of pistons that are reciprocably fitted to the cylinders of the cylinder block; a shoe that is attached to the end of each piston; A swash plate provided with a convex curved surface on the back surface side, and a back surface of the swash plate for tiltably supporting the swash plate. This is applied to a variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine provided with a swash plate support member having a concave curved surface that is provided on the casing and is slidably in contact with the convex curved surface of the swash plate.
[0039]
The feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that the center of the arc of the concave curved surface of the swash plate support member is tilted by the piston located on the high pressure side of each piston from the position on the axis of the rotating shaft. That is, the position is set at a position shifted to the point of application of the pressing force acting on the plate.
[0040]
With this configuration, the center of the arc of the concave curved surface of the swash plate support member that supports the swash plate is rotated in advance even if a pressing force acts on the swash plate from a plurality of pistons on the high pressure side. Since it deviates from the axial line of the shaft toward the point of application of the pressing force, an extra moment acting on the swash plate by the pressing force from each piston can be reduced accordingly. Thereby, it is possible to suppress the tilting operation of the swash plate from being hindered by the moment acting on the swash plate, and it is possible to appropriately control the tilt angle of the swash plate.
[0041]
In the invention of claim 2, a straight line connecting the top dead center and bottom dead center of each piston is defined as Y-Y, and a straight line orthogonal to the straight line Y-Y and passing through the axis OO of the rotation axis is defined as XX. When this is done, the distance H between the center P 'of the arc of the concave curved surface and the axis OO of the rotating shaft is parallel to the straight line XX and passes through the point of action F of the pressing force f. And the distance L between the straight line XX and the straight line XX is set to be approximately equal.
[0042]
With this configuration, even if a pressing force acts on the swash plate from a plurality of pistons on the high pressure side, the swash plate does not receive an extra moment due to the pressing force. Tilt angle control can be performed appropriately.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a variable displacement swash plate type hydraulic rotating machine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the present embodiment, the same components as those in the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0044]
In the figure, reference numeral 31 denotes a variable displacement swash plate hydraulic pump according to the present embodiment. The hydraulic pump 31 is substantially the same as that according to the prior art. The casing 2, the rotary shaft 5, the cylinder block 8, each piston 10, Although constituted by the shoe 17, a swash plate 32 and a swash plate support member 33, which will be described later, the configuration of the swash plate support member 33 is different from the swash plate support member 19 according to the prior art.
[0045]
Reference numeral 32 denotes a swash plate provided between the front bottom 3B of the casing body 3 and the cylinder block 8. The swash plate 32 is formed in a cross shape similar to the swash plate 18 according to the prior art as shown in FIG. ing. The swash plate 32 has a shaft insertion hole 32A through which the rotary shaft 5 is inserted at the center thereof and a pair of arm portions 32B and 32B that sandwich the shaft insertion hole 32A.
[0046]
Here, the surface side of the swash plate 32 on the cylinder block 8 side is a sliding surface 32C that guides the shoe 17 in a slidable manner. On the other hand, the back side of each arm portion 32B of the swash plate 32 opposite to the sliding surface 32C is a convex curved surface 32D having a circular arc cross section, and each convex curved surface 32D is a swash plate support member described later. Each of the concave curved surfaces 33D is in slidable contact with each other, and is formed as an arc surface having a curvature equal to that of the concave curved surface 33D. Further, a cylindrical pin 32E connected to the servo piston 24 protrudes from one side surface portion of the swash plate 32 (arm portion 32B).
[0047]
A swash plate support member 33 is provided between the front bottom 3B of the casing body 3 and the back surface side of the swash plate 32, and supports the swash plate 32 so as to be tiltable. Instead of the swash plate support member 19, this embodiment is used.
[0048]
Here, as shown in FIG. 3, the swash plate support member 33 includes a disc-shaped mounting plate 33A that fits into the recessed portion 3D of the casing body 3, and a rotating shaft that is drilled in the center of the mounting plate 33A. A shaft insertion hole 33B through which 5 is inserted, a pair of support legs 33C, 33C provided on the mounting plate 33A and projecting toward the swash plate 32 across the shaft insertion hole 33B, and on the projecting end side of the support leg 33C This is roughly constituted by the provided concave curved surfaces 33D and 33D.
[0049]
The swash plate support member 33 causes the convex curved surfaces 32D of the swash plate 32 to slide in contact with the concave curved surfaces 33D, thereby moving the swash plate 32 along the concave curved surfaces 33D on the large tilt side (indicated by arrows). B direction) and a small tilt side (arrow C direction) are supported to be tiltable.
[0050]
Here, as shown in FIGS. 1, 4, and 5, the concave curved surface 33 D of the swash plate support member 33 extends from each piston 10 on the high pressure side to the swash plate 32 with respect to the axis OO of the rotating shaft 5. It is formed as an arcuate surface having a radius R centered on a point P ′ shifted to the acting point F side of the acting pressing force f.
[0051]
That is, in the hydraulic pump 31 according to the present embodiment, the center P ′ of the arc of the concave curved surface 33D of the swash plate support member 33 is moved from the position on the axis OO of the rotary shaft 5 to each piston 10 on the high pressure side. Therefore, the pressing force f acting on the swash plate 32 is set to a position shifted to the acting point F side.
[0052]
In this case, as shown in FIG. 4, a straight line connecting the top dead center and the bottom dead center of each piston 10 is YY, and a straight line passing through the axis OO of the rotating shaft 5 orthogonal to the straight line YY. Is X-X, and a straight line passing through the point of action F of the pressing force f parallel to the straight line XX is X'-X ', the center P' of the arc of the concave curved surface 33D and the axis O of the rotating shaft 5 The distance H to −O is set to be substantially equal to the separation distance L between the straight line XX and the straight line X′-X ′ (H≈L).
[0053]
As a result, even when the pressing force f acts on the swash plate 32 from each piston 10 on the high pressure side when the hydraulic pump 31 is operated, the swash plate 32 tends to tilt to the small tilt side by the pressing force f. It is the structure which can suppress generating an excessive moment.
[0054]
The hydraulic pump 31 according to the present embodiment has the above-described configuration. When the rotary shaft 5 is rotated by the prime mover, the cylinder block 8 rotates together with the rotary shaft 5, so that the protruding end portion of each piston 10 is provided. The provided shoe 17 slides on the sliding surface 32 C of the swash plate 32, and each piston 10 slides in the cylinder 9 with a stroke amount corresponding to the tilt angle of the swash plate 32.
[0055]
As a result, in the suction stroke of the piston 10 corresponding to half of the rotation of the cylinder block 8, hydraulic oil is sucked into the cylinder 9 through the suction passage 15, the suction port 12 of the valve plate 11, etc., and the remaining half rotation of the cylinder block 8 is performed. In the discharge stroke of the piston 10 corresponding to the minute, the hydraulic oil sucked into the cylinder 9 is pressurized, and high pressure oil is discharged through the discharge port 13 and the discharge passage 16 of the valve plate 11.
[0056]
When the regulator 26 controls the supply and discharge of the tilting pressure to the large diameter oil chamber 20A and the small diameter oil chamber 21A and the servo piston 24 moves in the axial direction, the movement of the servo piston 24 causes the connecting plate 25 and the pin 32E to move. The convex curved surface 32D of the swash plate 32 slides along the concave curved surface 33D of the swash plate support member 33, and the swash plate 32 is on the large tilt side (in the direction of arrow B). ) Or the small tilt side (arrow C direction).
[0057]
At this time, the tilt angle of the swash plate 32 is always transmitted to the feedback lever 27 via the servo piston 24, and the feedback lever 27 feedback-controls the regulator 26 following the tilting operation of the swash plate 32. As a result, the tilt angle of the swash plate 32 is appropriately adjusted, and the discharge amount (capacity) of the hydraulic pump 31 is variable by changing the stroke amount of each piston 10 according to the tilt angle of the swash plate 32. Can be controlled.
[0058]
Here, when the hydraulic pump 31 is operated, as shown in FIGS. 4 and 5, a pressing force f acts on the swash plate 32 from each high-pressure side piston 10 located on the discharge port 13 side. As described above, the action point F is shifted from the position on the axis OO of the rotation shaft 5 toward the top dead center side of the piston 10.
[0059]
However, according to the present embodiment, the center P ′ of the arc of the concave curved surface 33D provided on the swash plate support member 33 is moved from the position on the axis OO of the rotating shaft 5 by each piston 10 on the high pressure side. The position is set in advance by a distance H to the point of action F of the pressing force f acting on the swash plate 32.
[0060]
In this case, as shown in FIG. 4, a straight line connecting the top dead center and the bottom dead center of each piston 10 is YY, and a straight line passing through the axis OO of the rotating shaft 5 orthogonal to the straight line YY. Is X-X, and a straight line passing through the point of action F of the pressing force f parallel to the straight line XX is X'-X ', the center P' of the arc of the concave curved surface 33D and the axis O of the rotating shaft 5 The distance H to −O is substantially equal to the separation distance L between the straight line XX and the straight line X′-X ′ (H≈L).
[0061]
As a result, the separation distance L between the point of action F of the pressing force f from each piston 10 acting on the swash plate 32 when the hydraulic pump 31 is operated and the axis OO of the rotary shaft 5 is tilted. Since the distance H between the arc center P 'of the concave curved surface 33D of the swash plate support member 33 that is rotatably supported and the axis OO of the rotary shaft 5 is substantially the same, It is possible to reliably suppress the action of an extra moment that tends to tilt the lens toward the small tilt side.
[0062]
Therefore, for example, when the swash plate 32 is tilted to the large tilt side by the servo piston 24, the smooth tilting operation of the swash plate 32 is not hindered by the above-described moment, and the swash plate 32 is tilted. Since the turning angle control can be performed appropriately, the reliability of the hydraulic pump 31 can be improved. Further, since it is not necessary to increase the piston diameter of the servo piston 24 in order to overcome the above-mentioned moment, the entire hydraulic pump 31 can be reduced in size.
[0063]
In the above-described embodiment, the case where the cylindrical portion 3A and the front bottom portion 3B constituting the casing body 3 are integrally formed is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the cylindrical portion and the front bottom portion may be formed as separate members, and the cylindrical portion and the front bottom portion may be fixed integrally using a bolt or the like.
[0064]
In the above-described embodiment, the swash plate support member 33 is formed as a separate member from the casing body 3 and the swash plate support member 33 is fixed to the recessed portion 3D of the casing body 3 as an example. . However, the present invention is not limited to this, and for example, a swash plate support member may be integrally formed on the front bottom 3 B of the casing body 3.
[0065]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where a hydraulic pump is used as the variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a variable displacement swash plate type hydraulic motor.
[0066]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the center of the arc of the concave curved surface provided on the swash plate support member is acted on the swash plate by each piston on the high-pressure side from the position on the axis of the rotating shaft. The position is set so as to be shifted to the point of application of the pressing resultant force. For this reason, even if a pressing force acts on the swash plate from each piston located on the high pressure side, an extra moment acting on the swash plate by the pressing force can be suppressed to a small value. As a result, it is possible to suppress the tilting operation of the swash plate from being hindered by the moment acting on the swash plate, and to appropriately control the tilt angle of the swash plate, thereby improving the reliability of the hydraulic rotating machine. be able to.
[0067]
According to the invention of claim 2, a straight line connecting the top dead center and the bottom dead center of each piston is defined as YY, and a straight line perpendicular to the straight line YY and passing through the axis OO of the rotation axis is defined. A straight line passing through the point of action F of the pressing force f in parallel with the straight line XX is a distance H between the center P ′ of the arc of the concave curved surface and the axis OO of the rotating shaft when X−X. It is set substantially equal to the separation distance L between X′-X ′ and the straight line XX. As a result, the point of action F of the pressing force f acting on the swash plate from each piston on the high-pressure side substantially coincides with the center P ′ of the arc of the concave curved surface provided on the swash plate support member. Even if a pressing force acts on the swash plate from the piston, the swash plate does not receive an extra moment due to the pressing force, so that the tilt angle of the swash plate can be controlled appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a swash plate type hydraulic pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a swash plate in FIG. 1 alone;
FIG. 3 is a perspective view showing a swash plate support member in FIG. 1 as a single unit;
4 is an enlarged cross-sectional view of the valve plate in FIG. 1 as viewed from the direction of arrows IV-IV.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the convex curved surface of the swash plate, the concave curved surface of the swash plate support member, etc. in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional swash plate type hydraulic pump.
7 is a cross-sectional view of a conventional swash plate type hydraulic pump as seen from the direction of arrows VII-VII in FIG.
8 is a cross-sectional view of the swash plate, the swash plate support member, and the like in FIG. 6 as seen from the direction of arrows VIII-VIII.
9 is an enlarged cross-sectional view of the valve plate in FIG. 6 as viewed from the direction of arrows IX-IX.
10 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged view of the convex curved surface of the swash plate, the concave curved surface of the swash plate support member, and the like in FIG.
[Explanation of symbols]
2 Casing
3 Casing body
5 Rotating shaft
8 Cylinder block
9 cylinders
10 piston
17 shoe
24 Servo piston
32 Swashplate
32C sliding surface
32D convex curved surface
33 Swash plate support member
33D concave curved surface

Claims

A hollow cylinder, a rotating shaft provided rotatably in the casing, and a cylinder block that is formed integrally with the rotating shaft in the casing, wherein a plurality of cylinders that are spaced apart in the circumferential direction and extend in the axial direction are formed. A plurality of pistons fitted in the cylinders of the cylinder block so as to be able to reciprocate; shoes attached to the end portions of the pistons; And a swash plate with a convex curved surface provided on the back side, and a swash plate that is provided on the casing so as to be tiltably supported. A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine comprising a swash plate support member having a concave curved surface with which the convex curved surface of the swash plate slides,
The center of the arc of the concave curved surface of the swash plate support member is moved from the position on the axis of the rotating shaft to the point of application of the pressing force acting on the swash plate by the piston located on the high pressure side of each piston. A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine characterized by being set at a shifted position.

When a straight line connecting the top dead center and bottom dead center of each piston is YY, and a straight line orthogonal to the straight line YY and passing through the axis OO of the rotating shaft is XX, A distance H between the center P ′ of the arc of the concave curved surface and the axis OO of the rotating shaft is parallel to the straight line XX and passes through the point of action F of the pressing force f. The variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine according to claim 1, which is set to be substantially equal to a separation distance L between a straight line XX and the straight line XX.