JP4469076B2 - Capacity controller for variable displacement fluid machinery - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の技術分野】
本発明は、ピストンのストロークを変化させることにより容量を可変にする可変容量型流体機械の容量制御装置に係り、特に、コンパクト化を図った可変容量型流体機械の容量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な可変容量型斜板式ポンプの構造は、ハウジング内にシャフトと一体に回転するシリンダブロックが配されており、同シリンダブロックの回転軸の周囲に配され、前記シャフトの軸線と平行に順次往復動するピストンの頭部が、前記シャフトの回転と共に、前記ハウジング内に固定された斜板上を移動する。前記斜板の斜板角を調整することにより流体の吐出量が調整される。可変容量型斜板式モータも構造は同じであり、その作動が逆になるだけであって、斜板の斜板角を調整することにより押退け容積を調整する。
【0003】
この種の可変容量型ポンプ又は可変容量型モータの可変容量型流体機械は、サーボピストンを斜板に連結固定し、制御弁から出力されるポンプ吐出圧油を前記サーボピストンの受圧室に供給・遮断して作動させ、前記斜板を傾転させることにより、前記吐出量又は前記押退け容積を制御している。
【0004】
この可変容量型ポンプの容量制御装置の一例が、例えば特許第2542265号公報に開示されている。同公報に開示された容量制御装置は、斜板に連結固定されたサーボピストンをポンプ本体の内部に備えている。そのサーボピストンと略平行な方向に作動する制御弁のケース体は、前記ポンプ本体の上部に固設されている。前記サーボピストンはポンプ本体の略中心部に配されており、前記制御弁は前記サーボピストンの上方側にあってポンプ本体の略中心部から横方向に偏位して配されている。
【0005】
前記サーボピストンの大径受圧室はポンプ吐出路に対して前記制御弁にて連通・遮断されており、前記サーボピストンの小径受圧室はポンプ吐出路と常に連通している。前記制御弁は、ポンプ吐出圧が作用していないときは、スプールがバネのバネ力によりドレン位置(遮断位置)に移動しており、ポンプ吐出圧が作用すると前記バネのバネ力に抗してスプールが移動して連通位置となる。
【0006】
この従来の容量制御装置は、ポンプ吐出圧が高くなると、前記制御弁を前記バネのバネ力に抗して連通位置に移動させ、前記ポンプ吐出路を介して前記大径受圧室にポンプ吐出圧油を供給する。前記サーボピストンを斜板角小方向(容量小方向)に移動させ、ポンプ吐出量を小さくする。前記バネのセット荷重が大きくなると、前記制御弁を遮断位置に向けて移動させ、ポンプ吐出圧とバネ圧とをバランスする。
【0007】
ポンプ吐出圧が低くなると、前記大径受圧室と前記ポンプ吐出路との連通面積が小さくなり、前記制御弁が遮断位置に移動する。前記サーボピストンが容量大方向に移動してポンプ吐出量を大きくする。前記バネのセット荷重を小さくし、ポンプ吐出圧とバネ圧とをバランスする。この操作を繰り返してポンプ吐出量とポンプ吐出圧との積(馬力)を一定に制御してポンプを等馬力制御している。
【0008】
前記ケース体には、第1レバーが横軸に揺動自在に軸支されており、第1レバーの先端と上記バネ端との間に杆体を介在させて、第1レバーの動きを前記杆体を介してバネに伝えている。更に、前記横軸には、前記第1レバーと所要の間隔をおいて、且つ同レバーに略直交させて第2レバーが揺動自在に軸支されている。従って、前記第1レバーと第2レバーとは互いに離間する平行な鉛直面上に配されることになる。また、第2レバーの長さは第1レバーのそれより長く設定されている。第2レバーの先端にはローラが設けられており、同ローラを前記サーボピストンから突設されたロッカカムの先端カム面に当接させている。サーボピストンの大径受圧室側が受ける油圧と、その小径受圧室側が受ける油圧及びバネ力との差を一定にすべく、前記第1レバー及び前記第2レバーを介して前記制御弁のスプールとサーボピストンとを相対的に移動させて、油圧ポンプの斜板角を制御する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許第2542265号公報に開示された容量制御装置は、レバーが制御弁やバネ等と干渉することを避けるため、前記制御弁を、前記サーボピストンの上方横側に偏位した位置であって、同ピストンと略平行な方向に作動するように設けると共に、二つの前記第1及び第2レバーを介して前記サーボピストンと制御弁とを互いに連動させなければならない。その結果、上述のごとく第1及び第2レバーを同一横軸上に間隔をおいて支持させなければならなくなる。
【0010】
この第1レバー及び第2レバーを同一ケース体に収容するには、前記ポンプ本体上に設置されるケース体の横方向の幅を大きくせざるを得ず大型化を余儀なくされる。また、この容量制御装置は、上述したごとく機構的に前記第1レバーの先端とバネとの間に杆体を介在させざるを得ないため、それらの部品を収容するケース体も当然に長くならざるを得ず、いっそう大型化を余儀なくされる。そのため、前記ポンプ全体のコンパクト化を図ることが難しい。
【0011】
また、前記第1及び第2レバーは、横軸を介して互いに交差して延在されているため、前記サーボピストン、前記制御弁、前記バネや前記杆体等の各部品同士の調整が難しくなり、過酷な条件下で長期間にわたって使用すると、前記サーボピストンのカム、前記第1及び第2レバー、前記杆体等の各部品間に磨耗、摩擦や擦過傷等が生じて、初期の容量制御精度を維持することが難しい。
【0012】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、小型化及びコスト低減を達成すると共に、簡単な構造で容量特性の向上を図った可変容量型流体機械の容量制御装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本願請求項1に係る発明は、サーボピストンの移動量に応じて、容量を制御する可変容量型流体機械の容量制御装置であって、前記サーボピストンの移動量を制御する制御弁を有し、同制御弁は、前記サーボピストンの作動方向と平行に配され、ポンプ吐出圧油により連通位置及びドレン位置に切り換わるスプールと、同スプールの先端部に直接設けられたバネとを有しており、前記サーボピストンは、前記可変容量型流体機械の本体に形成された空洞部内を移動するロックカムを有し、前記サーボピストン及び制御弁の作動軸線を含む同一の垂直平面上にあって、上端部に揺動軸を有し、その揺動軸を中心にサーボピストンの作動方向と同一方向に揺動する細長い板部材からなる単一のレバーを有し、同レバーの下端部は、前記平面上にあって前記制御弁に向けて屈曲する屈曲部を有する略く字形をなし、その屈曲方向とは反対側の屈曲部の一部端面が前記ロックカムに当接するとともに、その当接面とは反対側の屈曲部の一部端面に前記制御弁の前記バネの先端が当接してなる、ことを特徴とする可変容量型流体機械の容量制御装置にある。
【0014】
ここで、本発明における可変容量型流体機械は、例えば入力軸として回転自在なシャフトに固着されたシリンダブロックがハウジング内に配されており、同シリンダブロック内に前記シャフトの軸方向と同一方向に往復動自在に配された複数のピストンが、前記シャフトに対する傾斜角を調整可能に前記ハウジング内に固定された斜板の傾斜角度に応じてストロークを変化することにより吸込み及び吐出しのポンプ作用を行う斜板式ピストンポンプを挙げることができる。
【0015】
また、本発明の他の可変容量型流体機械として、前記ポンプと同形式の斜板式ピストンモータを挙げることができる。この斜板式ピストンモータは、前記シリンダブロック内を往復動するピストンが前記斜板を押圧する力により、同シリンダブロックを介して前記シャフトにトルクを与え、モータ作用を行う。前記モータは、斜板の傾斜角度を大きくすると、大きいトルクで低速回転し、傾斜角度を小さくすると、トルクが小さくなり高速回転する。
【0016】
本発明は、前記制御弁を前記サーボピストンの作動方向と平行に配すると共に、前記レバーを前記サーボピストン及び制御弁の作動軸線の双方を含む同一平面上に配して、その同一平面上で前記レバーを揺動させることにより前記サーボピストン及び制御弁を互いに連動させている。
【0017】
このように、単一の前記レバーを前記サーボピストン及び制御弁の作動軸線の双方を含む同一平面上に配しているため、従来のごとくレバーが制御弁やバネ等に干渉することを避けるために、前記制御弁をサーボピストンの上方横側に偏位した位置に配し、二つの第1及び第2レバーを同一横軸上に間隔をおいて支持する必要がない。すなわち、制御弁のスプールとサーボピストンとの相互間の作動を伝達するために、制御弁に幅方向に二つのレバーを配する必要がなく、単一のレバーによってそれらの作動が互いに円滑に且つ正確に伝達できるばかりでなく、制御弁のケース体をその作動方向に直交する幅方向の寸法を短くでき、容量制御装置の小型化につながり、引いては流体機械全体のコンパクト化の達成にも貢献できる。
【0018】
更に、本発明によれば、上記公報に開示された容量制御装置における第1レバーとバネ端との間に配される杆体が排除されて、単一のレバーの一部をバネ端に直接接触させているため、容量制御装置を長さ方向にも短小化できる。
【0019】
また、従来のように、2本のレバーを制御弁の幅方向に離間して配し、一方のレバーを流体機械本体の中央部に設けられたサーボピストン側に対設する共に、他方のレバーを前記制御弁の端部側に対設させると、仮にサーボピストンが流体機械本体の端部側に配された場合には、一方のレバーの長さを他方のレバーよりも更に長く設定するか、前記制御弁やバネの設置箇所を変えるか、或いは流体機械本体の大きさを変更することとなり、流体機械全体の大型化に結びつきやすい。これに対して、本発明のレバーは、前述の構成を採用しているため、既存の流体機械本体の設計変更を要することなく、流体機械本体の大きさに見合った設定寸法範囲内に配することができ、しかも、部品点数を増やすことなく簡単な構造で、馬力が一定となる最適な容量特性を有する容量制御装置が得られる。
【0020】
更に、本発明は従来のごとく二つのレバーを使用せずに部品点数を増やすことなく構造が簡素化できるため、組立工数の増加や各部品相互間の取付けを調整する作業の煩雑化等を防止することができる。
【0021】
請求項2に係る発明は、前記レバーと前記サーボピストンとがボールを介して当接していることを規定している。
この発明によれば、ボールを介して前記レバーと前記サーボピストンとを当接させているため、上記請求項1記載の作用効果に加えて、当接部分に生じる異常磨耗や擦過による損傷等を未然に防止することができる。従来の容量制御装置と比べると、カム面に接触する部品としてローラを使用することなく、ボールによって前記レバーに前記サーボピストンの変位を伝達できるため、磨耗が減少して耐久性を向上させることができる。
【0022】
請求項3に係る発明は、前記バネが圧縮スプリングからなり、前記スプールの先端部に延設されたバネ支持部が前記バネの内部に嵌挿されると共に、同バネ支持部により前記バネの基端を支持している。
この発明によれば、前記スプールの先端部に延設されたバネ支持部を前記バネの内部に嵌挿し、同バネ支持部により同バネの基端を支持するため、バネ内部の空間が有効に利用され、且つその伸縮動作が円滑になされるようになり、バネ特性が有効に発揮されて制御弁の正確な作動を保証する。
【0023】
また、前記バネは、例えば多段に配されたコイルバネ、或いはコイル径、線径が一定でピッチが変化している不当ピッチコイルバネ、線径が一定でコイル径が変化している円錐、樽等の非線型バネ等のバネ定数の異なる圧縮コイルバネが使用できる。バネ特性の度合いを設定することにより、流体機械の最適な容量特性が得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
本発明の容量制御装置は、一般的な可変容量形ポンプ及びモータの可変容量型流体機械に適用される。また、本実施形態では可変容量形ポンプを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば可変容量形モータにも適用される。このモータは可変容量形ポンプの構造と同じであり、その作動が逆になるだけであるため、以下の実施形態にあっては、可変容量形ポンプの容量制御装置について詳細に説明する。
【0025】
図1は本発明の代表的な実施形態である可変容量形ポンプの容量制御装置の一例を概略的に示す概略縦断面図であり、図2は同容量制御装置を模試的に示す説明図である。
【0026】
これらの図において、符号1は可変容量形ポンプの一例を示す斜板式ピストンポンプ2の容量制御装置である。図2に示すように、本実施形態のポンプ2の図示せぬハウジングの内部には同じく図示せぬシャフトが回転自在に軸支されており、同シャフトと共に回転自在にシリンダブロック3が装備されている。同シリンダブロック3には複数のシリンダ室3aが同心円上に設けられ、同シリンダ室3aにはピストン4が前記シャフトの軸方向と同一方向に摺動自在に配されている。
【0027】
前記ピストン4の頭部に設けられたシュー4aの摺接面を摺接自在に支持する斜板5は前記シャフトに対する傾斜角を調整可能に前記ハウジングの内部に設けられている。前記シャフトと共に前記シリンダブロック3が回転すると、前記斜板5の傾斜角に応じて前記ピストン4を前記シリンダ室3a内に往復動させて吸込み及び吐出しのポンプ作用が行われる。
【0028】
以上のごとく構成された斜板式ピストンポンプ2は従来から広く知られた周知の構造を有しているため、ここではその詳しい説明は省略し、本発明の特徴部をなす容量制御装置1の構造について以下に具体的に説明する。
【0029】
図2に示すように、前記斜板5は傾斜角を調整するサーボピストン6に連結固定されている。同サーボピストン6の大径受圧室6aは制御弁7を介してポンプ2の吐出路2aに接続されており、前記制御弁7により連通・遮断される。前記サーボピストン6の小径受圧室6bには前記吐出路2aが連通されている。前記制御弁7はポンプ吐出圧油により連通位置に移動し、バネ8の付勢力によりドレン位置に移動する。
【0030】
前記サーボピストン6が前記小径受圧室6b側に移動すると、同サーボピストン6に設けられたロッカカム9は前記バネ8のセット荷重が大きくなる方向に前記レバー10を揺動させる。前記サーボピストン6が前記大径受圧室6a側に移動すると、前記ロッカカム9は前記バネ8のセット荷重小方向に前記レバー10を揺動させるようになっている。
【0031】
図2に示した状態では、前記大径受圧室6aは前記制御弁7を介してタンクと連通している。前記小径受圧室6bにはポンプ2の吐出圧が作用して前記サーボピストン6がポンプ吐出量を増加する方向に停止しており、前記斜板5の傾斜角が大きくなっている。アクチュエータ11の負荷圧が大きくなり、ポンプ2の吐出圧が上昇した場合には、前記制御弁7は連通位置側に押され、前記吐出路2aを介して制御弁7から出力された圧油が前記大径受圧室6a内に供給される。前記サーボピストン6は前記小径受圧室6b側に移動し、前記大径受圧室6a及び小径受圧室6bとの受圧面積差で前記斜板5の傾斜角が小さくなり、ポンプ吐出量が小さくなる。
【0032】
前記レバー10は前記サーボピストン6の動きと共に揺動し、前記バネ8のセット荷重が大きくなり、前記制御弁7をドレン位置側に向けて押す。前記大径受圧室6a側がタンクに連通し、前記バネ8のセット荷重が小さくなり、前記サーボピストン6は前記小径受圧室6b内の吐出圧とバネ圧とにより押されて前記斜板5の傾斜角が大きくなり、ポンプ吐出量が大きくなる。この操作を繰り返すことにより、ポンプ吐出量とポンプ吐出圧との積(馬力)が一定となるように前記斜板5の傾斜角を制御する。
【0033】
次に、本実施形態である容量制御装置1の具体的構造について説明する。
図1に示すように、ポンプ本体20の端部寄りにはサーボピストン6が配されており、同サーボピストン6には前記ポンプ本体20に形成された空洞部20a内を移動するロッカカム9が立設されている。前記ポンプ本体20の上面部には前記制御弁7のケース体12が装着されており、同ケース体12には前記ポンプ本体20の空洞部20aと対向して空洞部12aが形成されている。この空洞部12aには、単一のレバー10が前記サーボピストン6の作動方向と同一方向に揺動自在に配されており、同レバー10の下端部は前記ポンプ本体20の空洞部20a内に突出している。
【0034】
前記制御弁7は前記サーボピストン6の作動方向と平行に配されている。前記制御弁7はポンプ吐出圧油によって連通位置とドレン位置とに切り換わるスプール7aと、同スプール7aの作動軸線に配された段差ピストン7bとを有している。前記スプール7aの先端部には、円盤状をなすバネ受7cを有するバネ支持部7dが延設されている。前記バネ8は圧縮コイルバネからなり、前記スプール7aのバネ支持部7dがバネ8の内部に嵌挿されると共に、同バネ8の基端を前記バネ支持部7dのバネ受7cに支持している。一端を開口した円筒をなす押圧体13がバネ8の一部に嵌挿されている。
【0035】
この構成を備えることにより、バネ内部の空間が有効に利用され、バネ8の伸縮動作が円滑になされるようになり、バネ特性が有効に発揮されて前記制御弁7やレバー10等が正確に作動する。従来のごとく前記スプール7aとレバー10との間に杆体を介在させずに、同スプール7aとレバー10とを直接接触させているため、容量制御装置1の作動軸線方向の長さを短くすることができる。
【0036】
前記バネ8は、例えばバネ定数の異なる圧縮コイルバネであってもよい。この場合には、例えば多段に配されたコイルバネ、或いはコイル径、線径が一定でピッチが変化している不当ピッチコイルバネ、線径が一定でコイル径が変化している円錐、樽等の非線型バネなどが使用できる。バネ特性の度合いを設定することにより最適なポンプ容量特性が得られる。また、前記押圧体13の押圧面は平面又は曲面をなしていてもよい。本実施形態にあっては、前記押圧面は外方に膨出した円弧状の湾曲面をなしており、その湾曲面の曲率を設定することにより、最適なポンプ容量特性が得られる。
【0037】
前記レバー10は略く字形をなす細長い板部材からなり、前記サーボピストン6及び制御弁7の作動軸線の双方を含む同一の垂直平面上に配されている。前記レバー10の本体10aの上端部は揺動軸10bを有しており、同レバー10の下端部は本体10aと同一平面上にあって、且つ所定の角度で屈曲した屈曲部10cを有している。同屈曲部10cは屈曲方向を前記制御弁7に向けて配している。
【0038】
前記揺動軸10bは前記制御弁7の設定位置よりも上方側にあり、レバー上端部を前記ケース体12の空洞部12a内に回動自在に支持している。本実施形態によれば、前記レバー10の屈曲方向と反対側にある屈曲部10cの一部端面は第1受面として前記ボール14に接触されており、前記第1受面と反対側にある本体10aの一部端面は、第2受面として前記押圧体13に接触されている。
【0039】
前記レバー10の揺動中心は常法に従って、例えば前記ケース体12の軸孔の中心に対して偏った位置に配するように位置調整機能を設けることができる。この場合には、前記レバー10の揺動中心を変えることにより、前記バネ8のバネ力の取付誤差、レバー10等の各部品及びそれらの組付誤差等が調整できると共に、レバー10の初期設定位置や前記バネ8のバネ力を設定してポンプ容量特性を補正することができる。
【0040】
上記サーボピストン6の移動をレバー10に伝達するロッカカム9の先端部にはボール14を嵌合する凹球面が形成されている。同ボール14は前記ロッカカム9に回動自在に支持されている。本実施形態にあって、ボール14は前記ロッカカム9に配されているが、前記レバー10に設けることもできる。ボール14を介して前記サーボピストン6とレバー10とを当接して、ボール14によって前記レバー10に前記サーボピストン6の変位を伝達することができるため、異常磨耗、摩擦や擦過傷等が減少して耐久性を向上させることができる。
【0041】
本実施形態によれば、前記制御弁7を上記サーボピストン6の作動方向と平行に配すると共に、前記レバー10を前記サーボピストン6及び制御弁7の作動軸線の双方を含む同一平面上に配して、その同一平面上で前記レバー10を揺動させることにより前記サーボピストン6及び制御弁7を互いに連動させている。
【0042】
この構成を備えることにより、前記レバー10が前記制御弁7のスプール7aやバネ8等に干渉することなく、前記レバー10によって前記スプール7aとサーボピストン6との相互間の作動が互いに円滑に且つ正確に伝達でき、制御弁7のケース体12における横方向の幅寸法を短くすることができ、容量制御装置1の小型化を達成すると共に、ポンプ全体のコンパクト化をも達成することができる。また、従来のごとく二つのレバーを使用せずに部品点数を増やすことなく構造が簡素化できる。このため、組立工数の増加や各部品相互間の取付調整作業の煩雑化等を防止することができる。
【0043】
次に、以上のごとく構成された本実施形態である容量制御装置1の作動を説明する。
前記制御弁7が図2に示したドレン位置から連通位置に切り換わると、前記制御弁7のスプール7aは前記バネ8を圧縮させ、前記押圧体13を介して前記レバー10の本体10aを押圧する。上記吐出路2aを介して前記制御弁7から出力された圧油は前記大径受圧室6aに供給される。前記サーボピストン6の各受圧室6a,6bの受圧面積差により、前記斜板5の傾斜角が大きくなり、ポンプ吐出量が大きくなる。
【0044】
前記ロッカカム9は前記サーボピストン6と一緒に前記小径受圧室6b側に移動する。前記ボール14を介して、前記ロッカカム9は前記レバー10の屈曲部10cを前記小径受圧室6b側に押圧する。前記レバー10を介して前記バネ8のセット荷重が大きくなり、前記スプール7aがドレン位置に移動し、前記大径受圧室6aがタンクに連通する。
【0045】
前記大径受圧室6aがドレン圧に近づくと、前記レバー10を介して前記バネ8のセット荷重が小さくなり、前記小径受圧室6b内の吐出圧及びバネ圧によって前記ロッカカム9は前記サーボピストン6と一緒に前記大径受圧室6a側に移動する。前記斜板5の傾斜角が小さくなり、ポンプ吐出量が小さくなる。この操作を繰り返すことにより馬力が一定となるように容量を制御する。
【0046】
図3及び図4は本実施形態である容量制御装置1の変形例を示している。図3は容量制御装置1の他の構造例を概略的に示している。図4は同容量制御装置1を模試的に表している。
【0047】
上記実施形態では、レバー10の上端部に揺動軸10bを設け、前記制御弁7の設定位置よりも上方側にあって、且つ前記ケース体12の空洞部12a内に揺動自在に支持する構成であったものを、この変形例は、レバー10の中間部に揺動軸10bを設け、前記制御弁7とロッカカム9との間の空洞部12a内に揺動自在に支持してある。なお、これらの図において上記実施形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【0048】
これらの図において、このレバー10は、同一平面上に屈曲した略く字形をなす細長い板部材からなっている。前記レバー10の屈曲部10cは本体10aと同一平面上にあって所定の角度をもって屈曲しており、ポンプ本体20の略中心部に配されている。
【0049】
サーボピストン6の大径受圧室6aは制御弁7側に配されており、上記実施形態のサーボピストン6とは設置方向が異なっている。前記サーボピストン6には前記制御弁7の設置方向に向けて漸増する傾斜面をなす先端カム面を有するロッカカム9が設けられている。上記実施形態と同様に、前記サーボピストン6が前記小径受圧室6b側に移動すると、前記ロッカカム9は前記バネ8のセット荷重が大きくなる方向に前記レバー10を揺動し、前記サーボピストン6が前記大径受圧室6a側に移動すると、前記ロッカカム9は前記バネ8のセット荷重小方向に前記レバー10を揺動させるようになっている。
【0050】
なお、この変形例にあっては、中間部に揺動軸10bを有するレバー10の屈曲部10cをポンプ本体20の略中心部に向けた状態で、同レバー10を前記制御弁7の下方側に揺動自在に支持しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば斜板5の設定位置等に応じて、制御弁7の設定位置、ロッカカム9の構造やレバー10の設定角度、方向などを適宜に設定すればよい。仮に、サーボピストン6がポンプ本体20の端部側に配された場合でも、前記制御弁7やバネ8の設置箇所を変えたり、或いは既存のポンプ本体20の設計変更を要することなく、ポンプ本体20の大きさに見合った設定寸法範囲内に配することができる。しかも、部品点数を増やすことなく簡単な構造で、馬力が一定となる最適な容量特性を有する容量制御装置1が得られる。
【0051】
なお、実施例においては斜板式ポンプモータについて記載してあるが、斜軸式ポンプモータにおいても同様に本発明を展開できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な実施形態である可変容量形ポンプの容量制御装置の一例を概略的に示す概略縦断面図である。
【図2】同容量制御装置を模試的に示す説明図である。
【図3】同容量制御装置の他の構造例を概略的に示す概略縦断面図である。
【図4】同容量制御装置の他の構造例を模試的に示す説明図である。
【符号の説明】
1 容量制御装置
2 斜板式ピストンポンプ
2a 吐出路
3 シリンダブロック
3a シリンダ室
4 ピストン
4a シュー
5 斜板
6 サーボピストン
6a 大径受圧室
6b 小径受圧室
7 制御弁
7a スプール
7b 段差ピストン
7c バネ受
7d バネ支持部
8 バネ
9 ロッカカム
10 レバー
10a 本体
10b 揺動軸
10c 屈曲部
11 アクチュエータ
12 ケース体
12a,20a 空洞部
13 押圧体
14 ボール
20 ポンプ本体[0001]
[Industrial technical field]
The present invention relates to a displacement control device for a variable displacement fluid machine that varies the displacement by changing the stroke of a piston, and more particularly to a displacement control device for a variable displacement fluid machine that is made compact.
[0002]
[Prior art]
A general variable displacement swash plate type pump has a cylinder block that rotates integrally with a shaft in a housing, is arranged around the rotation axis of the cylinder block, and is sequentially parallel to the axis of the shaft. The head of the reciprocating piston moves on the swash plate fixed in the housing as the shaft rotates. The fluid discharge amount is adjusted by adjusting the swash plate angle of the swash plate. The variable capacity swash plate motor has the same structure, and the operation is only reversed, and the displacement volume is adjusted by adjusting the swash plate angle of the swash plate.
[0003]
This type of variable displacement pump or variable displacement fluid machine of a variable displacement motor has a servo piston connected and fixed to a swash plate, and pump discharge pressure oil output from a control valve is supplied to the pressure receiving chamber of the servo piston. The discharge amount or the displacement volume is controlled by operating by shutting off and tilting the swash plate.
[0004]
An example of a displacement control device for this variable displacement pump is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2542265. The capacity control device disclosed in the publication includes a servo piston connected and fixed to a swash plate inside the pump body. A case body of a control valve that operates in a direction substantially parallel to the servo piston is fixed to the upper portion of the pump body. The servo piston is disposed substantially at the center of the pump body, and the control valve is disposed above the servo piston and is offset laterally from the substantially center of the pump body.
[0005]
The large-diameter pressure receiving chamber of the servo piston is communicated with and cut off from the pump discharge passage by the control valve, and the small-diameter pressure receiving chamber of the servo piston is always in communication with the pump discharge passage. When the pump discharge pressure is not applied, the control valve moves the spool to the drain position (blocking position) by the spring force of the spring, and resists the spring force of the spring when the pump discharge pressure is applied. The spool moves to the communication position.
[0006]
In this conventional capacity control device, when the pump discharge pressure becomes high, the control valve is moved to the communication position against the spring force of the spring, and the pump discharge pressure is transferred to the large-diameter pressure receiving chamber via the pump discharge path. Supply oil. The servo piston is moved in the small swash plate angle direction (small capacity direction) to reduce the pump discharge amount. When the set load of the spring increases, the control valve is moved toward the shut-off position to balance the pump discharge pressure and the spring pressure.
[0007]
When the pump discharge pressure is lowered, the communication area between the large-diameter pressure receiving chamber and the pump discharge passage is reduced, and the control valve is moved to the cutoff position. The servo piston moves in the capacity increasing direction to increase the pump discharge amount. The spring set load is reduced to balance the pump discharge pressure and the spring pressure. By repeating this operation, the product (horsepower) of the pump discharge amount and the pump discharge pressure is controlled to be constant, and the pump is controlled with equal horsepower.
[0008]
A first lever is pivotally supported on the case body so as to be swingable about a horizontal axis, and a housing is interposed between the tip of the first lever and the spring end to control the movement of the first lever. I tell the spring through. Further, a second lever is pivotally supported on the horizontal axis so as to be swingable with a predetermined distance from the first lever and substantially perpendicular to the lever. Therefore, the first lever and the second lever are arranged on parallel vertical surfaces that are separated from each other. The length of the second lever is set longer than that of the first lever. A roller is provided at the tip of the second lever, and the roller is brought into contact with the tip cam surface of the rocker cam protruding from the servo piston. In order to make the difference between the hydraulic pressure received by the large-diameter pressure receiving chamber side of the servo piston and the hydraulic pressure and spring force received by the small-diameter pressure receiving chamber side constant via the first lever and the second lever, the spool of the control valve and the servo The swash plate angle of the hydraulic pump is controlled by moving the piston relatively.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the capacity control device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2542265, the control valve is displaced to the upper lateral side of the servo piston in order to prevent the lever from interfering with the control valve or the spring. Thus, the servo piston and the control valve must be interlocked with each other through the two first and second levers. As a result, as described above, the first and second levers must be supported on the same horizontal axis with an interval.
[0010]
In order to accommodate the first lever and the second lever in the same case body, the lateral width of the case body installed on the pump body must be increased, and the size must be increased. In addition, since the capacity control device has to mechanically interpose the housing between the tip of the first lever and the spring as described above, the case body that accommodates these parts must naturally be long. It is forced to enlarge even more. Therefore, it is difficult to make the whole pump compact.
[0011]
In addition, since the first and second levers extend so as to intersect each other via a horizontal axis, it is difficult to adjust each component such as the servo piston, the control valve, the spring, and the housing. When used for a long time under harsh conditions, wear, friction, scratches, etc. occur between the parts of the servo piston cam, the first and second levers, the housing, etc., and the initial capacity control accuracy is improved. Difficult to maintain.
[0012]
The present invention has been made to solve such conventional problems, and its specific object is to achieve a reduction in size and cost, and a variable capacity fluid that has a simple structure and improved capacity characteristics. It is to provide a capacity control device for a machine.
[0013]
[Means for solving the problems and effects]
Book Wish The invention according to
[0014]
Here, in the variable capacity fluid machine according to the present invention, for example, a cylinder block fixed to a rotatable shaft as an input shaft is disposed in the housing, and the same axial direction as the shaft is disposed in the cylinder block. A plurality of pistons arranged so as to be reciprocally movable can change a stroke according to an inclination angle of a swash plate fixed in the housing so that an inclination angle with respect to the shaft can be adjusted. Mention may be made of a swash plate type piston pump.
[0015]
Another variable displacement fluid machine of the present invention is a swash plate type piston motor of the same type as the pump. The swash plate type piston motor performs a motor action by applying torque to the shaft through the cylinder block by the force of the piston reciprocating in the cylinder block pressing the swash plate. When the tilt angle of the swash plate is increased, the motor rotates at a low speed with a large torque, and when the tilt angle is decreased, the torque decreases and the motor rotates at a high speed.
[0016]
In the present invention, the control valve is arranged in parallel with the operation direction of the servo piston, and the lever is arranged on the same plane including both the servo piston and the operation axis of the control valve. The servo piston and the control valve are interlocked with each other by swinging the lever.
[0017]
As described above, since the single lever is arranged on the same plane including both the servo piston and the operation axis of the control valve, the lever is prevented from interfering with the control valve, the spring, etc. as in the prior art. In addition, it is not necessary to place the control valve at a position displaced laterally above the servo piston so that the two first and second levers are supported on the same horizontal axis at an interval. That is, in order to transmit the operation between the spool of the control valve and the servo piston, it is not necessary to arrange two levers in the width direction in the control valve, and the single lever makes the operation smooth and mutually. In addition to being able to transmit accurately, the control valve case body can be shortened in the width direction perpendicular to the direction of operation, leading to a reduction in the capacity control device and, in turn, achieving a more compact fluid machine. Can contribute.
[0018]
Furthermore, according to the present invention, the housing disposed between the first lever and the spring end in the capacity control device disclosed in the above publication is eliminated, and a part of a single lever is in direct contact with the spring end. Therefore, the capacity control device can be shortened in the length direction.
[0019]
In addition, as in the prior art, two levers are arranged apart from each other in the width direction of the control valve, and one lever is disposed opposite to the servo piston provided at the center of the fluid machine body, while the other lever If the servo piston is arranged on the end side of the fluid machine main body, is the length of one lever set longer than the other lever? The installation location of the control valve and the spring is changed, or the size of the fluid machine main body is changed, which tends to increase the size of the entire fluid machine. On the other hand, since the lever of the present invention adopts the above-described configuration, it is arranged within a set size range corresponding to the size of the fluid machine main body without requiring a design change of the existing fluid machine main body. In addition, it is possible to obtain a capacity control device having an optimal capacity characteristic with a simple structure and a constant horsepower without increasing the number of parts.
[0020]
Furthermore, the present invention can simplify the structure without increasing the number of parts without using two levers as in the prior art, thereby preventing an increase in the number of assembly steps and the complication of the work of adjusting the mounting between the parts. can do.
[0021]
The invention according to
According to the present invention, since the lever and the servo piston are brought into contact with each other via the ball, in addition to the function and effect of the first aspect, abnormal wear or damage caused by abrasion is caused in the contact portion. It can be prevented in advance. Compared with the conventional capacity control device, since the displacement of the servo piston can be transmitted to the lever by a ball without using a roller as a part contacting the cam surface, wear can be reduced and durability can be improved. it can.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, the spring is a compression spring, and a spring support portion extended from the distal end portion of the spool is inserted into the spring, and the base end of the spring is supported by the spring support portion. Support.
According to this invention, since the spring support portion extended at the tip of the spool is inserted into the spring and the base end of the spring is supported by the spring support portion, the space inside the spring is effectively used. It can be used and its expansion and contraction can be performed smoothly, and the spring characteristic is effectively exhibited to ensure the correct operation of the control valve.
[0023]
The spring is, for example, a coil spring arranged in multiple stages, or an illegal pitch coil spring having a constant coil diameter or wire diameter and changing the pitch, a cone or barrel having a constant wire diameter and changing the coil diameter, etc. Compression coil springs having different spring constants such as non-linear springs can be used. By setting the degree of the spring characteristic, the optimum capacity characteristic of the fluid machine can be obtained.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
The displacement control device of the present invention is applied to a general variable displacement pump and a variable displacement fluid machine of a motor. In this embodiment, a variable displacement pump will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a variable displacement motor. Since this motor has the same structure as that of the variable displacement pump and only the operation thereof is reversed, the displacement control device for the variable displacement pump will be described in detail in the following embodiments.
[0025]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing an example of a capacity control device of a variable displacement pump which is a typical embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the capacity control device. is there.
[0026]
In these drawings,
[0027]
A
[0028]
Since the swash plate
[0029]
As shown in FIG. 2, the
[0030]
When the
[0031]
In the state shown in FIG. 2, the large-diameter
[0032]
The
[0033]
Next, a specific structure of the
As shown in FIG. 1, a
[0034]
The
[0035]
By providing this configuration, the space inside the spring is effectively used, and the expansion and contraction of the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
According to a conventional method, for example, the
[0040]
A concave spherical surface for fitting the
[0041]
According to this embodiment, the
[0042]
By providing this configuration, the
[0043]
Next, the operation of the
When the
[0044]
The
[0045]
When the large diameter
[0046]
3 and 4 show a modification of the
[0047]
In the above embodiment, the
[0048]
In these drawings, the
[0049]
The large-diameter
[0050]
In this modification, the
[0051]
Although the swash plate type pump motor is described in the embodiments, the present invention can be similarly applied to a swash shaft type pump motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing an example of a displacement control device of a variable displacement pump that is a representative embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the same capacity control apparatus.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing another structure example of the capacity control device.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing another structure example of the same capacity control device.
[Explanation of symbols]
1 Capacity controller
2 Swash plate type piston pump
2a Discharge path
3 Cylinder block
3a Cylinder chamber
4 Piston
4a shoe
5 Swash plate
6 Servo piston
6a Large diameter pressure receiving chamber
6b Small diameter pressure receiving chamber
7 Control valve
7a spool
7b Stepped piston
7c Spring holder
7d Spring support
8 Spring
9 Rockercam
10 Lever
10a body
10b Oscillating shaft
10c bent part
11 Actuator
12 Case body
12a, 20a Cavity
13 Pressing body
14 balls
20 Pump body
Claims (3)
前記サーボピストンの移動量を制御する制御弁を有し、
同制御弁は、前記サーボピストンの作動方向と平行に配され、ポンプ吐出圧油により連通位置及びドレン位置に切り換わるスプールと、同スプールの先端部に直接設けられたバネとを有しており、
前記サーボピストンは、前記可変容量型流体機械の本体に形成された空洞部内を移動するロックカムを有し、
前記サーボピストン及び制御弁の作動軸線を含む同一の垂直平面上にあって、上端部に揺動軸を有し、その揺動軸を中心にサーボピストンの作動方向と同一方向に揺動する細長い板部材からなる単一のレバーを有し、同レバーの下端部は、前記平面上にあって前記制御弁に向けて屈曲する屈曲部を有する略く字形をなし、
その屈曲方向とは反対側の屈曲部の一部端面が前記ロックカムに当接するとともに、その当接面とは反対側の屈曲部の一部端面に前記制御弁の前記バネの先端が当接してなる、ことを特徴とする可変容量型流体機械の容量制御装置。A displacement control device for a variable displacement fluid machine that controls the displacement according to the amount of movement of the servo piston,
A control valve for controlling the movement amount of the servo piston;
The control valve is arranged in parallel with the operation direction of the servo piston, and has a spool that is switched to a communication position and a drain position by pump discharge pressure oil, and a spring that is directly provided at the tip of the spool. ,
The servo piston has a lock cam that moves in a cavity formed in a body of the variable displacement fluid machine,
It is on the same vertical plane including the operation axis of the servo piston and the control valve, has a swing shaft at the upper end, and swings in the same direction as the operation direction of the servo piston around the swing shaft. It has a single lever made of a plate member, and the lower end portion of the lever has a substantially square shape with a bent portion on the plane and bent toward the control valve,
A part of the end face of the bent part opposite to the bending direction contacts the lock cam, and a part of the end part of the bent part opposite to the contact face contacts the tip of the spring of the control valve. becomes, variable displacement fluid machine of the displacement control device, characterized in that.
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