JP4521128B2

JP4521128B2 - プランジャブロック

Info

Publication number: JP4521128B2
Application number: JP2001068312A
Authority: JP
Inventors: 安久望月; 豪朗野崎
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002266750A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャ式のポンプ又はモータに用いられるプランジャブロックの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プランジャ式のポンプ、又はモータに用いられるプランジャブロックにおいては、該プランジャブロックに摺動自在に挿嵌される複数のプランジャを、それぞれ同心円上に略等間隔に配設している。プランジャブロックは、バルブプレートを介して油路板に当接しており、バルブプレート及び油路板に対して回転軸を中心に回転自在に構成されている。また、プランジャブロックのバルブプレートへの摺動端面には、それぞれのプランジャ配置位置毎に、プランジャが挿嵌されるプランジャ室と油路板のメインポートとを連通する、プランジャポートが形成されている。そして、各プランジャ中心が配置される円周の径（即ちプランジャピッチ径）と、プランジャポートが配置される円周の径（即ちプランジャポートピッチ径）とは、略同一径に構成されていた。また、プランジャポートピッチ径は、バルブプレートのキドニーポートピッチ径及び油路板のメインポートピッチ径と、略同一に構成されていた。さらに、プランジャブロックの前記プランジャ室内には、プランジャを斜板方向（プランジャブロックの反摺動端面方向）に付勢するためのバネ部材が内装されており、該プランジャ室内における摺動端面側面には、該バネ部材が着座する座が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如く構成されたプランジャブロックにおいて、容量の異なるポンプ又はモータを構成する場合、容量の大きさによってプランジャポートピッチ径が異なるため、バルブプレートのキドニーポートピッチ径や油路板のメインポートピッチ径もそれに合わせる必要があり、容量毎に仕様を合わせたバルブプレートや油路板等の構成部品を用いなくてはならず、部品点数が増加する原因となっていた。また、部品点数を削減するために、容量が大きなポンプ又はモータと容量が小さなポンプ又はモータとの、バルブプレート及び油路板を共用化することを考えた場合、例えば、小さな容量のポンプ又はモータのバルブプレート及び油路板に、大きな容量のプランジャブロックを用いた場合には、以下のような問題がある。
【０００４】
例えば、図１１乃至図１３には、摺動端面２２１ｄに、プランジャポートピッチ径Ｄ２を有するプランジャポート２２１ｆ・２２１ｆ・・・が形成されるプランジャブロック２２１ｂを、キドニーポートピッチ径Ｄ２を有するキドニーポート１０３ａ及びメインポートピッチ径Ｄ２を有するメインポート１０２ａが、それぞれ形成されるバルブプレート１０３及び油路板１０２に用いた場合を示している。即ち、プランジャブロック２２１ｂのプランジャポートピッチ径Ｄ２と、バルブプレート１０３及び油路板１０２の各ポート１０３ａ・１０２ａのピッチ径Ｄ２とを合わせて構成した仕様の油圧ポンプの例である。
【０００５】
一方、図１４乃至図１６には、摺動端面１２１ｄに、前述のプランジャポートピッチ径Ｄ２よりも大きなプランジャポートピッチ径Ｄ１を有するプランジャポート１２１ｆ・１２１ｆ・・・が形成されるプランジャブロック１２１ｂを、同じピッチ径Ｄ２を有するキドニーポート１０３ａ及びメインポート１０２ａが、それぞれ形成される前記バルブプレート１０３及び油路板１０２に用いた場合を示している。即ち、バルブプレート１０３及び油路板１０２の各ポート１０３ａ・１０２ａのピッチ径Ｄ２よりも、プランジャブロック１２１ｂのプランジャポートピッチ径Ｄ１を大きく構成した仕様の油圧ポンプの例である。
【０００６】
この場合、バルブプレート１０３及び油路板１０２の各ポート１０３ａ・１０２ａのピッチ径Ｄ２よりも、プランジャブロック１２１ｂのプランジャポートピッチ径Ｄ１が大きいため、該プランジャブロック１２１ｂのプランジャポート１２１ｆは、バルブプレート１０３及び油路板１０２の各ポート１０３ａ・１０２ａよりも外周側に位置する。そして、バルブプレート１０３のキドニーポート１０３ａと、プランジャブロック１２１ｂのプランジャポート１２１ｆとの位置が半径方向にずれているため、両ポートのラップ部分の寸法であるポート幅Ｐｄが小さくなって該ポート部を通過する作動油の流路抵抗が上昇するとともに、該ポート部のシール幅Ｓｄも小さく、なってシール性が低下するため、ポンプ又はモータの効率が低下することとなる。また、プランジャブロック１２１ｂのプランジャポートピッチ径が大きくなるため、該プランジャポート１２１ｆの周速が速くなり、前記ポート幅Ｐｄが小さいため、ポンプの自吸性能が低下することとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１記載の如く、プランジャ式のポンプ又はモータに用いられ、プランジャピッチ径よりも、摺動端面に形成されるプランジャポートのピッチ径を小さく構成したプランジャブロックにおいて、該プランジャブロックの摺動端面における、各プランジャポートの外周部に、それぞれ閉塞された溝部を形成し、前記プランジャブロックのプランジャポート周縁部の中心側位置に、該プランジャポート内へ突出する突出部を形成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明のプランジャブロックを具備するプランジャ式の油圧ポンプ及び油圧モータにより構成される油圧式無段変速機を示す側面断面図、図２はプランジャブロックを示す正面図、図３は同じく背面図、図４は図１における油圧式無段変速機の油路板に取り付けられたバルブプレートを示す正面図、図５は図１における油圧式無段変速機の油路板を示す正面図、図６はプランジャブロックのプランジャポートと、バルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図、図７はプランジャブロックのプランジャポートを示す正面図、図８は図２、図３におけるプランジャブロックとバルブプレートとの間の油膜反力分布を示す側面断面図、図９はプランジャポートの外周部に溝部を形成したプランジャブロックを示す背面図、図１０は図９におけるプランジャブロックとバルブプレートとの間の油膜反力分布を示す側面断面図、図１１は従来の小容量のプランジャブロックを示す正面図、図１２は同じく背面図、図１３は従来の小容量のプランジャブロックを、小容量用のバルブプレート及び油路板を具備する油圧ポンプに用いた場合における、プランジャブロックのプランジャポートとバルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図、図１４は従来の大容量のプランジャブロックを示す正面図、図１５は同じく背面図、図１６は従来の大容量のプランジャブロックを、小容量用のバルブプレート及び油路板を具備する油圧ポンプに用いた場合における、プランジャブロックのプランジャポートとバルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図である。
【００１０】
まず、本発明のプランジャブロックを具備するプランジャ式の油圧ポンプ及び油圧モータにより構成される油圧式無段変速機の概略構成について説明する。図１に示す油圧式無段変速機１０（以降ＨＳＴ１０と記す）は、プランジャ式の油圧ポンプ２１および油圧モータ２２により構成されている。該油圧ポンプ２１および油圧モータ２２はハウジング３１に内包され、例えば油路板３２の同一面に配設されている。ここで、便宜的に図１の左側をＨＳＴ１０の前方側、右側をＨＳＴ１０の後方側として以下の説明を行う。
【００１１】
油圧ポンプ２１は駆動軸２１ａ、該駆動軸２１ａが挿嵌され駆動軸２１ａと共に回動するプランジャブロック２１ｂ、該プランジャブロック２１ｂのプランジャ室に摺動自在に挿嵌されるプランジャ２１ｅ、及び該プランジャ２１ｅに当接した可動斜板２１ｃ等により、可変容量式の油圧ポンプに構成されている。可動斜板２１ｃは、その斜板角を変更することにより、該油圧ポンプ２１の作動油の吐出量を調節可能に構成している。また、プランジャ２１ｅはプランジャブロック２１ｂに形成されるプランジャ室２１ｇに摺動自在に挿嵌されている。
【００１２】
油圧モータ２２は、油路板３２に挿嵌され一端をハウジング３１にて回動自在に支持された出力軸２２ａ、該出力軸２２ａが挿嵌され出力軸２２ａと共に回動するプランジャブロック２２ｂ、該プランジャブロック２２ｂに摺動自在に挿嵌されたプランジャ２２ｅ、及び、該プランジャ２２ｅに当接した固定斜板２２ｃにより、固定容量式の油圧モータに構成されている。
【００１３】
油圧ポンプ・モータ２１・２２を内包するハウジング３１の後部側には、油路板３２が装着されており、前記プランジャブロック２１ｂ・２２ｂの後部面である摺動端面２１ｄ・２２ｄと油路板３２との間には、それぞれ油路板３２に固設されたバルブプレート４１・４２が介装されている。
【００１４】
図２、図３に示すように、油圧ポンプ２１のプランジャブロック２１ｂの摺動端面２１ｄには、図２に示すように、複数（本実施例では７つ）のプランジャポート２１ｆ・２１ｆ・・・が形成されている。該プランジャポート２１ｆ・２１ｆ・・・は、それぞれプランジャ２１ｅが挿嵌されるプランジャ室２１ｇと連通しており、該プランジャポート２１ｆを介して、作動油がプランジャ室２１ｇに流出入する構成としている。
【００１５】
同様に、プランジャブロック２２ｂの摺動端面２２ｄにも、複数のプランジャポート２２ｆ・２２ｆ・・・（図１に図示）が形成され、該プランジャポート２２ｆを介して、作動油がプランジャブロック２２ｂのプランジャ室２２ｇ内へ流出入する構成としている。
【００１６】
図１に示すように、プランジャブロック２１ｂ・２２ｂの摺動端面２１ｄ・２２ｄは、それぞれ油路板３２上に固設されたバルブプレート４１・４２に当接しており、油圧ポンプ２１側のバルブプレート４１には、図４に示すように、作動油出入り用の一対のキドニーポート４１ａ・４１ａが形成されている。そして、駆動軸２１ａの回転駆動に伴い、プランジャブロック２１ｂが回転駆動すると、プランジャ２１ｅの摺動運動によって吐出状態位置にあるプランジャポート２１ｆから押出された作動油が、該キドニーポート４１ａ・４１ａの内、何れか一方のポートから吐出される。逆に、他方のポートから流入する作動油は、吸入状態位置にあるプランジャポート２１ｆからプランジャブロック２１ｂのプランジャ室内に流入し、プランジャ２１ｅを押圧する。一方、油圧モータ２２側のバルブプレート４２にも、同様の作動油出入り用の一対キドニーポート４２ａ・４２ａが形成されている。そして、キドニーポート４１ａ・４１ａの中心が配置される円周の径である、バルブプレート４１のキドニーポートピッチ径、及び、キドニーポート４２ａ・４２ａの中心が配置される円周の径である、バルブプレート４２のキドニーポートピッチ径をＤ２としている。
【００１７】
図５に示すように、油路板３２内にはメイン回路３２Ｒ・３２Ｌが設けられており、該メイン回路３２Ｌ・３２Ｒを介して油圧ポンプ２１と油圧モータ２２間の作動油が流出入する構成としている。そして、メイン回路３２Ｒ・３２Ｌにおける油圧ポンプ２１側には、作動油出入り用の一対のメインポート３３ａ・３３ａが形成されており、該メインポート３３ａ・３３ａが前記バルブプレート４１の一対のキドニーポート４１ａ・４１ａとそれぞれ連通している。また、メイン回路３２Ｒ・３２Ｌにおける油圧モータ２２側には、作動油出入り用の一対のメインポート３４ａ・３４ａが形成されている。そして、該メインポート３４ａ・３４ａがバルブプレート４２の２つのキドニーポート４２ａ・４２ａと連通している。該メインポート３３ａ・３３ａの中心が配置される円周の径であるメインポートピッチ径、及び、メインポート３４ａ・３４ａの中心が配置される円周の径であるメインポートピッチ径は、前述のバルブプレート４１・４２におけるキドニーポートピッチ径と同じＤ２とされている。
【００１８】
このように構成される油圧ポンプ２１及び油圧モータ２２のプランジャブロック２１ｂ・２２ｂの構成について説明する。尚、以下の説明においては、油圧ポンプ２１側のプランジャブロック２１ｂの構成について説明するが、油圧モータ２２側のプランジャブロック２２ｂの構成についても同様である。
【００１９】
図２、図３に示す、前記プランジャブロック２１ｂにおいては、プランジャポート２１ｆを、プランジャ室２１ｇの中心位置から内側方向（摺動端面２１ｄの中心側方向）にずらして配置している。即ち、各プランジャ２１ｅの中心（即ち該プランジャ２１ｅが挿嵌されるプランジャ室２１ｇの中心）が配置される円周の径であるプランジャピッチ径をＤ１とし、プランジャポート２１ｆ・２１ｆ・・・が配置される円周の径であるプランジャポートピッチ径を、Ｄ２としており、該プランジャピッチ径Ｄ１をプランジャポートピッチ径Ｄ２よりも大きく構成している。
【００２０】
このように、プランジャポートピッチ径をＤ２とし、プランジャピッチ径をＤ２よりも大きなＤ１としたプランジャブロック２１ｂを、メインポートピッチ径Ｄ２を有する油路板３２、及びキドニーポートピッチ径Ｄ２を有するバルブプレート４１に用いた場合、図６に示すように、バルブプレート４１及び油路板３２の各ポート４１ａ・３３ａのピッチ径Ｄ２と、プランジャブロック２１ｂのプランジャポート２１ｆのピッチ径Ｄ２とは同じであるため、プランジャポート２１ｆは、キドニーポート４１ａ及びメインポート３３ａと、半径方向において同位置に位置する。
【００２１】
従って、キドニーポート４１ａとプランジャポート２１ｆとの連通部分のポート幅を最大幅確保することができ、該ポート部を通過する作動油の流路抵抗が上昇することがなく、油圧ポンプ２１の自給性能の低下を招くこともない。また、該ポート部のシール幅Ｓｄを十分にとっているため該ポート部のシール性が低下することがなく、油圧ポンプ２１の効率を低下させることもない。
【００２２】
これにより、プランジャピッチ径をＤ２よりも大きなＤ１に形成して、プランジャピッチ径をＤ２に形成したプランジャブロックよりも容量を大きく構成したプランジャブロック２１ｂを、油圧ポンプの性能を低下させることなく、プランジャピッチ径をＤ２に形成した容量が小さいプランジャブロックに用いられるバルブプレート４１及び油路板３２に、用いることが可能となって、部品点数を減少して低コスト化を図ることができる。
【００２３】
また、図７に示すように、プランジャポート２１ｆは、円周方向に長い略長円形状に形成されている。該プランジャポート２１ｆの周縁部における、摺動端面２１ｄの中心側位置且つ円周方向の略中央位置に、該プランジャポート２１ｆ内へ突出する突出部２１を形成している。
【００２４】
ここで、図１等に示すように、プランジャ室２１ｇ内においては、プランジャ２１ｅとプランジャ室２１ｇ底面（摺動端面２１ｄ側の面）との間に、プランジャ２１ｅを可動斜板２１ｃ方向へ付勢するバネ部材３９が介装されている。また、図７に示すように、プランジャポート２１ｆは、プランジャ室２１ｇの中心から内側へずれて配置されており、プランジャ室２１ｇ底面の内側略半分の領域は開口した状態となっているので、このままでは、バネ部材３９の内側部分をプランジャ室２１ｇ底面で支持することができず、該バネ部材３９の該底面への座りが悪くなって、プランジャ２１ｅが円滑に摺動動作でなくなる恐れがある。
【００２５】
そこで、本発明のプランジャブロック２１においては、プランジャポート２１ｆ周縁部における、プランジャブロック２１の摺動端面２１ｄの中心側位置に、該プランジャポート２１ｆ内へ突出する突出部２１ｈを形成して、この突出部２１ｈにバネ部材３９を着座させるようにしている。このように、プランジャポート２１ｆに突出部２１ｈを形成することで、該プランジャポート２１ｆをプランジャ室２１ｇの中心から内側へ偏心させて配置した場合でも、バネ部材３９を安定して着座させることができ、プランジャ２１ｅの摺動動作を円滑に、且つ高信頼性化することができる。
【００２６】
また、図８に示すように、プランジャ室２１ｇ内においては、プランジャ２１ｅが該プランジャ室２１ｇの容積が減少する方向に摺動することにより、バルブプレート４１側への油圧力が生じる。この場合、プランジャブロック２１ｂの摺動端面２１ｄとバルブプレート４１との間には、摺動端面２１ｄ側へ油膜反力が働くが、この油膜反力の大きさの分布は、プランジャポート２１ｆが位置する部分で最も大きくなり、該プランジャポート２１ｆから外周側及び内周側へ行くに従って減少する。そして、プランジャ室２１ｇ内の油圧力の中心線Ｐａは、プランジャ室２１ｇの中央に位置し、油膜反力分布の中心線Ｐｂはプランジャポート２１ｆの略中央に位置している。
【００２７】
従って、プランジャポート２１ｆをプランジャ室２１ｇの中心から内側へ偏心させて配置した場合、プランジャ室２１ｇ内の油圧力の中心線Ｐａと、油膜反力分布の中心線Ｐｂとは、半径方向に寸法Ｌ０だけずれることとなる。この寸法Ｌ０は、プランジャポート２１ｆのプランジャ室２１ｇの中心からの偏心量に略等しい。このように、中心線Ｐａと中心線Ｐｂとがずれることにより、プランジャブロック２１ｂの摺動端面２１ｄとバルブプレート４１との間の圧力バランスが不釣合いであると、プランジャブロック２１ｂの回転挙動が不安定となり、容積効率が低下することとなる。
【００２８】
この圧力バランスの不釣合いは、図９に示すように、プランジャブロック２１ｂの摺動端面２１ｄにおける、各プランジャポート２１ｆの外周部に、それぞれ閉塞された溝部２１ｋを形成することで解消することができる。即ち、図１０に示すように、各プランジャポート２１ｆの外周部には、それぞれ溝部２１ｋが形成されており、該溝部２１ｋは、他の溝部２１ｋ又は他部とは連通しておらず、それぞれの溝部２１ｋ毎に独立している。このように、溝部２１ｋを形成することで、該溝部２１ｋを形成した部分の油膜反力が大きくなり、油膜反力分布の中心線Ｐｂ’がプランジャポート２１ｆの外周側（プランジャ室２１ｇ内の油圧力の中心線Ｐａ側）へ移動して、該中心線Ｐｂ’と中心線Ｐａとのずれ寸法Ｌ１が極小さくなって、該中心線Ｐｂ’と中心線Ｐａとの半径方向位置が略一致することとなる。
【００２９】
そして、摺動端面２１ｄとバルブプレート４１との間の圧力バランスを改善することで、プランジャブロック２１ｂの回転挙動を安定させることができ、容積効率の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、以下のような効果を奏するものである。
即ち、請求項１記載の如く、プランジャ式のポンプ又はモータに用いられ、プランジャピッチ径よりも、摺動端面に形成されるプランジャポートのピッチ径を小さく構成したプランジャブロックにおいて、該プランジャブロックの摺動端面における、各プランジャポートの外周部に、それぞれ閉塞された溝部を形成したので、ある容量のポンプ又はモータに用いられるバルブプレートや油路板を、該ポンプ又はモータよりも大きな容量のポンプ又はモータに用いた場合でも、ポンプ又はモータの自給性能や効率の低下を招くことなく、及び部品点数の削減を図りながら、プランジャブロックの摺動端面とバルブプレートとの間の圧力バランスを改善することができ、プランジャブロックの回転挙動を安定させることができて、容積効率の向上を図ることが可能となる。
【００３１】
また、前記プランジャブロックのプランジャポート周縁部の中心側位置に、該プランジャポート内へ突出する突出部を形成したので、該プランジャポートをプランジャ室の中心から内側へ偏心させて配置した場合でも、プランジャ室内に設けられプランジャを斜板側へ付勢するバネ部材を、安定して着座させることができ、プランジャの摺動動作を円滑に、且つ高信頼性化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプランジャブロックを具備するプランジャ式の油圧ポンプ及び油圧モータにより構成される油圧式無段変速機を示す側面断面図である。
【図２】プランジャブロックを示す正面図である。
【図３】同じく背面図である。
【図４】図１における油圧式無段変速機の油路板に取り付けられたバルブプレートを示す正面図である。
【図５】図１における油圧式無段変速機の油路板を示す正面図である。
【図６】プランジャブロックのプランジャポートと、バルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図である。
【図７】プランジャブロックのプランジャポートを示す正面図である。
【図８】図２、図３におけるプランジャブロックとバルブプレートとの間の油膜反力分布を示す側面断面図である。
【図９】プランジャポートの外周部に溝部を形成したプランジャブロックを示す背面図である。
【図１０】図９におけるプランジャブロックとバルブプレートとの間の油膜反力分布を示す側面断面図である。
【図１１】従来の小容量のプランジャブロックを示す正面図である。
【図１２】同じく背面図である。
【図１３】従来の小容量のプランジャブロックを、小容量用のバルブプレート及び油路板を具備する油圧ポンプに用いた場合における、プランジャブロックのプランジャポートとバルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図である。
【図１４】従来の大容量のプランジャブロックを示す正面図である。
【図１５】同じく背面図である。
【図１６】従来の大容量のプランジャブロックを、小容量用のバルブプレート及び油路板を具備する油圧ポンプに用いた場合における、プランジャブロックのプランジャポートとバルブプレートのキドニーポートとの連通状態を示す側面断面図である。
【符号の説明】
２１油圧ポンプ
２１ｂプランジャブロック
２１ｄ摺動端面
２１ｆプランジャポート
２１ｈ突起部
２１ｋ溝部
３２油路板
３３ａ・３３ａメインポート
４１・４２バルブプレート
４１ａ・４１ｂキドニーポート

Claims

プランジャ式のポンプ又はモータに用いられ、プランジャピッチ径よりも、摺動端面に形成されるプランジャポートのピッチ径を小さく構成したプランジャブロックにおいて、該プランジャブロックの摺動端面における、各プランジャポートの外周部に、それぞれ閉塞された溝部を形成し、前記プランジャブロックのプランジャポート周縁部の中心側位置に、該プランジャポート内へ突出する突出部を形成したことを特徴とするプランジャブロック。