JP4625471B2 - 可変容量型斜板式液圧回転機 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に搭載され、可変容量型の斜板式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。
一般に、油圧ショベル等の建設機械に設けられる可変容量型斜板式液圧回転機は、例えばタンクと共に油圧源を構成する可変容量型の油圧ポンプ、または走行用、旋回用の油圧アクチュエータを構成する可変容量型の油圧モータ等として使用されるものである。
この種の従来技術による可変容量型斜板式液圧回転機は、そのケーシング内に傾転可能に設けられた容量可変部としての斜板と、前記ケーシングに設けられ外部から給排される傾転制御圧に応じて該斜板を傾転駆動するサーボピストンを有した傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータの傾転制御圧を可変に制御するため前記ケーシングに設けられ制御スリーブ内にスプールを有したサーボ弁からなるレギュレータと、該レギュレータの制御スリーブと前記サーボピストンとの間に設けられ該サーボピストンの変位を前記制御スリーブに伝えるフィードバックリンクとを備えている(例えば、特許文献1参照)。
この場合、前記フィードバックリンクは、その一部を高周波振動を減衰する二又状の挟持ばねにより形成されている。そして、この挟持ばねは、前記サーボピストンに設けられたピンを径方向両側から挟み込むことにより、該サーボピストンの変位を外部(レギュレータの制御スリーブ)に取出す構成としている。
特開2003−74460号公報
ところで、上述した従来技術では、フィードバックリンクを二又状の挟持ばねにより構成している。このため、油圧脈動等の影響で斜板が高周波振動を繰り返すようなときに、この高周波振動が斜板からサーボピストンに伝えられても、この高周波振動をフィードバックリンクの挟持ばねによって減衰することができるという利点がある。
しかし、従来技術で採用している挟持ばねは、サーボピストンに設けたピンを径方向両側から挟み込む一対(2本)の挟持部を有し、この2本の挟持部によってサーボピストンの軸方向変位を外部に取出す構成としている。このため、従来技術による挟持ばねは、下記のような問題が生じることがある。
即ち、傾転アクチュエータは、サーボピストンを軸方向に変位させることによって斜板を傾転駆動するものである。このため、斜板の傾転角を変えるときには、サーボピストンは、その度毎に軸方向の一側から他側、または他側から一側へと変位することになる。
しかし、挟持ばねに設けられた2本の挟持部は、例えばサーボピストンの変位方向が軸方向の一側から他側へと変更されるようなときに、その変位方向の前側に位置する一方の挟持部が前記ピンに当接しても、他方の挟持部(変位方向の後側に位置する)がピンの表面から僅かに離間するように挙動する。この結果、これら一対の挟持部とピンとの間には、サーボピストンの変位方向が変わるときにガタ付きが発生し易いという問題がある。
そして、斜板の傾転角制御(容量制御)を長期にわたって繰返すときには、前述の如きガタ付きに起因した衝撃荷重が挟持ばねに付加されるため、挟持ばねが徐々に塑性変形する。このように、挟持ばねの変形が大きくなると、挟持ばね(フィードバックリンク)によりサーボピストンの変位を外部に安定して取出すことが難しくなるという問題がある。
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、本発明の目的は、サーボピストンの変位をフィードバックリンクにより長期にわたり安定して取出すことができ、ガタ付きや塑性変形等の発生を抑える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にある。
上述した課題を解決するため、本発明は、筒状のケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸に取付けられた状態で前記ケーシング内に設けられ該回転軸の周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダが穿設された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突出端側にシューを有した複数のピストンと、前記ケーシング内に傾転可能に設けられ前記シューが摺動する摺動面を有した斜板と、前記ケーシングに設けられ傾転制御圧に応じて該斜板を傾転駆動するサーボピストンを有した傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータの傾転制御圧を可変に制御するため前記ケーシングに設けられ制御スリーブ内にスプールを有したサーボ弁からなるレギュレータと、該レギュレータの制御スリーブと前記傾転アクチュエータのサーボピストンとの間に設けられ該サーボピストンの変位を前記制御スリーブに伝えるフィードバックリンクとを備えた可変容量型斜板式液圧回転機に適用される。
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記フィードバックリンクは、長さ方向の一側が前記レギュレータの制御スリーブに連結されたリンクレバーと、該リンクレバーの他側に固定して設けられ2つの先端側が互いに離間する方向にばね性をもって拡開する拡開ばねとにより構成し、前記サーボピストンの外周側には、該拡開ばねの先端側が嵌合される凹溝を設け、前記サーボピストンの変位を前記拡開ばねから前記リンクレバーに伝えるため、前記拡開ばねの各先端側を前記サーボピストンの凹溝の2つの側面に弾性変形状態で弾性的に当接させ、前記サーボピストンが一方向に変位するときに、前記拡開ばねは、一方の先端側が前記凹溝の2つの側面のうち一方の側面によって前記一方向に押動されると共に、他方の先端側が他方の側面に当接した状態で、前記リンクレバーに対し前記一方向の変位を伝え、前記サーボピストンが他方向に変位するときに、前記拡開ばねは、前記他方の先端側が前記凹溝の前記他方の側面によって前記他方向に押動されると共に、前記一方の先端側が前記一方の側面に当接した状態で、前記リンクレバーに対し前記他方向の変位を伝える構成としたことにある。
このように構成することにより、例えばサーボピストンの変位方向が変わるときにも、前記拡開ばねの先端側を凹溝の側壁に当接させた状態に保持でき、両者の間にガタ付き等が発生するのを抑えることができる。また、油圧脈動等の影響で斜板が高周波振動を繰返すようなときには、サーボピストン(傾転アクチュエータ)からの高周波振動を拡開ばねで減衰してリンクレバーに伝達することができ、リンクレバーが微小振動を繰返すのを抑えることができると共に、リンクレバーの耐久性、寿命を向上することができる。
従って、斜板の傾転角制御(容量制御)を長期にわたって繰返すときにも、拡開ばねの先端側とサーボピストンの凹溝との間にガタ付き等が発生するのを抑えることができ、拡開ばねの先端側等が塑性変形するのを防止できる。これにより、サーボピストンの変位をフィードバックリンクにより長期にわたり安定して取出すことができ、当該液圧回転機の容量制御を長期にわたって安定させ、信頼性を高めることができる。
また、請求項2の発明によると、前記拡開ばねは、細長い板ばね材を略U字状に折曲げることにより形成する構成としている。
これにより、拡開ばねの基端側をリンクレバーに固定して取付けることができ、拡開ばねの先端側は、二又状をなして互いに離間する方向に拡開する拡開部として形成することができる。そして、拡開ばねの二又状をなす拡開部を、サーボピストンの凹溝に対し幅方向両側でそれぞれ弾性的に当接させることができ、両者の間にガタ付きや隙間等が発生するのを抑えることができる。
また、請求項3の発明によると、前記拡開ばねの先端側は、円弧状に湾曲して形成され前記凹溝の幅方向両側にそれぞれ弾性的に当接する一対の凸湾曲板部により構成している。
この場合には、拡開ばねの先端側を一対の凸湾曲板部により構成しているので、これらの円弧形状をなす凸湾曲板部をサーボピストンの凹溝に対し、その幅方向両側でそれぞれ弾性的に当接させることができ、両者の間にガタ付きや隙間等が発生するのを抑えることができる。しかも、このような凸湾曲板部は、その円弧面が凹溝の側壁に当接するため、両者の当たり具合を滑らかにすることができ、サーボピストンの変位をフィードバックリンクにより安定して取出すことができる。
さらに請求項4の発明によると、前記サーボピストンの凹溝は、該サーボピストンを横切る方向に延びる平行溝部と、前記拡開ばねの先端側を該平行溝部内に案内するため該平行溝部からテーパ状に拡開して形成されたテーパ溝部とにより構成している。
これにより、拡開ばねの先端側(二又状の拡開部)を、テーパ溝部により平行溝部内に向けて案内することができ、拡開ばねの先端側をサーボピストンの凹溝(平行溝部)内に安定した撓み変形状態で嵌合させることができる。
本発明の第1の実施の形態による可変容量型斜板式の油圧ポンプを示す縦断面図である。 油圧ポンプのシリンダブロック、傾転アクチュエータ、レギュレータおよびフィードバックリンク等を図1中の矢示II−II方向からみた縦断面図である。 油圧ポンプのシリンダブロック、傾転アクチュエータおよびフィードバックリンク等を図2中の矢示 III−III 方向からみた断面図である。 図2中の斜板、傾転レバー、サーボピストン、フィードバックリンクおよび制御スリーブ等を示す斜視図である。 図4中の傾転レバー、サーボピストン、フィードバックリンクおよび制御スリーブ等を拡大して示す分解斜視図である。 図4中の斜板、傾転レバー、サーボピストン、フィードバックリンクおよび制御スリーブ等を上側からみた平面図である。 図6中のサーボピストン、フィードバックリンクおよび制御スリーブを示す要部拡大図である。 サーボピストンを軸方向に変位させた状態を示す図7と同様位置の要部拡大図である。 図1に示す油圧ポンプの容量制御用油圧回路図である。
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、可変容量型の斜板式油圧ポンプに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図9は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は本実施の形態で採用した可変容量型の斜板式油圧ポンプ(以下、油圧ポンプ1という)である。2は該油圧ポンプ1の外殻を構成するケーシングで、該ケーシング2は、一端側がフロント底部3Aとなった段付筒状のケーシング本体3と、該ケーシング本体3の他端側を閉塞するようにケーシング本体3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。
また、ケーシング2のケーシング本体3には、図2に示すようにフロント底部3Aから軸方向に離間した位置にアクチュエータ取付部3Bが設けられている。このアクチュエータ取付部3Bは、ケーシング本体3の径方向外側へと突出している。そして、アクチュエータ取付部3B内には、図2、図3に示すように後述の傾転アクチュエータ16等が設けられいる。
また、ケーシング本体3のアクチュエータ取付部3Bには、後述するレギュレータ24との間に図2、図3に示す如く略四角形状をなした開口部3Cが形成されている。そして、この開口部3C内には、後述するフィードバックリンク30のリンクレバー31が枢軸ピン32を介して回動可能に取付けられている。
一方、ケーシング2のリヤケーシング4には、後述の吸排通路14,15等が形成されている。これらの吸排通路14,15は、後述の弁板13を介してシリンダ7内へと作動油(圧油)を吸入,排出させるものである。
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、軸方向の一側がケーシング本体3のフロント底部3A内に軸受等を介して回転可能に取付けられ、他側はリヤケーシング4に軸受等を介して回転可能に取付けられている。そして、ケーシング本体3のフロント底部3Aから軸方向に突出する回転軸5の一側(突出端側)には、例えば油圧ショベルの原動機が動力伝達機構(図示せず)等を介して連結され、この原動機により回転軸5は回転駆動される。
6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ある。このシリンダブロック6には、周方向に離間して軸方向に延びる複数(通常は奇数個)のシリンダ7が穿設されている。そして、シリンダブロック6は、回転軸5の外周側にスプライン結合され、回転軸5と一体に回転駆動されるものである。
8はシリンダブロック6の各シリンダ7内に摺動可能に挿嵌された複数本のピストンで、該各ピストン8は、シリンダブロック6の回転によってそれぞれのシリンダ7内を往復動する。このときに、ピストン8は、各シリンダ7内に低圧な作動油を吸込み、高圧な圧油として吐出させるものである。
この場合、これらのピストン8は、図1に示すように、回転軸5の上側となる位置でシリンダ7から大きく突出(伸長)した下死点位置となり、回転軸5の下側となる位置ではシリンダ7内へと縮小した上死点位置となる。そして、シリンダブロック6が1回転する間に、各ピストン8はシリンダ7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ことになる。
そして、シリンダブロック6の半回転分に相当するピストン8の吸入行程では、後述の低圧な吸排通路14側からシリンダ7内に作動油を吸込む。また、シリンダブロック6の残りの半回転分に相当するピストン8の吐出行程では、ピストン8が各シリンダ7内の油液を高圧の圧油として吸排通路15側から後述の吐出配管44(図9参照)内へと吐出させるものである。
9は各ピストン8の突出側端部に揺動可能に設けられた複数のシューで、該各シュー9は、ピストン8からの押付力(油圧力)で後述する斜板11の平滑面11Aに押圧される。そして、各シュー9は、この状態で回転軸5、シリンダブロック6およびピストン8と一緒に回転することにより、リング状軌跡を描くように平滑面11A上を摺動するものである。
10はケーシング本体3のフロント底部3Aに設けられた斜板支持体で、該斜板支持体10は、図1、図2に示す如く回転軸5の周囲に位置して斜板11の裏面側に配置され、ケーシング本体3のフロント底部3Aに固定されている。そして、斜板支持体10には、斜板11を傾転可能に支持する一対の傾転摺動面10Aが凹湾曲面として形成され、該各傾転摺動面10Aは、図2に示すように回転軸5を挟んで左,右(または、上,下)に離間している。
11はケーシング2内に傾転可能に設けられた斜板で、該斜板11は、ケーシング本体3のフロント底部3A側に斜板支持体10を介して取付けられ、その表面側が摺動面としての平滑面11Aとなっている。また、斜板11には、その中央部に回転軸5が隙間をもって挿通される挿通穴11Bが穿設されている。さらに、斜板11の背面側には、斜板支持体10の傾転摺動面10Aに摺動する一対の脚部11Cが設けられている。
ここで、斜板11の背面側に設けた一対の脚部11Cは、斜板支持体10の各傾転摺動面10A上に傾転可能に当接されている。そして、斜板11は、後述の傾転アクチュエータ16により図1、図3、図4中の矢示A,B方向に傾転駆動されるものである。このように、斜板11は、矢示A,B方向に傾転することによって、吐出容量を可変に制御するための容量可変部を構成している。
12は斜板11の側部に一体形成された傾転レバーで、該傾転レバー12は、図2ないし図4に示す如く斜板11の側部から後述のサーボピストン18に向けて延設されている。そして、傾転レバー12の先端側には、突出ピン12Aが一体に設けられ、この突出ピン12Aには、後述のサーボピストン18がスライド板23を介して連結されるものである。
13はリヤケーシング4に固定して設けられた弁板で、該弁板13は、シリンダブロック6の端面に摺接する切換弁板を構成している。このため、弁板13には、図2に示すように回転軸5の周囲を眉形状をなして延びる一対の吸排ポート13A,13Bが形成されている。そして、これらの吸排ポート13A,13Bのうち、例えば吸排ポート13Aは低圧側の吸込ポートとなり、吸排ポート13Bは高圧側の吐出ポートを構成するものである。
14,15はリヤケーシング4に形成された一対の吸排通路で、該吸排通路14,15は作動油の吸込みと吐出に用いられるものである。これらの吸排通路14,15のうち低圧側の吸排通路14は、弁板13の吸排ポート13Aに連通すると共に、例えば図9に示す後述のタンク37側に接続されている。また、高圧側の吸排通路15は、弁板13の吸排ポート13Bに連通すると共に、図9に示す後述の吐出配管44に接続されている。
そして、ケーシング2内で回転軸5を回転駆動すると、シリンダブロック6の回転に伴って各シリンダ7内をピストン8が往復動する。この間、吸入行程では、これらのピストン8が吸排通路14側からシリンダ7内に作動油を吸込み、吐出行程では、吸排通路15側に圧油を吐出するものである。
16はケーシング本体3のアクチュエータ取付部3B内に設けられた傾転アクチュエータである。この傾転アクチュエータ16は、図2、図3に示すようにシリンダブロック6の径方向外側に位置してケーシング本体3のアクチュエータ取付部3Bに形成された傾転制御シリンダとしてのシリンダ穴17A,17Bと、該シリンダ穴17A,17B内に摺動可能に挿嵌された後述のサーボピストン18とから大略構成されている。そして、傾転アクチュエータ16は、サーボピストン18により斜板11を矢示A,B方向に傾転駆動するものである。
18は傾転アクチュエータ16の可動部を構成するサーボピストンで、該サーボピストン18は、図3に示す如く大径部18Aと小径部18Bとからなる段付ピストンとして形成されている。そして、サーボピストン18は、大径部18Aがアクチュエータ取付部3Bのシリンダ穴17A内に摺動可能に挿嵌され、小径部18Bがシリンダ穴17B内に摺動可能に挿嵌されている。
ここで、サーボピストン18の大径部18Aは、図3に示す如くシリンダ穴17A内に大径の液圧室19Aを画成し、この液圧室19Aは、蓋板20Aによりシリンダ穴17Aの外側から閉塞されている。また、サーボピストン18の小径部18Bは、シリンダ穴17B内に小径の液圧室19Bを画成し、この液圧室19Bは、蓋板20Bによりシリンダ穴17Bの外側から閉塞されている。
そして、傾転アクチュエータ16は、液圧室19A,19Bに後述の制御圧管路39,40(図9参照)から傾転制御圧が供給,排出されると、このときの傾転制御圧に従ってサーボピストン18をシリンダ穴17A,17Bの軸方向に摺動変位させる。また、サーボピストン18の軸方向変位は、後述のスライド板23から傾転レバー12を介して斜板11へと伝達される。これにより、斜板11は、サーボピストン18に追従して矢示A,B方向に傾転駆動されるものである。
21はサーボピストン18の大径部18Aに設けられた凹溝である。この凹溝21は、図3ないし図5に示す如く大径部18Aの外周側を部分的に切欠くことにより形成された断面U字形状の切欠き溝からなっている。そして、凹溝21は、大径部18Aの径方向でサーボピストン18の軸線O1 −O1 を挟んで後述の係合溝22と対向する位置に配置されている。
ここで、凹溝21は、図6ないし図8に示す如く、サーボピストン18の軸線O1 −O1 を横切る方向に延びた平行溝部21Aと、該平行溝部21Aの端部からテーパ状に拡開して形成されたテーパ溝部21Bとにより構成されている。そして、凹溝21の平行溝部21Aは、溝幅方向の両側が側壁面21A1 ,21A2 となり、この側壁面21A1 ,21A2 は、サーボピストン18の軸線O1 −O1 を横切る方向で互いに平行に延びている。
また、凹溝21の平行溝部21Aは、係合溝22に比較して溝幅方向(サーボピストン18の軸方向)の寸法が小さく形成されている。そして、この平行溝部21A内には、後述する拡開ばね34の各凸湾曲板部34B,34Cが弾性変形状態で挿嵌される。さらに、平行溝部21Aの幅方向両側(側壁面21A1 ,21A2 )は、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cが当接し、サーボピストン18の軸方向変位を拡開ばね34に伝えるものである。
一方、凹溝21のテーパ溝部21Bは、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cを平行溝部21A内に向けて円滑に案内するため、その平面形状が等脚台形状をなして形成されている。そして、このテーパ溝部21Bは、サーボピストン18が図7、図8に示す如く軸線O1 −O1 に沿って軸方向に変位するときに、拡開ばね34の途中部位(凸湾曲板部34B,34C以外の部位)が凹溝21の側壁に接触、干渉するのを防ぐ機能も有している。
22はサーボピストン18の大径部18Aに設けられた係合溝で、該係合溝22は、図3ないし図5に示す如く凹溝21と軸線O1 −O1 を挟んで径方向で対向する位置に断面U字形状をなす平行溝として形成されている。そして、この係合溝22内には、サーボピストン18の軸方向変位を傾転レバー12を介して斜板11に伝えるため、後述のスライド板23がスライド可能に取付けられるものである。
23はサーボピストン18の係合溝22内に摺動可能に挿嵌されたスライド板で、このスライド板23は、図5に示すように略長方形のプレートとして形成され、係合溝22内でサーボピストン18を横切る方向にスライド(摺動変位)するものである。そして、スライド板23の中心部には、傾転レバー12の突出ピン12Aが回動可能に挿嵌される係合穴23Aが穿設されている。
即ち、スライド板23は、係合穴23A内に傾転レバー12の突出ピン12Aを予め挿嵌した状態でサーボピストン18の係合溝22内に取付けられる。そして、この状態でスライド板23は、サーボピストン18の軸方向変位を傾転レバー12を介して斜板11へと伝達し、これにより斜板11はサーボピストン18に追従して矢示A,B方向に傾転駆動されるものである。
24は傾転アクチュエータ16に傾転制御圧を供給,排出するレギュレータである。このレギュレータ24は、図2に示す如くアクチュエータ取付部3Bの側部に着脱可能に設けられた弁ケース25を有し、該弁ケース25は、ケーシング本体3のアクチュエータ取付部3Bに設けた開口部3Cを外側から覆っている。そして、レギュレータ24の弁ケース25内には、制御スリーブ26が摺動可能に挿嵌されるスリーブ摺動穴(図示せず)が形成され、制御スリーブ26内にはスプール27が摺動可能に挿嵌されている。
即ち、レギュレータ24は、図9に示すように制御スリーブ26内にスプール27を有した油圧サーボ弁として構成されている。そして、スプール27の一端側には、弁ばね28が設けられ、スプール27の他端側には、油圧パイロット部29が設けられている。そして、この油圧パイロット部29は、後述のパイロット管路41に圧力制御弁42を介して接続されるものである。
ここで、制御スリーブ26は、サーボピストン18の軸線O1 −O1 とほぼ平行な軸線O2 −O2 をもった円筒体として形成されている。そして、制御スリーブ26には、図4ないし図6に示す如く、軸方向一側の外周面に位置して後述の係合ピン33が係合される半円弧状の切欠き部26Aが形成されている。また、制御スリーブ26には、切欠き部26Aから軸方向他側へと離間して径方向に貫通した3個の油穴26B,26C,26Dが設けられている。
そして、制御スリーブ26は、図6ないし図8に示すように軸線O2 −O2 に沿って軸方向に延び、後述のフィードバックリンク30により軸方向に変位(フィードバック制御)されるものである。また、制御スリーブ26の油穴26B,26C,26Dは、図9に例示した後述のタンク37,制御圧管路38,39等に接続されるものである。
30はレギュレータ24をフィードバック制御するためのフィードバックリンクである。このフィードバックリンク30は、図2ないし図6に示すようにレギュレータ24の制御スリーブ26とサーボピストン18との間に設けられている。そして、フィードバックリンク30は、斜板11の傾転動作に追従させてレギュレータ24をフィードバック制御するフィードバック機構を構成するものである。
また、フィードバックリンク30は、図2ないし図8に示すように後述のリンクレバー31、支持ピンとしての枢軸ピン32、係合ピン33および拡開ばね34により構成されている。また、図2に示すように、リンクレバー31および拡開ばね34は、アクチュエータ取付部3Bとレギュレータ24の弁ケース25との間を傾転レバー12とほぼ平行に延びるように配設され、枢軸ピン32を中心にして回動されるものである。
31はフィードバックリンク30の一部を構成するリンクレバーで、該リンクレバー31は、鋼材等の剛性材料により図4ないし図8に示す如く段付のレバー体として形成されている。このリンクレバー31の長さ方向一側には、後述する係合ピン33の両端側に向け二又状をなして斜めに延びる一対のピン支持部31A,31B(図5参照)が一体に形成されている。そして、該ピン支持部31A,31Bには、係合ピン33の両端側が圧入等の手段を用いて固着され、ピン支持部31A,31Bは、係合ピン33を両持ち状態で支持するものである。
また、リンクレバー31の長さ方向他側には、円柱状のヘッド部31Cが下向きに突出して設けられ、このヘッド部31Cには、後述する拡開ばね34の折曲げ部34Aが巻回状態で固定される。また、リンクレバー31の長さ方向中間部には、枢軸ピン32が上,下に貫通して挿嵌されるピン孔31Dが穿設されている。これにより、リンクレバー31は、アクチュエータ取付部3Bの開口部3C内に枢軸ピン32を介して回動可能に取付けられるものである。
さらに、リンクレバー31には、ヘッド部31Cとピン孔31Dとの間に位置してセンサ取付穴31Eが形成され、このセンサ取付穴31E内には、傾転角センサ(図示せず)等が取付けられる。そして、この傾転角センサは、図2に示すアクチュエータ取付部3Bの壁面等に固定して設けた被検出体(図示せず)との間でリンクレバー31の回動角を検知し、これによって斜板11の傾転角を検出するものである。
33はリンクレバー31のピン支持部31A,31Bに両端が固定して取付けられる係合ピンである。この係合ピン33は、リンクレバー31のピン支持部31A,31Bにより両持ち状態で支持され、軸方向中間部が制御スリーブ26の切欠き部26Aに径方向から差込むようにして連結(係合)されるものである。
そして、リンクレバー31が枢軸ピン32を中心にして回動(揺動)されるときに、係合ピン33は、リンクレバー31の動きを制御スリーブ26に伝える。これによって、制御スリーブ26は、レギュレータ24の弁ケース25内で軸方向(例えば、図6に示す軸線O2 −O2 の方向)に摺動変位する。
34はリンクレバー31と共にフィードバックリンク30を構成するばね部材からなる拡開ばねを示している。この拡開ばね34は、ばね性を有する細長い金属ばね板を長さ方向中間部で略U字状に折曲げることにより形成され、その基端側が略U字状またはC字状の折曲げ部34Aとなっている。また、拡開ばね34の先端側は、互いに同一の曲率で円弧状に湾曲して形成された一対の凸湾曲板部34B,34Cとなり、これらの凸湾曲板部34B,34Cは、互いに離間する方向に二又状をなして拡開する拡開部を構成している。
また、拡開ばね34の折曲げ部34Aには、図5に示す如く径方向で対向する位置に一対のピン取付孔34D(一方のみ図示)が穿設されている。そして、拡開ばね34の折曲げ部34Aは、リンクレバー31のヘッド部31Cに巻付けるように嵌合した状態で、各ピン取付孔34Dおよびヘッド部31C内に止めピン35を差し込むことによりヘッド部31Cに対して廻止め、かつ抜止め状態で固定されるものである。
一方、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cは、サーボピストン18の凹溝21内にテーパ溝部21B側から差し込まれ、凹溝21の平行溝部21A内に弾性的に撓んだ状態で嵌合(挿嵌)される。そして、サーボピストン18の軸方向変位は、凹溝21の平行溝部21Aから凸湾曲板部34B,34Cを介して拡開ばね34に伝えられる。さらに、拡開ばね34と一体化されたリンクレバー31は、サーボピストン18の変位に追従して枢軸ピン32を中心に回動されるものである。
即ち、サーボピストン18が軸線O1 −O1 に沿って図7、図8中の矢示A方向に変位するときには、拡開ばね34の凸湾曲板部34Bが凹溝21の平行溝部21A(側壁面21A1 )により矢示a方向に押動される。このときの押動力は、拡開ばね34の凸湾曲板部34Bから折曲げ部34A、止めピン35を介してリンクレバー31に伝えられる。この結果、リンクレバー31が枢軸ピン32を中心にして回動されることにより、制御スリーブ26は、軸線O2 −O2 に沿って矢示C方向に変位するものである。
一方、サーボピストン18が軸線O1 −O1 に沿って図7、図8中の矢示B方向に変位するときには、拡開ばね34の凸湾曲板部34Cが平行溝部21A(側壁面21A2 )により矢示b方向に押動される。このときの押動力は、拡開ばね34の凸湾曲板部34Cから折曲げ部34A、止めピン35を介してリンクレバー31に伝えられる。この結果、リンクレバー31が枢軸ピン32を中心にして回動されることにより、制御スリーブ26は、軸線O2 −O2 に沿って矢示D方向に変位するものである。
この場合、図6ないし図8に示す如く、基準線K−Kを、枢軸ピン32の中心を通ってサーボピストン18の軸線O1 −O1 と直交し、制御スリーブ26の軸線O2 −O2 にも直交する線とする。サーボピストン18が軸方向に変位すると、リンクレバー31および拡開ばね34等からなるフィードバックリンク30は、枢軸ピン32を中心として、サーボピストン18の変位に追従して、基準線K−Kの両側に揺動される。
この結果、サーボピストン18が図7、図8中の矢示A方向に変位するときには、制御スリーブ26がフィードバックリンク30により矢示C方向に変位される。また、サーボピストン18が矢示B方向に変位するときには、制御スリーブ26がフィードバックリンク30により矢示D方向に変位されるものである。
次に、図9を参照して油圧ポンプ1の容量制御用油圧回路について説明する。36はタンク37と共に低圧油圧源を構成するパイロットポンプを示している。そして、該パイロットポンプ36は、タンク37内から作動油を吸込みつつ、制御圧管路38内に傾転制御用の圧油(傾転制御圧)を吐出するものである。
この場合、制御圧管路38は、レギュレータ24を介して他の制御圧管路39と連通,遮断され、この制御圧管路39は、傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに接続されている。なお、パイロットポンプ36から吐出される圧油の圧力は、低圧リーフ弁(図示せず)等により油圧ポンプ1の吐出圧よりも十分に低い圧力に保たれるものである。
ここで、油圧パイロット部29に供給されるパイロット圧が弁ばね28の付勢力よりも小さくなると、レギュレータ24のスプール27は、図9中で右側に変位する。これにより、レギュレータ24は、中立位置(E)から切換位置(F)に切換えられる。そして、レギュレータ24が切換位置(F)に切換えられたときには、パイロットポンプ36が制御圧管路38,39を介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに接続され、パイロットポンプ36からの傾転制御圧が液圧室19A内へと供給される。
また、油圧パイロット部29に供給されるパイロット圧が弁ばね28の付勢力よりも大きくなると、レギュレータ24のスプール27は、図9中で左側に変位する。これによって、レギュレータ24は、中立位置(E)から切換位置(G)に切換えられる。そして、レギュレータ24が切換位置(G)に切換えられたときには、制御圧管路39がタンク37に接続されることにより、傾転アクチュエータ16の液圧室19Aからはタンク37側に向けて圧油が排出され、液圧室19A内はタンク圧に近い圧力まで低下する。
40は制御圧管路38の途中部位から分岐した別の制御圧管路で、該制御圧管路40は、その先端側が傾転アクチュエータ16の液圧室19Bに常時接続されている。そして、制御圧管路40は、パイロットポンプ36からの傾転制御圧を液圧室19Bに供給するものである。
41は制御圧管路38の途中部位から分岐したパイロット管路で、該パイロット管路41は、レギュレータ24の油圧パイロット部29とパイロットポンプ36との間に設けられ、パイロットポンプ36の吐出側を後述の圧力制御弁42を介して油圧パイロット部29に接続するものである。
42はパイロット管路41の途中に設けられた圧力制御弁で、該圧力制御弁42は、電磁比例ソレノイド部43を有した電磁式制御弁により構成されている。そして、圧力制御弁42は、レギュレータ24の油圧パイロット部29に供給するパイロット圧を、電磁比例ソレノイド部43によって可変に制御するものである。
44は油圧ポンプ1の吐出側に設けられた吐出配管で、該吐出配管44は、例えば図1、図2に示す高圧側の吸排通路15を外部の油圧アクチュエータ(図示せず)等に接続するものである。また、吐出配管44の途中には、油圧ポンプ1の吐出圧を検出する圧力センサ(図示せず)等が設けられている。
ここで、吐出配管44内の圧力は、この圧力センサを介して圧力制御弁42の電磁比例ソレノイド部43に指令信号として出力される。そして、圧力制御弁42は、電磁比例ソレノイド部43に出力される指令信号(例えば、吐出配管44内の圧力変化等)に従って、レギュレータ24の油圧パイロット部29に供給するパイロット圧を増,減させるものである。
本実施の形態による油圧ポンプ1の容量制御用油圧回路は、上述の如き構成を有するもので、次に、その容量制御動作について説明する。
まず、圧力制御弁42の電磁比例ソレノイド部43に出力される指令信号がほぼ一定に保たれる間は、レギュレータ24のスプール27が図9に示すように中立位置(E)に保持され、傾転アクチュエータ16により油圧ポンプ1の斜板11は図示の如きほぼ一定の傾転角に保たれる。
そして、この状態で斜板11の傾転角を大とすべき指令信号が電磁比例ソレノイド部43に出力されると、圧力制御弁42から供給されるパイロット圧を高める。このため、レギュレータ24の油圧パイロット部29は、圧力制御弁42によりパイロット圧が上昇され、レギュレータ24のスプール27は、弁ばね28に抗して左方向に変位する。これにより、レギュレータ24は、中立位置(E)から切換位置(G)に切換えられ、制御圧管路39がタンク37に接続される。
このため、傾転アクチュエータ16についてみると、液圧室19Aの圧油がタンク37側に排出され、液圧室19B内には、制御圧管路40から傾転制御圧が供給される。これによって、サーボピストン18は、液圧室19A,19B間の圧力差により矢示A方向に摺動変位し、油圧ポンプ1の斜板11は大傾転側へと駆動される。
また、レギュレータ24の制御スリーブ26には、サーボピストン18の動きがフィードバックリンク30を介して伝えられている。そして、サーボピストン18が矢示A方向に変位したときには、フィードバックリンク30は、枢軸ピン32を中心にして図9中の矢示C方向に変位され、制御スリーブ26をスプール27と同方向に摺動変位させようとする。この結果、レギュレータ24は、フィードバックリンク30によってフィードバック制御される。
そして、斜板11の傾転角が前記指令信号による大傾転指令に対応した角度となったときには、制御スリーブ26が矢示C方向に変位することによって、レギュレータ24は中立位置(E)へと復帰する。これにより、油圧ポンプ1による圧油の吐出量は、前記指令信号に対応した大なる吐出量となって容量制御が行われるものである。
一方、斜板11の傾転角を小とすべき指令信号が電磁比例ソレノイド部43に出力されると、圧力制御弁42によりパイロット圧が減少される。このため、レギュレータ24のスプール27は、図9中で右方向に変位する。これにより、レギュレータ24は、弁ばね28により中立位置(E)から切換位置(F)に切換えられ、パイロットポンプ36が制御圧管路38,39を介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに接続される。
このため、傾転アクチュエータ16には、パイロットポンプ36からの傾転制御圧が液圧室19A,19Bにそれぞれ供給される。この結果、サーボピストン18は、液圧室19A,19B間の受圧面積差によって矢示B方向に摺動変位することになり、油圧ポンプ1の斜板11は小傾転側へと駆動される。
また、レギュレータ24の制御スリーブ26には、サーボピストン18の動きがフィードバックリンク30を介して伝えられている。そして、サーボピストン18が矢示B方向に変位したときには、フィードバックリンク30は、枢軸ピン32を中心にして図9中の矢示D方向に変位され、制御スリーブ26をスプール27と同方向に摺動変位させようとする。この結果、レギュレータ24は、フィードバックリンク30によってフィードバック制御される。
そして、斜板11の傾転角が前記指令信号による小傾転指令に対応した角度となったときには、制御スリーブ26が矢示D方向に変位することにより、レギュレータ24は、中立位置(E)へと復帰する。これにより、油圧ポンプ1による圧油の吐出量は、前記指令信号に対応した小なる吐出量となって容量制御が行われるものである。
ここで、傾転アクチュエータ16のサーボピストン18に追従するフィードバックリンク30の動きについて詳述する。このフィードバックリンク30は、サーボピストン18の動きをレギュレータ24の制御スリーブ26に伝えるため、剛性材料からなるリンクレバー31と、ばね材からなる拡開ばね34とにより構成されている。
そして、サーボピストン18が図8に示す位置から図7に示す位置へと矢示A方向に変位するときには、凹溝21の平行溝部21A(側壁面21A1 )により拡開ばね34の凸湾曲板部34Bを矢示a方向に押動する。このときの押動力は、拡開ばね34の凸湾曲板部34Bから折曲げ部34A、止めピン35を介してリンクレバー31に伝えられる。このため、リンクレバー31は、枢軸ピン32を中心にして揺動(回動)しつつ、制御スリーブ26を軸線O2 −O2 に沿って矢示C方向に変位させることができる。
この間、拡開ばね34の凸湾曲板部34Bは、その円弧面(凸湾曲面)が平行溝部21Aの側壁面21A1 に当接するため、両者の当たり具合を滑らかにすることができ、サーボピストン18の軸方向変位を、凹溝21の側壁面21A1 を介した矢示a方向の押動力として拡開ばね34からリンクレバー31に安定して取出すことができる。
また、このときに拡開ばね34の凸湾曲板部34Cは、その円弧面(凸湾曲面)が平行溝部21Aの側壁面21A2 に当接し続ける。これにより、円弧形状をなす凸湾曲板部34B,34Cを、平行溝部21Aの側壁面21A1 ,21A2 に対しそれぞれ弾性的に当接させることができ、両者の間にガタ付きや隙間等が発生するのを抑えることができる。
一方、サーボピストン18が図7に示す位置から図8に示す位置へと矢示B方向に変位するときには、凹溝21の平行溝部21A(側壁面21A2 )により拡開ばね34の凸湾曲板部34Cを矢示b方向に押動する。このときの押動力は、拡開ばね34の凸湾曲板部34Cから折曲げ部34A、止めピン35を介してリンクレバー31に伝えられる。このため、リンクレバー31は、枢軸ピン32を中心にして揺動(回動)しつつ、制御スリーブ26を軸線O2 −O2 に沿って矢示D方向に変位させることができる。
そして、この場合でも、拡開ばね34の凸湾曲板部34Cは、その円弧面(凸湾曲面)が平行溝部21Aの側壁面21A2 に当接するため、両者の当たり具合を滑らかにすることができ、サーボピストン18の軸方向変位を、凹溝21の側壁面21A2 を介した矢示b方向の押動力として拡開ばね34からリンクレバー31に安定して取出すことができる。
また、このときに拡開ばね34の凸湾曲板部34Bは、その円弧面(凸湾曲面)が平行溝部21Aの側壁面21A1 に当接し続ける。これにより、円弧形状をなす凸湾曲板部34B,34Cを、平行溝部21Aの側壁面21A1 ,21A2 に対しそれぞれ弾性的に当接させることができ、両者の間にガタ付きや隙間等が発生するのを抑えることができる。
かくして、本実施の形態によれば、フィードバックリンク30の拡開ばね34に設けた二又状の凸湾曲板部34B,34Cを、サーボピストン18に設けた凹溝21の平行溝部21A内に弾性変形状態で嵌合させる構成としている。この結果、円弧形状をなす凸湾曲板部34B,34Cは、凹溝21の平行溝部21Aに対し、その側壁面21A1 ,21A2 でそれぞれ弾性的に当接することができる。
これにより、サーボピストン18の変位方向が矢示A,B方向へと頻繁に変わるときでも、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cを平行溝部21Aの側壁面21A1 ,21A2 に、その凸湾曲面側で当接させた状態に保持することができ、両者の間にガタ付き等が発生するのを抑えることができる。
しかも、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cは、その円弧面が凹溝21の側壁面21A1 ,21A2 に当接するため、両者の当たり具合を滑らかにすることができ、サーボピストン18の軸方向変位をリンクレバー31側に安定して取出すことができる。
この結果、斜板11の傾転角制御(容量制御)を長期にわたって繰返すときにも、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cとサーボピストン18の凹溝21との間にガタ付き等が発生するのを抑えることができる。さらに、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cに衝撃荷重等が付加されるのを防止できると共に、拡開ばね34に塑性変形等が生じるのを防ぐことができる。
また、サーボピストン18の動きをレギュレータ24の制御スリーブ26に伝えるフィードバックリンク30を、剛性材料からなるリンクレバー31と、ばね材からなる拡開ばね34とにより構成しているので、サーボピストン18からの高周波振動を、ばね性をもった拡開ばね34により減衰でき、剛性材料からなるリンクレバー31が微小振動を繰返すのを抑えることができる。
即ち、前述の如く油圧ポンプ1の容量制御を行っている途中でも、当該油圧ポンプ1の吐出側には圧力脈動が発生することがある。そして、油圧ポンプ1の吐出圧が高圧になった状態で圧力脈動が発生した場合には、この脈動が振動となってシリンダブロック6の各シリンダ7、各ピストン8等を介して斜板11に伝えられ、該斜板11が高い振動周波数をもって高周波振動を繰り返すことがある。
そして、このような高周波振動は、斜板11から傾転レバー12、スライド板23等を通じて傾転アクチュエータ16のサーボピストン18に伝えられると、これがフィードバックリンク30にも微小振動となって伝播し、フィードバックリンク30が高周波振動の影響で破損、損傷される虞れがある。
しかし、本実施の形態では、拡開ばね34を用いることによりフィードバックリンク30にばね性を付与することができ、前述の如き高周波振動を拡開ばね34によって減衰できると共に、この振動が剛性材料からなるリンクレバー31に直接的に伝わるのを抑えることができ、リンクレバー31の耐久性、寿命を向上することができる。
従って、本実施の形態によれば、油圧脈動等の影響で斜板11が高周波振動を繰り返すようなときに、この高周波振動が斜板11からサーボピストン18に伝えられても、フィードバックリンク30の一部をなす拡開ばね34(板ばね材)によって高周波振動を減衰でき、微小振動の繰返しによるフィードバックリンク30の破損、損傷を抑えることができる。
しかも、斜板11の傾転角制御を長期にわたって繰返すときにも、拡開ばね34の凸湾曲板部34B,34Cとサーボピストン18の凹溝21との間にガタ付き等が発生するのを抑えることができ、拡開ばね34が塑性変形するのを防止できる。これにより、サーボピストン18の変位をフィードバックリンク30により長期にわたり安定して取出すことができ、当該油圧ポンプ1の容量制御を長期にわたって安定させ、信頼性を高めることができる。
また、拡開ばね34は、一端側の折曲げ部34Aをリンクレバー31のヘッド部31Cに巻付けるように止めピン35等で固定し、他端側の凸湾曲板部34B,34Cを、サーボピストン18の凹溝21内で平行溝部21Aに弾性変形状態で当接させる構成としている。従って、このような拡開ばね34を用いることにより、傾転アクチュエータ16に対するフィードバックリンク30の取付方向を容易に変更することが可能となり、レギュレータ24等の取付自由度を高めることができる。
なお、前記各実施の形態では、可変容量型斜板式液圧回転機として斜板式油圧ポンプを用いた場合を例に挙げて説明した。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。そして、油圧モータの場合には、前述した一対の吸排通路14,15は、高圧油の供給と排出を行う一対の給排通路として用いられるものである。
1 油圧ポンプ(可変容量型斜板式液圧回転機)
2 ケーシング
3 ケーシング本体
3B アクチュエータ取付部
3C 開口部
4 リヤケーシング
5 回転軸
6 シリンダブロック
7 シリンダ
8 ピストン
9 シュー
10 斜板支持体
11 斜板(容量可変部)
11A 平滑面(摺動面)
12 傾転レバー
13 弁板
14,15 吸排通路
16 傾転アクチュエータ
17A,17B シリンダ穴(傾転制御シリンダ)
18 サーボピストン
18A 大径部
18B 小径部
19A,19B 液圧室
21 凹溝
21A 平行溝部
21B テーパ溝部
22 係合溝
23 スライド板
24 レギュレータ
25 弁ケース
26 制御スリーブ
27 スプール
30 フィードバックリンク
31 リンクレバー
32 枢軸ピン(支持ピン)
33 係合ピン
34 拡開ばね
34A 折曲げ部
34B,34C 凸湾曲板部(先端側)
35 止めピン

Claims (4)

  1. 筒状のケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸に取付けられた状態で前記ケーシング内に設けられ該回転軸の周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダが穿設された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突出端側にシューを有した複数のピストンと、前記ケーシング内に傾転可能に設けられ前記シューが摺動する摺動面を有した斜板と、前記ケーシングに設けられ傾転制御圧に応じて該斜板を傾転駆動するサーボピストンを有した傾転アクチュエータと、該傾転アクチュエータの傾転制御圧を可変に制御するため前記ケーシングに設けられ制御スリーブ内にスプールを有したサーボ弁からなるレギュレータと、該レギュレータの制御スリーブと前記傾転アクチュエータのサーボピストンとの間に設けられ該サーボピストンの変位を前記制御スリーブに伝えるフィードバックリンクとを備えた可変容量型斜板式液圧回転機において、
    前記フィードバックリンクは、長さ方向の一側が前記レギュレータの制御スリーブに連結されたリンクレバーと、該リンクレバーの他側に固定して設けられ2つの先端側が互いに離間する方向にばね性をもって拡開する拡開ばねとにより構成し、
    前記サーボピストンの外周側には、該拡開ばねの先端側が嵌合される凹溝を設け
    前記サーボピストンの変位を前記拡開ばねから前記リンクレバーに伝えるため、前記拡開ばねの各先端側を前記サーボピストンの凹溝の2つの側面に弾性変形状態で弾性的に当接させ、
    前記サーボピストンが一方向に変位するときに、前記拡開ばねは、一方の先端側が前記凹溝の2つの側面のうち一方の側面によって前記一方向に押動されると共に、他方の先端側が他方の側面に当接した状態で、前記リンクレバーに対し前記一方向の変位を伝え、
    前記サーボピストンが他方向に変位するときに、前記拡開ばねは、前記他方の先端側が前記凹溝の前記他方の側面によって前記他方向に押動されると共に、前記一方の先端側が前記一方の側面に当接した状態で、前記リンクレバーに対し前記他方向の変位を伝える構成としたことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。
  2. 前記拡開ばねは、細長い板ばね材を略U字状に折曲げることにより形成してなる請求項1に記載の可変容量型斜板式液圧回転機。
  3. 前記拡開ばねの先端側は、円弧状に湾曲して形成され前記凹溝の幅方向両側にそれぞれ弾性的に当接する一対の凸湾曲板部により構成してなる請求項1に記載の可変容量型斜板式液圧回転機。
  4. 前記サーボピストンの凹溝は、該サーボピストンを横切る方向に延びる平行溝部と、前記拡開ばねの先端側を該平行溝部内に案内するため該平行溝部からテーパ状に拡開して形成されたテーパ溝部とにより構成してなる請求項1,2または3に記載の可変容量型斜板式液圧回転機。
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