JP4657520B2 - ピストンポンプ・モータ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、建設機械等に用いられるピストンポンプ・モータに係り、広範囲な回転領域で振動及びこれに伴う騒音を低減する閉じ込み防止溝を備えたピストンポンプモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建設機械等に用いられるピストンポンプ・モータの一例を図4、図5に示す。このポンプ・モータは、駆動軸12にスプライン結合されかつこの駆動軸12の回りに駆動軸と平行に複数のピストン室14が形成されたシリンダブロック16と、前記ピストン室14に液密的で摺動自在に嵌挿されたピストン18の行程を規制する斜板20と、この斜板20に取付けられたハウジング26およびカバー22に固定されかつ前記シリンダブロック16と対向して接するバルブプレート24とから構成されている。シリンダブロック16は、このシリンダブロック16と駆動軸12との間に備えつけられたばね28によりバルブプレート24に押し当てられて前記駆動軸12にて回転駆動される。このシリンダブロック16の回転によりピストン18は、駆動軸12を中心として公転しながら斜板20の傾斜角αで規制された行程を往復運動し、バルブプレート24の流体吸込用の吸込ポート2と流体吐出用の吐出ポート4とを介してポンプ作用を行う。
【0003】
バルブプレート24は、図5に示すようにシリンダブロック16に対向する面に円弧状の吸込ポート2と吐出ポート4とを備えている。ピストン室14につながるピストン穴10は、吸込ポート2と吐出ポート4とのピッチ円35上にあって、シリンダブロック16が回転すると、吸込ポート2と吐出ポート4に交互に連通し、ピストン室14内の圧力は、ピストン18が吸入行程にあるときにほぼ吸込ポート2の圧力と一致するようになる。ピストン18が吸入行程を終えて吐出行程に移ろうとするとき、すなわち、ピストン穴10が吸込ポート2を出て吐出ポート4に達するまでは、ピストン穴10は吸込ポート2および吐出ポート4のいずれとも遮断された状態にあるので、ピストン室14の圧力がほぼ吸込ポート2の圧力からほぼ吐出ポート4の圧力に移行する行程、いわゆる昇圧行程にある。一方、ピストン穴10が吐出ポート4を出て吸込ポート2に達するまで、すなわちピストン18が吐出行程から吸入行程に移行するときのピストン穴10は、降圧行程にある。
【0004】
この昇圧行程において、ピストン穴10が吐出ポート4に連通する瞬間にピストン室14の圧力が急激に上昇し、降圧行程では、ピストン穴10が吸込ポート2に連通する瞬間にピストン室14の圧力が急激に下降し、この昇降圧の行程における瞬間的な圧力変化がシリンダブロック16の回転に同調した周期的な衝撃力を発生させ、ピストンポンプ・モータの騒音、振動発生の要因となっていた。
【0005】
従来は、ピストンポンプ・モータの騒音、振動を低減するために図6に示すように、バルブプレート24の吸込ポート2および吐出ポート4に連通する閉じ込み防止溝シリンダブロック16との摺動面側に設けている。図6の(a1)はv溝34を設けた例であり、(a2)は(a1)のB−B断面図である。(b1)はv溝34とキリ穴36を組合わせた例であり、(b2)は(b1)のB−B断面図である。(c1)は、先行小径穴と後行大径穴とを組合わせを設けた例であり、(c2)は(c1)のB−B断面図である。(d1)は複数のv溝34を設けた例であり、(d2)は(d1)のB−B断面図である。(e1)は吐出ポート4からエンドミル加工で平底溝44を設けた例であり、(e2)は(e1)のB−B断面図である。この内(b)、(c)は先行小径穴36とv溝34又はキリ穴38を組合わせたものである。
【0006】
先行小径穴36を除くこれらのキリ穴38、v溝34、42、または平底溝44は、先行小径穴36と比較すると圧油の通路面積が大きいため、ピストン穴10が吐出ポート4に開口する過程でこのピストン穴10を介して急激な圧油の逆流が生じ、振動や騒音の抑制効果が低いという問題がある。そこで上記のような閉じ込み防止溝における急激な圧油の逆流が発生しないよう予圧縮行程を設けてピストン穴10が吐出ポート4に開口するまでにピストン穴10の圧力を吐出ポート4の圧力と同じ程度に高める方法も提案されている。
【0007】
しかし、このような対策を講じても効果が得られるのは、特定のポンプ回転速度範囲のみであり、それ以外のポンプ回転速度範囲では良好な効果が得られていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ピストンポンプ・モータのポンプの非常に広範囲な回転領域において、振動及びこれに伴う騒音を低減できる閉じ込み防止溝を有するピストンポンプ・モータを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明に係るピストンポンプ・モータは、自転するシリンダブロックと、このシリンダブロックに設けられた複数のピストン穴と、これらのピストン穴のそれぞれに嵌挿されたピストンと、前記シリンダブロックに摺接し、吸込み用と吐出用の各ポートを有するバルブプレートと、前記バルブプレートの前記シリンダブロックと摺接する面の裏面側に前記シリンダブロックの回転に従って各ピストン穴の一方のポートへの開口面積が増加する側の一端から他方のポートへ向かって延設した圧油導入溝と、この圧油導入溝から前記バルブプレートの前記シリンダブロックと摺接する面に対して略垂直に設けた複数の細孔とを備え、前記複数の細孔は前記シリンダブロックの回転方向に対して数が増加するよう構成したことを特徴とする。
【0010】
細孔の集合形状は略v字形状としてもよく、また複数の円弧を組合わせた形状としてもよい。この細孔の長さと直径の比が2.5以上としてもよい。
【0011】
【実施例】
本発明の実施形態を図1乃至図3により説明するが、図4乃至図6に示す同一部品で同一作用のものは、同一符号を付して説明を省略する。図1(a)に示すようにバルブプレート24のカバー22との取付側面において、吐出ポート4の昇圧工程の終わりにあたる側の端部から吸込ポート2へ向けて平底溝の圧油導入溝8が吐出ポート4と同一円周上に設けられ、この圧油導入溝8からシリンダ摺動面に対してほぼ垂直に開口する複数の細孔6が設けられている。複数の細孔6は、矢印で示されるシリンダブロック16の回転方向に対して吸込ポート側は数が少なく、吐出ポート4に近づくに従って数が増加するよう分布されている。また、その集合形状はV字形状をしている。
【0012】
図3を用いてその動作について述べる。上記のように構成してシリンダブロック16を回転させたとき、シリンダブロック16の各々のピストン穴10が順次吸込ポート2から吐出ポート4へ開口するに際し、吐出ポート4の圧油が圧油導入溝8及び細孔6を経てピストン穴10に逆流する時間当たりの油量Qは、ハーゲンポアズイユの法則により、dを細孔6の直径[m]、ΔPを圧油導入溝8とピストン穴10の圧力差[Pa]、μを作動油の粘性系数[Pa・s]、Lが細孔6の長さ[m]とすると
【0013】
【数1】
Q=πd4ΔP/128μL[m3/s]
【0014】
となるので、細孔6の直径を比較的小さく設定しておけば、個々の細孔6を経てピストン穴10へ逆流する作動油の流体エネルギーも小さくなる。しかも、シリンダの回転に従い逐次ピストン穴10と導通する細孔の数が増加するので、従来の単一又は少数の閉じ込み防止溝しか設けていない場合に比較して、回転数に係わらず、吸込ポート2から吐出ポート4へ切換える際のピストン穴10内の圧力は非常にスムースに上昇する。この結果、本発明を適用したポンプモータの運転騒音は確実に低減される。特に細孔6の直径dに対する長さLの比である(L/d)の値が2.5以上とするとより低減効果が高まる。
【0015】
さらに、図2に示されるように角度θ(圧油導入溝8が設けられる範囲。以下“予圧縮角度”という)を比較的大きく設定し、そのθに応じて細孔6数を徐々に増加させるように構成すれば、シリンダブロック16の回転に従ってピストン穴10へ向けて開口する細孔6の数を徐々に増加させることができるためピストン穴10の圧力が非常にスムースに吐出圧力まで上昇するので、本発明を適用したポンプモータの騒音と振動は従来技術と比較して大幅に低減する。また、細孔6の集合形状は本図に示すように複数の円弧を組合わせた形状とすることもできる。
【0016】
以上、本発明の実施例をピストンポンプ・モータの、吸込工程から吐出工程に至る切換部分について説明したが、これを吐出工程から吸込工程に至る部分に適用することもできる。
【0017】
【発明の効果】
本発明によれば、ピストンポンプ・モータのバルブプレートのシリンダブロックとの摺動面とその裏面に設けた圧油導入溝との間に、シリンダブロックの回転方向に対して、数が増加する細孔を設けることにより、ピストンポンプ・モータの非常に広範囲な回転領域において、振動及びこれに伴う騒音を低減させ、ポンプモータの搭載された機械の信頼性の向上と良好な環境維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るピストンポンプ・モータの閉じ込み防止溝の実施例の一例であり(a)は正面図、(b)は(a)のC−C断面図である。
【図2】本願発明に係るピストンポンプ・モータの閉じ込み防止溝のさらに細孔を増加させた実施例の(a)は正面図であり、(b)は(a)のC−C断面図である。
【図3】本願発明に係るピストンポンプ・モータの閉じ込み防止溝の実施例における動作時の断面図である。
【図4】従来のピストンポンプ・モータの要部断面図である。
【図5】図4のバルブプレートのA−A断面図である。
【図6】従来のピストンポンプ・モータの閉じ込み防止溝の正面図(添字1)B−B断面図(添字2)である。
【符号の説明】
2 吸込ポート
3 中心
4 吐出ポート
5 最後端部
6 細孔
7 最外細孔
8 圧油導入溝
10 ピストン穴
12 駆動軸
14 ピストン室
16 シリンダブロック
18 ピストン
20 斜板
22 カバー
23 ピッチ円
24 バルブプレート
26 ハウジング
28 ばね
30 吸込ポート
32 吐出ポート
36、40 先行小径穴
θ 角度
Claims (4)
- 自転するシリンダブロックと、このシリンダブロックに設けられた複数のピストン穴と、これらのピストン穴のそれぞれに嵌挿されたピストンと、前記シリンダブロックに摺接し、吸込み用と吐出用の各ポートを有するバルブプレートと、前記バルブプレートの前記シリンダブロックと摺接する面の裏面側に前記シリンダブロックの回転に従って各ピストン穴の一方のポートへの開口面積が増加する側の一端から他方のポートへ向かって延設した圧油導入溝と、この圧油導入溝から前記バルブプレートの前記シリンダブロックと摺接する面に対して略垂直に設けた複数の細孔とを備え、前記複数の細孔は前記シリンダブロックの回転方向に対して数が増加するよう構成したことを特徴とする閉じこみ防止溝を有するピストンポンプ・モータ。
- 前記細孔の集合形状が略V字形状であることを特徴とする請求項1記載のピストンポンプ・モータ。
- 前記細孔の集合形状が複数の円弧を組合わせた形状であることを特徴とする請求項1記載のピストンポンプ・モータ。
- 前記細孔の長さと直径の比が2.5以上であることを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項に記載のピストンポンプ・モータ。
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