JP4669729B2 - Variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine - Google Patents
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Description
本発明は、ホイールローダ等の建設機械などに搭載される可変容量型斜板式液圧回転機に関する。 The present invention relates to a variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine mounted on a construction machine such as a wheel loader.
この種の従来技術として、特許文献1に示されるものがある。図4は、この特許文献1に示される従来の可変容量型斜板式液圧回転機、すなわち可変容量型斜板式油圧ポンプを示す断面図である。
There exists a thing shown by
この従来技術は、ポンプケーシング26内に回転軸43、シリンダブロック22、複数のピストン21、図示しない複数のシュー等が設けられ、ポンプケーシング26と各シューとの間には可変容量部、すなわち押しのけ容積を決める斜板23が傾転可能に設けられている。
In this prior art, a
この可変容量型油圧ポンプは、回転軸43がホイールローダの原動機等で回転駆動されることにより、これと一体にシリンダブロック22が回転し、このシリンダブロック22の各シリンダ内でピストン21のそれぞれが往復運動し、これらのピストン21の往復運動に従ってタンク等から各シリンダ内に吸い込まれた作動油が高圧油として吐出される。
In this variable displacement hydraulic pump, the
また、シリンダブロック22の径方向の外側には、サーボピストン収納部35、このサーボピストン収納部35内に収納されるサーボピストン27、このサーボピストン27に形成されたスライダ収納部に収納されるスライダ39が設けられており、斜板23に備えられたピン36がスライダ39を介してサーボピストン27に接続されている。
Further, on the outer side of the
そして、サーボピストン27の受圧面31,32に傾転制御圧が作用すると、サーボピストン27の摺動部31A,32Aの内側に設けられ、サーボピストン27を中立位置に付勢するばね29,30の力に抗して、サーボピストン27が摺動変位する。これによって、スライダ39及びピン36を介して斜板23は同図3の矢印AまたはB方向に傾転するようになっている。
ところで上述の従来技術では、サーボピストン27を中立位置に付勢するばね29,30が、サーボピストン27の本体とは別部品として構成される摺動部31A,32Aの内側に設けられているため、ばね29,30を組み込んだ後に、別部品の摺動部31A,32Aをボルト44等によって本体に結合させなければならない。このために、サーボピストン27の摺動部31Aと摺動部32Aとの間に軸ずれを生じ、このサーボピストン27の摺動性が悪化し、装置としての信頼性が低下する懸念がある。
By the way, in the above-described prior art, the
また、サーボピストン27の摺動部31A,32Aのそれぞれが収容されるシリンダ部38を、サーボピストン収納部35に一体に形成させるためには、ばね29,30の外径を、サーボピストン27の摺動部31A,32Aの外径よりも小さくする必要がある。これによりサーボピストン27を中立位置に復帰させるばね力が弱くなりやすい。また、強いばね力を得ようとすれば、ばね29,30とサーボピストン27の形状寸法を大きく設定せざるを得ず、装置全体が大型になってしまう問題がある。
Further, in order to integrally form the
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、サーボピストンの摺動部における軸ずれの懸念がなく、また、装置の大型化を招くことなくサーボピストンを付勢するばねの力を強く設定することができる可変容量型斜板式液圧回転機を提供することにある。 The present invention has been made from the actual state of the above-described prior art, and its purpose is to urge the servo piston without causing a fear of shaft misalignment in the sliding portion of the servo piston and causing an increase in the size of the apparatus. An object of the present invention is to provide a variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine capable of setting a spring force strongly.
上記目的を達成するために、本発明は、押しのけ容積を決める斜板を傾転させるサーボピストンと、このサーボピストンが収納されるサーボピストン収納部と、上記サーボピストンを中立位置に付勢するばねとを備えた可変容量型斜板式液圧回転機において、上記サーボピストンが、摺動部を含めて1個体から成り、上記摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、上記ばね、及びこれらのばねを挟むように配置され、上記ばねの力を受ける一対のばね座を配置し、上記サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、上記サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、上記サーボピストンの上記摺動部の摺動面の外径を、上記サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定するとともに、上記サーボピストンの一方へのストローク量をs1、他方へのストローク量をs2とし、上記サーボピストンが中立位置にあるときの、上記サーボピストンの摺動部の端面から上記サーボピストン収納部の上記シリンダ部の端面までの長さのうち一方側の長さをL1、他方側の長さをL2、上記シリンダ部及び上記サーボピストンの各摺動面の重なり合う部分の一方側の最短長さをR1、他方側の最短長さをR2としたときに、
予め、L1>s1、R2>s1、L2>s2、R1>s2
の関係に設定したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a servo piston that tilts a swash plate that determines a displacement volume, a servo piston storage part that stores the servo piston, and a spring that biases the servo piston to a neutral position. In the variable displacement swash plate type hydraulic rotating machine provided with the above, the servo piston is composed of a single member including the sliding portion, and the spring is provided at each of the axially outer positions of both end faces of the sliding portion, And a pair of spring seats arranged so as to sandwich these springs and receiving the force of the spring, and the inner diameter of the sliding surface of the cylinder portion of the servo piston storage portion, the inner diameter of each portion of the servo piston storage portion set the minimum diameter of the outer diameter of the sliding surface of the sliding portion of the servo piston, and sets the maximum diameter of the outer diameter of each portion of the servo piston, the servo piston The stroke amount to one side is s1, the stroke amount to the other is s2, and when the servo piston is in the neutral position, from the end surface of the sliding portion of the servo piston to the end surface of the cylinder portion of the servo piston housing portion L1 is the length on one side, L2 is the length on the other side, R1 is the shortest length on one side of the overlapping parts of the sliding surfaces of the cylinder part and the servo piston, and the shortest length is on the other side. When the length is R2,
L1> s1, R2> s1, L2> s2, R1> s2 in advance
It is characterized by the fact that it is set in the relationship .
このように構成した本発明は、サーボピストンが、摺動部も含めて1個体から成るので、摺動部における軸ずれの懸念がなく、優れた摺動性を確保できる。また、サーボピストンの摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、サーボピストンを付勢するばねを配置したことから、これらのばねの外径をサボピストンの摺動部の外径に制約されることなく設定できる。したがって、ばねの外径を可能な範囲で大きく設定でき、これにより装置の大型化を招くことなく、ばねの力を強くすることができる。 In the present invention configured as described above, the servo piston is composed of a single member including the sliding portion, so that there is no fear of an axial deviation in the sliding portion, and excellent slidability can be secured. In addition, since the springs that bias the servo pistons are arranged at the axially outer positions of both end faces of the sliding part of the servo piston, the outer diameter of these springs is restricted to the outer diameter of the sliding part of the sub piston. Can be set without being done. Therefore, the outer diameter of the spring can be set as large as possible, thereby increasing the force of the spring without increasing the size of the apparatus.
また、サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、サーボピストンの摺動部の摺動面の外径を、サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定したことから、1個体から成るサーボピストンを、ピストン収納部内に容易に収納させることができる。 Also, the inner diameter of the sliding surface of the cylinder part of the servo piston housing part is set to the smallest diameter among the inner diameters of each part of the servo piston housing part, and the outer diameter of the sliding surface of the sliding part of the servo piston is set to the servo Since the maximum diameter of the outer diameters of the respective parts of the piston is set, a single servo piston can be easily accommodated in the piston accommodating part.
また、本発明は、上記発明において、上記ばねのいずれもが、上記サーボピストンを中立位置方向へ付勢するものから成ることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, each of the springs is configured to bias the servo piston toward the neutral position.
また、本発明は、上記発明において、上記ばねが圧縮ばねから成ることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that, in the above invention, the spring comprises a compression spring.
また、本発明は、上記発明において、上記ばねが備えられる上記サーボピストン収納部の空隙部の内径を、上記シリンダ部の摺動面の上記内径よりも大きく設定したことを特徴としている。 Further, in the above invention, the inner diameter of the air gap of the servo piston housing portion in which the spring is provided, it is characterized by being larger than the inner diameter of the sliding surface of the cylinder portion.
本発明は、サーボピストンが1個体から成るので、摺動部における軸ずれの懸念がなく、これにより優れた摺動性を確保でき、従来に比べて装置の信頼性を向上させることができる。また、サーボピストンの摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、サーボピストンを付勢するばねを配置したことから、装置の大型化を招くことなくサーボピストンを付勢するばねの力を強くすることができ、装置の小型化の実現に貢献する。 According to the present invention, since the servo piston is composed of a single member, there is no fear of shaft misalignment in the sliding portion, and thereby excellent slidability can be secured, and the reliability of the apparatus can be improved as compared with the conventional one. In addition, since the spring that biases the servo piston is arranged at each of the axially outer positions of both end faces of the sliding portion of the servo piston, the force of the spring that biases the servo piston without increasing the size of the device. This contributes to the realization of downsizing of the apparatus.
以下,本発明に係る可変容量型斜板式液圧回転機を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明者らが先に考案した可変容量型斜板式液圧回転機の参考例におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図、図2は図1に示す参考例のサーボピストン摺動時の状態を示す要部断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a state in which a servo piston is neutral in a reference example of a variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine previously devised by the present inventors , and FIG. 2 is a servo piston of the reference example shown in FIG. It is principal part sectional drawing which shows the state at the time of sliding.
参考例も例えば可変容量型斜板式油圧ポンプであり、説明が重複するので図示は省略するが、前述した図3に示すものと同等のポンプケーシング、ピストンが収納されたシリンダブロック、斜板、この斜板に設けられるピン、このピンが係合し、サーボピストンのスライダ収納部に収納されるスライダを備えている。 The reference example is, for example, a variable displacement swash plate type hydraulic pump, and since the description is redundant, illustration is omitted. However, a pump casing equivalent to that shown in FIG. 3 described above, a cylinder block containing a piston, a swash plate, A pin provided on the swash plate and a slider which is engaged with the pin and accommodated in the slider accommodating portion of the servo piston are provided.
参考例は、図1,2に示すように、サーボピストン収納部1と、このサーボピストン収納部1に収納され、前述の図示しないスライダが収納されるスライダ収納部2Hを有するサーボピストン2と、サーボピストン収納部1の両端を閉塞する蓋板8A,8Bとを備えている。前述のスライダ収納部2Hは、図示しないポンプケーシングへの開口穴9に臨ませてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reference example includes a
参考例は特に、サーボピストン2が摺動部2Cも含めて1個体から成っており、摺動部2Cの両端面2A,2Bの軸方向外側に位置する圧力室6A,6Bのそれぞれにばね3A,3Bを配置してある。これらのばね3A,3Bは、例えば圧縮ばねから成ると共に、これらのいずれもが、サーボピストン2を中立位置方向へ付勢するものから成っている。
In particular, the
サーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの摺動面の内径は、サーボピストン収納部1の各部の内径のうちの最小径(寸法Xの内径)に設定してあり、サーボピストン2の摺動部2Cの摺動面の外径は、サーボピストン2の外径のうちの最大径(寸法Xの外径)に設定してある。
The inner diameter of the sliding surface of the
前述したばね3A,3Bが配置されるピストン収納部1の空隙部を形成する圧力室6A,6Bの寸法Yの内径は、サーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの寸法Xの内径よりも大きく設定してある。また、ばね3A,3Bの外径は、サーボピストン2の摺動部2Cの寸法Xの外径よりも大きく設定してある。
The inner diameter of the dimension Y of the
また、サーボピストン2の摺動部2Cの両端面2A,2Bの軸方向外側に位置する圧力室6A,6Bに、ばね3Aの力を受ける一対のばね座4A,5A、及びばね3Bの力を受ける一対のばね座4B,5Bを配置してある。
Further, the
サーボピストン2の両側部分には、摺動部2Cの外径よりも径の小さい軸部2D,2Eを、圧力室6A,6Bに配置した一対のばね座4A,5A、及び別の一対のばね座4B,5Bを挿通するように延設させてある。また、サーボピストン2の軸部2Dには、ばね座4Aの移動を規制するナット7Aを螺合させてあり、軸部2Eにはばね座4Bの移動を規制するナット7Bを螺合させてある。
A pair of
さらに参考例は、図1に示すように、サーボピストン2の摺動部2Cの両端面2A,2Bを形成するエッジ部2F,2G間の距離をa、サーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの長さ寸法をb、図示しないポンプケーシングへの開口穴9の幅をc、サーボピストン2の左右方向へのストロークをsとし、サーボピストン2の摺動部2Cの一方側のエッジ部2F(2G)からサーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの端面1C(1D)までの長さL{=(b−a)/2}、シリンダ部1Aとサーボピストン2の各摺動面の重なり合う部分の最短長さをR{=(a−c)/2}としたとき、予め、
L>s (1)
R>s (2)
の関係に設定している。
Further, as shown in FIG. 1, in the reference example , the distance between the
L> s (1)
R> s (2)
The relationship is set.
参考例では、図1に示す中立状態から、例えば圧力室6Aに傾転制御圧が供給されると、図2に示すようにばね3A,3Bのばね力に抗してサーボピストン2が右方向にストロークする。この際、ばね座5Aは、サーボピストン収納部1の止め部である段部1Bで摺動方向の変位が規制され、ばね座4Aは止め部であるサーボピストン2の軸部2Dに螺合されたナット7Aにより摺動方向に対して逆の方向の変位が規制され、ばね座5Bはサーボピストン2の摺動部2Cの端面2Bで摺動方向に対して逆の方向の変位が規制され、ばね座4Bは蓋板8Bにより摺動方向の変位が規制される。これによってばね3A,3Bが圧縮される。
In the reference example , when the tilt control pressure is supplied to the
このようにサーボピストン2がストロークすることにより、このサーボピストン2のスライダ収納部2Hに収納された図示しないスライダ、図示しない斜板に備えられるピンを介して前述したように斜板が傾転し、押しのけ容積が変更される。
As described above, when the
このように構成した参考例によれば、サーボピストン2が、摺動部2Cも含めて1個体から成るので、摺動部2Cにおける軸ずれの懸念がなく、優れた摺動性を確保できる。これにより装置に対する信頼性を向上させることができる。
According to the reference example configured as described above, since the
また、サーボピストン2の摺動部2Cの両端面2A,2Bの軸方向の外側に位置する圧力室6A,6Bのそれぞれに、サーボピストン2を付勢するばね3A,3Bを配置したことから、これらのばね3A,3Bの外径をサーボピストン2の摺動部2Cの寸法Xの外径に規制されることなく設定できる。したがって、ばね3A,3Bの外径を可能な範囲で大きく設定でき、これによって装置の大型化を招くことなく、ばね3A,3Bのばね力を強く設定することができ、装置の小型化の実現に貢献する。
Further, the
また、サーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの摺動面の寸法Xの内径を、サーボピストン収納部1の各部の内径のうちの最小径に設定し、サーボピストン2の摺動部2Cの摺動面の寸法Xの外径を、サーボピストン2の各部の外径のうちの最大径に設定したことから、1個体から成るサーボピストン2を、ピストン収納部1内に容易に収納させることができる。
Further, the inner diameter of the sliding surface of the
さらに、サーボピストン2の摺動部2Cの両端面2A,2Bのエッジ部2F,2G間の距離a、サーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの長さ寸法b、及び図示しないポンプケーシングの開口穴9の幅cと、サーボピストン2のストロークsとの関係を、上述した(1)式及び(2)式の関係に設定してあることから、サーボピストン2がフルストロークしても、サーボピストン2のエッジ部2F,2Gがシリンダ部1Aの摺動面から外れることがなく、サーボピストン2の安定した摺動を実現できる。
Further, the distance a between the
図3は本発明に係る可変容量型液圧回転機の一実施形態におけるサーボピストン中立時の状態を示す要部断面図である。上述した参考例では、サーボピストン2の左右方向へのストローク量を等しいものとしたが、本実施形態では左方向へのストローク量がs1、右方向へのストローク量がs2と異なる量となっている。また、ポンプケーシングの開口穴9の幅cよりも空隙部10の幅d1+d2を大きくするとともに、サーボピストン2が中立位置にある状態で、サーボピストン2の中心からサーボピストン2の摺動部2Cの一方側のエッジ2Fまでの長さa1と他方側のエッジ2Gまでの長さa2を異なる長さとし、かつ、サーボピストン2の中心からシリンダ部1Aの摺動面の一方の端面1Cまでの長さb1と他方の端面1Dまでの長さb2を異なる長さとしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part showing a state when the servo piston is neutral in one embodiment of the variable displacement hydraulic rotating machine according to the present invention. In the above-described reference example , the stroke amount in the left-right direction of the
そして、本実施形態では、予め次の(3)〜(6)式の関係となるように設定している。 And in this embodiment, it sets beforehand so that it may become the relationship of following (3)-(6) Formula.
L1(=b1−a1)>s1 (3)
R2(=a2−d2)>s1 (4)
L2(=b2−a2)>s2 (5)
R1(=a1−d1)>s2 (6)
すなわち、サーボピストン2の摺動部2Cのエッジ部2F(2G)からサーボピストン収納部1のシリンダ部1Aの摺動面の端面1C(1D)までの長さL1(L2)を同方向のストローク量s1(s2)よりも大きく設定し、さらに、シリンダ部1Aとサーボピストン2の各摺動面の重なり合う部分の最短長さR1(R2)を他方向のストローク量s2(s1)よりも大きく設定している。
L1 (= b1-a1)> s1 (3)
R2 (= a2-d2)> s1 (4)
L2 (= b2-a2)> s2 (5)
R1 (= a1-d1)> s2 (6)
That is, the length L1 (L2) from the
このように構成した本実施形態にあっても、サーボピストン2がフルストロークした際に、サーボピストン2のエッジ部2F,2Gがシリンダ部1Aの摺動面から外れることがなく、このサーボピストン2の安定した摺動を実現でき、参考例におけるのと同等の作用効果が得られる。
Even in the present embodiment configured as described above, when the
1 サーボピストン収納部
1A シリンダ部
1B 段部
1C 端面
1D 端面
2 サーボピストン
2A 端面
2B 端面
2C 摺動部
2D 軸部
2E 軸部
2F エッジ部
2G エッジ部
2H スライダ収納部
3A ばね
3B ばね
4A ばね座
4B ばね座
5A ばね座
5B ばね座
6A 圧力室(空隙部)
6B 圧力室(空隙部)
7A ナット
7B ナット
8A 蓋板
8B 蓋板
9 開口穴
DESCRIPTION OF
6B Pressure chamber (void)
Claims (4)
上記サーボピストンが、摺動部を含めて1個体から成り、
上記摺動部の両端面の軸方向外側位置のそれぞれに、上記ばね、及びこれらのばねを挟むように配置され、上記ばねの力を受ける一対のばね座を配置し、
上記サーボピストン収納部のシリンダ部の摺動面の内径を、上記サーボピストン収納部の各部の内径のうちの最小径に設定し、
上記サーボピストンの上記摺動部の摺動面の外径を、上記サーボピストンの各部の外径のうちの最大径に設定するとともに、
上記サーボピストンの一方へのストローク量をs1、他方へのストローク量をs2とし、
上記サーボピストンが中立位置にあるときの、
上記サーボピストンの摺動部の端面から上記サーボピストン収納部の上記シリンダ部の端面までの長さのうち一方側の長さをL1、他方側の長さをL2、
上記シリンダ部及び上記サーボピストンの各摺動面の重なり合う部分の一方側の最短長さをR1、他方側の最短長さをR2としたときに、
予め、L1>s1、R2>s1、L2>s2、R1>s2
の関係に設定したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。 Variable displacement swash plate type hydraulic rotation equipped with a servo piston that tilts the swash plate that determines the displacement volume, a servo piston housing part that houses the servo piston, and a spring that biases the servo piston to a neutral position In the machine
The servo piston is composed of one piece including the sliding part,
At each of the axially outer positions of both end faces of the sliding part, the spring and a pair of spring seats that are arranged so as to sandwich these springs and receive the force of the spring are arranged,
The inner diameter of the sliding surface of the cylinder part of the servo piston storage part is set to the minimum diameter among the inner diameters of the parts of the servo piston storage part,
While setting the outer diameter of the sliding surface of the sliding portion of the servo piston to the maximum diameter of the outer diameter of each portion of the servo piston ,
The stroke amount to one side of the servo piston is s1, the stroke amount to the other is s2,
When the servo piston is in the neutral position,
Of the length from the end surface of the sliding portion of the servo piston to the end surface of the cylinder portion of the servo piston housing portion, the length on one side is L1, the length on the other side is L2,
When the shortest length on one side of the overlapping portions of the sliding surfaces of the cylinder part and the servo piston is R1, and the shortest length on the other side is R2,
L1> s1, R2> s1, L2> s2, R1> s2 in advance
A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine characterized in that
上記ばねのいずれもが、上記サーボピストンを中立位置方向へ付勢するものから成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。 In the invention of claim 1,
A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine characterized in that all of the springs are configured to bias the servo piston toward the neutral position.
上記ばねが圧縮ばねから成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。 In the invention of claim 2,
A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine, wherein the spring is a compression spring.
上記ばねが備えられる上記サーボピストン収納部の空隙部の内径を、上記シリンダ部の摺動面の上記内径よりも大きく設定したことを特徴とする可変容量型斜板式液圧回転機。 In the invention of claim 2,
A variable capacity swash plate type hydraulic rotating machine characterized in that an inner diameter of a gap portion of the servo piston housing portion provided with the spring is set larger than the inner diameter of the sliding surface of the cylinder portion.
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