JP4699624B2

JP4699624B2 - Hydraulic power package

Info

Publication number: JP4699624B2
Application number: JP2001080112A
Authority: JP
Inventors: 晴彦塩谷; 浩介佐藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002276559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体圧によりアクチュエータの作動を制御する液圧パワーパッケージの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業機械等に用いられる液圧パワーパッケージとして、次のようなものがあった。
【０００３】
▲１▼例えば特開平２−２５５００５号公報に開示されたものは、ギヤポンプとアクチュエータを結ぶ閉回路を構成し、正逆転モータで駆動されるギヤポンプの回転方向（吐出方向）を切換えることによってアクチュエータの作動方向が切換わるようになっている。
【０００４】
▲２▼例えば特開平１１−８２４１１号公報に開示されたものは、ポンプ室内にギヤ１３，１４が互に外接噛み合うように収装されており、その吸込口１５、吐出口１６にそれぞれ連通する横Ｖ字形の圧力逃がし溝２１，２２がそれぞれポンプ室の側壁に形成されている。この圧力逃がし溝２１，２２は各ギヤ１３，１４の噛み合い部に閉じ込められる液体圧力を逃がし、閉じ込み液体の圧縮、膨張による振動、騒音を防止するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼の液圧パワーパッケージに設けられる外接型のギヤポンプは、ポンプ吐出圧の脈動が発生し、その振動が一体化している他の要素機器に伝わり、動作音が大きくなるという問題点がある。
【０００６】
▲２▼のギヤポンプは、ポンプ室の側壁に一対の逃がし溝２１，２２を形成する必要があるため、加工工数が増え、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、液圧パワーパッケージにおいて、ギヤポンプの構造を簡素化して脈動圧を抑えることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、互いに外接噛み合う対のギヤと、各ギヤの回転方向に応じて入口側または出口側となる対のポートと、各ギヤの端面に対峙するポンプ室側壁と、ポンプ室側壁に各ギヤの噛み合い部に対向して円弧歯厚より小さい開口幅の凹部からなる単一の圧力逃がし溝とを備え、圧力逃がし溝によって各ギヤの噛み合い部を迂回して各ポート間を断続的に連通する構成とし、前記圧力逃がし溝は前記各ギヤのピッチ円の交点を中心とした略円形に形成されることを特徴とするものとした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、圧力逃がし溝を各ギヤの回転中心を結ぶポンプ中心線について対称的に形成したことを特徴とするものとした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、圧力逃がし溝によって各ギヤの噛み合い部を迂回して各ポート間を断続的に連通することにより、ポンプ吐出圧の脈動を抑えられる。この結果、ポンプの圧力脈動に起因する電動液圧パワーパッケージやこれに駆動される他の要素機器の振動が抑えられ、動作音が低減される。
【００１２】
単一の圧力逃がし溝がポンプ室側壁に形成される構造のため、加工工数が少なくて済み、製品のコストアップを抑えられる。また、圧力逃がし溝はポンプ吐出量が最大値になるときに各ポート間を連通し、ポンプ吐出量が最小値になるときに各ポート間を遮断し、ポンプ吐出圧の脈動を有効に抑えられる。また、圧力逃がし溝の加工が容易になる。
【００１３】
第２の発明によると、圧力逃がし溝を各ギヤの回転中心を結ぶポンプ中心線について対称的に形成したことにより、ポンプの回転方向によらず同一のポンプ吐出圧の脈動低減効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は作業機械等に用いられる電動液圧パワーパッケージの回路構成を示している。これについて説明すると、双方向吐出型のポンプ１と両ロッド型の油圧シリンダ（アクチュエータ）２の各室５，６を結ぶ第一、第二通路７，８によってリザーバタンク３との間で閉回路が構成され、正逆転モータ４で駆動されるポンプ１の回転方向（吐出方向）を切換えることによって油圧シリンダ２の伸縮作動方向が切換わるようになっている。
【００１７】
このパワーパッケージの閉回路はポンプ１のドレン側に連通するドレーン通路３０を備え、このドレーン通路３０にリザーバタンク３が接続される。ドレーン通路３０は第一、第二チェック弁９，１０を介して第一、第二通路７，８に選択的に接続される。第一、第二チェック弁９，１０は互いに連動して開閉作動するもので、一方が閉弁すると他方が開弁するようになっている。パワーパッケージの閉回路から若干の油洩れが生じた場合、リザーバタンク３に貯留された加圧作動油（作動流体）がドレーン通路３０から第一、第二チェック弁９，１０を介して第一、第二通路７，８に補充される。
【００１８】
図２に示すように、ポンプ１を構成するポンプボディ３３には互いに噛み合う対の外接ギヤ３５，３６が介装される。各ギヤ３５，３６には各シャフト３７，３８がそれぞれ固定され、各シャフト３７，３８の両端は各固定ブッシュ３９，４０と各可動ブッシュ４１，４２を介して回転可能に支持される。ドライブ側のギヤ３５に固定されるシャフト３７の図示しない端部がモータ４の出力軸に連結されている。
【００１９】
ポンプボディ３３は互いに噛み合う各ギヤ３５，３６を囲むポンプ室内壁４３を有し、このポンプ室内壁４３は各ギヤ３５，３６の刃先に所定の隙間をもって対峙するように円柱面状に形成される。
【００２０】
図３に示すように、ポンプボディ３３は対のポート５１，５２を有し、各ポート５１，５２は各ギヤ３５，３６の噛み合い部を挟むようにしてポンプ室内壁４３に開口する。各ポート５１，５２は各ギヤ３５，３６の回転方向に応じて入口側または出口側となる。
【００２１】
各ギヤ３５，３６の回転に伴って入口側のポート５１，５２から出口側のポート５１，５２へと向かう歯溝に連通する各高圧室５３，５４と、各可動ブッシュ４１，４２の背後に画成される背圧室４５，４６とを備える。各高圧室５３，５４か背圧導入通路５５，５６を通して各背圧室４５，４６に導かれる圧力により各可動ブッシュ４１，４２は各ギヤ３５，３６の端面に押し付けられる。これにより、ポンプ１の吐出圧を高めても、各ギヤ３５，３６の端面側から洩れる作動油量が抑えられ、ポンプ１の容積効率が維持される。
【００２２】
ポンプ室周壁４３の底部には各ギヤ３５，３６の端面３５ａ，３６ａに摺接するポンプ室側壁４３ａが平面状に形成される。
【００２３】
そして本発明の要旨とするところであるが、ポンプ吐出圧の脈動を低減するため、ポンプ室側壁４３ａに各ギヤ３５，３６の噛み合い部に対向して円弧歯厚ｄより小さい開口幅（開口径）の凹部からなる単一の圧力逃がし溝６０を形成し、この圧力逃がし溝６０によって各ギヤ３５，３６の噛み合い部を迂回して各ポート５１，５２間を断続的に連通する構成とする。
【００２４】
図４に示すように、各ギヤ３５，３６の回転中心を結ぶ直線をポンプ中心線Ｏとすると、圧力逃がし溝６０はポンプ中心線Ｏについて対称的に形成される。
【００２５】
本実施の形態では、圧力逃がし溝６０は各ギヤ３５，３６のピッチ円Ｐ₃₅，Ｐ₃₆の交点Ｃを中心とした略円形に形成される。
【００２６】
各ギヤ３５，３６の歯形が互に接する噛み合い点がピッチ円Ｐ₃₅，Ｐ₃₆の交点Ｃ上にある状態で、ギヤ３５，３６の回転角θ＝０°になるとすると、このとき圧力逃がし溝６０が各ギヤ３５，３６の噛み合い部を迂回して各ポート５１，５２間を連通し、かつ回転角θ＝０°の前後で圧力逃がし溝６０が各ギヤ３５，３６の歯によって閉塞され、各ポート５１，５２間の連通を遮断する構成とする。
【００２７】
各ポート５１，５２間を連通する圧力逃がし溝６０の流路断面積が適正値になるように、圧力逃がし溝６０の開口径および深さは任意に設定される。
【００２８】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００２９】
油圧シリンダ２を伸張させる場合、ポンプ１が正回転され、ヘッド側の室５の作動油が第一通路７を通ってポンプ１に吸い込まれ、ポンプ１から吐出する作動油が第二通路８を通ってボトム側の室６へと送られる。一方、油圧シリンダ２を収縮させる場合、ポンプ１が逆回転され、ボトム側の室６の作動油が第二通路８を通ってポンプ１に吸い込まれ、ポンプ１から吐出する作動油が第一通路７を通ってヘッド側の室５へと送られる。
【００３０】
図５はギヤ３５，３６の回転角θに応じてポンプ吐出量Ｑが変化する特性を示しているが、ポンプ吐出量Ｑは各ギヤ３５，３６の歯が順次噛み合う毎に増減する。ポンプ吐出量Ｑはギヤ３５，３６の歯形が互に接する噛み合い点がピッチ円Ｐ₃₅，Ｐ₃₆の交点Ｃ上にある回転角θ＝０°のときに最大となり、その中間で最小となる。
【００３１】
圧力逃がし溝６０は各ギヤ３５，３６のピッチ円Ｐ₃₅，Ｐ₃₆の交点Ｃを中心とした略円形をしているため、回転角θ＝０°のときに各ギヤ３５，３６の噛み合い部を迂回してポート５１，５２間を連通し、回転角θ＝０°の前後でポート５１，５２間の連通を遮断する。これにより、ポンプ吐出量Ｑの最小値を維持しながらポンプ吐出量Ｑの最大値を図中２点鎖線ａの如く低く即ち、ポンプ吐出圧の脈動のピークを抑えられる。この結果、ポンプ１の圧力脈動に起因する電動液圧パワーパッケージやこれに駆動される他の要素機器の振動が抑えられ、動作音が低減される。
【００３２】
圧力逃がし溝６０はポンプ中心線Ｏについて対称的に形成されていため、ポンプ１の回転方向によらず同一のポンプ吐出圧の脈動低減効果が得られる。
【００３３】
単一の圧力逃がし溝６０がポンプ室側壁４３ａに形成される構造のため、圧力逃がし溝６０の加工工数が少なくて済み、製品のコストアップを抑えられる。圧力逃がし溝６０を円形に形成することにより、圧力逃がし溝６０の加工が容易になる。ただし、圧力逃がし溝６０は円形に限らずポンプ中心線Ｏについて対称的な他の形状としてもよい。
【００３４】
本発明は、ポンプに限らず、外接ギヤによって構成される液圧モータに適用することもできる。
【００３５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す液圧パワーパッケージの油圧回路図。
【図２】同じくポンプの断面図。
【図３】同じくポンプの断面図。
【図４】同じくギヤの側面図。
【図５】同じくポンプ吐出量の特性図。
【図６】従来例を示すポンプの断面図。
【符号の説明】
１ポンプ
２シリンダ（アクチュエータ）
４モータ
３５，３６ギヤ
４３ａポンプ室側壁
６０圧力逃がし溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a hydraulic power package that controls the operation of an actuator by a working fluid pressure.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there have been the following hydraulic power packages used for work machines and the like.
[0003]
(1) For example, what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-255005 constitutes a closed circuit that connects a gear pump and an actuator, and switches the rotation direction (discharge direction) of the gear pump driven by a forward / reverse rotation motor. The operation direction is switched.
[0004]
(2) For example, what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-82411 is housed in the pump chamber so that the gears 13 and 14 are externally meshed with each other, and communicates with the suction port 15 and the discharge port 16, respectively. Horizontal V-shaped pressure relief grooves 21 and 22 are respectively formed on the side walls of the pump chamber. The pressure relief grooves 21 and 22 release the liquid pressure confined in the meshing portions of the gears 13 and 14 to prevent vibration and noise due to compression and expansion of the confined liquid.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the circumscribed gear pump provided in the hydraulic power package of (1) has the problem that the pulsation of the pump discharge pressure is generated and the vibration is transmitted to other integrated components, resulting in a loud operating sound. There is.
[0006]
The gear pump (2) has a problem in that a pair of relief grooves 21 and 22 need to be formed on the side wall of the pump chamber.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to simplify the structure of a gear pump and suppress pulsation pressure in a hydraulic power package.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a pair of gears circumscribing each other , a pair of ports on the inlet side or the outlet side according to the rotation direction of each gear, a pump chamber side wall facing the end face of each gear, and a pump chamber side wall A single pressure relief groove consisting of a recess with an opening width smaller than the arc tooth thickness is provided opposite to the meshing portion of each gear, and each gear is intermittently bypassed by bypassing the meshing portion of each gear by the pressure relief groove. The pressure relief groove is formed in a substantially circular shape centering on the intersection of the pitch circles of the gears .
[0009]
According to a second invention, in the first invention, the pressure relief groove is formed symmetrically with respect to a pump center line connecting the rotation centers of the respective gears.
[0011]
Operation and effect of the invention
According to the first invention, the pulsation of the pump discharge pressure can be suppressed by intermittently communicating between the ports by bypassing the meshing portions of the gears by the pressure relief grooves. As a result, vibrations of the electric hydraulic power package and other element devices driven by the electric hydraulic power package due to the pressure pulsation of the pump are suppressed, and operation noise is reduced.
[0012]
Since a single pressure relief groove is formed on the side wall of the pump chamber, the number of processing steps can be reduced and the cost of the product can be suppressed. In addition, the pressure relief groove communicates between the ports when the pump discharge amount reaches the maximum value, and shuts off the ports when the pump discharge amount reaches the minimum value, thereby effectively suppressing the pulsation of the pump discharge pressure. . Further, the processing of the pressure relief groove is facilitated.
[0013]
According to the second invention, the pressure relief grooves are formed symmetrically with respect to the pump center line connecting the rotation centers of the respective gears, so that the same pump discharge pressure pulsation reduction effect can be obtained regardless of the rotation direction of the pump.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a circuit configuration of an electric hydraulic power package used in a work machine or the like. This will be described. A closed circuit is formed between the reservoir tank 3 and the first and second passages 7 and 8 that connect the chambers 5 and 6 of the bidirectional discharge pump 1 and the double-rod hydraulic cylinder (actuator) 2. The expansion / contraction operation direction of the hydraulic cylinder 2 is switched by switching the rotation direction (discharge direction) of the pump 1 driven by the forward / reverse rotation motor 4.
[0017]
The closed circuit of the power package includes a drain passage 30 communicating with the drain side of the pump 1, and the reservoir tank 3 is connected to the drain passage 30. The drain passage 30 is selectively connected to the first and second passages 7 and 8 via the first and second check valves 9 and 10. The first and second check valves 9 and 10 are opened and closed in conjunction with each other. When one of them is closed, the other is opened. When a slight oil leak occurs from the closed circuit of the power package, the pressurized hydraulic oil (working fluid) stored in the reservoir tank 3 passes through the drain passage 30 through the first and second check valves 9 and 10. The second passages 7 and 8 are replenished.
[0018]
As shown in FIG. 2, a pair of external gears 35 and 36 that mesh with each other are interposed in the pump body 33 constituting the pump 1. The shafts 37 and 38 are fixed to the gears 35 and 36, respectively, and both ends of the shafts 37 and 38 are rotatably supported through the fixed bushes 39 and 40 and the movable bushes 41 and 42, respectively. An end (not shown) of a shaft 37 fixed to the drive-side gear 35 is connected to the output shaft of the motor 4.
[0019]
The pump body 33 has a pump chamber wall 43 that surrounds the gears 35 and 36 that mesh with each other. The pump chamber wall 43 is formed in a cylindrical surface so as to face the blade edges of the gears 35 and 36 with a predetermined gap. .
[0020]
As shown in FIG. 3, the pump body 33 has a pair of ports 51 and 52, and the ports 51 and 52 open to the pump chamber wall 43 so as to sandwich the meshing portions of the gears 35 and 36. Each port 51, 52 is on the inlet side or the outlet side depending on the rotation direction of each gear 35, 36.
[0021]
As the gears 35 and 36 rotate, the high-pressure chambers 53 and 54 communicated with the tooth grooves extending from the inlet-side ports 51 and 52 to the outlet-side ports 51 and 52, and behind the movable bushes 41 and 42. And back pressure chambers 45 and 46 defined. The movable bushes 41, 42 are pressed against the end surfaces of the gears 35, 36 by the pressure guided to the back pressure chambers 45, 46 through the high pressure chambers 53, 54 or the back pressure introduction passages 55, 56. Thereby, even if the discharge pressure of the pump 1 is increased, the amount of hydraulic oil leaking from the end face side of each gear 35, 36 is suppressed, and the volumetric efficiency of the pump 1 is maintained.
[0022]
On the bottom of the pump chamber peripheral wall 43, a pump chamber side wall 43a that is in sliding contact with the end faces 35a and 36a of the gears 35 and 36 is formed in a flat shape.
[0023]
As the gist of the present invention, in order to reduce the pulsation of the pump discharge pressure, the opening width (opening diameter) smaller than the arc tooth thickness d is opposed to the meshing portion of each gear 35, 36 on the pump chamber side wall 43a. A single pressure relief groove 60 is formed, and the pressure relief groove 60 bypasses the meshing portions of the gears 35 and 36 to intermittently communicate between the ports 51 and 52.
[0024]
As shown in FIG. 4, when a straight line connecting the rotation centers of the gears 35 and 36 is a pump center line O, the pressure relief groove 60 is formed symmetrically with respect to the pump center line O.
[0025]
In the present embodiment, the pressure relief groove 60 is formed in a substantially circular shape centering on the intersection C of the pitch circles P ₃₅ and P ₃₆ of the gears ₃₅ and ₃₆ .
[0026]
If the rotation angle θ of the gears 35 and 36 is 0 ° with the meshing point where the tooth shapes of the gears 35 and 36 are in contact with each other being on the intersection C of the pitch circles P ₃₅ and P ₃₆ , the pressure relief groove at this time 60 bypasses the meshing portions of the gears 35 and 36 to communicate between the ports 51 and 52, and the pressure relief groove 60 is closed by the teeth of the gears 35 and 36 before and after the rotation angle θ = 0 °. The communication between the ports 51 and 52 is blocked.
[0027]
The opening diameter and depth of the pressure relief groove 60 are arbitrarily set so that the cross-sectional area of the pressure relief groove 60 communicating between the ports 51 and 52 becomes an appropriate value.
[0028]
Next, the operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
[0029]
When the hydraulic cylinder 2 is extended, the pump 1 is rotated forward, the hydraulic oil in the head-side chamber 5 is sucked into the pump 1 through the first passage 7, and the hydraulic oil discharged from the pump 1 passes through the second passage 8. It is sent to the chamber 6 on the bottom side. On the other hand, when the hydraulic cylinder 2 is contracted, the pump 1 is rotated reversely, the hydraulic oil in the bottom chamber 6 is sucked into the pump 1 through the second passage 8, and the hydraulic oil discharged from the pump 1 is discharged into the first passage. 7 is sent to the chamber 5 on the head side.
[0030]
FIG. 5 shows a characteristic in which the pump discharge amount Q changes according to the rotation angle θ of the gears 35 and 36. The pump discharge amount Q increases and decreases each time the teeth of the gears 35 and 36 are sequentially engaged. The pump discharge amount Q becomes maximum when the meshing point where the tooth shapes of the gears 35 and 36 are in contact with each other is the rotation angle θ = 0 ° on the intersection C of the pitch circles P ₃₅ and P ₃₆ , and becomes the minimum in the middle.
[0031]
Since the pressure relief groove 60 has a substantially circular shape centering on the intersection C of the pitch circles P ₃₅ and P ₃₆ of the gears 35 and 36, the meshing portions of the gears 35 and 36 when the rotation angle θ = 0 °. Is communicated between the ports 51 and 52, and the communication between the ports 51 and 52 is blocked before and after the rotation angle θ = 0 °. As a result, while maintaining the minimum value of the pump discharge amount Q, the maximum value of the pump discharge amount Q is lowered as indicated by a two-dot chain line a in the figure, that is, the peak of pump discharge pressure pulsation can be suppressed. As a result, vibrations of the electric hydraulic power package and other component devices driven by the electric hydraulic power package due to the pressure pulsation of the pump 1 are suppressed, and operation noise is reduced.
[0032]
Since the pressure relief groove 60 is formed symmetrically with respect to the pump center line O, the same pump discharge pressure pulsation reduction effect can be obtained regardless of the rotation direction of the pump 1.
[0033]
Since the single pressure relief groove 60 is formed in the pump chamber side wall 43a, the number of processing steps for the pressure relief groove 60 can be reduced, and the cost of the product can be suppressed. By forming the pressure relief groove 60 in a circular shape, the processing of the pressure relief groove 60 is facilitated. However, the pressure relief groove 60 is not limited to a circular shape, and may have another shape that is symmetric about the pump center line O.
[0034]
The present invention can be applied not only to the pump but also to a hydraulic motor constituted by an external gear.
[0035]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic power package showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of the pump.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the pump.
FIG. 4 is a side view of the gear.
FIG. 5 is a characteristic diagram of the pump discharge amount.
FIG. 6 is a sectional view of a pump showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Pump 2 Cylinder (actuator)
4 Motor 35, 36 Gear 43a Pump chamber side wall 60 Pressure relief groove

Claims

A pair of gears circumscribing each other;
A pair of ports on the inlet side or outlet side depending on the rotation direction of each gear;
A pump chamber side wall facing the end face of each gear;
A single pressure relief groove comprising a recess having an opening width smaller than the arc tooth thickness on the side wall of the pump chamber facing the meshing portion of each gear;
It is configured to intermittently communicate between the ports by bypassing the meshing portion of each gear by the pressure relief groove ,
The hydraulic power package according to claim 1, wherein the pressure relief groove is formed in a substantially circular shape centering on an intersection of pitch circles of the gears .

2. The hydraulic power package according to claim 1, wherein the pressure relief groove is formed symmetrically with respect to a pump center line connecting the rotation centers of the gears.