JP4845026B2

JP4845026B2 - 可変容量型ポンプにおける斜板制御装置

Info

Publication number: JP4845026B2
Application number: JP2006255952A
Authority: JP
Inventors: 和麻佐々木
Original assignee: キャタピラーエスエーアールエル
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: JP2008075556A

Description

本発明は、ポンプ吐出流量を斜板によって制御する可変容量型ポンプにおける斜板制御装置に関する。

可変容量型ポンプにおける斜板制御装置いわゆるレギュレータは、ポンプ吐出流量を制御する斜板と、この斜板の傾転角度を制御するピストンと、このピストンのストロークを少なくともポンプ吐出圧力に応じて制御するスプールと、このスプールに摺動自在に嵌合されピストンのストロークに応じてスプールの動きに追従するようにフィードバック制御されるスリーブと、ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプールの移動に抗するスプリングと、このスプリングを調整された位置で受けるリテーナ部と、このリテーナ部を介しスプリングの初期荷重を設定する調整ねじ部とを具備したものである（例えば、特許文献１参照）。

図４に示されるように、従来の可変容量型ポンプにおける斜板制御装置は、ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプール１の移動に抗するスプリング２を調整された位置で受けるリテーナ部３と、このリテーナ部３を介しスプリング２の初期荷重を設定する調整ねじ部４とが、分離して形成されている。
特開２００３−２２７４５９号公報（第３−５頁、図１）

従来は、リテーナ部３と調整ねじ部４とが分離構造のため、スプリング精度などによりリテーナ部３にこじりが発生すると、このリテーナ部３の背面５にスプール１から漏出したポンプ吐出流体が浸入して、リテーナ部３が変位し、調整ねじ部４によるリテーナ部３のスプリング初期荷重設定位置に狂いが生じ、良好な斜板制御ができなくなるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、リテーナ部のスプリング初期荷重設定位置に狂いが発生するおそれを防止できる可変容量型ポンプにおける斜板制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、ポンプ吐出流量を制御する斜板と、この斜板の傾転角度を制御するピストンと、このピストンのストロークを少なくともポンプ吐出圧力に応じて制御するスプールと、このスプールに摺動自在に嵌合されピストンのストロークに応じてスプールの動きに追従するようにフィードバック制御されるスリーブと、ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプールの移動に抗するスプリングと、このスプリングを調整された位置で受けるリテーナ部と、このリテーナ部を介しスプリングの初期荷重を設定する調整ねじ部とを具備し、リテーナ部と調整ねじ部とが一体に設けられた可変容量型ポンプにおける斜板制御装置において、ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプールの移動側の先端部に設けられたスプリング嵌着部材を備え、スプリング嵌着部材およびリテーナ部は、相互に対向する面が当接可能であり、スプリング嵌着部材およびリテーナ部の相互に対向する面の少なくとも一方に形成された凸曲面を具備したものである。

本発明によれば、スプリング精度などによりリテーナ部にこじり力が作用しても、リテーナ部と一体の調整ねじ部がこじり力を受けるとともに、リテーナ部のこじり運動および変位の発生を防止するので、リテーナ部のスプリング初期荷重設定位置に狂いが生じることを防止でき、良好な斜板制御を確保できる。さらに、スプリング嵌着部材およびリテーナ部の相互に対向する当接可能な面の少なくとも一方に凸曲面を形成することで、スプリング精度によるスプリング嵌着部材の傾斜により凸曲面に偏荷重が作用しても、リテーナ部の付根部分に過大な曲げ応力が作用することを防止できるとともに、過大な曲げ応力によるこじりの発生を防止できる。

以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、可変容量型ポンプ11における斜板制御装置12いわゆるレギュレータを示し、レギュレータ本体13内にポンプ低圧室14を介して小径および大径のピストン室15，16が設けられ、これらのピストン室15，16にピストン17の小径部17aおよび大径部17bが摺動自在に嵌合されている。このピストン17の小径部・大径部間の中間部にはピン取付部材18が螺着され、図２に示されるように、このピン取付部材18の側面に突出された連結ピン21に、ポンプ吐出流量を制御する斜板22が連結され、ピストン17のストロークにより斜板22の傾転角度が制御され、斜板22の傾転角度が大きいほどポンプ吐出流量が大流量となるように制御される。

レギュレータ本体13に円筒状のスリーブ23が摺動自在に嵌合され、このスリーブ23の内部にスプール24が摺動自在に嵌合されている。

このスプール24にはパイロットピストン25が当接可能に設けられ、パイロットピストン25には、１対で用いられる一方の可変容量型ポンプ11のポンプ吐出圧力Ｐ1と他方の可変容量型ポンプ（図示せず）のポンプ吐出圧力Ｐ2との平均値であるポンプ吐出平均圧力Ｐm（＝(Ｐ1＋Ｐ2)／２）と、パワーシフト圧力Ｐsとが作用され、図１左方向へ移動可能である。そして、スプール24も、このパイロットピストン25により押圧されて図１左方向へ変位し、この変位により変化する圧力によりピストン17のストロークを制御する。

すなわち、図１に示された位置では、可変容量型ポンプ11から吐出された作動流体（作動油）が導かれる通路31は、小径のピストン室15を経てスリーブ23の通路32、スプール24の通路33、スリーブ23の通路34、レギュレータ本体13内の通路35を経て大径のピストン室16に連通される。また、パイロットピストン25により押圧されてスプール24が図１左方向へ移動されると、スプール24の通路33とスリーブ23の通路34とが遮断されるとともに、レギュレータ本体13内の通路35が、スリーブ23の通路36、スプール24の通路37、スリーブ23の通路38、およびポンプ低圧室14の底部を経てタンク39に連通される。

スリーブ23は、ピストン17のストロークに応じてスプール24の動きに追従するようにフィードバック制御される。すなわち、図２に示されるように、レバー41の上端部に設けられた切込溝42にピストン17のピン取付部材18から突出されたピン43が摺動自在に嵌合され、レバー41の下端よりやや上側部がピン44によりレギュレータ本体13に回動自在に軸支され、レバー41の下端部にピン45によりスライドプレート46が回動自在に連結され、このスライドプレート46が、スリーブ23の図２上下方向に形成された切欠溝47に摺動自在に嵌合されている。

ポンプ吐出平均圧力Ｐmが高まる場合のスプール24の移動側の先端部には、ボール51を介してスプリング嵌着部材52が係合され、このスプリング嵌着部材52に、ポンプ吐出平均圧力Ｐmが高まる場合のスプール24の移動に抗する大径のスプリング53および小径のスプリング54が嵌着されている。

これらのスプリング53，54が設けられたレギュレータ本体13のスプリング室55にシール56を介してキャップ57が嵌着されて、ボルト58により固定されている。このキャップ57内に、大径のスプリング53を調整された位置で受けるアジャスタ61が、シール62を介して嵌合され、キャップ57との螺合部63を介して位置調整され、ナット64により固定されている。さらに、アジャスタ61内に、小径のスプリング54を調整された位置で受けるリテーナ部65が、シール66を介して嵌合されている。

このリテーナ部65には調整ねじ部67が一体に設けられ、この調整ねじ部67が、アジャスタ61の螺合孔に螺合されているので、この調整ねじ部67を回動することにより、リテーナ部65を介しスプリング54の初期荷重を設定することができるとともに、ナット68により固定できる。

図３に示されるように、スプリング嵌着部材52およびリテーナ部65は、相互に対向する面が当接可能であり、スプリング嵌着部材52およびリテーナ部65の相互に対向する面の少なくとも一方に凸曲面が形成されている。図３に示された実施例の場合は、スプリング嵌着部材52の先端面に平面71が形成され、リテーナ部65の先端面に凸曲面72が形成されている。この凸曲面72は、球面が望ましい。

次に、この斜板制御装置12の制御例の１つである全馬力制御を説明する。

パイロットピストン25は、ポンプ吐出平均圧力Ｐmにより、またはパワーシフト圧力Ｐsにより、左方に押圧され、スプール24を左方へ押圧するとともに、スプール24を介してスプリング53を左へ押そうとするが、ポンプ吐出平均圧力Ｐmおよびパワーシフト圧力Ｐsによる合計押力がスプリング53の力より小さいときは、スプリング53はスプリング嵌着部材52を右側限界位置まで押戻している。このとき、スプール24とスリーブ23の位置関係は、通路36が閉じ、通路34が開いている状態を保っている。

可変容量型ポンプ11のポンプ吐出圧力Ｐ1は、通路31，32，33，34，35を通りピストン室16に達している。

ピストン17の左端部と、右端部には同一のポンプ吐出圧力Ｐ1が作用しているが、加圧される部分の面積差により、ピストン17を左に押す力の方が大きく、ピストン17を左方限界位置に押付ける。その結果、連結ピン21を介して、斜板22は最大傾転角度に保持され、ポンプは最大流量を吐出し続ける。

メーンポンプの負荷が増大するとポンプ吐出平均圧力Ｐmは高くなる。パイロットピストン25には高くなったポンプ吐出平均圧力Ｐmが左方向に働き、パイロットピストン25はスプール24を左方へに動かすとともに、スプリング53を圧縮し始める。通路34，36がスプール24によりいったん閉じる。さらにポンプ吐出平均圧力Ｐmが上昇し続けると、通路36が開き、通路35は、通路36，37，38を経てポンプ低圧室14に通じるので、通路35と通じているピストン室16は低圧となる。ピストン室15には通路31より常にポンプ吐出圧力Ｐ1が導かれているのでピストン17は右に動かされる。

ピストン17のピン取付部材18には、斜板22の傾転角度を変化させる連結ピン21が設けられ、ピストン17が右に動くと、連結ピン21を介して斜板22は傾転角度が減少する方向に動く。同時に、このピストン17の移動に伴い、ピン取付部材18に嵌り込んでいるピン43と切込溝42で嵌合しているレバー41が、ピン44を支点として図１時計方向に回動される。

レバー41の下端部分には図２に示されるようにピン45を介してスライドプレート46が取付けられ、このスライドプレート46がスリーブ23の切欠溝47に嵌合しているので、斜板22が図１右方向に動くと、ピン45およびスライドプレート46を介して、スリーブ23は左へ動かされる。要するに、スリーブ23はスプール24の動きに追従し、通路34と通路36との間を閉じる。そして、スプール24とスリーブ23および斜板22は平衡状態を保って、負荷に応じた位置で停止する。

ポンプ吐出圧力Ｐ1がさらに上昇すると、スプリング53の圧縮に加えてスプリング54も圧縮され、スプール24とスリーブ23および斜板22は、同様に作動される。

ナット64を緩めてアジャスタ61を回動し、その軸方向位置を調整することで、スプリング53の初期荷重設定を変更調整することができ、また、ナット68を緩めて調整ねじ部67を回動し、リテーナ部65の軸方向位置を調整することで、スプリング54の初期荷重設定を変更調整することができる。

次に、この実施の形態の効果を説明する。

スプリング精度などによりリテーナ部65にこじり力が作用しても、このリテーナ部65と一体の調整ねじ部67が、こじり力を受けるとともに、リテーナ部65のこじり運動および変位の発生を防止するので、リテーナ部65のスプリング初期荷重設定位置に狂いが生じることを防止でき、良好な斜板制御を確保できる。

さらに、スプリング嵌着部材52およびリテーナ部65の相互に対向する当接可能な面の少なくとも一方に球面などの凸曲面72を形成することで、スプリング精度によるスプリング嵌着部材52の傾斜により凸曲面72に偏荷重が作用しても、リテーナ部65の付根部分に過大な曲げ応力が作用することを防止できるとともに、過大な曲げ応力によるこじりの発生を防止できる。

すなわち、図３に２点鎖線で示されるように、リテーナ部65の先端部分が平面の場合は、スプリング精度により傾斜されたスプリング嵌着部材52との接触部Ｐaの軸中心からの離間距離Ａが大きく、接触の際のリテーナ部65の付根部分に作用する曲げ応力が大きくなってしまうが、図３に実線で示されるように、リテーナ部65の先端部分が球面などの凸曲面72の場合は、スプリング精度により傾斜されたスプリング嵌着部材52がこの凸曲面72に接触した場合の接触部Ｐbの軸中心からの離間距離Ｂが小さくなり、このため、リテーナ部65の付根部分に作用する曲げ応力を軽減できるとともに、過大な曲げ応力によるこじりの発生を防止できる。

特に、調整ねじ部67にリテーナ部65が一体成形された付根部分には、図１に示されるように、ねじを加工するための逃がし溝を形成する必要があり、この付根部分で変形のおそれがあるので、この部分に過大な曲げ応力が作用しないようにすることで、こじりに繋がる変形を効果的に防止できる。

また、スプリング精度によりスプリング嵌着部材52が傾斜されると、図３に２点鎖線で示されるように接触部Ｐaでの接触は点接触に近く、一方、図３に実線で示されるように接触部Ｐbでの接触は面接触に近く、この面接触に近い方が、材料の磨耗を抑えることができる。

本発明は、油圧回路などで用いられる可変容量型ポンプにおける斜板制御装置に利用可能である。

本発明に係る可変容量型ポンプにおける斜板制御装置の一実施の形態を示す断面図である。図１のII−II線断面図である。同上斜板制御装置の要部の作用を示す説明図である。従来の斜板制御装置のスプリング初期荷重設定部分を示す断面図である。

12 斜板制御装置
17 ピストン
22 斜板
23 スリーブ
24 スプール
52 スプリング嵌着部材
53，54 スプリング
65 リテーナ部
67 調整ねじ部
72 凸曲面

Claims

ポンプ吐出流量を制御する斜板と、
この斜板の傾転角度を制御するピストンと、
このピストンのストロークを少なくともポンプ吐出圧力に応じて制御するスプールと、
このスプールに摺動自在に嵌合されピストンのストロークに応じてスプールの動きに追従するようにフィードバック制御されるスリーブと、
ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプールの移動に抗するスプリングと、
このスプリングを調整された位置で受けるリテーナ部と、
このリテーナ部を介しスプリングの初期荷重を設定する調整ねじ部とを具備し、
リテーナ部と調整ねじ部とが一体に設けられた可変容量型ポンプにおける斜板制御装置において、
ポンプ吐出圧力が高まる場合のスプールの移動側の先端部に設けられたスプリング嵌着部材を備え、
スプリング嵌着部材およびリテーナ部は、相互に対向する面が当接可能であり、
スプリング嵌着部材およびリテーナ部の相互に対向する面の少なくとも一方に形成された凸曲面を具備した
ことを特徴とする可変容量型ポンプにおける斜板制御装置。