JP4974323B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

この発明は、斜板式の可変容量型のピストンポンプに関するものである。

従来のこの種のピストンポンプ（例えば特許文献１参照）は、斜板であるスワッシュプレート２００と、このスワッシュプレート２００に摺接しスワッシュプレート２００に対して回動することにより流体を吐出する複数のピストン２０１を有するシリンダブロック２０２と、スワッシュプレート２００の傾転角度を可変に支持する軸であるピントル２０３とを備え、ピントル２０３をケース２０４の貫通孔に取付けている。

２０５は、モータ（図示せず）に連結されてシリンダブロック２０２を回転する駆動軸、２０６は吐き出し口、２０７は吸い込み口、２０８はスワッシュプレート２００を傾転付勢する付勢するばね、２０９はスワッシュプレート２００の傾転角度を調整する吐き出し量調整ねじ、２１０は同じく吐出圧力調整ねじである。
特開昭５９−６００８３号公報

従来のピストンポンプは、ピントル２０３がケース２０４を貫通して取付けられているため、ケース２０４の側面に穴加工が必要となり、かつケース２０４内のオイルが漏れるのを防止するパッキン類が必要となる。ピントル２０３を支持するためケース２０４を鉄などを用いて剛性にする必要がある。

シリンダブロック２０２からスワッシュプレート２００に伝わる振動がピントル２０３に伝わることによりケース２０４外に騒音が発生する。

ピントル２０３でスワッシュプレート２００を保持するため、ケース２０４に組み込み後にスワッシュプレート２００の動作確認を行う必要があり、ケース２０４を外した状態で動作確認することができないので、組立作業性が悪い。

また、吐き出し量調整ねじ２０９によって調整された２次力や、圧力調整ねじ２１０によって調整された２次圧力によってスワッシュプレート２００を可動させて流量を変化させるため、余計なバルブ等が必要となったり、ピントル２０３を駆動してスワッシュプレート２００を可動させる電動機等の外部機器などが必要となるため、構造が複雑になる。

したがって、この発明の目的は、ケースの加工が簡単になり、剛性を必要とせず、部品点数が削減でき、騒音を抑制でき、ケースを取付ける前に動作確認が容易にできるピストンポンプを提供することである。

この発明のピストンポンプは、複数のシューを摺動自在に保持したスワッシュプレートと、前記複数のシューに回動自在に連結された複数のピストンを有し前記ピストンが前記シューを介して前記スワッシュプレートに沿って回動することにより往復動作するシリンダブロックと、前記スワッシュプレートの傾斜角度を変更可能に前記スワッシュプレートを軸支する軸を有する基体と、前記基体とともに外殻を形成し内部に前記軸に軸支された前記スワッシュプレートおよび前記シリンダブロックを収納するケースとを備え、前記シリンダブロックを回転駆動する駆動軸を挿通する挿通孔を前記外殻に形成し、前記スワッシュプレートを軸支する前記軸はスワッシュホルダに保持され、前記スワッシュホルダが前記基体に取付けられている。

上記構成において、前記スワッシュホルダは、中央片とその両端の両端片からなるコ字形をなし、前記スワッシュプレートを最大傾斜角度に係止する第１のストッパを前記中央片に有し、前記スワッシュプレートを前記第１のストッパに向けて傾斜するように押圧するばねを前記中央片と前記スワッシュプレートとの間に介在し、前記スワッシュプレートが前記ピストンにより前記ばねに抗して押動されたとき前記スワッシュプレートが最小傾斜角度となる角度で係止する第２のストッパを前記中央片に有する。

上記構成において、前記基体は前記駆動軸を有する駆動手段の前端部に取付けられて前記駆動軸を挿通する挿通孔を有するフロントカバーであり、前記ケースは前記フロントカバーに一端が取付けられる筒体と、前記筒体の他端を閉じるエンドカバーからなる。

この発明のピストンポンプによれば、軸をフロントカバーのスワッシュホルダに保持して軸をケースで被覆するため、従来のように軸がケースの孔に取付けられることによるオイル漏れ防止用のパッキン類が不必要となり、部品点数が削減できる。シリンダブロックからの振動をケース内に閉じ込めることができ、従来のように軸が外部に露出することによる騒音および軸よりケースに振動が伝達することによるケースの振動による騒音を低減することができる。またケースの軸の取付けのための穴加工が不要となり、ケースの構造が簡単になり加工容易になる。ケースに軸による荷重が加わらないのでケースの剛性を大きくする必要がない。さらに基体のスワッシュホルダの軸にスワッシュプレートを保持したため、ケースを被せる前にスワッシュプレートの動作確認をすることができるので、組立作業性がよい。

また、スワッシュプレートをばねで傾斜状態に支持し、ピストンからの一定以上の押圧力によってスワッシュプレートをばねに抗して小さい傾斜角度に可動させると、従来と比べて余計なバルブ等が不要となり部品点数が削減でき、構造が簡単になる。さらにスワッシュプレートが傾斜角度の小さい角度に回動することによって駆動軸を駆動する例えばモータトルクが低減し、モータ容量が小さくて済む。

この発明の一実施の形態のピストンポンプを図１から図１１により説明する。すなわち、このピストンポンプは、スワッシュホルダ２に軸となるピントル１０を介して斜板となるスワッシュプレート３を保持し、スワッシュプレート３の前面にシリンダブロック４を摺接し、それらの全体を筒状のケース５等で被覆している。ケース５は、スワッシュプレート３およびシリンダブロック４を包囲する筒体５０と、筒体５０の端部を閉じるエンドカバー５１からなり、スワッシュホルダ２を取付けるフロントカバー１に取付けられている。

まずフロントカバー１は駆動軸６を挿通する挿通孔（図示せず）を有し、駆動軸６を有する例えば電動機（図示せず）の前端部に取付けられる。

スワッシュホルダ２はコ字形をなし、その中央片７に駆動軸６を挿通する挿通孔９を形成し、両端片８の先端にピントル１０を相対向方向に突出するための孔５２を形成している。孔５２に通されたピントル１０はその基部が両端片８の外表面に当接し２本のねじ１１により両端片８に取付けられている。また中央片７の一側部に、スワッシュプレート３を駆動軸６の軸方向に直角な姿勢から最大傾転角度（最大傾斜角度）例えば１５度に支持するストッパとなる座面１３を突出し、他側部にスワッシュプレート３を最小傾転角度（最小傾斜角度）例えば４．５度に支持するストッパ１４を、座面１３より大きく突出している。ストッパ１４の近傍にばね受け部１５を形成している。そして後述のスワッシュプレート３を取付けた状態、またはスワッシュプレート３を取付ける前に、中央片７がフロントカバー１にねじ等の取付具により取付けられる。

スワッシュプレート３は、前面にスラストプレート１６を設け、スラストプレート１６に複数のシュー１７を摺接し、シュー１７をリテーナプレート１８の複数の孔に通してリテーナプレート１８によりシュー１７をスラストプレート１６に押さえ保持し、リテーナプレート１８は後述のリテーナガイド３８によって押されている。各シュー１７は表面に球面状の凹部３１を形成している。スワッシュプレート３およびスラストプレート１６はそれぞれ中心に駆動軸６を通す挿通孔２３、２４を形成している。リテーナプレート１８も中央に駆動軸６の挿通を兼ねてリテーナガイド３８を受ける凹部１９を形成している。一方スワッシュプレート３の周縁に両端片８に対向して軸受け部２０を突出し、軸受け部２０の軸孔２１にピントル１０を軸支している。これにより、スワッシュプレート３がピントル１０の回りに回動でき、軸方向に直角な姿勢から１５度傾斜した位置でスワッシュプレート３の背面の一側部が座面１３に当接し、またスワッシュプレート３が４．５度の傾転角度で背面の他側部がストッパ１４に係止し、座面１３とストッパ１４に当接する範囲でスワッシュプレート３が回動可能となっている。またスワッシュホルダ２のばね受け部１５に対向してスワッシュプレートの背面に球面状のばね受け凹部２５を形成し、ばね受け凹部２５に半球面をもつばね座２６を当接し、ばね座２６とばね受け部１５との間にコイルばねを用いたばね２７を圧縮介在して、スワッシュプレート３を座面１３に押しつけている。

シリンダブロック４は中心に駆動軸６が通る孔３４を貫通し、孔３４のスワッシュプレート３に近い端部に例えばスプラインによる駆動軸６との結合部３２を形成し、残りのスペースに圧縮コイルばねを用いたばね３３を収納している。シリンダブロック４の孔３４の回りに開口をスワッシュプレート３に向けた複数のシリンダ部３５を孔３４に平行に形成し、各シリンダ部３５にピストン３６を収納し、ピストン３６の先端の頭部３７を球面に形成し、頭部３７をスワッシュプレート３に向けて突出している。ピストン３６の先端はスワッシュプレート３に保持されたシュー１７の球面状の凹部３１に摺動可能に嵌合しかつ抜け止めとなるように球結合している。またリテーナガイド３８が孔３４の結合部３２にまたがって収納され、後端がばね３３に押されて、先端がリテーナプレート１８の凹部１９に摺動自在に嵌合し、リテーナプレート１８をスラストプレート１６に押さえ付けている。このリテーナガイド３８はばね３３の一端に押圧されるリング４０と、凹部１９に摺接する部分球面を表面に形成したガイドリング４１と、リング４０およびガイドリング４１を相互に連結する複数本の連結棒４２からなり、連結棒４２は結合部３２に形成した溝に摺動自在に挿通されて駆動軸６と結合部３２との結合に支障がないようにしている。

シリンダブロック４のスワッシュプレート３と反対側の端部にはバルブプレート４５が摺動自在に配置されている。バルブプレート４５は吐き出し用溝５５と吸い込み用溝５６を形成し、これらと各シリンダ部３５とがシリンダブロック４の回転に応じて連通するように各シリンダ部３５の端部に連通孔５７が形成されている。バルブプレート４５の中心には駆動軸６を貫通する孔４６を有するとともに、孔４６の外側に軸受け４７が配置されている。４８は位置決めピンを用いた位置決め部である。

駆動軸６は孔２３、２４、１９、３４を通してシリンダブロック４に通され、結合部３２で結合しシリンダブロック４を保持するとともに駆動軸６の先端が軸受け部４７に軸支される。このため、駆動軸６の回転によりシリンダブロック４が回転可能となる。

ケース５の筒体５０とフロントカバー１は熱良導体であり加工が容易な例えばアルミニウムにより形成され、筒体５０は押し出し成形されている。またフロントカバー１と筒体５０の周面に放熱用の凹凸５６を形成している。筒体５０の一端がフロントカバー１に取付けられ、エンドカバー５１は筒体５０の他端に取付けられて筒体５０内が閉じられる。エンドカバー５１の内面には位置決め部４８を嵌合する位置決め凹部（図示せず）を形成するとともに、軸受け部４７を受ける凹部（図示せず）を形成し、さらにバルブプレート４５の吸い込み用溝５６および吐き出し用溝５５に連通する流体の流入ポートとなる孔５８と吐き出しポートとなる孔５９を形成している。

フロントカバー１、筒体５０およびエンドカバー５１は連結孔６０を通して共通の連結具例えばボルトで連結され、また連結兼取付孔６１を通して共通の連結具で電動機（図示せず）の前端部に取付けられている。そして、ケース５内にオイルを充填するためフロントカバー１と筒体５０間および筒体５０とエンドカバー５１間ならびにフロントカバー１の挿通孔と駆動軸６との間に液密部材例えばパッキン（図示せず）が介在されている。

このピストンポンプの動作について説明する。シリンダブロック４が回転することによりピストン３６がシュー１７を介してスワッシュプレート３のスラストプレート１６に沿って動くことにより、ピストン３６がシリンダブロック４内で往復運動し、これによりシリンダ部３５内の流体例えばオイルを吐き出したり、吸い込んだりする。すなわち、ピストン３６が後退動作するシリンダ部３５からバルブプレート４５の吐き出し用溝５５に流体が押し出され、ピストン３６の進出動作するシリンダ部３５へバルブプレート４５の吸い込み用溝５６から流体が吸い込まれる。オイルを吐き出す行程の中でシリンダブロック４内の圧力がある設定値まで上昇すると、ピストン３６にはスワッシュプレート３側に押す力が発生する。その力がスワッシュプレート３の背後に取付けられたばね２７の力より大きくなると、スワッシュプレート３はピントル１０を支点に動きだし、最終的にストッパ１４にあたって止まる。この作用によりスワッシュプレート３の傾転角度が小さくなるので、ピストン３６のストロークが短くなり、スワッシュプレート３が動く前の状態より吐き出されるオイルの量が減る。一方、スワッシュプレート３が動く前の状態は設定圧力に達するまでの圧力が低い間はスワッシュプレート３の背後に取付けたばね２７の力でスワッシュプレート３をピストン３６側に押す。この場合、ピントル１０を支点とする回転量はスワッシュプレート３が座面１３に係止することによって規制されるため、その位置関係が決まる。すなわち、スワッシュプレート３の最大傾転角度が決められ押し除け容量の最大値となる。

したがって、流入ポートおよび吐き出しポートに負荷を接続すると負荷に圧力流体を供給することができる。そして負荷が大きくなり圧力流体の圧力が高くなるとそれに応じてピストン３６がスワッシュプレート３を押す力が増大しばね２７に打ち勝つときスワッシュプレート３が回動して傾転角度が小さくなりストッパ１４に係止するので、ピストン３６の往復距離が短くなり流体の押し出し量が減るとともにシリンダブロック４の負担が軽減される。

この実施の形態によれば、ピントル１０をフロントカバー１に支持してピントル１０をケース５で被覆するため、従来のようにピントル１０がケース５に取付けられることによるオイル漏れ防止用のパッキン類が不必要となり、部品点数が削減できる。

シリンダブロック４からの振動をケース５内に閉じ込めることができ、従来のように、ピントル１０が外部に露出することによる騒音およびピントル１０の振動が直接ケースに伝達することによる騒音を低減することができる。さらにスワッシュホルダ２とフロントカバー１との間に制振鋼板を挿入することにより静音化を達成できる。

またケース５のピントル１０の取付けのための穴加工が不要となり、ケース５の構造が簡単になりケース加工が簡単になる。この場合、筒体５０は剛性を問わないため、例えばアルミニウムを用いて押し出し成形するなど、加工性や放熱性を考慮した材料選択が容易になる。

さらにフロントカバー１のピントル１０にスワッシュプレート３を保持したため、ケース５を被せる前にスワッシュプレート３を動かしてスワッシュプレート３の動作確認をし、さらに駆動軸６をフロントカバー１の挿通孔、スワッシュホルダ２の挿通孔９およびスワッシュプレート３の孔２３に挿通してスワッシュプレート３の動作確認をすることができ、スワッシュプレート３と駆動軸６の位置関係等を調整しながら動作確認することができるので、組立作業性がよい。

また、スワッシュプレート３をばね２７で支持し、ピストン３６からの押圧力によってスワッシュプレート３を可動させて流量を変化するため、従来のような２次圧力や２次力が不要であるので省エネルギーとなり、余計なバルブや電動機等の外部機器が不要となり、部品点数が削減でき、構造がシンプルになる。さらにピストンポンプに負荷がかかったときは最小傾転角度までスワッシュプレート３が可動するので駆動軸６を駆動するモータトルクが低減し、モータ容量が小さくて済み省エネルギーになる。

なお、この発明において、駆動軸６をエンドカバー５１側から挿通させることは可能である。

この発明の一実施の形態のケースを外した状態の斜視図である。 フロントカバーを取付ける前の斜視図である。 その側面図である。 図２の底面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 大きい負荷がかかった場合のＡ−Ａ線断面図である。 大きい負荷がかかった場合のＢ−Ｂ線断面図である。 フロントカバーおよび筒体を取付けた状態の斜視図である。 エンドカバーを取付けた状態の斜視図である。 従来例の断面図である。 従来例の斜視図である。

符号の説明

１ フロントカバー
２ スワッシュホルダ
３ スワッシュプレート
４ シリンダブロック
５ ケース
６ 駆動軸
９ 挿通孔
１０ ピントル（軸）
１３ 座面（第１のストッパ）
１４ ストッパ
２７ ばね
３６ ピストン
５０ 筒体
５１ エンドカバー

Claims (2)

1. 複数のシューを摺動自在に保持したスワッシュプレートと、前記複数のシューに回動自在に連結された複数のピストンを有し前記ピストンが前記シューを介して前記スワッシュプレートに沿って回動することにより往復動作するシリンダブロックと、前記スワッシュプレートの傾斜角度を変更可能に前記スワッシュプレートを軸支する軸を有する基体と、前記基体とともに外殻を形成し内部に前記軸に軸支された前記スワッシュプレートおよび前記シリンダブロックを収納するケースとを備え、
   前記シリンダブロックを回転駆動する駆動軸を挿通する挿通孔を前記外殻に形成し、前記スワッシュプレートを軸支する前記軸はスワッシュホルダに保持され、前記スワッシュホルダが前記基体に取付けられており、
   前記スワッシュホルダは、中央片とその両端の両端片からなるコ字形をなし、前記スワッシュプレートを最大傾斜角度に係止する第１のストッパを前記中央片に有し、前記スワッシュプレートを前記第１のストッパに向けて傾斜するように押圧するばねを前記中央片と前記スワッシュプレートとの間に介在し、前記スワッシュプレートが前記ピストンにより前記ばねに抗して押動されたとき前記スワッシュプレートが最小傾斜角度となる角度で係止する第２のストッパを前記中央片に有するピストンポンプ。
2. 前記基体は前記駆動軸を有する駆動手段の前端部に取付けられて前記駆動軸を挿通する挿通孔を有するフロントカバーであり、前記ケースは前記フロントカバーに一端が取付けられる筒体と、前記筒体の他端を閉じるエンドカバーからなる請求項１記載のピストンポンプ。

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