JP5150885B2 - 油圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、閉回路を介して油圧ポンプと油圧モータを流体接続して成る、油圧式無段変速装置のような油圧作動装置の油圧ポンプに関するものであり、特に、前記閉回路から漏洩して不足した作動油を補給するためのチャージ構造に関する。

従来より、油圧式無段変速装置のような油圧作動装置においては、可変容積型の油圧ポンプと油圧モータを一対のメイン油路より成る閉回路によって流体接続した上で、このうちの油圧ポンプをエンジン等によって駆動させることにより、前記閉回路を介して作動油を給排して油圧モータを駆動するようにしているが、その際、この閉回路においては、作動油の不可避的な漏洩により、作動油が不足して必要な油量が確保できなくなったり、圧力が低下して作動油中に気泡が発生したりする。そこで、これを防止すべく、不足した作動油を前記閉回路への作動油補給油路に供給するためのチャージポンプを別途設け、該チャージポンプを、前記油圧ポンプへの入力軸であるポンプ軸に取り付けて駆動したり、別途設けた電動モータ等によって駆動することにより、作動油を、油溜まりから汲み上げて前記作動油補給油路に供給する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２０３９７２号公報

しかしながら、前記技術においては、作動油補給のためにチャージポンプを別途設ける必要から、部品点数が増加し、部品コストの増加やメンテナンス性の低下が避けられない、という問題があった。更に、チャージポンプを油圧ポンプの外部に設けた場合は、該チャージポンプから閉回路までに長い油圧配管が必要となり、部品点数の増加はもとより、配管スペースの分だけ、油圧ポンプを搭載した作業車両の機体が大型化したり、油圧配管との干渉を避ける必要から、他の装置の配置自由度が制限される、という問題があった。また、チャージポンプを油圧ポンプに一体的に設ける場合であっても、チャージポンプのための設置スペースは少なくとも確保する必要があり、油圧ポンプを含む装置全体の大型化が避けられない、という問題があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、油圧モータに閉回路を介して流体接続される油圧ポンプにおいて、該油圧ポンプから吐出される圧油の一部を前記閉回路の作動油補給油路に供給するチャージ構造を設け、前記油圧ポンプは、アキシャルピストン式であって、該油圧ポンプを駆動するポンプ軸と、該ポンプ軸の周方向に複数のシリンダを有し、該ポンプ軸と一体回転するシリンダブロックと、前記シリンダに摺動自在に挿嵌する複数のピストンと、該ピストンの頂部に斜めに摺接し前記シリンダブロックの回転によってピストンをシリンダ内で往復摺動させる可動斜板を備えると共に、前記閉回路を内設したセンタセクション側には、前記シリンダブロックの基部側端が摺動しながら回転する摺動面を設け、該摺動面においては、前記シリンダ内に連通するシリンダポートの回転軌跡を示す基準円上に、前記閉回路からの作動油がシリンダポートを通じてシリンダ内に吸入される低圧側領域と、該シリンダ内の作動油がシリンダポートを通じて前記閉回路に吐出される高圧側領域を設け、該低圧側領域と高圧側領域の各々には、前記閉回路のメイン油路と連通するメインポートと、前記閉回路への作動油補給油路と連通するチャージポートを開口するものである。
請求項２においては、前記低圧側領域と高圧側領域の各々に、前記基準円において、単一のメインポートと、該メインポートの両端から等間隔に離間配置する一対のチャージポートを開口すると共に、該チャージポートと前記メインポートは、前記可動斜板の傾転軸線を中心として軸対称に形成するものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
請求項１においては、油圧モータに閉回路を介して流体接続される油圧ポンプにおいて、該油圧ポンプから吐出される圧油の一部を前記閉回路の作動油補給油路に供給するチャージ構造を設けたので、前記閉回路への作動油補給のためのチャージポンプを別途に設ける必要がなく、部品点数を減少させて部品コストの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。
更に、チャージポンプを油圧ポンプの外部に設けた場合のような、長い油圧配管が不要となり、配管スペースによる機体の大型化や、油圧配管との干渉による他の装置配置の自由度の制限を防ぐことができる。
また、チャージポンプを油圧ポンプに一体的に設ける場合のような、チャージポンプのための設置スペースが不要となり、油圧ポンプを含む装置全体の大型化も避けることができる。
また、前記油圧ポンプは、アキシャルピストン式であって、該油圧ポンプを駆動するポンプ軸と、該ポンプ軸の周方向に複数のシリンダを有し該ポンプ軸と一体回転するシリンダブロックと、前記シリンダに摺動自在に挿嵌する複数のピストンと、該ピストンの頂部に斜めに摺接し前記シリンダブロックの回転によってピストンをシリンダ内で往復摺動させる可動斜板を備えると共に、前記閉回路を内設したセンタセクション側には、前記シリンダブロックの基部側端が摺動しながら回転する摺動面を設け、該摺動面においては、前記シリンダ内に連通するシリンダポートの回転軌跡を示す基準円上に、前記閉回路からの作動油がシリンダポートを通じてシリンダ内に吸入される低圧側領域と、該シリンダ内の作動油がシリンダポートを通じて前記閉回路に吐出される高圧側領域を設け、該低圧側領域と高圧側領域の各々には、前記閉回路のメイン油路と連通するメインポートと、前記閉回路への作動油補給油路と連通するチャージポートを開口するので、前記基準円上におけるメインポートとチャージポートの面積と位置を変更するだけで、メイン油路と作動油補給油路に供給する作動油の油量と油圧等を自在に変更することができ、種々の油圧ポンプや該油圧ポンプを備えた油圧作動装置に適した作動油の給排を行うことができ、油圧ポンプや油圧作動装置の動力効率の著しい向上を図ることができる。
請求項２においては、前記低圧側領域と高圧側領域の各々に、前記基準円において、単一のメインポートと、該メインポートの両端から等間隔に離間配置する一対のチャージポートを開口すると共に、該チャージポートと前記メインポートは、前記可動斜板の傾転軸線を中心として軸対称に形成するので、ポンプ作用時に前記可動斜板に対する傾転モーメントの発生をなくすことができ、可動斜板の操作力を軽減して、油圧ポンプの変速操作性を大きく向上させることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係わる油圧ポンプを備えた油圧式無段変速装置の側面一部断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は油圧式無段変速装置からセンタセクションを除いた後のハウジングの背面図、図４は油圧式無段変速装置からハウジングを除いた後のセンタセクションの正面図、図５は図１のＢ−Ｂ矢視断面図、図６は図４のＣ−Ｃ矢視断面図、図７は油圧回路図、図８はバルブプレートの別形態を示すバルブプレートの正面図であって、図８（ａ）はチャージポートを上部境界近傍に開口した場合のバルブプレートの正面図であり、図８（ｂ）はチャージポートをポンプ軸を挟んで反対側に開口した場合のバルブプレートの正面図である。

まず、本発明に係わる油圧作動装置である油圧式無段変速装置１の全体構成について、図１乃至図５により説明する。なお、本実施例では、図１に示す矢印１４の方向を前方、矢印１５に示す方向を上方として説明する。該油圧式無段変速装置１は、アキシャルピストン式の油圧ポンプ２と油圧モータ３により構成され、該油圧ポンプ２と油圧モータ３はハウジング４内で上下に並設されており、これら油圧ポンプ２、油圧モータ３、及びハウジング４の後端に、前記閉回路を内設するセンタセクション５が覆設されている。

このうちの油圧ポンプ２は、ポンプ軸２１、該ポンプ軸２１が挿嵌されてポンプ軸２１と共に回動するシリンダブロック２２、該シリンダブロック２２に摺動自在に挿嵌される複数のピストンであるプランジャ２３、及び該プランジャ２３の頂部に摺接する可動斜板２４から成り、可変容積型の油圧ポンプとして構成されている。そして、前記可動斜板２４は、その傾転角を変更することにより、プランジャ２３の摺動量を規制して油圧ポンプ２からの作動油の吐出量と吐出方向を調節するようにしている。また、前記センタセクション５には、一対のメイン油路５ａ・５ｂが左右に平行に穿設され、該メイン油路５ａ・５ｂから成る閉回路を介して、前記油圧ポンプ２と油圧モータ３が圧油によって流体接続されている。

一方、前記油圧モータ３は、油圧ポンプ２と同様に、一端がセンタセクション５に挿嵌されると共に他端がハウジング４によって回動自在に支持されるモータ軸３１、該モータ軸３１が挿嵌されてモータ軸３１と共に回動するシリンダブロック３２、該シリンダブロック３２に摺動自在に挿嵌される複数のプランジャ３３、及び該プランジャ３３の頂部に摺接する固定斜板３４から成り、固定容積型の油圧モータとして構成されている。そして、該固定斜板３４は、前記ハウジング４の内壁に傾転した状態で固設されている。

このような油圧ポンプ２・油圧モータ３におけるシリンダブロック２２・３２の基部端面２２ａ・３２ａと、前記センタセクション５の前側面５ｃとの間には、それぞれ、ピン６等によってセンタセクション５側に固設されたバルブプレート７・８が介装され、該バルブプレート７・８上には、前記シリンダブロック２２・３２の基部端面２２ａ・３２ａが摺動しながら回転する摺動面７ａ・８ａが形成されている。

これにより、エンジン等からの駆動力がポンプ軸２１に入力されて油圧ポンプ２が駆動されると、該油圧ポンプ２の駆動によって吐出される作動油は、センタセクション５内のメイン油路５ａ・５ｂ等を介して前記油圧モータ３に供給され、この作動油の給排によって油圧モータ３が駆動されて、その駆動力が、変速動力として前記モータ軸３１より出力される構成となっている。

なお、図１に示すように、前記油圧モータ３においては、センタセクション５の前側面５ｃとシリンダブロック３２の基部端面３２ａとの間の油圧モータ軸３１上には、外周突起部３１ａが形成され、該外周突起部３１ａは、前記シリンダブロック３２の軸孔３２ｄよりも大径に構成されており、油圧式無段変速装置１の組立時に、シリンダブロック３２が油圧モータ軸３１から抜脱しようとしても、前記外周突起部３１ａによってシリンダブロック３２を係止させることができ、組立性を向上させるようにしている。

また、前記ハウジング４内における油圧ポンプ２の収納空間には、操作レバー９が配設され、該操作レバー９の前端部は、ピン軸１０によって前記可動斜板２４に回動自在に連結されている。一方、操作レバー９の後端部には、ハウジング４に回動自在に支持されるトラニオン軸１１が固設され、該トラニオン軸１１は、ハウジング４の外部へ突出されており、その突出端には、トラニオンアーム１２がボルト１３等によって固設されている。

これにより、油圧ポンプ２の外部からトラニオンアーム１２を操作してトラニオン軸１１を回動させ、該トラニオン軸１１の軸線（以下、「傾転軸線」とする。）１１ａを中心にして前記操作レバー９を上下回動させることにより、前記ピン軸１０を昇降させて可動斜板２４の傾転角を変更できるようにしている。

次に、このような油圧式無段変速装置１の油圧回路構成について、図１乃至図７により説明する。図１乃至図３に示すように、油圧ポンプ２において、前記シリンダブロック２２には、周方向に複数の円筒状のシリンダ２２ｂが穿設され、該複数のシリンダ２２ｂは、前記ポンプ軸２１を中心とした円周上に、所定の中心角αをもって等間隔に配置されている。

更に、該シリンダ２２ｂは、ポンプ軸２１の軸方向に延設され、該シリンダ２２ｂの前端側は、前記シリンダブロック２２の前側端面に開口されており、該開口から、前記プランジャ２３が、シリンダ２２ｂ内に前後摺動自在に挿嵌されている。

一方、シリンダ２２ｂの後端側には、シリンダポート２２ｃが開口され、該シリンダポート２２ｃは、前記シリンダブロック２２の基部端面２２ａに、背面視で短い円弧状に形成されると共に、該シリンダポート２２ｃの中心は、全て、ポンプ軸２１の軸心を中心とする円（以下、「基準円」とする。）１６上を回転するようにしている。そして、該基準円１６は、前記シリンダ２２ｂを配置した円周と一致している。

油圧モータ３についても同様に、前記シリンダブロック３２には、周方向に複数の円筒状のシリンダ３２ｂが穿設され、該複数のシリンダ３２ｂは、前記モータ軸３１を中心とした円周上に、所定の中心角αをもって等間隔に配置されている。

更に、該シリンダ３２ｂも、モータ軸３１の軸方向に延設され、該シリンダ３２ｂの前端側は、前記シリンダブロック３２の前側端面に開口されており、該開口から、前記プランジャ３３が、シリンダ３２ｂ内に前後摺動自在に挿嵌されている。

一方、シリンダ３２ｂの後端側には、シリンダポート３２ｃが開口され、該シリンダポート３２ｃも、前記シリンダブロック３２の基部端面３２ａに背面視で短い円弧状に形成されると共に、該シリンダポート３２ｃの中心は、全て、モータ軸３１の軸心を中心とする基準円１７上を回転するようにしている。そして、該基準円１７は、前記シリンダ３２ｂを配置した円周と一致している。

そして、図３、図４に示すように、このようなシリンダポート２２ｃ・３２ｃを開口した基部端面２２ａ・３２ａは、前述のバルブプレート７・８にそれぞれ摺接されており、該バルブプレート７・８に開口された後述の各ポートを介して、前記シリンダ２２ｂ・３２ｂは、それぞれシリンダポート２２ｃ・３２ｃからセンタセクション５内の各油路に連通されている。

また、図１、図５乃至図７に示すように、このセンタセクション５内には、前述の如く、左右に平行にメイン油路５ａ・５ｂが穿設され、該メイン油路５ａ・５ｂには、自吸式チェック弁１８・１８が配設され、該自吸式チェック弁１８・１８を介して、前記メイン油路５ａ・５ｂが吸引油路１９に接続されており、該吸引油路１９は、フィルター２０を介して、前記ハウジング４内に形成された油溜まり２５に連通されている。なお、該自吸式チェック弁１８・１８への作動油は、前記油溜まり２５ではなく、図示せぬ外部リザーブタンクに連通して吸い込むようにしてもよく、この場合は、前記フィルター２０を省略することができる。

これにより、メイン油路５ａ・５ｂ内が低圧になると、作動油が前記油溜まり２５からフィルター２０を介して自然吸引されるようにすることができ、中立状態でエンジンを停止して坂道に作業車両を停車させた場合に、前記一対のメイン油路５ａ・５ｂが低圧となることを防止し、これにより、作業車両が坂道を転がり落ちる、いわゆるフリーホイール現象を防止することができる。

すなわち、中立状態でエンジンを停止して坂道に作業車両を停車させると、該作業車両の駆動輪に作動連結されたモータ軸３１には、駆動輪が車重を受けて転がり落ちようとする回転力が加わり、該モータ軸３１に支持された油圧モータ３がポンプ作用を行おうとする。この際、油圧ポンプ２及び油圧モータ３を流体接続する前記一対のメイン油路５ａ・５ｂに作動油が充満されていると、該作動油によって前記油圧モータ３には制動力が作用するが、その一方で、油圧モータ３のポンプ作用によって、前記一対のメイン油路５ａ・５ｂの一方が高圧となり、シリンダブロック２２・３２とプランジャ２３・３３との間や、シリンダブロック２２・３２とバルブプレート７・８との間など、各部の摺動個所から作動油が漏洩しやすくなる。

このような漏洩が生じると、低圧側メイン油路から高圧側メイン油路への作動油の循環が起こり、高圧側メイン油路からの作動油漏洩が助長され、最終的に、一対のメイン油路５ａ・５ｂ内の作動油がなくなり、駆動輪が自由に回転し始めて作業車両が坂道を転げ落ちる。このようなフリーホイール現象に対し、前記自吸式チェック弁１８・１８を備えることにより、前記一対のメイン油路５ａ・５ｂのうち低圧となった側へ作動油が自動的に補給され、前記フリーホイール現象を有効に防止することができるのである。

更に、メイン油路５ａ・５ｂには、チェック弁２６・２６が配設され、該チェック弁２６・２６を介して、前記メイン油路５ａ・５ｂは、作動油補給油路４３・４６にそれぞれ接続されており、該チェック弁２６・２６のうちで低圧側のチェック弁を通じて、作動油補給油路４３・４６からの作動油を、メイン油路５ａ・５ｂのうちの該当する方に補給できるようにしている。そして、該作動油補給油路４３・４６間には、両方向リリーフ弁２７が介設されており、作動油補給油路４３・４６内に一定以上の圧力がかかると、作動油をリリーフ油路４７を介して油溜まり２５に逃がし、作動油補給油路４３・４６内を規定の補給油圧に調圧できるようにしている。

この作動油補給油路４３・４６は、それぞれメイン油路５ａ・５ｂの上部に互いに平行に穿設されると共に、該作動油補給油路４３・４６の下端は、それぞれ前記チェック弁２６・２６を介してメイン油路５ａ・５ｂの上端に接続されている。一方、作動油補給油路４３・４６の上下途中部は、異なる高さにおいて平面視で交差するように形成した上下の横油路４２・４５の前端に、それぞれ接続され、該横油路４２・４５の後端は、前記センタセクション５の後半部に左右に平行に穿設した縦油路４４・４１の上端にそれぞれ接続されている。

このような縦油路４４・４１や前記メイン油路５ａ・５ｂが、前記バルブプレート７・８に開口された各ポートに接続されており、油圧ポンプ２・油圧モータ３のシリンダ２２ｂ・３２ｂ内の作動油が、シリンダポート２２ｃ・３２ｃ、バルブプレート７・８の各ポートを介して、センタセクション５内の前記縦油路４４・４１やメイン油路５ａ・５ｂに給排されるようにしている。

次に、前記バルブプレート７・８の各ポートと、該各ポートから前記作動油補給油路４３・４６へのチャージ構造について、図１、図３乃至図７により説明する。前記バルブプレート７においては、シリンダポート２２ｃの回転軌跡である前記基準円１６上に、左右一対のメインポート７ｂ・７ｃ、上下二対のチャージポート７ｄ・７ｅ、チャージポート７ｆ・７ｇが開口されている。このうち、メインポート７ｂ・７ｃは、いずれも前記シリンダポート２２ｃと略同じ形状と大きさに形成されると共に、それぞれ油路５ｄ・５ｅを介して前記メイン油路５ａ・５ｂに連通されており、これにより、作動油は、メインポート７ｂ・７ｃから、それぞれ油路５ｄ・５ｅを介してメイン油路５ａ・５ｂに給排される。

一方、前記チャージポート７ｄ・７ｅは、それぞれ油路５ｆ・５ｇを介して単一の前記縦油路４１に連通されており、作動油は、チャージポート７ｄ・７ｅから、それぞれ油路５ｆ・５ｇ、縦油路４１、横油路４５を介して作動油供給油路４６に供給される。チャージポート７ｆ・７ｇについても、それぞれ油路５ｈ・５ｉを介して単一の前記縦油路４４に連通されており、作動油は、チャージポート７ｆ・７ｇから、それぞれ油路５ｈ・５ｉ、縦油路４４、横油路４２を介して前記作動油供給油路４３に供給される。

ここで、例えば、図１に示すように、可動斜板２４が、前記トラニオンアーム１２によって上部が前方に傾くように傾転された状態で、ポンプ軸２１が、矢印４８の方向、つまり背面視で時計回りに回動されると、シリンダブロック２２も時計回りに回動し、該シリンダブロック２２のシリンダ２２ｂ内を往復摺動する前記各プランジャ２３は、ポンプ軸２１の直上位置で上死点位置Ｕとなり、ポンプ軸２１の直下位置で下死点位置Ｄとなる。

そして、このシリンダブロック２２が時計回りに一回転する間、各プランジャ２３は、図３、図４に示す領域４９では、前記下死点位置Ｄから上死点位置Ｕにかけてシリンダ２２ｂ内を前方に突出するように摺動変位して低圧となり、作動油をシリンダ２２ｂ内に吸引する吸入プロセスを行い、図３、図４に示す領域５０では、上死点位置Ｕから下死点位置Ｄにかけてシリンダ２２ｂ内を前方から後方に引き込むように摺動変位して高圧となり、作動油をシリンダ２２ｂ内から吐出する吐出プロセスを行う。

このうちの吸入プロセスでは、シリンダブロック２２側の各シリンダポート２２ｃが、バルブプレート７側のメインポート７ｃとチャージポート７ｆ・７ｇに連通し、メイン油路５ｂ内の作動油は、油路５ｅからメインポート７ｃを通ってシリンダ２２ｂ内に吸い込まれる。なお、作動油補給油路４３内の作動油については、該作動油補給油路４３がメイン油路５ａ・５ｂに対してチェック弁２６・両方向リリーフ弁２７によって遮断されているため、チャージポート７ｆ・７ｇを通ってシリンダ２２ｂ内に吸い込まれることはない。

一方、前記吐出プロセスでは、シリンダブロック２２側の各シリンダポート２２ｃが、バルブプレート７側のメインポート７ｂとチャージポート７ｄ・７ｅに連通し、各シリンダ２２ｂ内の作動油が、メインポート７ｂからは、油路５ｄを通ってメイン油路５ａに向けて吐出され、チャージポート７ｄ・７ｅからは、それぞれ油路５ｆ・５ｇより、縦油路４１、横油路４５を通って作動油補給油路４６に向けて吐出される。

逆に、可動斜板２４の傾転方向を上記と反対にすると、モータ軸３１の回転方向も反対となる。つまり、前記領域４９では、高圧となりシリンダ２２ｂ内から作動油が吐出して吐出プロセスが行われ、前記領域５０では、低圧となりシリンダ２２ｂ内に作動油が吸引されて吸入プロセスが行われるようになる。

この場合は、吸入プロセスでは、シリンダブロック２２側の各シリンダポート２２ｃが、バルブプレート７側のメインポート７ｂとチャージポート７ｄ・７ｅに連通し、メイン油路５ａ内の作動油は、油路５ｄからメインポート７ｂを通ってシリンダ２２ｂ内に吸い込まれる。なお、作動油補給油路４６内の作動油についても、該作動油補給油路４６がメイン油路５ａ・５ｂに対してチェック弁２６・両方向リリーフ弁２７によって遮断されているため、チャージポート７ｄ・７ｅを通ってシリンダ２２ｂ内に吸い込まれることはない。

一方、吐出プロセスでは、シリンダブロック２２側の各シリンダポート２２ｃが、バルブプレート７側のメインポート７ｃとチャージポート７ｆ・７ｇに連通し、各シリンダ２２ｂ内の作動油が、メインポート７ｃからは、油路５ｅを通ってメイン油路５ｂに向けて吐出され、チャージポート７ｆ・７ｇからは、それぞれ油路５ｈ・５ｉより、縦油路４４、横油路４２を通って作動油補給油路４３に向けて吐出される。

このように、作動油補給油路４３に、チャージポート７ｆ・７ｇを、油路５ｈ・５ｉ、縦油路４４、横油路４２を介して連通すると共に、作動油補給油路４６にも、チャージポート７ｄ・７ｅを、油路５ｆ・５ｇ、縦油路４１、横油路４５を介して連通することにより、油圧ポンプ２のシリンダ２２ｂから吐出される作動油を、チャージポート７ｄ乃至７ｇから作動油補給油路４３・４６に対して供給できるようにして、閉回路に作動油を補給可能な本発明に係わるチャージ構造２８が形成されている。

すなわち、油圧モータ３に閉回路を介して流体接続される油圧ポンプ２において、該油圧ポンプ２から吐出される圧油の一部を前記閉回路の作動油補給油路４３・４６に供給するチャージ構造２８を設けたので、前記閉回路への作動油補給のためのチャージポンプを別途に設ける必要がなく、部品点数を減少させて部品コストの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。更に、チャージポンプを油圧ポンプ２の外部に設けた場合のような、長い油圧配管が不要となり、配管スペースによる機体の大型化や、油圧配管との干渉による他の装置配置の自由度の制限を防ぐことができる。また、チャージポンプを油圧ポンプ２に一体的に設ける場合のような、チャージポンプのための設置スペースが不要となり、油圧ポンプ２を含む装置全体の大型化も避けることができる。

また、バルブプレート８においては、前記シリンダポート３２ｃの回転軌跡である前記基準円１７上に、通常のキドニー状の左右一対のメインポート８ｂ・８ｃのみが開口されている。該メインポート８ｂ・８ｃは、それぞれ油路５ｊ・５ｋを介して前記メイン油路５ａ・５ｂに連通されている。

これにより、例えば、油圧ポンプ２のメインポート７ｂからメイン油路５ａ内に作動油が吐出されると、該作動油は、油路５ｊ、メインポート８ｂ、シリンダポート３２ｃを通ってシリンダ３２ｂ内に流入し、該シリンダ３２ｂ内が高圧となってプランジャ３３が前方に突出し、該プランジャ３３の頂部が前記固定斜板３４に押圧されて、その反力により、プランジャ３３が挿嵌されたシリンダブロック３２ごとモータ軸３１が回動される。前記油圧ポンプ２のメインポート７ｃからメイン油路５ｂ内に作動油が吐出されると、モータ軸３１は反対方向に回動されることとなる。

次に、前記メインポート７ｂ・７ｃとチャージポート７ｄ乃至７ｇについて、図３、図４により説明する。前記メインポート７ｂ・７ｃは、前述のように、シリンダポート２２ｃと略同じ形状と大きさに形成される一方、チャージポート７ｄ乃至７ｇは、シリンダポート２２ｃを円周方向に大きく圧縮したような、小面積の矩形状に形成されており、作動油補給油路４３・４６に供給する作動油（以下、「補給用作動油」とする。）の油量を、メイン油路５ａ・５ｂに直接供給する作動油（以下、「駆動用作動油」とする。）よりも著しく少なくして、作動油を補給用作動油に多量に振り分けることに起因した動力伝達ロスを低減するようにしている。

そして、領域４９と領域５０との間にあって前記上死点位置Ｕに相当する上部境界５１の近傍と、同じく領域４９と領域５０との間にあって前記下死点位置Ｄに相当する下部境界５２の近傍とは、作動油の流れが吸入から吐出に、または逆に吐出から吸入に徐々に移行する遷移域にあるため、油量や油圧の変化が小さい。これにより、上部境界５１近傍に開口された前記チャージポート７ｄ・７ｆや、下部境界５２近傍に開口された前記チャージポート７ｅ・７ｇによって、油量や油圧の変化が少ない補給用作動油を供給することができる。

更に、前記領域４９と領域５０のいずれにおいても、可動斜板２４は、前記傾転軸線１１ａを中心として回転する作用力をプランジャ２３から受けており、このため、メインポート７ｂ・７ｃとチャージポート７ｄ乃至７ｇを傾転軸線１１ａを中心に上下対称に配置することにより、油圧ポンプ２の駆動時には、可動斜板２４に対しては傾転モーメントが発生しない。

すなわち、前記油圧ポンプ２は、アキシャルピストン式であって、該油圧ポンプ２を駆動するポンプ軸２１と、該ポンプ軸２１の周方向に複数のシリンダ２２ｂを有し該ポンプ軸２１と一体回転するシリンダブロック２２と、前記シリンダ２２ｂに摺動自在に挿嵌する複数のピストンであるプランジャ２３と、該プランジャ２３の頂部に斜めに摺接し前記シリンダブロック２２の回転によってプランジャ２３をシリンダ２２ｂ内で往復摺動させる可動斜板２４を備えると共に、前記閉回路を内設したセンタセクション５側には、前記シリンダブロック２２の基部端面２２ａが摺動しながら回転する摺動面７ａを設け、該摺動面７ａにおいては、前記シリンダ２２ｂ内に連通するシリンダポート２２ｃの回転軌跡を示す基準円１６上に、例えば前述の如く、前記閉回路からの作動油がシリンダポート２２ｃを通じてシリンダ２２ｂ内に吸入される低圧側領域である領域４９と、該シリンダ２２ｂ内の作動油がシリンダポート２２ｃを通じて前記閉回路に吐出される高圧側領域である領域５０を設け、該低圧側領域４９と高圧側領域５０の各々には、前記閉回路のメイン油路５ａ・５ｂと連通するメインポート７ｂ・７ｃと、前記閉回路への作動油補給油路４３・４６と連通するチャージポート７ｄ乃至７ｇを開口するので、前記基準円１６上におけるメインポート７ｂ・７ｃとチャージポート７ｄ乃至７ｇの面積と位置を変更するだけで、メイン油路５ａ・５ｂと作動油補給油路４３・４６に供給する作動油の油量と油圧等を自在に変更することができ、種々の油圧ポンプや該油圧ポンプを備えた油圧作動装置に適した作動油の給排を行うことができ、油圧ポンプや油圧作動装置の動力効率の著しい向上を図ることができる。

更に、前記低圧側領域である領域４９と高圧側領域である領域５０の各々に、前記基準円１６において、単一のメインポート７ｂ・７ｃと、該メインポート７ｂ・７ｃの両端から等間隔に離間配置する一対のチャージポート７ｄ・７ｅ、チャージポート７ｆ・７ｇを開口すると共に、該チャージポート７ｄ・７ｅ、チャージポート７ｆ・７ｇと前記メインポート７ｂ・７ｃは、前記可動斜板２４の傾転軸線１１ａを中心として軸対称に形成するので、ポンプ作用時に前記可動斜板２４に対する傾転モーメントの発生をなくすことができ、可動斜板２４の操作力を軽減して、油圧ポンプ２の変速操作性を大きく向上させることができる。

なお、油圧ポンプ２のメインポート７ｂ・７ｃと、油圧モータ３のメインポート８ｂ・８ｃのいずれの円周方向端部にも、基準円１６・１７上を外側に向けて伸びる三角形状の溝から成るノッチ５３が形成されている。該ノッチ５３は、前記吸入プロセスから吐出プロセスに移行する時に、シリンダ２２ｂを吐出側のメインポートに徐々に連通させるものである。

例えば、図３に示すように、矢印４８の方向に回転するシリンダポート２２ｃが、図４に示す摺動面７ａによって遮断されてメインポート７ｂのノッチ５３の先端部に連通した後から、吐出側のメインポート７ｂに連通するまでの間、シリンダ２２ｂ内の油圧は徐々に昇圧される。これにより、シリンダ２２ｂ内にメインポート７ｂから高圧の作動油が急激に流入するのを抑制し、騒音の原因となる圧力脈動を抑えることができる。

次に、メインポートとチャージポートの別形態について、図８により説明する。図８（ａ）に示すバルブプレート５４の場合、前記基準円１６上に、小面積の円形状のチャージポート５４ｄ・５４ｅが前記上部境界５１を挟んで左右対称位置に開口されている。同じく基準円１６上には、前記メインポート７ｂ・７ｃよりも円周方向に長くて大面積の円弧状のメインポート５４ｂ・５４ｃが前記下部境界５２を挟んで左右対称位置に開口されると共に、該メインポート５４ｂ・５４ｃの円周方向両端部には、前記ノッチ５３が形成されている。

このように、チャージポート５４ｄ・５４ｅが、前記バルブプレート７とは異なり、一対しかなく、しかも上下一方にのみ横並びに配設されていると、前記バルブプレート７のような長い縦油路４１・４４や横油路４２・４５が不要となり、チェック弁２６や両方向リリーフ弁２７の配置の自由度も高くなる。

すなわち、前記チャージポート５４ｄ・５４ｅは、前記基準円１６において、例えば、低圧側領域である領域４９と高圧側領域である領域５０間に形成される二つの境界５１・５２の一方である上部境界５１を挟んで対称に開口するので、チャージポート５４ｄ・５４ｅから作動油補給油路４６・４３までの油路である縦油路４１・４４や横油路４２・４５の加工や、該作動油補給油路４６・４３に接続するチェック弁２６やリリーフ弁である両方向リリーフ弁２７等の弁配置も容易となり、製造コストの低減や組立性の向上を図ることができる。

そして、このようにして摺動面５４ａに開口されるポート５４ｂ乃至５４ｅは、前記基準円１６上に等間隔に形成されると共に、その間隔を埋めるようにして、シリンダブロック５６には、円周方向の長さが同一で円弧状に形成されたシリンダポート５６ａ乃至５６ｄが形成されている。

この図８（ａ）の場合は、シリンダポート５６ａの両端は、それぞれチャージポート５４ｄ・５４ｅの外周部に僅かに重なっており、該シリンダポート５６ａは、低圧側と高圧側の異なる圧力の領域４９・５０に跨るようにして同時に連通される。シリンダポート５６ｂの一端は、メインポート５４ｂのノッチ５３先端に僅かに重なると共に、シリンダポート５６ｂの他端は、チャージポート５４ｄの外周部に僅かに重なっており、該シリンダポート５６ｂは、同じ領域５０内でメインポート５４ｂとチャージポート５４ｄに跨るようにして同時に連通される。

更に、シリンダポート５６ｃの両端は、それぞれメインポート５４ｂ・５４ｃの各ノッチ５３先端に僅かに重なっており、該シリンダポート５６ｃは、低圧側と高圧側の異なる圧力の領域４９・５０に跨るようにして同時に連通される。シリンダポート５６ｄの一端は、チャージポート５４ｅの外周部に僅かに重なると共に、シリンダポート５６ｄの他端は、メインポート５４ｃのノッチ５３先端に僅かに重なっており、該シリンダポート５６ｄは、同じ領域４９内でチャージポート５４ｅとメインポート５４ｃに跨るようにして同時に連通される。これにより、基準円１６上を回転中は、プランジャ２３の内部空間は、外部から完全には遮断されることがなく、閉回路に対して常に開放状態に設定することができる。

すなわち、シリンダポート５６ａ乃至５６ｄが、回転する間に、それぞれ異なる圧力側の領域にある一対のチャージポート５４ｄ・５４ｅまたは一対のメインポート５４ｂ・５４ｃに同時に連通したり、同じ圧力側の領域内でチャージポート５４ｄとメインポート５４ｂまたはチャージポート５４ｅとメインポート５４ｃに同時に連通可能な構成とするので、シリンダポート５６ａ乃至５６ｄに連通するピストンであるプランジャ２３内を閉回路に開放して、該プランジャ２３内への圧の閉じ込みを抑制することができ、高圧による部品の破損や騒音の発生を防止することができるのである。

また、図８（ｂ）に示すバルブプレート５５の場合、基準円１６上に、小面積の円形状のチャージポート５５ｄ・５５ｅが、前記チャージポート５４ｄ・５４ｅと異なり、ポンプ軸２１を挟んで反対側の対称位置に開口されている。同じく基準円１６上には、前記メインポート５４ｂ・５４ｃと略同じ形状と大きさのメインポート５５ｂ・５５ｃが、前記メインポート５４ｂ・５４ｃと異なり、ポンプ軸２１を挟んで反対側の対称位置に開口されると共に、該メインポート５５ｂ・５５ｃにも、円周方向両端部に前記ノッチ５３が形成されている。

このように、チャージポート５５ｄ・５５ｅが、前記バルブプレート７とは異なり、一対しかなく、しかも中心角で１８０度離れた位置に配設されていると、チャージポート５５ｄ・５５ｅの一方の低圧側の圧力と他方の高圧側の圧力の大きさは略同等となるため、作動油補給油路４３・４６への作動油の油圧変動を減少させることができる。

すなわち、前記チャージポート５５ｄ・５５ｅは、前記基準円１６において、前記ポンプ軸２１を挟んで対称に開口するので、作動油補給油路４３・４６への作動油の油圧変動を減少させることができ、部品寿命の向上や騒音の発生を抑制することができる。

そして、このようにして摺動面５５ａに開口されるポート５５ｂ乃至５５ｅも、前記基準円１６上に等間隔に形成されると共に、その間隔を埋めるようにして、シリンダブロック５６には、円周方向の長さが同一で円弧状に形成されたシリンダポート５７ａ乃至５７ｄが形成されている。

この図８（ｂ）の場合も、図８（ａ）と同様に、シリンダポート５７ａ乃至５７ｄは、チャージポート５５ｄ・５５ｅの外周部や、メインポート５５ｂ・５５ｃのノッチ５３先端と僅かに重なっており、基準円１６上を回転中に、プランジャ２３の内部空間は、外部から完全には遮断されることがなく、閉回路に対して常に開放状態にすることができ、これにより、該プランジャ２３内への圧の閉じ込みを抑制することができ、高圧による部品の破損や騒音の発生を防止することができる。

本発明は、離間された油圧モータに閉回路を介して流体接続される、全ての油圧ポンプ、または該油圧ポンプを油圧モータと一体化して収納する油圧式無段変速装置等の油圧作動装置に適用することができる。

本発明に係わる油圧ポンプを備えた油圧式無段変速装置の側面一部断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 油圧式無段変速装置からセンタセクションを除いた後のハウジングの背面図である。 油圧式無段変速装置からハウジングを除いた後のセンタセクションの正面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。 油圧回路図である。 バルブプレートの別形態を示すバルブプレートの正面図であって、図８（ａ）はチャージポートを上部境界近傍に開口した場合のバルブプレートの正面図であり、図８（ｂ）はチャージポートをポンプ軸を挟んで反対側に開口した場合のバルブプレートの正面図である。

２ 油圧ポンプ
３ 油圧モータ
５ センタセクション
５ａ・５ｂ メイン油路
７ａ 摺動面
７ｂ・７ｃ メインポート
７ｄ乃至７ｇ チャージポート
１１ａ 傾転軸線
１６ 基準円
２１ ポンプ軸
２２ シリンダブロック
２２ａ 基部側端
２２ｂ シリンダ
２２ｃ シリンダポート
２３ ピストン
２４ 可動斜板
２８ チャージ構造
４３・４６ 作動油補給油路
４９ 低圧側領域
５０ 高圧側領域

Claims (2)

1. 油圧モータに閉回路を介して流体接続される油圧ポンプにおいて、該油圧ポンプから吐出される圧油の一部を前記閉回路の作動油補給油路に供給するチャージ構造を設け、前記油圧ポンプは、アキシャルピストン式であって、該油圧ポンプを駆動するポンプ軸と、該ポンプ軸の周方向に複数のシリンダを有し、該ポンプ軸と一体回転するシリンダブロックと、前記シリンダに摺動自在に挿嵌する複数のピストンと、該ピストンの頂部に斜めに摺接し前記シリンダブロックの回転によってピストンをシリンダ内で往復摺動させる可動斜板を備えると共に、前記閉回路を内設したセンタセクション側には、前記シリンダブロックの基部側端が摺動しながら回転する摺動面を設け、該摺動面においては、前記シリンダ内に連通するシリンダポートの回転軌跡を示す基準円上に、前記閉回路からの作動油がシリンダポートを通じてシリンダ内に吸入される低圧側領域と、該シリンダ内の作動油がシリンダポートを通じて前記閉回路に吐出される高圧側領域を設け、該低圧側領域と高圧側領域の各々には、前記閉回路のメイン油路と連通するメインポートと、前記閉回路への作動油補給油路と連通するチャージポートを開口することを特徴とする油圧ポンプ。
2. 前記低圧側領域と高圧側領域の各々に、前記基準円において、単一のメインポートと、該メインポートの両端から等間隔に離間配置する一対のチャージポートを開口すると共に、該チャージポートと前記メインポートは、前記可動斜板の傾転軸線を中心として軸対称に形成することを特徴とする請求項１に記載の油圧ポンプ。

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