JP5384735B2 - 油圧ポンプのニュートラル復帰装置 - Google Patents

Description

この発明は、油圧軸流ポンプのニュートラル復帰（ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｎｅｕｔｒａｌ、略称「ＲＴＮ」）装置及びそのＲＴＮ装置を含む油圧ポンプに関する。

油圧軸流ピストンポンプは、多くの場合、油圧回路を通じて油圧モータと油圧で連結されている。ポンプは、通常、プーリ及びベルトに連結される入力軸により駆動される。プーリ及びベルトは、内燃機関と連結される。ポンプ内の軸流ピストンは揺動可能な斜板と連動し、ポンプを回すとピストンが斜板と連動する。ピストンの動作は、ポンプからモータへの作動油の動きをもたらす。斜板の揺動動作は、通常、油圧ポンプ及びモータを有する車両の操縦者により操作される手動コントロール又はフットペダル機構のいずれかとリンク機構で連結されるトラニオンアームによってコントロールされる。

上記に説明した油圧ポンプは、ポンプの回転がポンプ外への作動油の一切の動きを生じさせないように、ポンプのピストンが軸方向に動かない位置にニュートラルポジションを有する。ＲＴＮ装置は、トラニオンアームを回動させる力が作用しないとき、斜板をニュートラルポジションに戻すように斜板に作動する。このような装置は、車両の不測の動作を最小限にすることができ、車両の操縦者が、トラニオンアームとリンク機構を通じて連結される手動コントロール又はフットペダル機構に関与することができなくなった場合にポンプをニュートラルに戻すことができる。

改良されたニュートラル戻り装置設計を有する油圧ポンプは、ハウジング、シリンダブロック、複数のピストン、斜板、トラニオンアーム、第一付勢機構、及び第二付勢機構を有する。シリンダブロックは、ハウジングの内部に回転運動のために配置されており、複数のピストンチェインバーを有する。シリンダブロックは、シリンダブロック回転軸を中心に回転する。各ピストンは、それぞれのピストンチェインバーに受け入れられる。斜板は、ハウジングの内部に揺動動作のために配置されており、ピストンと協働してピストンチェインバーの可動範囲を変える。斜板は、ピボット軸を揺動の軸としている。トラニオンアームは、円筒軸部及びその軸部と連結又は一体形成されたカム部を具えている。トラニオンアームは、斜板の揺動動作をコントロールするために、斜板に作用するように連結される。円筒軸部は、ピボット軸と平行、且つ、偏心した位置にあるトラニオンアーム回動軸を画定する。カム部は、ハウジング内に配置され、また、トラニオンアーム回動軸と交差し、且つ、トラニオンアーム回動軸と直角で交わるカム部を通るカム部中心線と対称な反対側に第一側方カム面及び第二側方カム面を有している。第一付勢機構は、ハウジング内に配置され、カム部をニュートラルポジションに向かう第一方向に動かすために第一側方カム面と協働する。第二付勢機構は、ハウジング内に配置され、カム部をニュートラルポジションに向かう第二方向に動かすために第二側方カム面と協働する。第二方向は、第一方向と反対方向である。

油圧軸流ポンプのニュートラル復帰（ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｎｅｕｔｒａｌ、略称「ＲＴＮ」）装置の一つの例は、トラニオンアーム回動軸を有するトラニオンアームの円筒部と連結又は一体形成され、油圧ポンプの斜板に作用するように連結されるカム部を有する。カム部は、油圧ポンプ内に配置され、トラニオンアーム回動軸と交差し、且つ、トラニオンアーム回動軸と直角で交わるカム部を通るカム部中心線と対称な反対側に第一側方湾曲カム面及び第二側方湾曲カム面を有する。また、ＲＴＮ装置は、第一付勢機構及び第二付勢機構を有している。第一付勢機構は、油圧ポンプ内に配置され、カム部をニュートラルポジションに向かう第一方向に動かすために第一側方カム面と協働する。第二付勢機構は、油圧ポンプ内に配置され、カム部をニュートラルポジションに向かう第二方向に動かすために第二側方カム面と協働する。第二方向は、第一方向と反対方向である。

改良されたニュートラル戻り（ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ ｎｅｕｔｒａｌ、略称「ＲＴＮ」）装置を有する油圧軸流ポンプの分解斜視図。 ＲＴＮ装置を表す、図１のポンプのハウジングの縦断面図。 油圧ポンプの他の縦断面図。

図１を参照すると、油圧ポンプ１０は、ハウジング１２、シリンダブロック１４、複数のピストン１６、斜板１８、トラニオンアーム２２、第一付勢機構２４、及び第二付勢機構２６を有する。付勢機構２４、２６は、ポンプの回転が、ポンプに接続される油圧モータのような外部の装置へ向かうポンプ外への作動油の一切の動きを生じさせないように、ポンプ１０をニュートラルポジションにするためにトラニオンアーム２２と協働する。

実施例に示されるように、ポンプ１０は、第一側壁３０、第二側壁３２、第三側壁３４、及び第四側壁３６の４つの側壁を有することで構成されている。側壁３０乃至３６は、内部空洞３８、第一開口４２、及び第二開口４４を画定する。実施例に示されるように、第一開口４２は、全体として、長方形又は正方形の形状であり、第二開口４４は、全体として、円形又は円筒形の形状である。また、内部空洞３８は、ハウジング１２の側壁（図示は第一側壁３０）にその空洞３８から外向きに延びるカットアウト４６を有する。

ハウジング１２は、さらに、ハウジング１２の外面から内部空洞３８へ延びる複数の孔を有する。例えば、ハウジング１２の第二側壁３２は、ハウジング１２の外面から内部空洞３８へ延びる排出口４８を具える。また、ハウジング１２は、排出部５０を具えることができる。図３を参照すると、排出部５０は、ハウジング１２の外面から延出する円筒形状の穴であるが、それぞれの側壁（例えば、第三側壁３４。）からハウジング１２の内部空洞３８内に貫き延びているものではない。排出口４８と排出部５０は、図１に示されている以外のハウジング１２の側壁に設けることができる。また、ハウジング１２は、ハウジング（図示されている実施例でいう第一側壁３０）の外面から内部空洞内へ延びるトラニオンアーム孔５２（図３）を有する。トラニオンアーム２２はトラニオンアーム孔５２によって受けられ、且つ、それを貫き延びている。

また、図２において明瞭に示されているように、ハウジング１２は、第一付勢機構用孔５４及び第二付勢機構用孔５６を含む付勢機構用孔を有する。第一付勢機構用孔５４は、ハウジング１２の外面と隣接した雌ねじ付座ぐり穴５８を具えることができる。同様に、第二付勢機構用孔５６は、ハウジング１２の外面と隣接した雌ねじ付座ぐり穴６２を具えることができる。図２を見ると明らかなように、図示されている実施例の第一付勢機構用孔５４は、全体として円筒形状で、同様に全体として円筒形状である第二付勢機構用孔５６と同軸である。

図１に戻って参照すると、シリンダブロック１４はハウジング１２の内部に回転運動のために配置され、複数のピストンチェインバー６０（図１では一つのみが極めて細い線で示されている。）を有する。シリンダブロック１４は、シリンダブロック回転軸６２（図３、シリンダブロック１４は図示せず。）を中心に回転する。また、各ピストン１６は、各ピストン１６を斜板１８方向に付勢するそれぞれのばね６６を受ける全体として円筒形状の孔６４を有する。また、シリンダブロック１４は、内歯スプライン７２を有する中心孔６８を有する。中心孔６８は、シリンダブロック回転軸６２と同軸の中心軸を有する円筒形状である。

斜板１８は、ハウジング１２の内部に揺動動作のために配置され、ピストンチェインバー６０の可動範囲を変えるためにピストン１６と協働する。斜板１８は、ピボット軸８０を揺動の軸としている。斜板１８は、側面の外側表面に切欠部８２、及び円筒形状の斜板用ベアリング８６を受ける円筒形状の凹部８４を有する。また、斜板１８は、ハウジング１２の内部空洞３８内に受けられるクレイドル軸受９２と協働する凸状の軸受表面８８を有する。斜板用ベアリング８６は、シリンダブロック１４がシリンダブロック回転軸６２（図３）を中心に回転するとき、ピストンチェインバー６０の可動範囲を変えるピストン１６に抗して動く。図３を参照すると、斜板１８は、中央開口部９０を有する。

また、図１に戻って参照すると、油圧ポンプ１０は、ポンプのハウジング上部の機能を果たすポートプレート１００を有する。ポートプレート１００は、ハウジング１２の第一開口４２を封止する。ポートプレート１００は、ピストンチェインバー６０と流体連結し、且つ、ポンプ１０により駆動され、それぞれ、液体をモータ又は他の外部装置に供給する戻りライン及び供給ラインとの接続を構成する注入・排出口１０２を有する。ポートプレート１００は、さらに、ポンプ１０に組込むことができる安全弁（図示せず。）というようなバルブを受けるために構成される孔１０４のような追加的な孔を具えることができる。また、ポートプレート１００は、油圧ポンプ１０を含む回路に作動油を供給するための電荷ポンプ（図示せず。）と繋がる液体供給用注入口１０６を具えることができる。ポートプレート１００は、ボルト１０８のような従来の締め具によって、ハウジング１２に取付けられる。

また、図１に示されている油圧ポンプ１０は、内燃機関のような外部装置によって、プーリ及びベルト（図示せず。）、又はこれに類似する伝達機構を通じて駆動される入力軸１２０を有する。入力軸１２０は、ハウジング１２の第二開口４４及び斜板９０の中央開口部９０を通じて受けられる。入力軸１２０は、中心孔６８に受けられることによりシリンダブロック１４に連結される。入力軸１２０は、入力軸１２０のシリンダブロック回転軸６２を中心とする回転が、結果としてシリンダブロック１４のシリンダブロック回転軸の回転となるように、シリンダブロック１４の中心孔６８の内歯スプライン７２と噛合う外歯スプライン１２２を具える。キー１２４は、入力軸を駆動させるプーリとの噛合いを可能にさせるために入力軸１２０に連結される。シール部材１２６は、ハウジング１２の内部空洞３８を密閉するために、入力軸１２０をハウジングの第二開口４４で受ける。ベアリング部材１２８及びばね１３２は、ハウジングの空洞３８の内部で入力軸１２０を包囲する。

実施例に示されているトラニオンアーム２２は、円筒シャフト部１４０及びそのシャフト部に連結又は一体形成されたカム部１４２を有する。トラニオンアーム２２は、斜板の揺動動作をコントロールするために、斜板１８に作用するように連結される。図３を参照すると、トラニオンアーム２２の円筒シャフト部１４０は、ピボット軸８０と平行、且つ、偏心した位置にある、トラニオンアーム回動軸１４４を画定する。円筒シャフト部１４０は、ハウジング１２の第一側壁３０に設けられるトラニオンアーム孔５２を貫き延びている。

トラニオンアーム２２のカム部１４２は、ハウジング１２の内部、より具体的には、空洞３８のカットアウト４６内に配置される。図２を参照すると、カム部１４２は、トラニオンアーム回動軸１４４と交差し、且つ、トラニオンアーム回動軸と直角で交わるカム部１４２を通るカム部中心線１５８と対称な反対側に設けられる第一側方カム面１５４及び第二側方カム面１５６を有する。第一付勢機構５４は、ハウジング１２内に配置され、カム部をニュートラルポジションに向かう第一方向（図２において左方向）に動かすために第一側方カム面１５４と協働する。第二付勢機構５６は、ハウジング１２内に配置され、カム部１４２をニュートラルポジションに向かう第二方向（図２において右方向）に動かすために第二側方カム面１５６と協働する。図２に示されるように、第二方向は、第一方向と反対方向である。

引き続き図２を参照すると、側方カム面１５４、１５６は、いずれも凸状である。実施例に示されているように、側方カム面は、それぞれ、カム部中心線１５８が存在する面のカム部１４２の断面において変曲点を画定する。例えば、第一側方カム面は第一変曲点１６４を、そして、第二側方カム面１５６は第二変曲点１６６を画定する。図２は、ニュートラルポジションにあるカム部１４２を表しており、変曲点１６４及び１６６の双方を横切る線１６８は、カム部中心線１５８と直角に交わる。このような変曲点を設けることで、モーメントアーム、すなわち、トラニオンアーム回動軸１４４とカム部１４２が付勢機構５４、５６のそれぞれと接する位置との距離は、カム部１４２がニュートラルポジションから回動しているときとほぼ同じに縮小又は維持される。このような形状は、ニュートラルポジション方向のカム部１４２への必要な付勢力を減少させることができ、ニュートラルポジションからカム部１４２を回動させるためにポンプ１０の操縦者が要求される力を減少させることができる。

また、図１に戻って参照すると、ポンプ１０は、スライドブロック１８０を有する。上述したように、斜板１８は切欠部８２を具えている。斜板１８の切欠部８２は、トラニオンアーム２２を斜板１８に連結するためにスライドブロック１８０を受ける。スライドブロック１８０は、円筒孔１８２を有する。トラニオンアーム２２は、図３に示すように、スライドブロック１８０の円筒孔１８２内に受けられる円筒延長部１８４を有する。図１に戻って参照すると、中空円筒鞘１８６は、トラニオンアーム２２の円筒部１４０を受ける。その鞘１８６は、トラニオンアーム孔５２に受けられる。また、ベアリング及びシール部材１８８もトラニオンアーム２２の円筒部１４０に受けられ、トラニオンアーム孔５２を密封する。

図２を参照すると、第一付勢機構５４及び第二付勢機構５６は、いずれもハウジング１２内に配置されている。外部に取付けられるニュートラル復帰（ＲＴＮ）装置と比較すると、ハウジング１２内に付勢部材５４及び５６を設けることで、付勢部材が外部の環境にさらされることが抑制されるため、非常に望ましい。上述したように、ハウジング１２は、第一付勢機構２４を受ける円筒形状の第一付勢機構用孔５４、及び第二付勢機構２６を受ける円筒形状の第二付勢機構用孔５６を有する。図２を参照すると、付勢機構用孔５４、５６は、それぞれ、シリンダブロック１４及びトラニオンアーム２２のカム部１４２を受けるハウジング１２内の空洞３８に向けて開口している。付勢機構２４、２６は、それぞれ、各々の付勢機構用孔５４、５６からハウジングの空洞３８内、より具体的には、空洞のカットアウト４６内へ延びている。付勢機構用孔５４、５６は、それぞれ、ハウジング１２の外面からハウジングの空洞３８へ延びている。具体的には、第一付勢機構用孔５４は、ハウジング１２の第二側壁３２の外面から空洞３８へ延び、第二付勢機構用孔５６は、ハウジング１２の第三側壁３６の外面から空洞３８へ延びている。

第一付勢機構２４は、圧縮ばね２００、圧縮ばねの内側の端部に対して設けられるばね取付座２０２、及び圧縮ばねの外側の端部に対して設けられるばね固定部材２０４を有する。同様に、第二付勢機構２６は、圧縮ばね２１０、圧縮ばねの内側の端部に対して設けられるばね取付座２１２、及び圧縮ばねの外側の端部に対して設けられるばね固定部材２１４を有する。図２を参照すると、両付勢機構２４、２６は、同軸且つ斜板１８のピボット軸８０及びトラニオンアーム回動軸１４４と直角をなす位置の、それぞれのコイル軸を有する圧縮ばね２００、２１０を有する。第一圧縮ばね２００は、第一付勢機構用孔５４内の雌ねじ付座ぐり穴５８にねじ込まれるばね固定部材２０４によって、第一付勢機構用孔５４内に支持されている。同様に、第二圧縮ばね２１０は、第二付勢機構用孔５６内の雌ねじ付座ぐり穴６２にねじ込まれるばね固定部材２１４によって、第二付勢機構用孔５６内に支持されている。第一ばね取付座２０２は、トラニオンアーム２２のカム部１４２の第一側方カム面１５４に接し、カム部１４２、そして、トラニオンアーム２２を第一方向（図２において左方向）に付勢している。第二ばね取付座２１２は、カム部１４２の第二側方カム面１５６に接し、カム部１４２、そして、トラニオンアーム２２を第二方向（図２において右方向）に付勢している。図示されている実施例にあるように、カム部１４２は、カム部中心線１５８で対称である。それ故、それぞれの圧縮ばね２００及び２１０による付勢する力は、いずれの方向へのトラニオンアーム２２の回動であっても一様にニュートラルポジションの方向に付勢されるように、等しく、且つ、互いに逆方向である。

作動中は、トラニオンアーム２２は、操縦者がトラニオンアームとリンク機構を通じて連結されるハンドル又はフットペダルを操作することにより、トラニオンアーム回動軸１４４を中心に回動される。図２を参照すると、トラニオンアーム２２のカム部１４２が反時計回り方向に回動される場合、トラニオンアームに掛かる力がなくなると、第一付勢機構２４はカム部を時計回り方向に動かす。トラニオンアーム２２が時計回り方向に回動される場合は、トラニオンアームに掛かる力がなくなると、第二付勢機構２６が第二側方カム面１５６に抗して作動し、トラニオンアームを反時計回り方向に回動させるようにトラニオンアームのカム部１４２を動かす。必要に応じて、引張ばねをトラニオンアーム２２のカム部１４２に取付け、それぞれの引張ばねがトラニオンアーム回動軸１４４を中心とするトラニオンアームの回動を反対方向に動かすように、圧縮ばね２０２及び２１０を引張ばねに置換えることもできる。

油圧ポンプ及び油圧ポンプのＲＴＮ装置が、上記に詳細に説明された。改良及び変更は、前述の詳細な説明を読み、理解した上ですることができるであろう。本発明は、上述した実施例及び代替手段に限られるものではない。そうではなく、本発明の範囲は、添付された請求項及びその均等物により、広く定められるものである。

上記に開示された様々なもの、他の機構及び機能、又はその均等物若しくはそのシステムが、多くの異なるシステム又は用途において、望ましいように組合わされることが理解されるであろう。また、後に、当業者によってなされる、現在予見又は予期しないその均等物、変更、バリエーション、又は改良も、下記請求項に含まれるものである。

Claims (15)

1. 油圧ポンプであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に回転運動のために配置され、複数のピストンチェインバーを有する、シリンダブロックの回転軸を中心に回転するシリンダブロックと、
   各ピストンがそれぞれのピストンチェインバーに受け入れられる、複数のピストンと、
   前記ハウジングの内部に揺動動作のために配置され、ピストンと協働してピストンチェインバーの可動範囲を変える、ピボット軸を揺動の軸とする斜板と、
   円筒軸部及び該軸部と連結又は一体形成されたカム部を有し、前記斜板の揺動動作をコントロールするために、該斜板に作用するように連結され、前記円筒軸部が、前記ピボット軸と平行、且つ、偏心した位置にあるトラニオンアーム回動軸を画定し、前記カム部は、前記ハウジング内に配置され、前記トラニオンアーム回動軸と交差し、且つ、該トラニオンアーム回動軸と直角で交わる前記カム部を通るカム部中心線と対称な反対側に第一側方カム面及び第二側方カム面が設けられているトラニオンアームと、
   前記ハウジング内に配置され、前記第一側方カム面と協働して前記カム部をニュートラルポジションに向かう第一方向に動かす第一付勢機構と、
   前記ハウジング内に配置され、前記第二側方カム面と協働して前記カム部をニュートラルポジションに向かう第二方向に動かす第二付勢機構とを具える、
   油圧ポンプ。
2. 前記カム部が前記カム部中心線で対称である、請求項１の油圧ポンプ。
3. 前記各側方カム面が凸状形状を有している、請求項１の油圧ポンプ。
4. 前記各側方カム面が変曲点を形成していて、双方の変曲点を横切る線が前記カム部中心線と直角に交わる、請求項３の油圧ポンプ。
5. スライドブロックをさらに具え、前記斜板が該スライドブロックを受ける切欠部を有し、前記トラニオンアームが前記スライドブロックの円筒孔に受けられる円筒延長部を有し、前記円筒延長部の中心軸がカム部中心線と交差している、請求項３の油圧ポンプ。
6. 前記カム部がニュートラルポジションのとき、前記カム部中心線が前記シリンダブロックの回転軸と平行である、請求項１の油圧ポンプ。
7. 前記ハウジングが前記第一付勢機構を受ける第一付勢機構用孔及び前記第二付勢機構を受ける第二付勢機構用孔を有し、それぞれの付勢機構用孔が、前記シリンダブロック及びカム部を受ける前記ハウジング内の空洞に向けて開口し、それぞれの付勢機構が、各々の前記付勢機構用孔から前記ハウジングの空洞内へ延びている、請求項１の油圧ポンプ。
8. 前記空洞が前記ハウジングの側壁に該空洞から外向きに延びるカットアウトを有し、該カットアウトに前記カム部が存在する、請求項７の油圧ポンプ。
9. 前記第一付勢機構用孔が前記第二付勢機構用孔と同軸である、請求項７の油圧ポンプ。
10. それぞれの付勢機構用孔が前記ハウジングの外面から該ハウジングの空洞へ延びている、請求項７の油圧ポンプ。
11. 前記両付勢機構がコイル軸を有する圧縮ばねをそれぞれ有し、前記両コイル軸が同軸且つ前記トラニオンアーム回動軸と直角をなす、請求項５の油圧ポンプ。
12. それぞれの付勢機構用孔がハウジングの外面から該ハウジングの空洞へ延びている、請求項７の油圧ポンプ。
13. 油圧軸流ピストンポンプのニュートラル復帰装置であって、
    トラニオンアーム回動軸を有するトラニオンアームの円筒部と連結又は一体形成されるカム部及び油圧ポンプに動作可能に連結される斜板を有し、前記カム部が前記油圧ポンプ内に配置され、前記トラニオンアーム回動軸と交差し、且つ該トラニオンアーム回動軸と直角で交わる前記カム部を通るカム部中心線と対称な反対側に第一側方湾曲カム面及び第二側方湾曲カム面を有し、
    前記カム部をニュートラルポジションに向かう第一方向に動かすために、前記第一側方カム面と協働する前記油圧ポンプ内の第一付勢機構と、
    前記カム部をニュートラルポジションに向かう第二方向に動かすために、前記第二側方カム面と協働する前記油圧ポンプ内の第二付勢機構とで構成され、前記第二方向が前記第一方向と反対方向である、
    ニュートラル復帰装置。
14. それぞれの側方カム面が変曲点を形成し、前記カム部がニュートラルポジションのとき、それぞれの変曲点を横切る線がカム部中心線と直角に交わる、請求項１３のニュートラル復帰装置。
15. 前記両付勢機構がコイル軸を有する圧縮ばねをそれぞれ含み、前記両コイル軸が同軸且つ前記トラニオンアーム回動軸と直角をなす、請求項１３のニュートラル復帰装置。

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