JP6404236B2 - 液圧スウォッシュブロック位置決めシステム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に従った液圧スウォッシュブロック（hydraulic swash block）位置決めシステムに関する。

このようなシステムを備えたポンプの例は、図１に示されるような可変容量（variable displacement）ポンプ１０１である。制御バルブ１０５は、制御流れライン１０６及び流れ制限（restriction）１０７を通るオイル流れを変化させ、それによってスウォッシュブロック軸周りのスウォッシュブロック位置の平均位置が変化するように供給ライン１１２のオイル圧を変化させることができる。

ピストンチャンバは、バルブプレートの高圧ポートを介して高オイル圧源１０４と接続される又はバルブプレートの低圧ポートを介して低圧源１０３と接続される。高オイル圧源１０４に接続されるピストンチャンバは、スウォッシュブロックに結果生じる力（resultant force）を及ぼす。ロータの回転は、スウォッシュブロック軸と前記結果生じる力との間でアーム（arm）の長さを変化させる。さらに、高圧ポートと低圧ポートとの間の移行部を通過するピストンチャンバは、ピストンチャンバの圧力を変化させる。これは、スウォッシュブロックに前記結果生じる力とその位置とに影響を及ぼす。これは、全ピストンチャンバが共に、スウォッシュブロック軸周りにスウォッシュブロックに旋回トルク（swivel torque）を作り出し、前記旋回トルクが、１秒当たりのロータの全回転数の倍数でスウォッシュブロックに沿って回転するピストンチャンバの数に等しい振動周波数（oscillation frequency）で振動することを意味する。この振動旋回トルクは、スウォッシュブロックをスウォッシュブロック軸周りに振動させる。

従来技術では、高圧源に接続されると共に何の障害物なしに補償チャンバに出入りするオイル流れを有する補償チャンバを形成する補償ピストンを備えた補償シリンダが存在し、補償チャンバの圧力は、スウォッシュブロックの振動に影響を及ぼさない。位置決めチャンバ１０２に出入りするオイルは、供給ライン１１２のオイル圧がスウォッシュブロック位置の平均設定を決定するので自由に流れることができない。供給ライン１１２は制御バルブ１０５と流れ制限１０７との間において制御流れライン１０６に接続されるので、供給ライン１１２のオイル圧は、制御バルブ１０５を通る流入量と流れ制限１０７を通る流出量とに依存する。

従来技術に従ったポンプでは、制御バルブ１０５が開き、高オイル圧源１０４から制御バルブ１０５を通って流れ制限１０７を通って低オイル圧源１０３に接続されるドレーンへのオイル流れが存在する。スウォッシュブロックが振動せずに位置決めチャンバ１０２の容量が変化しない場合、制御バルブ１０５の開きと流れ制限１０７とは、位置決めチャンバ１０２のほぼ一定の圧力を決定する。制御バルブ１０５の設定は、負荷検出システムによって制御され、制御バルブ１０５は、スウォッシュブロックの振動周波数に比べておおよそ一定の設定を有する。

しかしながら、前述したように、スウォッシュブロックは振動し、従って位置決めチャンバ１０２は可変容量を有する。振動スウォッシュブロックによって引き起こされる位置決めチャンバ１０２の可変容量は、位置決めチャンバ１０２、供給ライン１１２及び制御流れライン１０６のオイル容量の圧縮及び膨張、並びに振動オイル圧を引き起こす。この振動オイル圧は、供給ライン１１２の中へ制御バルブ１０５を通る可変オイル流れと供給ライン１１１の外へ流れ制限１０７を通る可変オイル流れとを引き起こし、それによって、供給ライン１１２の結果生じる平均オイル圧は、平均スウォッシュブロック位置を確保する。これらの平均値は、ポンプの回転速度及び振動周波数とほぼ無関係である。

スウォッシュブロックの振動によって引き起こされるオイルの膨張及び圧縮が供給ライン１１２の極めて低い及び／又は高いオイル圧を引き起こして許容値内にとどまることを防止するために、制御バルブ１０５を通る高オイル圧源１０４への接続は十分に開いておく必要があり、従って流れ制限１０７もまた十分に開いておく必要があり、それはドレーン及び低オイル圧源１０３への相当なオイル流れを引き起こす。従来技術に従った設計の欠点は、制御バルブ１０５及び流れ制限１０７を通る低圧源１０３への高圧オイルのオイル流れが高圧オイルの相当な損失を引き起こし、従って液圧効率の低下を引き起こすことである。

この欠点を克服するために、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項１の特徴部に従っている。

このようにして、スウォッシュブロックの振動に起因する位置決めチャンバの容量の変化は可変容器容量の変化によって補償され、供給ラインの低過ぎるオイル圧及び／又は高過ぎるオイル圧が回避される。流れ制限は、スウォッシュブロックにおける振動トルクによって引き起こされるスウォッシュブロック振動を減衰させるために位置決めチャンバの圧力変化を作り出すことができる。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項２に従っている。このようにして、第２の位置決めチャンバは、第１の位置決めチャンバのための可変容器容量として作用し、その逆の場合もまた同様である。両方の位置決めチャンバと供給ラインとの結合されたオイル容量は、オイル容量の圧縮及び膨張が低減されて極圧が低減されるようにほぼ一定である。

２つのスウォッシュブロックの場合、スウォッシュブロックにおける振動トルクは、反対状態（counter phase）にあり、位置決めチャンバが同様の設計を有するとき、位置決めチャンバの容量は、同様に反対状態にあることに注意すべきである。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項３に従っている。このようにして、液圧装置は、スウォッシュブロックを位置決めするための導管（canal）を含む単一ハウジングを備えたコンパクトな設計を有し、その対称な設計は、結合された振動が強く低減されてその基礎（foundation）における振動（vibration）が回避されるようにスウォッシュブロックを反対方向に振動させる。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項４に従っている。このようにして、位置決めチャンバを接続するラインを通る小さな連続したオイル流れが存在し、位置決めチャンバの振動オイル容量の発熱が回避される。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項５に従っている。このようにして、第１の位置決めチャンバから第２の位置決めピストンへのオイル流れは、より高い周波数で起こる小さい振動がほとんど抵抗を受けないように第１の流量のために流れ抵抗がないか小さな流れ抵抗を受ける。より低い振動周波数で起こるより大きい振動については、制限された流れの後に増大した流れ抵抗が存在する。これは、所定の容量までより大きい振動運動のための十分なオイル流れを許容し、その上に、その振動運動は、低い振動周波数で起こる行き過ぎが回避されるように抵抗を受ける。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項６に従っている。このようにして、制御バルブは、液圧制御システム及び／又はハウジングに簡単な方法で一体化することができる。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項７に従っている。このようにして、最大及び最小スウォッシュブロック角度は、液圧制御することができ、それによってハウジングに対するスウォッシュブロックの激しい停止によって引き起こされるスウォッシュブロック軸受における更なる力を回避することができる。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項８に従っている。これは、位置決めチャンバのオイル圧が増大するときにオイル容器の容量がオイル容器容量調節部材を用いて同期して増大されることを意味する。これは、供給ラインにおいて過度の圧力上昇を回避する。位置決めピストンのオイル圧が減少する場合、オイル容器から位置決めピストンにオイルを移動させるためにオイル容器の容量は同期して減少される。これは、供給ラインにおいて低過ぎる圧力を回避し、従ってキャビテーションの危険性を最小限にする。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項９に従っている。このようにして、位置決めチャンバの圧力は、スウォッシュブロック位置が第１の所定のスウォッシュブロック位置に達するときに突然変化し、更なる移動が制御バルブの設定とは無関係に停止して最大容量（maximum displacement）バルブは損害を防止する。

一実施形態によれば、液圧スウォッシュブロック位置決めシステムは、請求項１０又は請求項１１に従っている。このようにして、位置決めチャンバの圧力は、スウォッシュブロック位置が第２の所定のスウォッシュブロック位置に達するときに突然変化し、更なる移動が制御バルブの設定とは無関係に停止して流出開口部（spill opening）は損害を防止する。

本発明を、図面を用いて実施形態に関連して以下に説明する。

制御システムを含む従来技術の可変容量ポンプの概略図である。 液圧ポンプの一実施形態の断面図である。 図２の液圧ポンプの内部の斜視図である。 図２の液圧ポンプのスウォッシュブロック及びスウォッシュブロック駆動装置の斜視図である。 図２の液圧装置のスウォッシュブロックの側面図である。 図５のスウォッシュブロックの正面図である。 本発明に係る図２から図６のポンプにおいて使用するための液圧スウォッシュブロック位置決めシステムの一実施形態の概略図である。 位置決めシステムの別の実施形態の概略図である。 図７及び図８の位置決めシステムを備えたポンプの一実施形態の一部の断面図であり、制御バルブを示している。 図９の一部の拡大図及び対応する液圧概略記号である。 図９及び図１０の制御バルブにおいて使用されるサーボスプールの斜視図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 制御バルブの作動を説明する図１０と同様の図である。 スウォッシュブロックの最大角度を制御するための別の制御システムの説明図である。 スウォッシュブロックの最小角度を制御するための別の制御システムの説明図である。

図１は、従来技術の可変容量ポンプ１０１及びその制御システムを概略的な方法で示す。

従来技術のポンプ１０１は、ピストンを備えたロータと、可変行程容積を備えたピストンチャンバとを有する。ポンプ１０１は、行程容積を設定するスウォッシュブロック角度にスウォッシュブロック軸周りに回転することができるスウォッシュブロックを備えている。ポンプ１０１の液圧制御システムは、スウォッシュブロック角度を設定するための位置決めチャンバ１０２を備えた液圧スウォッシュブロック位置決めピストンを有する。ポンプ１０１のピストンチャンバ１０２は、バルブプレートを介して低オイル圧源１０３と高オイル圧源１０４とに交互に接続される。

位置決めチャンバ１０２は、制御バルブ１０５によって制御され、制御バルブ１０５は、制御流れライン１０６及び場合によっては可変制限１０７を通る低圧源１０３へのオイル流れを決定する。これは、位置決めチャンバ１０２への供給ライン１１２の一定の圧力レベルを引き起こす。ロータが回転しない静的状況では、供給ライン１１２の圧力は、一定の値を有し、制御バルブ１０５及び制限１０７の設定によって決定される。

制御バルブ１０５が制御流れライン１０６を通るより高い流れの状態に調節される場合、より高いオイル圧が供給ライン１１２及び位置決めチャンバ１０２に作り出される。これは、ポンプ１０１のスウォッシュブロックがより小さい行程容積及びより小さいポンプ容量の状態に回転されることを意味する。

スウォッシュブロックがスウォッシュブロック回転軸周りに振動しない理論状況では、制御バルブ１０５及び流れ制限１０７の設定は、位置決めチャンバ１０２及び供給ライン１１２のほぼ一定の圧力を決定する。しかしながら、スウォッシュブロックに振動トルク負荷が存在すると共にスウォッシュブロックは実際には高い周波数で振動し、従って、位置決めチャンバ１０２は可変容量を有し、供給ライン１１２のみがこの可変容量にオイルを供給することができる。位置決めチャンバ１０２への流れが小さ過ぎる場合、位置決めチャンバ１０２において圧力を受ける結果、キャビテーション及び損害を引き起こし得る。これを防止するために、制御バルブ１０５を通る流れは、位置決めチャンバ１０２に十分なオイル流れを供給するのに十分である必要があり、制御バルブ１０５の設定は比較的大きい開口である必要があるためにスウォッシュブロックの振動に従う必要がある周波数において制御バルブ１０５の設定を変更することは不可能である。制御流れライン１０６の圧力を特定の値に設定するために、制御バルブ１０５の大きい開口は、制限１０７を通る流れが非常に十分であることが必要であり、そのため、制御バルブ１０５及び制限１０７を通る相当なオイル流れは、位置決めチャンバ１０２のキャビテーションを防止するために必要である。

結果として、制御バルブ１０５及び流れ制限１０７を通じて流れるオイルは、比較的高い流動損失を引き起こす。

図２は、本発明に係る液圧スウォッシュブロック位置決めシステムを備えた液圧ポンプ１２の一実施形態を示す。モータ（図示せず）は、スプラインを有するシャフト端部２４を介してポンプ１２を駆動する。ポンプ１２は、（図２に示されていない）圧力ラインと接続され、低オイル圧源から高オイル圧源へ低圧のオイルを高圧のオイルに圧縮する。

ポンプ１２は、第１のカバー１０と第２のカバー２３とがボルト１１を用いて固定されたハウジング２２を有し、第１のカバー１０と第２のカバー２３とは、シャフト３が第１の軸Ｌ周りに回転することができる軸受２を有する。シャフト３は、第２のカバー２３を通じて封止して延在し、スプラインを有するシャフト端部２４において終端する。

シャフト３はハウジング２２の中央にフランジ２９を有しており、フランジ２９の両側にポンププランジャ２８が延在し、この実施形態では両側に１２のポンププランジャ２８が延在する。フランジ２９の一方側にあるプランジャ２８は、反対側にあるプランジャ２８間に配置され、それによって位相が異なる運転（out of phase operation）を作り出す。ポンプシリンダ２６は、ポンププランジャ２８を囲み、チャネルプレート（channel plate）２５に支えられている。ポンププランジャ２８は、ポンプシリンダ２６の内面に対して封止する球形封止面を有し、その結果、ポンプシリンダ２６の内部は、ポンププランジャ２８と共にポンプチャンバを形成する。使用中、ポンプシリンダ２６は、ポンプチャンバの圧力の影響を受けてチャネルプレート２５に対して封止する。漏れがポンプチャンバの圧力が低過ぎる状況において起こることを防止するために、スプリング２７が備えられ、このスプリング２７は、チャネルプレート２５に対してポンプシリンダ２６を押圧する。別の実施形態では、スプリング２７に代えて又はスプリング２７に加えて、ロック手段が、チャネルプレート２５に対してポンプシリンダ２６を保持し、それによってチャネルプレート２５におけるポンプシリンダ２６の滑動移動の可能性を維持する。

ポンプシリンダ２６の底部にある開口部は、チャネル３１と接続し、チャネル３１は、チャネルプレート２５のバルブ表面６において終端する。バルブ表面６は、スウォッシュブロック８のスウォッシュブロック表面７にわたって回転する。チャネルプレート２５は、シャフト３と共に回転すると共に球形形状カップリング４によってシャフト３と連結され、その結果、チャネルプレート２５は、カップリング４上において旋回し、第１の軸Ｌと交差する第２の軸Ｍ（図示せず）周りに回転することができる。スウォッシュブロック８は、第２の軸Ｍの傾斜角度を決定する。ポンプシリンダ２６の中心線Ｍ´の方向は、第２の軸Ｍに平行であり、その結果、ポンププランジャ２８とポンプシリンダ２６との間の封止面は、第２の軸Ｍ及び中心線Ｍ´に直角である。第１のカバー１０と第２のカバー２３とハウジング２２とは、圧力ラインをスウォッシュブロック８と、従ってポンプチャンバと接続する導管（図示せず）を有する。シャフト３の全回転において第１の軸Ｌと第２の軸Ｍとの間の角度のために、ポンプチャンバの容量は、最大容量と最小値との間において行程容積を変化させる。行程容積は、ポンプ容量を決定する。

第１の軸Ｌと第２の軸Ｍとを通る中心面に直角であると共にこれらの軸Ｌ及びＭと交差するスウォッシュブロック軸Ｎ（図５及び図６参照）周りにスウォッシュブロック８を回転させることによって、第１の軸Ｌと第２の軸Ｍとの間の角度が変化され、これと共に行程容積及びポンプ１２の容量もまた変化される。第１のアクチュエータ３３と第３のアクチュエータ１９とは共に、スウォッシュブロック角度を設定するための位置決め駆動装置を形成し、スウォッシュブロック軸周りに第１の方向にスウォッシュブロック８を回転させることができる。第１のアクチュエータ３３は、第１のカバー１０に取り付けられたプランジャ１を有する。シリンダ１４は、プランジャ１の周りに取り付けられている。スウォッシュブロック８の回転に従うために、シリンダ１４の下側は、スウォッシュブロック８の溝部３４の底部である滑動面３５上を滑動することができる（図３参照）。プランジャ１及びシリンダ１４によって形成される第１のアクチュエータ３３のアクチュエータチャンバは、底部において開口し、第３のアクチュエータ１９の同様のアクチュエータチャンバへのスウォッシュブロック８の相互接続チャネル１７と接続する。第３のアクチュエータ１９は、ハウジング２２に取り付けられた支持体２１に取り付けられた中空プランジャ１８を有する。この中空プランジャ１８を通る導管は、後で説明されるように、制御ユニットに接続される供給ライン２０の一部である。供給ライン２０のオイル圧を増大させることによって、第１のアクチュエータ３３と第３のアクチュエータ１９とは、行程容積を低減する位置の方へスウォッシュブロック８を回転させる。

第２のアクチュエータ１３は、補償駆動装置を形成し、第１のカバー１０に取り付けられたプランジャ１と滑動面３５上を滑動可能であるシリンダ１４とを有する。そのアクチュエータチャンバは、シリンダ１４の底部にある開口部を通じて、アクチュエータチャンバを高圧ポート３９と接続するスウォッシュブロック８の高圧チャネル１６と接続される（図５及び図６参照）。高圧ポート３９は、高圧のオイルを有する圧力ラインに接続される。第２のアクチュエータ１３は、第１のアクチュエータ３３及び第３のアクチュエータ１９において負圧によって反対のトルクを作り出すことができないので、ポンプシリンダ２６がスウォッシュブロックに及ぼすトルクに反対に作用する。従って、第２のアクチュエータ１３は基本的に補償トルクを作り出す。

ポンプ１２を起動するとき、スプリング３０は、傾斜位置にスウォッシュブロック８を押圧する。スプリング支持体３２は、スウォッシュブロック８にスプリング３０を位置付ける。前記傾斜位置では、行程容積は起動中において最大である。

シリンダ１４とスウォッシュブロック８との間の漏れを防止するために、シリンダ１４は、スウォッシュブロック８に対してスプリング（図示せず）によって押圧される。別の実施形態では、（スプリングに加えて又はスプリングに代えて）スウォッシュブロック８に対して封止してシリンダ１４を保持するロック手段が存在する。ポンプ１２が起動した後に、アクチュエータチャンバの圧力は、スウォッシュブロック８に対してシリンダ１４を押圧する。

図３から図６は、ポンプ１２の内部及びスウォッシュブロック８を示す。それぞれのスウォッシュブロック８は、スウォッシュブロック表面７に高圧ポート３９及び低圧ポート４０を有し、これらのポートの間にクロスオーバー（crossover）領域４１が存在する。スウォッシュブロック８の他方側は、第１のカバー１０又は第２のカバー２３の円筒形支持面（図示せず）に支えられる円筒形軸受面３７を有する。スウォッシュブロック８は、この円筒形支持面においてスウォッシュブロック軸Ｎ周りに回転することができる。高圧ポート３９の反対側に位置する円筒形軸受面３７は、スウォッシュブロック８において高圧ポート３９と接続する高圧導管３８を有する。第１のカバー１０又は第２のカバー２３において、高圧導管３８は、高圧圧力ライン又は高オイル圧源に継続する。同様に、低圧ポート４０の反対側に位置する円筒形軸受面３７は、第１のカバー１０又は第２のカバー２３において低圧圧力ライン又は低オイル圧源に接続する低圧導管３６を有する。

動作中、高圧ポート３９は、高圧ポート３９の位置におけるスウォッシュブロック表面７とバルブ表面６との間の高オイル圧と、ポンプ１２の高圧及び低圧内部間のシールとして作用する高圧ポート３９の周囲の領域である周囲の封止ランド部（land）における減少する圧力とを作り出す。高オイル圧は、円筒形軸受面３７の高圧導管３８及び周囲の封止ランド部の高圧によって引き起こされるスウォッシュブロック表面７の方向の力によってほぼ完全に反対に作用する力をスウォッシュブロック８に引き起こす。この要件は、円筒形軸受面３７の高圧導管３８の領域を決定する。

ポンプシリンダ２６及びチャネル３１の回転によって、チャネル３１が高圧ポート３９との接続から低圧ポート４０へ変化するときに又は逆の場合も同様にクロスオーバー領域４１において圧力変化を引き起こす。この変動圧力は、スウォッシュブロック８に変動力を引き起こし、スウォッシュブロック表面７とバルブ表面６との間に変動間隙を引き起こし、それは、ポンプ１２の効率を低減するようなできる限り少なくする必要があるオイル漏れを引き起こす。これらの隙間を低減するために、第１のアクチュエータ３３と第２のアクチュエータ１３とは、スウォッシュブロック表面７の方向にスウォッシュブロック８に、この表面に直角である方向を有する力を及ぼす。このようにして、アクチュエータの力は、スウォッシュブロック８の変形を低減する。アクチュエータは、スウォッシュブロック８においてスウォッシュブロック軸Ｎから、クロスオーバー領域４１の半径に等しい又は該半径より大きいある距離において作用し、それはまた、スウォッシュブロック８の変形を低減する。好ましくは、アクチュエータの位置は、シリンダ１４のプランジャ１及び１８の行程がポンプシリンダ２６のポンププランジャ２８の行程に等しい又はそれ未満であるようにあり、そのため、同一部品を使用することができる。これは、第１の軸Ｌに対するアクチュエータの距離が第１の軸Ｌ周りにポンププランジャ２８の半径の最大２倍であり得ることを意味する。

圧力ポート３９及び４０の半径より大きいスウォッシュブロック軸Ｎからある距離にアクチュエータを配置することは、シャフト３がスウォッシュブロック８の穴を通じて延在することができるという更なる利点を有する。そのとき互いに一列に幾つかのポンプを配置することができ、それによってシャフト３が接続される。

開示された実施形態は、２組のポンププランジャ２８を示し、それぞれがスウォッシュブロック８と共に作動する。この設計は、第１の軸Ｌと第２の軸Ｍとの間の小さい角度が大容量のポンプを得るという利点を有する。

以上に記載されるように、ピストンチャンバは、スウォッシュブロック８の高圧ポート３９を介して高オイル圧源又はスウォッシュブロック８の低圧ポート４０を介して低圧源と接続される。高圧ポート３９と接続されるピストンチャンバと低圧ポート４０と接続されるピストンチャンバとは共に、スウォッシュブロック８に結果生じる力を及ぼす。シャフト３の回転運動のために、スウォッシュブロック軸Ｎと、前記結果生じる力がスウォッシュブロック８に及ぼされる位置との間のアームの長さは、第１の軸Ｌ周りの回転中に変化する。この変化は、ピストンチャンバの数の増加及び／又はピストンチャンバの半端な数（odd number）と共に減少され得る。

さらに、ピストンチャンバが高圧ポート３９と低圧ポート４０との間のクロスオーバー領域４１を通過するときに通過するピストンチャンバの圧力は変化し、移行部又はクロスオーバー領域４１は、図４において見ることができる。これは、スウォッシュブロック８に前記結果生じる力と、その結果生じる力がスウォッシュブロック８に作用する位置とに影響を及ぼす。図２から図６に示されるようなポンプ１２の実施形態では、あるピストンチャンバは、上死点において高圧ポート３９から低圧ポート４０へのクロスオーバー領域４１を通過し、あるピストンチャンバは、それと同時に下死点において低圧ポート４０から高圧ポート３９へのクロスオーバー領域４１を通過する。結果として、スウォッシュブロック軸Ｎに対して前記結果生じる力の範囲及び位置は、シャフト３の回転中に変化する。

スウォッシュブロック８に変動する結果生じる力は、スウォッシュブロック８にスウォッシュブロック軸Ｎ周りにおける旋回トルクを作り出し、旋回トルクは、１秒当たりのシャフト３の全回転数の倍数でスウォッシュブロック８に沿って回転するピストンチャンバの数に等しい振動周波数で振動する。

以上に記載されるように、図１に示されるような単一スウォッシュブロックを備えた従来技術のポンプの制御システムに関して、図２から図６に示されるようなポンプ１２の両方のスウォッシュブロック８の振動はまた、第１のアクチュエータ３３及び第３のアクチュエータ１９のオイル容量の変動する圧縮及び膨張を引き起こす。

図７は、ポンプ１２の２つのスウォッシュブロック８を位置付けるための位置決めシステムの一部を概略的に示し、位置決めシステムは、後述されるように、１つのスウォッシュブロック８を備えたポンプのために使用されるように構成することができる。供給ライン２０は、第１及び第２のアクチュエータ３３、１９の中空プランジャ１８に接続される。供給ライン２０は、それぞれの供給ライン制限５７を介して制御流れライン５１に接続される。流れライン５１は、一方では制御バルブ５２を介して高オイル圧源５４に接続し、他方では下流制限５６を介してドレーン５３によって形成された低オイル圧源に接続する。制御バルブ５２は、制御流れライン５１及びドレーン５３への下流制限５６を通るオイル流れを変化させることができ、従って供給ライン制限５７間における流れライン５１のオイル圧を決定することができる。高オイル圧源５４は、ポンプ１２の高圧導管３８に接続される。

ポンプ１２の位相が異なる運転のために、スウォッシュブロック８は、反対状態で振動し、第１及び第２のアクチュエータ３３、１９を同様に反対状態で振動させる。言い換えれば、一方側のスウォッシュブロック８は、対応する供給ライン２０の圧力上昇を引き起こすのに対し、反対側のスウォッシュブロック８は、対応する供給ライン２０の圧力降下を引き起こす。結果として、供給ライン２０及びそれぞれの供給ライン制限５７を通るフランジ２９の反対側におけるアクチュエータ３３、１９の間に振動するオイル流れが存在する。この振動するオイル流れには、スウォッシュブロック８の高い振動周波数に従うようにバルブが存在しない。

さらに、アクチュエータ３３、１９間において振動するオイル容量を新たにする（refresh）ことが主に必要であるので、及び／又は発熱を防止するために、高圧源５４からドレーン５３へ制御流れライン５１を通るオイル流れは、比較的小さい。これは効率に関して有利である。一定の運転状態下では、例えばポンプの回転速度に応じて、供給ライン２０を通るアクチュエータ１９、３３間における振動するオイル流れは、高圧源５４からドレーン５３へ制御流れライン５１を通るオイル流れよりもはるかに高くすることができ、例えば５０〜１００倍にすることができるが、制限５６、５７の選択に応じてより高い又はより低い割合が考えられることに注意すべきである。位置決めシステムは、アクチュエータ１９、３３及び対応する供給ライン２０のキャビテーションの危険性を低減する。

図８は、位置決めシステムの別の実施形態の一部を示す。図示される実施形態では、高オイル圧源５４は、第２のアクチュエータ１３又は補償ピストンに接続される。第１及び第２のアクチュエータ３３、１９への供給ライン２０は、供給ライン制限５７を介して、可動分離壁５８を備えたフローリミッタ５５に接続される。分離壁５８は、供給ライン２０にそれぞれ接続される２つの容量にフローリミッタ５５を分割する。分離壁５８は、フローリミッタ５５のそれぞれの容量を最小値及び最大値の間において変化させる。さらに、フローリミッタ制限５９は、２つの供給ライン２０を接続する導管に位置付けられる。フローリミッタ制限５９の流れ抵抗は、供給ライン制限５７の流れ抵抗とは異なり得る。明瞭化のために図８は制御バルブを示していないことに注意すべきである。

図８に示されるような位置決めシステムはまた、単一スウォッシュブロック８を有するポンプにおいて使用されるように構成することができる。その場合、単一スウォッシュブロックのアクチュエータ１９、３３は、供給ライン制限５７を介してフローリミッタ５５に接続される一方、フローリミッタ制限５９が位置付けられるラインは、供給ライン２０の平均圧力に等しい圧力を有する圧力源に終端する。分離壁５８は、電気的又は機械的であり得る駆動装置を有し、２つの反対側のスウォッシュブロックを含むポンプなどで供給ライン２０を通る変動するオイル流れの同様の効果が作り出されるようにアクチュエータ３３、１９に関して反対状態で振動され得る。図７に示されるような位置決めシステムに同様に適用することができ、それによって一対のアクチュエータ１９、３３の一方は、ポンプの第２のスウォッシュブロックに接続されないが、外部手段によって振動周波数において反対状態に変更される調整可能容量によって置換される。

図９は、制御バルブ５２が液圧作動されると共にスウォッシュブロック８に取り付けられたポンプ１２の一実施形態の一部を示す。その図は、２つのスウォッシュブロック８を備えたポンプ１２の制御バルブ５２を示す。同じ設計が１つのスウォッシュブロックを備えた液圧装置又はポンプに適用されることは明らかである。

図１０は、制御バルブ５２を拡大して示すと共に対応する液圧概略記号を示す。制御バルブ５２は、３ポート３位置サーボバルブ（3/3 servo valve）であり、サーボスプール６０を有する。アクチュエータピン６１は、ハウジング２２に備えられ、サーボスプール６０を移動することができる。図１１は、サーボスプール６０を拡大して示す。アクチュエータピン６１の一端は、制御ユニット（図示せず）によって設定される制御圧６２に接続されるシリンダにおいて終端する。サーボスプール６０の一端は、詰まりを防止するためにスプール表面の外部周囲に位置付けられるサーボスプール制限６４を通じて制御流れライン５１に接続されるシリンダにおいて終端する。制御バルブ５２は、アクチュエータピン６１及びサーボスプール６０のそれぞれの反対側に反対方向の力を及ぼす制御圧６２と制御流れライン５１の平均圧との圧力差に基づいて第１のアクチュエータ３３及び第３のアクチュエータ１９のオイル量を調節することができる。図１０は、制御流れライン５１が高圧源６５と低圧源６６とに選択的に接続することができることを示す。

図１２から図１５は、スウォッシュブロックがより大きい平均スウォッシュブロック角度に旋回する必要がある場合における制御バルブ５２の作動を示す。図１２は、その場合にサーボスプール６０及びアクチュエータピン６１が右に移動するように制御圧６２がアクチュエータ圧６３に対して低下されることを示す。図１２の液圧概略記号は、制御流れライン５１がこの状態において低圧源６６に接続され、制御流れライン５１から低圧源６６へのオイル流れを引き起こすことを示す。この流れは、図１３において矢印Ｆ１を用いて示されている。制御流れライン５１において結果生じる圧力降下のために、供給ライン２０、第１のアクチュエータ３３及び第３のアクチュエータ１９のオイル量は、スウォッシュブロック８がより大きいスウォッシュブロック角度に移動するように減少し、それは、図１４において見ることができる。これは、より大きいポンプ容量を引き起こすより大きい行程容積を意味する。所定のポンプ容量が達せられるとすぐに、制御圧６２は、アクチュエータピン６１及びサーボスプール６０が左に移動されるように制御ユニットによって増大される（図１５参照）。新しいスウォッシュブロック角度において、制御バルブ５２は高圧源６５及び低圧源６６から制御流れライン５１を閉じる。

図１６及び図１７は、スウォッシュブロックをより小さいスウォッシュブロック角度に旋回する必要がある場合における制御バルブ５２の作動を示す。図１６は、サーボスプール６０及びアクチュエータピン６１が左に移動されるように制御圧６２が平均アクチュエータ圧６３に対して高くされることを示す。図１６はまた、高圧源６５から制御流れライン５１へオイルが流れることを示す。制御流れライン５１、供給ライン２０、第１のアクチュエータ３３及び第３のアクチュエータ１９に結果生じるオイル量の増大のために、スウォッシュブロック８は、より小さいスウォッシュブロック角度に移動し、それは、図１７において見ることができる。これは、より小さいポンプ容量を引き起こすより小さい行程容積に対応する。所望のポンプ圧が達せられるとすぐに、制御圧６２は、アクチュエータピン６１及びサーボスプール６０が右に移動されるように制御ユニット６２によって低下され、その状態において、制御バルブは、高圧源６５及び低圧源６６から制御流れライン５１を閉じる。制御ユニットは、制御システムにおいてポンプの所望の設定を得るために制御圧６２を使用してポンプ容量を制御することに注意すべきである。制御システムでは、液圧、ポンプ容量及び／又はポンプによって使用される動力は、設定を決定する。

図１８から図２０は、最小スウォッシュブロック角度にある制御バルブ５２の作動を示す。図１８は、アクチュエータピン６１が障害物６７の存在のためにハウジング２２に対してさらに外側に移動することができないことを示す。より高い制御圧６２は通常は、以上に説明されるように、より小さいスウォッシュブロック角度を引き起こすが、これは、今や障害物６７のために起こり得ない。この状態においてスウォッシュブロックがより小さい角度に旋回する場合、サーボスプール６０は、図１８に示されるようにアクチュエータピン６１から分離される。この状態において、サーボスプール６０は、サーボスプール６０の端部に位置付けられたアクチュエータ圧６３及び／又はスプリング６８によってスウォッシュブロック８に対して右に移動される。制御流れライン５１はそのとき、低圧源６６に接続され、制御流れライン５１から低圧源６６へのオイル流れを引き起こす。これは、図１９において矢印Ｆ２を用いて示されている。結果として、スウォッシュブロック８は、より大きいスウォッシュブロック角度に移動する一方、サーボスプール６０は、アクチュエータピン６１に衝突するまで右にスウォッシュブロックと共に移動する。サーボスプール６０は、バルブ５２が高圧源６５及び低圧源６６から制御流れライン５１を閉じるようにスウォッシュブロック８に対して左に変位される。

図２１及び図２２は、最大スウォッシュブロック角度にある制御バルブ５２の作動を示す。図２１は、アクチュエータピン６１が障害物６９の存在のためにハウジング２２に対してさらに内側に移動することができないことを示す。より低い制御圧６２は通常は、以上に説明されるように、より小さいスウォッシュブロック角度を引き起こすが、これは、今や障害物６９のために起こり得ない。この状態において、スウォッシュブロックは、より大きい角度にまだ旋回する場合、サーボスプール６０は、アクチュエータピン６１に衝突するためにスウォッシュブロック８に対して左に変位される。これは、図２１に示されている。制御流れライン５１はそのとき、高圧源６５に接続され、スウォッシュブロック８をより小さいスウォッシュブロック角度に移動させる。その次にアクチュエータ圧力６３は、バルブ５２が高圧源６５及び低圧源６６から制御流れライン５１を閉じるように（図２２を参照）サーボスプール６０をスウォッシュブロック８に対して右に付勢する。これは、制御システムが液圧制御された最大スウォッシュブロック角度を有すると共にスウォッシュブロック８とハウジング２２との間における機械的停止を必要としないことを意味する。

図２３及び図２４は、スウォッシュブロック８の最大及び最小角度をそれぞれ制御するための別の制御システムを示す。図２３は、ポンプ１２のハウジング２２のシリンダ７２において移動可能であるバルブプランジャ７１を含む最大容量バルブ７０を示す。バルブプランジャ７１は、スウォッシュブロック８に連結され、スウォッシュブロック８が回転するときにシリンダ７２内部を移動する。スウォッシュブロック８が所定の最大角度を超えて回転する傾向がある場合、最大容量バルブ７０が開く。結果として、第１及び第２のアクチュエータ３３、１９は、スウォッシュブロック角度の低減を引き起こす高オイル圧源５４に接続される。所定の最大角度は、バルブプランジャ７１の長さを変更することによって変えることができる。

図２４は、別のポンプ２２の実施形態の一部を断面で示す。第３のアクチュエータ１９のシリンダ１４が、シリンダ１４の内部壁の軸方向端部においてスウォッシュブロック８から離れて位置付けられる凹部７３を備えていることを見ることができる。凹部７３は、スウォッシュブロック８の所定の最小角度においてシリンダ１４とプランジャ１８との間に小さい漏れが作り出されるように位置付けられる。結果として、スウォッシュブロック８がより小さい角度に回転する傾向がある場合、オイルは、凹部７３を介して第３のアクチュエータ１９から流出し、第３のアクチュエータ１９における圧力と内部接続のために第１のアクチュエータ３３の圧力とはまた減少する。その次に第２のアクチュエータ１３は、スウォッシュブロック８をより大きい角度に押圧する。この形態は、自動最小角度制御を作り出す。

本発明の更なる実施形態では、スウォッシュブロック位置決めシステムは、その記載がこれによって本明細書に組み入れられる国際公開第２０１２０５０４４６号に記載される液圧装置において面板を設定するために使用される。この実施形態における面板は、２つの回転軸周りに回転し、その文献に記載されるように、これらの２つの回転が連結されて面板の設定が単一液圧アクチュエータによって制御されるように設計することができる。国際公開第２０１２０５０４４６号に記載される液圧装置の面板はまた、ピストンチャンバの回転中に位置及び力において振動するピストンチャンバの結果生じる力を受ける。これは、液圧アクチュエータに振動負荷を引き起こし、本発明の実施形態は、液圧アクチュエータにおいてキャビテーションを防止する。

Claims (11)

1. 可変容量を設定するためにスウォッシュブロック軸（Ｎ）周りに回転するスウォッシュブロック（８）をポンプのような液圧装置のハウジング（２２）のスウォッシュブロック位置に位置決めするための液圧スウォッシュブロック位置決めシステムであって、前記液圧装置が、ピストンを有するロータ（２９）と、ロータ回転中に高オイル圧源（５４、１０４）と低オイル圧源（５３、１０３）とに交互に接続する可変容量を有するピストンチャンバとを有し、前記位置決めシステムが、前記ハウジングと前記スウォッシュブロックとの間に、スウォッシュブロック位置の平均値を設定するための位置決めチャンバ（１０２）を形成する位置決めピストン（１８）を備えた位置決めシリンダ（１４）と、高オイル圧源（５４、１０４）を位置決めチャンバ（１０２）と供給ライン（２０、１１２）を通じて接続する制御バルブ（５２、１０５）とを有する液圧スウォッシュブロック位置決めシステムにおいて、
   前記供給ライン（２０）は、可変容器容量を有するオイル容器（１９、３３、５５）に接続され、前記オイル容器は、高オイル圧源（５４）に接続された前記ピストンチャンバの数の変化に従って可変容器容量を調節するための手段を有し、前記位置決めチャンバと前記オイル容器との間の前記供給ラインに、流れ制限（５７）を有する、
   ことを特徴とする液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
2. 同期回転するピストンチャンバを備えた２つのスウォッシュブロックが存在し、ロータ回転中に第１のスウォッシュブロックのピストンチャンバと第２のスウォッシュブロックのピストンチャンバとが高オイル圧源に交互に接続し、前記第１のスウォッシュブロックが第１の位置決めチャンバを有し、前記第２のスウォッシュブロックが同様の第２の位置決めチャンバを有し、供給ライン（２０）が前記第１の位置決めチャンバを前記第２の位置決めチャンバと接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
3. 前記第１のスウォッシュブロック及び前記第２のスウォッシュブロックと協働する前記ピストンチャンバは、前記スウォッシュブロック間において結合されたロータに取り付けられ、前記第１のスウォッシュブロックと前記第２のスウォッシュブロックとは、ロータ回転軸に直角である平面に対して対称である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
4. 制御流れライン（５１）は、前記制御バルブ（５２）を１つ又は複数の前記供給ライン（２０）と、下流制限（５６）を介して低オイル圧源（５３）とに接続する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
5. 前記第１の位置決めチャンバは、第１の流れ制限（５７）を有する第１の供給ライン（２０）を介して可動分離壁（５８）を備えたフローリミッタ（５５）の第１の側に接続し、前記第２の位置決めチャンバは、第２の流れ制限を有する第２の供給ライン（２０）を介して前記可動分離壁の第２の側において前記フローリミッタに接続し、フローリミッタ制限（５９）を備えたラインは、前記第１の供給ラインと前記第２の供給ラインとを接続し、これにより前記フローリミッタ（５５）の周囲にバイパスを形成する、
   ことを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項４に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
6. 前記制御バルブは、前記位置決めチャンバの平均オイル圧と、前記スウォッシュブロック位置の平均値の所定の変化に応じた制御圧とによって制御されるスプールを備えた液圧サーボバルブであり、それぞれのスウォッシュブロックのための別個の液圧サーボバルブが存在する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
7. 前記制御圧は、前記スプールを押圧するアクチュエータピンに制限された行程で作用し、
   前記スプールは前記スウォッシュブロックに取り付けられ、前記アクチュエータピンは前記ハウジングに取り付けられ、または前記アクチュエータピンは前記スウォッシュブロックに取り付けられ、前記スプールは前記ハウジングに取り付けられた、
   ことを特徴とする請求項６に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
8. 前記可変容器容量を調節するための前記手段は、前記位置決めチャンバの実オイル圧に比例して前記オイル容器の容量を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
9. 最大容量バルブ（７０）は、第１の所定のスウォッシュブロック位置に近づくことを検出するセンサを有し、前記最大容量バルブ（７０）は、前記所定のスウォッシュブロック位置に達すると前記位置決めチャンバ（１９、３３）を前記高オイル圧源（５４）に接続する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
10. 前記位置決めチャンバ（１４）は、前記スウォッシュブロック位置のための第２の制限を作り出すように第２の所定のスウォッシュブロック位置に達すると開く流出開口部（７３）を備えている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。
11. 前記位置決めチャンバ（１４）は、前記位置決めピストン（１８）の周りに前記スウォッシュブロック（８）に取り付けられ、前記流出開口部は、前記位置決めシリンダ（１４）の内部壁の軸方向端部において前記スウォッシュブロック（８）から離間して位置付けられる凹部（７３）によって形成されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の液圧スウォッシュブロック位置決めシステム。

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