JP6495018B2 - 可変容量型斜板式油圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械に好適に用いられる可変容量型斜板式油圧ポンプに関する。

一般に、可変容量型斜板式油圧ポンプは、例えば油圧ショベル等の建設機械において、その油圧源を構成する油圧ポンプとして用いられる。

この従来技術による可変容量型斜板式油圧ポンプでは、斜板の裏面側に位置して斜板支持部材に向けて凸湾曲状に突出する一対の脚部を設け、前記斜板支持部材には、前記一対の脚部に対応して凹湾曲状に形成され前記各脚部を介して前記斜板を傾転可能に支持する一対の傾転支持面を設けている。そして、脚部には、ケーシングの給排通路から導かれる圧油により当該脚部と前記斜板支持部材の前記傾転支持面との間を潤滑状態に保持する静圧軸受用油溝を形成する構成としている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３９５１号公報

ところで、従来技術による可変容量型斜板式油圧ポンプでは、ピストンによってシリンダから吐出される圧油の圧力が油圧反力となって、このピストンを介して斜板を斜板支持部材側に押圧する。このピストンによる押圧反力の合力は、斜板の傾転中心からずれた位置に作用する。これにより、ピストンが斜板を押圧する力は、揺動モーメントとなって斜板を傾転させる方向に作用する。傾転アクチュエータによって斜板を揺動モーメントと同じ方向に傾転させる場合には、同方向に作用する揺動モーメントによって小さな操作力で斜板を傾転させることができる。しかし、傾転アクチュエータによって斜板を揺動モーメントに逆らう方向に傾転させる場合には、逆方向に作用する揺動モーメントの分だけ大きな操作力が必要になる。

これにより、傾転アクチュエータは、揺動モーメントに逆らう方向に斜板を傾転させるときに必要な操作力に合せて性能（出力）を設定しなくてはならない。このため、傾転アクチュエータが大型化することになり、可変容量型斜板式油圧ポンプの小型化、軽量化、低コスト化の妨げになるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、傾転アクチュエータによって斜板を傾転させるときの操作力を軽減し、全体の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができるようにした可変容量型斜板式油圧ポンプを提供することにある。

本発明による可変容量型斜板式油圧ポンプは、内部がポンプ室となり軸方向の一側に一対の給排通路が設けられた筒状のケーシングと、該ケーシングのポンプ室内の他側に設けられた斜板支持部材と、前記ケーシングのポンプ室内を軸方向に延びて前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する該各ピストンの突出端側に装着された複数のシューと、表面側が該各シューを摺動可能に案内する平滑面となり裏面側が前記斜板支持部材に傾転可能に支持される斜板と、前記ケーシングに設けられ外部から傾転制御圧が給排されることにより該斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータとを備え、前記斜板の裏面側には、前記回転軸を挟んで前記斜板支持部材に向けて凸湾曲状に突出した凸湾曲面を有する一対の脚部が設けられ、前記斜板支持部材には、前記一対の脚部の前記凸湾曲面に対応して凹湾曲状に形成され前記各脚部を介して前記斜板を傾転可能に支持する一対の傾転支持面が設けられている。

上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記斜板に設けられた前記一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、前記凸湾曲面に沿って切欠かれ前記各給排通路からの圧油が導かれる静圧軸受用油溝が設けられ、前記一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、前記静圧軸受用油溝の溝端位置から連続して前記脚部の前記凸湾曲面に沿って切欠かれ前記静圧軸受用油溝の深さ寸法よりも浅い寸法をもった突起嵌合溝が設けられ、前記斜板支持部材に設けられた前記一対の傾転支持面のうち少なくとも一方の傾転支持面には、前記傾転支持面から前記突起嵌合溝及び前記静圧軸受用油溝のうち少なくとも一方に向け突出した状態で前記傾転支持面に沿って延び前記脚部の前記突起嵌合溝に摺動可能に嵌合される突起が設けられ、前記突起は、前記突起嵌合溝に嵌合されることにより前記静圧軸受用油溝の長さ方向の両端に、揺動モーメントに対抗する方向に押圧力を作用させるよう受圧面積差をもたせる構成としたことにある。

本発明によれば、傾転アクチュエータによって斜板を傾転させるときの操作力を軽減することができ、可変容量型斜板式油圧ポンプの小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態による可変容量型斜板式油圧ポンプを、ピストンの上死点が上側で下死点が下側となった状態で示す断面図である。 可変容量型斜板式油圧ポンプを図１中の矢示II−II方向から見た断面図である。 斜板支持部材と斜板とを組付けた状態で示す斜視図である。 斜板支持部材と斜板とを分解した状態で示す分解斜視図である。 斜板支持部材の傾転支持面と斜板の脚部の凸湾曲面との嵌合状態を図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た要部拡大の断面図である。 本発明の第２の実施の形態による可変容量型斜板式油圧ポンプを図２と同様位置から見た断面図である。 図６中の斜板支持部材と斜板とを分解した状態で示す分解斜視図である。 本発明の第３の実施の形態による円弧状凹溝を有する斜板支持部材と静圧軸受用油溝および円弧状凸部を有する斜板とを分解した状態で示す分解斜視図である。 図８中の斜板支持部材と斜板とを図５と同様位置から見た要部拡大の断面図である。 本発明の第４の実施の形態による円弧状凹溝を有する斜板支持部材と静圧軸受用油溝および円弧状凸部を有する斜板とを分解した状態で示す分解斜視図である。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１ないし第４の実施の形態について説明するが、そのうち、第１および第２の実施の形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
以下、本発明の実施の形態による可変容量型斜板式油圧ポンプの構成について、添付図面に従って詳細に説明する。

まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係る可変容量型斜板式油圧ポンプを示している。

図１において、可変容量型斜板式油圧ポンプ１（以下、油圧ポンプ１という）は、例えば建設機械等に搭載された各種アクチュエータ（図示せず）で使用する圧油を吐出するものである。なお、油圧ポンプ１は、後述するピストン８の上死点が上側に位置し、下死点が下側に位置するように図示している。この油圧ポンプ１は、圧油の吐出方向が予め決められた油圧ポンプとして構成されている。油圧ポンプ１は、後述のケーシング２、斜板支持部材４、回転軸５、シリンダブロック６、シリンダ７、ピストン８、シュー９、弁板１１、斜板１２、静圧軸受用油溝１３、突起嵌合溝１４、突起１５、傾転アクチュエータ１６，１７等により構成されている。

ケーシング２は、油圧ポンプ１の外殻となる筒状体として形成されている。このケーシング２は、筒状のケーシング本体２Ａと、該ケーシング本体２Ａの両端側を閉塞したフロントケーシング２Ｂ、リヤケーシング２Ｃとからなり、その内部はポンプ室２Ｄとなっている。なお、ケーシング本体２Ａは、フロントケーシング２Ｂまたはリヤケーシング２Ｃのいずれか一方と一体に形成する構成としてもよいものである。

ケーシング本体２Ａの一側に位置するリヤケーシング２Ｃには、図２に示すように、一対の給排通路を構成する吸込通路３Ａと吐出通路３Ｂとが設けられている。吸込通路３Ａは、作動油の供給源となる作動油タンク（図示せず）に接続され、吐出通路３Ｂは、制御弁装置に向けて延びる吐出管路（いずれも図示せず）に接続される。また、ケーシング本体２Ａの他側に位置するフロントケーシング２Ｂには、後述の斜板支持部材４が斜板１２の裏面側に対向して設けられている。

斜板支持部材４は、ケーシング２のポンプ室２Ｄ内の他側となるフロントケーシング２Ｂ側に設けられている。斜板支持部材４には、図２、図４に示すように、後述の回転軸５を挟んで、一対の傾転支持面４Ａ，４Ｂが一体に形成されている。斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂは、後述の斜板１２を傾転可能（揺動可能）に支持するものである。

斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂは、斜板１２を構成する脚部１２Ａ，１２Ｂの凸湾曲面１２Ｃ，１２Ｄに対応して凹湾曲状に形成されている。斜板支持部材４は、斜板１２を、図１中の矢示Ａ，Ｂ方向に傾転（摺動）可能に案内するものである。また、斜板支持部材４には、図２に示すように、各傾転支持面４Ａ，４Ｂ間に位置して軸挿通孔４Ｃが穿設され、この軸挿通孔４Ｃ内には、回転軸５が隙間をもって挿通される。

ここで、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂは、図４に示すように、長さ方向の一端縁４Ａ１，４Ｂ１と他端縁４Ａ２，４Ｂ２に対し、長さ方向の中間部が最深部４Ａ３，４Ｂ３となる凹湾曲面として形成されている。そして、傾転支持面４Ａ，４Ｂは、斜板１２を構成する各脚部１２Ａ，１２Ｂの凸湾曲面１２Ｃ，１２Ｄが傾転（摺動）可能に嵌合するもので、この傾転支持面４Ａ，４Ｂのうち、高圧側（圧油の吐出側）に位置する傾転支持面４Ａには、後述する突起１５が設けられている。

回転軸５は、ケーシング２のポンプ室２Ｄ内を軸方向に延びて設けられ、該回転軸５は、フロントケーシング２Ｂとリヤケーシング２Ｃとにそれぞれ軸受を介して回転可能に支持されている。回転軸５の他端側は、フロントケーシング２Ｂから軸方向に突出する突出端５Ａとなり、この突出端５Ａには、エンジン等の原動機が動力伝達機構等（いずれも図示せず）を介して連結される。

シリンダブロック６は、回転軸５と一体に回転するようにケーシング２内に設けられ、該シリンダブロック６には、その周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ７（図１、図２中にそれぞれ１個ずつ図示）が設けられている。一般的に、シリンダブロック６に設けられるシリンダ７の個数は、奇数個、例えば７個または９個に設定されている。

ピストン８は、シリンダブロック６の各シリンダ７内にそれぞれ摺動可能に挿嵌されている。各ピストン８は、シリンダブロック６の回転に伴ってシリンダ７内を往復動し、吸入行程と吐出行程とを繰返すものである。

シュー９は、各ピストン８にそれぞれ設けられている。具体的には、各シュー９は、シリンダブロック６のシリンダ７から回転軸５の軸方向に突出するピストン８の端部にそれぞれ揺動可能に取付けられている。

シュー押え１０は、各シュー９を斜板１２に対して保持するものである。このシュー押え１０は、図１に示す如く、後述する斜板１２の平滑面１２Ｅに向けてシュー９をそれぞれ押圧し、斜板１２の平滑面１２Ｅ上で各シュー９が環状軌跡を描くように摺動変位するのを補償するものである。

弁板１１は、ケーシング２内に位置してリヤケーシング２Ｃとシリンダブロック６との間に固定して設けられている。この弁板１１は、シリンダブロック６の端面に摺接することにより、回転軸５と一体に回転するシリンダブロック６を回転可能に支持している。また、弁板１１には、眉形状をなす一対の給排ポート１１Ａ，１１Ｂが円を描くように形成され、これらの給排ポート１１Ａ，１１Ｂは、リヤケーシング２Ｃの吸込通路３Ａ，吐出通路３Ｂと連通している。

弁板１１の給排ポート１１Ａ，１１Ｂは、シリンダブロック６の回転時に各シリンダ７と間欠的に連通する。このとき、各シリンダ７内を往復するピストン８は、その吸入行程で、吸込通路３Ａ、給排ポート１１Ａを介して各シリンダ７内に作動油を吸込む。また、ピストン８による吐出行程では、各シリンダ７内で高圧状態となった圧油を給排ポート１１Ｂを介して吐出通路３Ｂから吐出させる。

これにより、作動油を吸込む吸込通路３Ａ側と圧油を吐出する吐出通路３Ｂ側とでは、それぞれの位置でピストン８がシュー９を介して斜板１２を押圧する力が異なる。しかも、このときの押圧力は、シリンダブロック６内の各ピストン８の位置によっても異なる。このため、油圧ポンプ１の稼働時には、図５に示すように、斜板１２に対し揺動モーメントＣが発生し、この揺動モーメントＣは、斜板１２を矢示Ｂ方向（傾転角度が小さくなる方向）に傾転させるように作用することになる。

斜板１２は、ケーシング２内に斜板支持部材４を介して傾転可能に設けられている。この斜板１２の裏面側には、図３、図４に示すように、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂに向けて凸湾曲状に突出した一対の脚部１２Ａ，１２Ｂが設けられている。

斜板１２の脚部１２Ａ，１２Ｂは、回転軸５を挟むように離間して配置され、凹湾曲状をなす斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂに摺動可能に嵌合されるものである。即ち、脚部１２Ａ，１２Ｂは、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂに摺動可能に嵌合する凸湾曲面１２Ｃ，１２Ｄを有する円弧状の半円柱体として形成されている。この半円柱体からなる脚部１２Ａ，１２Ｂの凸湾曲面１２Ｃ，１２Ｄは、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａ，４Ｂに油膜を挟んで嵌合するように、該傾転支持面４Ａ，４Ｂとほぼ同じ湾曲面をなしている。

具体的には、凸湾曲面１２Ｃ，１２Ｄは、湾曲した長さ方向の一端縁１２Ｃ１，１２Ｄ１と他端縁１２Ｃ２，１２Ｄ２に対し、長さ方向の中間部が頂部１２Ｃ３，１２Ｄ３となる凸湾曲状に突出して形成されている。そして、脚部１２Ａは、その凸湾曲面１２Ｃが傾転支持面４Ａに摺動可能に嵌合されている。一方、脚部１２Ｂは、その凸湾曲面１２Ｄが傾転支持面４Ｂに摺動可能に嵌合されている。ここで、各脚部１２Ａ，１２Ｂのうち、圧油の吐出側（高圧側）に位置する脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃには、後述する静圧軸受用油溝１３が設けられている。

一方、斜板１２の表面側（シリンダブロック６側）は、図１、図３に示すように、各シュー９を摺動可能に案内する平滑面１２Ｅとなっている。また、斜板１２の中央位置には、その板厚方向（ケーシング２の軸方向）に貫通して延びる貫通孔１２Ｆが設けられ、該貫通孔１２Ｆには、脚部１２Ａ，１２Ｂ間に位置して回転軸５が隙間をもって挿通される。斜板１２は、後述の傾転アクチュエータ１６，１７を用いることによって、図１中の矢示Ａ，Ｂ方向に傾転駆動される。そして、油圧ポンプ１の吐出容量（圧油の吐出流量）は、斜板１２の傾転角に応じて可変に制御されるものである。

次に、本発明の特徴部分となる静圧軸受用油溝１３、突起嵌合溝１４、突起１５の構成について述べる。

静圧軸受用油溝１３は、斜板１２に設けられた一対の脚部１２Ａ，１２Ｂのうち、圧油の圧力を受承した吐出行程のピストン８によって押圧される脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに設けられている。この静圧軸受用油溝１３は、脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに沿って溝深さが深く切欠かれ、吐出通路３Ｂから後述の導油通路１８を通じて圧油が導かれることにより、脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃと斜板支持部材４の傾転支持面４Ａとの間を潤滑状態に保持するものである。

静圧軸受用油溝１３は、図４、図５に示すように、半円柱体として形成された脚部１２Ａに設けられた凸湾曲面１２Ｃの頂部１２Ｃ３を中心にし、半円柱体の両方の端縁１２Ｃ１，１２Ｃ２に向けて一定長さ延びる長溝として形成されている。この静圧軸受用油溝１３は、例えば矩形状またはＵ字状の断面が連続するように一定の幅寸法をもって延びる凹溝として形成されている。静圧軸受用油溝１３の長さ寸法は、斜板１２を最大傾転角度とした場合でも、後述の導油通路１８と連通することができる寸法に設定されている。

ここで、静圧軸受用油溝１３は、凸湾曲面１２Ｃから溝底１３Ａまでの深さ寸法が寸法Ｈ１に設定されている。静圧軸受用油溝１３は、図５中で矢示Ａ方向側となる溝端位置が一端面１３Ｂとなり、この一端面１３Ｂは、深さ寸法Ｈ１により大きな面積を有している。

一方、静圧軸受用油溝１３は、図５中で矢示Ｂ方向側となる溝端位置が他端面１３Ｃとなり、この他端面１３Ｃは、後述する突起嵌合溝１４と繋がる（連続する）ことで、一端面１３Ｂでの深さ寸法Ｈ１よりも小さな深さ寸法Ｈ２となっている（Ｈ２＜Ｈ１）。これにより、他端面１３Ｃは、一端面１３Ｂよりも小さな受圧面積を有している。

なお、各端面１３Ｂ，１３Ｃは、凸湾曲面１２Ｃに対してほぼ垂直となるように放射方向に延びて形成しているが、凸湾曲面１２Ｃに対して傾斜させる構成としてもよい。また、静圧軸受用油溝１３は、矩形状、Ｕ字状以外の断面形状、例えば三角形状、五角形状等の断面形状とすることもできる。

このように形成された静圧軸受用油溝１３は、吐出通路３Ｂから導油通路１８を介して圧油が供給されることにより、この圧油によって潤滑状態を保持し、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａとの間で静圧軸受として機能することができる。

突起嵌合溝１４は、静圧軸受用油溝１３と一緒に脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに設けられている。この突起嵌合溝１４は、静圧軸受用油溝１３の位置から凸湾曲面１２Ｃに沿って円弧状に延び、後述する突起１５が摺動可能に嵌合するものである。

ここで、突起嵌合溝１４は、静圧軸受用油溝１３と同一の幅寸法をもった矩形溝として形成され、静圧軸受用油溝１３の溝端位置となる他端面１３Ｃから連続し、脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに沿って切欠かれている。突起嵌合溝１４の深さ寸法は、静圧軸受用油溝１３の全体の深さ寸法Ｈ１よりも浅い寸法Ｈ３に設定されている。これにより、静圧軸受用油溝１３の他端面１３Ｃにおける深さ寸法は、全体の深さ寸法Ｈ１よりも突起嵌合溝１４の深さ寸法Ｈ３だけ浅くなった寸法Ｈ２に設定されている（Ｈ２＝Ｈ１−Ｈ３）。

突起１５は、斜板支持部材４に設けられた一対の傾転支持面４Ａ，４Ｂのうち、斜板１２の脚部１２Ａと対面する一方の傾転支持面４Ａに設けられている。突起１５は、脚部１２Ａ側の突起嵌合溝１４に嵌合されることにより、吐出通路３Ｂから導かれた圧油を静圧軸受用油溝１３内に封じ込め、この圧油が外部に漏洩するのを抑えるものである。

この場合、突起１５は、傾転支持面４Ａから突起嵌合溝１４および静圧軸受用油溝１３に向け突出した状態で前記傾転支持面４Ａに沿って延び、脚部１２Ａの突起嵌合溝１４に摺動可能に嵌合されるものである。

また、突起１５は、突起嵌合溝１４に対して圧油が漏れない僅かな隙間で嵌合するように、矩形状に突出しつつ、傾転支持面４Ａに沿って円弧状に延びる突条として形成されている。さらに、突起１５は、傾転支持面４Ａの他端縁４Ａ２から最深部４Ａ３の近傍まで延びて設けられている。

これにより、突起１５は、斜板１２の傾転動作を許しつつ、突起嵌合溝１４に嵌合されることにより、静圧軸受用油溝１３を密閉することができる。これにより、突起１５は、一端面１３Ｂと他端面１３Ｃとに圧油による圧力を作用させることにより、静圧軸受用油溝１３の長さ方向の両端に受圧面積差をもたせることができる。

一対の傾転アクチュエータ１６，１７は、斜板１２を傾転駆動するものである。各傾転アクチュエータ１６，１７は、図１に示すように、シリンダブロック６の径方向外側に位置してケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ穴１６Ａ，１７Ａと、該シリンダ穴１６Ａ，１７Ａ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ穴１６Ａ，１７Ａとの間に油圧室１６Ｂ，１７Ｂを画成した傾転ピストン１６Ｃ，１７Ｃと、油圧室１６Ｂ，１７Ｂ内に傾転制御圧を給排するためケーシング本体２Ａに形成された制御圧通路１６Ｄ，１７Ｄとを含んで構成されている。

傾転アクチュエータ１６，１７は、ケーシング本体２Ａに対しシリンダブロック６の径方向で互いに対向する位置に配設され、傾転ピストン１６Ｃ，１７Ｃによって斜板１２を矢示Ａ，Ｂ方向に傾転駆動する。即ち、傾転アクチュエータ１６，１７の油圧室１６Ｂ，１７Ｂには、図１に示す制御圧通路１６Ｄ，１７Ｄを通じて外部から傾転制御圧が給排される。なお、傾転アクチュエータ１６，１７に供給される傾転制御圧には、吐出通路３Ｂから吐出される圧油を利用することもできる。

ここで、図１に示す如く、傾転制御圧により傾転アクチュエータ１７の傾転ピストン１７Ｃがシリンダ穴１７Ａ内から伸長し、傾転アクチュエータ１６の傾転ピストン１６Ｃがシリンダ穴１６Ａ内に縮小するときには、斜板１２が傾転ピストン１６Ｃによって矢示Ａ方向（斜板１２の傾転角が大きくなる正方向）に傾転駆動される。一方、傾転ピストン１６Ｃがシリンダ穴１６Ａ内から伸長し、傾転ピストン１７Ｃがシリンダ穴１７Ａ内に縮小するときには、斜板１２が傾転ピストン１７Ｃによって矢示Ｂ方向（斜板１２の傾転角が小さくなる逆方向）に傾転駆動される。

導油通路１８は、ケーシング２に設けられている（図２参照）。この導油通路１８は、長さ方向の一側がリヤケーシング２Ｃ側で吐出通路３Ｂに接続されている。一方、導油通路１８の長さ方向の他側は、分岐してフロントケーシング２Ｂ側で斜板支持部材４の傾転支持面４Ａの最深部４Ａ３と傾転支持面４Ｂの最深部４Ｂ３とに開口している。これにより、導油通路１８は、吐出通路３Ｂに吐出される圧油を静圧軸受用油溝１３等に供給することができる。

第１の実施の形態による可変容量型斜板式油圧ポンプ１は、上述の如き構成を有するもので、次に、斜板１２の傾転動作について説明する。

まず、油圧ポンプ１の吐出容量を増大させるときには、傾転アクチュエータ１７の傾転ピストン１７Ｃを伸長させ、傾転アクチュエータ１６の傾転ピストン１６Ｃを縮小させる。これにより、斜板１２は、傾転角が大きくなるように図１中の矢示Ａ方向に傾転駆動される。

一方、油圧ポンプ１の吐出容量を減少させるときには、傾転アクチュエータ１６の傾転ピストン１６Ｃを伸長させ、傾転アクチュエータ１７の傾転ピストン１７Ｃを縮小させる。これにより、斜板１２は、傾転角が小さくなるように図１中の矢示Ｂ方向に傾転駆動される。

ここで、可変容量型斜板式の油圧ポンプ１では、シリンダ７から吐出通路３Ｂに吐出される圧油の圧力を油圧反力として受圧したピストン８が、シュー９を介して斜板１２を斜板支持部材４側に押圧する。このとき、各ピストン８が斜板１２を押圧する力により、斜板１２を傾転（揺動）させようとするモーメント（図５中の揺動モーメントＣ）が発生する。傾転アクチュエータ１６，１７によって斜板１２を揺動モーメントＣが作用する方向と同じ方向に傾転させる場合には、同方向に作用する揺動モーメントＣによって小さな操作力で傾転させることができる。しかし、傾転アクチュエータ１６，１７によって斜板１２を揺動モーメントＣに逆らう方向に傾転させる場合には、逆方向に作用する揺動モーメントＣの分だけ大きな操作力が必要になる。

然るに、第１の実施の形態によれば、斜板１２の脚部１２Ａには、凸湾曲面１２Ｃに沿って溝深さが深く切欠かれ、吐出通路３Ｂからの圧油が導かれる静圧軸受用油溝１３を設ける。また、斜板１２の脚部１２Ａには、前記静圧軸受用油溝１３の溝端位置となる他端面１３Ｃから連続して前記凸湾曲面１２Ｃに沿って切欠かれ、静圧軸受用油溝１３の深さ寸法Ｈ１よりも浅い寸法Ｈ３をもった突起嵌合溝１４を設ける。さらに、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａには、該傾転支持面４Ａから突起嵌合溝１４および静圧軸受用油溝１３に向け突出した状態で傾転支持面４Ａに沿って延び、脚部１２Ａの突起嵌合溝１４に摺動可能に嵌合される突起を設ける。従って、突起１５は、突起嵌合溝１４に嵌合されることにより、静圧軸受用油溝１３の長さ方向の両端面１３Ｂ，１３Ｃに受圧面積差をもたせることができる。

即ち、静圧軸受用油溝１３は、一端面１３Ｂの面積を大きな深さ寸法Ｈ１によって大きく設定し、他端面１３Ｃの面積を小さな深さ寸法Ｈ２によって小さく設定している。この構成では、静圧軸受用油溝１３に圧油が供給されたときには、圧油の圧力が各端面１３Ｂ，１３Ｃに作用する。この場合、斜板１２には、大きな一端面１３Ｂと小さな他端面１３Ｃとの受圧面積差により、圧力が矢示Ａ方向に傾転させるように作用する。

これにより、斜板１２に揺動モーメントＣが作用した場合でも、一端面１３Ｂで圧油の圧力を受承することにより、斜板１２には、揺動モーメントＣに対抗する矢示Ａ方向に押圧力を作用させることができる。

この結果、斜板１２を傾転動作させる傾転アクチュエータ１６，１７は、揺動モーメントＣに逆らう方向に斜板１２を傾転させる場合、揺動モーメントＣの方向に斜板１２を傾転させる場合のいずれも場合でも、小さな操作力で斜板１２を傾転させることができる。これにより、傾転アクチュエータ１６，１７を小型化できるから、可変容量型斜板式油圧ポンプ１の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

次に、図６および図７は本発明の第２の実施の形態を示している。この実施の形態の特徴は、例えば、油圧閉回路に用いられる両傾転式の油圧ポンプを対象にしている。このため、突起嵌合溝は、斜板に設けられた一対の脚部に回転軸を基準にして点対称となるようにそれぞれ設け、突起は、同じく回転軸を基準にして点対称となるように斜板支持部材に設けられた一対の傾転支持面にそれぞれ設ける構成としている。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図６において、第２の実施の形態による可変容量型斜板式油圧ポンプ２１（以下、油圧ポンプ２１という）は、後述の斜板２４の傾転方向によって圧油の吐出方向を切換えることができる両傾転式の油圧ポンプとして構成されている。油圧ポンプ２１は、前述した斜板支持部材４、回転軸５、シリンダブロック６、シリンダ７、ピストン８、シュー９、弁板１１、傾転アクチュエータ１６，１７と、後述のケーシング２２、斜板２４、静圧軸受用油溝２５，２６、突起嵌合溝２７，２８、突起２９，３０とを含んで構成されている。

第２の実施の形態によるケーシング２２は、第１の実施の形態によるケーシング２とほぼ同様に、ケーシング本体２２Ａ、フロントケーシング２２Ｂおよびリヤケーシング２２Ｃから構成されている。しかし、第２の実施の形態によるケーシング２２は、リヤケーシング２２Ｃに一対の給排通路２３Ａ，２３Ｂが設けられている点で、第１の実施の形態によるケーシング２と相違している。ここで、給排通路２３Ａと給排通路２３Ｂとは、後述する斜板２４の傾転角を、角度零の位置から一方向と他方向とに選択的に傾転駆動することにより、作動油を吸込む吸込通路と圧油を吐出する吐出通路とを相互に切換えて使用することができる。

第２の実施の形態による斜板２４は、第１の実施の形態による斜板１２とほぼ同様に、脚部２４Ａ，２４Ｂ、凸湾曲面２４Ｃ，２４Ｄ（一端縁２４Ｃ１，２４Ｄ１、他端縁２４Ｃ２，２４Ｄ２、頂部２４Ｃ３，２４Ｄ３）、平滑面２４Ｅ、貫通孔２４Ｆにより構成されている。しかし、第２の実施の形態による斜板２４は、第１の実施の形態による斜板１２に比較し、作動油の吸込側と吐出側とを反転できる位置まで傾転角が大きく設定されている点で相違している。

第２の実施の形態による第１の静圧軸受用油溝２５は、第１の実施の形態による静圧軸受用油溝１３と同様に、脚部２４Ａの凸湾曲面２４Ｃに設けられ、溝底２５Ａ、一端面２５Ｂ、他端面２５Ｃにより構成されている。

一方、第２の静圧軸受用油溝２６は、回転軸５の軸線を基準にして第１の静圧軸受用油溝２５と点対称となるように、脚部２４Ｂの凸湾曲面２４Ｄに設けられ、溝底２６Ａ、一端面２６Ｂ、他端面２６Ｃにより構成されている。

第１の突起嵌合溝２７は、第１の実施の形態による突起嵌合溝１４と同様に、第１の静圧軸受用油溝２５と同一の幅寸法をもった矩形溝からなり、該第１の静圧軸受用油溝２５と一緒に脚部２４Ａの凸湾曲面２４Ｃに設けられている。この第１の突起嵌合溝２７は、後述する第１の突起２９が摺動可能に嵌合するもので、第１の静圧軸受用油溝２５と連続するように、該第１の静圧軸受用油溝２５の他端面２５Ｃから凸湾曲面２４Ｃの他端縁２４Ｃ２まで、該凸湾曲面２４Ｃに沿って円弧状に延びている。

第２の突起嵌合溝２８は、回転軸５の軸線を基準にして第１の突起嵌合溝２７と点対称となるように、第２の静圧軸受用油溝２６と一緒に脚部２４Ｂの凸湾曲面２４Ｄに設けられている。この第２の突起嵌合溝２８は、第２の静圧軸受用油溝２６と同一の幅寸法をもった矩形溝として形成されている。第２の突起嵌合溝２８は、後述する第２の突起３０が摺動可能に嵌合するもので、第２の静圧軸受用油溝２６と連続するように、該第２の静圧軸受用油溝２６の一端面２６Ｂから凸湾曲面２４Ｄの一端縁２４Ｄ１まで、該凸湾曲面２４Ｄに沿って円弧状に延びている。

第１の突起２９は、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａに設けられている。第１の突起２９は、第１の実施の形態による突起１５と同様に、脚部２４Ａ側の第１の突起嵌合溝２７に嵌合されることにより、第１の静圧軸受用油溝２５の長さ方向の両端面２５Ｂ，２５Ｃに受圧面積差をもたせるものである。

第１の突起２９は、第１の突起嵌合溝２７に対して圧油が漏れない僅かな隙間で嵌合するように、矩形状に突出しつつ、傾転支持面４Ａに沿って円弧状に延びる突条として形成されている。また、第１の突起２９は、傾転支持面４Ａの他端縁４Ａ２から最深部４Ａ３の近傍まで延びて設けられている。これにより、第１の突起２９は、斜板２４の傾転動作を許しつつ、第１の静圧軸受用油溝２５を密閉することで、その一端面２５Ｂと他端面２５Ｃとに圧油による圧力を作用させることができる。

第２の突起３０は、回転軸５の軸線を基準にして第１の突起２９と点対称となるように、斜板支持部材４の傾転支持面４Ｂに設けられている。第２の突起３０は、脚部２４Ｂ側の第２の突起嵌合溝２８に嵌合されることにより、第２の静圧軸受用油溝２６の長さ方向の両端面２６Ｂ，２６Ｃに受圧面積差をもたせるものである。

第２の突起３０は、第２の突起嵌合溝２８に対して圧油が漏れない僅かな隙間で嵌合するように、矩形状に突出しつつ、傾転支持面４Ｂに沿って円弧状に延びる突条として形成されている。また、第２の突起３０は、傾転支持面４Ｂの一端縁４Ｂ１から最深部４Ｂ３の近傍まで延びて設けられている。これにより、突起３０は、斜板２４の傾転動作を許しつつ、第２の静圧軸受用油溝２６を密閉することで、その一端面２６Ｂと他端面２６Ｃとに圧油による圧力を作用させることができる。

第１の導油通路３１は、図６に示すように、長さ方向の一側が給排通路２３Ａと接続され、他側が第１の静圧軸受用油溝２５に連通するように、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａの最深部４Ａ３に開口している。これにより、第１の導油通路３１は、給排通路２３Ａを流通する圧油を第１の静圧軸受用油溝２５に供給することができる。

第２の導油通路３２は、長さ方向の一側が給排通路２３Ｂと接続され、他側が第２の静圧軸受用油溝２６に連通するように、斜板支持部材４の傾転支持面４Ｂの最深部４Ｂ３に開口している。これにより、第２の導油通路３２は、給排通路２３Ｂを流通する圧油を第２の静圧軸受用油溝２６に供給することができる。

かくして、第２の実施の形態によれば、第１の静圧軸受用油溝２５と第２の静圧軸受用油溝２６、第１の突起嵌合溝２７と第２の突起嵌合溝２８、第１の突起２９と第２の突起３０は、回転軸５を基準にして点対称となるようにそれぞれ設ける構成としている。これにより、傾転角が零の位置を基準として斜板２４を一方向と他方向とに選択的に傾転して圧油の吐出方向を切換えることができる両傾転式の油圧ポンプ２１でも、揺動モーメントＣに対抗する押圧力を斜板２４に作用させることができ、この斜板２４を傾転駆動する傾転アクチュエータを小型化することができる。

次に、図８および図９は本発明の第３の実施の形態を示している。この実施の形態の特徴は、斜板に設けられた一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、凸湾曲面に沿って切欠かれ各給排通路からの圧油が導かれる静圧軸受用油溝を設け、一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、凸湾曲面から斜板支持部材の傾転支持面に向け突出し静圧軸受用油溝の溝端位置から凸湾曲面に沿って延びる突起を設け、斜板支持部材に設けられた一対の傾転支持面のうち少なくとも一方の傾転支持面には、傾転支持面に沿って切欠かれ脚部の突起が摺動可能に嵌合される突起嵌合溝を設け、突起は、突起嵌合溝に嵌合されることにより静圧軸受用油溝の長さ方向の両端に受圧面積差をもたせる構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図８において、第３の実施の形態による静圧軸受用油溝４１は、斜板１２の脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに設けられている。この静圧軸受用油溝４１は、凸湾曲面１２Ｃの頂部１２Ｃ３を中心にし、半円柱体の両方の端縁１２Ｃ１，１２Ｃ２に向けて一定長さ延びる長溝として形成されている。この静圧軸受用油溝４１は、例えば矩形状またはＵ字状の断面が連続するように延びる凹溝として形成され、凸湾曲面１２Ｃから溝底４１Ａまでの深さ寸法は、図９に示すように、寸法Ｈ４に設定されている。静圧軸受用油溝４１は、矢示Ａ方向側となる端部が一端面４１Ｂとなり、矢示Ｂ方向側となる端部が他端面４１Ｃとなっている。

ここで、静圧軸受用油溝４１は、一端面４１Ｂの深さ寸法Ｈ４（径方向寸法）を、後述する突起４２の高さ寸法Ｈ５によって径方向の外側に延長することにより大きな寸法Ｈ６としている（Ｈ６＝Ｈ４＋Ｈ５）。これにより、静圧軸受用油溝４１の一端側には、他端面４１Ｃの深さ寸法Ｈ４よりも大きな寸法Ｈ６の端面を形成することができる（Ｈ６＞Ｈ４）。

静圧軸受用油溝４１は、吐出通路３Ｂから導油通路１８を介して圧油が供給されることにより、この圧油によって潤滑状態を保持し、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａとの間で静圧軸受として機能することができる。

突起４２は、静圧軸受用油溝４１と一緒に脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに設けられている。この突起４２は、静圧軸受用油溝４１の位置から傾転支持面４Ａに向けて突出し、脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃに沿って円弧状に延びる突条として形成されている。突起４２は、後述の突起嵌合溝４３に摺動可能に嵌合するもので、静圧軸受用油溝４１の溝端位置となる一端面４１Ｂと半円柱体をなす脚部１２Ａの凸湾曲面１２Ｃの一端縁１２Ｃ１との間に、例えば静圧軸受用油溝４１と同一の幅寸法をもって断面矩形状に突出している。

ここで、突起４２は、静圧軸受用油溝４１の一端面４１Ｂと連続するように設けられている。突起４２の端面４２Ａは、径方向の高さ寸法Ｈ５（突出寸法）を有している。これにより、突起４２は、圧力を受承する一端面４１Ｂの深さ寸法Ｈ４（径方向寸法）を、端面４２Ａの高さ寸法Ｈ５の分だけ大きくすることができる。

突起嵌合溝４３は、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａに設けられている。この突起嵌合溝４３は、傾転支持面４Ａに沿って円弧状に延び、脚部１２Ａの突起４２が摺動可能に嵌合されるものである。突起嵌合溝４３は、傾転支持面４Ａの一端縁４Ａ１から最深部４Ａ３の近傍まで延びて設けられている。

従って、突起嵌合溝４３は、突起４２が嵌合されることにより、吐出通路３Ｂから導かれた圧油を静圧軸受用油溝４１内に封じ込め、前記圧油が外部に漏洩するのを抑えることができる。これにより、静圧軸受用油溝４１を密閉することで、その一端面４１Ｂと他端面４１Ｃとに圧油による圧力を作用させることができる。

かくして、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態によれば、静圧軸受用油溝４１は、一端面４１Ｂ側の面積を大きな深さ寸法Ｈ６によって大きく設定し、他端面４１Ｃの面積を小さな深さ寸法Ｈ４によって小さく設定している。これにより、斜板１２には、大きな一端面４１Ｂと小さな他端面４１Ｃとの面積差（受圧面積の差）により、揺動モーメントＣに抗する方向に斜板１２を押圧することができる。

次に、図１０は本発明の第４の実施の形態を示している。この実施の形態の特徴は、例えば、油圧閉回路に用いられる両傾転式の油圧ポンプを対象にしている。このため、突起嵌合溝は、斜板支持部材に設けられた一対の傾転支持面に回転軸を基準にして点対称となるようにそれぞれ設け、突起は、同じく回転軸を基準にして点対称となるように斜板に設けられた一対の脚部にそれぞれ設ける構成としている。なお、第４の実施の形態では、前述した第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図１０において、第４の実施の形態による斜板５１は、脚部５１Ａ，５１Ｂ、凸湾曲面５１Ｃ，５１Ｄ、平滑面５１Ｅ、貫通孔５１Ｆにより構成されている。この第４の実施の形態による斜板５１は、第３の実施の形態による斜板１２に比較し、作動油の吸込側と吐出側とを反転できる位置まで傾転角が大きく設定されている点で相違している。

第４の実施の形態による第１の静圧軸受用油溝５２は、第３の実施の形態による静圧軸受用油溝４１と同様に、脚部５１Ａの凸湾曲面５１Ｃに設けられ、溝底５２Ａ、一端面５２Ｂ、他端面５２Ｃにより構成されている。

一方、第２の静圧軸受用油溝５３は、回転軸５の軸線を基準にして第１の静圧軸受用油溝５２と点対称となるように、脚部５１Ｂの凸湾曲面５１Ｄに設けられ、溝底５３Ａ、一端面５３Ｂ、他端面５３Ｃにより構成されている。

第４の実施の形態による第１の突起５４は、第３の実施の形態による突起４２と同様に、脚部５１Ａの凸湾曲面５１Ｃから傾転支持面４Ａに向けて突出し、脚部５１Ａの凸湾曲面５１Ｃに沿って円弧状に延びる突条として形成されている。

第２の突起５５は、回転軸５の軸線を基準にして第１の突起５４と点対称となるように、第２の静圧軸受用油溝５３と一緒に脚部５１Ｂの凸湾曲面５１Ｄに設けられている。この第２の突起５５は、設置された向き以外について第１の突起５４と同様に形成されている。

第４の実施の形態による第１の突起嵌合溝５６は、第３の実施の形態による突起嵌合溝４３と同様に、斜板支持部材４の傾転支持面４Ａに設けられている。この第１の突起嵌合溝５６は、傾転支持面４Ａに沿って円弧状に延び、脚部５１Ａの第１の突起５４が摺動可能に嵌合されるものである。

第２の突起嵌合溝５７は、回転軸５の軸線を基準にして第１の突起嵌合溝５６と点対称となるように、斜板支持部材４の傾転支持面４Ｂに設けられている。この第２の突起嵌合溝５７は、設置された向き以外について第１の突起嵌合溝５６と同様に形成されている。

かくして、第４の実施の形態によれば、第１の静圧軸受用油溝５２と第２の静圧軸受用油溝５３、第１の突起５４と第２の突起５５、第１の突起嵌合溝５６と第２の突起嵌合溝５７は、回転軸５を基準にして点対称となるようにそれぞれ設ける構成としている。これにより、傾転角が零の位置を基準として斜板５１を一方向と他方向とに選択的に傾転して圧油の吐出方向を切換えることができる両傾転式の油圧ポンプでも、揺動モーメントＣに対抗する押圧力を斜板５１に作用させることができ、この斜板５１を傾転駆動する傾転アクチュエータを小型化することができる。

なお、第１の実施の形態では、斜板支持部材４を、ケーシング２と別個に設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、傾転支持部材をケーシングのフロントケーシングと一体的に形成する構成としてもよい。この構成は、他の実施の形態についても同様に適用できるものである。

１，２１ 油圧ポンプ（可変容量型斜板式油圧ポンプ）、 ２，２２ ケーシング、 ２Ｄ ポンプ室、 ３Ａ 吸込通路（給排通路）、 ３Ｂ 吐出通路（給排通路）、 ４ 斜板支持部材、 ４Ａ，４Ｂ 傾転支持面、 ５ 回転軸、 ６ シリンダブロック、 ７ シリンダ、 ８ ピストン、 ９ シュー、 １１ 弁板、 １２，２４，５１ 斜板、 １２Ａ，１２Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，５１Ａ，５１Ｂ 脚部、 １２Ｃ，１２Ｄ，２４Ｃ，２４Ｄ，５１Ｃ，５１Ｄ 凸湾曲面、 １２Ｅ，２４Ｅ 平滑面、 １３，４１ 静圧軸受用油溝、 １４，４３ 突起嵌合溝、 １５，４２ 突起、 １６，１７ 傾転アクチュエータ、 １８ 導油通路、 ２３Ａ，２３Ｂ 給排通路、 ２５，５２ 第１の静圧軸受用油溝、 ２６，５３ 第２の静圧軸受用油溝、 ２７，５６ 第１の突起嵌合溝、 ２８，５７ 第２の突起嵌合溝、 ２９，５４ 第１の突起、 ３０，５５ 第２の突起、 ３１ 第１の導油通路、 ３２ 第２の導油通路、 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６ 寸法

Claims (3)

1. 内部がポンプ室となり軸方向の一側に一対の給排通路が設けられた筒状のケーシングと、該ケーシングのポンプ室内の他側に設けられた斜板支持部材と、前記ケーシングのポンプ室内を軸方向に延びて前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダを有したシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記各シリンダから突出する該各ピストンの突出端側に装着された複数のシューと、表面側が該各シューを摺動可能に案内する平滑面となり裏面側が前記斜板支持部材に傾転可能に支持される斜板と、前記ケーシングに設けられ外部から傾転制御圧が給排されることにより該斜板を傾転駆動する傾転アクチュエータとを備え、
   前記斜板の裏面側には、前記回転軸を挟んで前記斜板支持部材に向けて凸湾曲状に突出した凸湾曲面を有する一対の脚部が設けられ、
   前記斜板支持部材には、前記一対の脚部の前記凸湾曲面に対応して凹湾曲状に形成され前記各脚部を介して前記斜板を傾転可能に支持する一対の傾転支持面が設けられた可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
   前記斜板に設けられた前記一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、前記凸湾曲面に沿って切欠かれ前記各給排通路からの圧油が導かれる静圧軸受用油溝が設けられ、
   前記一対の脚部のうち少なくとも一方の脚部には、前記静圧軸受用油溝の溝端位置から連続して前記脚部の前記凸湾曲面に沿って切欠かれ前記静圧軸受用油溝の深さ寸法よりも浅い寸法をもった突起嵌合溝が設けられ、
   前記斜板支持部材に設けられた前記一対の傾転支持面のうち少なくとも一方の傾転支持面には、前記傾転支持面から前記突起嵌合溝及び前記静圧軸受用油溝のうち少なくとも一方に向け突出した状態で前記傾転支持面に沿って延び前記脚部の前記突起嵌合溝に摺動可能に嵌合される突起が設けられ、
   前記突起は、前記突起嵌合溝に嵌合されることにより前記静圧軸受用油溝の長さ方向の両端に、揺動モーメントに対抗する方向に押圧力を作用させるよう受圧面積差をもたせる構成としたことを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
2. 前記突起嵌合溝は、前記斜板に設けられた前記一対の脚部に前記回転軸を基準にして点対称となるようにそれぞれ設け、前記突起は、同じく前記回転軸を基準にして点対称となるように前記斜板支持部材に設けられた前記一対の傾転支持面にそれぞれ設ける構成としてなる請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプ。
3. 前記斜板に設けられた前記一対の脚部は、円弧状の半円柱体により形成され、
   前記静圧軸受用油溝は、前記半円柱体の頂部を中心にして前記半円柱体の両方の端縁に向けて一定長さ延びる長溝として形成し、
   前記突起嵌合溝は、前記静圧軸受用油溝の溝端位置と前記半円柱体の端縁との間に形成してなる請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプ。

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