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3の実施の形態について説明するが、そのうち、第3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液圧回転機を、可変容量型の斜板式油圧ポンプに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図5は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は本実施の形態で採用した可変容量型の斜板式油圧ポンプ(以下、油圧ポンプ1という)で、該油圧ポンプ1は、その外殻を構成するケーシング2を有している。このケーシング2は、一端側がフロント底部3Aとなった段付筒状のケーシング本体3と、該ケーシング本体3の他端側を閉塞するようにケーシング本体3に設けられたリヤケーシング4とにより構成されている。ケーシング2のリヤケーシング4には、後述の給排通路15A,15B等が形成されている。
ケーシング2のケーシング本体3には、図1に示すようにフロント底部3Aから軸線方向に離間した位置にアクチュエータ取付部3Bが設けられている。該アクチュエータ取付部3Bは、ケーシング本体3の径方向外側へと突出している。アクチュエータ取付部3Bには、後述の傾転アクチュエータ16等が設けられている。アクチュエータ取付部3Bの外側には、例えば容量制御弁34(図3〜図5参照)等が配設される。
ケーシング2内には回転軸5が回転可能に設けられている。該回転軸5は、軸線方向の一側がケーシング本体3のフロント底部3A内に軸受等を介して回転可能に取付けられ、他側はリヤケーシング4に軸受等を介して回転可能に取付けられている。ケーシング本体3のフロント底部3Aから軸線方向に突出する回転軸5の一側(突出端側)には、例えば建設機械の原動機が動力伝達機構(いずれも図示せず)等を介して連結され、回転軸5は前記原動機により回転駆動される。
シリンダブロック6は、ケーシング2内に位置して回転軸5の外周側に設けられている。該シリンダブロック6は、回転軸5の外周側にスプライン結合され、回転軸5と一体に回転駆動される。シリンダブロック6には、その周方向に離間して軸線方向に延びる複数(通常は奇数個)のシリンダ7が穿設されている。シリンダブロック6の各シリンダ7内には、それぞれピストン8が摺動可能に挿嵌されている。該各ピストン8は、シリンダブロック6の回転によってそれぞれのシリンダ7内を往復動し、後述の弁板14側から各シリンダ7内に作動油を吸込みつつ、これを高圧の圧油として吐出させるものである。
この場合、これらのピストン8は、シリンダ7から軸方向に突出(伸長)した下死点位置と、シリンダ7内へと縮小した上死点位置との間で往復動される。シリンダブロック6が1回転する間に、各ピストン8はシリンダ7内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸入行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返すことになる。
シリンダブロック6の半回転分に相当するピストン8の吸入行程では、後述の給排通路15A,15Bの一方側からシリンダ7内に作動油が吸込まれる。また、シリンダブロック6の残りの半回転分に相当するピストン8の吐出行程では、ピストン8が各シリンダ7内の作動油を高圧の圧油として後述の給排通路15A,15Bの他方側から吐出させる。
ここで、油圧ポンプ1は、その容量可変部(例えば、後述の斜板11)が傾転角零の中立位置から一方向と他方向との両方向に傾転駆動可能な両傾転タイプの油圧ポンプである。このような油圧ポンプ1は、例えばHST(Hydro Static Transmission)等の油圧閉回路に用いる場合、油圧モータとの間が一対の主管路(いずれも図示せず)を介して接続される。両傾転タイプの油圧ポンプ1は、後述の如く斜板11が傾転角零の中立位置から一方向と他方向の両方向に傾転されることにより、圧油の吐出方向(または、圧油の給排方向)を反転させるように適宜に切換えることができる。
各ピストン8の突出側端部には、それぞれシュー9が揺動可能に設けられている。これらのシュー9は、それぞれピストン8からの押付力(油圧力)で後述する斜板11の平滑面11Aに押圧される。各シュー9は、この状態で回転軸5、シリンダブロック6およびピストン8と一緒に回転することにより、リング状軌跡を描くように斜板11の平滑面11A上を摺動するものである。
ケーシング本体3のフロント底部3Aには、斜板支持体10が固定して設けられている。この斜板支持体10は、回転軸5の周囲に位置して斜板11の裏面側に配置されている。斜板支持体10には、斜板11を傾転可能に支持する一対の傾転摺動面10Aが凹湾曲面(図示せず)として形成されている。図1に示すように、一対の傾転摺動面10Aは、回転軸5の径方向で互いに離間して配置されている。また、斜板支持体10には、斜板11が図2中の矢示A,B方向で夫々の最大傾転位置まで大きく傾転されたときに、これ以上の傾転を規制する傾転規制部(図示せず)が設けられている。
斜板11はケーシング2内に傾転可能に設けられている。該斜板11は、ケーシング本体3のフロント底部3A側に斜板支持体10を介して取付けられ、その表面側が摺動面としての平滑面11Aとなっている。また、斜板11には、その中央部に回転軸5が隙間をもって挿通される挿通穴11Bが穿設されている。さらに、斜板11の背面側には、一対の脚部11Cが設けられ、該各脚部11Cは、斜板支持体10の各傾転摺動面10A上に傾転可能に当接されている。
ここで、斜板11は、斜板支持体10の各傾転摺動面10Aにより各脚部11Cを介して傾転可能に支持され、この状態で後述の傾転アクチュエータ16により傾転駆動される。斜板11は、このときの傾転角に応じて当該油圧ポンプ1の吐出容量を変化させる容量可変部を構成している。傾転アクチュエータ16は、斜板11を傾転角零の位置から一方向と他方向との両方向(図2に示す矢示A,B方向)に傾転し、油圧ポンプ1による圧油の吐出容量と吐出方向(即ち、油圧モータの回転速度と回転方向)を適宜に切換えることができる。
傾転レバー12は斜板11の側部に一体形成されている。この傾転レバー12は、斜板11の側部から後述のサーボピストン20に向けて延設されている。そして、傾転レバー12の先端側には、突出ピン12Aが一体に設けられ、この突出ピン12Aには、後述のサーボピストン20がスライド板13を介して連結されている。
スライド板13は、後述するサーボピストン20(筒体21)のスライド溝21C内に摺動可能に嵌合して設けられている。該スライド板13は、略長方形状をなす板体(プレート)として形成され、スライド溝21C内でサーボピストン20を横切る方向にスライド(摺動変位)するものである。スライド板13の中心部には、傾転レバー12の突出ピン12Aが回動可能に挿嵌される貫通穴13Aが穿設されている。
即ち、スライド板13は、貫通穴13A内に傾転レバー12の突出ピン12Aを予め挿嵌した状態で、サーボピストン20のスライド溝21C内に取付けられる。スライド板13は、サーボピストン20の軸方向変位を傾転レバー12を介して斜板11へと伝達し、これにより斜板11は、サーボピストン20に追従して矢示A,B方向に傾転駆動されるものである。
弁板14はリヤケーシング4に固定して設けられている。該弁板14は、シリンダブロック6の端面に摺接する切換弁板を構成している。このため、弁板14には、回転軸5の周囲を眉形状をなして延びる一対の給排ポート14A,14Bが形成されている。これらの給排ポート14A,14Bは、斜板11の傾転方向に応じて吸込ポートと吐出ポートとの何れかに切換えられる。例えば、給排ポート14Aが低圧側の吸込ポートとなったときには、給排ポート14Bが高圧側の吐出ポートとなる。一方、傾転角零の中立位置から斜板11の傾転方向が反転されたときには、例えば給排ポート14Aが高圧側の吐出ポートとなり、給排ポート14Bが低圧側の吸込ポートとなる。
リヤケーシング4に形成された一対の給排通路15A,15Bは、作動油の吸込みと吐出とを行う通路である。これらの給排通路15A,15Bは、弁板14を介してシリンダ7内へと作動油(圧油)を給排させる。油圧ポンプ1の給排通路15A,15Bは、前述の如く油圧モータに一対の主管路(図示せず)を介して接続される。ここで、ケーシング2内で回転軸5を回転駆動すると、シリンダブロック6の回転に伴って各シリンダ7内をピストン8が往復動し、これらのピストン8が給排通路15A,15Bの一方側からシリンダ7内に作動油を吸込みつつ、給排通路15A,15Bの他方側に圧油を吐出するものである。
傾転アクチュエータ16は、ケーシング本体3のアクチュエータ取付部3B内に設けられている。該傾転アクチュエータ16は、図1、図2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3のアクチュエータ取付部3Bに形成された傾転制御シリンダとしてのシリンダ穴17A,17Bと、該シリンダ穴17A,17B内に摺動可能に挿嵌された後述のサーボピストン20とから大略構成されている。
傾転アクチュエータ16のシリンダ穴17A,17Bは、軸方向外側の端部が蓋板18A,18Bにより外側から閉塞されている。シリンダ穴17A内には、蓋板18Aとサーボピストン20(閉塞板22A)との間に一方の液圧室19Aが画成されている。シリンダ穴17B内には、蓋板18Bとサーボピストン20(閉塞板22B)との間に他方の液圧室19Bが画成されている。傾転アクチュエータ16は、サーボピストン20により斜板11を傾転角零の位置から一方向と他方向との両方向(図2中の矢示A,B方向)に傾転駆動するものである。
サーボピストン20は傾転アクチュエータ16の可動部を構成している。図3に示すように、サーボピストン20は、例えば円筒状の筒体21と、該筒体21の軸方向両端を閉塞し段付円形状に形成された左,右の閉塞板22A,22Bとにより中空筒体として形成されている。左,右の閉塞板22A,22Bは、液圧室19A,19Bからの傾転制御圧を受圧する一対の受圧部を構成し、これらは複数の固定具(即ち、ボルト23)等を用いて筒体21の軸方向両端に着脱可能に固定されている。
閉塞板22A,22Bの中心(内周)側には、後述の保持ロッド26A,26Bがそれぞれ挿通して設けられ、保持ロッド26A,26Bの周囲を取囲むように環状逃し溝22Cが形成されている。これらの環状逃し溝22Cは、例えば図4または図5に示すように、サーボピストン20が矢示AまたはB方向に変位したときに、後述の係止リング30が閉塞板22A,22Bの内側に挿入されるのを許し、閉塞板22A,22Bが各係止リング30により邪魔されることなく、サーボピストン20のストロークエンドまで矢示A,B方向に変位するのを補償するものである。
筒体21内は、左,右の閉塞板22A,22Bにより液圧室19A,19Bから離間(隔離)された内部空間24となっている。該内部空間24は、後述の仕切板25により2つの室としての内部室24A,24Bに画成されている。筒体21の軸方向(左,右方向)両側には、内部室24A,24Bを後述の給排口31C,31Dに連通させる液通路21A,21Bが、筒体21の径方向に穿設(形成)されている。
また、サーボピストン20の軸方向(長さ方向)中間には、筒体21の外周面(図2に示す如く、斜板11の傾転レバー12とスライド板13を介して対向する部位)にスライド溝21Cが凹設されている。スライド溝21Cは、筒体21の軸方向中間部の外周側を部分的に切欠くことにより断面コ字形状をなす平行溝として形成されている。スライド溝21C内には、サーボピストン20の軸方向(即ち、矢示A,B方向)の変位を傾転レバー12を介して斜板11に伝えるため、前記スライド板13が摺動可能に挿嵌して取付けられている。
仕切板25は、内部空間24内に左,右一対の保持ロッド26A,26Bを用いて位置決めされている。2本の保持ロッド26A,26Bのうち一方(左側)の保持ロッド26Aは、軸方向の中間部が左側の閉塞板22Aを軸方向に貫通して延び、軸方向外側の左側端部は、前記傾転制御シリンダの蓋板18Aにナット27を介して固定されている。他方(右側)の保持ロッド26Bは、軸方向の中間部が右側の閉塞板22Bを軸方向に貫通して延び、軸方向外側の右側端部は、蓋板18Bに同じくナット27を介して固定されている。左,右の保持ロッド26A,26Bは、その軸方向内側の端部が互いに対向して仕切板25の両側に固定され、該仕切板25を軸方向両側から挟持した状態(両持ち状態)で保持している。
このため、仕切板25は、内部空間24の軸方向(左,右方向)中間位置に位置決めされ、サーボピストン20が矢示A,B方向に摺動変位するときにも、仕切板25は図示の位置に不動に保持されている。左,右のナット27は、保持ロッド26A,26Bの軸方向外側端部にそれぞれ螺合して取付けられている。このため、各ナット27と保持ロッド26A,26Bとの螺合位置を変えることにより、内部空間24内での仕切板25の固定位置を変更することができ、後述の如くサーボピストン20の中立位置調整を必要に応じて行うことが可能となる。
左,右の内部室24A,24B内には、一対のばね28A,28Bが仕切板25の両側に位置して配設されている。一対のばね28A,28Bは、サーボピストン20を常時中立位置に向けて付勢する付勢手段を構成している。左側のばね28Aは、内部室24A内に位置して環状のばね受29Aと仕切板25との間にプリセット(縮装)状態で取付けられている。右側のばね28Bは、内部室24B内に位置して環状のばね受29Bと仕切板25との間にプリセット(縮装)状態で取付けられている。
左,右のばね受29A,29Bは、例えば止め輪からなる係止リング30を用いて左,右の保持ロッド26A,26Bにそれぞれ抜止め状態で取付けられている。即ち、一方(左側)のばね受29Aは、左側の保持ロッド26Aの外周側に摺動可能に挿通され、保持ロッド26Aに対して図3中の矢示A方向に相対変位するのを一方の係止リング30により規制されている。他方(右側)のばね受29Bは、右側の保持ロッド26Bの外周側に摺動可能に挿通され、保持ロッド26Bに対して図3中の矢示B方向に相対変位するのを他方の係止リング30により規制されている。
前記各係止リング30は、仕切板25から左,右方向に予め決められた所定寸法だけ離間した位置で左,右の保持ロッド26A,26Bにそれぞれ着脱可能に掛止めして設けられている。このため、図4に示すように、サーボピストン20をシリンダ穴17A内へと矢示A方向に摺動変位させたときには、左側のばね受29Aが係止リング30により所定位置(即ち、仕切板25から前記所定寸法だけ離間した位置)に保持される。このとき、右側のばね受29Bは、サーボピストン20の閉塞板22Bと一緒にばね28Bに抗して矢示A方向に変位し、係止リング30から離間する。閉塞板22Bは、内側の環状逃し溝22C内に係止リング30が挿入されるのを許した状態で矢示A方向に変位する。
一方、図5に示すように、サーボピストン20をシリンダ穴17B内へと矢示B方向に摺動変位させたときには、右側のばね受29Bが係止リング30により所定位置(即ち、仕切板25から前記所定寸法だけ離間した位置)に保持される。このとき、左側のばね受29Aは、サーボピストン20の閉塞板22Aと一緒にばね28Aに抗して矢示B方向に変位し、係止リング30から離間する。閉塞板22Aは、内側の環状逃し溝22C内に係止リング30が挿入されるのを許した状態で矢示B方向に変位することになる。
傾転アクチュエータ16の傾転制御シリンダには、シリンダ穴17A,17Bの径方向に延びる給排口31A,31Bが形成されている。これらの給排口31A,31Bは、傾転アクチュエータ16の液圧室19A,19Bに傾転制御圧を給排するため、サーボピストン20の左,右方向に大きく離間して配置されている。これらの給排口31A,31Bの間には、サーボピストン20により給排口31A,31Bから遮断(離隔)される他の給排口31C,31Dが形成されている。これらの給排口31C,31Dは、サーボピストン20の内部室24A,24B内にそれぞれ液通路21A,21Bを介して常時連通している。給排口31C,31Dは、後述の給排通路35C,35D等を介することなく、液圧室19A,19Bに直接的に連通されることはない。
図3に示す油圧ポンプ32は、例えば小型のパイロットポンプにより構成されている。油圧ポンプ32は、作動油タンク33(以下、タンク33という)内に貯留された作動油を吸込みつつ、これを傾転制御圧として容量制御弁34を介して傾転アクチュエータ16へと供給する。傾転アクチュエータ16の傾転制御シリンダ(シリンダ穴17A,17B)と容量制御弁34との間には、傾転制御圧の給排通路35A,35B,35C,35Dが設けられている。
容量制御弁34は、例えば4ポート3位置の電磁式方向制御弁によって構成され、左,右の切換位置(a),(b)と中立位置(c)とを有している。容量制御弁34は、給電を停止して消磁状態にあるときに中立位置(c)となって傾転アクチュエータ16に対する傾転制御圧の供給を停止する。容量制御弁34は、制御装置としてのコントローラ(図示せず)からの制御信号で励磁されると、中立位置(c)から切換位置(a),(b)のいずれか一方に切換わる。
傾転制御圧の給排通路35A,35B,35C,35Dは、給排通路35Aがシリンダ穴17A側の給排口31Aに接続され、給排通路35Bがシリンダ穴17B側の給排口31Bに接続されている。給排通路35Cは、その一端(基端)側が給排通路35Bの途中部位から分岐し、先端(他端)側がシリンダ穴17A側の給排口31Cに接続されている。給排通路35Dは、その一端(基端)側が給排通路35Aの途中部位から分岐し、先端(他端)側がシリンダ穴17B側の給排口31Dに接続されている。
図5に示すように、容量制御弁34が中立位置(c)から切換位置(a)に切換えられたとき、油圧ポンプ32からの圧油(傾転制御圧)は、給排通路35A、給排口31Aを介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに供給されると共に、給排通路35D、給排口31Dおよびサーボピストン20(筒体21)の液通路21Bを介して内部室24Bに供給される。このとき、傾転アクチュエータ16の液圧室19Bは、給排口31B、給排通路35Bおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続されると共に、サーボピストン20の内部室24Aは、液通路21A、給排口31C、給排通路35Cおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続される。
このため、図5に示すように、サーボピストン20は、閉塞板22Aが液圧室19A内の傾転制御圧を受圧すると共に、閉塞板22Bが内部室24B内の傾転制御圧を同方向に受圧し、両者を合計した油圧力で矢示B方向に押動される。このとき、内部室24A内のばね28Aは、閉塞板22Aが矢示B方向に押動されるに従って仕切板25との間で弾性的に圧縮変形され、閉塞板22Aの移動に対する抵抗力(即ち、前記油圧力よりも小さいばね力)を発生させる。しかし、内部室24B内のばね28Bは、閉塞板22Bが矢示B方向に押動されても、ばね受29Bの移動が係止リング30により規制されているので、仕切板25とばね受29Bとの間に配設された状態を保ち、サーボピストン20の矢示B方向の移動に対して何ら抵抗力等を発生させることはない。
一方、図4に示すように、容量制御弁34が中立位置(c)から切換位置(b)に切換えられたとき、油圧ポンプ32からの圧油(傾転制御圧)は、給排通路35B、給排口31Bを介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Bに供給されると共に、給排通路35C、給排口31Cおよびサーボピストン20(筒体21)の液通路21Aを介して内部室24Aに供給される。このとき、傾転アクチュエータ16の液圧室19Aは、給排口31A、給排通路35Aおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続されると共に、サーボピストン20の内部室24Bは、液通路21B、給排口31D、給排通路35Dおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続される。
このため、サーボピストン20は、閉塞板22Bが液圧室19B内の傾転制御圧を受圧すると共に、閉塞板22Aが内部室24A内の傾転制御圧を受圧し、両者を合計した油圧力で矢示A方向に押動される。このとき、内部室24B内のばね28Bは、閉塞板22Bが矢示A方向に押動されるに従って仕切板25との間で弾性的に圧縮変形され、閉塞板22Bの移動に対する抵抗力(即ち、前記油圧力よりも小さいばね力)を発生させる。しかし、内部室24A内のばね28Aは、閉塞板22Aが矢示A方向に押動されても、図4に示す如くばね受29Aの移動が係止リング30により規制されているので、仕切板25とばね受29Aとの間に配設された状態を保ち、サーボピストン20の矢示A方向の移動に対して何ら抵抗力等を発生させることはない。
前記コントーラは、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、その入力側が傾転角センサ(図示せず)等に接続されている。この傾転角センサは、前記斜板11が傾転角零の中立位置から矢示A,B方向に傾転されるときに、斜板11の傾転方向と傾転角とをそれぞれ検出し、その検出信号を前記コントローラに出力する。そして、コントローラは、斜板11の実傾転角(センサの検出角度)が指令信号等による目標傾転角とほぼ一致するように、容量制御弁34を制御信号により中立位置(c)から切換位置(a)または(b)に切換え、傾転アクチュエータ16のサーボピストン20を矢示A,B方向に変位させる。即ち、コントローラは、斜板11の傾転動作に追従させて容量制御弁34の切換制御を行うことにより、斜板11の傾転角を目標傾転角に近付けるようにフィードバック制御するものである。
第1の実施の形態による可変容量型斜板式の油圧ポンプ1は、上述の如き構成を有するもので、次に、その容量可変部(斜板11)を傾転角零の中立位置から一方向と他方向の両方向に傾転駆動する傾転アクチュエータ16の動作について説明する。
まず、油圧ポンプ1の斜板11を、傾転角零の中立位置から図2、図3中の矢示A方向に傾転駆動する場合には、前記コントローラからの制御信号により容量制御弁34を図3中に示す中立位置(c)から切換位置(b)に切換える。これにより、油圧ポンプ32からの圧油(傾転制御圧)は、図4に示すように、給排通路35B、給排口31Bを介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Bに供給されると共に、給排通路35C、給排口31Cおよびサーボピストン20(筒体21)の液通路21Aを介して内部室24Aに供給される。
このため、傾転アクチュエータ16の液圧室19B内に供給された傾転制御圧は、サーボピストン20の閉塞板22Bを矢示A方向に押圧する。しかも、サーボピストン20の内部室24Aに供給された傾転制御圧は、サーボピストン20の閉塞板22Aを同じく矢示A方向に押圧する。これにより、サーボピストン20は、液圧室19Bから閉塞板22Bが受圧する矢示A方向の油圧力に加えて、内部室24Aから閉塞板22Aが受圧する油圧力(即ち、両者を加算した合計の油圧力)によって矢示A方向に押動される。この結果、サーボピストン20により斜板11を矢示A方向に傾転駆動する上での力(例えば、サーボ力)を増加させることができ、斜板11を矢示A方向に安定して傾転駆動することができる。
一方、油圧ポンプ1の斜板11を、傾転角零の中立位置から図2、図3中の矢示B方向に傾転駆動する場合には、容量制御弁34を図5に示す如く、中立位置(c)から切換位置(a)に切換えることにより、油圧ポンプ32からの傾転制御圧を、給排通路35A等を介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに供給できると共に、給排通路35D等を介して内部室24Bにも供給することができる。このため、傾転アクチュエータ16の液圧室19A内に供給された傾転制御圧によって、サーボピストン20の閉塞板22Aを矢示B方向に押圧することができる上に、内部室24Bに供給された傾転制御圧によって閉塞板22Bを同じく矢示B方向に押圧することができる。
これにより、サーボピストン20は、液圧室19Aから閉塞板22Aが受圧する矢示B方向の油圧力に加えて、内部室24Bから閉塞板22Bが受圧する油圧力(即ち、両者を加算した合計の油圧力)によって矢示B方向に押動される。この結果、サーボピストン20により斜板11を矢示B方向に傾転駆動する上での力(サーボ力)を増加させることができ、斜板11を矢示B方向に安定して傾転駆動することができる。
かくして、第1の実施の形態によれば、サーボピストン20の軸方向両側に設けた左,右の閉塞板22A,22Bにより、液圧室19A,19Bからの傾転制御圧を受圧する受圧部を形成できると共に、サーボピストン20の内部空間24にも仕切板25を挟んで両側に、内部室24A,24Bからの傾転制御圧を受圧する受圧面を形成することができる。
これにより、傾転制御圧に対するサーボピストン20の受圧面を増やすことができ、傾転アクチュエータ16により斜板11を矢示A,B方向に傾転駆動する力(サーボ力)を増加できる。このため、可変容量型斜板式の油圧ポンプ1の斜板11(容量可変部)を安定して傾転駆動できると共に、サーボピストン20の外径寸法を小さくすることが可能となり、傾転アクチュエータ16の小型化を図り、油圧ポンプ1全体をコンパクトに形成することができる。
また、サーボピストン20の内部空間24内に仕切板25を位置決めする左,右の保持ロッド26A,26Bは、蓋板18A,18Bから外側に突出する端部側に左,右のナット27を螺合して取付ける構成としている。このため、各ナット27と保持ロッド26A,26Bとの螺合位置を変えることにより、内部空間24内での仕切板25の固定位置を図3中の矢示A,B方向に微調整するように変更することができる。
このように、仕切板25と一緒に左,右の保持ロッド26A,26Bの取付位置を変えると、左,右の係止リング30と共にばね受29A,29Bの位置も変わる。これによって、左,右のばね28A,28Bと一緒にサーボピストン20が矢示A,B方向に移動されるので、斜板11が傾転角零となる中立位置を必要に応じて適宜に調整することが可能となる。
次に、図6は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、サーボピストンの変位速度を速くして斜板を傾転駆動するときの速度を増速させる構成したことにある。なお、本実施の形態では、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。
ここで、傾転アクチュエータ16の傾転制御シリンダ(シリンダ穴17A,17B)と容量制御弁34との間には、傾転制御圧の給排通路41A,41B,41C,41Dが設けられている。このうち、給排通路41Aはシリンダ穴17A側の給排口31Aに接続され、給排通路41Bはシリンダ穴17B側の給排口31Bに接続されている。
しかし、給排通路41Cは、その一端(基端)側が給排通路41Aの途中部位から分岐し、先端(他端)側がシリンダ穴17A側の給排口31Cに接続されている。また、給排通路41Dは、その一端(基端)側が給排通路41Bの途中部位から分岐し、先端(他端)側がシリンダ穴17B側の給排口31Dに接続されている。
このため、容量制御弁34が中立位置(c)から切換位置(a)に切換えられたときは、油圧ポンプ32からの圧油(傾転制御圧)が給排通路41A、給排口31Aを介して傾転アクチュエータ16の液圧室19Aに供給されると共に、給排通路41C、給排口31Cおよびサーボピストン20(筒体21)の液通路21Aを介して内部室24Aに供給される。このとき、傾転アクチュエータ16の液圧室19Bは、給排口31B、給排通路41Bおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続されると共に、サーボピストン20の内部室24Bは、液通路21B、給排口31D、給排通路41Dおよび容量制御弁34を介してタンク33に接続される。
この結果、サーボピストン20の閉塞板22Aは、液圧室19A内の傾転制御圧を矢示B方向に受圧し、内部室24A内の傾転制御圧を矢示A(逆)方向に受圧する。しかし、このときの閉塞板22Aの受圧面積は、液圧室19Aの方が内部室24Aよりも大きいために、両者の受圧面積差に対応した油圧力でサーボピストン20は矢示B方向に押動される。このとき、サーボピストン20が矢示B方向に移動するに伴って、内部室24A内の圧油(傾転制御圧)は、筒体21の液通路21A、給排口31Cおよび給排通路41Cを介して給排通路41Aへと排出される。このときの排出油は、給排通路41A内の圧油に合流して給排口31Aから液圧室19A内へと大流量で供給される。
従って、容量制御弁34を中立位置(c)から切換位置(a)に切換えたときには、油圧ポンプ32からの圧油を給排通路41A、給排口31Aを介して液圧室19Aに供給できると共に、内部室24A内の圧油(排出油)も給排通路41Cおよび給排通路41Aを介して液圧室19Aへと供給することができる。このため、液圧室19A内に供給する圧油の流量を増大させることができ、サーボピストン20を矢示B方向に変位させる速度を速くし、斜板11を矢示B方向に傾転駆動するときの速度を増速できる。
一方、容量制御弁34を中立位置(c)から切換位置(b)に切換えたときには、油圧ポンプ32からの圧油を給排通路41B、給排口31Bを介して液圧室19Bに供給できると共に、内部室24B内の圧油(排出油)を給排通路41Dおよび給排通路41Bを介して液圧室19Bへと供給することができる。このため、液圧室19B内に供給する圧油の流量を増大させることができ、サーボピストン20を矢示A方向に変位させる速度を速くし、斜板11を矢示A方向に傾転駆動するときの速度を増速することができる。
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、サーボピストン20の軸方向両側に設けた左,右の閉塞板22A,22Bにより液圧室19A,19Bからの傾転制御圧を受圧できると共に、内部室24A,24Bからの傾転制御圧を受圧することができる。しかし、第2の実施の形態では、容量制御弁34を中立位置(c)から切換位置(a),(b)に切換えたときに、液圧室19A,19B内に給排する圧油の流量を増大させることができ、サーボピストン20を矢示A,B方向に変位させる速度を速くし、斜板11を傾転駆動するときの速度を増速することができる。
次に、図7は本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、傾転アクチュエータのサーボピストンを段付ピストンとして形成し、この段付ピストンの大径部側には内部空間を設け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。
ここで、傾転アクチュエータ51は、第1の実施の形態で述べた傾転アクチュエータ16と同様に、ケーシング本体3のアクチュエータ取付部3Bに形成された傾転制御シリンダとしてのシリンダ穴52A,52Bと、該シリンダ穴52A,52B内に摺動可能に挿嵌された後述のサーボピストン55とから大略構成されている。しかし、この場合のシリンダ穴52Aは、シリンダ穴52Bよりも大径に形成され、シリンダ穴52Bは段付穴として形成されている点で第1の実施の形態とは異なっている。
傾転アクチュエータ51のシリンダ穴52A,52Bは、軸方向外側の端部が蓋板53A,53Bにより外側から閉塞されている。シリンダ穴52A内には、蓋板53Aとサーボピストン55との間に一方の液圧室54Aが大径室となって画成されている。シリンダ穴52B内には、蓋板55Bとサーボピストン55との間に他方の液圧室54Bが小径室となって画成されている。
サーボピストン55は、段付ピストンとして形成され、その軸方向一側は有底筒状に形成された大径部55Aとなっている。サーボピストン55の軸方向他側は、大径部55Aより小径な小径部55Bとなって円柱状に形成されている。サーボピストン55は、大径部55A側がシリンダ穴52A内に摺動可能に挿嵌され、小径部55B側がシリンダ穴52B内に摺動可能に挿嵌されている。この小径部55Bは、液圧室54Bからの傾転制御圧を受圧する小径部側の受圧部を構成している。
サーボピストン55の大径部55A内には、例えば円形状の内部空間56が形成され、該内部空間56は、軸方向一側の端部(開口端)が段付円形状の閉塞板57により閉塞されている。この閉塞板57は、複数の固定具(即ち、ボルト23)等を用いて大径部55Aの開口端側に着脱可能に固定され、液圧室54Aからの傾転制御圧を受圧する大径部側の受圧部を構成している。
また、サーボピストン55の軸方向(長さ方向)中間には、例えば大径部55A側の外周面(例えば、斜板11の傾転レバー12とスライド板13を介して対向する部位)にスライド溝55Cが凹設されている。このスライド溝55Cは、サーボピストン55の軸方向中間部の外周側を部分的に切欠くことにより断面コ字形状をなす平行溝として形成されている。スライド溝55C内には、サーボピストン55の軸方向(即ち、矢示A,B方向)の変位を傾転レバー12を介して斜板11に伝えるため、前記スライド板13が摺動可能に挿嵌して取付けられている。
サーボピストン55の大径部55A内は、閉塞板57により液圧室54Aから離間(隔離)された内部空間56となっている。該内部空間56は、仕切板58により2つの室としての内部室56A,56Bに画成されている。この仕切板58は、内部空間56内の予め決められた位置に一本の保持ロッド59を用いて位置決めされている。内部室56A,56Bのうち一方の内部室56Aは、仕切板58を挟んで保持ロッド59とは軸方向の反対側に位置し、他方の内部室56Bは、保持ロッド59の周囲を取り囲んで受圧部(閉塞板57)と仕切板58との間に位置する構成としている。換言すると、内部空間56の内部室56Aは、保持ロッド59のロッド側室として画成され、内部室56Bはボトム側室として画成されている。
保持ロッド59は、軸方向の中間部が閉塞板57の中心(内周)側を軸方向に貫通して延び、軸方向外側の左側端部は、前記傾転制御シリンダの蓋板53Aにナット60を介して固定されている。保持ロッド59は、軸方向内側の右側端部が仕切板58に固定され、内部空間56内の仕切板58を片持ち状態で保持している。この場合、保持ロッド59の軸方向外側端部は、蓋板53Aの内周(ねじ穴)側に螺合されると共に、ナット60にも螺合されて軸方向に位置決めされている。このとき、ナット60は、保持ロッド59に対する緩止めナットとして機能する。
これにより、仕切板58は、内部空間56の軸方向(左,右方向)中間位置に位置決めされ、サーボピストン55が矢示A,B方向に摺動変位するときにも、仕切板58は図示の位置に不動に保持されている。ここで、保持ロッド59の軸方向外側端部は、蓋板53Aとナット60とに螺合して取付けられている。このため、蓋板53Aとナット60に対する保持ロッド59の螺合位置を変えることにより、内部空間56内での仕切板58の固定位置を変更することができる。
傾転アクチュエータ51の傾転制御シリンダには、シリンダ穴52A,52Bの径方向に延びる給排口61A,61Bが形成されている。これらの給排口61A,61Bは、傾転アクチュエータ51の液圧室54A,54Bに傾転制御圧を給排するため、サーボピストン55の左,右方向に大きく離間して配置されている。給排口61Aは、後述の給排通路67を液圧室54Aに接続するために用いられ、給排口61Bは、後述のポンプ管路65を液圧室54Bに接続するために用いられる。
サーボピストン55の大径部55Aには、外周側にドレン溝62が形成され、該ドレン溝62はタンク33に接続されている。また、サーボピストン55の大径部55Aには、内部室56A,56Bに連通する液通路63,64が形成されている。液通路63は、内部室56Aをドレン溝62に連通させ、内部室56A内をタンク33に対して作動油の給排を可能に接続している。一方、液通路64は、軸方向の一側が閉塞板57を貫通して液圧室54Aに常時連通し、他側は内部室56Bに常時連通している。このため、内部室56Bは、液通路64を介して液圧室54Bと常時連通し、両者は同一の圧力状態に保たれる。
ポンプ管路65は、例えばパイロットポンプからなる油圧ポンプ32の吐出側に接続して設けられ、一の端部はシリンダ穴52B側の給排口61Bに接続されている。このため、傾転アクチュエータ51の液圧室54Bには、油圧ポンプ32からの圧油が傾転制御圧となって供給される。ポンプ管路65の他の端部は、容量制御弁66を介して給排通路67に切換え可能に接続される。給排通路67は、傾転アクチュエータ51の液圧室54Aに給排口61Aを介して接続されている。
容量制御弁66は、例えば3ポート2位置の電磁式方向制御弁によって構成され、常時はばね66Aにより低圧位置(d)に配置される。このとき、容量制御弁66は給排通路67をタンク33に接続し、傾転アクチュエータ51の液圧室54A内をタンク33と同程度の圧力まで下げる。容量制御弁66がコントローラ(図示せず)からの制御信号で励磁されると、容量制御弁66は低圧位置(d)から高圧位置(e)に切換えられる。
容量制御弁66が高圧位置(e)に切換わると、油圧ポンプ32からの圧油がポンプ管路65、給排通路67を介して傾転アクチュエータ51の液圧室54A内に供給される。このとき、傾転アクチュエータ51の液圧室54A,54Bは実質的に等しい圧力状態となる。しかし、サーボピストン55は段付ピストンであり、閉塞板57(即ち、大径部55A)側の受圧面積は小径部55B側よりも大きいため、両者の受圧面積差に従ってサーボピストン55は矢示B方向に摺動変位される。
しかも、サーボピストン55の内部室56A,56Bのうち、大径部55Aの底部側に位置する内部室56Bは、液通路64を介して液圧室54Aに常時連通している。このため、サーボピストン55の内部室56Bも液圧室54Aと実質的に等しい圧力となり、内部室56Bの受圧面積に相当する油圧力でサーボピストン55は矢示B方向に押圧される。これにより、傾転制御圧に対するサーボピストン55の受圧面を増やすことができ、傾転アクチュエータ51により斜板11を矢示B方向に傾転駆動する力(例えば、サーボ力)を増加できる。
このように、傾転アクチュエータ51により斜板11を矢示B方向に傾転駆動するときには、サーボピストン55を図7に示す位置(即ち、斜板11の傾転が斜板支持体10の前記傾転規制部で規制される位置)まで摺動変位させることができる。サーボピストン55は、斜板支持体10による斜板11の傾転規制位置がストロークエンドとなり、これ以上に摺動変位することができない。
一方、容量制御弁66を低圧位置(d)に戻したときには、液圧室54Aが給排通路67等を介してタンク33に接続され、サーボピストン55の内部室56A,56Bもタンク33に接続される。このとき、油圧ポンプ32から吐出される圧油は、ポンプ管路65を介して傾転アクチュエータ51の液圧室54B内に供給されているので、サーボピストン55は、液圧室54A,54B間の圧力差に従って矢示A方向に摺動変位する。
このように、容量制御弁66を低圧位置(d)にすると、傾転アクチュエータ51によって斜板11を矢示A方向に傾転駆動することができる。そして、サーボピストン55の閉塞板57が、図7に示す如く蓋板53Aに当接する前の位置(即ち、斜板支持体10の前記傾転規制部による斜板11の傾転規制位置)で、サーボピストン55はこれ以上に摺動変位することができない。
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、サーボピストン55の軸方向両側に設けた閉塞板57(大径部55A)と小径部55Bにより液圧室54A,54Bからの傾転制御圧を受圧する受圧部を形成できると共に、サーボピストン55の内部空間56にも仕切板58を挟んで両側に、内部室56A,56Bからの傾転制御圧を受圧する受圧面を形成することができる。
これにより、傾転アクチュエータ51により斜板11を矢示B方向に傾転駆動するときには、傾転制御圧に対するサーボピストン55の受圧面を増やすことができ、斜板11を矢示B方向に傾転駆動する力(サーボ力)を増加できる。このため、可変容量型斜板式の油圧ポンプ1の斜板11(容量可変部)を安定して傾転駆動できると共に、サーボピストン55の外径寸法を小さくすることが可能となり、傾転アクチュエータ51の小型化を図り、油圧ポンプ1全体をコンパクトに形成することができる。
特に、第3の実施の形態では、サーボピストン55を段付ピストンとして形成しているので、油圧ポンプ1は、その容量可変部(例えば、後述の斜板11)の傾転角が一方向(例えば、矢示A方向)に傾転すると小さくなり、他方向(例えば、矢示B方向)に傾転すると大きくなる、所謂片傾転タイプの油圧ポンプとするのが好ましい。即ち、傾転アクチュエータ51が適用される油圧ポンプ1は、前述した第1,第2の実施の形態のように所謂両傾転タイプの油圧ポンプであるよりも、片傾転タイプの方が良く、油圧閉回路に用いるよりも、むしろ油圧開回路に用いる油圧ポンプの方が良い。
しかし、斜板11の傾転角センサ等を用いてサーボピストン55をシリンダ穴52A,52B間の中間位置(即ち、傾転角零の中立位置)に位置調整するように制御すれば、第3の実施の形態による傾転アクチュエータ51を、油圧閉回路用の油圧ポンプ(所謂両傾転タイプの油圧ポンプ)に適用することは可能である。
なお、前記第1の実施の形態では、容量可変部(斜板11)の傾転角をセンサを用いて検出し、その検出結果に基づいて容量制御弁34の切換制御を行う場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば制御スリーブ内にスプールを有したサーボ弁からなるレギュレータを容量制御弁として用いてもよい。この場合には、前記制御スリーブとサーボピストンとの間にフィードバックリンクを設け、容量可変部の傾転角を目標傾転角に近付けるように傾転アクチュエータをフィードバック制御する構成とすればよい。この点は、第2、第3の実施の形態についても同様である。
また、前記各実施の形態では、可変容量型液圧回転機として斜板式油圧ポンプを用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば可変容量型の斜板式油圧モータに適用してもよく、可変容量型の斜軸式油圧ポンプまたは油圧モータに適用してもよいものである。
以上述べたように、本発明の実施の形態によると、前記保持ロッドは、軸方向外側の端部が前記各受圧部をそれぞれ軸方向に貫通して前記傾転制御シリンダに固定され軸方向内側の端部が互いに対向して前記仕切板に固定された2本のロッドにより構成し、前記複数の液通路は、前記内部空間の2つの室のうちいずれか一方の室を前記一方の液圧室に連通させ、他方の室を前記2つの液圧室のうち他方の液圧室に連通させる構成としている。また、前記内部空間の各室内には、前記仕切板の両側に位置して前記サーボピストンを中立位置に向けて付勢する一対のばねを配設している。
一方、前記保持ロッドは、前記内部空間内に前記仕切板を片持ち状態で保持する1本のロッドにより構成してもよい。この場合は、前記内部空間の2つの室のうち一方の室は前記仕切板を挟んで前記保持ロッドとは反対側に位置し、他方の室は前記保持ロッドの周囲を取り囲んで前記受圧部の一方と前記仕切板との間に位置する構成とし、前記複数の液通路は、前記一方の室を前記一方の液圧室に連通させ、他方の室を前記作動液のタンクに連通させる構成とすればよい。