JP6688980B2

JP6688980B2 - Variable displacement piston pump

Info

Publication number: JP6688980B2
Application number: JP2016062274A
Authority: JP
Inventors: 慎一池生
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP2017172562A

Description

本発明は可変容量型ピストンポンプに関し、さらに詳細には、ポンプの吸収トルクが一定で制御される定馬力制御型ピストンポンプにおいて、外部からの信号や指令によって、
ポンプの吸収トルクを大幅に小さくし、エンジンなどポンプを駆動する原動機エンジンの負荷を軽減する可変容量型ピストンポンプに関する。 The present invention relates to a variable displacement piston pump, and more specifically, in a constant horsepower control type piston pump in which the absorption torque of the pump is controlled to be constant, by a signal or command from the outside,
The present invention relates to a variable displacement piston pump that significantly reduces the absorption torque of a pump and reduces the load on a prime mover engine that drives the pump such as an engine.

従来、この種の可変容量型ピストンポンプは、ポンプの吸収馬力を制御するためのばね部材の反斜板側にピストンを設け、そのピストンを油圧力により該ばね部材の荷重を軽減せる向きに作動させ、該ばね部材の荷重（弾発力）を多段階に制御していた（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、ピストンが前進しばね部材の弾発力を強くする
際の位置決め方法として、ばね部材の代わりのピストンを設け、その圧力を制御する技術や、機械的の位置決めすることが用いられている（例えば、特許文献２参照。）。 Conventionally, this type of variable displacement piston pump is provided with a piston on the side opposite to the swash plate of the spring member for controlling the absorption horsepower of the pump, and the piston is operated in a direction in which the load of the spring member can be reduced by hydraulic pressure. Then, the load (elastic force) of the spring member is controlled in multiple stages (for example, refer to Patent Document 1).
Further, as a positioning method when the piston moves forward to strengthen the elastic force of the spring member, a technique of providing a piston instead of the spring member and controlling the pressure thereof, and mechanical positioning are used ( For example, see Patent Document 2.).

特開平４−１９４３７４号公報JP-A-4-194374 特許第５３４７５１２号Patent No. 5347512

しかしながら、特許文献１、２では圧力制御するための減圧弁要素が必要であり、圧力振動による不安定があるなどの問題がある。また、位置決め機構や調整機構が複雑となり、ポンプの大型化を招き、コストの上昇を招く要因になる。
本発明は係る課題を解決するためになされたもので、位置決め機構や調整機構を簡素化してポンプの大型化、コストの上昇幅を抑制することを特徴とする可変容量型ピストンポンプを提供することを目的とする。 However, Patent Documents 1 and 2 require a pressure reducing valve element for pressure control, and have problems such as instability due to pressure vibration. In addition, the positioning mechanism and the adjusting mechanism become complicated, leading to an increase in the size of the pump and an increase in cost.
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a variable displacement piston pump characterized by simplifying a positioning mechanism and an adjusting mechanism to suppress an increase in size of the pump and an increase in cost. With the goal.

前記課題を解決するために本発明は、ポンプ本体と、
前記ポンプ本体に回転自在に支持された駆動軸と、
前記駆動軸とともに回転可能に前記ポンプ本体内で支持されたシリンダバレルと、
前記駆動軸と平行に摺動可能に前記シリンダバレルに挿入された複数のプランジャと、
前記複数のプランジャと摺接する平面を有するとともに、前記駆動軸に垂直な回転軸の軸周りに傾転可能に支持された斜板と、を有し、
前記複数のプランジャの合力によって前記斜板の傾転角を減少させる向きに前記斜板に傾転モーメントが作用する可変容量型ピストンポンプであって、
前記ポンプ本体内に組み込まれ、一端で前記斜板の傾転角を増大させる向きに前記斜板を押すばね部材と、
前記ばね部材の他端側に配置されたコントロールピストンと、
前記コントロールピストンを内部に摺動自在に設けるとともに前記ポンプ本体に嵌挿され、かつ前記ポンプ本体にねじで固定されたシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に設けられ、前記シリンダ本体の内部に油を導入する横穴と、
前記コントロールピストンに設けられ、前記シリンダ本体の内部から前記シリンダ本体の外部かつ前記ポンプ本体の内部に油を導出する絞りと、を有し、
前記横穴から前記シリンダ本体と前記コントロールピストンとの間隙に流入した油の圧力で前記コントロールピストンが前記ばね部材に向かって摺動し、前記コントロールピストンによって前記横穴が遮蔽されて油の流入が減少するとともに前記絞りから油が漏れることにより前記コントロールピストンの位置が自動制御されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a pump body,
A drive shaft rotatably supported by the pump body,
A cylinder barrel rotatably supported in the pump body together with the drive shaft;
A plurality of plungers slidably inserted in the cylinder barrel in parallel with the drive shaft ;
A swash plate that has a flat surface that is in sliding contact with the plurality of plungers and that is supported so as to be tiltable about an axis of a rotation shaft that is perpendicular to the drive shaft,
Wherein the plurality of tilting moment on the swash plate in a direction to make reduce the tilting angle of the swash plate by the resultant force of the plunger is a variable displacement piston pump acts,
A spring member that is incorporated in the pump body and that pushes the swash plate in a direction that increases the tilt angle of the swash plate at one end ;
A control piston arranged on the other end side of the spring member ,
A cylinder body that is screwed to the control piston fitted in is slidably provided Rutotomoni said pump body interior, and said pump body,
A lateral hole provided in the cylinder body for introducing oil into the cylinder body,
A throttle provided on the control piston, for guiding oil from the inside of the cylinder body to the outside of the cylinder body and the inside of the pump body,
The control piston slides toward the spring member by the pressure of the oil that has flowed into the gap between the cylinder body and the control piston from the lateral hole, and the lateral hole is blocked by the control piston to reduce the inflow of oil. At the same time, the position of the control piston is automatically controlled by leaking oil from the throttle .

本発明によれば、位置決め機構や調整機構を簡素化した可変容量型ピストンポンプを提供することができる。 According to the present invention , it is possible to provide a variable displacement piston pump having a simplified positioning mechanism and adjustment mechanism .

本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプが増馬力状態を示す略縦断面図である。FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view showing the horsepower increasing state of the variable displacement piston pump according to the embodiment of the present invention. 可変容量型ピストンポンプが減馬力状態を示す概略構造を示す略縦断面である。3 is a schematic vertical cross-sectional view showing a schematic structure in which the variable displacement piston pump shows a reduced horsepower state. 本実施例における可変容量型ピストンポンプのポンプ流量とポンプ圧力の特性を示す関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram showing characteristics of a pump flow rate and a pump pressure of the variable displacement piston pump in the present embodiment. 図１のＡ矢視図を示す。The arrow A view of FIG. 1 is shown. 図１のＢ矢視図を示す。The arrow B view of FIG. 1 is shown.

以下、本発明の実施の形態に係る可変容量型ピストンポンプ１０（以下、ピストンポンプ１０という）につき好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１において、ピストンポンプ１０は、駆動軸１３と共に回転可能にポンプケーシング１１、ケーシング１２内に支持されたシリンダバレル１４と、前記シリンダバレル１４に軸方向に摺動可能に挿入された複数個のプランジャ１５の頭部（図示しない）、シュー１６及びシューホルダ２１を介して摺接可能にされ、かつ駆動軸１３の回転に対して相対回転不能にポンプケーシング１１、ケーシング１２に支持された斜板１８と、を備える。 Hereinafter, preferred embodiments of a variable displacement piston pump 10 (hereinafter, referred to as a piston pump 10) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, a piston pump 10 includes a pump casing 11, a cylinder barrel 14 rotatably supported in a casing 12, and a plurality of cylinder barrel 14 axially slidably inserted therein. A swash plate supported by the pump casing 11 and the casing 12 so as to be slidable via the head (not shown) of the plunger 15, the shoe 16 and the shoe holder 21 and non-rotatable relative to the rotation of the drive shaft 13. 18 is provided.

前記プランジャ１５は、駆動軸１３と直角（図１で紙面に対して垂直方向）に指向する回転軸１９を有する前記斜板１８に摺接し、駆動軸１３が１回転すると駆動軸１３の軸心方向にストロークする。そして、プランジャ１５の軸心方向の往復によるプランジャ室２０の容積変化とシリンダバレル１４に摺接するピストンポンプ１０を構成している。
前記斜板１８の回転軸１９は、前記プランジャ１５が摺接する斜板１８の平面３０の反プランジャ側に位置している。 The plunger 15 is in sliding contact with the swash plate 18 having a rotary shaft 19 that is oriented at a right angle to the drive shaft 13 (perpendicular to the paper surface in FIG. 1), and when the drive shaft 13 makes one rotation, the axis of the drive shaft 13 Stroke in the direction. The piston pump 10 is configured to slide on the cylinder barrel 14 as the volume of the plunger chamber 20 changes as the plunger 15 reciprocates in the axial direction.
The rotation shaft 19 of the swash plate 18 is located on the side opposite to the plunger of the plane 30 of the swash plate 18 with which the plunger 15 is in sliding contact.

そして、前記プランジャ室２０の内圧による複数本のプランジャ１５による合力２５の中心は、図１において概ねプランジャ１５の球中心２６を通る直線２７と駆動軸１３との交点２８にあり、斜板１８のプランジャ１５が摺接する平面３０に垂直に作用する。そのため、複数本のプランジャ１５の合力２５により斜板１８の傾転角を減少せしめるモーメントの腕の長さ：ｌは、斜板１８の傾転角：αによって変化する。 The center of the resultant force 25 by the plurality of plungers 15 due to the internal pressure of the plunger chamber 20 is substantially at the intersection 28 of the straight line 27 passing through the spherical center 26 of the plunger 15 and the drive shaft 13 in FIG. The plunger 15 acts perpendicularly on the plane 30 with which it slides. Therefore, the arm length l of the moment that reduces the tilt angle of the swash plate 18 by the resultant force 25 of the plurality of plungers 15 changes depending on the tilt angle: α of the swash plate 18.

前記斜板１８の傾転角：αを減少させるモーメントに対抗し、駆動軸１３と並行に設けられたコントロールシリンダ３１が配置されている。このコントロールシリンダ３１はハウジング１２に例えば、ねじ機構により締結されたシリンダ本体３２と、該シリンダ本体３２に摺動自在に嵌挿されたコントロールピストン３３（以下、ピストン３３という）と、前記シリンダ本体３２に螺合し該シリンダ本体３２の可動位置を調整する調整ねじ部材３４と、を備える。前記シリンダ本体３２には半径方向に横穴３５が穿設され、パイロット油圧源４５に接続するソレノイドバルブ３６に連通している。 A control cylinder 31 is arranged in parallel with the drive shaft 13 so as to counter the moment that reduces the tilt angle α of the swash plate 18. The control cylinder 31 includes, for example, a cylinder body 32 fastened to the housing 12 by a screw mechanism, a control piston 33 (hereinafter referred to as a piston 33) slidably fitted in the cylinder body 32, and the cylinder body 32. And an adjusting screw member 34 for adjusting the movable position of the cylinder body 32. A lateral hole 35 is bored in the cylinder body 32 in the radial direction and communicates with a solenoid valve 36 connected to a pilot hydraulic power source 45.

よって、前記コントロールシリンダ３１の１７制御室はソレノイドバルブ３６のＯＮ／ＯＦＦによってパイロット圧力を導いたり抜いたり出来るようになっている。
二次圧力を調整することが可能なソレノイドバルブ３６の二次圧力を導くようになっている。
前記ピストン３３は二つのランド３７ａ，３７ｂが軸心方向に形成されており、ランド３７ａには絞り３８が軸心方向に形成され、ランド３７ｂには油路３９が軸心方向に形成されている。 Therefore, the 17 control chambers of the control cylinder 31 can guide or release the pilot pressure by turning on / off the solenoid valve 36.
The secondary pressure of the solenoid valve 36 capable of adjusting the secondary pressure is introduced.
In the piston 33, two lands 37a and 37b are formed in the axial direction, a throttle 38 is formed in the axial direction in the land 37a, and an oil passage 39 is formed in the axial direction in the land 37b. .

斜板１８の傾転角を変化させて該傾転角を制御してピストンポンプ１０の流量を制御する該斜板１８と一体になった可変部材４０は、斜板１８を回転軸１９の回りで駆動軸１３の軸心よりばね部材４１側にずれて傾転させる傾転面４２と、斜板１８と一体になったアーム４３と、ばね部材受け４４を介してポンプケーシング１１に対しアーム４３を押す前記ばね部材４１と、により構成される。 A variable member 40 that is integrated with the swash plate 18 that changes the tilt angle of the swash plate 18 to control the tilt angle to control the flow rate of the piston pump 10 is configured to rotate the swash plate 18 around a rotary shaft 19. With respect to the pump casing 11, the tilting surface 42 that is tilted to the spring member 41 side from the axis of the drive shaft 13 and tilts, the arm 43 integrated with the swash plate 18, and the arm 43 with respect to the pump casing 11 via the spring member receiver 44. And the spring member 41 for pushing.

コントロールシリンダ３１による斜板１８の傾転角：αを増大させる方向に作用するモーメントは、ばね部材４１の荷重とコントロールシリンダ３１と斜板１８の回転軸１９との距離；Lによって決定される為、ほぼ一定のモーメントを保つ。そのため、斜板１８の回転軸１９の位置、駆動軸１３とコントロールピストン３３の位置によって決定されるばね部材４１の荷重次第によって、図２に示す定馬力特性が得ることが出来る。 The moment acting in the direction of increasing the tilt angle α of the swash plate 18 by the control cylinder 31 is determined by the load of the spring member 41 and the distance L between the control cylinder 31 and the rotary shaft 19 of the swash plate 18; , Keep almost constant moment. Therefore, the constant horsepower characteristic shown in FIG. 2 can be obtained depending on the load of the spring member 41 determined by the position of the rotary shaft 19 of the swash plate 18 and the positions of the drive shaft 13 and the control piston 33.

本発明の実施の形態に係るピストンポンプ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
図１は、増馬力状態を表し、図２は、減馬力状態を表しており、馬力設定のばね部材４１の荷重設定（ばね部材４１の弾発力）が小さい状態であり、調整ねじ部材３４によって設定されている。 The piston pump 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above, and its operation will be described next.
1 shows a horsepower increasing state, and FIG. 2 shows a horsepower reducing state, in which the load setting of the spring member 41 for horsepower setting (elastic force of the spring member 41) is small, and the adjusting screw member 34. Is set by.

図２の状態で、パイロットをＯＮ、すなわちソレノイドバルブ３６をＯＮにすると、リシリンダ本体３２の横穴３５を通過した油は、ピストン３３の油路３９を通り、該ピストン３３の右端に導かれる。ピストン３３は、ばね部材４１の荷重（弾発力）２９（図１参照）に抗して左へ移動し、該ばね部材４１の荷重（弾発力）を強くする方向に移動する。
このため、ピストン３３が左行すると該ピストン３３が横穴３５を塞ぎ、ピストン３３右端の圧力は横穴３５から入る油量と絞り３８を通過してポンプケーシング１１内に漏れる油量のバランスする位置で位置決めされる。 When the pilot is turned on, that is, the solenoid valve 36 is turned on in the state of FIG. 2, the oil that has passed through the lateral hole 35 of the re-cylinder body 32 is guided to the right end of the piston 33 through the oil passage 39 of the piston 33. The piston 33 moves to the left against the load (elastic force) 29 (see FIG. 1) of the spring member 41, and moves in a direction to increase the load (elastic force) of the spring member 41.
Therefore, when the piston 33 moves to the left, the piston 33 closes the lateral hole 35, and the pressure at the right end of the piston 33 is at a position where the amount of oil entering from the lateral hole 35 and the amount of oil leaking into the pump casing 11 through the throttle 38 are balanced. Positioned.

増馬力時のスプリング荷重、すなわちばね部材４１の弾発力は、シリンダ本体３２の位置によって決定するため、要求されるポンプ吸収トルク設定の調整のため、シリンダ本体３２は、ケーシング１２と該シリンダ本体３２との外周のねじによって結合され、調整ができるようになっている。 The spring load at the time of increasing the horsepower, that is, the elastic force of the spring member 41 is determined by the position of the cylinder body 32. Therefore, in order to adjust the required pump absorption torque setting, the cylinder body 32 includes the casing 12 and the cylinder body 32. It is connected by a screw on the outer circumference to 32 so that adjustment can be performed.

１０可変容量型ピストンポンプ１１ポンプケーシング
１２ケーシング１３駆動軸
１４シリンダバレル１７制御室
１８斜板１９回転軸
２０プランジャ室２５合力
２６球中心２７直線
２８交点２９荷重
３０平面３１コントロールシリンダ
３２シリンダ本体３３コントロールピストン
３４調整ねじ部材３５横穴
３６ソレノイドバルブ３７ａ，３７ｂランド
３８絞り３９油路
４０可変部材４１ばね部材
４２傾転面４３アーム
４４ばね部材受け４５パイロット油圧源

10 Variable displacement piston pump 11 Pump casing 12 Casing 13 Drive shaft 14 Cylinder barrel 17 Control chamber 18 Swash plate 19 Rotating shaft 20 Plunger chamber 25 Combined force 26 Ball center 27 Straight line 28 Intersection point 29 Load 30 Plane 31 Control cylinder 32 Cylinder body 33 Control Piston 34 Adjusting screw member 35 Horizontal hole 36 Solenoid valve 37a, 37b Land 38 Throttle 39 Oil passage 40 Variable member 41 Spring member 42 Tilting surface 43 Arm 44 Spring member receiving 45 Pilot hydraulic source

Claims

Pump body,
A drive shaft rotatably supported by the pump body,
A cylinder barrel rotatably supported in the pump body together with the drive shaft;
A plurality of plungers slidably inserted in the cylinder barrel in parallel with the drive shaft ;
A swash plate that has a flat surface that is in sliding contact with the plurality of plungers and that is supported so as to be tiltable about an axis of a rotation shaft that is perpendicular to the drive shaft,
Wherein the plurality of tilting moment on the swash plate in a direction to make reduce the tilting angle of the swash plate by the resultant force of the plunger is a variable displacement piston pump acts,
A spring member that is incorporated in the pump body and that pushes the swash plate in a direction that increases the tilt angle of the swash plate at one end ;
A control piston arranged on the other end side of the spring member ,
A cylinder body that is screwed to the control piston fitted in is slidably provided Rutotomoni said pump body interior, and said pump body,
A lateral hole provided in the cylinder body for introducing oil into the cylinder body,
A throttle provided on the control piston, for guiding oil from the inside of the cylinder body to the outside of the cylinder body and the inside of the pump body,
The control piston slides toward the spring member by the pressure of the oil that has flowed into the gap between the cylinder body and the control piston from the lateral hole, and the lateral hole is blocked by the control piston to reduce the inflow of oil. At the same time, the position of the control piston is automatically controlled by leaking oil from the throttle .