JP6689683B2 - Electric variable displacement dual rotary pump - Google Patents
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Description
本発明は、電動式の可変容量型両回転ポンプに関する。 The present invention relates to an electric variable displacement double rotary pump.
従来から斜板式ピストンポンプモータまたは可変容量形ピストンポンプモータについて種々の研究開発が行われている。例えば、特許文献1(特開平8−261139号公報)には、加工も非常に面倒で、このため多大な加工費用がかかってしまうという問題を解決する斜板式ピストンポンプモータについて開示されている。 Conventionally, various research and development have been conducted on a swash plate type piston pump motor or a variable displacement piston pump motor. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-261139) discloses a swash plate type piston pump motor that solves the problem that machining is very troublesome and therefore a large machining cost is required.
特許文献1(特開平8−261139号公報)記載の斜板式ピストンポンプモータは、ハウジングの内部に主軸と一体に回転するシリンダブロックを配置し、このシリンダブロックの同一円周上に複数のピストンを配設し、ピストンの先端部を斜板に接触させる一方、斜板の揺動角度が調整自由に構成されたピストンポンプモータにおいて、斜板の円柱状の背面に位置してハウジングの一部に半円筒形の凹部を形成し、この凹部に斜板の背面を摺動自由に支持し、斜板の中央部に主軸の貫通穴を設け、かつ貫通穴が背面に開口する部分に斜板の揺動方向に長円形に拡径した案内開口を形成し、この案内開口に主軸をハウジングに支持する軸受の外周を嵌合したものである。 A swash plate type piston pump motor described in Patent Document 1 (JP-A-8-261139) has a cylinder block that rotates integrally with a main shaft inside a housing, and a plurality of pistons are arranged on the same circumference of the cylinder block. In a piston pump motor in which the tip of the swash plate is placed in contact with the swash plate and the swing angle of the swash plate is freely adjustable, the piston pump motor is located on the cylindrical back surface of the swash plate and is part of the housing. A semi-cylindrical recess is formed, the back surface of the swash plate is slidably supported in this recess, a spindle through hole is provided in the center of the swash plate, and the swash plate has a through hole on the back surface. A guide opening whose diameter is expanded in an oval shape in the swing direction is formed, and the outer circumference of a bearing for supporting the main shaft in the housing is fitted into the guide opening.
また、特許文献2(特開2008−169742号公報)には、軽量および安価で耐久性が高い可変容量形ピストンポンプモータについて開示されている。 Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-169742) discloses a variable displacement piston pump motor that is lightweight, inexpensive, and highly durable.
特許文献2(特開2008−169742号公報)記載の可変容量形ピストンポンプモータは、軸部材とスプラインで結合され該軸部材と同期して回転するシリンダブロックと、シリンダブロックに軸方向に複数本嵌合されたピストンと、一回転当たりの吐出容量を可変にする斜板と、を有するピストンポンプモータにおいて、斜板の傾転する支点である支持部材として半円筒状の軸受部材を有し、かつそのいずれか一端が軸受部材を支持する本体よりも延長され、軸受部材を本体固定するために、少なくとも1個以上の皿小ねじ若しくは、平行ピン、スプリングピンを使用したものである。 A variable displacement piston pump motor described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-169742) includes a cylinder block which is coupled to a shaft member by a spline and rotates in synchronization with the shaft member, and a plurality of cylinder blocks are axially arranged in the cylinder block. In a piston pump motor having a fitted piston and a swash plate that makes the discharge capacity per rotation variable, a semi-cylindrical bearing member is provided as a support member that is a fulcrum for tilting of the swash plate, Further, one end thereof is extended from the main body supporting the bearing member, and at least one countersunk screw, a parallel pin, or a spring pin is used to fix the bearing member to the main body.
特許文献3(特開2004−301282号公報)には、斜板サーボ装置の径方向への突出量を小さくして、油圧式無段変速機をコンパクト化する油圧式無段変速機について開示されている。 Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-301282) discloses a hydraulic continuously variable transmission in which the amount of protrusion of the swash plate servo device in the radial direction is reduced to make the hydraulic continuously variable transmission compact. ing.
特許文献3(特開2004−301282号公報)記載の油圧式無段変速機は、斜板プランジャポンプと斜板プランジャモータとを油圧閉回路を介して繋いで構成され、斜板プランジャポンプの外周に備えられた入力ギヤと、斜板プランジャポンプ又は斜板プランジャモータを構成し、入力ギヤの回転中心軸に直角な方向に延びる傾転揺動軸を中心として傾転揺動自在に支持されてなる可動斜板と、可動斜板を傾転揺動させる斜板駆動機構と、斜板駆動機構に駆動力を与えるサーボモータとを備えた油圧式無段変速機において、サーボモータの出力軸が入力ギヤの回転中心軸と平行に配置され、サーボモータが入力ギヤと側面視において一部重なるものである。 The hydraulic continuously variable transmission described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-301282) is configured by connecting a swash plate plunger pump and a swash plate plunger motor via a hydraulic closed circuit, and the outer periphery of the swash plate plunger pump. And a swash plate plunger pump or a swash plate plunger motor, which are supported by the input gear provided in the swash plate and are supported so as to be tiltable and swingable about a tilting and swinging shaft extending in a direction perpendicular to the rotation center axis of the input gear. In a hydraulic continuously variable transmission including a movable swash plate, a swash plate drive mechanism that tilts and swings the movable swash plate, and a servo motor that gives a driving force to the swash plate drive mechanism, the output shaft of the servo motor is The servomotor is arranged in parallel with the rotation center axis of the input gear, and the servomotor partially overlaps the input gear in a side view.
特許文献4(特開2004−301281号公報)には、斜板の揺動制御用のボールネジ機構において、ネジシャフトに形成される雄ネジの端部を有効活用できるようにする斜板プランジャ式油圧ユニットの斜板サーボ装置について開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-301281 discloses a swash plate plunger hydraulic system that enables effective use of an end of a male screw formed on a screw shaft in a ball screw mechanism for swinging control of a swash plate. A swash plate servo unit is disclosed.
特許文献4(特開2004−301281号公報)記載の斜板プランジャ式油圧ユニットの斜板サーボ装置においては、回転自在に支持されるとともにその回転軸を囲む環状配列で軸方向に貫通する複数のプランジャ孔が形成されたシリンダと、プランジャ孔内に摺動自在に嵌入配設された複数のプランジャと、プランジャの外端部が当接する斜板面を有するとともに回転軸に直交する揺動軸を中心として傾転揺動して斜板面の傾動角を可変調整可能な斜板とからなる斜板プランジャ式油圧ユニットにおいて、斜板を傾転揺動させる斜板サーボ装置が、雄ネジが形成されたネジシャフトと、内周にボール雌ネジを有して構成され、雄ネジに螺合して取り付けられるとともに斜板に繋がれたナット部材と、ネジシャフトを回転駆動するサーボ駆動装置とを備え、サーボ駆動装置によりネジシャフトを回転駆動してナット部材をネジシャフト上で軸方向に移動させて斜板を傾転揺動するように構成され、ナット部材の移動範囲を制限するためにネジシャフトの端部に取り付けられるストッパが、雄ネジ部の外周径とほぼ同一の外周径を有し、雄ネジ部の端部に隣り合って位置する円筒状のリング部と、リング部より径が大きくナット部材の側面が当接するフランジ部とから一体に形成されているものである。 In the swash plate servo device of the swash plate plunger type hydraulic unit described in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-301281), a plurality of swash plate servo devices which are rotatably supported and axially penetrate in an annular array surrounding the rotation shaft. A cylinder having a plunger hole, a plurality of plungers slidably fitted in the plunger hole, a swash plate surface with which the outer end portion of the plunger abuts, and a swing shaft orthogonal to the rotation shaft. In a swash plate plunger type hydraulic unit consisting of a swash plate capable of variably adjusting the tilt angle of the swash plate by tilting and swinging around the center, a swash plate servo device that tilts and swings the swash plate forms a male screw. And a nut member that has a ball female screw on the inner circumference, is screwed to a male screw and is attached to the swash plate, and a servo drive that drives the screw shaft to rotate. And a device for rotating the screw shaft by a servo drive device to move the nut member in the axial direction on the screw shaft to tilt and swing the swash plate, thereby limiting the moving range of the nut member. For this purpose, the stopper attached to the end of the screw shaft has an outer diameter that is substantially the same as the outer diameter of the male threaded portion, and the cylindrical ring portion that is located adjacent to the end of the male threaded portion and the ring portion. It has a larger diameter and is integrally formed with a flange portion with which the side surface of the nut member abuts.
特許文献5(特開2001−141024号公報)には、ボールネジに生じるスラスト方向の荷重に対する耐久性を高める斜板式静油圧式無段変速機の斜板駆動装置について開示されている。 Patent Document 5 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-141024) discloses a swash plate drive device of a swash plate type hydrostatic continuously variable transmission that enhances durability against a load in a thrust direction generated on a ball screw.
特許文献5(特開2001−141024号公報)記載の斜板式静油圧式無段変速機の斜板駆動装置は、定容量の斜板式油圧ポンプと可変容量の斜板式油圧モータとの間に、油圧閉回路を形成してなる静油圧式無段変速機の斜板を転動するために斜板より突出させたリンクアームとこれと係合して作動するボールネジとからなる斜板式静油圧式無段変速機の斜板駆動装置において、ボールネジの両端をそれぞれ支承するベアリングと、ベアリングの一方のみのインナーレース部をボールネジに軸方向移動不能に固定する手段と、アウターレース部をベアリング支持部材にボールネジの軸方向移動不能に固定する手段と、を設けたものである。 A swash plate drive device of a swash plate hydrostatic continuously variable transmission described in Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-141024) includes a swash plate hydraulic pump having a constant capacity and a swash plate hydraulic motor having a variable capacity. A swash plate type hydrostatic type consisting of a link arm projecting from the swash plate for rolling the swash plate of a hydrostatic continuously variable transmission forming a hydraulic closed circuit, and a ball screw which is engaged with the link arm to operate. In a swash plate drive for a continuously variable transmission, bearings that support both ends of a ball screw, a means for fixing the inner race portion of only one of the bearings to the ball screw so that they cannot move axially, and an outer race portion for the bearing support member. And means for fixing the ball screw so that it cannot move in the axial direction.
特許文献6(特表2011−522194号公報)には、電動モータによる静油圧ポンプの作動について開示されている。 Patent Document 6 (Japanese Patent Publication No. 2011-522194) discloses the operation of a hydrostatic pump by an electric motor.
特許文献6(特表2011−522194号公報)記載の電動モータによる静油圧ポンプの作動においては、入力パワーを受け、出力パワーを提供し、提供出力パワーの1つ以上の特性を制御可能に改変するための油圧バリエータ(100)であって、バリエータ(100)は、ポンプ(101)の回転軸に対して垂直な傾斜軸の周りで移動可能な可変角度斜板(103)を含む油圧ポンプ(101)と、油圧ポンプ(101)に結合され、油圧ポンプ(101)により油圧駆動される油圧モータ(102)と、計算されたトルクを可変角度斜板(103)に制御可能に付与することにより、モータ(102)の出力トルクを制御するための電動アクチュエータ(112、420)と、を備える、油圧バリエータ(100)である。 In the operation of the hydrostatic pump by the electric motor described in Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-522194), input power is supplied, output power is provided, and one or more characteristics of the provided output power are controllable. A hydraulic variator (100) for operating a hydraulic pump (100) including a variable angle swash plate (103) movable about an inclination axis perpendicular to a rotation axis of the pump (101). 101), a hydraulic motor (102) coupled to the hydraulic pump (101) and hydraulically driven by the hydraulic pump (101), and a controllable application of the calculated torque to the variable angle swash plate (103). , An electric actuator (112, 420) for controlling the output torque of the motor (102), and a hydraulic variator (100).
上記の斜板式ピストンポンプモータおよび可変容量形ピストンポンプモータにおいては、軽量および安価で耐久性の高いことを実現すると記載されている。
しかしながら、近年、1つのピストンにより、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)とを実現することが求められつつある。
さらに、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)とのバリエーションの広さを求められつつある。
特に、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)とのみ、実現することはできるが、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)との間である中速動作および中荷重(中圧力)を実現することができなかった。
また、斜板に対しては、反力が加わるため、斜板を所定の角度で維持するためには、各装置の耐圧力性または耐久性を高めるために、装置自体が大型化するという問題があった。
It is described that the swash plate type piston pump motor and the variable displacement type piston pump motor described above achieve light weight, low cost and high durability.
However, in recent years, it has been required to realize low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure) by one piston.
Further, there is a demand for a wide variety of low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure).
In particular, only low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure) can be realized, but low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure) It was not possible to realize medium speed operation and medium load (medium pressure) which are between the pressure).
Further, since a reaction force is applied to the swash plate, in order to maintain the swash plate at a predetermined angle, the size of the device itself is increased in order to enhance pressure resistance or durability of each device. was there.
本発明の主な目的は、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)との間の線形可変のバリエーション展開が可能な電動式の可変容量型両回転ポンプを提供することである。
本発明の他の目的は、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)との間の線形可変のバリエーション展開ができ、さらに小型化が可能な電動式の可変容量型両回転ポンプを提供することである。
The main object of the present invention is to provide an electric variable displacement double rotary pump capable of linear variation variation between low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure). Is to provide.
Another object of the present invention is to provide a linear variable variation between low-speed operation and high load (high pressure) and high-speed operation and low load (low pressure), which can be further downsized by an electric variable. The object is to provide a displacement type dual rotary pump.
(1)
一局面に従う電動式の可変容量型回転ポンプは、両回転が可能な斜板ピストンポンプからなる可変容量ポンプと、可変容量ポンプに内蔵された斜板の傾斜角度を変化させるためのサーボピストンと、サーボピストンを動作させるためのモータと、モータの回転によりサーボピストンを移動させるボールねじ構造体と、斜板において生じる反力がサーボピストンに伝達され、サーボピストンの意図しない移動を抑制するラムピストンと、可変容量ポンプの一部圧力をラムピストンへ供給する供給部と、を含むものである。
(1)
An electric variable displacement rotary pump according to one aspect is a variable displacement pump consisting of a swash plate piston pump capable of rotating both, a servo piston for changing the inclination angle of the swash plate built into the variable displacement pump, A motor for operating the servo piston, a ball screw structure that moves the servo piston by rotation of the motor, and a ram piston that suppresses unintended movement of the servo piston by transmitting reaction force generated in the swash plate to the servo piston. , A supply unit for supplying a partial pressure of the variable displacement pump to the ram piston.
この場合、可変容量ポンプの斜板の傾斜角度をモータの回転およびボールねじ機構により線形可変のバリエーション展開で変化させることができる。特に斜板に加わる力が大きな場合であっても、ボールねじ機構によりモータの回転力を、確実にサーボピストンを介して斜板に与えることができる。 In this case, the inclination angle of the swash plate of the variable displacement pump can be changed in a linearly variable variation by the rotation of the motor and the ball screw mechanism. Even when the force applied to the swash plate is large, the rotational force of the motor can be reliably applied to the swash plate via the servo piston by the ball screw mechanism.
また、ラムピストンによりサーボピストンの意図しない移動を抑制することができる。その結果、斜板の傾斜角を確実に保持することができる。さらに、可変容量型両回転ポンプの一部の圧力を利用することができるので、外部に圧力発生装置を設ける必要がないため、電動式の可変容量型両回転ポンプを小型化することができる。
以上のように、斜板の角度を0度から最大角度までの所定の角度において角度維持を行うことができる。その結果、低速動作および高荷重(高圧力)と、高速動作および低荷重(低圧力)との間の線形可変のバリエーション展開を行うことができる電動式の可変容量型両回転ポンプを実現することができる。
In addition, the ram piston can suppress unintended movement of the servo piston. As a result, the inclination angle of the swash plate can be reliably maintained. Further, since the partial pressure of the variable displacement type dual rotary pump can be utilized, it is not necessary to provide a pressure generator outside, and therefore the electric variable displacement dual rotary pump can be downsized.
As described above, the angle of the swash plate can be maintained at a predetermined angle from 0 degree to the maximum angle. As a result, it is possible to realize an electric variable displacement double rotary pump capable of performing linear variable variation expansion between low speed operation and high load (high pressure) and high speed operation and low load (low pressure). You can
(2)
第2の発明にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプは、一局面に従う電動式の可変容量型両回転ポンプにおいて、モータは、ステッピングモータからなってもよい。
(2)
In the electric variable displacement double rotary pump according to the second aspect of the present invention, in the electric variable displacement double rotary pump according to one aspect, the motor may be a stepping motor.
この場合、モータがステッピングモータからなるので、回転量を確実に制御することができる。その結果、斜板の角度を所定の角度で維持することができる。 In this case, since the motor is a stepping motor, the amount of rotation can be reliably controlled. As a result, the angle of the swash plate can be maintained at a predetermined angle.
(3)
第3の発明にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプは、一局面に従う電動式の可変容量型両回転ポンプにおいて、モータは、サーボモータおよびエンコーダからなってもよい。
(3)
In the electric variable displacement double rotary pump according to the third aspect of the present invention, in the electric variable displacement double rotary pump according to one aspect, the motor may include a servomotor and an encoder.
この場合、モータは、サーボモータおよびエンコーダからなるので、エンコーダの量から容易に回転量を制御することができる。その結果、斜板の角度を所定の角度で維持することができる。 In this case, since the motor is composed of the servo motor and the encoder, the rotation amount can be easily controlled from the amount of the encoder. As a result, the angle of the swash plate can be maintained at a predetermined angle.
(4)
第4の発明にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプは、一局面から第3の発明にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプにおいて、供給部は、可変容量型両回転ポンプの吐出吸込口からの複数の配管と、複数の配管のうち高圧力側を供給可能なシャトル弁と、シャトル弁からの圧力をラムピストンの両側へ供給する配管と、を含んでもよい。
(4)
An electric variable displacement double rotary pump according to a fourth aspect of the present invention is the electric variable displacement double rotary pump according to one aspect of the invention, wherein the supply unit is a discharge suction of the variable displacement double rotary pump. It may include a plurality of pipes from the mouth, a shuttle valve that can supply the high pressure side of the plurality of pipes, and a pipe that supplies the pressure from the shuttle valve to both sides of the ram piston.
この場合、可変容量型両回転ポンプにおける高圧側の圧力を、シャトル弁を介してラムピストン側に供給することができる。その結果、斜板に加わる反力がラムピストンに加わった場合でも、ラムピストンの移動を停止させることができる。したがって、斜板の傾斜角を確実に維持させることができる。特に、可変容量型両回転ポンプの圧力を利用しているので、別途ポンプを設ける必要がなくなり、電動式の可変容量型両回転ポンプの小型化を実現することができる。なお、別途ポンプを設けてその圧力を利用してもよい。 In this case, the pressure on the high pressure side in the variable displacement double rotary pump can be supplied to the ram piston side via the shuttle valve. As a result, even when the reaction force applied to the swash plate is applied to the ram piston, the movement of the ram piston can be stopped. Therefore, the inclination angle of the swash plate can be reliably maintained. In particular, since the pressure of the variable displacement type dual rotary pump is used, it is not necessary to provide a separate pump, and the electric variable displacement dual rotary pump can be miniaturized. Note that a separate pump may be provided and its pressure may be used.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Further, in the case of the same symbols, their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
(一実施の形態)
図1は本実施の形態にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプ100の一例を示す模式図であり、図2は電動式の可変容量型両回転ポンプ100の接続構造の一例を示す模式図である。
(One embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electric variable
図1および図2に示すように、電動式の可変容量型両回転ポンプ100は、主に可変容量型両回転ポンプ101、斜板110、サーボピストン部120、ボールねじ130、ステッピングモータ140、シャトル弁150、ラムピストン部160、配管171、172および配管180を含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric variable displacement
図2に示すように、電動式の可変容量型両回転ポンプ100の斜板110が傾斜した場合の高圧側または低圧側となる吐出吸込口102a、102bに配管171、172の一端側が接続される。配管171および配管172の他端側には、シャトル弁150が設けられる。
本実施の形態におけるシャトル弁150は、第1、第2、第3の3つの入出力部を有し、第1の入出力部および第2の入出力部のいずれか高圧の方の圧力を第3の入出力部へ出力するものである。
したがって、配管171および配管172の他端側がシャトル弁150の第1の入出力部および第2の入出力部に接続される。
As shown in FIG. 2, one end side of the
Therefore, the other ends of the
次に、シャトル弁150の第3の入出力部には、配管180の一端側が接続され、配管180の他端側が、サーボピストン部120のピストン室121、122およびラムピストン部160のピストン室161に接続される。
Next, one end side of the
また、図1および図2に示すように、電動式の可変容量型両回転ポンプ100においては、可変容量型両回転ポンプ101の斜板110の傾斜角度を調整するためにサーボピストン部120が設けられる。
具体的に、図1および図2に示すように、ステッピングモータ140が回転する。その結果、ボールねじ130がステッピングモータ140の回転量に応じて移動する。当該移動量は、サーボピストン部120のサーボピストン125に伝達される。サーボピストン125が移動するので、斜板110の角度を変化させることができる。
In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, in the electric variable displacement
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the stepping
また、サーボピストン部120のピストン室121には、ラムピストン部160が設けられており、ラムピストン部160のラムピストン165がサーボピストン125の端部ENを押圧可能に形成されている。
A
次に、図3および図4は、斜板110の角度変化およびサーボピストン125の移動を説明するための模式図であり、図5は、電動式の可変容量型両回転ポンプ100の出力の一例を示す模式図である。
図3は、斜板110の角度が0度の場合のサーボピストン125の位置を示す模式図であり、図4は、斜板110の角度が最大角度の場合のサーボピストン125の位置を示す模式図である。
Next, FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams for explaining the angle change of the
3 is a schematic diagram showing the position of the
図3に示すように、斜板110の角度が0度の場合、サーボピストン125は、サーボピストン部120のピストン室121が0となる位置に配置される。すなわち、図3に示すように、ピストン室122が最大となる。ピストン室121の受圧面積Aは、例えば、φ50からなる。一方、ラムピストン165の受圧面積B(B≦A)は、例えば、φ43からなる。
As shown in FIG. 3, when the angle of the
次に、図4に示すように、斜板110の角度が最大角度の場合、サーボピストン125は、サーボピストン部120のピストン室122の空間が最小となる位置に配置される。したがって、サーボピストン125は、ストローク量T移動した状態となる。
Next, as shown in FIG. 4, when the angle of the
この場合、ラムピストン165が、サーボピストン125の端部を支持する。また、ラムピストン165のピストン室161に対して可変容量型両回転ポンプ101の高圧側の圧力を供給するので、ラムピストン165がサーボピストン125の端部を確実に支持することができる。
その結果、斜板110の反力に対して、ラムピストン165が反力の大部分を保持することができるので、ボールねじ130およびステッピングモータ140に加わる反力を減少させることができ、ボールねじ130およびステッピングモータ140の耐久性を高めることができ、ボールねじ130およびステッピングモータ140を小型化することができる。
In this case, the
As a result, the
次に、図5に示すように、電動式の可変容量型両回転ポンプ100においては、低荷重・高速動作と、高荷重・低速動作との両方が求められる。例えば、シリンダを用いた金属プレス装置において、プレス対象物(ワークと称する)まで高速に接近する動作と、ワークに当接してから実際にプレス動作を行う場合等である。
Next, as shown in FIG. 5, the electric variable displacement
図5に示すように、領域AREA1の場合「低荷重・高速動作」であり、領域AREA2の場合「高荷重・低速動作」である。これによりサイクルタイムを短くして、生産効率を大きく向上できる。
従来の両回転ポンプでは、直接ポンプを正転または逆転してシリンダを駆動する油圧システムであるので、固定容量型ポンプで設計すると、モータ出力W(W)は荷重F(N)と速度V(m/s)の積で表される。仮に破線で示す領域AREA3は、W=F×V であるため、大きな出力を持つモータが必要となる。この場合、装置としても小型化の実現が困難となる。
As shown in FIG. 5, the area AREA1 is "low load / high speed operation", and the area AREA2 is "high load / low speed operation". As a result, the cycle time can be shortened and the production efficiency can be greatly improved.
Since the conventional double rotary pump is a hydraulic system that directly or reversely rotates the pump to drive the cylinder, when the fixed displacement pump is designed, the motor output W (W) is the load F (N) and the speed V ( m / s). Since the area AREA3 indicated by the broken line is W = F × V 2, a motor having a large output is required. In this case, it is difficult to realize miniaturization as a device.
ポンプ側から見た場合、荷重F(N)は、ポンプ圧力P(MPa)とシリンダ受圧面積A(mm2)との積であらわされる。例えば、F=P×Aとなる。
また、速度V(m/s)は、ポンプ容量q(cm^3/r)と回転数N(r/s)との積(=流量Q(cm^3/s))を、シリンダ受圧面積A(mm2)で割ってあらわされる。例えば、V=Q/A=q×N/Aとなる。
When viewed from the pump side, the load F (N) is represented by the product of the pump pressure P (MPa) and the cylinder pressure receiving area A (mm2). For example, F = P × A.
Further, the speed V (m / s) is obtained by multiplying the product of the pump capacity q (cm ^ 3 / r) and the rotational speed N (r / s) (= flow rate Q (cm ^ 3 / s)) by the cylinder pressure receiving area. It is divided by A (mm2). For example, V = Q / A = q × N / A.
モータ出力W(W)は、モータトルクT(Nm)での、一回転(=2π)の仕事量に、回転(r/s)を掛けたものである。例えば、W=2π×T×Nとなる。よって、W=F×Vは、2π×T×N=P×A×q×N/Aとなり、T=P×q/2πに変換される。
仮に、ポンプの容量を変えることができれば、モータトルクT(Nm)はポンプ圧力P(MPa)とポンプ容量q(cm3/r)との積であるから、T=P×q/2πで、AREA1 の面積とAREA2 の面積との大きい方に相当するモータトルクがあればよいことがわかる。したがって、モータ出力W(W)は、W=2π×T×Nであるから、回転数を同じとすれば、小さな出力のモータで駆動することができることを見出した。
The motor output W (W) is the work of one rotation (= 2π) at the motor torque T (Nm) multiplied by the rotation (r / s). For example, W = 2π × T × N. Therefore, W = F × V becomes 2π × T × N = P × A × q × N / A, which is converted to T = P × q / 2π.
If the pump capacity can be changed, the motor torque T (Nm) is the product of the pump pressure P (MPa) and the pump capacity q (cm3 / r). Therefore, T = P × q / 2π and AREA1 It is understood that the motor torque corresponding to the larger one of the area of AREA2 and the area of AREA2 is sufficient. Therefore, since the motor output W (W) is W = 2π × T × N, it has been found that a motor with a small output can be driven if the number of rotations is the same.
さらに、ポンプは、低速かつ高圧力で使用すると、内部リークが増えてポンプ効率が低下するが、可変容量型ポンプであれば、ポンプ容量qを小さくすることで、高圧力であっても高速回転させるため、高いポンプ効率を維持できる。加えて、小さな出力のモータを使用しながら、ポンプ容量qを可変することにより、常にモータ回転数の高効率領域で使用できるため、高いモータ効率を維持することができる。 Furthermore, when the pump is used at low speed and high pressure, internal leak increases and pump efficiency decreases. However, if the pump is a variable displacement pump, by reducing the pump capacity q, high speed rotation is possible even at high pressure. Therefore, high pump efficiency can be maintained. In addition, by changing the pump displacement q while using a motor with a small output, it is possible to always use the motor in the high efficiency region of the motor rotation speed, so that high motor efficiency can be maintained.
本実施の形態にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプ100においては、可変容量型両回転ポンプ101の斜板110の角度をステッピングモータ140またはサーボモータおよびエンコーダを用いてで変化させることにより、容量をリニアに可変制御することができる。
In the electric variable displacement
図5に示すように、領域AREA12における領域AREA12a,〜,領域AREA12eのいずれの箇所においても、斜板110の角度を細かく変化させて対応することができる。その結果、本実施の形態にかかる電動式の可変容量型両回転ポンプ100においては、低速動作および高荷重(高圧力)から高速動作および低荷重(低圧力)までの間の線形可変のバリエーション展開を行うことができる。
さらに、小さな出力のステッピングモータ140を使用しながら、可変速モータと可変容量型ポンプを最適に制御することで、モータ効率とポンプ効率の最大化を行い、究極の省エネとコストパフォーマンスを実現することができる。
As shown in FIG. 5, the angle of the
Further, by optimally controlling the variable speed motor and the variable displacement pump while using the stepping
以上のように、可変容量型両回転ポンプ101の斜板110の傾斜角度をステッピングモータ140の回転およびボールねじ130により線形可変のバリエーション展開で変化させることができる。特に斜板110に加わる力が大きな場合であっても、ボールねじ130によりステッピングモータ140の回転力を、確実にサーボピストン部120を介して斜板110に与えることができる。
As described above, the tilt angle of the
また、ラムピストン部160によりサーボピストン部120の意図しない移動を抑制することができる。その結果、斜板110の傾斜角を確実に保持することができる。さらに、可変容量型両回転ポンプ100の一部の圧力を利用することができるので、外部に圧力発生装置を設ける必要がないため、電動式の可変容量型両回転ポンプ100を小型化することができる。
Further, the
さらに、ステッピングモータ140は、回転量を確実に制御することができる。また、ステッピングモータ140の代わりに、サーボモータおよびエンコーダからなってもよい。この場合、エンコーダの量から容易に回転量を制御することができる。その結果、斜板110の角度を所定の角度で維持することができる。
Furthermore, the stepping
続いて、可変容量型両回転ポンプ100における高圧側の圧力を、シャトル弁150を介してラムピストン部160に供給することができる。その結果、斜板100に加わる反力がサーボピストン部120に加わった場合でも、サーボピストン125の移動を停止させることができる。したがって、斜板110の傾斜角を確実に維持させることができる。特に、可変容量型両回転ポンプ101の圧力を利用しているので、別途ポンプを設ける必要がなくなるので、電動式の可変容量型両回転ポンプ100の小型化を実現することができる。
Subsequently, the pressure on the high pressure side of the variable displacement
本発明においては、電動式の可変容量型両回転ポンプ100が「電動式の可変容量型両回転ポンプ」に相当し、可変容量型両回転ポンプ101が「可変容量ポンプ」に相当し、サーボピストン部120およびサーボピストン125が「サーボピストン」に相当し、斜板110が「斜板」に相当し、ステッピングモータ140が「モータ」に相当し、ボールねじ130が「ボールねじ構造体」に相当し、ラムピストン部160およびラムピストン165が「ラムピストン」に相当し、配管171および配管172、配管180、シャトル弁150が「供給部」に相当し、配管171および配管172が「複数の配管」に相当し、シャトル弁150が「シャトル弁」に相当し、配管180が「配管」に相当する。
In the present invention, the electric variable displacement
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。 Although the preferred embodiment of the present invention is as described above, the present invention is not limited thereto. It will be appreciated that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in the present embodiment, the actions and effects of the configuration of the present invention are described, but these actions and effects are merely examples and do not limit the present invention.
100 電動式可変容量型両回転ポンプ
101 可変容量型両回転ポンプ
110 斜板
120 サーボピストン部
125 サーボピストン
130 ボールねじ
140 ステッピングモータ
150 シャトル弁
160 ラムピストン部
165 ラムピストン
171 配管
172 配管
180 配管
100 electric variable displacement double
Claims (6)
前記可変容量ポンプに内蔵された斜板の傾斜角度を変化させるためのサーボピストンと、
前記サーボピストンを動作させるためのモータと、
前記モータの回転により前記サーボピストンを移動させるボールねじ構造体と、
前記斜板において生じる反力が前記サーボピストンに伝達された場合、前記反力による前記サーボピストンの移動を抑制するラムピストンと、
前記可変容量ポンプの一部圧力を前記ラムピストンへ供給する供給部と、を含み、
前記斜板の角度が最大角度の場合、前記サーボピストンは、前記サーボピストンのピストン室が最小となる位置に配置され、前記サーボピストンの端部を前記ラムピストンで保持する、電動式の可変容量型両回転ポンプ。 A variable displacement pump consisting of a swash plate piston pump that can rotate both ways,
A servo piston for changing the tilt angle of the swash plate built in the variable displacement pump;
A motor for operating the servo piston,
A ball screw structure that moves the servo piston by the rotation of the motor,
If the reaction force occurring in the swash plate is transmitted to the servo piston, and suppresses ram piston moving the servo piston by the reaction force,
Look including a supply section for supplying a portion pressure to the ram piston of the variable capacity pump,
When the angle of the swash plate is the maximum angle, the servo piston is arranged at a position where the piston chamber of the servo piston is the minimum, and the end portion of the servo piston is held by the ram piston. Type dual rotary pump.
前記複数の配管のうち高圧力側を供給可能なシャトル弁と、
前記シャトル弁からの圧力を前記ラムピストン側へ供給する配管と、を含む、請求項1記載の電動式の可変容量型両回転ポンプ。 The supply unit, a plurality of pipes from the discharge suction port of the variable displacement both rotary pump,
A shuttle valve capable of supplying the high pressure side of the plurality of pipes,
Including a pipe for supplying to said ram piston side pressure from the shuttle valve, the variable displacement two rotary pump motorized claim 1 Symbol placement.
前記可変容量ポンプに内蔵された斜板の傾斜角度を変化させるためのサーボピストンと、 A servo piston for changing the tilt angle of the swash plate built in the variable displacement pump;
前記サーボピストンを動作させるためのモータと、 A motor for operating the servo piston,
前記モータの回転により前記サーボピストンを移動させるボールねじ構造体と、 A ball screw structure that moves the servo piston by the rotation of the motor,
前記斜板において生じる反力が前記サーボピストンに伝達された場合、前記反力による前記サーボピストンの移動を抑制するラムピストンと、 When the reaction force generated in the swash plate is transmitted to the servo piston, a ram piston that suppresses the movement of the servo piston due to the reaction force,
前記可変容量ポンプの一部圧力を前記ラムピストンへ供給する供給部と、を含む、電動式の可変容量型両回転ポンプであって、 An electric variable displacement double rotary pump, comprising: a supply unit that supplies a partial pressure of the variable displacement pump to the ram piston.
前記供給部は、前記可変容量型両回転ポンプの吐出吸込口からの複数の配管と、 The supply unit, a plurality of pipes from the discharge suction port of the variable displacement both rotary pump,
前記複数の配管のうち高圧力側を供給可能なシャトル弁と、 A shuttle valve capable of supplying the high pressure side of the plurality of pipes,
前記シャトル弁からの圧力を前記ラムピストン側へ供給する配管と、を含む、電動式の可変容量型両回転ポンプ。 An electric variable displacement double rotary pump including a pipe for supplying pressure from the shuttle valve to the ram piston side.
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