JP6929516B2 - 斜板式可変容量ピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、建設機械や産業機械用に用いられる斜板式可変容量ピストンポンプまたはモータの斜板角制御部に関するものである。

従来、この種の建設機械や産業機械用に用いられる斜板式可変容量ピストンポンプ・モータとしては、斜板の傾斜角を制御するためにコントロールピストンを有し、該コントロールピストンは、斜板の平面に形成された接触部に直接もしくは間接的に点または線で接触している。（例えば特許文献１、特許文献２参照）

このような斜板式可変容量ピストンポンプ・モータは、コントロールピストンには、ピストンの軸方向以外の荷重、偏荷重が作用し、コントロールピストンのハウジングとなる穴(以下、ボアと記す)が摩耗、かじりを発生する危険性があるので、ボアの嵌合を大きくしたり、特許文献１に記載のように硬度を上げる表面処理を行うといった対策が行われる。

また、特許文献３では斜板とコントロールピストンとの接触部位を傾斜面に形成することにより、コントロールピストンに回転力が作用し、コントロールピストンが回転することで油膜が形成されやすくなり、かじり、摩耗の発生を抑制する斜板式ピストンポンプが開示されている。

ここで、従来技術の主な構造について特許文献３を引用した図３を用いて説明する。
斜板式可変容量ピストンポンプ１０はボディ１１とケース１２が図示しないねじ部材によって本体１３が一体的に形成され、前記ボディ１１及びケース１２には、玉軸受１４、ニードル軸受１５により回転自在に支持されたシャフト（軸部材）１６が装着されている。前記シャフト１６には、スプライン１６ａが形成され、シリンダバレル１８の内周面に形成されたスプライン溝１６ｂと結合されてシリンダバレル１８がシャフト１６と共に回転する。

前記シリンダバレル１８の回転軸線を中心とする同一円周上には複数個のボア１９が形成され、該ボア１９の内部にはピストン２０が摺動自在に挿入されている。前記ピストン２０の一端部である頭部２１は、前記ボア１９の開口から突出し、シュー２２を介して斜板２３の表面に摺動自在に当接されている。
前記斜板２３は、ボディ１１に結合されたすべり軸受２４に当接されている。前記斜板２３には、スプリング２８の弾発力がニードル軸受１７、バレルホルダ２９、シューホルダー３０を介して作用している。斜板２３は、すべり軸受２４を摺動することで傾斜角θが変化する。斜板２３は、通常、傾動用のばね部材２５の弾発力により傾斜角θが最大となるようにスプリングホルダ３１を介して背面側端部に付勢されており、ばね部材２５とは反対側に配されたコントロールピストン（ピストン部材）２６が該ばね部材２５の弾発力の付勢に抗して斜板２３を最小の傾斜角θとなるまで制御動作する。そして、前記コントロールピストン２６を作動させることにより、斜板２３に所要の傾斜角θを付与してポンプの吐出容量を制御する。なお、前記コントロールピストン２６は、ケース１２に穿設されたボア２７に摺動自在に嵌入されている。

このように構成された斜板式可変容量ピストンポンプ１０は、シャフト１６と同期して回転するシリンダバレル１８に内蔵されたピストン２０がばね部材２５とコントロールピストン２６とによって押圧され、例えば傾斜角θを備えた斜板２３の当接面に係合して摺動することにより、シャフト１６の軸方向に沿って往復動して圧力流体を図示しないアクチュエータに吐出する。

特開２００２−２０２０４８ 特開２０１３−１１３１３２ 特開２００５−３１５２４１

しかし、図３においては、斜板との接触点の１点集中を避けるためにコントロールピストンが回転し油膜切れがおきにくい構造であり、摩耗対策として有効であるが、斜板の回転軸方向の位置を規制する構造が別に必要である。また、可変頻度が多い用途の場合はスプリングホルダ接触部の摩耗が発生するため、斜板もしくはスプリングホルダへの摩耗対策も別途必要となる。

つまり可変頻度が多い用途の場合は、斜板とコントロールピストン接触部および斜板とスプリングホルダ接触部の双方への摩耗対策が必要となる。摩耗対策を一つの部品に行うとすれば、斜板が候補となる。しかし、斜板のサイズはピストンポンプを構成する部品の中でも比較的大きいため、表面処理をするにも生産性が低くいものになる。

本発明の目的は、斜板のコントロールピストン接触部について、ボア穴摩耗を防止するためにコントロールピストン側に偏荷重を作用させることなく、斜板との接触面圧の低減を図り、且つ斜板とスプリングホルダ接触部の摩耗を防止し、斜板の回転軸方向の位置決め機構を兼ね備えた斜板制御構造のピストンポンプ・モータを低コストで提供する事である。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
本体内にシャフトとともに回転可能に支持されたシリンダバレルと、
前記シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンの頭部に摺動可能に保持されかつ前記シャフトの回転方向に回転不能に前記本体内に支持された斜板と、
を有し、
前記斜板の傾斜角がコントロールピストンにより変更される斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、
前記斜板と、
前記本体に摺動自在に嵌挿された前記コントロールピストンと、
前記コントロールピストン及び前記斜板を連接するリテーナピンと、
を有し、
前記コントロールピストンの先端に凹部溝を設け、
前記リテーナピンのコントロールピストン接触側には前記凹部溝に係合する断面半円形状の突起を設け、該突起の反対側には前記斜板に嵌合する円筒部を設け、
前記円筒部のスプリングホルダ保持側には略円すい形状のくぼみが形成され、該略円すい形状のくぼみに前記スプリングホルダを保持し、スプリングピンにより前記斜板と前記リテーナピンとを一体にし、前記スプリングピンの嵌合穴と前記略円すい形状のくぼみとが連通していることを特徴とする。

上記構成では、斜板側に円筒形状のリテーナピンをコントロールピストン端面の平面部に当接させる事で、斜板が斜めに位置したときにもコントロールピストン側には偏荷重が作用しないことから、コントロールピストンのボアの摩耗防止を図ることができる。

またリテーナピンのコントロールピストン接触部分を円筒形状にしたことで線接触となり、リテーナピンのコントロールピストン側接触部分の円筒半径を大きく取れるのでヘルツの接触応力が低減され、接触面圧の低減を図ることができるため、接触部の摩耗、へたりを防止できる。またリテーナピンがコントロールピストンの溝に嵌まっているため、斜板の回転軸方向への移動が制限され、位置保持のための構造を必要としない。

さらに、リテーナピンにスプリングホルダ保持機能を持たせたため、斜板への硬度アップ等摩耗対策の必要がない。

また好ましくは、前記スプリングピンの割り位置が前記略円すい形状のくぼみの方向を向くように組み付けられた事を特徴とする。

リテーナピンのスプリングピンの嵌合穴と略円すい形状のくぼみとが連通しており、スプリングピンの割位置が略円すい形状のくぼみ側を向くことでスプリングホルダ保持状態においても下穴側はケース内作動油に満たされることとなり、潤滑性が向上し接触部の摩耗防止を図ることができる。

本発明によれば、斜板のコントロールピストン接触部及びスプリングホルダ保持部にリテーナピンを使用する事で信頼性の高い、コンパクトで、且つ低コストで製造可能な斜板式可変容量ピストンポンプ・モータを提供が可能となる。

本発明の実施の形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプの概略構造を示す縦断面図である。 （ａ）は、リテーナピン４０単体の斜視図、（ｂ）はリテーナピンのB−B横断面図、（ｃ）はコントロールピストン２６とリテーナピン４０、スプリングホルダ３１の接触部分を図１の視点Ｒから見た場合の横断面概略図、（ｄ）は図１の破線丸枠で囲った要部拡大図である。 従来の斜板式可変容量ピストンポンプを示す縦断面図である。

本発明の実施の形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプについて図面により詳細に説明する。図１中に、図３に示す構成要件と同一の構成要件は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の実施形態に係る斜板式可変容量ピストンポンプ７０の特徴は、図１に示すようにコントロールピストン２６およびスプリングホルダ３１の接触する部分を斜板２３に嵌合したリテーナピン４０によって一体にすることを特徴とする。

次にリテーナピン４０の構造について主に図２を用いて説明する。
リテーナピン４０のコントロールピストン２６の接触部側は、断面半円形状の突起４１を有しており、図２（ｃ）のように、コントロールピストン２６の凹部溝２６aに線接触する形状となっている。リテーナピン４０は、コントロールピストン２６との接触が線接触となることでヘルツの接触応力が低減する。
また、コントロールピストン２６に対してリテーナピン４０の接触が断面半円形状の突起４１つまりは円筒形状との接触なので接線の垂直方向に荷重が作用するため、コントロールピストン２６には軸方向の荷重しか作用しない。このことから偏荷重（軸方向以外の荷重）が作用しないため、コントロールピストン２６のボア２７の摩耗防止を図ることができる。

またリテーナピン４０のスプリングホルダ３１の保持部側は略円すい形状のくぼみ４４を有しており、スプリングホルダ３１の保持が可能になっている。
スプリングホルダ３１の保持部の外周となる円筒部４５は、斜板２３に形成された嵌合穴２３cに嵌め合うようになっている。
そして、スプリングピン３３を斜板のスプリングピン嵌合穴２３bおよびリテーナピンのスプリングピン嵌合穴４２に嵌め合う事でリテーナピン４０を斜板２３に固定することが可能となっている。

組立の際にリテーナピン４０と一体化した斜板２３とコントロールピストン凹部溝２６aを組み合わせることで位置決めが容易となり、斜板２３の回転軸方向への移動が制限される。そのため、別途位置保持のための構造を必要としないので、構造の簡略化が可能となる。

また、リテーナピン４０のスプリングホルダ３１の保持部側は略円すい形状のくぼみ４４と、リテーナピンのスプリングピン嵌合穴４２は貫通した下穴４３を有しており、ピストンポンプ７０内を循環する油がリテーナピン４０のスプリングピン嵌合穴４２を通じて流出入することが可能となっていて、潤滑性を保持することが可能となる。

ちなみにスプリングピン３３は種々の形状が存在するが、弾発性を備えるためいずれにおいても割位置（隙間）が存在する。そこで図２（ｄ）に示すようにスプリングピンの割位置３３aを下穴４３の方向に向けることで斜板２３に形成された嵌合穴２３bから油の流出入が可能となり、スプリングホルダ３１の接触面に油が導かれることで潤滑性が向上し、接触部の摩耗防止を図ることが可能となる。

なお、前記実施形態においては、下穴４３はスプリングホルダ３１の接触部である略円すい形状のくぼみ４４とスプリングピン嵌合穴４２の貫通のみであったが、下穴４３をコントロールピストン２６側の断面半円形状の突起４１の表面まで貫通する構造にすることで、コントロールピストン２６との接触部の潤滑性向上、摩耗防止を図る構造にすることも可能である。他にも、リテーナピン４０に下穴４３とは別のコントロールピストン２６接触部である断面半円形状の突起４１の表面からスプリングピン嵌合穴へ連通する貫通穴を有することでも同様に潤滑性向上、摩耗防止を図ることができる。

１０ 、７０ 斜板式可変容量ピストンポンプ
１１ ボディ １２ ケース
１３ 本体 １６ シャフト
１７ ニードル軸受 １８ シリンダバレル
１９ 、２７ ボア ２０ ピストン
２２ シュー ２３ 斜板
２６ コントロールピストン ３１ スプリングホルダ
３３ スプリングピン ４０ リテーナピン

Claims (3)

1. 本体内にシャフトとともに回転可能に支持されたシリンダバレルと、
   前記シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンの頭部に摺動可能に保持されかつ前記シャフトの回転方向に回転不能に前記本体内に支持された斜板と、
   を有し、
   前記斜板の傾斜角がコントロールピストンにより変更される斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、
   前記斜板と、
   前記本体に摺動自在に嵌挿された前記コントロールピストンと、
   前記コントロールピストン及び前記斜板を連接するリテーナピンと、
   を有し、
   前記コントロールピストンの先端に凹部溝を設け、
   前記リテーナピンのコントロールピストン接触側には前記凹部溝に係合する断面半円形状の突起を設け、該突起の反対側には前記斜板に嵌合する円筒部を設け、
   前記円筒部のスプリングホルダ保持側には略円すい形状のくぼみが形成され、該略円すい形状のくぼみに前記スプリングホルダを保持し、スプリングピンにより前記斜板と前記リテーナピンとを一体にし、前記スプリングピンの嵌合穴と前記略円すい形状のくぼみとが連通していることを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
2. 請求項１記載の斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、前記スプリングピンの割り位置が前記略円すい形状のくぼみの方向を向くように組み付けられた事を特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
3. 請求項１又は２記載の斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、
   前記リテーナピンにはスプリングピン嵌合穴から前記断面半円形状の突起表面へと貫通した穴が形成されていることを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
   

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