JP7058138B2

JP7058138B2 - 液圧ポンプ

Info

Publication number: JP7058138B2
Application number: JP2018022772A
Authority: JP
Inventors: 真樹花井
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: JP2019138231A

Description

本発明は、回転体を両方向へ回転可能にし、回転体の回転に応じて容積室の容積を増減して液体を吸入吐出する液圧ポンプに関するものである。

この種の液圧ポンプは、回転体としてのシリンダブロックの回転に伴いピストンを往復動し、ピストンの往動で容積室の容積が拡大して液体を一方の吸入吐出通路から容積室に吸入し、ピストンの復動で容積室の容積が縮小して液体を容積室から他方の吸入吐出通路に吐出している。そして、シリンダブロックの一方向の回転と逆方向の回転とにおいて、一方の吸入吐出通路と他方の吸入吐出通路との吸入と吐出がそれぞれ逆になるため、一方の吸入吐出通路と他方の吸入吐出通路とを中心を介して径方向の対称位置で同一形状に形成している。

特開２００７－９８５８号公報

ところが、かかる従来のピストンポンプでは、ポンプ本体を構成するカバーに両吸入吐出通路を円弧状に開口して形成しているため、特に、吐出する液体が高圧だと、カバーの強度不足により液体を吐出する吸入吐出通路の開口が圧力の作用で拡がり液体が漏れる恐れがあった。
このため、出願人は、円弧の外周と内周との間を接続する梁を形成し、液体を吐出する吸入吐出通路の強度向上を図ることを考えた。
しかし、かかる構成では、一方向の回転で液体を吐出する吸入吐出通路としたものを、逆方向の回転で液体を吸入する吸入吐出通路として使用するため、液体を吸入する際に、梁の両側で液体が絞られてキャビテーションが発生してしまう問題点があった。

本発明の課題は、ポンプ本体に形成する吸入吐出通路の強度向上を図ると共に、吸入吐出通路におけるキャビテーションの発生を抑制し得る液圧ポンプを提供するものである。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
液体を吸入吐出する二つの吸入吐出通路を形成するポンプ本体と、ポンプ本体の内部へ回転自在に軸支する回転体と、回転体の回転に伴い容積を拡大縮小して一方の吸入吐出通路と他方の吸入吐出通路へ交互に連通する複数個の容積室とを備え、両吸入吐出通路は、中心を介して径方向の対称位置で同一形状に形成し、円弧状に窪み形成した溝部と、溝部の底面に接続してポンプ本体の外面に開口する通路部とから構成し、溝部には円弧の外周と内周との間を接続する梁を周方向の略中央部に形成し、梁の周方向一方側において液体が流通する流通面積を最小とする第１流通部を形成すると共に、梁の周方向の一方側と反対側となる他方側において液体が流通する流通面積を最小とする第２流通部を形成し、通路部において液体が流通する流通面積を最小とする第３流通部を形成し、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積との和を第３流通部の流通面積以上にし、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積はそれぞれ第３流通部の流通面積の１／２以上にしたことを特徴とする液圧ポンプがそれである。

この場合、前記溝部は窪み深さを周方向の両端部で最も浅く形成すると共に、周方向の中央部で最も深く形成し、両端部から中央部に向けて窪み深さを漸増し、前記溝部の最深部の底面に前記通路部を接続してもよい。また、前記溝部は周方向の両端部から中央部に向けて窪み深さを順次深くした複数の段部で形成し、前記溝部の最深部の底面に前記通路部を接続してもよい。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、両吸入吐出通路は、中心を介して径方向の対称位置で同一形状に形成し、円弧状に窪み形成した溝部と、溝部の底面に接続してポンプ本体の外面に開口する通路部とから構成し、溝部には円弧の外周と内周との間を接続する梁を周方向の略中央部に形成し、梁の周方向一方側において液体が流通する流通面積を最小とする第１流通部を形成すると共に、梁の周方向の一方側と反対側となる他方側において液体が流通する流通面積を最小とする第２流通部を形成し、通路部において液体が流通する流通面積を最小とする第３流通部を形成し、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積との和を第３流通部の流通面積以上にし、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積はそれぞれ第３流通部の流通面積の１／２以上にした。このため、梁で吸入吐出通路の強度を向上でき、かつ、梁の両側の第１流通部と第２流通部とを液体が流通する際に、液体が絞られないから、ポンプ本体に形成する吸入吐出通路の強度向上を図ると共に、吸入吐出通路におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明は、溝部は窪み深さを周方向の両端部で最も浅く形成すると共に、周方向の中央部で最も深く形成し、両端部から中央部に向けて窪み深さを漸増し、溝部の最深部の底面に通路部を接続した。このため、通路部から溝部に吸入する液体は、最深部から最浅部に向けて溝部を滑らかに移動して吸入されるから、吸入吐出通路におけるキャビテーションの発生をより一層抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明は、溝部は周方向の両端部から中央部に向けて窪み深さを順次深くした複数の段部で形成し、溝部の最深部の底面に通路部を接続した。このため、通路部から溝部に吸入する液体は、最深の段部から最浅の段部に向けて溝部を滑らかに移動して吸入されるから、吸入吐出通路におけるキャビテーションの発生をより一層抑制することができ、かつ、溝部を構成する複数の段部は刃具により容易に加工できるから、溝部を容易に加工して形成することができる。

本発明の一実施形態を示した液圧ポンプの縦断面図である。図１の線Ａ－Ａに沿った断面図である。図２の線Ｂ－Ｂに沿った展開断面図である。他の実施形態の展開断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１はポンプ本体で、円筒状のハウジング２の一端開口を蓋部材３で閉塞すると共に、ハウジング２の他端開口をフランジ部材４で閉塞し、ハウジング２と蓋部材３およびハウジング２とフランジ部材４とをそれぞれ図示しないボルトで固定して構成している。５はポンプ本体１へ回転自在に軸支した駆動軸で、蓋部材３に軸受６を介して軸支すると共に、フランジ部材４に軸受７を介して軸支し、先端をフランジ部材４より突出している。８はポンプ本体１の内部に収装した回転体としてのシリンダブロックで、駆動軸５にスプライン９で結合し、駆動軸５とともにポンプ本体１へ回転自在に軸支している。

１０はシリンダブロック８に備えた複数個のピストンで、シリンダブロック８の周方向へ等間隔に９個配置し、軸方向へ往復動自在に嵌合して、頭部をシリンダブロック８から突出している。１１はシリンダブロック８へピストン１０を嵌合して区画形成した９個の容積室で、シリンダブロック８の回転に伴うピストン１０の往復動で容積を拡大縮小する。１２は液体を吸入吐出する二つの吸入吐出ポート１３、１４を貫通形成する弁板で、ポンプ本体１を構成する蓋部材３の内面３Ａに２個のピン１２Ａ（図２、図３に図示）で固定配置してシリンダブロック８と摺接し、シリンダブロック８の回転に応じて容積室１１を一方の吸入吐出ポート１３と他方の吸入吐出ポート１４へ交互に連通する。

１５は一方の吸入吐出ポート１３に接続する一方の吸入吐出通路、１６は他方の吸入吐出ポート１４に接続する他方の吸入吐出通路で、それぞれ蓋部材３に形成している。図２に示す如く、両吸入吐出通路１５、１６は径方向の中心Ｍを介して対称位置に配置し、同一形状に形成している。両吸入吐出通路１５、１６は溝部１５Ａ、１６Ａと通路部１５Ｂ、１６Ｂとから構成している。溝部１５Ａ、１６Ａは蓋部材３の内面３Ａへ円弧状に窪み形成し、弁板１２の両吸入吐出ポート１３、１４へ開口している。通路部１５Ｂ、１６Ｂは溝部１５Ａ、１６Ａの底面に接続して蓋部材３の外面３Ｂに開口している。１５Ｃ、１６Ｃは梁で、溝部１５Ａ、１６Ａの周方向の中央部に、円弧の内周と外周との間を接続して設けている。

図３に示す如く、一方の吸入吐出通路１５は、溝部１５Ａの窪み深さを周方向の両端部から中央部に向けて漸次深く形成している。詳述すると、一方の吸入吐出通路１５は、円弧状の溝部１５Ａを、周方向の両端部に形成した最も浅い第１段部１５Ｄと、第１段部１５Ｄの周方向の内方で第１段部１５Ｄより深く形成した第２段部１５Ｅと、第２段部１５Ｅの周方向の内方で第２段部１５Ｅより深く形成した第３段部１５Ｆと、第３段部１５Ｆの周方向の内方で中央部に形成した最も深い第４段部１５Ｇとの４つの段部を連設して構成している。通路部１５Ｂは、最深の第４段部１５Ｇの底面に接続している。１５Ｈは第１流通部で、溝部１５Ａにおける梁１５Ｃの周方向一方側に形成し、梁１５Ｃの周方向一方側において液体が流通する流通面積Ｓ１を最小としている。１５Ｉは第２流通部で、溝部１５Ａにおける梁１５Ｃの周方向一方側と反対側となる周方向他方側に形成し、梁１５Ｃの周方向他方側において液体が流通する流通面積Ｓ２を最小としている。第１流通部１５Ｈの流通面積Ｓ１と第２流通部１５Ｉの流通面積Ｓ２とは略同等にしている。１５Ｊは第３流通部で、通路部１５Ｂにおいて液体が流通する流通面積Ｓ３を最小としている。そして、流通面積Ｓ１と流通面積Ｓ２との和を、流通面積Ｓ３以上にしている。すなわち、Ｓ１＋Ｓ２≧Ｓ３にしている。また、流通面積Ｓ１と流通面積Ｓ２は、それぞれ流通面積Ｓ３の１／２以上の面積を有している。

他方の吸入吐出通路１６は、一方の吸入吐出通路１５と同様に、溝部１６Ａを周方向の両端部から中央部に向けて漸次深く形成した４つの段部を連設して構成している。また、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積との和を、第３流通部の流通面積以上にしている。そして、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積は、それぞれ略同等で、かつ第３流通部の流通面積の１／２以上の面積を有している。また、流通面積Ｓ４と流通面積Ｓ５は、それぞれ流通面積Ｓ３の１／２以上の面積を有している。

１７はフランジ部材４の内側面に一体形成して傾転角を一定にした斜板で、ピストン１０の頭部に枢支したシュー１８に当接し、ピストン１０の往復動する移動量を一定に設定している。１９はシュー１８の背部に配置した押え板で、シュー１８を斜板１７に押しつけている。２０はシリンダブロック８に隣接して駆動軸５にスプライン９で結合したリテーナで、ばね２１力を押ピン２２を介して付与され、このばね２１力を押え板１９へシュー１８を斜板１７に押しつける方向に付与している。２３はポンプ本体１の内部に溜まったドレンを排出する排出口で、ハウジング２の径方向の対称位置に２個穿設し、着脱自在に螺合した栓２４で閉塞している。

次に、かかる構成の作動を説明する。
図１において、駆動軸５でシリンダブロック８を一方向に回転駆動すると、シュー１８が斜板１７上を滑動し、ピストン１０は左右方向へ往復動する。容積室１１はピストン１０の左方向への往動で容積を拡大し、他方の吸入吐出通路１６から他方の吸入吐出ポート１４を経て液体を吸入する。また、容積室１１はピストン１０の右方向への復動で容積を縮小し、室内の液体を一方の吸入吐出ポート１３を経て一方の吸入吐出通路１５に吐出する。このように、シリンダブロック８の回転駆動により、ピストン１０を一定量往復動して液体を他方の吸入吐出通路１６から吸入して一方の吸入吐出通路１５に吐出する定容量のポンプ作動を行う。そして、駆動軸５によるシリンダブロック８の回転駆動を停止すると、液体を吸入吐出するポンプ作動を停止する。

また、シリンダブロック８を一方向と反対方向の他方向に回転駆動すると、容積室１１は一方の吸入吐出通路１５から一方の吸入吐出ポート１３を経て液体を吸入し、この液体を他方の吸入吐出ポート１４を経て他方の吸入吐出通路１６に吐出するポンプ作動を行う。そして、シリンダブロック８の回転駆動の停止により、ポンプ作動を停止する。このように、シリンダブロック８の一方向と他方向の両方向への回転駆動で、ポンプ作動を可能にしている。

かかる作動において、両吸入吐出通路１５、１６は、中心Ｍを介して径方向の対称位置で同一形状に形成し、円弧状に窪み形成した溝部１５Ａ、１６Ａと、溝部１５Ａ、１６Ａの底面に接続してポンプ本体１を構成する蓋部材３の外面３Ｂに開口する通路部１５Ｂ、１６Ｂとから構成し、溝部１５Ａ、１６Ａには円弧の外周と内周との間を接続する梁１５Ｃ、１６Ｃを周方向の略中央部に形成し、梁１５Ｃ、１６Ｃの周方向一方側において液体が流通する流通面積Ｓ１を最小とする第１流通部１５Ｈを形成すると共に、梁１５Ｃ、１６Ｃの周方向の一方側と反対側となる他方側において液体が流通する流通面積Ｓ２を最小とする第２流通部１５Ｉを形成し、通路部１５Ｂ、１６Ｂにおいて液体が流通する流通面積Ｓ３を最小とする第３流通部１５Ｊを形成し、第１流通部１５Ｈの流通面積Ｓ１と第２流通部１５Ｉの流通面積Ｓ２との和を第３流通部１５Ｊの流通面積Ｓ３以上にした。このため、梁１５Ｃ、１６Ｃで吸入吐出通路１５、１６の強度を向上でき、かつ、梁１５Ｃ、１６Ｃの両側の第１流通部１５Ｈと第２流通部１５Ｉとを液体が流通する際に、液体が絞られないから、ポンプ本体１に形成する吸入吐出通路１５、１６の強度向上を図ると共に、吸入吐出通路１５、１６におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。

また、溝部１５Ａ、１６Ａは周方向の両端部から中央部に向けて窪み深さを順次深くした複数の段部１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇで形成し、溝部１５Ａ、１６Ａの最深部の底面に通路部１５Ｂ、１６Ｂを接続した。このため、通路部１５Ｂ、１６Ｂから溝部１５Ａ、１６Ａに吸入する液体は、最深の段部１５Ｇから最浅の段部１５Ｄに向けて溝部１５Ａ、１６Ａを滑らかに移動して吸入されるから、吸入吐出通路１５、１６におけるキャビテーションの発生をより一層抑制することができ、かつ、溝部１５Ａ、１６Ａを構成する複数の段部１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇは刃具により容易に加工できるから、溝部１５Ａ、１６Ａを容易に加工して形成することができる。

図４は本発明の他の実施形態を示し、一実施形態と同一個所には同符号を付して説明を省略し、異なる個所についてのみ説明する。
吸入吐出通路１５を構成する溝部２５Ａは、窪み深さを周方向の両端部で最も浅く形成すると共に、周方向の中央部で最も深く形成している。そして、溝部２５Ａは、両端部から中央部に向けて窪み深さを漸増して底面２５Ｂを傾斜状に形成し、最深部に通路部１５Ｂを接続している。溝部２５Ａにおける梁１５Ｃの周方向一方側に形成した第１流通部２５Ｃは、梁１５Ｃの周方向一方側において液体が流通する流通面積Ｓ４を最小としている。溝部２５Ａにおける梁１５Ｃの周方向他方側に形成した第２流通部２５Ｄは、梁１５Ｃの周方向他方側において液体が流通する流通面積Ｓ５を最小としている。第１流通部２５Ｃの流通面積Ｓ４と第２流通部２５Ｄの流通面積Ｓ５とは略同等にしている。そして、流通面積Ｓ４と流通面積Ｓ５との和を、第３流通部１５Ｊの流通面積Ｓ３以上にしている。

作動は、一実施形態と同様で、梁１５Ｃで吸入吐出通路１５の強度を向上でき、かつ、梁１５Ｃの両側の第１流通部２５Ｃと第２流通部２５Ｄとを液体が流通する際に、液体が絞られないから、ポンプ本体１に形成する吸入吐出通路１５の強度向上を図ることができると共に、吸入吐出通路１５におけるキャビテーションの発生を抑制することができる。また、溝部２５Ａは窪み深さを周方向の両端部で最も浅く形成すると共に、周方向の中央部で最も深く形成し、両端部から中央部に向けて窪み深さを漸増し、溝部２５Ａの最深部の底面２５Ｂに通路部１５Ｂを接続した。このため、通路部１５Ｂから溝部２５Ａに吸入する液体は、最深部から最浅部に向けて溝部２５Ａを滑らかに移動して吸入されるから、吸入吐出通路１５におけるキャビテーションの発生をより一層抑制することができる。

なお、前述の一実施形態では、回転体をシリンダブロック８としたピストンポンプとしたが、回転体をロータとして複数のベーンをロータの径方向へ出没自在に設けたベーンポンプとしたり、回転体をドライブギヤとしてドライブギヤをドリブンギヤと偏心して内接噛合いした内接歯車ポンプとしてもよい。さらに、斜板１７の傾転角を一定にした定容量のピストンポンプとしたが、斜板をポンプ本体１内へ傾転自在に設けて可変容量のピストンポンプとしてもよいことは勿論である。

１：ポンプ本体
８：シリンダブロック（回転体）
１１：容積室
１５、１６：吸入吐出通路
１５Ａ、１６Ａ、２５Ａ：溝部
１５Ｂ、１６Ｂ：通路部
１５Ｃ、１６Ｃ：梁
１５Ｈ、２５Ｃ：第１流通部
１５Ｉ、２５Ｄ：第２流通部
１５Ｊ：第３流通部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５：流通面積

Claims

液体を吸入吐出する二つの吸入吐出通路を形成するポンプ本体と、ポンプ本体の内部へ回転自在に軸支する回転体と、回転体の回転に伴い容積を拡大縮小して一方の吸入吐出通路と他方の吸入吐出通路へ交互に連通する複数個の容積室とを備え、両吸入吐出通路は、中心を介して径方向の対称位置で同一形状に形成し、円弧状に窪み形成した溝部と、溝部の底面に接続してポンプ本体の外面に開口する通路部とから構成し、溝部には円弧の外周と内周との間を接続する梁を周方向の略中央部に形成し、梁の周方向一方側において液体が流通する流通面積を最小とする第１流通部を形成すると共に、梁の周方向の一方側と反対側となる他方側において液体が流通する流通面積を最小とする第２流通部を形成し、通路部において液体が流通する流通面積を最小とする第３流通部を形成し、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積との和を第３流通部の流通面積以上にし、第１流通部の流通面積と第２流通部の流通面積はそれぞれ第３流通部の流通面積の１／２以上にしたことを特徴とする液圧ポンプ。
前記溝部は窪み深さを周方向の両端部で最も浅く形成すると共に、周方向の中央部で最も深く形成し、両端部から中央部に向けて窪み深さを漸増し、前記溝部の最深部の底面に前記通路部を接続したことを特徴とする請求項１に記載の液圧ポンプ。
前記溝部は周方向の両端部から中央部に向けて窪み深さを順次深くした複数の段部で形成し、前記溝部の最深部の底面に前記通路部を接続したことを特徴とする請求項１に記載の液圧ポンプ。