JPH03217662A - 斜板式アキシャルピストンポンプの過負荷防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は斜板式アキシャルピストンポンプの過負荷防止
方法に関するものである。

［従来の技術］ 油圧回路の駆動源の油圧ポンプとして斜板式アキシャル
ピストンポンプがある。斜板式アキシャルピストンポン
プは第６図に示すように、駆動軸３ｌと一体的に回転す
るシリンダブロック３２に複数個のシリンダボア３３が
形成され、シリンダボア３３内にピストン３４が往復動
可能に収容されている。駆動軸３ｌは斜板３５の中心部
に遊挿され、ピストン３４はシュー３６を介して斜板３
５と常に当接する状態に保持されている。シリンダブロ
ック３２の一端には弁板３７がシリンダブロック３２の
端面に対して摺動可能な状態で固定され、弁板３７には
第７図に示すように円弧状の吸入ポート３８ａ及び吐出
ポート３８ｂが形成されている。そして、シリンダブロ
ック３２が第６図の矢印方向（第７図の時計方向）に回
転されるとピストン３４が往復動され、ピストン３４が
吸入ポート３８ａと対応する状態で第６図の左方へ移動
する際に作動油が吸入ポート３８ａからシリンダボア３
３内に吸入され、ピストン３４が吐出ポ−１３８ｂと対
応する状態で右方へ移動する際に作動油が吐出ポート３
８ｂから吐出されるようになっている。

斜板３５には吐出ポート３８ｂと対応する位置に配置さ
れたピストン３４から吐出圧力の反力が作用し、負荷が
異常に太き《なった状態でも斜板３５の傾斜角αが一定
であると斜板３５、ピストン３４等に異常な力が作用し
てポンプの破損に至るという不都合がある。この不都合
を解消するため、駆動軸と平行に移動する制御ピストン
を介して斜板を傾斜角変更可能に配設するとともに常に
は傾斜角一定状態に保持し、吐出圧力が設定圧力以上と
なった場合前記制御ピストンを傾斜角が小さくなる方向
に作動させる圧力補償弁をポンプの外部に付設したもの
がある（例えば実開昭６４３９４８０号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、圧力補償弁を付設した場合はポンプが大型化
するばかりでなく、圧力補償弁の構造が複雑で部品点数
も多いためコストが高くなるという問題がある。又、圧
力補償弁は過負荷状態すなわち吐出圧力が設定圧力以上
となった場合、吐出圧力を制御ピストンに作用させて斜
板の傾斜角を変更する構成のため、圧力補償弁が作用し
ている状態で吐出圧力を設定圧力に保持することは難し
い。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は圧力補償弁を付設せずに過負荷状態でも吐出
圧力を設定圧力に保持することができる圧力補償機能を
有する安価で小型の斜板式アキシャルピストンポンプの
製造を可能にする斜板式アキシャルピストンポンプの過
負荷防止方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明においては、駆動軸と
一体に回転するシリンダブロックに形成された複数個の
シリンダボア内を往復動可能に装備されたピストンを備
え、シリンダブロックの端面に対して摺動可能な状態で
所定位置に固定配置された弁板に円弧状の吸入ポート及
び吐出ポートが形成された斜板式アキシャルピストンポ
ンプにおいて、斜板をその傾斜角変更可能に配設すると
ともに傾斜角が大きくなる方向に斜板が回動するのに抗
する作用をなすばねを設け、前記吐出ポートを介してピ
ストンに作用する力が下死点寄りより上死点寄りで大き
くなるように、弁板上におけるピストンの上死点及び下
死点を結ぶ直線と、該直線の中央と吐出ボートの上死点
側端部とを結ぶ直線とのなす角度θ１と、前記直線及び
該直線の中央と吐出ポートの下死点側端部とを結ぶ直線
がなす角度θ２との関係をθｌ＜θ２となるように吐出
ポートを形成し、かつ所定の設定吐出圧を超えた際に斜
板が前記ばねのばね力に抗してその傾斜角が小さ《なる
方向に回動ずるように前記ばねのばね力及び角度θｌ，
θ２を設定するようにした。

［作用コ 本発明の斜板式アキシャルピストンポンプでは、ピスト
ンが下死点を通過して吐出ポート゛と対応する状態で上
死点へ向かって移動する際に、吐出圧力の反力を受けて
斜板に対して押圧力を作用させる。この押圧力はピスト
ンが駆動軸と斜板の回動軸とを含む平面より上死点側に
あるときには斜板の傾斜角を小さくする方向に、前記平
面より下死点側にあるときには斜板の傾斜角を大きくす
る方向にそれぞ゛れ作用する。そして、吐出ポートが前
記のように形成されているため、ポンプの運転中斜板に
はその傾斜角を小さくする方向へのモーメントが常に作
用する状態となる。このモーメントが所定の設定吐出圧
と対応する大きさとなるまでは、ばねの力がそのモーメ
ントより大きく、斜板はその傾斜角が一定の状態に保持
される。吐出圧力が設定値を超えると前記モーメントの
作用により、斜板がばねの付勢力に抗してその傾斜角が
小さくなる方向に回動され、吐出圧力が一定に保持され
る。

［実施例］ 以下、本発明を具体化したー実施例を第１〜４図に従っ
て説明する。第２図に示すようにケーシングｌとエンド
カバー２との間には駆動軸３がベアリング４及び軸受メ
タル５を介して回転可能に支持されている。駆動軸３の
スプライン部６にはエンドカバー２に固定された弁板７
に対して摺接する状態でシリンダブロック８が駆動軸３
と一体回転可能に支持されている。シリンダブロック８
には複数のシリンダボア９が、駆動軸３と平行に延びる
状態でかつその中心が駆動軸３を中心とした同一円周上
に位置する状態に形成されている。

シリンダボア９内にはシュー１０を介して斜板１１に常
に押圧されるピストン１２が往復動可能に収容されてい
る。又、シリンダブロック８の中心部前側には収容孔ｌ
３が形成され、収容孔１３には押圧部材１４がシリンダ
ブロック８と一体回転可能かつ軸方向に摺動可能に嵌挿
されている。押圧部材１４は収容孔ｌ３内に配設された
ばね１５により斜板１１側に付勢され、押圧部材１４の
球面部１４ａと当接するシューリテーナ１６を介して前
記シュー１０が斜板ｌ１の摺接部１１ａに押圧されるよ
うになっている。シューリテーナｌ６はシューＩＯがピ
ストン１２の吸入行程において、オイルの吸入側での管
路抵抗により摺接部１１ａから引き離される方向への力
を受けた際、シューＩＯが摺接部１１ａから引き離され
るのを抑える役割を果たす。

弁板７には第１図に示すように前記ピストン１２の吸入
行程（第２図の右側への移動）時のシリンダボア９の回
動軌跡と対応する位置及びピストン１２の吐出行程時の
シリンダボア９の回動軌跡と対応する位置に、円弧状の
吸入ポート７ａ及び吐出ポート７ｂがそれぞれ形成され
ている。吐出ポ−ト７ｂはピストンｌ２の上死点及び下
死点を結ぶ直線Ｌと、該直線Ｌの中央Ｃと吐出ポート７
ｂの上死点側端部とを結ぶ直線ｌｌとのなす角度をθ１
とし、直線Ｌ及び該直線Ｌの中央Ｃと吐出ポ−ト７ｂの
下死点側端部とを結ぶ直線ｌ２がなす角度をθ２とした
場合、θｌ＜θ２となるように形成されている。又、エ
ンド力バー２には吸入ポ−ト７ａ及び吐出ポート７ｂに
それぞれ連通ずる吸入通路及び吐出通路（いずれも図示
せず）がそれぞれ形成されている。

斜板ｌ１は第４図に示すようにほぼ半円柱状に形成され
るとともにその両端に支軸１ｌｂが突設され、摺接部１
１ａ寄り周面中央部にロッド１７が支軸１ｌｂと直交す
る状態で摺接部１１ａと平行に突設され、中心部に透孔
１１ｃが形成されている。そして、斜板１１は支軸１ｌ
ｂが第２図の紙面と垂直な状態でケーシング１に対して
支持されるとともにその周面がケーシング１に形成され
た係合凹部ｌ８に摺接する状態で、ケーシング１に対し
て支軸１ｌｂを中心に回動可能に配設されている。エン
ドカバー２にはガイト筒１９が駆動軸３と平行に突設さ
れ、ガイド筒１９には作動体２０が摺動可能に嵌挿され
ている。ガイド筒ｌ９の基端寄りには透孔１９ａが形成
され、作動体２０が摺動してもガイト筒１９内が減圧と
ならないようになっている。作動体２０の先端には前記
ロツド１７が遊挿される収容孔２０ａが形成され、収容
孔２０ａにはロッドｌ７に嵌挿された係合部材２１と摺
接するシュー２２が固定されている。又、ケーシングｌ
内には作動体２０の先端と係合して作動体２０を、斜板
１ｌの傾斜角αを増大させる方向すなわち作動体２０を
エンドカバー２側に付勢するばね２３が配設されている
。

前記ばね２３のばね力及び角度θ１，θ２の設定値は、
ポンプの設定吐出圧、駆動軸３の回転速度、シリンダボ
ア中心線の直径、圧力上昇の変化状態等ポンプの規格及
び使用条件により変わるが、例えば、設定吐出圧１　６
　０　ｋｇｆ／ｃｎｒ、駆動軸３の回転速度１　０　０
　０　ｒｐｍ　，シリンダホア中心線の直径を−５．５
ｃｍ，圧力漸増とした場合には、角度θ１は１４〜１８
°、θ２−θ１はほぼ７°、ばね力は１５ｋｇ／ｃｒｌ
となる。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。ア
キシャルピストンポンプが運転されると、モータ等の駆
動源により駆動軸３が一定速度で回転されてシリンダブ
ロック８も一体的に回転する。

ピストン１２はシューｌＯを介して斜板ｌ１の摺動部１
１ａに常に押圧されているため、シリンダブロック８の
回転に伴いピストン１２がシリンダホア９内を往復動し
ながら駆動軸３の周りを公転する。シリンダポア９が吸
入ポート７ａと対応する位置を移動する時には、ピスト
ン１２が第２図の上部位置から下部位置に回転移動され
ながら右方に移動して作動油が吸入ポート７ａを経てシ
リンダボア９内に吸入される。又、ピストンｌ２が下死
点を過ぎて吐出ポー｝７ｂと対応する位置を移動する時
には、ピストン１２が第２図の下部位置から上部位置に
回転移動されながら左方に移動し、シリンダボア９内に
吸入されていた作動油が吐出ポート７ｂを経て吐出通路
から吐出される。

ピストン１２のストロークは斜板ｌ１の傾斜角αにより
規定され、傾斜角αの値が大きくなるほど吸入量及び吐
出量も大きくなる。駆動軸３の回転速度が一定のため、
負荷状態では傾斜角αが大きいほど吐出圧力も太き《な
る。

ピストン１２が下死点を通過して吐出ポート７ｂと対応
する状態で上死点へ向かって移動する際、ピストンｌ２
には第３図に示すように吐出圧力Ｐが作用し、この吐出
圧力Ｐにより斜板１１に対して押圧力Ｆｃが作用する。

この押圧力Ｆｃは第２図においてピストン１２が駆動軸
３より下側にあるときは斜板１１の傾斜角αを大きくす
る方向に働き、駆動軸３より上側にあるときには斜板ｌ
１の傾斜角αを小さくする方向に働く。そして、第１図
に示すように吐出ポート７ｂの下死点側端部と斜板ｌ１
の回動軸との距離をａ、吐出ポート７ｂの上死点側端部
と斜板１１の回動軸との距離をｂとすると、θ１＜θ２
であるのでａ＜ｂの関係がある。ここで上死点と下死点
とを結ぶ直線をＸ軸とするとともにその中央を原点に、
上死点側を正とすると、傾斜角αを大にする作用をなす
モーメントＭｉ及び傾斜角αを小にする作用をなすモー
メントＭｄはそれぞれ次のように表される。

Ｍｌ−ｆｏ　Ｆｃ１１Ｘｄｘ Ｍｄ＝ｆｏ　ＦＣ−Ｘｄｘ そして、ａ＜ｂであるためＭ　ｄ　＞　Ｍ　ｉとなり、
ポンプの運転中斜板１１にはその傾斜角αを小さくする
方向へのモーメントが常に作用する状態となる。ところ
が、ロツドｌ７を介して斜板ｌ１の傾斜角αを設定する
作動体２０は、ばね２３により傾斜角αを減少させる方
向への移動が規制され、しかもばね２３のばね力が吐出
圧力が設定値以下における前記モーメント（Ｍｄ−Ｍｉ
）に打ち勝つ値に設定されているため、吐出圧力が設定
吐出圧と対応する大きさとなるまでは作動体２０がガイ
ド筒１９の端面に当接した所定位置に保持されて斜板１
ｌは傾斜角αが一定に保持される。

吐出圧力Ｐが設定値を超えると前記モーメント（Ｍｄ−
Ｍｉ）かばね２３のばね力に打ち勝って、斜板１１はそ
の傾斜角αか小さくなる方向に回動される。これにより
ピストン１２のストロークが減少して吐出圧力Ｐの上昇
が抑えられる。吐出圧力Ｐが設定値となる位置まで斜板
ｌ１が回動されると、前記モーメント（Ｍｄ−Ｍｉ）が
ばね２３のばね力と釣り合って斜板ｌ１はその傾斜角α
の位置に保持され、吐出圧力Ｐが設定圧力に保持される
。すなわち、負荷が設定圧力を超えた場合には斜板の傾
斜角αが自動的に小さくなり、吐出圧力Ｐが設定圧力に
保持されてポンプに過負荷が掛かるのが確実に防止され
る。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、ピストンｌ２の数を変更したり、斜板１１を半
円柱以外の形状としたり、設定吐出圧を変更するととも
にそれに対応して角度θｌ，θ２及びばね２３のばね力
の大きさを変更してもよい。又、ピストン１２が吐出行
程から吸入行程に切換わる場合と、吸入行程から吐出行
程に切換わる場合にシリンダボア９内の圧力が急激に変
化するのを防止するため、第５図に示すように吸入ポー
ト７ａの上死点側端部及び吐出ポート７ｂの下死点側端
部にノッチ２４を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、吐出圧力が設定値
を超えると吐出ポートと対応するシリンダボア内の圧力
に基づくモーメントの作用により斜板がその傾斜角が小
さくなる方向に自動的に回動されて吐出圧力が設定圧力
に保持されるので、圧力補償弁を付設せずに過負荷状態
でも吐出圧力を設定圧力に保持することができる圧力補
償機能を有する安価で小型の斜板式アキシャルピストン
ポンプの製造を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明を具体化したー実施例を示すもので
あって、第１図は第２図のＩ−Ｉ線における拡大部分断
面図、第２図は斜板式アキシャルピストンポンプの縦断
面図、第３図は部分断面図、第４図は斜板の概略斜視図
、第５図は変更例の第１図に対応する図、第６図は従来
装置の概略図、第７図は弁板の吸入ポート及び吐出ポー
トとシリンダボアとの関係を示す図である。 駆動軸３、弁板７、吸入ポー１−７ａ、吐出ポート１ｂ
，シリンダブロック８、シリンダポア９、斜板ｌ１、ピ
ストン１２、作動体２０、ばね２３、傾斜角α、角度θ
１，θ２、押圧力Ｆｃ、直線Ｌ，１ｌ，１２、中央Ｃ、
吐出圧力Ｐ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、駆動軸と一体に回転するシリンダブロックに形成さ
   れた複数個のシリンダボア内を往復動可能に装備された
   ピストンを備え、シリンダブロックの端面に対して摺動
   可能な状態で所定位置に固定配置された弁板に円弧状の
   吸入ポート及び吐出ポートが形成された斜板式アキシャ
   ルピストンポンプにおいて、斜板をその傾斜角変更可能
   に配設するとともに傾斜角が大きくなる方向に斜板が回
   動するのに抗する作用をなすばねを設け、前記吐出ポー
   トを介してピストンに作用する力が下死点寄りより上死
   点寄りで大きくなるように、弁板上におけるピストンの
   上死点及び下死点を結ぶ直線と、該直線の中央と吐出ポ
   ートの上死点側端部とを結ぶ直線とのなす角度θ１と、
   前記直線及び該直線の中央と吐出ポートの下死点側端部
   とを結ぶ直線がなす角度θ２との関係をθ１＜θ２とな
   るように吐出ポートを形成し、かつ所定の設定吐出圧を
   超えた際に斜板が前記ばねのばね力に抗してその傾斜角
   が小さくなる方向に回動するように前記ばねのばね力及
   び角度θ１、θ２を設定する斜板式アキシャルピストン
   ポンプの過負荷防止方法。