JPH03229977A - アキシャルピストン機械 - 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） １ ６４ 本発明はアキシャルピストン機械、詳しくは複数個のピ
ストンをもったシリンダブロックと、吸入ポート及び吐
出ポートをもったバルブプレートとを備えたアキシャル
ピストン機械に関する。

（従　　来　　技　　術） 一般にアキシャルピストン機械は、例えば実開昭６２−
１８３０７８号公報に示され、また、第６図に示したよ
うに、ハウジング（Ａ）に回転自由に支持された回転軸
ＣＢ）に、複数のシリンダ（Ｃ）をもち、これらシリン
ダ（Ｃ）内にピストン（Ｄ）を往復動自由に内装したシ
リンダブロック（Ｅ）をスプライン結合すると共に、こ
れらピストン（Ｄ）の頭部を、シュー（Ｆ）を介して斜
板（Ｇ）に摺接させて往復動させる一方、前記シリンダ
ブロック（Ｅ）と前記ハウジング（Ａ）の蓋板（ａ）と
の間に、吸入ポート（Ｈ）と吐出ポート（Ｊ）とを備え
、前記シリンダブロック（Ｅ）の背面が接当するバルブ
プレー）　（Ｋ）を設けている。

しかしてアキシャルピストンポンプとして作２− 動させる場合には、前記回転軸（Ｂ）を駆動して前記ピ
ストン（Ｄ）を往復動させ、前記シリンダ（Ｃ）が吸入
ポート　（Ｈ）に開口する吸入行程で、前記シリンダ（
Ｃ）内に作動流体を吸入し、吐出ポート（Ｊ）に開口す
る吐出行程で前記シリンダ（Ｃ）内に吸入した作動流体
を吐出するのである。

所で、前記バルブプレー）　（Ｋ）は、第７図に示した
ように、前記シリンダ（Ｃ）の回転軌跡に、半円弧状の
吸入ポート（Ｈ）と吐出ポート（Ｊ）とを、位相をずら
せて設けており、前記シリンダブロック（Ｅ）の回転で
前記シリンダ（Ｃ）が吸入ポート　（Ｈ）から吐出ポー
ト（Ｊ）又は吐出ポー）　（Ｊ）から吸入ポート　（Ｈ
）に順次移行し、ピストン（Ｄ）の往復動で吸入・吐出
を繰返すのであるが、前記ピストン（Ｄ）が吸入行程か
ら吐出行程に移行するとき、前記シリンダ（Ｃ）内の圧
力は、吸入圧力から吐出圧力に急激に変化することにな
る。

このため、従来では、この圧力変動を緩やかにするため
第７図に示したように前記バルブプレート（Ｋ）に吐出
ポート（Ｊ）から吸入ポート（Ｈ）に延びるＶノツチ溝
（Ｎ）を設けて、前記シリンダ（Ｃ）が吐出ポート（Ｊ
）に開口する前に、予め吐出ポート（Ｊ）からシリンダ
（Ｃ）のシリンダポート　（Ｍ）へ作動流体を供給し第
８図に示した緩やかな圧力変化に制御しているのである
。

（発明が解決しようとする課題） 所が、以上の如く構成するアキシャルピストン機械、特
に作動流体として油を用いる油圧ポンプにおいて、吐出
流量の変動に起因して、吐出配管で振動が生じ、騒音が
発生すると共に負荷系の作動特性が損なわれる問題があ
った。

この原因は、作動油に圧縮性があるため、第９図に示し
た通り吸入行程から吐出行程に移行する下死点近くで、
吐出ポー）　（Ｊ）から前記Ｖノツチ溝（Ｎ）を経てシ
リンダ（Ｃ）に作動油が逆流すること、つまり、作動油
の圧縮性に基づく脈動流量に起因することが判明してい
る。（日本機械学会　第９０８回講演会講演論文集、Ｎ
α８００１７（１９８０年１０月３０．３１日）　を参
照）即ち、前記シリンダ（Ｃ）のシリンダポート（Ｍ）
が、前記Ｖノツチ溝（Ｎ）を介して吐出ポート（Ｊ）に
連通ずるとき、前記シリンダ（Ｃ）の内圧（ＰＣ）は第
８図のように吸入圧力（Ｐｉｎ）とほと同じ圧力となっ
ていて、吐出圧力（Ｐｏｕｔ）より相当低いこと＼、作
動油に圧縮性があることから、前記吐出ポート（Ｊ）か
らシリンダポー）　（Ｍ）に逆流が生じ、しかも、吐出
圧力が高くなればなるだけ逆流量（ｑ２）は増大して第
９図曲線Ｑで示したピストンポンプがもつ幾何学的吐出
流量より大きくなり、第９図曲線（Ｒ）で示したように
実吐出量（ｑ１）がマイナスになるのである。

従って、吐出ポート（Ｊ）に接続の吐出配管に吐出され
る吐出流量が大きく変動し、この流量変動が、前記吐出
配管内の作動油の圧力変動を誘発して第１０図のように
脈動が生じ、これが原因で配管振動騒音が増大したり、
作動油を用いる負荷系の作動特性を損なうなどの不具合
が生じているのである。

本発明の目的は、シリンダ内の圧力変化を緩慢にできな
がら、吸入行程から吐出行程への移行時に生ずる吐出ポ
ートからシリンダへの逆流による圧力変動（脈動）を少
なくでき、騒音を減少できると共に、負荷系の作動特性
が損なわれることのないアキシャルピストン機械を提供
する点にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記した目的を達成するため、ピストン（２
）を往復動自由に内装する複数のシリンダ（３）をもっ
たシリンダプロ・ツク（４）と、前記シリンダ（３）の
シリンダポート（３１）が開口する吸入ポート（５１）
及び吐出ポート（５２）をもったバルブプレート（５）
とを備えたアキシャルピストン機械において、前記バル
ブプレート（５）における吸入ポート（５１）と吐出ポ
ー）（５２）との中間部位置で、かつ、前記ピストン（
２）が吸入行程から吐出行程に移行する下死点側に、前
記シリンダポート（３１）と連通する過給孔（５４）を
設けると共に、この過給孔（５４）を介して前記シリン
ダ（３）に作動流体を供給する過給ポンプ（８）を設け
たことを特徴とするものである。

（作　　　用　　） 前記ピストン（２）が吸入行程から吐出行程に移行する
とき、前記過給孔（５４）からシリンダ（３）内に、過
給ポンプ（８）から吐出する作動流体が供給されるから
、前記シリンダ（３）内の圧力が吸入圧力から吐出圧力
に急激に変化するのを緩やかにできながら、従来例のよ
うに吐出ポート（５２）からシリンダ（３）への作動流
体の逆流を少なくし得るのである。

即ち、前記シリンダ（３）のシリンダポート（３１）が
前記過給孔（５４）に開口することにより、過給ポンプ
（８）から吐出される作動流体が前記シリンダポート（
３１）を経てシリンダ（３）内に供給されることになり
、この結果、前記シリンダ（３）内の作動流体の圧力（
Ｐｃ）は、第３図に示したように吸入圧力（Ｐ　ｉ　ｎ
）から吐出圧力（Ｐｏｕｔ）まで徐々に上昇するのであ
る。

そして、前記シリンダ（３）におけるシリンダポート（
３１）から吐出ポー）（５２）への吐出流れは、前記シ
リンダポート（３１）の吐出ポート（５２）への連通に
より開始される。

この連通時、前記吐出ポート（５２）からシリンダポー
ト（３１）へ逆流が生ずることになるが、前記シリンダ
（３）内の圧力（Ｐｃ）は充分昇圧しているため、その
逆流量（ｑ２）は僅かであり、前記シリンダ（３）から
吐出ポート（５２）に吐出される吐出量（ｑ１）の変化
は殆どなくなるのである。

従って、吐出ポー）　（５２）から吐出配管へ吐出され
る吐出流量の変動は殆どなく、流量変動による圧力変動
を少なくでき、脈動による配管振動騒音の増大や、負荷
系特性の変化もなくし得るのである。

（実施例） 第１図に示したものはアキシャルピストンポンプであっ
て、ポンプハウジング（図示せず）に駆動軸（１）を回
転自由に支持して、この駆動軸（１）に、ピストン（２
）を往復動自由に内装した複数のシリンダ（３）をもつ
シリンダブロック（４）をスプライン結合すると共に、
このシリンダブロック（４）と前記ポンプハウジングの
蓋板との間に、半円弧状の吸入ポート（５１）と吐出ポ
ート（５２）とを対称状に設けたバルブプレート（５）
を介装する一方、前記ハウジング内に、トラニオン軸（
図示せず）を中心に傾動可能とした斜板（６）を設けて
、この斜板（６）に前記各ピストン（２）の頭部を、シ
ュー（７）を介して摺接させ、前記斜板（６）の傾斜角
の調節によりポンプ吐出量を可変としたもので、その基
本構造は従来構造と変りない。

しかして、第１．２図に示した本発明の第１実施例は、
以上の如く構成するアキシャルピストンポンプにおいて
、前記バルブプレート（５）に、前記ピストン（２）の
吸入行程から吐出行程へ移行する下死点側において、前
記シリンダ（３）のシリンダポート（３１）を前記吐出
ポート（５２）に連通させる主としてＶノツチ溝（５３
）から成る連通手段を設けると共に、前記下死点近くに
前記Ｖノツチ溝（５３）により前記シリンダポート（３
１）が吐出ポー）　（５２）に連通ずる前に前記シリン
ダポート（３１）と連通ずる過給孔（５４）を設け、こ
の過給孔（５４）に、該過給孔（５４）を介して前記シ
リンダ（３）に作動油を供給する過給ポンプ（８）の吐
出ライン（９）を接続したのである。

尚、第１，２図において、（１０）は前記吐出ライン（
９）から過給孔（５４）へ供給する流量を調整する絞り
であり、（１１）は、吐出圧力（Ｐｏｕｔ）の変化にシ
ーケンスして吐出ライン（９）の圧力（ＰＡ）を調整し
吐出圧力センサーの作用を行うシーケンス弁で、吐出ラ
イン（９）の圧力（ＰＡ）が吐出圧力（Ｐｏｕｔ）より
常に所定差圧（例えば５　ｋｇ　／　Ｊ　）だけ高い圧
力（ＰＡ＝Ｐｏｕｔ＋ΔＰ）となるように設定している
。

又、以上の実施例において、前記過給孔（５４）は、１
個でもよいが、複数個設けても良いし、また、過給孔（
５４）の開口の形状は、円形に限られることばない。

次に以上の如く構成する第１実施例の作用を説明する。

前記駆動軸（１）の駆動回転によりシリンダブロック（
４）が回動し、該シリンダブロック（４）に設ける複数
のシリンダ（３）の一つが、吸入ポート（５１）から吐
出ポート（５２）に移行するとき、即ち、前記シリンダ
（３）に内装するピストン（２）が吸入行程から吐出行
程に移る下死点側において、前記シリンダ（３）のシリ
ンダポー）（３１）が前記過給孔（５４）に連通ずるの
である。

この連通により、前記吐出ライン（９）に供給される圧
力（ＰＡ）の作動油が、前記絞り（１０）で調量されて
前記過給孔（５４）からシリンダポート（３１）を経て
シリンダ（３）内に供給される。

この結果、前記シリンダ（３）内には作動油が過給され
、前記シリンダ（３）の内圧（Ｐｃ）は、第３図のよう
に前記シリンダブロック（４）の回動により吸入圧力（
Ｐ　ｉ　ｎ）に対し徐々に昇圧するのである。

このとき、前記吐出ライン（９）の圧力（ＰＡ）は、前
記シリンダポー）（３１）が過給孔（５４）と連通して
いる間、前記過給孔（５４）からシリンダ（３）への作
動油の供給量によって変化する。即ち、第３図に示した
ように、前記シリンダポート（３１）が下死点に位置す
るときには前記シリンダ（３）の内圧（Ｐ　ｃ）は吸入
圧力（Ｐｉｎ）とはメ同じ圧力となっていて、前記吐出
ライン（９）の圧力（ＰＡ）より低いから、前記吐出ラ
イン（９）の圧力（ＰＡ）は低下する。そして、前記シ
リンダブロック（４）の回転に伴い前記シリンダ（３）
の内圧（Ｐ　ｃ）は上昇するため、この内圧（Ｐ　ｃ）
が前記吐出ライン（９）の圧力（ＰＡ）にはメ等しくな
ると、前記吐出ライン（９）はシリンダ（３）と連通し
ていて作動油が供給されているから、前記吐出ライン（
９）の圧力（ＰＡ）は前記内圧（Ｐ　Ｃ）の上昇と共に
上昇するのである。

また、前記シリンダポート（３１）が過給孔（５４）か
ら外れると、前記吐出ライン（９）の圧力（ＰＡ）は、
前記シーケンス弁（１１）の作用により吐出圧力（Ｐｏ
ｕｔ）より所定差圧（ΔＰ）だけ高い圧力（ＰＡ＝Ｐｏ
ｕｔ＋ΔＰ）に保持され、次のシリンダポート（３１）
が開口するのに待機するのである。

しかして、前記シリンダポート（３１）が前記Ｖノツチ
溝（５３）に連通ずると、前記シリンダポート（３１）
から吐出ポート（５２）に、前記シリンダ（３）内の作
動油が吐出を開始するが、このとき、作動油の圧縮性に
基づいて吐出ポート（５２）からシリンダポート（３１
）へ逆流するのである。

しかしながら、本発明の場合、前記シリンダ（３）には
過給孔（５４）を介して作動油が過給状に供給されてい
て、前記シリンダ（３）の内圧（Ｐｃ）も充分昇圧され
た状態で前記Ｖノツチ溝（５３）を介して前記吐出ポー
ト（５２）と連通ずるので、たとえ吐出圧力（Ｐｏｕｔ
）が高い場合でも吐出ポート（５２）からシリンダポー
ト（３１）への逆流量（ｑ２）は第４図に示したように
僅かにできるのである。

尚、第４図において曲線（Ｑ）はシリンダポー）（３１
）の回転により決まる幾何学的吐出流量であり、曲線（
Ｒ）は、前記幾何学的吐出流量から逆流量（ｑ２）を差
し引いた実吐出量（ｑ１）を示している。

以上のように、作動油の圧縮性に基づいて吐出ポート（
５２）からシリンダポート（３１）に逆流が生じても、
その逆流量（ｑ２）は少なくでき、たとえ吐出圧力（Ｐ
ｏｕｔ）が高い場合でも、幾何学的吐出流量より大きく
なることはないのであり、この結果、前記吐出ポート　
（５２）に連通ずる吐出配管（２０）内の作動油の圧力
変動を誘発して配管振動騒音が増大したり、前記吐出配
管（２０）に接続するアクチュエータの作動特性を損な
うなどの不具合を解消できるのである。

尚、以上説明した第１実施例では、前記ポンプ（８）を
定容量ポンプとし、シーケンス弁（１１）を用いて吐出
圧力（Ｐｏｕｔ）の変化にシーケンスさせるようにした
が、その他、第５図に示した第２実施例のように小容量
の可変容量ポンプ（８０）を用い、このポンプ（８０）
の吐出量を調整する可変制御要素の操作プランジャ（８
１）を制御弁装置（８２）により制御するように構成し
てもよい。又、何れの実施例も■ノツチ溝（５３）を設
けたが、■ノツチ溝（５３）などの連通手段は必ずしも
必要でない。

（発明の効果） 本発明は以上のように、ピストン（２）を往復動自由に
内装する複数のシリンダ（３）をもったシリンダブロッ
ク（４）と、前記シリンダ（３）のシリンダポート（３
１）が開口する吸入ポート（５１）及び吐出ポート（５
２）をもったバルブプレート（５）とを備えたアキシャ
ルピストン機械において、前記バルブプレート（５）に
おける吸入ポート（５１）と吐出ポート（５２）との中
間部位置で、かつ、前記ピストン（２）が吸入行程から
吐出行程に移行する下死点側に、前記シリンダポート（
３１）と連通ずる過給孔（５４）を設けると共に、この
過給孔（５４）を介して前記シリンダ（３）に作動流体
を供給する過給ポンプ（８）を設けたことを特徴とする
ものであるから、前記ピストン（２）の吸入行程から吐
出行程への移行時、前記シリンダ（３）内の圧力変動を
緩やかにできながら、前記ピストン（２）の吐出行程初
期において吐出ポート（５２）からシリンダボー１−（
３１）への作動流体の逆流を少なくでき、前記吐出ポー
ト　（５２）から吐出配管に吐出される吐出流量の変化
を少なくできるのである。

この結果、前記吐出配管内における作動流体の圧力変動
を小さくでき、配管振動騒音を減少できると共に、負荷
系の作動特性を安定させることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略図、第２図は、
要部を説明する展開図、第３図はシリンダの内圧（Ｐｃ
）及び過給孔における圧力（ＰＡ）の圧力変化を示す圧
力特性図、第４図はシリンダの流量特性図、第５図は第
２図に対応した第２実施例の展開図、第６図は従来例を
示す断面図、第７図は第２図に対応した展開図、第８図
は従来例におけるシリンダの内圧の圧力変化を示す圧力
特性図、第９図は同じ〈従来例におけるシリ・ンダの流
量特性図、第１０図は吐出配管の圧力変動を示す説明図
である。 （２）・・・・ピストン （３）・・・・シリンダ （４）・・・・シリンダブロック （５）・・・・バルブプレート （８）・・・・過給ポンプ （３１）・・・・シリンダポート （５１）・・・・吸入ポート （５２）・・・・吐出ポート （５４）・・・・過給孔 特開平 ３ ２２９９７７　（６） ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ピストン（２）を往復動自由に内装する複数のシリ
   ンダ（３）をもったシリンダブロック（４）と、前記シ
   リンダ（３）のシリンダポート（３１）が開口する吸入
   ポート（５１）及び吐出ポート（５２）をもったバルブ
   プレート（５）とを備えたアキシャルピストン機械にお
   いて、前記バルブプレート（５）における吸入ポート（
   ５１）と吐出ポート（５２）との中間部位置で、かつ、
   前記ピストン（２）が吸入行程から吐出行程に移行する
   下死点側に、前記シリンダポート（３１）と連通する過
   給孔（５４）を設けると共に、この過給孔（５４）を介
   して前記シリンダ（３）に作動流体を供給する過給ポン
   プ（８）を設けたことを特徴とするアキシャルピストン
   機械。