JPH04109079A - 可変容量形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） 本発明は可変容量形アキシャルピストン機械、詳しくは
、定馬力制御を可能とした可変容量形アキシャルピスト
ン機械に関する。

（従来の技術） 従来、定馬力制御を可能としたアキシャルピストン機械
は、例えば特開平１−２６７３８７号公報に示されであ
る。このアキシャルピストン機械は第８図に記載してい
るように、シリンダプロ。

り（Ａ）を回転自由に支持する機械本体（Ｂ）に、トラ
ニオン軸（図示せず）を介して斜板（Ｃ）を傾転可能に
支持し、この斜板（Ｃ）と前記機械本体（Ｂ）との間に
、定馬力制御ばね（Ｄ）をもった定馬力制御弁（Ｅ）を
設け、高圧ポート（Ｇ）に連通ずる吐出ラインの負荷圧
により前記定馬力制御弁（Ｅ）を動作させて′前記斜板
（Ｃ）の傾転角を制御し、定馬力制御を可能としたもの
であって、前記トラニオン軸は、前記機械本体（Ｂ）に
内装した複数のピストン（Ｈ）から前記斜板（Ｃ）の制
御面（Ｃ□）に作用する荷重の合力平均位置と等しくな
る位置に支持されているのである。尚、前記合力平均位
置とは、シリンダブロック（Ａ）の同心円周上に配設さ
れた各ピストン（Ｈ）がシリンダブロック（Ａ）の回転
により往動して、各ピストン孔内の流体が機械本体（Ｂ
）の高圧ポート　（Ｇ）に吐出されるとき、高圧ポート
（Ｇ）内の圧力により、高圧ポート（Ｇ）に開口する各
ピストン孔内のピストン（Ｈ）を介して前記制御面（Ｃ
１）に作用する荷重を平均した合力平均荷重の作用位置
である。

（発明が解決しようとする課題） 所が、以上の如く構成したアキシャルピストン機械によ
れば、特別の定馬力制御弁（Ｅ）が必要であるため、前
記機械本体（Ｂ）、ひいては機械全体が大形化及び重量
化するばかりか、部品点数が増加してコスト高となる問
題があり、更に前記定馬力制御弁（Ｅ）が作動不良を来
たすなど信頼性に欠ける問題があった。

本発明は、以上の如き従来の問題点に鑑み発明したもの
で、複数のピストンから斜板の制御面に作用する荷重の
合力平均位置と、トラニオン軸の支持位置とを等しくす
ることなく、変えることによって斜板に傾転モーメント
を作用させることができる点に着目し、この傾転モーメ
ントを利用して定馬力制御ができるようにするものであ
って、目的は、定馬力制御弁を用いることなく、簡単な
構成で定馬力制御が行え、全体として小形、軽量化がで
き、かつ、低コストにできながら、機械の信頼性も向上
できるようにする点にある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数のピストン（４）を往復動自由に内装し
、回転軸（２）と共遺いするシリンダブロック（３）と
、前記ピストン（４）を内装するピストン孔（３１）に
連通ずる低圧ポート（５１）及び高圧ポート（５２）を
もつ機械本体（１）と、前記各ピストン（４）に対向し
て、これら各ピストン（４）を往復動させる制御面（６
１）をもち、トラニオン軸（６２）を介して前記機械本
体（１）に傾転可能に支持する斜板（６）とを備えた可
変容量形アキシャルピストン機械において、前記トラニ
オン軸（６２）を、前記各ピストン（４）から前記制御
面（６１）に作用する荷重の合力平均位置（０）に対し
、前記斜板（８）に傾転モーメントが発生する位置に変
位させると共に、前記斜板（６）と機械本体（１）との
間に、前記傾転モーメントに対抗する定馬力制御ばね（
７）を設けたのである。

又、前記トラニオン軸（６２）は、各ピストン（４）か
ら制御面（８１）に作用する荷重の合力平均位置（０）
に対し回転軸（２）の径方向に変位させてもよいが、各
ピストン（４）から制御面（６エ）に作用する荷重の合
力平均位置（０）に対し回転軸（２）の軸方向における
低圧及び高圧ポート（５１）（５２）の反対側に変位さ
せるのが好ましい。

（作用） 前記シリンダブロック（３）の回転により、該シリンダ
ブロック（３）に内装した複数のピストン（４）が往動
して、各ピストン孔内の流体が機械本体（１）の高圧ポ
ート　（５２）に吐出され、この高圧ポート（６２）内
の吐出圧により、高圧ポート（５２）に開口するピスト
ン孔内のピストン（４）を介して斜板（６）の制御面（
６１）に押圧荷重が作用するのであるが、これら荷重を
平均した合力平均荷重（Ｆ）の作用位置［以下合力平均
位置（０）と称するコに対し、トラニオン軸（６２）を
、斜板（６）に傾転モーメントが発生する位置に変位さ
せているため、前記斜板（６）には、傾転モーメントが
発生するのである。そして、前記斜板（６）と機械本体
（１）との間には、前記傾転モーメントに対抗する定馬
力制御ばね（７）を設けているから、前記傾転モーメン
トと前記定馬力制御ばね（７）との釣合いにより斜板（
６）の傾転角が決定され、前記傾転モーメントを積極的
に利用して、簡単な構成で定馬力制御ができるのである
。

又、前記トラニオン軸（６２）を、各ピストン（４）か
ら制御面（６１）に作用する荷重の合力平均位置（０）
に対し回転軸（２）の軸方向における低圧及び高圧ポー
ト　（５１）（５２）の反対側に変位させることにより
、斜板（６）の中立位置に対する傾転角が小さくなるの
に伴って傾転モーメントが零に近くなるので、定馬力特
性を、より理論定馬力特性に近づけることができるので
ある。

（実施例） 第１図に示した実施例は、アキシャルピストンポンプで
あって、機械本体（１）内に、駆動源に連動する回転軸
（２）を回転自由に支持し、この回転軸（２）に、８個
のピストン孔（３１）と、これらピストン孔（３１）に
対応する８個のキドニー（３２）とをもち、前記各ピス
トン孔（３１）にそれぞれピストン（４）を往復動自由
に内装したシリンダブロック（３）を支持して、該シリ
ンダブロック（３）を前記回転軸（２）と共迴いさせる
ように構成すると共に、前記各キドニー（３２）を、第
２図のように周方向に沿って径方向内側と外側とに交互
に変位させて内側キドニー（３２）と外側キト＝−（３
２）とを形成する一方、前記機械本体（１）内の一側面
で、前記各キドニー（３２）との対向位置に第３図に示
したバルブプレート（５）を設け、このバルブプレー）
（５）に、前記各キドニー（３２）に連通する一つの円
弧状低圧ポート（５１）と、前記内側キドニー（３２）
に連通ずる一つの円弧枕内側高圧ポート（５２）と、前
記外側キドニー（３２）に連通ずる一つの円弧状外側高
圧ポート　（５２）とを形成し、前記内側キドニー（３
２）に連通する４個のピストン孔（３１）を前記低圧ポ
ート（５１）と内側高圧ポート　（５２）とに連通可能
とし、前記外側キドニー（３２）に連通ずる４個のピス
トン孔（３１）を前記低圧ポート（５１）と外側高圧ポ
ート　（５２）とに連通可能とし、二つの独立した同じ
吐出流量を取り出すことができるようにしている。又、
前記機械本体（１）内の他側部には相対向する一対の軸
受孔（図示せず）を設けて、これら軸受孔に、前記各ピ
ストン（４）に対向して、これら各ピストン（４）を往
復動させる制御面（６１）と、１８０°の位相差で前記
制御面（６１）の両側部から外方に向かって突出する一
対のトラニオン軸（６２）とをもった斜板（６）を、前
記トラニオン軸（６２）を介して傾転可能に支持してい
る。そして前記トラニオン軸（θ２）は、前記各ピスト
ン（４）から前記制御面（６１）に作用する荷重の合力
平均位置（０）に対し、前記回転軸（２）の径方向と軸
方向とに変位させて、前記斜板（８）に、該斜板（６）
を傾転位置から中立位置方向に押圧する傾転モーメント
（Ｍ）が発生するように成すと共に、前記斜板（６）と
機械本体（１）内のバルブプレート側端部との間に、前
記傾転モーメント（Ｍ）に対抗して、斜板（６）を傾転
方向に付勢する定馬力制御ばね（７）を設けて、前記傾
転モーメン）　（Ｍ）と前記定馬力制御ばね（７）によ
るモーメントとの釣合いにより斜板（６）の傾転角が決
定されるようにしている。

この定馬力制御ばね（７）の機械本体側一端は、前記機
械本体（１）に螺着したねじ体（８）の端面で支持し、
このねじ体（８）の回転操作で前記定馬力制御ばね（７
）の付勢力を調整できるようにしている。又、前記機械
本体（１）には、前記低圧ポート（５１）に連通ずる吸
入通路（１１）と、前記内側及び外側高圧ポート　（５
２）（５２）に連通ずる二つの吐出通路（１２）（１２
）とを設けている。尚、前記バルブプレート（５）は、
前記機械本体（１）と一体であってもよい。

しかして、以上の構成において、前記各ピスト／孔（３
１）に内装したピストン（４）の復動による吸入行程時
、前記−つの低圧ポート（５１）から内側及び外側キド
ニー（３２）（３２）を介して各ピストン孔（３１）内
に流体が吸込まれる。そして、前記各ピストン（４）の
往動による吐出行程時、内側キドニー（３２）に連通す
るピストン孔（３１）から吐出される流体は、内側キド
ニー（３２）を介して内側高圧ポート（５２）に、また
、外側キドニー（３２）に連通ずるピストン孔（３１）
から吐出される流体は、外側キドニー（３２）を介して
外側高圧ポート　（５２）にそれぞれ吐出されるのであ
る。従って、二つの独立した同じ容量の吐出流量を取り
出すことができるのである。又、これら内側及び外側高
圧ポート（５２）（５２）内の吐出圧が、各高圧ポート
（５２）（５２）に開口するピストン孔（３１）内のピ
ストン（４）に作用して、これらピストン（４）が斜板
（６）の制御面（６１）に押圧され、この制御面（６１
）のピストン（４）との対向位置には、それぞれ押圧荷
重が作用するのである。

このとき、前記トラニオン軸（６２）は、Ｎ１図の如く
前記各押圧荷重を平均した合力平均荷重（Ｆ）が作用す
る合力平均位置（０）に対し回転軸（２）の径方向に（
１）量変位しているため、前記斜板（６）には、 合力平均荷重（Ｆ）×変位量（りの傾転モーメント（Ｍ
）が発生し、この傾転モーメント（Ｍ）が前記定馬力制
御ばね（７）によるモーメントに対抗して、前記斜板（
６）を中立位置方向に押圧するのであって、この斜板（
６）は、傾転モーメン）　ＣＭ）と前記定馬力制御ばね
（７）によるモーメントとが釣合う傾転角に制御され、
第４図に示す如く定馬力制御が行えるのである。即ち、
前記各高圧ポート　（５２）（５２）に連通ずる吐出ラ
インの負荷圧により該吐出ラインの流体圧が上昇すると
、前記傾転モーメント（Ｍ）が大きくなり、斜板（６）
は、定馬力制御ばね（７）の力に抗して中立位置方向に
傾転し、前記各高圧ボート（５２）（５２）に吐出され
る吐出流量は減少するのである。又、前記吐出ラインの
流体圧が下降すると、前記傾転モーメント（Ｍ）が小さ
くなり、斜板（Ｎ３）は、定馬力制御ばね（７）による
モーメントで傾転方向に傾転し、前記各高圧ポート（５
２）（５２）に吐出される吐出流量は増大するのである
。尚、第４図において（ｑｌ）は内側高圧ポート（５２
）に連通ずる吐出ラインへの吐出流量、（ｑ２）は外側
高圧ポート（５２）に連通ずる吐出ラインへの吐出流量
、（ｐ。

）は前記内側高圧ポート（５２）に連通ずる吐出ライン
の流体圧力、（１）＊）は前記外側高圧ポート　（５２
）に連通する吐出ラインの流体圧力である。

尚、以上説明した第１図の実施例では、トラニオン軸（
６２）を、合力平均位置（０）に対し回転軸（２）の径
方向と、軸方向とに変位させたが、その他、第５図に示
す如く前記合力平均位置（０）に対し回転軸（２）の径
方向にのみ変位させてもよいし、又、第６図に示す如く
合力平均位置（０）に対し回転軸（２）の軸方向におけ
る低圧ポート（５１）及び高圧ポート　（５２）の反対
側にのみ変位させてもよいのである。所で、第５図の場
合、Ｆｏ＝斜板の傾転角０度の時の合力平均荷重とする
と、（Ｆ）＝　ＣＦｏ）／ｃｏｓθとなり、傾転モーメ
ント（Ｍ）は、 （Ｍ）　＝　（Ｆ）　Ｘ（ｘ）／ｃｏｓθ＝　（Ｆ、）
Ｘ（ｘ）／ｃｏｓ　２θ但し、（Ｆ）は合力平均荷重 （ｘ）は変位量 θは斜板の傾転角 となるのであって、前記ＣＯＳθの物理定数は１よりも
小さいので、小さい変位量で所望の傾転モーメントを得
ることができるのである。

又、第６図の場合、第５図と同様、Ｆｏ＝斜板の傾転角
０度の場合の合力平均荷重とすると、傾転モーメント（
Ｍ）は、 （Ｍ）：（Ｆ）Ｘ（ｙ）　Ｘｔａｎθ＝（Ｆｏ）Ｘ　（
ｙ）ｘｔａｎθ／ｃｏｓθ但し、（Ｆ）は合力平均荷重 （ｙ）は変位量 θは斜板の傾転角 となるのであって、この場合、前記モーメント（Ｍ）は
、前記斜板（ｅ）の傾転角（θ）が零に近づくに従って
小さくできるのであるから、第７図に示したようにその
定馬力特性をより一層理論定馬力特性に近づけることが
できるのである。

又、以上の実施例では、定馬力制御ばね（７）を、斜板
（６）に対し制御面（６１）側に配設して、傾転モーメ
ン）　（Ｍ）に対抗させるようにしたが、その他、斜板
（６）に対し制御面（６１）と反対側に配設して傾転モ
ーメン）　（Ｍ）に対抗させるようにしてもよい。

又、以上の実施例では、トラニオン軸（６２）を、合力
平均位置（０）に対し斜板（６）を傾転位置から中立位
置方向に押圧する傾転モーメント（Ｍ）が発生するよう
に変位させたが、その他、合力平均位置（０）に対し斜
板（６）を傾転方向に押圧する傾転モーメントが発生す
るように変位させてもよいのである。この場合、前記ト
ラニオン軸（６２）は、前記した各実施例の反対側、つ
まり、例えば第１図及び第５図の実施例における合力平
均位置（０）に対し高圧ポート　（６２）側に変位させ
るのであり、また、前記定馬力制御ばね（７）は、前記
傾転モーメントに対抗し又斜板（６）を中立位置方向に
付勢するように配設するのである。

又、以上の実施例では、内側及び外側キドニー（３２）
と内側及び外側高圧ボー）　（５２）とを設けて、二つ
の独立した吐出流量が得られるように構成したが、その
他、高圧ボート（５２）を一つとし、この高圧ポートに
各キドニー（３２）を連通させて一つの吐出流量が得ら
れるように構成してもよいのである。

又、本発明のアキシャルピストン機械は、吐出量を制御
するポンプとして使用する他、回転速度を制御するモー
タとして使用してもよい。

（発明の効果） 以上の如く本発明は、トラニオン軸（６２）を、各ピス
トン（４）から斜板（６）の制御面（６１）に作用する
荷重の合力平均位Ｉｔ　（０）に対し、前記斜板（６）
に傾転モーメントが発生する位置に変位させると共に、
前記斜板（６）と機械本体（１）との間に、前記傾転モ
ーメントに対抗する定馬力制御ばね（７）を設けたから
、特別の定馬力制御弁を用いることなく、前記傾転モー
メントを利用して定馬力制御ができるのである。

従って、定馬力制御弁が必要でないから、機械全体の小
形化及び軽量化を図ることができると共に、部品点数を
減少できてコストダウンを図ることができるのであり、
しかも定馬力制御弁の作動不良などによる故障をなくす
ることができるのである。また、前記トラニオン軸（６
２）は、前記合力平均位置（０）に対し回転軸（２）の
径方向又は軸方向、或は径方向で、かつ軸方向に変位さ
せるのであるが、特に、前記合力平均位ＩＦ　（０）に
対し回転軸（２）の軸方向における低圧及び高圧ポート
　（５１）（５２）の反対側に変位させる場合、前記斜
板（６）の傾転角が零に近づくに従って、前記傾転モー
メントを小さくできるので、定馬力特性をより理論定馬
力特性に近づけることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明アキシャルピストン機械の一実施例を示
す断面図、第２図はシリンダブロックのみの側面図、第
３図はバルブプレートのみの側面図、第４図はポンプの
定馬力特性図、第５図及び第６図は別の実施例を示す要
部のみの概略説明図、第７図は第６図の実施例における
ポンプの定馬力特性図、第８図は従来例の説明図である
。 （１）・・・・機械本体 （２）・・・・回転軸 （３）・・・・シリンタフロック （３１）・・・・ピストン孔 （４）・・・・ピストン （５１）・・・・低圧ボート （５２）・・・・高圧ポート （６）・・・・斜板 （６１）・・・・制御面 （６２）・・・・トラニオン軸 （７）・・・・定馬力制御ばね 第２図 第３図 １４図 Ｐ（ＲｔＰ２） 第７図 Ｐ（Ｐ１＋　Ｐ２　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数のピストン（４）を往復動自由に内装し、回転
   軸（２）と共迴いするシリンダブロック（３）と、前記
   ピストン（４）を内装するピストン孔（３１）に連通す
   る低圧ポート（５１）及び高圧ポート（５２）をもつ機
   械本体（１）と、前記各ピストン（４）に対向して、こ
   れら各ピストン（４）を往復動させる制御面（６１）を
   もち、トラニオン軸（６２）を介して前記機械本体（１
   ）に傾転可能に支持する斜板（６）とを備えた可変容量
   形アキシャルピストン機械において、前記トラニオン軸
   （６２）を、前記各ピストン（４）から前記制御面（６
   １）に作用する荷重の合力平均位置（０）に対し、前記
   斜板（６）に傾転モーメントが発生する位置に変位させ
   ると共に、前記斜板（６）と機械本体（１）との間に、
   前記傾転モーメントに対抗する定馬力制御ばね（７）を
   設けたことを特徴とする可変容量形アキシャルピストン
   機械。 ２）トラニオン軸（６２）を、各ピストン（４）から制
   御面（６１）に作用する荷重の合力平均位置（０）に対
   し回転軸（２）の軸方向における低圧及び高圧ポート（
   ５１）（５２）の反対側に変位させている請求項１記載
   の可変容量形アキシャルピストン機械。