JPH04237879A - アキシャルピストンポンプ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はアキシャルピストンポ
ンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、産業車両あるいは工作機械等
には制御性に優れ大動力を出すことができる油圧回路が
多用されている。この油圧回路の駆動源の油圧ポンプと
してアキシャルピストンポンプがある。アキシャルピス
トンポンプの一種である斜板式アキシャルピストンポン
プは図５に示すように、駆動軸３１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及び
それに連通するシリンダポート３３ａが形成され、シリ
ンダボア３３内に中空状のピストン３４が往復動可能に
収容されている。駆動軸３１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３５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３
２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配置され、シリンダブロッ
ク３２が図５の矢印方向に回転されると、ピストン３４
が往復動され、該ピストン３４が吸入ポート３８ａと対
応する状態で図５の左方へ移動する際に作動油が該吸入
ポート３８ａからシリンダボア３３内に吸入され、ピス
トン３４が吐出ポート３８ｂ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３８ｂから吐出されるよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のピスト
ンポンプのピストン３４は、重量軽減（回転質量低減）
のため内部に中空部３４ａが形成されている。又、作動
油が基本的に非圧縮性流体のため、ピストン３４（複数
本、一般に９本が多い）の吐出動作時に吐出系での容積
効果（チャンバ効果）が期待できず、従って脈動が発生
し、騒音及び振動の主要因となる。さらに、ピストン３
４に中空部３４ａが存在するため、デッドスペースが多
く、容積効率の悪化を招くという問題もあった。

【０００４】この発明の目的は、特に吐出動作時の脈動
を低減して騒音及び振動を抑制することができるととも
に、容積効率を向上することができるアキシャルピスト
ンポンプを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、ケーシング内部に吸入ポートと吐出ポート
を形成した弁板を固定するとともに、駆動軸と一体的に
回転するシリンダブロックの端面を前記弁板に摺接させ
、シリンダブロックに対し前記駆動軸と平行に形成した
複数のシリンダボア内に中空状のピストンをそれぞれ収
容し、前記駆動軸によりシリンダブロックが回転される
と、ピストンが往復動されて前記吸入ポートから吸入し
た非圧縮性流体を吐出ポートから吐出するように構成し
たアキシャルピストンポンプにおいて、前記ピストン中
空部の先端開口部側に盲蓋を係止部材により離脱不能に
収容し、該盲蓋に前記中空部と外部を連通する絞り通路
を形成し、さらに前記中空部内に前記盲蓋を外方へ付勢
する弾性部材を介在するという手段をとっている。

【０００６】

【作用】この発明はピストンが吐出ポートと対応する吐
出行程から吸入ポートと対応する吸入行程に移行する際
、ピストンの中空部内に保持されている作動油は盲蓋に
形成した絞り通路を通って吸入ポート側へ流れるだけの
ため、吐出油の吸入側への逆流量が少なくなり、吸入効
率が向上する。

【０００７】又、吐出行程にピストンが移行された時、
ピストン中空部内を盲蓋で隔絶したことで、所謂上死点
位置でのデッドボリュームが大幅に減少し、容積効率を
向上することができる。 さらに、吐出行程が進行するに従い、盲蓋の外側の吐出
圧力とピストン中空部の圧力とに圧力差があるので、盲
蓋が若干中空部内へ没入する方向へ移動され、このため
吐出圧力の最大値が抑制され、吐出脈動が軽減される。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図１
〜図３に基づいて説明する。 図２に示すようにケーシング１とエンドカバー２との間
には駆動軸３がベアリング４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５にはエンドカバー
２に固定された弁板６に対してその後端が摺接する状態
でシリンダブロック７が駆動軸３と一体回転可能に、か
つスプライン部５により軸方向の移動可能に支持されて
いる。シリンダブロック７の前端側のスプライン部５に
は支持部材８が軸方向に摺動可能に、かつ一体回転可能
に支持されている。シリンダブロック７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内にはピストン１０
が往復動可能に収容されている。前記支持部材８の球面
部８ａにはピストン１０の球状部１０ａに設けられたシ
ュー１１と係合するシューリテーナ１２が支承されてい
る。前記ケーシング１には前記駆動軸３を取り巻くよう
に斜板１３が支軸１４，１５により傾動可能に支持され
ている。前記支持部材８とシリンダブロック７との間に
は皿バネ１６が介在されている。そして、該皿バネ１６
によりシリンダブロック７の先端面が弁板６に押圧され
るようになっている。すなわち、前記皿バネ１６の押圧
力が支持部材８の球面部８ａからシューリテーナ１２を
介してシュー１１に伝達され、該シュー１１が斜板１３
の摺接部１３ａに押圧され、該斜板１３は支軸１４，１
５によりケーシング１に支持されているので、その反力
がシリンダブロック７を弁板６側へ押圧する力となる。

【０００９】又、前記シューリテーナ１２はシュー１１
がピストン１０の吸入行程において、作動油の吸入側で
の管路抵抗により摺接部１３ａから引き離される方向へ
の力を受けた際、シュー１１が摺接部１３ａから引き離
されるのを防止する機能を有する。弁板６にはピストン
１０が吸入側のシリンダポート９ａの回動軌跡と対応す
る位置と、ピストン１０が吐出側のシリンダポート９ａ
の回動軌跡と対応する位置とに、円弧状の吸入ポート１
７及び吐出ポート１８がそれぞれ形成されている。又、
前記エンドカバー２には前記吸入ポート１７及び吐出ポ
ート１８と対応して吸入通路１９及び吐出通路２０が形
成されている。

【００１０】次に、この発明のピストン１０の内部構造
について図１を中心に説明する。 前記ピストン１０の中空部１０ｂの開口端側には盲蓋２
１が往復動可能に収容され、中空部１０ｂ先端内周面に
取付けた係止部材としてのストッパリング２２により離
脱が防止されるようにしている。又、前記盲蓋２１と中
空部１０ｂ内底面との間には弾性部材としてのコイルバ
ネ２３が介在されている。前記ピストン１０の球状部１
０ａには前記中空部１０ｂ内の作動油をシュー１１の斜
板１３との摺動面に供給するための導通孔１０ｃが形成
されている。

【００１１】さらに、盲蓋２１の外周面とピストン中空
部１０ｂの内周面との間には、該盲蓋２１の動きを円滑
にするため数十ミクロン程度のクリアランスが設けられ
ている。又、前記コイルバネ２３の選定に当たっては次
のことが考慮して行われる。ポンプの最高使用圧力Ｐ、
バネ２３のピッチＤ、バネ２３の線径ｄ、盲蓋２１の外
径ｄ１　、内径ｄ０　、バネ２３の最大撓みδｍａｘ　
、バネ定数ｋ、バネの自由長Ｌ０　、バネの有効巻数Ｎ
ａ　、バネの最大弾性力Ｗｍａｘ　とすると、

【００１２】

【式１】 　　Ｌ０　−δｍａｘ　＞（Ｎａ　＋２）ｄ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　・・・■

【００１３】

【式２】 　　Ｗｍａｘ　＝π／４（ｄ１　２　−ｄ０　２　）Ｐ
＝ｋδｍａｘ　　　・・・■■，■式より

【００１４】

【式３】 　　Ｌ０　−πＰ／４ｋ（ｄ１　２　−ｄ０　２　）＞
（Ｎａ　＋２）ｄ・・■上記■式を満たすコイルバネ２
３を選定する。 次に、前記のように構成されたアキシャルピストンポン
プについて、その動作を説明する。

【００１５】今、駆動軸３が回転されると、シリンダブ
ロック７が一体的に回転され、ピストン１０はシュー１
１を介して斜板１３の摺接部１３ａに常に押圧されてい
るため、シリンダブロック７の回転に伴いピストン１０
がシリンダボア９内を往復動しながら駆動軸３の周りを
公転する。シリンダボア９が吸入ポート１７と対応する
位置を移動するときには、ピストン１０が図２の上部か
ら回転移動されて作動油が吸入ポート１７を経てシリン
ダボア９内に吸入される。又、ピストン１０が吐出ポー
ト１８と対応する位置を移動するときには、ピストン１
０が図２の下部から上部に回転移動され、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１８を経て吐
出通路２０から吐出される。ピストン１０のストローク
は斜板１３の傾斜角により規制され、傾斜角が大きくな
るほど吸入量及び吐出量も大きくなる。

【００１６】前記ピストン１０が吸入ポート１７と対応
する位置に移動された場合には、先の吐出行程において
吐出圧力に上昇しているピストン中空部１０ｂ内の作動
油が、盲蓋２１の絞り通路２１ａを介して吸入圧力の作
動油に連通するため、後に述べる理由によりストッパリ
ング２２から若干内方へ移動していた盲蓋２１が中空分
１０ｂ内の作動油の圧力及びコイルバネ２３によりスト
ッパリング２２へ当接する位置まで移動されるとともに
、中空部１０ｂ内の作動油が絞り通路２１ａから吸入ポ
ート１７側へ流出する。この流出量は、絞り通路２１ａ
によって規制されているので、吸入行程開始直後に中空
部１０ｂ内から吐出圧力の作動油が一気に吸入ポート１
７へ移動されることはなく、従って吸入行程での新しい
油の吸入量が多くなり、吸入効率が向上する。

【００１７】次に、ピストン１０が吐出ポート１８と対
応する吐出行程に移行した場合には、バネ２３が圧縮さ
れて、盲蓋２１が極わずか後退し、シリンダボア内圧力
（吐出圧力）からバネ２３の力をピストン内の中空部断
面積で割った値を差し引いた中間圧力に保持されること
になるため、吐出ポート１８からの吐出圧力との圧力差
が所定値以下に保持され、従って最初から中空部１０ｂ
の吸入圧力の作動油を吐出圧力に高める場合と比較して
、シリンダボア内作動油の体積弾性に基づく圧縮量が減
少して、容積効率を高めることができる。又、吐出行程
においては前述した吐出圧力と中間圧力の圧力差により
盲蓋２１が中空部内を若干後退して吐出ポート１８側の
吐出圧力の最大値が図３の実線に示すように下がるため
、吐出行程での脈動が抑制される。換言すれば、この実
施例はピストン１０の中空部１０ｂ内に絞り通路２１ａ
を有する盲蓋２１及びコイルバネ２３を収容したので、
吐出行程において作動油に圧縮性をもたせたことと同じ
作用（ダンパ効果）が生じ、吐出行程での脈動抑制効果
が生じる。

【００１８】次に、この発明の別の実施例を図４に基づ
いて説明する。 この実施例では盲蓋２１に対し円筒状のストッパ２４を
形成したものである。従って、吐出行程において盲蓋２
１が中空部１０ｂ内に没入する方向に移動される際、ス
トッパ２４と中空部１０ｂの内底面とが当接するため、
コイルバネ２３の密着長（Ｎａ＋２）ｄを確保して該バ
ネ２３の設計条件を緩和することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明はポンプ
動作時における吐出脈動を抑制して騒音及び振動を軽減
することができるとともに、容積効率を高めることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化したアキシャルピストンポン
プの要部を示す断面図である。

【図２】アキシャルピストンポンプ全体を示す縦断面図
である。

【図３】時間と吐出圧力との関係を示すグラフである。

【図４】この発明の別の実施例を示す要部断面図である
。

【図５】従来のピストンポンプを示す部分断面図である
。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ケーシング内部に吸入ポートと吐出ポ
   ートを形成した弁板を固定するとともに、駆動軸と一体
   的に回転するシリンダブロックの端面を前記弁板に摺接
   させ、シリンダブロックに対し前記駆動軸と平行に形成
   した複数のシリンダボア内に中空状のピストンをそれぞ
   れ収容し、前記駆動軸によりシリンダブロックが回転さ
   れると、ピストンが往復動されて前記吸入ポートから吸
   入した非圧縮性流体を吐出ポートから吐出するように構
   成したアキシャルピストンポンプにおいて、前記ピスト
   ン中空部の先端開口部側に盲蓋を係止部材により離脱不
   能に収容し、該盲蓋に前記中空部と外部を連通する絞り
   通路を形成し、さらに前記中空部内に前記盲蓋を外方へ
   付勢する弾性部材を介在したアキシャルピストンポンプ
   。