JPH0712047A - 可変容量型液圧回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝達ピンが揺動レバーを揺動させるときに発
生する曲げ応力により、弁板から突出する基端部分で折
損するのを防止する。 【構成】 伝達ピン４２を弁板４１の側面から突出する
ように一体的に形成し、伝達ピン４２の結合部４２Ａを
弁板４１の側面に向けて広がるような丸みを有する形状
にし、形状係数を小さくする。これにより、弁板４１が
傾転して伝達ピン４２が揺動レバー２９を揺動させると
きに発生する曲げ応力が、結合部４２Ａに集中するのを
緩和でき、伝達ピン４２の曲げ応力に対する耐久力を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば容量を可変に設
定できるようにした斜軸式または斜板式油圧ポンプ・モ
ータ等の可変容量型液圧回転機に関し、特に、弁板の傾
転角を検出する回動角検出装置が設けられた可変容量型
液圧回転機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８ないし図１２に従来技術の可変容量
型液圧回転機として可変容量型の斜軸式油圧ポンプを例
に挙げて示す。

【０００３】図において、１は斜軸式油圧ポンプの本体
を構成するケーシングを示し、該ケーシング１は、略円
筒状に形成されたケーシング本体１Ａと、該ケーシング
本体１Ａの一端を閉塞すべく、該ケーシング本体１Ａの
一端側に固着されたヘッドケーシング１Ｂとから構成さ
れている。２は基端側がケーシング本体１Ａ内に回転可
能に設けられ、先端側がケーシング本体１Ａ外に突出し
た回転軸を示し、該回転軸２はケーシング本体１Ａに軸
受３，３を介して回転自在に支持され、その基端側には
円板状のドライブディスク２Ａが一体的に形成されてい
る。

【０００４】４は回転軸２と一体的に回転するようにケ
ーシング本体１Ａ内に回転可能に設けられたロータとし
てのシリンダブロックを示し、該シリンダブロック４に
はその軸方向に複数のシリンダ５が穿設され、該各シリ
ンダ５は後述のセンタシャフト１２から径方向に一定寸
法だけ離間した同心円上に配設されている。そして、該
各シリンダ５内には各ピストン６が摺動可能に挿嵌さ
れ、シリンダブロック４が回転軸２を介して回転駆動さ
れるときに、該各ピストン６は各シリンダ５内を往復動
する。また、該各ピストン６にはコネクティングロッド
７が取付けられ、該各コネクティングロッド７の先端に
形成された各球形部７Ａはドライブディスク２Ａに揺動
自在に支持されている。

【０００５】８はシリンダブロック４の一側に摺動可能
に設けられた略矩形状の弁板を示し、該弁板８はその一
側端面がヘッドケーシング１Ｂに形成された後述の傾転
中心Ｏ1 を中心とした凹湾曲状の傾転摺動面９に摺動可
能に摺接し、他側端面がシリンダブロック４に摺接した
摺動面８Ａとなっている。また、該弁板８の中心には貫
通孔８Ｂが穿設され、該貫通孔８Ｂにはセンタシャフト
１２の基端部と揺動ピン１７の先端部とが両側からそれ
ぞれ挿入されている。そして、該弁板８にはシリンダブ
ロック４の回転により各シリンダ５と間欠的に連通する
給排ポート８Ｃ，８Ｄが穿設され、該給排ポート８Ｃ，
８Ｄは弁板８の傾転位置に拘らずヘッドケーシング１Ｂ
の傾転摺動面９に開口する給排通路１０，１１と連通す
るようになっている。さらに、該弁板８の摺動方向に対
して平行な一方の側面には伝達ピン３０を螺着するため
の雌ねじ部８Ｅが形成されている。

【０００６】１２はドライブディスク２Ａと弁板８との
間でシリンダブロック４を回転可能に支持したセンタシ
ャフトを示し、該センタシャフト１２はその先端側に球
形部１２Ａが形成され、該球形部１２Ａはドライブディ
スク２Ａに対して該球形部１２Ａの中心を傾転中心Ｏ1
として揺動自在に支持されている。また、該センタシャ
フト１２の基端側は弁板８の貫通孔８Ｂに挿嵌されてい
る。

【０００７】１３は傾転摺動面９に沿って弁板８を傾転
させるセクタ型の傾転機構を示し、該傾転機構１３は、
ヘッドケーシング１Ｂに穿設され、軸方向両端に油通孔
１４Ａ，１４Ｂを有するシリンダ室１４と、該シリンダ
室１４内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ室１４の軸
方向両側に液圧室１５Ａ，１５Ｂを画成したサーボピス
トン１６と、該サーボピストン１６の中間部にその軸線
と直交する方向に挿嵌され、球形状先端部１７Ａを弁板
８の貫通孔８Ｂに揺動可能に挿入した揺動ピン１７とか
ら大略構成されている。

【０００８】ここで、該傾転機構１３は外部から液圧室
１５Ａ，１５Ｂ内に圧油を給排することにより、前記回
転軸２に対するシリンダブロック４および弁板８の傾転
角θを可変に傾転制御する。そして、シリンダブロック
４および弁板８の傾転角θが変化するときには、各シリ
ンダ５内で往復動する各ピストン６のストローク量がこ
の傾転角θに応じて可変に調整され、後述の如く給排通
路１１（１０）から吐出される圧油の吐出量（容量）を
変化させるようになっている。

【０００９】１８は弁板８の傾転角θを検出する回動角
検出装置を示し、該回動角検出装置１８は図９および図
１０に示す如く、ケーシング本体１Ａから径方向に突出
して設けられた筒状のケース１９と、基端側が該ケース
１９内に後述のシール部材２１および軸受２２，２２を
介して回動可能に取付けられ、先端側がケース１９の外
部に突出した回動軸２０と、後述の角度検出センサ２８
等とから大略構成されている。

【００１０】ここで、該回動軸２０は図１０に示す如
く、円筒状の外側回動筒２０Ａと、該回動筒２０Ａの内
側に嵌合されたシャフト２０Ｂとから大略構成され、該
シャフト２０Ｂは回動筒２０Ａと共にケース１９内でシ
ール部材２１、軸受２２，２２を介して回動するように
なっている。そして、該各軸受２２は外輪側がケース１
９の内周面に筒状の位置決めリング２３を介して位置決
めされ、ケース１９内でシャフト２０Ｂを回動筒２０Ａ
と共に回動可能に支持している。

【００１１】また、該シャフト２０Ｂは基端側が後述の
フレキシブルカップリング２７を介して位置決めねじ２
４，２４により角度検出センサ２８の入力軸２８Ａに連
結され、その先端側には後述の揺動レバー２９が固定ね
じ２５を介して取付けられている。さらに、該シャフト
２０Ｂの軸方向中間位置には該シャフト２０Ｂと回動筒
２０Ａとの間をシールするＯリング２６が設けられ、該
Ｏリング２６はシール部材２１と共にケース１９内に油
液等が侵入するのを防止している。

【００１２】２７は回動軸２０のシャフト２０Ｂ基端側
と角度検出センサ２８の入力軸２８Ａとを連結した回動
伝達機構としてのフレキシブルカップリングを示し、該
フレキシブルカップリング２７はシャフト２０Ｂと入力
軸２８Ａとの軸心のずれを吸収し、該シャフト２０Ｂの
回動を角度検出センサ２８の入力軸２８Ａに伝達するよ
うになっている。

【００１３】２８は前記ケース１９の一端側を閉塞する
ようにして該ケース１９に固着された角度検出センサを
示し、該角度検出センサ２８は前記ケース１９の一端に
嵌合部２８Ｂを嵌合することによって取付けられてい
る。そして、該角度検出センサ２８は、例えばポテンシ
ョメータ等によって構成され、入力軸２８Ａの回動角を
電気量の変化として検出する。

【００１４】２９は斜軸式油圧ポンプのケーシング１内
をシリンダブロック４の側面に沿って伸長し、弁板８の
傾転に応じて回動軸２０を回動させる揺動レバーを示
し、該揺動レバー２９は平板状の板材を図１１に示すよ
うにプレス成形することにより形成され、その一端側に
は回動軸２０のシャフト２０Ｂに挿嵌する挿嵌穴２９Ａ
が穿設され、他端側には後述の伝達ピン３０に係合する
係合凹部２９Ｂが形成されている。そして、該揺動レバ
ー２９の一端側は挿嵌穴２９Ａを介して回動軸２０のシ
ャフト２０Ｂに挿嵌され、該シャフト２０Ｂに固定ねじ
２５を介して固着されている。

【００１５】３０は前記弁板８の側面から、ケーシング
１の径方向に突出した伝達ピンを示し、該伝達ピン３０
は図１２に示すように、基端側が雄ねじ部３０Ａ、先端
側が突出部３０Ｂとなり、該雄ねじ部３０Ａは弁板８の
側面に形成された雌ねじ部８Ｅに螺着され、突出部３０
Ｂの外周には揺動レバー２９の係合凹部２９Ｂが摺動可
能に係合している。そして、該伝達ピン３０は弁板８が
傾転摺動面９に沿って傾転するときに、この傾転を揺動
レバー２９を介して回動角検出装置１８の回動軸２０に
伝え、該回動軸２０を弁板８の傾転角θに対応する角度
だけ回動させるものである。

【００１６】ここで、回転軸２の軸線をＡ−Ａ、センタ
シャフト１２の球形部１２Ａの傾転中心Ｏ1 を通り軸線
Ａ−Ａに直交する垂直軸線をＢ−Ｂ、同じく傾転中心Ｏ
1 を通り軸線Ａ−Ａに直交する水平軸線をＢ′−Ｂ′
（図９参照）とすると、前記回動角検出装置１８のケー
ス１９、回動軸２０は水平軸線Ｂ′−Ｂ′上に設けられ
ている。また、傾転角θは軸線Ａ−Ａに対するシリンダ
ブロック４、弁板８の傾転角として示される。

【００１７】従来技術による可変容量型の斜軸式油圧ポ
ンプは上述の如き構成を有するもので、次にその作動に
ついて述べる。

【００１８】まず、傾転機構１３によりシリンダブロッ
ク４と共に弁板８を所要の傾転位置に傾転させるときに
は、例えば外部からの圧油を制御弁（図示せず）を介し
てシリンダ室１４の一側の液圧室１５Ａ（１５Ｂ）に制
御圧として供給し、サーボピストン１６を変位させる。
そして、該サーボピストン１６が揺動ピン１７と共に変
位するときには弁板８が傾転摺動面９上を摺動しつつ
上，下に傾転するから、センタシャフト１２を介してシ
リンダブロック４も共に傾転し、回転軸２の軸線Ａ−Ａ
に対する傾転角θが大きくなったときには、各ピストン
６のストローク量が大きくなって油圧ポンプは大容量に
設定され、傾転角θが小さくなったときには各ピストン
６のストローク量が小さくなって小容量に設定される。
なお、図８は最大傾転状態を示している。

【００１９】次に、エンジン、電動機等の駆動源（図示
せず）によって回転軸２を外部から回転駆動すると、こ
の回転はドライブディスク２Ａと各ピストン６のコネク
ティングロッド７とを介してシリンダブロック４に伝え
られ、回転軸２と共にシリンダブロック４が回転するこ
とにより、シリンダブロック４の各シリンダ５内で各ピ
ストン６が往復動を繰返すようになる。そして、各該ピ
ストン６が各シリンダ５内で上死点から下死点に向けて
摺動変位するときは、給排通路１０（１１）から給排ポ
ート８Ｃ（８Ｄ）を介して各シリンダ５内に作動油を吸
入する吸入行程となり、各ピストン６が各シリンダ５内
で下死点から上死点に向けて摺動変位するときは該各シ
リンダ５内の作動油を加圧し、圧油を給排ポート８Ｄ
（８Ｃ）を介して給排通路１１（１０）から吐出させる
吐出行程となる。

【００２０】この場合、例えば給排通路１１（１０）か
ら吐出される圧油の吐出圧が高くなると、前記駆動源に
過負荷が作用するので、前記傾転機構１３はシリンダブ
ロック４の傾転角θが小さくなるように弁板８を傾転制
御し、圧油の吐出量を減少させて小容量ポンプとして作
動させることにより、駆動源に過負荷が作用するのを防
止する。また、圧油の吐出圧が低いときには、前記駆動
源に過負荷が作用することはないので、前記傾転機構１
３はシリンダブロック４の傾転角θが大きくなるように
弁板８を傾転制御し、圧油の吐出量を増大させて大容量
ポンプとして作動させる。

【００２１】そして、傾転機構１３によりシリンダブロ
ック４と共に弁板８を傾転させるときには、弁板８が傾
転摺動面９上を傾転中心Ｏ1 を中心として摺動し、該弁
板８の側面に螺着された伝達ピン３０の移動に伴い揺動
レバー２９が回動軸２０を中心として図１１中の矢示
Ｃ，Ｄ方向に揺動する。これにより、回動角検出装置１
８は揺動レバー２９の揺動を回動軸２０の回動に変換
し、該回動軸２０の回動はフレキシブルカップリング２
７により軸心のずれを吸収して角度検出センサ２８の入
力軸２８Ａに伝えられ、このときの回動角を傾転角θと
して電気的に検出するようになっている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、弁板８と揺動レバー２９とを連結している
伝達ピン３０には、弁板８の傾転に伴って揺動レバー２
９を揺動させるときに、図１２中の矢示Ｃ，Ｄ方向に曲
げ応力が作用し、その応力は伝達ピン３０の突出部３０
Ｂの基端側、即ち、伝達ピン３０が弁板８から突出する
基端部に集中する。このため、例えば給排通路１１（１
０）から吐出される圧油の吐出圧を頻繁に変化させて制
御する場合には、弁板８の傾転制御を繰り返すこととな
り、伝達ピン３０に高周波の動的荷重が作用する。そし
て、この動的荷重は伝達ピン３０の突出部３０Ｂの基端
側に局部的に作用するため、該伝達ピン３０がその基端
側で屈曲したり折損したりして、可変容量型の油圧ポン
プとして吐出圧制御または吐出量制御等を行うことがで
きなくなるという問題がある。

【００２３】この結果、弁板８の傾転を揺動レバー２９
に正確に伝達することができなくなるため、シリンダブ
ロック４の傾転角θを回動角検出装置１８で正確に検出
することができなくなるという問題がある。

【００２４】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、伝達ピンが弁板から突出する根元の部分
で屈曲したり、折損したりするのを防止でき、シリンダ
ブロックの傾転角の検出を正確に行うことができる可変
容量型液圧回転機を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、弁板に設けられ
た伝達ピンの基端側を、該弁板に近づくに従って徐々に
太くなるように形成したことにある。

【００２６】

【作用】上記構成により、各ピストンのストローク量を
調整すべく、弁板を傾転させると、それに伴って伝達ピ
ンは揺動レバーを弁板の傾転方向に揺動させる。このと
き、伝達ピンには揺動レバーからの荷重による曲げ応力
が作用するが、該伝達ピンの基端側は形状係数が小さく
なるように形成しているから、その応力が該伝達ピンと
弁板との結合部に局部的に集中するのを緩和できる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の本実施例を図１ないし図７に
基づいて説明する。なお、前述した従来技術と同一の構
成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するもの
とする。

【００２８】まず、本発明による第１の実施例を図１な
いし図３に基づいて説明する。

【００２９】図中、４１はシリンダブロック４の一側に
摺動可能に設けられた本実施例による弁板を示し、該弁
板４１は従来技術で述べた弁板８とほぼ同様に、略矩形
状に形成され、該弁板４１は、他側端面に形成され、シ
リンダブロック４が摺動する摺動面４１Ａと、中心に穿
設された貫通孔４１Ｂと、該貫通孔４１Ｂの周囲に位置
してシリンダブロック４の回転により各シリンダ５が間
欠的に連通する眉形状の給排ポート４１Ｃ，４１Ｄとか
ら構成されている。

【００３０】４２は弁板４１の側面からケーシング１の
径方向に突出した円柱状の伝達ピンを示し、該伝達ピン
４２は弁板４１と一体的に形成され、また、該伝達ピン
４２の基端側は、図２および図３に示す如く弁板４１の
側面に近づくに従って、太さが徐々に増すような円弧状
に形成された結合部４２Ａとなっている。そして、該結
合部４２Ａでは形状係数を小さくできると共に、該結合
部４２Ａと弁板４１の側面との接合面積は、従来技術で
述べた伝達ピン３０と弁板８との接合面積に比較して大
きくなるようになっている。

【００３１】本実施例による可変容量型液圧回転機は上
述のような構成を有するもので、その基本的な動作は従
来技術によるものと格別差異はない。

【００３２】然るに、伝達ピン４２を弁板４１の側面か
ら突出するように一体的に形成し、該伝達ピン４２の結
合部４２Ａは、弁板４１の側面に向けて広がるような丸
みを持たせて形成し、該結合部４２Ａの形状係数を小さ
くしたから、弁板４１の傾転に伴って伝達ピン４２が揺
動レバー２９を図２中の矢示Ｃ，Ｄ方向に揺動させたと
きに伝達ピン４２に発生する曲げ応力が、結合部４２Ａ
に集中するのを緩和することができ、局部的に作用する
のを防止できる。これにより、伝達ピン４２の曲げ応力
に対する耐久力を大幅に増大させることができる。

【００３３】かくして、本実施例によれば、伝達ピン４
２の結合部４２Ａを弁板４１の側面に近づくに従って、
太さが徐々に増すような円弧状に形成したから、伝達ピ
ン４２に作用する曲げ応力が結合部４２Ａに集中するの
を緩和でき、伝達ピン４２の耐久性を大幅に増大させる
ことができる。これにより、弁板４１の傾転制御を繰り
返すことによって、伝達ピン４２に高周波の動的荷重が
発生しても、伝達ピン４２が結合部４２Ａで屈曲した
り、折損したりするのを確実に防止することができる。
従って、弁板４１の傾転状態は伝達ピン４２を介して揺
動レバー２９に正確に伝達されるから、シリンダブロッ
ク４の傾転角θの検出を正確に行うことができ、油圧ポ
ンプの信頼性を大幅に向上させることができる。

【００３４】次に、本発明による第２の実施例を図４に
基づいて説明する。なお、本実施例においては、上述し
た第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略すると共に、変更した部分にはダッシュ
（′）を付してその説明を省略するものとする。

【００３５】ここで、本実施例による特徴は、回動角検
出装置１８′をセンタシャフト１２の傾転中心Ｏ1
（Ｂ′−Ｂ′）よりも弁板４１側に片寄らせてケーシン
グ１′に設けたことにある。

【００３６】然るに、本実施例のように可変容量型液圧
回転機を構成することにより、前記第１の実施例と同様
の作用効果を得ることができると共に、回動軸２０′の
シャフト２０Ｂ′における揺動角を前記第１の実施例に
比べて大きくすることができ、角度検出センサ２８′の
検出分解能を高めることができる。そして、弁板４１の
傾転角θを正確に検出することができる。

【００３７】なお、前記各実施例では、伝達ピン４２の
結合部４２Ａを弁板４１の側面に近づくに従って、徐々
に太さが増すような円弧状に形成したが、図５に示す第
１の変形例のように伝達ピン１４２の結合部１４２Ａ
を、漸次拡径する多断面からなるテーパ面を有する形状
としてもよい。

【００３８】また、図６に示す第２の変形例のように、
伝達ピン２４２の結合部２４２Ａを前記各実施例による
結合部４２Ａの拡径と比較して、弁板４１の傾転方向に
大きく拡径するように、横断面を縦楕円状に形成しても
よい。

【００３９】また、前記各実施例では、伝達ピン４２を
円柱状に形成したが、本発明はこれに限らず、図７に示
す第３の変形例のように、伝達ピン３４２の横断面を方
形状に形成してもよい。

【００４０】さらに、前記各実施例では、伝達ピン４２
を弁板４１と一体的に形成したが、本発明はこれに限ら
ず、伝達ピン４２を別の部材により形成し、該弁板４１
に該伝達ピン４２を固着するようにしてもよい。

【００４１】一方、前記各実施例では、斜軸式油圧ポン
プを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例
えば斜軸式油圧モータ，斜板式油圧ポンプまたはモータ
等の他のアキシャルピストン式液圧回転機にも適用する
ことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、伝達
ピンの基端側の形状を、弁板に近づくに従って徐々に太
くなるように形成することにより、揺動レバーを揺動さ
せたときに伝達ピンに作用する曲げ応力が、伝達ピンと
弁板との結合部分に集中するのを緩和することができ
る。これにより、伝達ピンが弁板から突出する根元の部
分で屈曲したり、折損したりするのを確実に防止し、シ
リンダブロックの傾転角の検出を正確に行うことがで
き、信頼性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による可変容量型の斜軸式油圧ポ
ンプを示す横断面図である。

【図２】弁板を摺動面からみた一部破断の正面図であ
る。

【図３】弁板および伝達ピンを示す拡大斜視図である。

【図４】第２の実施例による可変容量型の斜軸式油圧ポ
ンプを示す横断面図である。

【図５】伝達ピンの結合部の形状を多断面体に形成した
第１の変形例を示す拡大斜視図である。

【図６】伝達ピンの結合部の形状を弁板の傾転方向に大
きく広がるように形成した第２の変形例を示す拡大斜視
図である。

【図７】伝達ピンの形状を方形状にした第３の変形例を
示す拡大斜視図である。

【図８】従来技術による可変容量型の斜軸式油圧ポンプ
を示す縦断面図である。

【図９】図８中の矢示IX−IX方向からみた横断面図であ
る。

【図１０】揺動レバーおよび回動角検出装置等の拡大断
面図である。

【図１１】図１０中の矢示XI−XI方向拡大断面図であ
る。

【図１２】弁板を摺動面からみた一部破断の正面図であ
る。

【符号の説明】

１，１′ケーシング ２ 回転軸 ４ シリンダブロック（ロータ） ５ シリンダ ６ ピストン １８，１８′回動角検出装置 ２９，２９′揺動レバー ４１ 弁板 ４２，１４２，２４２，３４２ 伝達ピン ４２Ａ，１４２Ａ，２４２Ａ，３４２Ａ 結合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 一正 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 中村 重孝 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 本澤 幸裕 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 曹 東輝 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、基端側が該ケーシング内
   に回転可能に設けられ、先端側が該ケーシング外に突出
   した回転軸と、該回転軸と一体的に回転するように前記
   ケーシング内に設けられ、複数のシリンダが形成された
   ロータと、該ロータの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌さ
   れ、該各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、該
   各ピストンのストローク量を可変に調整すべく前記ケー
   シング内に傾転可能に設けられた弁板と、該弁板に設け
   られ、該弁板から前記ケーシングの径方向に突出した伝
   達ピンと、該伝達ピンから前記ケーシングの軸方向に離
   間して前記ケーシングに設けられ、該ケーシング内に突
   出する回動軸の回動角を検出する回動角検出装置と、該
   回動角検出装置の回動軸と前記伝達ピンとの間に配設さ
   れ、前記弁板の傾転に応じて該回動角検出装置の回動軸
   を回動させる揺動レバーとからなる可変容量型液圧回転
   機において、前記弁板に設けられた伝達ピンの基端側を
   該弁板に近づくに従って、徐々に太くなるように形成し
   たことを特徴とする可変容量型液圧回転機。