JPH112182A - 可変容量型斜板ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原動機の回転速度に応じたピストンポンプの斜
板傾転角を制御する制御トルクを変更して、原動機の出
力トルクを有効に利用できる可変容量型ピストンポンプ
を提供する。 【解決手段】斜板１３に発生するシリンダ９によるモー
メントＭｐと対抗するばね部材２４ａ，２４ｂによるモ
ーメントＭｓとで所要の傾転角θに平衡させて、馬力制
御する可変容量型ピストンポンプであって、斜板１３の
傾転角θを増大させる方向にモーメントＭ２を発生する
制御シリンダＡ２７を配設し、当該制御シリンダ２７Ａ
に導入する制御圧力Ｐａを斜板摺動面１３ｂに設けた検
出部１３ｃよりポンプの回転数に相応して導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、可変容量型斜板
ピストンポンプに関し、特に、斜板に直接、力を作用さ
せて、ポンプ軸入力を一定に保つ馬力制御を行う形式の
ピストンポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変容量型斜板ピストンポンプお
ける斜板の傾転角を制御し、馬力一定制御を行う形式の
ピストンポンプに関するものとして、例えば、第６図に
示すものがあり、これについて説明する。

【０００３】この可変容量型斜板ピストンポンプ（以下
ピストンポンプという）では、本体１に回転自在に支承
される主軸６とスプライン結合され軸方向に主軸６を中
心とする円周上に複数のシリンダ９を穿設したシリンダ
ブロック７と、シリンダブロック７の各シリンダ９内に
往復動可能に嵌挿された各ピストン８のシリンダブロッ
ク７からの突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダ９に
連通する通路を有する複数のシュー１２と、各シュー１
２を摺接させる摺動面を形成する斜板１３を傾動可能に
支持する傾動部１３ａと、本体１とシリンダブロック７
との間で各シリンダ９と本体１のケーシング２とに設け
た給排通路を切り換えるバルブプレート２０と、斜板１
３を傾動する制御シリンダ２１に対抗して斜板１３とケ
ーシング２間に調整自在に介装されるばね部材２４とか
らなり、シリンダ９内の圧油を連通路３１、絞り３２を
介して制御シリンダ２１に導入し、ばね部材２４に対抗
する制御ピストン２２で斜板１３を傾動させ、斜板１３
の傾転角に見合った吐出量が得られようポンプ軸入力を
一定に保つ、定馬力制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ピスト
ンポンプの構造ものでは、ピストンポンプの斜板制御を
ポンプ吐出圧が作用するシリンダ及び制御シリンダによ
るモーメントと、このモーメントに対抗するばねと油圧
によりより発生する操作モーメントのバランスによっ
て、ポンプ軸の入力を一定に制御する方式をとっている
ため、回転速度の変化に伴い、操作モーメントが変化し
て、馬力制御が変化してしまうと言う問題があった。

【０００５】更に、上記の特性により、ポンプをエンジ
ン等の原動機にて駆動した場合、回転数が下がると、原
動機の出力トルクが低下するにも関わらず、ポンプの入
力トルクの設定値が変化しないため、低回転時に原動機
の負荷が大きくなり、原動機の回転数の低下や原動機の
回転、停止を招いてしまい、また、エンジンの出力トル
ク（＝ポンプの入力トルク）は、回転数が低下すると低
くなるが、原動機の全回転域にて、回転数の低下や回転
停止を防止をするため、ポンプの設定トルクは、低回転
時の原動機の出力トルクに合わせなければならず、原動
機の出力を有効に利用することができないと言う問題が
あった。

【０００６】そこで、この発明は、原動機の回転速度に
応じたポンプの斜板の傾転角を制御する制御トルクを変
更して、原動機の出力トルクを有効に利用できるピスト
ンポンプを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、本体
と、本体に回転自在に支承される主軸と、本体内で主軸
とスプライン結合され軸方向に主軸を中心とする円周上
に複数のシリンダを穿設したシリンダブロックと、シリ
ンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に嵌挿された
複数のピストンと、各ピストンのシリンダブロックから
の突出側頭部に揺動自在に係合しシリンダに連通する通
路を有する複数のシューと、各シューを摺接させる摺動
面を形成する斜板と、斜板を傾動可能に支持する傾動部
と、本体とシリンダブロックとの間で各シリンダと本体
とに設けた給排通路を切り換えるバルブプレートと、シ
リンダに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装
されるばね部材とを備え、斜板に発生するシリンダによ
るモーメントとばね部材によるモーメントを所要の傾転
角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピストン
ポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方向に
モーメントを発生する制御シリンダＡを配設し、当該制
御シリンダＡに導入する圧力の検出部を斜板のシューの
摺動面に設けて、ポンプの回転数に相応した制御圧力を
導入する。

【０００８】第２の発明では、本体と、本体に回転自在
に支承される主軸と、本体内で主軸とスプライン結合さ
れ軸方向に主軸を中心とする円周上に複数のシリンダを
穿設したシリンダブロックと、シリンダブロックの各シ
リンダ内に往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、
各ピストンのシリンダブロックからの突出側頭部に揺動
自在に係合しシリンダに連通する通路を有する複数のシ
ューと、各シューを摺接させる摺動面を形成する斜板
と、斜板を傾動可能に支持する傾動部と、本体とシリン
ダブロックとの間で各シリンダと本体とに設けた給排通
路を切り換えるバルブプレートと、斜板の傾転角を減少
させるよう配設される制御シリンダＢと、制御シリンダ
Ｂに対抗して斜板とケーシング間に調整自在に介装され
るばね部材とを備え、シリンダ内の圧油を連通路を介し
て制御シリンダＢに導入して、斜板に発生するシリン
ダ，制御シリンダＢによるモーメントとばね部材による
モーメントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する
可変容量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾
転角を増大させる方向にモーメントを発生する制御シリ
ンダＡを配設し、当該制御シリンダＡに導入する圧力の
検出部を斜板のシューの摺動面に設けて、ポンプの回転
数に相応した制御圧力を導入する。

【０００９】第３の発明では、前記斜板の傾転角を増大
させる方向にモーメントを発生する制御シリンダＡに導
入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経
由して連通する。

【００１０】第４の発明では、前記斜板の傾転角を減少
させるよう配設される制御シリンダＢに導入する圧油を
斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して連通す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。この実施の形態に関わる可
変容量型斜板ピストンポンプ（以下ピストンポンプとい
う）は、図１に示すように、本体１が、ケーシング２と
フロントカバー３とからなっている。

【００１２】本体１の内部にはシール部材４でシールさ
れ、軸受５ａ，５ｂで支承される主軸６とスプライン結
合して、一体的に回転するシリンダブロック７が収めら
ている。

【００１３】このシリンダブロック７には、主軸６を中
心にして異なる円周上に等間隔で複数の中空なピストン
８が配設されている。

【００１４】各ピストン８は、シリンダブロック７に成
形したシリンダ９に摺動自由に嵌挿され、シリンダ室１
０を区画し、ピストン８の頭部８ａはリテーナ１１によ
って保持されるシュー１２と揺動可能に係合しながら斜
板１３に摺接する。

【００１５】リテーナ１１は、シリンダブロック７内に
嵌挿されるばね１５，ピン１６を介して付勢されるブッ
シュ１７によって揺動自在に押圧されている。

【００１６】斜板１３に成形される半円筒状の傾動部１
３ａは、フロントカバー３に設けた半円状の凹部３ａに
介装した軸受１８に摺接して、傾動するようになってお
り、また、斜板１３の傾動部１３ａには軸受潤滑用の油
溜凹部１３ｄが成形されている。

【００１７】シュー１２には凹部１２ａと連通穴１２ｂ
が連通して設けられており、連通穴１２ｂの一端側はピ
ストン８の中空路８ｂを介してシリンダ室１０に、他端
側の凹部１２ａは、斜板１３の摺接面１３ｂの吐出行程
に開口する検出ポートである連通孔１３ｃとそれぞれ間
欠的に連通するようになっている。

【００１８】そして、この連通孔１３ｃは、斜板１３の
傾動部１３ａに設けた油溜凹部１３ｄと連通している。

【００１９】シリンダブロック７の他端側は、ピン１９
で係止されたバルブプレート２０と摺接し、シリンダブ
ロック７の回転で往復動するピストン８によりシリンダ
９への作動油の吸込み、吐出を切り換える。

【００２０】ピストン８の頭部８ａはリテーナ１１によ
って保持されるシュー１２と揺動可能に係合しながら斜
板１３に摺接して、斜板１３の傾動に対して互いに相反
する向きに作用するような斜板の位置にばね部材である
制御ばね２４ａ，２４ｂが調整部材２５により調整自在
に装着されて、ピストン８に発生する反力に対抗するよ
うに設けてある。

【００２１】フロントカバー３には制御シリンダＡ２７
が成形されており、この制御シリンダＡ２７に摺動自由
に制御ピストンＡ２８が嵌挿され、制御ピストンＡ２８
により制御シリンダＡ室２９が区画されている。

【００２２】制御ピストンＡ２８の一端２８ａは、部材
２８ｂを介して、斜板１３と当接しており、斜板１３の
反対側に位置するピストン８に発生する反力に対抗する
ように配設してある。

【００２３】そして、フロントカバー３には、制御シリ
ンダＡ室２９に連通する制御通路３１ｂ、絞り３２ｂ、
３２ｃが設けられており、この制御通路３１ｂは、斜板
１３の傾動部１３ａに介装した軸受１８に設けた小孔１
８ａを介して軸受潤滑用の油溜凹部１３ｄと連通されて
いる。

【００２４】シリンダ室１０内の圧力Ｐが上昇すると、
制御ばね２４ａ，２４ｂに対抗してシリンダ室９内に反
力が生じて、その反力に相応して斜板１３に作用すると
ともに、シリンダ室１０内の圧力Ｐがシュー１２に設け
た連通穴１２ｂ、凹部１２ａ、斜板１３に成形した検出
ポートである連通孔１３ｃ、油溜凹部１３ｄ、軸受１８
の小孔１８ａ、制御通路３１ｂ、絞り３２ｂ、３２ｃを
介して制御シリンダ室Ａ２９に制御圧力Ｐａとして導入
され、前記ピストン８に対抗して制御シリンダ室Ａ２９
内に反力が生じて、その反力に相応して制御ピストンＡ
２８が伸張して、斜板に発生するシリンダ９，制御シリ
ンダＡ２９によるモーメントと制御ばね２４ａ，２４ｂ
によるモーメントを所要の傾転角で平衡させて、ポンプ
の回転に対応して斜板１３の傾転角に見合った吐出量が
得られるように、ポンプ主軸６の軸入力を一定に保つ、
定馬力制御が行われる。

【００２５】次に、その作用について説明する。今、仮
に、図示しないエンジン等の原動機によりポンプの主軸
６が回転すると、主軸６に連動してシリンダブロック７
が回転する。

【００２６】シリンダブロック７が回転すると、シュー
１２は、斜板１３の摺動面１３ｂを摺動しながら、順次
軸６方向に往復運動を繰り返し、シュー１２に係合した
ピストン８が伸張行程でシリンダ室１０に作動油を導き
入れ、圧縮行程では作動油を加圧して、吐出する。

【００２７】ピストン８の圧縮行程において、シリンダ
室１０内の圧力Ｐによりピストン８に反力が発生する
と、制御ばね２４ａ，２４ｂに対抗して反力に相応し
て、斜板１３を傾動させる。

【００２８】一方、シリンダ室１０内の圧力Ｐは、シュ
ー１２の連通穴１２ｂ、凹部１２ａ、斜板１３の摺接面
１３ｂに開口する検出ポートである連通孔１３ｃとポン
プの回転速度に相応してそれぞれ間欠的に連通して、傾
動部１３ａに設けた油溜凹部１３ｄに導入され、斜板１
３の傾動部１３ａと軸受１８との潤滑、あるいは静圧軸
受として作用するとともに、さらに、油溜凹部１３ｄよ
り軸受１８の小孔１８ａ、制御通路３１ｂ、絞り３２
ｂ、３２ｃを介して制御シリンダ室Ａ２９にシリンダ室
１０内の圧力Ｐが制御圧力Ｐａとして導入されて、発生
する反力及びシリンダ８による反力と制御ばね２４ａ，
２４ｂとの抗力による斜板回りのモーメントバランスの
回転速度による部分を打ち消すことで、回転速度に関係
なくポンプの入力トルクを一定にする馬力制御をするこ
とができる。

【００２９】そこで、斜板１３の傾動部周りのモーメン
トについて、図２に示す説明図を参照して説明する。ピ
ストン８に発生する反力による斜板の傾転角を減少方向
に傾動させるモーメントをＭｐ、制御ばねによるモーメ
ントＭｓ、斜板の傾転角を増大方向に傾動する制御ピス
トンＡ２８によるモーメントＭ２とすると、斜板１３の
傾動支持周りのモーメントは以下の式にて表される。 Ｍｐ−Ｍ２−Ｍｓ＝０

【００３０】ポンプの負荷圧力をＰ、斜板の傾転角を
θ、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピストン
Ａ２８の直径ｄ、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する
制御ピストンＡ２８の斜板傾動中心Ｏからの距離ｒ、ピ
ストンシュー１２より斜板摺動面１３ｂより検出される
圧力Ｐａ、制御ばね２４ａ、２４ｂによる力Ｆｓ、制御
ばね２４ａ、２４ｂの荷重点の斜板傾動中心Ｏからの距
離をｒｓ、制御ばね２４ａ，２４ｂのばね定数をｋ、制
御ばね２４ａ，２４ｂのたわみ量をｘ、ａ，ｂ，ｃ，ｅ
を定数とすると、モーメントの式の各項目は、以下のよ
うに表される。

【００３１】まず、Ｍｐは以下の式にて近似される。 Ｍｐ＝ａＰ＋ｂＮ＋ｃθ＋ｅ

【００３２】Ｍ２は以下の式にて近似される。 Ｍ２＝（π／４）ｄ2 ｒＰａ

【００３３】ここで、Ｐａは斜板１３とピストンシュー
１２の摺動面１３ｂから斜板の傾転角θを増大方向に傾
動する制御シリンダＡ２７へ供給される作動油による制
御圧力であり、ポンプの回転中、制御圧力Ｐａはピスト
ン内圧力Ｐとポンプケース内圧力ｐとが交互に検出され
ることとなり、波形としては短形波状となる。

【００３４】ところが、回転数が増加した場合には、制
御シリンダＡ２７内に圧力Ｐａが籠もるため、圧力Ｐａ
の低下が少ないうちに、圧力Ｐａはピストン内圧力Ｐを
検出するために、圧力Ｐａの平均値はポンプの負荷圧力
及び回転数の増加に伴い増加することとなり、圧力Ｐａ
は近似的に以下の式にて表すことができる。 Ｐａ＝αＰ×βＮ

【００３５】従って、Ｍ２は以下の式にて表わされる。 Ｍ２＝（π／４）ｄ2 ｒＰａ ＝（π／４）ｄ2 ｒ（αＰ×βＮ）

【００３６】Ｍｓは以下の式にて表わされる。 Ｍｓ＝Ｆｓ（θ）×ｒｓ

【００３７】以上の条件より前述のモーメントバランス
の式は以下の様になる。 （ａＰ＋ｂＮ＋ｃθ＋ｅ） −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰβＮ｝−Ｆｓ（θ）ｒｓ＝０ １）

【００３８】ここで、Ｐ＝Ｐ１，Ｎ＝Ｎ１，θ＝θ１と
おくと、 （ａＰ１＋ｂＮ１＋ｃθ１＋ｅ） −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１βＮ１｝−Ｆｓ（θ１）ｒｓ＝０ ２）

【００３９】次にＮ＝Ｎ２に回転速度が変化したとき、
θ１が変化しθ＝θ２でバランスしたとすると、 （ａＰ１＋ｂＮ２＋ｃθ２＋ｅ）−｛（π／４）ｄ2 ｒ
αＰ１βＮ１｝−Ｆｓ（θ２）ｒｓ＝０

【００４０】１）−２）式より ｒｓ｛Ｆｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）｝＋ｂ（Ｎ２−Ｎ１）＋ｃ（θ２−θ１） −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β（Ｎ２−Ｎ１）｝＝０ ３）

【００４１】ここで、θ２−θ１は微小角であると仮定
すると、制御ばねのたわみの変化量Δｘは以下の式で近
似される。 Δｘ≒ｒｓ（θ２−θ１）

【００４２】ゆえにＦｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）は以下
の式にて表される。 Ｆｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）＝ｋ×ｒｓ（θ２−θ１）

【００４３】従って、３）式は ｋｒｓ2 （θ２−θ１）＋ｃ（θ２−θ１） ＝｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝（Ｎ２−Ｎ１）

【００４４】 ∴（θ２−θ１）＝｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝ ／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）＋（Ｎ２−Ｎ１） ４）

【００４５】ここで、Ｎ２＞Ｎ１である場合、｛（π／
４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）の大きさ
により斜板の傾転角は以下のように変化する。

【００４６】｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋ
ｒｓ2 ＋ｃ）＞０ θ２＞θ１ ｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）
＜０ θ２＜θ１ ｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）
＝０ θ２＝θ１

【００４７】ポンプの入力トルクは、圧力と押しのけ容
積によって決定されるが、押しのけ容積は斜板の傾転角
θによって決定されるため、上記の結果より回転数の変
化に対してポンプの入力トルクを増減することが可能と
なる。

【００４８】このように、圧力の検出を斜板１３のシュ
ー１２との摺動面１３ｂに設け、検出された制御圧力Ｐ
ａにてピストン８に発生する反力に対抗して設けた制御
ピストンＡ２８を介して反力を伝える構成にしたので、
斜板回りのモーメントバランスの回転速度に依る部分を
打ち消すことができ、回転速度に関係なく、ポンプの馬
力制御特性を一定にすることができる。

【００４９】また、回転速度によるモーメント変化分を
決定する制御シリンダＡ２７のシリンダ径ｄの大きさに
よって自在に変更できるので、回転速度が低下する場
合、斜板の傾転角θを小さくするようなモーメントバラ
ンスが設定可能になり、原動機の回転速度の低下による
出力馬力の低下に合わせたポンプの入力トルクの制御が
できる。

【００５０】更に、高速回転（定格回転）でポンプの制
御トルクを設定し、低回転で制御トルクが低下するよう
にしたので、低回転域でのポンプへの入力トルクに設定
トルクを合わせる必要がなくなり、高回転域で制御トル
クを設定でき、原動機の出力を有効に使用できる効果が
ある。

【００５１】そして、制御シリンダＡ２７に導入する圧
油を斜板１３の傾動部１３ａに設けた油溜凹部１３ｄを
経由して連通するようにしたので、斜板１３の傾動部１
３ａの潤滑を兼ねることができるとともに、制御シリン
ダＡ２７へ連通する制御通路と一部共有化が図れ、吐出
ポート近傍での制御通路が不要となるため、ピストンポ
ンプが小型になる。

【００５２】次に、第３図に示す第２の実施の形態は、
斜板の傾転角を減少させるよう傾動する制御シリンダを
有する構成のみを相違させたもので、その他は、第１の
実施の形態と同じであり、ここで、相違する構成につい
てのみ説明し、他の構成要素の詳細については省略す
る。

【００５３】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態
について説明する。この実施の形態に関わる可変容量型
斜板ピストンポンプ（以下ピストンポンプという）は、
図３に示すように、ケース２には制御シリンダＢ２１が
成形されており、このシリンダＢ２１に摺動自在に制御
ピストンＢ２２が嵌挿され、制御ピストン２２により制
御シリンダＢ室２３が区画されている。

【００５４】ケース２には、制御シリンダ室Ｂ２３に連
通する制御通路３１ａ、絞り３２ａが設けられており、
この制御通路３１ａは、シリンダ室１０と連通してい
る。

【００５５】制御ピストンＢ２２の一端２２ａは、部材
２２ｂを介して斜板１３に揺動自在に当接しており、斜
板１３の傾動に対して互いに相反する向きに作用するよ
うな斜板１３の位置に制御ばね２４ａ，２４ｂが調整部
材２５により調整自在に装着されて、制御ピストンＢ２
２の動きに対して逆方向に作用するように設けてある。

【００５６】フロントカバー３には制御シリンダＡ２７
が成形されており、この制御シリンダＡ２７に摺動自由
に制御ピストンＡ２８が嵌挿され、制御ピストンＡ２８
により制御シリンダＡ室２９が区画されている。

【００５７】制御ピストン２８の一端２８ａは、部材２
８ｂを介して、斜板１３と当接しており、斜板１３の反
対側に設けた前記制御シリンダＢ２２の動きに対して逆
方向に作用するように配設してある。

【００５８】そして、フロントカバー３には、制御シリ
ンダ室Ａ２９に連通する制御通路３１ｂ、絞り３２ｂ，
３２ｃが設けられており、この制御通路３１ｂは、斜板
１３の傾動部１３ａに介装した軸受１８に設けた小孔１
８ａを介して軸受潤滑用の油溜凹部１３ｄと連通されて
いる。

【００５９】シリンダ室１０内の圧力Ｐが制御通路３１
ａ、絞り３２ａを介して制御シリンダＢ室２３に制御圧
力として導入されると、制御ばね２４ａ，２４ｂに対抗
して制御シリンダ室Ｂ２３内に反力が生じて、その反力
に相応して制御ピストンＢ２２が伸張して、斜板１３に
作用するとともに、シリンダ室１０内の圧力Ｐがシュー
１２に設けた連通穴１２ｂ、凹部１２ａ、斜板１３に成
形した検出ポート である連通孔１３ｃ、油溜凹部１３
ｄ、軸受１８の小孔１８ａ、制御通路３１ｂ、絞り３２
ｂ，３２ｃを介して制御シリンダ室Ａ２９に制御圧力Ｐ
ａとして導入され、制御ばね２４ａ，２４ｂ、前記制御
ピストンＢ２２に対抗して制御シリンダ室Ａ２９内に反
力が生じて、その反力に相応して制御ピストンＡ２８が
伸張して、斜板１３に発生するシリンダ９、制御シリン
ダＡ２７、制御シリンダＢ２１によるモーメントと制御
ばね２４ａ，２４ｂによるモーメントを所要の傾転角で
平衡させて、ポンプの回転に対応して斜板１３の傾転角
に見合った吐出量が得られるように、ポンプ主軸６の軸
入力を一定に保つ、定馬力制御が行われる。

【００６０】次に、その作用について説明する。ピスト
ン８の圧縮行程において、シリンダ室１０の圧油により
ピストン８に反力が発生しするとともに、シリンダ室１
０内の圧力Ｐが制御通路３１ａ、絞り３２ａを介して制
御シリンダＢ室２３に制御圧力Ｐａとして導入される
と、制御ばね２４ａ，２４ｂに対抗して制御シリンダ室
Ｂ２３内にも反力が生じて、制御ピストンＢ２２が伸張
して、これ等の反力に相応して、斜板１３を傾動させ
る。

【００６１】一方、シリンダ室１０内の圧力Ｐは、シュ
ー１２の連通穴１２ｂ、凹部１２ａ、斜板１３の摺接面
１３ｂに開口する検出ポートである連通孔１３ｃとポン
プの回転速度に相応してそれぞれ間欠的に連通して、傾
動部１３ａに設けた油溜凹部１３ｄに導入され、斜板１
３の傾動部１３ａと軸受１８との潤滑、あるいは静圧軸
受として作用するとともに、さらに、油溜凹部１３ｄよ
り軸受１８の小孔１８ａ、制御通路３１ｂ、絞り３２
ｂ，３２ｃを介して制御シリンダ室Ａ２９にシリンダ室
１０内の圧力Ｐが制御圧力Ｐａとして導入されて発生す
る反力及びシリンダ８，制御シリンダＢ室２３に導入さ
れるシリンダ室１０内の圧力Ｐによる反力と制御ばね２
４ａ，２４ｂとの抗力による斜板回りのモーメントバラ
ンスの回転速度による部分を打ち消すことで、回転速度
に関係なくポンプの入力軸を一定にする馬力制御をする
ことができる。

【００６２】そこで、斜板１３の傾動部周りのモーメン
トについて、図４に示す説明図を参照して説明する。ピ
ストン８に発生する推力による斜板の傾転角を減少方向
に傾動させるモーメントをＭｐ、制御ばねによるモーメ
ントＭｓ、斜板の傾転角を減少方向に傾動する制御ピス
トンＢ２２によるモーメントＭ１、斜板の傾転角を増大
方向に傾動する制御ピストンＡ２８によるモーメントＭ
２とすると、斜板１３の傾動支持周りのモーメントは以
下の式にて表される。 Ｍｐ＋Ｍ１−Ｍ２−Ｍｓ＝０

【００６３】ポンプの負荷圧力をＰ、斜板の傾転角を
θ、斜板の傾転角θを減少方向に傾動する制御ピストン
Ｂ２２の直径Ｄ、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する
制御ピストンＡ２８の直径ｄ、斜板の傾転角θを減少方
向に傾動する制御ピストンＢ２２の斜板傾動中心Ｏから
の距離Ｒ、斜板の傾転角θを増大方向に傾動する制御ピ
ストンＡ２８の斜板傾動中心Ｏからの距離ｒ、ピストン
シュー１２より斜板摺動面１３ｂより検出される制御圧
力Ｐａ、制御ばね２４ａ、２４ｂによる力Ｆｓ、制御ば
ね２４ａ、２４ｂの荷重点の斜板傾動中心Ｏからの距離
をｒｓ、制御ばね２４ａ，２４ｂのばね定数をｋ、制御
ばね２４ａ，２４ｂのたわみ量をｘ、ａ，ｂ，ｃ，ｅを
定数とすると、モーメントの式の各項目は以下に表され
る。

【００６４】まず、Ｍｐは以下の式にて近似される。 Ｍｐ＝ａＰ＋ｂＮ＋ｃθ＋ｅ

【００６５】次に、Ｍ１は以下の式にて近似される。 Ｍ１＝（π／４）Ｄ2 ＲＰ

【００６６】Ｍ２は以下の式にて近似される。 Ｍ２＝（π／４）ｄ2 ｒＰａ

【００６７】ここで、Ｐａは斜板１３とピストンシュー
１２の摺動面１３ｂから斜板の傾転角θを増大方向に傾
動する制御シリンダＡ２７へ供給される作動油による制
御圧力であり、ポンプの回転中、制御圧力Ｐａはシリン
ダ１０内の圧力Ｐとポンプケース内の圧力ｐとが交互に
検出されることとなり、Ｐａの波形としては短形波状と
なる。

【００６８】ところが、回転数が増加した場合には、制
御シリンダＡ２７内に圧力が籠もるため、Ｐａの低下が
少ないうちに、制御圧力はシリンダ室１０内の圧力Ｐを
検出するために、Ｐａの平均値はポンプの負荷圧力及び
回転数の増加に伴い増加することとなり、Ｐａは近似的
に以下の式にて表すことができる。 Ｐａ＝αＰ×βＮ

【００６９】従って、Ｍ２は以下の式にて表わされる。 Ｍ２＝（π／４）ｄ2 ｒＰａ ＝（π／４）ｄ2 ｒ（αＰ×βＮ）

【００７０】Ｍｓは以下の式にて表わされる。 Ｍｓ＝Ｆｓ（θ）×ｒｓ

【００７１】以上の条件より前述のモーメントバランス
の式は以下の様になる。 （ａＰ＋ｂＮ＋ｃθ＋ｅ）＋｛（π／４）Ｄ2 ＲＰ｝ −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰβＮ｝−Ｆｓ（θ）ｒｓ＝０ ５）

【００７２】ここで、Ｐ＝Ｐ１，Ｎ＝Ｎ１，θ＝θ１と
おくと、 （ａＰ１＋ｂＮ１＋ｃθ１＋ｅ）＋｛（π／４）Ｄ2 ＲＰ１｝ −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１βＮ１｝−Ｆｓ（θ１）ｒｓ＝０ ６）

【００７３】次にＮ＝Ｎ２に回転速度が変化したとき、
θ１が変化しθ＝θ２でバランスしたとすると、 （ａＰ１＋ｂＮ２＋ｃθ２＋ｅ）＋｛（π／４）Ｄ2 Ｒ
Ｐ１｝−｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１βＮ２｝−Ｆｓ（θ
２）ｒｓ＝０

【００７４】５）−６）式より ｒｓ｛Ｆｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）｝＋ｂ（Ｎ２−Ｎ１）＋ｃ（θ２−θ１） −｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ1 β（Ｎ２−Ｎ１）｝＝０ ７）

【００７５】ここで、θ２−θ１は微小角であると仮定
すると、制御ばねのたわみの変化量Δｘは以下の式で近
似される。 Δｘ≒ｒｓ（θ２−θ１）

【００７６】ゆえにＦｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）は以下
の式にて表される。 Ｆｓ（θ２）−Ｆｓ（θ１）＝ｋ×ｒｓ（θ２−θ１）

【００７７】従って、７）式は ｋｒｓ2 （θ２−θ１）＋ｃ（θ２−θ１） ＝｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝（Ｎ２−Ｎ１）

【００７８】 ∴（θ２−θ１）＝｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝ ／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）＋（Ｎ２−Ｎ１） ８）

【００７９】ここで、Ｎ２＞Ｎ１である場合、｛（π／
４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）の大きさ
により斜板の傾転角は以下のように変化する。

【００８０】 ｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）＞０ θ２＞θ１ ｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）＜０ θ２＜θ１ ｛（π／４）ｄ2 ｒαＰ１β−ｂ｝／（ｋｒｓ2 ＋ｃ）＝０ θ２＝θ１

【００８１】ポンプの入力トルクは、圧力と押しのけ容
積によって決定されるが、押しのけ容積は斜板の傾転角
θによって決定されるため、上記の結果より回転数の変
化に対してポンプの入力トルクを増減することが可能と
なり、前記第１の実施の形態と同じ効果があり、その効
果については以下省略する。

【００８２】次に、第５図に示す第３の実施の形態は、
制御シリンダＢに導入する圧油を斜板の傾動部に設けた
油溜凹部、絞りを経由して連通する手段の構成のみを相
違させたもので、その他は、第２の実施の形態と同じで
あり、ここで、相違する構成についてのみ説明し、他の
構成要素の詳細については省略する。

【００８３】そこで、第３の実施の形態の可変容量型斜
板ピストンポンプは、制御シリンダＢ２１に導入する圧
油を制御シリンダＡ２７に連通する通路３１ｂより連通
路３１ｄ、絞り３２ｄを介して連通するように構成して
あり、このため、制御シリンダＢ２１に導入される制御
圧力Ｐａは、シリンダ室１０の圧Ｐより低くなり、制御
ピストンＢ２２に発生する反力が小さくなるため、対抗
する制御ばね２４ａ，２４ｂも小さくすることができ
る。

【００８４】なお、上記の各実施の形態例は、クレイド
ル形の斜板を用いた可変容量型斜板ピストンポンプの例
を説明したが、本発明は、上記可変容量型斜板ピストン
ポンプに限らず、同様に効果が期待できる範囲でトラニ
オン形の斜板を用いた可変容量型斜板ピストンポンプに
も適用できることは言うまでもない。

【００８５】

【発明の効果】第１，２の発明によれば、シリンダ８に
発生する反力あるいはシリンダ８と制御シリンダＢとに
発生する反力と制御ばね２４ａ，２４ｂとの抗力による
斜板回りのモーメントバランスで斜板を傾動させ、定馬
力制御する可変容量型斜板ピストンポンプであって、斜
板の傾転角を増大させる方向にモーメントを発生する制
御シリンダＡを配設し、前記制御シリンダＡに導入する
圧油の検出部を斜板のシューの摺動面に設けて、ポンプ
の回転数に相応した制御圧力を導入するようにしたの
で、斜板回りのモーメントバランスの回転速度に依る部
分を打ち消すことができ、回転速度に関係なく、ポンプ
の馬力制御特性を一定にすることができる。また、回転
速度によるモーメント変化分を決定するシリンダ径ｄの
大きさによって自在に変更できるので、回転速度が低下
する場合、傾斜角を小さくするようなモーメントバラン
スが設定可能になり、原動機の回転速度の低下による出
力馬力の低下に合わせたポンプの入力トルクの制御がで
きる。更に、高回転速度（定格回転）でポンプの制御ト
ルクを設定し、低回転で制御トルクが低下するようにし
たので、低回転域でのポンプへの入力トルクに設定トル
クを合わせる必要がなくなり、高回転域で制御トルクを
設定でき、原動機の出力を有効に使用できる効果があ
る。

【００８６】第３の発明によれば、制御シリンダＡに導
入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部を経由して
連通するようにしたので、斜板の傾動部の潤滑を兼ねる
ことができるとともに、制御シリンダＡへ連通する制御
通路と一部共有化が図れ、吐出ポート近傍での制御通路
が不要となるため、ピストンポンプが小型になる。

【００８７】第４の発明によれば、制御シリンダＢに導
入する圧油を斜板の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経
由して連通するようにしたので、制御シリンダＢに導入
される制御圧力は、シリンダ内圧より低くなり、制御ピ
ストンＢの反力が小さくなるため、対抗するばねを小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態例を示す可変容量
型斜板ピストンポンプの正面断面図である。

【図２】同じく図１における斜板の傾転モーメントを説
明する説明図である。

【図３】同じく第２の実施の形態例を示す可変容量型斜
板ピストンポンプの正面断面図である。

【図４】同じく図３における斜板の傾転モーメントを説
明する説明図である。

【図５】同じく第３の実施の形態例を示す可変容量型斜
板ピストンポンプの正面断面図である。

【図６】従来例を示す可変容量型斜板ピストンポンプの
正面断面図である。

【符号の説明】

１ 本体 ２ ケース ３ フロントカバー ４ シール部材 ５ａ，５ｂ ベアリング ６ 主軸 ７ シリンダブロック ８ ピストン ８ａ 頭部 ８ｂ 中空路 ９ シリンダ １０ シリンダ室 １１ リテーナ １２ シュー １２ａ 凹部 １２ｂ 連通路 １３ 斜板 １３ａ 傾動部 １３ｂ 摺動面 １３ｃ 連通孔 １３ｄ 油溜凹部 １５ ばね １６ ピン １７ ブッシュ １８ 軸受 １８ａ 小孔 １９ ピン ２０ バルブプレート ２１ 制御シリンダＢ ２２ 制御ピストンＢ ２３ 制御シリンダ室Ｂ ２４ａ，２４ｂ 制御ばね ２５ 調整部材 ２７ 制御シリンダＡ ２８ 制御ピストンＡ ２９ 制御シリンダ室Ａ ３０ 部材 ３１ａ，３１ｂ，３１ｄ 制御通路 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 絞り ｄ 制御シリンダＡの直径 Ｄ 制御シリンダＢの直径 Ｆｓ 制御ばね力 Ｍ１ 制御シリンダＢによるモーメント Ｍ２ 制御シリンダＡによるモーメント Ｍｐ シリンダによるモーメント Ｍｓ 制御ばねによるモーメント Ｏ 斜板傾動中心 Ｐ シリンダ内の圧力 Ｐａ 制御圧力 ｐ ケーシング内の圧力 ｒ 制御ピストンＡの斜板傾動中心Ｏからの距離 ｒｓ 制御ばねの荷重点の斜板傾動中心Ｏからの距離 Ｒ 制御ピストンＢの斜板傾動中心Ｏからの距離 θ 斜板の傾転角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体と、本体に回転自在に支承される主軸
   と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を
   中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダ
   ブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動
   可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリ
   ンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリ
   ンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シュー
   を摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能
   に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で
   各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバル
   ブプレートと、シリンダに対抗して斜板とケーシング間
   に調整自在に介装されるばね部材とを備え、斜板に発生
   するシリンダによるモーメントとばね部材によるモーメ
   ントを所要の傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容
   量型斜板ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を
   増大させる方向にモーメントを発生する制御シリンダＡ
   を配設し、当該制御シリンダＡに導入する圧力の検出部
   を斜板のシューの摺動面に設けて、ポンプの回転数に相
   応した制御圧力を導入するようにしたことを特徴する可
   変容量型斜板ピストンポンプ。
2. 【請求項２】本体と、本体に回転自在に支承される主軸
   と、本体内で主軸とスプライン結合され軸方向に主軸を
   中心とする円周上に複数のシリンダを穿設したシリンダ
   ブロックと、シリンダブロックの各シリンダ内に往復動
   可能に嵌挿された複数のピストンと、各ピストンのシリ
   ンダブロックからの突出側頭部に揺動自在に係合しシリ
   ンダに連通する通路を有する複数のシューと、各シュー
   を摺接させる摺動面を形成する斜板と、斜板を傾動可能
   に支持する傾動部と、本体とシリンダブロックとの間で
   各シリンダと本体とに設けた給排通路を切り換えるバル
   ブプレートと、斜板の傾転角を減少させるよう配設され
   る制御シリンダＢと、制御シリンダＢに対抗して斜板と
   ケーシング間に調整自在に介装されるばね部材とを備
   え、シリンダ内の圧油を連通路を介して制御シリンダＢ
   に導入して、斜板に発生するシリンダ，制御シリンダＢ
   によるモーメントとばね部材によるモーメントを所要の
   傾転角で平衡させて、馬力制御する可変容量型斜板ピス
   トンポンプにおいて、前記斜板の傾転角を増大させる方
   向にモーメントを発生する制御シリンダＡを配設し、当
   該制御シリンダＡに導入する圧力の検出部を斜板のシュ
   ーの摺動面に設けて、ポンプの回転数に相応した制御圧
   力を導入するようにしたことを特徴する可変容量型斜板
   ピストンポンプ。
3. 【請求項３】前記斜板の傾転角を増大させる方向にモー
   メントを発生する制御シリンダＡに導入する圧油を斜板
   の傾動部に設けた油溜凹部、絞りを経由して連通するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１，２に記載の可変容
   量型斜板ピストンポンプ。
4. 【請求項４】前記斜板の傾転角を減少させるよう配設さ
   れる制御シリンダＢに導入する圧油を斜板の傾動部に設
   けた油溜凹部、絞りを経由して連通するようにしたこと
   を特徴とする請求項２に記載の可変容量型斜板ピストン
   ポンプ。