JPS5865979A - アキシヤルピストン型回転機械 - 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】 本発明は、運転時の騒音及び振動を軽減したアキシャル
ピストン型回転機械に関し、吐出ボートと吸入ボートの
間のシール区間に複数個の圧液給排口を設け、作動圧力
によってこれら給料日を開閉することにより、段階的で
はあるが予圧縮・予膨張角を可変にしたこの種回転機械
に関する。

従来の斜板形アキシャルピストン型回転機械すなわちこ
の種型式のポンプ又はモータは、第１図に示すように、
回転可能に軸受２．３に支持された主軸１、主軸ＩＫス
プライン４により係着されたシリンダバレル５、シリン
ダバレル５の同一円周上に穿設された同軸方向に延びる
複数のシリンダ６、シリンダ６に嵌挿されたピストン７
の外ｆＡに球面軸受によって係着されたスリッパ８、ス
リツバ８の摺動側と面接する摺動板９、摺動板９を装着
し回転軸１２を中心にして傾余１可能に軸支された斜板
１０、斜板１０の土若１１に設けられたビン１１と連結
する傾斜角度保持装置、シリンダ６のシリンダボート１
３が連通ずるように回転軌跡内に対設された固定バルフ
プレ−１・（ボートプレー１−　）　１４０円弧状（第
３図参照）の低圧の吸入ボート１５と高圧の吐出ボート
１６、吸入ボート１５と吐出ボート１６とに連通した後
部ケーシング１９の吸入口１７と吐出口１８によって主
要部を構成する。その作用は、固定バルブプレー１・１
４に対してシリンダバレル５が主ｎ（１＋により第３図
矢示方向（第１図では十１（ｂの方から見て右回転）に
回転され、上死点（ＴＤＣピストンの吐出行程最終点）
にあるシリンダＣ〕を例にとると、そのシリンダボー　
１−１３が間もなく予膨張区間θ８の範囲において吸入
ボート１５に臨み、同時にそのシリンダ６に嵌挿された
ピストン７はスリッパ８が斜板ｌ。

によって傾斜して支持された摺動板９の上を滑動する°
に伴ないシリンダボート１３から離れる方向に移動して
吸入口１７、吸入ボート１５から低圧の作動液体を吸入
し、次に同シリンダ６のシリンダボーＩ・１３が下死点
（ＢＤＣピストンの吸入行程最終点）を通過した後はＯ
ｄの範囲において吐出ボート１６に臨み同時にピストン
７はシリンダボー　１−１３の方向へ進行しシリンダ６
内の作動液体を圧縮高圧にして吐出ボート１６から吐出
口】８に吐出する行程を交互に繰返し、各シリンダが同
様に順次に作動してポンプ作用をなす。

古い形式のアキシャルピストンポンプモータでは、第３
図において予圧縮区間θ。′−，０°であり、したがっ
て下死点（ＢＤＣ）にあるシリンダボート１３は直ちに
吐出ボート１６に連通し、シリンダ６内の作動液体を極
めて短時間に昇圧していた。

また上死点（ＴＤＣ）から吸入ボート１５へ臨む場合も
θｅ″、０°であったためシリンダ６内の残留高圧作動
液体は短時間で降圧していた。このように第２図に実線
で示したような急激なシリンダ６内作動液体の圧力上昇
及び下降は、ポンプ、モータ本体の振動、騒音の発生に
大きな影響を及ぼすことが知られている。この振動、騒
音を軽減するには第２図に２点鎖線で示したように、シ
リンダ内圧力の上昇下降率を緩和すると同時に、上昇下
降時間を延長する方策が必要であり、その従来方式の代
表例を第３図に示した。こＪｌ、は固定バルブプレー１
・１４の下死点（ＢＤＣ）に相当する位置にあるシリン
ダボート１３が矢示方向に回転し高圧ボート１６に臨む
丑での間にθ。の予圧縮区間を設け、この間のピストン
７の前進によってシリンダ６内の作動液体の圧力を徐々
に高める方法である。捷だ同様に吐出行程を完了し上死
点（ＴＤＣ）にあるシリンダボート１３が吸入ボート１
５に臨むまでの間にθＣの予膨張区間を設け、この間の
ピストン７の後退によってシリンダ６内の作動液体の圧
力を徐々に低下させる方法がある。

これら従来の予圧縮及び予膨張の方策は、固定バルブプ
レー１・１４の吐出吸入ボーＩ・１５，１６のタイミン
グを変えるのみで改善される実用的な方法であり、しば
しば採用される方法であるが、設計点での摂動騒音低減
効果が大きい割に設計点以外では効果が小さく、ことに
設計点圧力より低圧域で運転される場合は、予圧縮区間
（θＣ）でのシリンダ内圧力が−たんは吐出圧力よりも
上昇しシリンダボート１３が吐出ボート１６に臨んでか
ら急下降するというエネルギの損失であると同時に振動
、騒音面からも逆効果を生じる。

また予膨張区間（θＣ）ではシリンダ６内に空洞を発生
させるような過膨張を生じ、吸入行程中（Ｏ５区間うで
はシリンダ６内を作動液が充満させることができずにそ
の結果としてポンプ容積効率の低下と、吐出行程に移行
後にこの空隙を埋めるための衝撃的な圧力変動を発生す
るなどの逆効果が著しく、実際にはこの予圧縮、予膨張
角をあまり太き（とることができずにこの方法は十分に
活用されているとは言えなかった。

本発明は、従来のアキシャルピストンポンプ又はモータ
における撮動騒音低減方策の改良に関し。

ポンプ又はモータの作動圧力に同調して開弁する複数個
の連結口を有する制御弁を用いて一種の可変オリフィス
を構成させ、固定バルブプレートの吐出吸入ボートの開
口タイミングを可変にすることにより、ポンプ又はモー
タの作動圧力に適応したシリンダ内圧力の緩上詔及び緩
下降を行なう装置を提供するものである。

前述のように作動圧力に適応させて予圧縮角（θＣ）及
び予膨張角（０ｅ）を可変にするよう吐出吸入ボート１
５．１６の入口Ｙｉｌｌｉを可動にすることができれば
前述のような過圧縮や過＋ｙ：、：張のよう１．仁王具
合点は解消できるが、実際にはこれは至難であり、本発
す］においては作動圧力に応じて給料川口を選択し、段
階的ではあるが実質的には入口１／７ｈ１を可動にした
のと同じ効果を得ることかできるようにしている。

そｈは固定バルブプレー１・の予圧縮１区間に複数個の
給圧口を設け、これを吐出ボートと連結させるが、この
両者の間に吐出ボート内の作動圧によって作動圧液が連
通する給圧口を選定する制御弁を設けることにより、吐
出ボート入口端を可動にしたのと同じ効果を得ることが
できた。

また、同様に予膨張区間にも複数個の排圧口を開口させ
、これを吸入ボートと連結し、この間に吐出ボート内の
作動圧によって排圧口を選定する制御弁を設けることに
より、吸入ボート入口端を可動にしたのと同じ効果を得
ることができる。

先のアイデアを第４図、第５図及び第６図の実施例で具
体的に説明する。第４図はバルブプレー１−の概念図で
あり、第３図に示した従来のものの代表例から、改良さ
れた部分のみを示している。

吸入行程を完了して下死点（ＢＤＣ）にあるシリンダボ
ート１３と高圧の吐出ボート１６との間の予圧縮区間（
θＣ）に摺動方向に並んで開口した複数個の給圧口２０
が吐出側の改良個所であり、第５図は制御弁を含めてそ
の展開図を示す。

また吐出行程を完了して上死点（ＴＤＣ）にあるシリン
ダボート１３と低圧の吸入ボート１５との間の予膨張区
間にある摺動方向に並んで開口した複数個の排圧口３０
が吸入側の改良個所であり。

第６図は制御弁を含めてその展開図を示す。

第５図の実施例について説明する。

吸入ボート１５を矢示方向に通過したシリンダボート１
３と吐出ボート１Ｇとの間に複数個の給圧口２０Ａ〜。

が開口し、これらはそれぞれ連通管２１Ａ〜。を経て固
定バルブプレー１・１４の外に設けられた筒状制御弁ケ
ース２３に開口した連結口２２Ａ〜。と連通している。

制御弁ケース２３の中には、一端をばね２５で支持され
た小形の制御弁スプール２４が嵌挿されており、この制
御スプール２４の他端は吐出ボート１　ｆｉと圧力取出
口２６Ｂ。

導圧管２７Ｂ及び導圧口２８を介して連通している。

制御弁ケース２３のもう１つの開口部である給排圧口２
９は給排圧管２７Ａ、圧力連絡口２６Ａを経て吐出ポー
Ｉ−１６と連通している。

次に予膨張の改良に関する第６図の実施例を説明する。

吐出ボート１６を矢示方向に通過したシリンダボート１
３と吸入ボート１５との間に複数個の排圧口３０Ａ−Ｃ
が開口し、これらはそＪｌぞれ排圧連通管３１Ａ〜。を
経て固定バルブプレー１・１４の外に設けられた筒状排
圧制御弁ケース３３に開口した排圧連結口３２Ａ〜。と
連通している。

制圧制御弁ケース３３内には、一端を排圧ばね３５で支
持された小形の排圧制御弁スプール３４が嵌挿されてお
り、この制御弁スプール３４の他端は吐出ボート１６と
制御圧力取出口３６、制御用導圧管３７及び制御用導圧
口３８を介して連通している。排圧制御弁スース３３の
もう１つの開口部である排出口３９は排出管４０、連絡
口４１を経て吸入ボート１５と連通している。

昇圧時には第５図に示すように、吸入行程を完了し吸入
ボート１５を出たシリンダボー１〜１３が矢示方向へ進
む時はすてに下死点は通過しているのであるから、シリ
ンダ６内のピストン７は前進（吐出〕行程に移っており
、シリンダ６内に閉じ込められた作動液は圧縮されて圧
力上昇する。今ポンプが低圧で作動しているとすれば、
吐出ボート１６から導圧管２７Ｂ１導圧口２８を経て制
御弁ケース２３内へ導かれた圧力では、ばね２５は僅か
に変形するのみであり、制御弁スプール２４の変位も微
小であるから、ちょうど図示のように全給圧口２０Ａ〜
。は吐出ボート１６と連通している。

シリンダ６内の圧力は、シリンダボーＩ・１３が第１番
目の給圧口２０Ａに臨む址ではピストン７により圧縮さ
れて上昇し、以降は、この圧縮によるものと、吐出ボー
ト１６側からのカ１．れ込みによってポンプ作動圧１で
上列する。２　：ｉｆ〒目の給圧口２０Ｂ、３番目の給
圧口２００に臨む頃には圧力上昇は吐出ボート１６内の
作動圧力より大きくなるが、この場合はシリンダ０佃か
も給圧口２０Ａ〜。、制御弁ケース２３を経て吐出ボー
ト１６へ高圧作動液を送り出し、シリンダ０内の圧力上
昇を抑える。次にポンプが中圧で作動しているとし、こ
の場合のばね２５の変形ｊｉｆ’　ＸはＸＯ＞Ｘ＞Ｘｌ
〕とする。

スプール２４によって第１、第２の連結口２２Ａ１２２
Ｂが閉じられるのであるがら、吐出ボート１６と連通し
ている給圧口は第３　’？Ｉ’ｌ−目の給圧口２０ｃの
みであり、下死点を過ぎたシリンダ０内の作動液は、シ
リンダボートｌ；うが第３蚕口の給圧口２ｏｃに臨む間
に圧縮されて圧カ上テ１するが、吐出ボート１６内の作
動圧力よりやや低く、給圧ロ２０ｃｌ／ｉ：臨んだ以降
は制御弁ケース２：３を／ｉして吐出ボーｌ□　１．　
［〕と連通し、圧力をほぼ一定に保つ。作動圧力が間圧
の場合はばね２５の変形量がｘ＞ｘｃとなって全部の連
結口２２Ａ〜。が閉じた状態となり、吸入ボート１５を
出てから吐出ボート１６へ臨むまでの間の角度θＣを予
圧縮角としてシリンダ６内の圧力を上げる。このように
作動圧力に応じて吐出ボート６と連通する給圧口２０Ａ
〜。が変わるか、これか予圧縮角を変えたと同じ効果を
与え、第５図を例にとると、４段階の予圧縮角が与えら
れたことになり、ポンプ作動圧力に応じてスムースなシ
リンダ６内圧力上昇が得られる。

降圧時には第６図に示すように、吐出行程を完了し、吐
出ボート１６を出たシリンダボート１３が矢示方向へ進
む時はすてに上死点を通過しているのであるから、シリ
ンダ６内のビス１−ン７は後退（吸入）行程に移ってお
り、シリンダ６内に閉じ込められた作動液は膨張して圧
力降下する。ポンプが低圧で作動しでいる場合の作用に
ついて前述の昇圧時と対比させて説明する。

吐出ボー１へ１６から制御用導圧管３７、制御用導圧口
３８を経て筒状り１圧制御弁ケース３３内へ導かれた圧
力では排圧ばね：３５の変形は微小であり制御弁スプー
ル３４の変位はＸ＜ＸＡであるから。

図示のように全４Ｊｌ圧口３０Ａ〜、は吐出ボート１６
と連通しでいる。シリンダ０内の圧力は、シリンダボー
ト１３が第１番目のｉｌｌ川口３ＯＡに臨むまではピス
トン７の後退により膨張されて降下し、シリンダボート
１３が第１番目のりＩ圧［１３０Ａに臨んだときのシリ
ンダ０内の残留ｊトカは第１　Ｍｙ目の排圧連通管３１
ＡからＪＪＩ圧制御弁ケース３３及び排出管４０を経て
吸入ボートへＪｌ、ＩＩ出され、シリンダ６内の圧力は
吸入圧力まで降下する。以降、更にピストン７は後退し
続けろが、第２、第３の排圧口３０Ａ３０Ｂも吸入ボー
１−１５と連通しており、シリンダ６内の圧力が負正に
７（ればこれらの排圧口３０Ａ〜。

から逆に作動液を吸入し、空洞の発生を防止する。

次にポンプが中圧で作動しているどし、この場合の排圧
ばね３５の変形量＆３−　ＸＯ＞　ｘ　＞　ＸＢとする
と制御弁スプール３４によって第１、第２の排圧連結口
３２Ａ、３２）３が閉じられたのであるから、吸入ボー
ト１５と連通している排圧口は第３香目の排圧口３０ｃ
のみであり、上死点を過ぎたシリンダ６内の作動液は、
シリンダボート１３が矢示方向に進行して第３香目排圧
口３０ｃに臨む間に膨張して圧力降下するが吸入ボート
１５内の吸入圧力よりやや高く、排圧力３０ｃに臨んだ
以降は排圧制御弁ケース３３を介して吸入ボート１５と
連通し、圧力を吸入圧に保つ。

作動圧力が高圧の場合は排圧ばね３５の変形量がｘ＞ｘ
ｃとなって全排圧連結口３２Ａ〜。が閉じた状態となり
、吐出ボート１６を出てから吸入ボート１５へ臨むまで
の間の角度Ｏｅを予膨張角としてシリンダ６内の圧力を
降下させる。このようにポンプ作動圧力に応じて低圧ボ
ート１５と連通する排圧口３０Ａ〜。が変わるが、これ
が予膨張角を変えたと同じ効果を与え、第６図の実施例
では４段階の予膨張角が与えられたことになり、ポンプ
作動圧力に応じてスムースなシリンダ内圧降下が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は斜板形アキシャルビスＩ・ンボンプ又はモータ
の横断面図、第２図はシリンダ内液圧力と回転角との関
係を示す曲線図、第３図は従来のシリンダ内圧力変化対
策を施したバルブプレー１・の作用面の正面図、第４図
は本発明回転機械のバルブシーＩ・プレートの１つの実
施例を示す作用面の正面図、第５図は本発明の実施例の
昇圧側のバルブシートの部分展開図と制御弁の断面図と
をシリンダ内圧変化を示す曲線図と関係させて示す図、
第６図は本発明の別の実施例の低圧１則バルブシートの
部分展開図と制御弁の断面図とをシリンダ内圧変化を示
す曲線図と関係させて示す図である。 １・・主軸、２，３・・軸受、４・・スプライン、５・
・シリンダバレル、６・・シリンダ、７・・ビス１〜ン
、８・・スリッパ、９・・摺動板、１０・・斜板、１１
・・ピン、１２・・回転軸、Ｊ３・−シリンダボー１−
１ｉ’ｉ・・バルブプレ−１・、Ｉ５・・吸入ボート、
１０・・吐出ボート、１７・・吸入口、１８・・吐出［
１，１９・・後部ケーシング、２０，２０Ａ〜。・・給
圧口、２１Ａ〜。・・連通管、２２Ａ〜。・・連結口、
２３・・制御弁ケース、２４・・制御弁スプール、２５
・・ばね、２６Ａ・・圧力連絡口、２６Ｂ・・圧力取出
し口、２７Ａ・・給排圧管、２７Ｂ・・導圧管、２８・
・導圧口、２９酪・給排圧口、３０，３０Ａ〜。口排圧
口、３１Ａ〜。・・連通管、３２Ａ〜。・０連結口、３
３・・制御弁ケース、３４・・制御弁スプール、３５・
・ばね、３６・・圧力取出し口、３７・・導圧管、３８
・・導圧口、３９・・排出口、４ｏ・・排出管、４１・
・連絡口。 ←・＼）・′Ｘ枳ｇ嬰く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸方向に穿設された複数のシリンダを有し、軸心周りに
   回転するシリンダ胴と、前記シリンダに嵌装され斜板に
   案内されたピストンと、シリンダ胴の吸入・吐出側に対
   設された吸入ボート、吐出ボートを有するボートプレー
   トとを具備したアキシャルピストン型回転機械において
   、シリンダボートがボートプレー１・の吸入ボートから
   出て吐出ボートへ臨む前のシール区間に開口した複数個
   の給圧口から、ポンプ作動圧力に応じて変位する串形の
   制御弁スプールにより、吐出ボートと連通する給圧口を
   選択し１段階的に予圧縮角を可変にする効果を与えたこ
   と、及びシリンダボートが吐出ボートから出て吸入ボー
   トへ臨む前のシール区間に開口した複数個の排圧口から
   、ポンプ作動圧力に応じて変位する他の１組の制御弁ス
   プールにより、吸入ボートと連通ずる排圧口を選択し、
   段階的に予膨張角を可変にする効果を与えたこと、又は
   何れ一方の効果なんえて、シリンダ内圧の圧力上昇又は
   下降率の緩和を図ったことを特徴とする振動・騒音軽減
   装置を具えたアキシャルビス１゛ンポンプ型回転機械。