JPS59150987A - 揺動板式ピストンポンプ - 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】

本発明は圧縮機等として使用される揺動板式ピストンポ
ンプに関し、特にピストンロッドを回転揺動する揺動仮
に密接追従させる構造に関する。 駆動軸と、該駆動軸の周囲に該駆動軸と軸線を平行にし
て並列された複数のシリンダと、各々対応するシリンダ
内を往復動するピストンと、駆動軸に係合し揺動回転す
る揺動板と、揺動板上に摺動自在に配されたシリンダに
対応するシューと。 各々対応するピストンに固爺され且つ対応するシューと
球面結合するピストンロッドとを有する可変容量流体ポ
ンプは１例えばアメリカ特許Ｎｏ、４゜１５７．２３３
号に提案されている。この提案に係るポンプに依れば、
環形板状の保持部材が揺動板に同心に、かつその摺動面
に対し適宜の間隔をおいて保持されている。この保持部
材の外周部付近には複数のピストンロッドに夫々対応し
た位置にくり抜き孔が形成され、上記シューはその胴部
を対応する上記くり抜き孔に遊嵌し、そのプランジ部を
保持部材と揺動板間に摺動自在に配され、揺動板の回転
に伴いシューが保持部材のくり抜き孔の周縁に案内され
て揺動面上を摺動するようになっている。この構成に依
れば、ピストンロッドはピストンに固定されているので
揺動板が傾斜した時は、上死点又はその近傍位置にある
ピストンと係合するシューは半径方向外方に偏位し、下
死点又はその近傍位置にあるピストンと係合するシュー
は半径方向内方に偏位する。このように傾斜位置にある
揺動板の回転に伴いシューが揺動仮の中心に対し半径方
向に移動するが、くり抜き孔の周縁がシューの胴部と当
接してその半径方向の移動を阻止しないようにするため
にくり抜き孔を大きい径としなければならない。くり抜
き孔の径を大きくすると、これに伴い該くり抜き孔を介
して゛シューが抜き出るのを防止すべくシューのフラン
ジ部の径も大きくする必要がある。このように従来の構
成では、シューのフランジ部の寸法が大きくなりその結
果揺動板の径も大きくなり、ポンプ全体のサイズが大型
にならざるを得なくなり、例えば、車輌用空気調和装置
の圧縮機に適用した場合は車輌内の限られた収納スペー
ス内への装着が困難になる。　第１図は上記、従来の揺
動板式ビス１−ンボンプにおｉするピストンシューおよ
び揺動板の結合構成を示すもので、揺動板１と同心に環
状板状の保持部材２が揺動板１に、薯のＬ字断面の周縁
で揺動板１の外周を抱持して保持部材２に対する揺動板
１の相対的回転を許すように保持されている。この保持
部材２は外周部付近にピストン３に固定されたピストン
ロッド３ａに対応して円周方向に並列して複数のくり抜
き孔２ａが形成され。 該くり抜き孔２ａはピストンロッド３ａの先端に形成さ
れた球体３ｂに球面結合された複数のシュー４の胴部４
ａを遊嵌し、胴部４ａより大径のフランジ部４ｂを保持
し、シュー４を揺動板ｌの摺動面１ａに摺動追従させる
ようにしている。 上記構造において、ピストンロッド３ａはピストン３に
固定されているので、揺動板１が駆動軸５に対して角度
θ傾斜した状態で回転するにつれ、ピストンロッド３ａ
の軸線と揺動板ｌの摺動面１ａとの交点は摺動面１ａ上
にて楕円形の軌跡りを描く。この時シュー４はピストン
の上死点位置では上記楕円形の軌跡りの更に外方向に球
体３ｂの球心Ａを中心として角度θ傾き、ピストン３の
下死点位置では同軌跡りの内方向に球体３ｂの球心Ａを
中心として同じく角度θ傾く。即ち、上死点位置のピス
トンと係合するシュー４はシュー４の傾斜角θに対応す
る距離Ｘだけ楕円形の軌跡りの外′方向に偏位し、下死
点位置のピストン３と係合するシュー４は同じく距離Ｘ
だけ楕円形の軌跡

【、の内方向に偏位する、これに対し
て保持部材２は揺動板１と同心に保持されるから、保持
部材２のくり抜き孔２ａの最深部２ｂは、シュー４が最
も揺動板】の中心方向に偏位した時、その胴部４ａがく
り抜き孔２ａに干渉し、ないように、保持部材２の中心
からくり抜き孔２ａの最深部２ｂまでの距離ｒが決めら
れる。一方揺動板１の中心から最も離れて偏位するシュ
ー４に対してもくり抜き孔２ａの最外部が干渉しないた
めにくり抜き孔２ａは大きな径ｄとなる。更に、このく
り抜き孔２ａからシュー４が抜は出さないためにシュー
４のフランジ部４ｂは機械的に必要とされる面積、つま
り。 シュー４の耐摩耗性、潤滑性から必要とされる面積より
かなり大きく形成しなければならない。しかるに、保持
部材２は前述のように周縁で揺動板１の外周縁を抱持し
、でいるので、大径のシュー４１半径方向の運動を許す
には揺動板ｌの径も大きくしなければならず、このため
、ポンプ全体の半径方向の寸法が芙きくならざるを得な
かった。 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とする処
は保持部材およびシューの寸法を小さくして全体に小型
化することが可能な揺動板式ピストンポンプを提供する
ことである。 本発明の別の目的は、シューを揺動板に対して極めて近
接した状態、もしくは摺接した状態に常に確実に保持す
るようにした揺動板式ピストンポンプを提供することで
ある。 上記目的を達成するため本発明は、シューの揺動板に対
する摺接状態を保持する手段として、中心に形成された
中心孔と、外周部近傍に円周方向に並列形成されシュー
の胴部より若干大きい径の複数のくり抜き孔とを有し、
前記中心孔が駆動軸に遊嵌されたリング状の第１の保持
部材と、第１の保持部材の中心孔を遊貫し、揺動板の中
心孔に抜は止めされて嵌合する軸方向筒部と、筒部と一
体に形成され、第１の保持部材の中心孔より大きく、か
つシューの運動と干渉しない程度の外径を有する半径方
向のフランジ部とを有する第２の保持部材とより構成し
、第１の保持部材は、前記くり抜き孔に対応するシュー
の胴部を遊嵌し、゛シューの運動と共に揺動板の一側面
に平行方向に運動し。 第２の保持部材がそのフランジ部で第１の保持部材を保
持し、第１の保持部材をしてシューのフランジ部が揺動
板の前記−側面に対して摺動自在でかつ密接状態を維持
せしめるように構成される。 以下本発明の一実施例を第２図乃至第３図を参照して説
明する。円筒形のケースｌｌａとシリンダヘッドｌｌｂ
とが接合されてハウジング１１を形成し１円筒形ケース
ｌｌａはまた内部にシリンダブロック１２を一体形成し
ている。該シリンダブロック１２には駆動軸１３を中心
として且つ該駆動軸１３と軸線を平行にして円周方向に
並列した複数のシリンダ１４が形成されている。駆動軸
１３はハウジング１１のほぼ中心軸線」二にあって、一
端部が上記シリンダブロック１２の中心孔１２ａにおい
てボールベアリング１５で支承され、他端部はケースＩ
ｌａの前部（第２図において右方）を貫通し、軸端部に
プーリ１７が嵌着されている。 該駆動軸１３には該軸上を前後に摺動するスリーブ状の
スライダ１８が嵌装されており、該スライダ１８の外周
には駆動軸１３に垂直のトラニオンピン】９が植設され
ている。円板状の揺動板２０はその中心孔２０ｂをスラ
イダ１８上に遊嵌され。 上記トラニオンピン１９が該中心孔２０ｂの内周面に穿
設された孔（図示せず）に嵌合して揺動板２０とスライ
ダ１８とが係合し、従って揺動板２０はスライダ１８と
共に中心部が駆動軸１３上を移動し。 かつ駆動軸１３に対してトラニオンピン１９を中心とし
て駆動軸方向に傾動することができる。揺動板２０の一
側面は図示例では別体の高耐摩耗性の板部材２０ａで形
成され、この板部材２０ａは揺動板２０の本体に貼着又
は摺動自在に取付けられている。 また、この揺動板２０には、その反シリンダブロック側
にあって且つシリンダ１４内の特定のピストン２６′の
軸心の延長線上の一点近傍に配置されたピボットピン２
１がブラケット２２を介して取付けられている。上記ピ
ボットピン２１は、ボス部２３’ａが駆動軸１３に結合
されこれ、と一体筒に回転する腕部材２３に設けられた
案内孔２４に係合され、駆動軸１３の回転が揺動板２０
に伝えられると共に、揺動＠２ｏはトラニオンビン１９
とピボットピン月を移動支点として傾動される。 上記腕部材２３はケースｌｌａに装着された大型のボー
ルベアリング２５に支承され、駆動軸１３の前部は実質
上腕部材２３を介して上記ボールベアリング２５でケー
スｊｌａに支承される形になっている。腕部材２３のボ
ス部２３ａの外周にはケースｌｌａに固定された軸シー
ル装置１１６が嵌装されている。 一方シリンダブロック１２に形成された同心円上の複数
のシリンダ１４には長円筒形のピストン２６が夫々往復
動自在に挿入され、該ピストン２６の中心軸線上で且っ
揺動板２ｏ側に延出してピストンロッド２７が固定され
、その先端に球体２７ａが形成されている。この球体２
７ａには胴部２８ａとフランジ部２８ｂとで形成される
シュー２８の孔２８８′が揺動自在に球面結合されてい
る。ここで上記シュー２８を、回転しがっ揺動する揺動
板２０の摺動面２０ａ　’に密接追従させるために、本
発明では次のように構成する。即ち、第２図の■−■線
に沿う端面図を示す第３図に見られるように、第１の保
持部材２９は、各ピストンロッド２７の先端の球体２７
ａに球面結合されたシュー２８に対応しく図では５シリ
ンダのものを示す）、シュー２８の胴部２８ａよりやや
大径の複数のくり抜き孔２９ａが外周部付近周方向に形
成され、中心部には駆動軸１３のスライダ１８及び第２
の保持部材３０を包囲してがなり大径の中心孔２９ｂを
有してリング状に形成されている。この第１の保持部材
２９は、そのくり抜き孔２９ａに各シュー２８の胴部２
８ａを遊嵌し、シュー２８のフランジ部２８．ｂを保持
するもので、シュー２８の運動と共に揺動板２０の摺動
面２０ａ′と平行方向に自由に遊動する。第１の保持部
材２９は隣合うくり抜き孔２９ａ間の外周１１＃　２９
　ｃが半径方向に窪んそ略多角形状を呈しており、その
全体の重量が軽減される。各くり抜き孔２９ａは第１の
保持部材２９の外周面に開口した細い切取り部２９８′
を有し、シュー・ピストンロッドアセンブリと第１の保
持部材２９との組立て時にこの切取り部２９８′を介し
てシュー２８と係合したピストンロッド２７の細径中間
部がくり抜き孔２９ａ内に挿入される。尚上記切取り部
２９ａ′の代りに第３図に仮想線で示すように、くり抜
き孔２９ａから半径方向内方に延出し第１の保持部材２
９の中心孔２９ｂ、即ち内周面に開口する切取り部２９
ａ”としてもよい。 上記第１の保持部材２９に密接し、結果としてシュー２
８を揺動板２０の摺動面２０ａ′に密接させるのは第２
の保持部材、３０であって、この第２の保持部材３０は
軸方向の筒部３０ａと該筒部３０ａの一端に一体に形成
され、第１の保持部材２９の中心孔２９ｂより大きく且
つシュー２８の運動と干渉しない大きさの外径を有する
半径方向のフランジ部３０ｂとで形成される。そして筒
部３０ａは第１の保持部材２９の中心孔２９ｂに挿入さ
れ、先端３０ｃを半径方向外方に曲折して揺動板２０の
中心孔２０ｂの段部２０ｂ′に係合させて抜止めされ、
フランジ部３０ｂは第１の保持部材２９の中心孔２９ｂ
の周縁面を相対的に摺動−しつつ第１の保持部材２９を
シュー２８に対し密接させる。 スライダ１８の一端部はシリンダブロック１２の盲穴状
の中心孔１２ａ内に摺動自在に嵌合し、中心孔１２ａ内
壁とスライダ１８の端面とで油室３１を画成し、図示し
ない油圧供給源がら該油室３１に作動油を流入流出させ
てスライダ１８を駆動軸１３上を移動させるようにして
いる。 以上のごとく構成された本発明の揺動板式ピストン機械
の作動について次に述べる。図示しない外部の駆動源か
らの動力によってベルトを介してプーリ１７が回転され
、駆動軸１３に回転が伝え　１られる。この時油室３１
等により成る油圧制御機構を作動させなければスライダ
１８は図示しないスプリングの作用で第２図の左方に偏
位しており、揺動板２０はピボットピン２１を支点とし
て垂直の中立位置をとっている。この中立位置において
すべてのピストン２６はシリンダ１４の上死点位置に位
置するように設定されている。そして中立位置にあって
は回転する揺動板２ｏは揺動しないから、ピストン２６
はストロークせず、従って流体の吸入、吐出はなされな
い。次に制御機構を作動させスライダ１８を図の右方に
移動させていくと、揺動板２０はピボットビン２１を支
点として傾動し、これに伴ってピストン２６の下死点位
置が図の右方に移動してビスＩ−ンのスロトーク長が増
大し、揺動板２０が最大傾斜角をとる時ピストン２６は
最大ストロークとなり最大吐出量が得られる。上述のよ
うに揺動板２０の中立位置にてピストン２６が上死点位
置にある構成としたので。 揺動板２０の傾斜角が小さい時、ピストン２６はその上
死点位置、即ちシリンダの被圧縮空間の容量が最小の位
置から吸入ストロークを始めるから吐出量が僅かであっ
ても圧縮流体の圧縮効率が低下することがない。 尚、油室３１等から成る上記油圧制御機構に代えて、ハ
ウジング１１内に充満した流体圧（空気調和装置の圧縮
機の場合はシリンダ１４から漏出するブローバイガスの
圧力）を変化させてピストン２６の圧縮反力と、該ピス
トンと該ピストンに背圧として作用する前記流体圧との
バランス状態を制御して揺動板２０を傾動させる手段を
用いてもよい。又、油室３１には前記作動油に代えてポ
ンプの吐出圧を流入流出させるように構成してもよい。 このように、揺動板２０の傾斜角度を変えることにより
吐出量を零から最大まで無段階に可変制御できるため、
エンジンとの接続において定容量型ピストンポンプのご
ときクラッチが不要になる。上記作動に際し、ピストン
ロッド２７の端部と球面結合されたシュー２８を揺動回
転する揺動板２０に摺動追従させピストン２６にスロト
ークを与える密接手段は、前記第１の保持部材２９と第
２の保持部材３０とによる。即ち、第１の保持部材２９
は外周部付近に形成されたくり抜き孔２９ａにシュー２
８の胴部２８ａを遊嵌してフランジ部２８ｂを揺動板２
０に対し密接させ、シュー２８の運動と共に揺動板２０
の摺動面２０ａ′と平行方向１に自由に遊動する。この
ように第１の保持部材２９は第１図について説明した公
知例の保持部材２のように揺動板と同心に揺動板に保持
されたものではなく、シュー２８側に遊嵌されて自由遊
動が可能であるから公知例の保持部材２のくり抜き孔２
ａのようにシューの運動による干渉を避けるために大き
くくり抜く必要はなく、シュー２８の胴部２８ａよりや
や大径のくり抜き孔２９ａでよいことになる。ここでく
り抜き孔２９ａの径をシュー２８の胴部２８ａよりやや
大径にするのは、第３図に示すように揺動板２ｏの傾斜
角により、揺動板２ｏの異なる円周位置にあるシュー２
８は揺動板２ｏに対し互いに僅かに異な゛る偏位量で偏
位するから、ががるシュー２８の偏位運動を許容するた
めである。しがしシュ−２８同士の偏位量の差異は僅が
であるのでくり抜き孔２９ａの径はそれ程大きくする必
要はない。 第２の保持部材３ｏは、筒部３０−ａにて揺動板２０と
離脱不能に係合し、第１の保持部材２９の中心孔２９ｈ
より大きく、がっシュー２８の運動と干渉しない外径を
有するフランジ部３０ｂが第１の保持部材２９の中心孔
２９ｂの周縁面に密接する。尚、前記第１の葆持部材２
９の中心孔２９ｂは、シュー２８の運動に伴う自由遊動
番；おいて第２の保持部材３ｏの筒部３０ａと干渉しな
いほど十分な内径を有している。従って第２の保持部材
３０はフランジ部３０ｂで大きく遊動運動をする第１の
保持部材２９の中心孔２９ｂの周縁面を相対的に摺動し
つつ密接し、結局シュー２８を揺動板２０の摺動面２０
ａ′に密接追従させる。 上述したように本発明によれば、駆動軸に遊嵌されると
共に、外周部近傍に複数の通孔を円周方向に並列形成さ
れ、これら通孔にピストンと自在係合したシューの胴部
を遊嵌しシューの運動と共に揺動板に平行方向に運動す
るリング状の第１の保持部材と、第１の保持部材を遊貫
し揺動板の中心孔に抜止めされて嵌合する筒部と、第１
の保持部材を揺動板に密接するシューのフランジ部に対
し密接するフランジ部とを有する第２の保持部材とによ
ってシューの揺動板に対する摺動と密接状態を保持する
ようにしたため、第１の保持部材のくり抜き孔はシュー
の胴部よりやや大きい程度の孔ですみ、シューのプラン
ジ部もこれに伴い、このくり抜き孔から抜は出さない程
度の必要最小限の面積にとどめることができ、シューを
小型化できる。このシューの小型化に加え、第１の保持
部材と揺動板との係合は揺動板の中心孔に抜は止めされ
て嵌合し、第１の保持部材を保持する第２の保持部材に
より保持され、シューの半径方向外方への移動が第１の
保持部材により制限されないので揺動板の径を小さくす
ることができ、従ってポンプ全体の半径方向の寸法を小
さくすることができる。また、。第１の保持部材は、く
り抜き孔の径が小さいことに加えシューの移動と共に半
径方向に移動するように配されているので、その外径を
小さくすることができ、この結果、第１の保持部材の反
りの度合が小さくなり、揺動板の回転中もシューを揺動
板に対し確実且つ円滑に摺動密接させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の揺動板式ピスト、ンボンプにおけるピス
トンロッド、シューおよび揺動板の結合構成を示す一部
断面略図、第２図は本発明の一実施例に係る揺動板式ピ
ストンポンプを示す縦断面図で、揺動板が最大傾斜角度
にあるときの状態を示す図、第３図は第２図のｍ−ｍ線
に沿う断面図である。 １１・・・ハウジング、１２・・・シリンダブロック、
１３・・・駆動軸、１４・・・シリンダ、２ｏ・・・揺
動板、２０ｂ・・・中心孔、２６．２６’・・・ピスト
ン、２８・・・シュー、２８ａ・・・胴部、２８ｂ・・
・プランジ部、２９・・・第１の保持部材、２９ａ・・
・くり抜き孔。 ２９　ａ　’　、　２９　ａ　”　・＝切取・り部、２
９　ｂ　・・・中心孔、３０・・・第２の保持部材、３
０ａ・・・筒部、３０ｂ・・・プランジ部。 出願人　　ヂーゼル機器株式会社 代理人　弁理士　渡部敏彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、　ハウジングと、ハウジング内に回転自在に装着さ
   れた駆動軸と、ハウジング内に配さり、Ｍ動軸を中心と
   して該駆動軸と軸線を略平行にして円周方向に並列した
   複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、シリ
   ンダに夫々往復動自在に収容さ−れたピストンと、ピス
   トンに固定されたビストレロットと、駆動軸が貫通する
   中心孔を有し、駆動軸の回転と共に回転可能で、かつ駆
   動軸に対し、傾斜可能な揺動板と、揺動板の一側面ど摺
   接したフランジ部及び対応するピストン、ロッドと係合
   した一部を有するシューと、シューの揺動板に対する摺
   接状態を保持する保持手段とを備えた揺動板式ピストン
   機械において、前記保、持手段は。 中心に形成された中心孔と、外周部近傍に円周方向に並
   列形成されシューの胴部より若干大きい径の複数のくり
   抜き孔とを有し、前記中心孔が駆動軸に遊嵌されたリン
   グ状の第１の保持部材と、第１の保持部材の中心孔を遊
   貫し、揺動板の中心孔に抜止めされて嵌合する軸方向筒
   部と、筒部に一体に形成され、第１の保持部材の中心孔
   より大きく、かつシューの運動と干渉しない程度の外径
   を有する半径方向のプランジ部とを有する第２の保持部
   材とから成り、第１の保持部材は、前記くり抜き孔に対
   応するシューの胴部を遊嵌し、シューの運動と共に揺動
   板の前記−側面に平行方向に運動し、第２の保持部材が
   そのフランジ部で第１の保持部材を保持し、第１の保持
   部材をしてシューのフランジ部が揺動板の前記−側面に
   対して摺動自在でかつ密接状態を維持せしめるようにし
   て成る揺動板式ピストンポンプ。 ２、　前記第１の保持部材の相隣接する前記複数−のく
   り抜き孔ｉの外周縁が半径方向内方に窪んでいる特許請
   求の範囲第１項記載の揺動板式ピストンポンプ。 ３、前記第１の保持部材の前記くり抜き孔は、各々第１
   の保持部材の外周面に開口する切取り部を有し、該切取
   り部を介してシューと係合したピストンロッドがくり抜
   き孔内に挿入されるようにした特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の揺動板式％式％ ４、前記第１の保持部材の前記くり抜き孔は、各々第１
   の保持部材の内周面に開口する切取り部を有し、該切り
   取り部を介してシューと係合したピストンロッドがくり
   抜き孔内に挿入されるようにした特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の揺動板式ピストンポンプ。