JPS60206983A

JPS60206983A - 可変容量形ピストンポンプまたはモ−タ

Info

Publication number: JPS60206983A
Application number: JP59064691A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Iwasaki; 岩崎　正弘; Kazunari Nakagawa; 中川　一成; Makoto Yuki; 幸　良; Tadashi Ozeki; 尾関　忠; Yasushi Sera; 瀬良　恭史
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1985-10-18
Also published as: JPH0553944B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、各種の油圧機器分野等において利用可使なピ
ストン形のポンプまたはモータに関するものである。

（ロ）従来技術主として油圧機器分野で使用されるポンプまたはモータ
（回転動力を与えるとポンプとして機能し、高ｙモの作
動油を入力するとモータとして機能する流体機械を意味
する）には、大きく分けるとギヤ形、ベーン形およびピ
ストン形のものがあるが、最近ではギヤ形ポンプまたは
モータあるいはベーン形ポンプまたはモータに代えてピ
ストン形ポンプまたはモータが好んで使用される傾向に
ある。これはピストン形ポンプまたはモータが、高効率
である上にサイズを無段階に変化させることができ、し
かも、高圧用に適しているという長所を有しているため
であるが、その中でも特に効率の高い斜軸形ピストンポ
ンプまたはモータが注目を集めている。

ところで、可変容量式の斜軸形ピストンポンプまたはモ
ータは、ピストンを保持するシリンダプロ・ンクと、こ
のシリンダブロックの各シリンダ穴内に作動油を分配供
給するためのポートブロックとを、回転軸に対して傾動
可能に設けている。そして、このポートブロックを液圧
式のアクチュエータ等により傾動させることによって、
前記シリンタブロックの軸心と前記回転軸の回転中心と
のなす角度を変化させ、これによって１回当りのピスト
ンの押しのけ容積を調節することができるようになって
いる。そして、従来のものは、前記アクチュエータをパ
イロット圧により作動させるようにしており、そのパイ
ロフト圧をケーシング外に配設した方向制御弁により切
換供給することによって、前記シリンダプロ・ンクを容
量増大方向または容量減少方向に移動させるようにして
いる。ところが、外部に配置した方向制御弁でパイロフ
ト圧の供給を停止させ、あるいは供給方向を切換えるだ
けでは、シリンダブロックの作動位置を正確に把握する
ことができないため、精度の高い可変容量制御を行なう
ことが困難である。

なお、精密な可変容量制御を行なうには、前記シリンタ
ブロックの作動位置を検出し、この検出信号をサーボ弁
にフィードバックし、このサーボ弁で前記アクチュエー
タを制御することが考えられるが、このような制御シス
テムは構造が複雑である。そのため、よほどの精密制御
が要求される場合以外は、実用的でない。

（ハ）目的本発明は、このような事情に着目してなされたもので、
構造が簡単でしかもシリンダブロックおよびポートブロ
ックの傾斜角度を正確に調節することかできる可変容量
式のピストンポンプまたはモータを提供することを目的
とする。

（ニ）構成本発明は、前記目的を実現するために、傾斜角度調整機
構を、ポートブロックを傾動させる液圧式のアクチュエ
ータと、切換方向を前記ボートブロックの移動方向に略
一致させて該ポートブロック内に設けられその切換移動
により前記アクチュエータへの駆動用圧液の供給を制御
する弁体と、この弁体を切換移動させるための操作部材
とを備えてなるものにし、外部から前記操作部材に与え
られる運動に前記ポートブロックを追従させ得るように
構成したことを特徴とする。

（ホ）実施例以下、不発明の〜実施例を図面を参照して説明する。

第１図は１本発明にかかるピストンポンプまたはモータ
の概略縦断面図であり、図中１はケーシングである。ケ
ーシングｌは、円筒体状のフロントカバ一部２と、この
フロントカバ一部２の後端開口部に液密に蓋着したりャ
カ／へ一部３とからなるもので、前記リヤカバ一部３に
は対をなす流出入ポート４．５が開口させである。そ１
７て、このケーシングｌ内に回転軸６を収容している。

回転軸６は、入力または出力用のもので、第１の軸受７
を介して前記ケーシング１に支持されており、その外方
端部６ａを前記フロント力／へ一部２Ｉこ設けた開口部
２ａを通して外部に延出させている。

また、この回転軸６の前記ケーシング１内に位置する部
位にスプライン溝刻設部６ｂを設け、このスプライン溝
刻設部６ｂにトルクプレート８を嵌着している。トルク
プレート８は、円板状のもので前記回転軸６と一体に回
転するようになっている。そして、このトルクプレート
８の後方にシリンダブロック９を配設し、さらに、この
シリンダブロック９の後側にポートブロック１１を配設
している。シリンダブロック９は、前記トルクプレー１
８および前記回転軸６０回転中心Ｍに対して傾動可能に
、かつ可動軸心Ｌ（第１ｒｆｊＪはニュートラル位置を
示しており、この場合は、該可動軸心りか前記回転中心
Ｍと一致している）回りに回転可能に設けられた厚肉円
筒体状のもので、具体的には、その後端部９ａを前記ポ
ートブロック１１の前端面１２に摺接させた状態で前記
ポートブロック１１に植設した傾斜筒１３の外周に回転
可能に嵌合させている。また、このシリンダブロック９
には、前記可動軸心りに平行で前記トルクプレート８方
向に開口する複数のシリンダ穴１４が円周方向に等角間
隔をあけて設けである。そしてこれら各シリンダ穴１４
にピストン１５をそれぞれスライド可能に嵌合させてい
る。ピストン１５は、前記シリンダ穴１４内に嵌合する
ピストン本体部１６と、このピストン本体部１６から外
方へ延出させたロッド部１７とを一体に形成してなるも
ので本体部１６は、前記シリンダ穴１４の内周に適正な
間隔（０，０５１程度）を介して嵌合する嵌合部１８と
、この嵌合部１８と押え板１９との間に介設したピスト
ンリング２１とを備えている。

そして、前記ロッド部１７の先端、つまりピストン１５
の外方端１５ａは球状に形成されており、この外方端１
５ａを前記トルクプレート８に枢支させている。具体的
には、前記トルクプレート８の一端面に前記ピストン１
５と同数の球面受座２２を円周方向に等角間隔をあけて
設けておき、これら各球面受座２２にｉ！ｊ記各ピスト
ン１５の外方端１５ａを回動可能に嵌合させている。そ
して、これら各ピストン１５が前記トルクプレート８か
ら外れるのをピストンリテーナ２３により防止している
。また、ポートブロック１１は、ｉｆｊ記トルクプレー
ト８および前記回転軸６の回転中心Ｍに対して傾動可能
に設けられた厚肉円筒体状のもので、具体的には、前端
面１２を前記シリンダブロック９の後端面９ａに摺接さ
せるとともに、曲面状の後端面２０を前記リヤカバ一部
３に形成した摺接面２４に摺接させ、また、前記傾斜筒
１３を介して前記シリンダブロック９と一体に傾動可能
となしている。しかして、この摺接面２４は。

側面視円弧状に成形されており、その曲率中心Ｑ“が前
記回転重心Ｍと前記傾斜軸心りどの交点となる。また、
前記トルクプレート８と前記シリンダブロック９との間
には同期機構２５が設けてあり、このトルクプレート８
と前記シリンタブロック９との同期回転に伴わせて前記
各ピストン１５の内方端１５ｂ側に形成されるポンプ室
２６の８植を増減ｙせるようにしている。この同期機構
２５は、基端に環状取付部２７を有するとともに先端に
内向歯２８を有したリング部材２９を具備してなるもの
で、その環状取付部２７を前記シリンダブロック９の内
周に嵌着固定するとともに前記内向歯２８を前記スプラ
イン溝６ｂの後端部に噛合させている。具体的には、り
ング部材２９は、薄肉鋼板等により作られた段付円筒体
状のもので、その大径部分をなす環状取付部２７をピン
３１を用いて前記シリンダブロック９の内周に固定して
いる。そして、小径部分の先端開口端に前記スプライン
溝６ｂの本数に対応する数の内向歯２８を等ピッチで設
け、これらの内向歯２８を前記スプライン溝６ｂに傾動
可能に噛合させている。

また、前記ポンプ室２６は前記ピストン１５のピストン
本体１６と前記シリンダ穴１４とによって形成した室で
あり、流体通路３２を介してシリンダブロック９の後端
面９ａに開口させである。そして、第４図に示すように
、このシリンタブロック９の後端面９ａと摺合するボー
トブロシク１１の前端面１２に接続ポー）３３．３４を
開１コさせるとともに、このポートブロッ７１１の後端
面２０に前記各流出入ポート４，５に連通する接続ポー
）３５．３６を開口させ、さらに前記接続ポート３３と
接続ポート３５とを連通孔３７を介して、前記接続ポー
ト３４と接続ポート３６とを連通孔３８を介して、それ
ぞれ連通させている。

このようにして、一方の流出入ポート４に連通ずる接続
ポート３３は、前記トルクプレート８の回転中心Ｍと前
記可動軸心りを含む仮想分割面Ｎよりも第２図中右側の
領域工に存在するポンプ室２６に連通ずるように、また
、他方の流出入ポート５に連通ずる接続ポート３４は前
記仮想分割面Ｎよりも左側の匍域ＩＩに存在するポンプ
室２６に連通ずるようにそれぞれ半円弧状に形成されて
いる。

そして、このピストンポンプまたはモータは、前記ピス
トン１５の前記シリンダ穴１４に対する嵌合長さｔを１
ｍｍ程度の小さな値に定めるとともに、４１」記可動軸
心りの前記回転中心Ｍに対する傾斜角度θの最大値が１
５６以下に、好ましくは１０６程度になるように設定し
ている。また、前記回転軸６の内方端６ｂ側は前記トル
クプレート８およびシリンダブロック９ならびにポート
ブロック１１を貫通させてケーシング１のりャカパ一部
３まで延出させてあり、その延出端を前記リヤカバ一部
３に設けた第２の軸受３９により支持している。

さらに、前記トルクプレート８の反シリンダブロック側
の端面４１を静圧ベアリング４２を介して前記ケーシン
グｌに設けた受圧面４３に支持させている。具体的には
、前記トルクプレート８の各球面受座２２部に圧力ポケ
、ト４４を形成するとともに、前記ピストン１５の軸心
部に圧液導入路４５を設け、この圧力ポケット４４内に
前記ポンプ室２６内の作動流体の一部を導入するように
している。また、…」記トルクプレート８の他端面の前
記各球面受座２２に対応する部位を円形に突出させ、そ
の突出面４１を前記フロノトカ／＼一部２に設けた受圧
面４３に密接させている。また、前記突出面４１に圧力
ボケ・ｙ　ト４６を設け、この圧力ポケント４６に圧液
導入路４７を通して前記ポンプ室２６内の圧液の一部を
導入することにより前記静圧ベアリング４２を構成して
いる。そして、前記圧力ポケット４６内の圧液の軸方向
圧力の合力と、前記圧力ポケット４４内の圧液の軸方向
圧力の合力とを略バランスさせるようにしている。

さらに、このようなものにおいて、前記同期機構２５の
リング部材２９の外周囲にコイルスプリング４８を巻装
し、このコイルスプリング４８の付勢力で前記トルクプ
レート８および前記シリンダブロック９をそれぞれ対応
する受圧面４３および萌端面１２に常時転接させるよう
にしている。

すなわち、このコイルスプリング４８は、圧縮形のもの
で、その一端を前記リンク部材２９の段部端面に当接さ
せるとともに、他端を前記トルクプレー１・８の端面に
当接させている。

このようなものにおいて、さらに前記ボートブロック１
１に関連させて傾斜角度調整機構５１を設けている。傾
斜角度調整機構５１は、前記ポートブロック１１の回動
方向一端側に設けた第１の液圧式アクチュエータ５２と
１回動方向他端側に設けた第２の液圧式アクチュエータ
５３と、前記接続ポート３３．３４内に存在する作動液
のうち圧力の高い方を前記第１の液圧式アクチュエータ
５２に導く作動液供給系路５４と、前記第２の７り千ユ
エータ５３を前記作動液供給系路５４またはケースドレ
ン５５に選択的にｖｉ続する切換弁５６とを具備してな
る。第１の液圧式アクチュエータ５２は、１７１記ボー
トブロツク１１の上端部に上方に開口するシリンダ５７
を形成し、このシリンダ５７にピストン５８をスライド
゛可能に嵌合し、このピストン５８に枢着したロッド５
９の先端面５９ａを前記ケーシング１の天壁内面１ａに
当接させている。そして、これら両面１ａ、５９ａ間に
圧力ボケ’ニア　）　６１を形成し、この圧力ポケット
６１内に前記シリンダ５７内の作動液の一部をポート６
２を介して導入することによって静圧ベアリングを形成
するようにしている。また、第２の液圧式アクチュエー
タ５３は、前記ポートブロック１１の下端部に下方に開
口するシリンタロ３を形成し、このシリンダ６３にピス
トン６４をスライド可能に嵌合し、このピストン６４に
枢着しだロッド６５の先端面６５ａを前記ケーシングｌ
の底壁内面１ｂに当接させている。そして、これら両面
１ｂ、６５ａ間に圧力ポケット６６を形成し、この圧力
ポケット６６内に前記シリンダ６３内の作動液の一部を
ポート６７を介して導入することによって静圧ベアリン
グを形成するようにしている。一方、作動液供給系路５
４は、前記接続ポート３３．３４にそれぞれ連通ずる第
１、第２の流体通路６８．６９と、一端を高圧選択弁７
１を介してこれら流体通路６８．６９に連通させ′ると
ともに他端を前記第１の液圧式アクチュエータ５２のシ
リンダ５７に接続した共通流体通路７２とを具備してな
る。高圧選択弁７１は、前記両疏体通路６８．６９内の
圧力差によって作動する弁体７１ａを有している。すな
わち、この弁体７１ａは、低圧側の流体通路６９（６８
）を閉止し、高圧側の流体通路６８（６９）を共通流体
通路７２に接続し得るように構成されている。また、前
記切換弁５６は、第３図に示すように、前記ポートブロ
ックｌｌ内にケースドレン５５に連通するスプール保持
孔７３を穿設し、このスプール保持孔７３内に弁体たる
スプール７４をスライド可能に嵌合させている。なお、
前記スプール保持孔７３は、その軸心を前記ポートブロ
ック１１の移動方向に略一致させて設けてあり、したが
って、前記スプール３８は、同移動方向にスライドし得
るようになっている。スプール７４は、ラン１”７５．
７６間に流体流通溝７７を有したものである。そして、
前記スプール保持孔７３の内周の前記温体流通溝７７１
こ対応する部位に前記第１の液圧式アクチュエータ５２
のシリンダ５７に連通する流入ポート７８を開口させる
とともに、前記ランド７５に対応する部位に前記第２の
液圧アクチュエータ５３のシリンダ６３に連通ずる流出
入ポート７９の一端７９　ａを開口させている。また、
前記スプール７４の一端に操作ロッド８１を突設し、こ
の操作口・ンド８１のを透孔８２を通してケーシングｌ
外にまで延出させている。

次いで、この実施例の作動を説明する。

モータとして使用する場合には１例えば、一方の流出入
ポート４を高圧液圧源（図示せず）に接続するとともに
、他方の流出入ポート５をタンク（図示せず）に接続す
る。第１図に実線で示すニュートラル位置においては、
シリンダブロック９の軸心たる可動軸心りと回転軸６の
回転中心Ｍとのなす角度θが零であるため、トルクプレ
ート８にはトルクが発生せず、回転軸６は停止している
。この時、切換弁５６のスプール７４は、第３図に示す
中立位置に保持されており、第１の液圧式アクチュエー
タ５２のシリンダ５７に連通ずる・流λボート７８およ
び第２の液圧式アクチュエータ５３のシリンダ６３に連
通ずる流出入ポート７９は共にシリンダされた状態にあ
るものとする。したがって、高圧側の接続ポート３３内
の作動液が作動液供給系路５４を通して前記シリンダ５
７内に導で１れているか、ボートブロック１１は停止Ｊ
−姿勢を維持する。

この状態から、操作ロット８１を、例えば、図中Ｈ方へ
所要量だけ引き一ヒげ操作すると、切換弁５６のスプー
ル７４がスライドし、該スプール７４のランド７５が流
出入ポート７９の開口端７９ａよりも」一方へ変位する
ことになる。その結果、前記流入ポート７８と前記流出
入ポート７９が連通し、前記液圧アクチュエータ５３の
口、ツク状態が解除されるとともに、該アクチュエータ
５３のシリンダ６３内にも高圧の作動液が導入される。

換言すれば、高圧側の接続ポート３３内の作動液の圧力
か前記両アクチュエータ５２．５３のシリンダ５７．６
３内に作用することになる。そのため、ピストンおよび
シリンダ径の大きい第２の液圧式アクチュエータ５３の
作動力が、第１の液圧式アクチュエータ５２の作動力を
上まわることになり、ボートブロック１１が図中上方へ
曲面２４に沿って傾動しながら移動させられる。これに
伴って、シリンダブロック９も上方へ移動しつつ傾動し
１可動軸心りの回転中心Ｍに対する傾斜角度θがしだい
に増加していく。そのため、このシリンダブロック９に
保持されたピストン１５とトルクプレート８との協働に
より周知な斜軸形モータとしての作用が営まれ、前記回
転軸６が回転する。そして、前記ポートプロ・、り１１
が前記操作ロッド８１の移動量に対応する分だけ上方へ
移動すると、該ボートブロック１１が前記スプール７４
に追いつくことになり、前記流出入ポート７９が再びス
プール７４のランド７５により閉塞されて前記第２の液
圧アクチュエータ５３がロックされることになり、前記
ボートブロック１１およびシリンダブロック９の傾動が
停止する。この状態から　逆に前記操作ロッド８１を所
要量だけ下方に移動操作すると、今度は前記スプール７
４のう゛ンド７５が、前記流出入ポート７９の開口端７
９ａよりも下方に偏位する。その結果、第２の液圧式ア
クチュエータ５３のシリンダ６３が前記流出入ポート７
９を介１−でケースドレン５５に解放されることになり
、第２の液圧式アクチュエータ５３がフリーとなる。そ
のため、第１の流体アクチュエータ５２の作動力によっ
て前記ポートブロック９が図中下方へ移動させられ、前
記傾斜角度θが減少していく。そして、前記ポートブロ
ック１１が前記操作口・ンド８１の移動量に対応する分
だけ下方へ移動すると、該ポートブロック１１が前記ス
プール７４に追いつくことになり、前記流出入ポート７
９が再びランド７５により閉塞されて前記ポートブロッ
ク１１およびシリンダプロ・ツク９の傾動が停止する。

このようにして、可動軸心りの回転軸心Ｍに対する傾斜
角度θを零を含む所望の値に変更して、容量を可変制御
することができるわけであるが、このものは、前述のよ
うにスプール７４に接続した操作ロッド８１にポートブ
ロック１１およびシリンダブロック９を追従させ得るよ
うになっている。そのため、前記操作ロッド８１に加え
る操作量と、容量の変化量とを１対１で対応させること
が可能であり、サーボシステムを用いて容量制御を行な
う場合と同様な優れた操作性が得られる。

そのため、前記操作ロッド８１をウオーム歯車機構を用
いて操作するようにする等の工夫をこらせば、きわめて
精度の高い容量可変制御を行なうことも可能である。し
かも、このものは、サーボ弁や位置検出器等を一切必要
としないため構造が簡単であり、実施が容易である。

なお、前記実施例では、内部の圧液を利用してポートブ
ロック駆動用の液圧式アクチュエータを作動させるよう
に１〜だ場合について説明したが、本発明は、かならず
しもこのようなものに限定されるものではなく、例えば
、外部から専用の作動液を別途供給するようにしてもよ
い。しかしながら、前記実施例のようにすれば、配管の
煩雑化が防止でき、構成を筒路なものにすることができ
る。

まｆ：、液圧式のアクチュエータも、前記のものに限ら
ず１例えば、１組のピストンおよびシリンダによりポー
トブロックを作動させるようなものにしてもよいが、前
記のようにすれば、切換弁の構造をきわめて簡単なもの
にすることができる。

また、前記実施例では、モータとして使用する場合につ
いて説明したが、ポンプとして使用することもできるの
は勿論である。

（へ）効果本発明は以上のような構成であるから構造が簡単でしか
もシリンダブロックおよびポートブロックの傾斜角度を
正確に調節することができる可変容％に式のピストンポ
ンプまたはモータを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断面図、第
２図は第１図におけるＩＩ　−ＩＩ線断面図、第３図は
第１図における■−■線断面ＩＡ、第４図は第１図にお
けるＴＶ−４Ｖ線断面図である。１トケーシング６・１回転軸８１・　トルクプレート９・・・シリンダブロック９ａ−φ・後端面１１−・・ポートブロック１４・・・シリンダ穴１５・・・ピストン５１・・・傾斜角度調整機構５２．５３・・・液圧式のアクチュエータ７４・φ・弁
体（スプール）８１・・・操作部材（操作ロッド）代理人　弁理士　赤澤−博第２図第３図ｔ）１：１ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

旋出入ボートを有したケーシングと、このケーシングに
支持された入出力用の回転軸と、この回転軸と一体に回
転可能なトルクプレートと、このトルクプレートの回転
中心と交わる可動軸心回りに回転可能に設けられ前記可
動軸心と平行な複数のシリンダ穴を前記トルクプレート
に向けて開口させたシリンタブロックと、このシリンダ
ブロックの各シリンダ穴にスライド可使に嵌着され前記
トルクプレートに連結された複数のピストンと、前記シ
リンダブロックの反トルクプレート側の端面を摺接支持
しつつ該シリンダブロックとともに前記回転中心に対し
て傾動できるように設けられ前記ケーシングの流出入ポ
ートと前記シリンダ穴とを連通させるポートブロックと
、前記シリンダプロ、りおよびポートブロックを傾動さ
せて前記可動軸心の前記回転中心に対する傾斜角度を変
化させる傾斜角度調整機構とを具備してなるピストンポ
ンプまたはモータにおいて、前記傾斜角度調整機構を、
前記ポートブロックを傾動させる液圧式のアクチュエー
タと、切換方向を前記ポートプロ・ンクの移動方向に略
一致させて該ポートブロック内に設けられその切換移動
により前記アクチュエータへの駆動用圧液の供給を制御
する弁体と、この弁体を切換移動させるための操作部材
とを備えてなるものにし、外部から前記操作部材に与え
られる運動に前記ポートブロックを追従させ得るように
構成したことを特徴とする可変容量形ピストンポンプま
たはモータ。