JPS6149175A - 可変容量型油圧ポンプまたはモ−タの制御装置 - Google Patents

可変容量型油圧ポンプまたはモ−タの制御装置

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JPS6149175A
JPS6149175A JP59170728A JP17072884A JPS6149175A JP S6149175 A JPS6149175 A JP S6149175A JP 59170728 A JP59170728 A JP 59170728A JP 17072884 A JP17072884 A JP 17072884A JP S6149175 A JPS6149175 A JP S6149175A
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hydraulic
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Tatsu Yamazaki
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
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    • F04B1/2014Details or component parts
    • F04B1/2078Swash plates
    • F04B1/2085Bearings for swash plates or driving axles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01B3/00Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
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    • F01B3/103Control of working-fluid admission or discharge peculiar thereto for machines with rotary cylinder block
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    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/26Control
    • F04B1/30Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks
    • F04B1/32Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B1/324Control of machines or pumps with rotary cylinder blocks by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block by changing the inclination of the swash plate

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変容量型油圧ポンプまたはモータの制御装
置に関し、更に詳しくはパワーショベル、ブルドーザ−
1またはショベルドーザ−等の油圧ポンプまたはモータ
として使用できる可変容量型油圧ポンプまたはモータの
制御装置に関する。
〔従来の技術〕
高低2速に可変可能な油圧モータ又は油圧ポンプとして
使用できる可変型油圧アクチュエータとして、例えば特
開昭59−79078号公報に開示されたものが知られ
ている。
この可変型油圧アクチュエータは、ケーシングと、この
ケーシングに枢着された回転軸と、この回転軸に連結さ
れたシリンダブロックと、このシリンダブロックに挿入
されたプランジャに保持されたシューが摺接する斜板と
、上記シリンダブロックに隣接するようにケーシング内
に装着され且つ吸排ポートに通じる二つのキドニポート
を設けたプレートとからなり、上記斜板はシューの当接
面を平滑面部とするとともに反対面側に垂直面部と傾斜
面部とを形成し、ケーシングに設けた油圧駆動部材によ
り垂直面部あるいは傾斜面部のいずれか一方なケーシン
グに面接触させて斜板の傾斜角を変位させ、斜板の傾斜
角に対応して高速又は低速の2速に選択的に制御してい
るものである。
上記斜板に於て、矛2図(イ)c口)に示すようにケー
シング1側の隣接面は垂直面部4oと任意角度の傾斜面
部41とからなり、シュー側の隣接面は上記傾斜面部4
1の傾斜角度より大きい角度で傾斜面に形成されかつ上
記シューの摺接を可とするように平滑面部42とされて
いる。また、垂直面部40と傾斜面部41との分岐部分
には、ここを中心とするボール孔43が形成されており
、このボール孔43に対応する位置のケーシング1内壁
に形成されたボール孔(図示せず)との間にはボール4
4を挾持するようになっている。従って、垂直面部4o
の上端部に隣接する油圧駆動部材たる補助シュー16が
移動して垂直面部40をケーシング1内壁から離脱させ
るときにはボール44を中心にして斜板4が一定の角度
で回動することを可能にする。
すなわち、補助シュ−16背部に油圧が作用しに押され
て常にその垂直面部4oのみなケーシングlの内壁に接
触させて支持されている(矛2図(イ)参照)。しかし
、キドニポートからシリンシブロックのプランジャ側に
高圧を導くと同時にキドニポートから分岐した通路を介
して補助シュー16の端部に加圧された油が送り込まれ
補助シュー16が左方向に移動することになると、斜板
4は反時計方向に押され垂直面部40はケーシング1の
内壁から離脱され、代りに斜板4の傾斜面部41がシリ
ンダ1の内壁に接触されて支持されることになる(矛2
図(ロ)参照)。このとき、補助シュー16に作用する
背面側の押圧力fと斜板4の正面側に作用する押圧力F
との間には次の式が成立すると斜板4がその傾斜面部4
1でシリンダ1の内壁に安定した接触状態を維持するこ
とになる。すなわち、f>b/cLxFおよび1<b+
l/cL+1 x Fである。(但し、αはボール44
の中心と補助シュー16の中心までの距離、bはボール
44の中心からFの延長線までの距離、lはボール44
の中心から傾斜面41の下端までの距離である)そして
f=oのときすなわち、斜板4がその垂直面部40でシ
リンダ1の内壁に安定して接触することとなるのは、矛
2図(イ)に示すように、斜板4の正面側に作用する押
圧力Fがボール44の中心より上側に図中すだけ偏心し
た位置に作用することとなるからである。
ところで、矛2図C口)のように斜板4の正面側には高
圧側キドニポートからの高圧がプランジャとシューを介
して押圧力Fとして作用し、同時に補助シュー16に高
圧側通路から分岐した圧油が導かれて押圧力fが背面側
に作用した時上式によって高速状態が維持されるように
バラシスしている。一方この際斜板4の正面側にはなる
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、荷負荷、その他何らかの原因によって排
出側であるキドニポート側に圧が立つことかあり、この
圧によって斜板4の正面側に押圧力Fにプラスされた余
分な押圧力が作用し、矛2図c口)の状態のバランスが
くずれ、斜板4が余分な力で時計方向に押されて傾転角
を2・2図(イ)のような低速側に切換えてしまったり
、矛2図(イ)c口)の中間の位置に変位させて不安定
状態にしてしまうおそれがあり、その結果ブルドーザ−
等に塔載した一対の油圧モータの回転速度が異なり、ブ
ルドーザ−等が曲進してしまうおそれも有る。
〔問題点を解決する為の手段〕
従って本発明は、排1出側のキドニポート側が何らかの
原因で高圧になっても、この圧の変動にかかわりなく常
に所望の位置に安定して斜板が保持されているようにし
た可変容量型油圧ポンプまたはモータの制御装置を提供
することを目的とするものである。
この目的達成の為、本発明の構成はケーシングに枢着さ
れた回転軸と、この回転軸に連結されたシリンダブロッ
クと、当該シリンダブロックに設けたシリンダ内に摺動
自在に挿入された複数のプランジャと、シリンダブロッ
クの回転に伴って各シリンダを高圧側または低圧側に選
択的に接続する左右一対のキドニポートと、各プランジ
ャに保持されたシューと、これらシューが摺接する斜板
とを有し、当該斜板にはシューが当接する平滑面と、こ
の平滑面と対向する反対面側に垂直面部と傾斜面部を形
成し、この斜板と対向して当該斜板の傾転角を変位させ
る油圧駆動部材を設けてな、る油圧ポンプまたはモータ
において、前記油圧駆動部材は、前記一対のキドニポー
トに対応して左右位置に配置され、かつ、それぞれが制
御バルブを通して同一側に位置するキドニポートに直接
あるいは間接的に接続されることを特徴とするものであ
る。
〔作 用〕
油圧駆動部材が同一側のキドニポートにそれぞれ接続さ
れているから、各キドニポートの圧に変動があってもこ
の変動圧力は油圧1駆動部材にも4かれて斜板に対する
抑圧力は相殺される。
〔実施例〕
以下本発明の実施の1態様を矛1図、2・3図、214
図について説明する。
矛1図は本発明の好適な一実施態様に係る油圧回路であ
る。
即ち、油圧モータ51は油圧駆動回路58゜59を介し
てシャツトルバルブ6oの三つノホジションのいずれか
と選択的に接続され、このシャツトルバルブ60は回・
路58α、59αを介して切換制御バルブ55αの三つ
のポジションのいずれかと接続し、切換制御バルブ55
αの各ポジションは切換時にポンプ56又はタンク57
に選択的に接続されて−る。
他方油圧モータ51の斜板52は油圧駆動部材たる二つ
の斜板制御シリンダ53α、53bの0ツドと連結し、
ピストン室に高圧が導かれるとスプリング53cに抗し
てロッドが伸長し、これにより斜板52を図に於て時計
方向に移動して油圧モータ51を高速制御させ、逆にピ
ストン室がタンク側に接続されるとスプリング53cの
復元力でロッドが圧縮し、斜板52を反時計方向に移動
して油圧モータ51を低速制御させる−ようになってい
る。
斜板制御シリンダ53α、53bのピストン室は回路6
1α、61hを介してそれぞれのパイロット制御バルブ
62α、626の上下いずれかのポジションに選択され
、上側ポジションに接続されるとピストン室に高圧が導
かれ、下側ポジションに接続されると回路を介してタン
ク57に通じるようになっている。
各パイロット制御バルブ62α、62zには一側のスプ
リングと対向するパイロット制御回路63が接続され、
この回路63は高速・低速制御用切換バルブ55の下側
低速ポジション又は上側高速ポジションのいずれかのポ
ジションを介してポンプ56又はタンク57と選択的に
接続されている。
更に一方のパイロット制御バルブ62bは制御回転64
αと接続し、この制御回路は油圧、駆動回路58に直接
接続され、同様に他方のパイロット制御バルブ62bも
制御回路64bに接続し、この制御回路は油圧駆動回路
59に直接接続されている。この為パイロット制御バル
ブ62α、62bがパイロット制御回路63からの高圧
で上側ポジションに切換れると、これらの上側ポジショ
ンを介して制御回路64α、64hがそれぞれ回路01
α、61hを介して制御シリンダ53α、53bのピス
トン室に接続される。いいかえれば一方の制御シリンダ
は高圧側に導かれ、他方の制御シリンダは低圧側に接続
される。尚制御回路64α。
646は例えば分岐回路等を介して間接的に油圧駆動回
路58.59に接続してもよく、又制御バルブ62α、
62bは手動でも、電気式でもよい。
尚又、69.70は公知のブレーキバルブ、72はスイ
ベルトジョイントである。
次に作動について述べる。
油圧モータ51を高速駆動する場合、切換制御バルブ5
5αを例えば上側ポジションに切換え、又もう一つの高
速・低速制御用切換バルブ55を上側ポジションに切換
える。この時ポンプ56からの圧が切換バルブ55−パ
イロット制御回路63を介してパイロット制御バルブ6
2α。
62bに作用し、このパイロット圧で各パイロット’J
制御バルブ62α、62hを上側ポジションに切換え、
これにより各制御回路64α、64bをそれぞれ回路6
1α、61bに接続する。一方ポンプ56からの圧油は
切換制御バルブ55αの上側ポジションより回路58α
に導かれ、この回路58αのパイロット圧はシャツトル
バルブ60を上側ポジションに切換えるから、回路58
αの圧油は駆動回路58に導かれて油圧モータ51を駆
動し、同時に、駆動回路58から分岐した制御回路64
α−パイロット制御バルブ62α−回路61αを介して
一部の圧油が制御シリンダ53αのピストン室に導かれ
る。
他方回路59αは切換制御バルブ55αの上側ポジショ
ンを介してタンク57に接続されているから、他方の制
御シリンダ53bのピストン室は回路61b−パイロッ
ト制御バルブ62’7!I−制御回路64b−駆動回路
59−シャツトルバルブ6〇−回路59αを介してタン
ク側に接続される。この為一方の斜板制御シリンダ53
αのロッドが伸長し、斜板52が時計方向に移動し油圧
モータ51を高速駆動する。この時駆動回路59に排出
された作動油はシャツトルバルブ6〇−回路59α−切
換制御バルブ55αを介してタンク57に排出される。
この際他方の制御シリンダ53bのピストン室は低圧で
あり、ロッドを伸長しないから、他方の制御バルブ53
bによる傾転角制御は行なわれない。しかも注目すべき
ことは、油圧モータ51に荷負荷がかかったり、又は他
の何らかの原因で排出側回路59が高圧になり、この圧
が斜板52の正面側に作用しても、この圧は制御回路6
4bより制御シリンダ53bのピストン室にも作用して
ロッドを伸長し、斜板52を押すから、回路59内の圧
と制御シリンダ53bとの押圧力が相殺され、その結果
斜板52の傾転角は変化しない。
次に油圧士−夕51を低速制御する場合には、高速・低
速制御用切換バルブ55を下側ポジションに切換える。
この時パイロット制御回路63はタンク57に通じるか
ら、各パイロット制御バルブ62α、62bはスプリン
グ力で下側ポジションに切換えられ、各制御回路64α
、64bは遮断されると同時に制御シリンダ53α、5
3bのピストン室は回路61α、 61b、−パイロッ
ト制御バルブ62α、62b、低圧回路を介してそれぞ
れタンク57に接続される。この為各制御シリンダ53
α、53bo5ストト:ン室は低圧となりスプリング5
3Cの復元力で各ロッド53αを圧縮させ、斜板52を
反時計方向に移動して油圧モータ51を低速駆動させる
次に油圧モータとその駆動装置の実施例を矛3図、牙4
図について説明する。この際矛1図の回路中の部材に相
当するものは同一の符号を付して説明するものとする。
油圧モータは、矛3図に示すように、ケーシング1と、
回転軸2と、シリンダブロック3と、斜板4と、バルブ
プレート5とを有し、ケーシング1にはシャツトルバル
ブ60を組み込んだボディ60αとパイロット制御バル
ブ62α、62bを組み込んだボディ62が結合されて
いる。
上記ケーシング1は、内部に内空し10を有するととも
に中央に前記回転軸2を枢着している。そして、上記内
空部10内には前記シリンダブロック3、斜板4を有し
ている。また、ボディ60αには、吸込油路と排出油路
と補助油路61α、 615が設けられている。吸込油
路は矛1図の回路58αに接続されると共にバルブプレ
ート5の一方のキドニポート33Wに接続され、同様に
排出油路は;1l−1図の回路59αに接続されると共
にバルブプレート5の他方のキドニポート33b(図示
せず)に接続されてbる。
補助油路61α、61bはパイロット制御バルブ62α
、62bの通路に接続すると共にケーシングlに設げた
通路13を介して一対の油圧駆動部材たる制御シリンダ
53α、53bに接続されて込る。
制御シリンダ53α、53bはケーシング1内に設けら
れ、その設置位置は前記各キドニポート33fZ 、 
33bの延長線上であり、且つ斜板4の背面側である。
いいかえれば斜板4の背面側に対向し、且つ斜板4の上
下端を結ぶ中心線の左右両側に一対設けられている。
制御シリンダ53α、53b内にはピストン15が摺動
自在に挿入され、このピストン15には自在継手を介し
てリテーナプレート16が保持されている。
伺、図示した油圧駆動部材は斜板4の背部垂直面部40
に対向させてbるが、傾斜面部41に対向してもよいし
、又斜板4の正面側たる平滑面42に対向させても設計
上可能である。
上記回転軸2は、前記ケーシング1の中央にベアリング
20.21を介して枢着されかつシール部材22により
封じられてbるとともに、内空部10内で前記シリンダ
ブロック3をその中央でスプライン結合により連結して
なり、シリンダブロック3が内空部lo内で回転し得る
ようにこれを保持している。また、回転軸2にシリンダ
ブロック3を連結する方法は、上記スプライン結合のほ
か任意に選択されること勿論である。
上記シリンダブロック3は、全体に肉厚の円板状に形成
されており、複数個のシリンダ3゜が穿設されている。
このシリンダ3o内には一端開口からプランジャ31が
挿入されており、のリテーナプレート32の先端面は矛
2図に示す斜板4の平滑面42に当接している。
上記各シリンダ30の他端はポート30αを介してそれ
ぞれバルブプレート5のキドニポート33α、33bに
通じている。ポート30αはシリンダブロック3の回転
に応じてキドニポート33α。
33bに選択的に通じてこれにより吸込用油路あるいは
排出用油路と選択的に連通ずるようになっている。また
、このシリンダブロック3には、当該シリンダブロック
3を常にプレート5に、また上記リテーナプレート32
を常に斜板4にそれぞれ押し付ける押圧装はが設けられ
ている。
すなわち、シリンダブロック3の中央近傍の回転軸2に
隣接する部位には適宜広さの空間が形成されており、当
該空間にシリンダブロック3からストッパ34を突設す
るとともにこのストッパ34に一方の駒35cLを係止
させ、この駒35αにスプリング36の一端を保持させ
かつスプリング36の他端を他方の駒35bに係止させ
るようにし、他方の駒35bにシリンダブロック3を貫
通するピン37を当接させるとともにこのピン37先端
に球状カラー38を当接させ、さらにこのカラー38の
外面にリテーナプレート32に装着された止め片39を
当接させてなるものである。すなわち、この抑圧装置は
、スプリング36の反発力でシリンダブロック3をプレ
ート5に押し付けるとともにリテーナプレート32を止
め片39により斜板4に押し付けているものである。従
って、シリンダ3o内が無圧状態にあるときから加圧状
態に移行するとき、シリンダブロック3とプレート5と
の間から油が漏出しシリンダブロック30回転が阻害さ
れることとなる虞れがなくなり、順調にシリンダブロッ
ク3を回転させ回転軸2を回転させることが可能になる
上記斜板4に於て、ケーシング1側の隣接面は垂直面部
40と任意角度の傾斜面部41とからなり、リテーナプ
レート32側の隣接面は上記傾斜面部41の傾斜角度よ
り大きい角度で傾斜面に形成されかつ上記リテーナプレ
ート32の摺動を可とするように平滑面部42とされて
いる。また、垂直面部4oと傾斜面部41との分岐部分
には、ここを中心とするボール孔が形成されており、こ
のボール孔に対応する位置のケーシング1内壁に形成さ
れたボール孔(図示せず)との間にはボールを挾持する
ようになってAる。従って、リテーナプレート16が左
方向に移動して垂直面部4oをケーシングl内壁から離
脱させるときにはボールを中心にして斜板4が一定の角
度で時計方向に回動することを可能にする。すなわち、
各シリンダi内のピストン15に油圧が作用していない
ときは、いいかえれば矛1図に於て、各制御シリンダ5
3α。
53bのピストン呈が低圧になっている時は、前記シリ
ンダブロック3の押付装置とキドニポート33α又は3
3bからの油圧により斜板4は常にその垂直面部40の
みをシリンダ1の内壁に接触させて支持され、モータは
低速駆動となる。
しかし、シリンダ耕宇内に加圧された油が送り込まれピ
ストン15とリテーナプレート16が左行することにな
ると、斜板4の垂直面部40はリテーナプレート16に
よって左方向に押されシリンダ1の内壁から離脱され、
代りに斜板4の傾斜面部41がシリンダ1の内壁に接触
されて支持され、モータは高速駆動となる。
次に114図はパイロット制御バルブ62α、62bの
断面図であり、そのボディ62はボディ60αの端部に
保持されている。
ボディ62内には弁孔80カ;形成され、との弁孔80
はパイロット通路63、左右一対のポート81α、81
b、左右一対の低圧通路82α、82bと、左右一対の
吸排通路83α、83bと通じている。
ポート81α、81bはそれぞれ矛1図の制御回路64
α、64bと接続され、同じく通路82α、826はタ
ンク57にそれぞれ通じており、又通路B3a 、 8
3bはボディ60α内の通路61(Z 、 61bにそ
れぞれ接続されている。
弁孔80内には左右一対のスプール84α、84bが摺
動自在に挿入され、各スプール84α、84hにはポー
ト81α、81bを通路83α、83bにそれぞれ開閉
する環状溝85α、85bを外周に形成し、又内部に通
路82α、82bをそれぞれ通路83α。
83Aに開閉させる通路86α、86bが形成されてい
る。
二つのスプール84α、84bの中間には弁孔80内に
おける油室80αが設けられ、この油室80、lZ内に
は栓部材86を介して矛1図の回路63が開口している
。又各スプール84α、84bの背部には油室87α、
87bとスプリング88α。
88bが設げられている。
次に作動について述べる。
矛4図のパイロット回路63に高圧が導かれると各スプ
ール84α、84bがスプリング88α。
88Aに抗して左右に移動し、これにより制御回路64
αの圧油がポート81αを介して環状溝85αに吐出し
、更に通路83α−通路61J−補助通路13を介して
一方の制御シリンダ53αに導かれ、これによりリテー
ナプレート16が斜板4の垂直面42を押して矛2図C
口)のような状態に傾斜角を変位させ高速制御を行なう
一方制御回路64αから分岐している吸入通路からは一
方のキドニポート33aに高圧が供給され、更にシリン
ダ30に高圧が導入されてシリンダブロック3と回転軸
2を回転する。
又矛4図に於て、左側スプール84hが左行するとポー
ト81bが環状溝85bを介して通路83&に通じ、こ
れにより他方の制御シリンダ53Aのピストン呈は通路
6L6−通路83A−i状溝85,6−ポート816を
介して低圧側の制御回路64bに接続される。
この時制御回路646と分岐している排出通路には他方
のキドニポート33bが接続している。
従ってこの状態では一方の高圧側キドニポート33αか
ら油圧力が斜板4の平滑面42に作用すると共に制御シ
リンダ53αからの油圧力が背面側に作用してバランス
し同じく他方の低圧側、ギドニポート335と他方の制
御シリンダ536は低圧でバランスしている。
しかし、何らかの原因でキドニポート33bに圧が立つ
と、この圧力が斜板4の平滑面側に作用しても、三の圧
は制御シリンダ53bのピストンにも作用して斜板4の
背面を押し、互いに同次に矛4図のパイロット制御バル
ブの回路63をタンク側に接続すると二つのスプール8
4a、 84bはそれぞれスプリングssa 、 88
6に押され、各通路83α、83bはそれぞれ通路86
α。
86.6を介して通路82α、82bに接続され、これ
により制御シリンダ53α、53bは両方共低圧側に接
続されることとなる。従って斜板4は矛2図(イ)、矛
3図の状態に復帰し、低速状態となる。
以上のように本発明は高圧側のキドニポートと低圧側の
キドニポートと対応する位置に各キドニポートに導かれ
る同一の油圧が導かれる油圧駆動部材を斜板に対向して
左右一対設けたから、一方のキドニポート側の油圧に変
化があってもこの変化は当該キドニポートと対応する一
方の油圧、駆動部材でも発生し、互いに相殺するから斜
板の傾斜角を所望の設定位置に常に保持できる。従って
本発明に係る油圧モータ、ポンプ等を一対塔載した車両
等の走行に悪影響を与えないものである。
【図面の簡単な説明】
矛1図は本発明の一実施例に係る油圧回路図、矛2図(
イ)(ロ)は従来の斜板の略示正面図、矛3図は本発明
の一実施例に係る油圧モータの縦断正面図、矛4図はパ
イロット制御バルブの縦断割面図である。 1・・・ケ千シング、2・・・回転軸、3目・シリンダ
ブロック、4・・・斜板、30・・・シリンダ、31・
・・プランジャ、32・・・シュー、33α、33b・
・・キドニポート、40・・・垂直面部、41・・・傾
斜面、42・・・平滑面、53cL。 53b・・・油圧駆動部材、52LL、 62b・・・
制御バルブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ケーシングに枢着された回転軸と、この回転軸に連結さ
    れたシリンダブロックと、当該シリンダブロックに設け
    たシリンダ内に摺動自在に挿入された複数のプランジャ
    と、シリンダブロックの回転に伴つて各シリンダを高圧
    側または低圧側に選択的に接続する左右一対のキドニポ
    ートと、各プランジャに保持されたシューと、これらシ
    ューが摺接する斜板とを有し、当該斜板にはシューが当
    接する平滑面と、この平滑面と対向する反対面側に垂直
    面部と傾斜面部を形成し、この斜板と対向して当該斜板
    の傾転角を変位させる油圧駆動部材を設けてなる油圧ポ
    ンプまたはモータに於て、前記油圧駆動部材は前記一対
    のキドニポートに対応して左右位置に配置され、かつ、
    それぞれが制御バルブを通して同一側に位置するキドニ
    ポートに直接あるいは間接的に接続されることを特徴と
    する可変容量型油圧ポンプまたはモータの制御装置。
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