JPS63134869A - 可変容量形ピストン機械 - 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】

（産業上の利用分野） 本発明は可変容量形ピストン機械、詳しくは複数個のピ
ストンをもつシリンダブロックと弁板及び斜板を備え、
この斜板の変位量の調整により吐出量又は吸入量を可変
とした可変容量形ピストンポンプ又はモータに関する。 、（従来の技術） 従来、複数個のピストンをもつシリンダブロック及び弁
板を備えた可変容量形ピストン機械において斜板の傾斜
角を調整するには、通常特公昭５３−５２２号公報に示
されているように、操作プランジャを用い、このプラン
ジャを斜板に接触サセルト共にプレッシャコンペンセー
タバルブ（ＰＣ弁）や定馬力制御弁を用い、これらＰＣ
弁や定馬力制御弁により前記操作プランジャを動作させ
、吐出量又は吸入量の調整を行なっているが、このピス
トン機械のように前記操作プランジャを用いることなく
、この操作プランジャの代りにシリンダブロックに設け
るピストンを利用して、前記斜板の傾斜角の調整が行な
えるようにした可変容量形ピストン機械を先に提案し、
出願した。（実願昭６１−８７８８２号） このピストン機械は、第５図に示した通り、弁板に設け
る高圧ポート（Ｈ）と低圧ポート（Ｌ）との中間部位置
に制御ポート（Ｐ）を設け、この制御ポート　（Ｐ）を
、電磁切換弁（ＳＶ）を介して前記高圧ポート（Ｈ）と
タンク（Ｔ）との一方に選択的に連通ずる如く成すと共
に、前記切換弁（ＳＶ）と制御ポート　ＣＰ）との連通
路に比例減圧弁（ＤＶ）を介装したものであって、前記
制御ポート（Ｐ）を高圧ポート（Ｈ）に切換えることに
より、前記高圧ポート（Ｈ）の圧力に応じて変化する前
記減圧弁（ＤＶ）の二次側圧力が前記制御ポート　（Ｐ
）に作用し、この二次側圧力が前記制御ポート　（Ｐ）
に連通ずるピストン孔（Ａ）に作用して、該ピストン孔
（Ａ）に内装するピストンを介して前記斜板を中立方向
に押動させられるのであり、ポンプにおける吐出圧力又
はモータにおける吸入圧力に応じて前記斜板の変位量が
調整され、吐出量又は吸入量を吐出圧力又は吸入圧力に
対し所定の値に制御することができるのである。また、
前記制御ポート（Ｐ）を前記タンク（Ｔ）に切換えるこ
とにより前記斜板をリターンばねの作用で最大傾斜角に
復帰させることができるのである。 （発明が解決しようとする問題点） 所が以上の如く操作プランジャを用いることなくシリン
ダブロックにおけるピストンを利用して斜板の傾斜角を
調整する場合、前記斜板に作用する傾転モーメントの変
化の影舌を受けて斜板がふらつき、傾斜角の調整が不安
定となって、高精度な吐出量又は吸入量の制御が行なえ
ない問題があったし、前記切換弁（ＳＶ）による前記斜
板の切換時、即ち、斜板を最大傾斜角位置に切換えたり
、最大傾斜角に位置する斜板を中立方向に調整するよう
に切換えたりする場合、前記ピストンによる斜板の切換
動作が急激に行なわれ、傾転モーメントの変化との相乗
作用で斜板切換時に衝撃が生ずる問題があった。 即ち、シリンダブロックには一般に奇数個（通常は９個
）のピストン孔が形成されているため、前記シリンダブ
ロックの回転によるピストン孔の位置変化により、これ
らピストン孔に内装するピストンを介して斜板に作用す
る傾転モーメントが変化するのである。 所で、前記した従来例の場合、比例減圧弁（ＤＶ）を用
いているため、斜板切換時のスピードは、前記減圧弁（
ＤＶ）を用いない場合に比較して減圧比率の選択で多少
は緩慢にできるが、反面前記斜板を押動する力も減圧比
率により小さくなるため傾転モーメントの変動に打勝つ
ことができず、前記斜板のふらつきの問題を完全に解決
することはできない。 本発明の目的は、傾転モーメントの変化による斜板のふ
らつきを防止して、安定的な斜板制御が行えると共に、
外部操作で斜板の動作速度を任意に制御可能として、斜
板切換時の衝撃をなくすることができる可変容量形ピス
トン機械を提供する点にある。 （問題点を解決するための手段） そこで本発明は、第１図に示したごとく、複数個のピス
トン（１）をもつシリンダブロック（２）と弁板（３）
とを備え、斜板（４）の傾斜角の調整により容量を可変
としたピストン機械において、前記弁板（３）に設ける
高圧ポート（５）と低圧ポート（６）との中間部位置に
、第１及び第２制御ポート　（Ｐ１）（Ｐ２）を設ける
と共に、スプール孔（７）に前記斜板（４）に連動じて
動作する第１スプール（Ｓ１）と、外部操作で動作する
第２スプール（Ｓ２）及び外部操作に対抗する押圧体（
９）とを内装し、かつ、前記高圧ボート（５）に連通ず
る高圧通路（５０）と、前記第１及び第２制御ポート　
（Ｐ１）（Ｐ２）に連通ずる第１及び第２制御通路（５
１）（５２）及びタンク通路（５３）とを備え、外部操
作による前記第２スプール（Ｓ２）の動作で前記第１及
び第２制御通路（５１）（５２）を前記高圧通路（５０
）とタンク通路（５３）とに可逆的に連通させ、前記第
１スプール（Ｓ１）の動作で前記斜板（４）のフィード
バック制御を行なうフィードバック制御弁（１００）を
設けたことを特徴とするものである。 （作用） 第３図（イ）のように斜板（４）が最大傾斜位置にある
とき、第３図（ロ）のごとく、外部操作により第２スプ
ール（Ｓ２）を動作させると、第１制御ボート（Ｐｉ）
に連通ずる第１制御通路（５１）が高圧通路（５０）に
、第２制御ポート（Ｐ２）に連通ずる第２制御通路（５
２）がタンク通路（５３）にそれぞれ連通することにな
り、この結果、斜板（４）は、前記第１制御ポート（Ｐ
１）に付与される高圧圧力に基づく押圧力の付加により
第３図（イ）の時計方向に傾転することとなる。 このとき、前記斜板（４）の傾転が、前記第１スプール
（Ｓ１）にフィードバックされて、前記第１スプール（
Ｓ１）を追従動作させるのであり、この結果、前記斜板
（４）が傾転モーメントの変化でふらつくことがあって
も、前記斜板（４）の中立方向のふらつきは前記第１ス
プール（Ｓ１）へのフィードバックにより解消されるの
である。 即ち、ふらつきによる前記第１スプール（Ｓ１）へのフ
ィードバックにより、第３図（ハ）の如く第１制御ポー
ト（Ｐｉ）がタンク通路（５３）に、第２制御ポート（
Ｐ２）が高圧通路（５０）に切換わり、第２制御ポート
　（Ｐ２）に付与される高圧圧力に基づ（押圧力が、傾
転モーメントの変化に伴うふらつき動作に対抗すること
となるのである。 かくして、斜板（４）は、第２スプール（Ｓ２）の動作
と、第１スプール（Ｓ１）の前記斜板（４）によるフィ
ードバック動作とを繰り返しながらその角度調整を行い
、該斜板（４）は、前記第２スプール（Ｓ２）の動作速
度に追従した速度で傾転されるのであり、該斜板（４）
の傾転時に変化することとなる前記第１制御ポート（Ｐ
ｉ）による傾転モーメントは、逐次、前記第２制御ポー
ト（Ｐ２）から付与される逆向きの傾転モーメントによ
り打ち消されて、該斜板（４）はふらつき無く安定的に
制御されることとなるのである。 （実施例） 第１図に示すものは、本発明ピストン機械を構成するモ
ータ（Ｍ）を備える純油圧伝動装置であって、駆動軸（
１０）を介して外部駆動するポンプ（Ｐ）をもち、該ポ
ンプＣＰ）の回転方向により高圧側と低圧側とが可逆的
に切換わる出入口ポート（１１）（１２）を、連結路（
１３）（１４）を介して前記モータ（Ｍ）の弁板（３）
に第２図のごと（割付ける高圧及び低圧ポート（５）（
６）に接続するごとくしている。 前記ポンプ（Ｐ）の駆動軸（１０）と同軸上には、チャ
ージポンプ（１５）を介装し、該チャージポンプ（１５
）をチェック弁（１θ）（１７）を介してそれぞれ前記
連結路（１３）（１４）に接続し、前記ポンプ（Ｐ）の
低圧側入口ボート（１２又は１１）に、漏れ油量を導入
するごとくしている。°尚、（１８）はチャージ圧を設
定するリリーフ弁である。 前記モータ（Ｍ）は、複数個のピストン（１）をもつシ
リンダブロック（２）と前記弁板（３）とを備え、クレ
イドルタイプの斜板（４）の傾斜角の調整により、前記
シリンダブロック（２）の一回転あたりの前記ピストン
（１）の吸入容量を増減させて回転数調整可能としてい
る。 尚、第２図において、（ｌａ）は前記ピストン（１）の
ピストン孔である。 しかして、本発明ピストン機械を構成する前記モータ（
Ｍ）において、前記弁板（３）に設ける高圧ポート（５
）と低圧ポート（６）との中間部位置、詳しくは前記シ
リンダブロック（２）の回転で前記ピストン（１）が高
圧ポート（５）から低圧ポート（６）へ、又低圧ポート
（６）から高圧ポート（５）へ移行する各死点（Ｄｉ）
（Ｄ２）に、第１及び第２制御ボート（Ｐｉ）（Ｒ２）
を設けると共に、次に詳述する構成をもつフィードバッ
ク制御弁（１００）を設けるのである。 すなわち、ハウジング（２００）に、閉鎖端面（７１）
及び操作圧室（７２）をもつスプール孔（７）を設け、
該スプール孔（７）に、前記斜板（４）にリンク（８）
を介して連動動作する第１スプール（Ｓ１）と、前記チ
ャージポンプ（１５）から電磁弁（４０）　、導入通路
（４１）及び絞り機構（４２）を介して前記操作圧室（
７２）に導入する外部操作圧（チャージ圧）により動作
する第２スプール（Ｓ２）、及び、前記外部操作圧に対
向するコイルスプリングで構成する押圧体（９）とを内
装する。 前記第１スプール（Ｓ１）は、第１及び第２ランド（Ｌ
１）（Ｒ２）を備え、第２スプール（Ｓ２）に設ける閉
鎖状の内孔（２０）に内装されて、該内孔（２０）との
間に、閉鎖側室（２工）、油室（２２）、及び開放側室
（２３）を形成するものである。 又、前記第２スプール（Ｓ２）は、第１〜第３環状凹室
（Ｒ１）〜（Ｒ３）及び、これらを前記内孔（２０）に
連通ずる第１〜第３連通孔（Ｈ１）〜（Ｒ３）を備え、
前記第１スプール（Ｓ１）の第１ランド（Ｌ１）の移動
で、前記第１連通孔（Ｈ１）を、前記閉鎖側室（２１）
と油室（２２）とに選択的に連通させると共に、前記第
１スプール（Ｓ１）の第２ランド（Ｒ２）の移動で、前
記第３連通孔（Ｒ３）を、前記油室（２２）と開放側室
（２３）とに選択的に連通させるものである。 尚、前記スプール孔（７）の開口側には、前記押圧体（
９）を受止める受体（７３）を介装している。 又、前記ハウジング（２００）に、前記第２環状凹室（
Ｒ２）に開口する高圧通路（５０）、前記第１環杖凹室
（Ｒ１）に開口する第１制御通路（５１）　、前記第３
環状凹室（Ｒ３）に開口する第２制御通路（５２）、お
よび前記ハウジング（２００）内のタンク（Ｔ）に開口
するタンク通路（５３）を形成する。 前記高圧通路（５０）は、前記連結路（１３）（１４）
間に介装するシャトル弁（１８）の出力側通路（１９）
を介して前記ポンプ（Ｐ）の高圧側出口ボート（１１又
は１２）と接続され、前記弁板（３）の高圧ボート（５
）と、前記通路（１９）及び連結路（１３又は１４）を
介して連通ずることとなるものである。 前記第１制御通路（５１）は、前記第１制御ポート（Ｐ
ｉ）に接続され、該第１制御ボート（Ｐ１）を、スプー
ル（Ｓｔ）（Ｓ２）の相対位置、即ち第１ランド（Ｌ１
）と第１連通孔（Ｈ１）との相対位置により、前記閉鎖
側室（２１）、前記第１スプール（Ｓ１）内に形成する
縦孔（３１）及び横孔（３２）、前記開放側室（２３）
で構成されるタンク通路（５３）と、前記高圧通路（５
０）とに、選択的に連通させるものである。 前記第２制御通路（５２）は、前記第２制御ポー１−　
（Ｒ２）に接続され、該第２制御ボート（Ｒ２）を、ス
プール（８１）（Ｓ２）の相対位置、即ち第２ランド（
Ｒ２）と第３連通孔（Ｒ３）との相対位置により、前記
高圧通路（５０）と、前記開放側室（２３）で構成され
るタンク通路（５３）とに、選択的に連通させるもので
ある。 しかして前記フィードバック制御弁（１００）では、前
記外部操作圧による前記第２スプール（Ｓ２）の動作で
、前記第１制御通路（５１）を、前記高圧通路（５０）
に、又、第２制御通路（５２）を前記タンク通路（５３
）に、それぞれ連通させ、前記第１スプール（Ｓ１）の
動作で前記斜板（４）の傾転をフィードバックして、前
記第１制御通路（５１）を前記タンク通路（５３）に、
前記第２制御通路（５２）を前記高圧通路（５０）に、
それぞれ連通させること＼なるのである。 次に、以上構成するモータ（Ｍ）の斜板（４）を最大傾
斜位置から中立方向に切換える場合について第３図に基
づいて説明する。（欠配

【イ］〜【二】）。尚、図中実
線矢印は流体（油）の流れを、又白抜き矢印は斜板（４
）゛に作用する傾転モーメントの方向を示している。

【イ】第３図（イ）のごとく、電磁弁（４０）を介して
第２スプール（Ｓ２）の操作圧室（７２）がタンク（Ｔ
）に開放されている時、第２スプール（Ｓ２）は、押圧
体（９）によりスプール孔（７）の閉鎖側端面（７１）
に当接され、第１制御ポート（Ｐｉ）は、前記閉鎖側室
（２１）からのタンク通路（５３）を介してタンク（Ｔ
）に開放されるのであり、一方、第２制御ボー）（Ｐ２
）には、前記油室（２２）を介して高圧通路（５０）が
連通されるのであって、前記斜板（４）は、前記第２制
御ポート　（Ｐ２）に付与される高圧圧力による傾転モ
ーメントにより、最大傾斜位置に安定的に保持されるこ
ととなる。

【０】電磁弁（４０）の切換により、操作圧室（７２）
にチャージ圧が導入されると、同図（ロ）のごとく、第
２スプール（Ｓ２）は、押圧体（９）に抗してスプール
孔（７）内を移動し、第１制御ポート（Ｐｉ）には、前
記油室（２２）を介して高圧通路（５０）が連通される
のであり、一方、第２制御ボー）　（Ｐ２）は、前−記
開放側室（２３）からのタンク通路（５３）を介してタ
ンク（Ｔ）に開放されることになり、この結果、斜板（
４）は前記第１制御ポート（ＰＬ）に付与される高圧圧
力に基づく押圧力の付加により中立方向に傾転すること
となる。

【ハ】このとき、斜板（４）の傾転が、リンク（８）を
介して第１スプール（Ｓ１）にフィードバックされて、
該第１スプール（Ｓ１）を追従移動させるのであり、斜
板（４）が傾転モーメントの変化でふらつくことがあっ
ても、前記第１スプール（Ｓ１）の追従移動によって、
同図（ハ）のごとく、第１制御ポート（Ｐｉ）はタンク
（Ｔ）に開放され、第２制御ポート　（Ｐ２）は高圧通
路（５０）に連通ずることとなるため、該斜板（４）に
は、第２制御ポート（Ｐ２）に付与される高圧圧力に基
づく押圧力が作用して、傾転モーメントの変化に伴う斜
板（４）のふらつき動作と対抗できることとなるのであ
る。

【二】以後、第２スプール（Ｓ２）が停止するまで、上
記［０１及び

【ハ］のフィードバックループが繰り返さ
れ、斜板（４）は、操作圧室（７２）に導入されるチャ
ージ圧に基づく前記第２スプール（Ｓ２）の移動速度に
追従して中立方向に傾転されるのであり、該斜板（４）
の中立方向への傾転により、シリンダブロック（２）の
一回転あたりのピストン（１）の吸入容量が減少され、
かつ、ポンプ（Ｐ）からは定量の流体（油）が供給され
ることからピストン（１）の単位時間あたりの吸入回数
が増大されて、モータ（Ｍ）は、その回転数を増大する
のである。又、前記第２スプール（Ｓ２）が任意の位置
で停止された場合でも、上記フィードバックループは維
持されることとなり、前記斜板（４）はその傾斜角を保
持し、モータ（Ｍ）は、所定の回転数で駆動されるので
ある。 かくして、上記【０】による斜板（４）の傾転時、該斜
板（４）に作用する傾転モーメントの変化によって生じ
るふらつき動作に、上記

【ハ】による逆向きの傾転モー
メントが対抗することとなるので、斜板（４）の傾転時
に変化することとなる前記第１制御ポート（Ｐｉ）から
付与される傾転モーメントが、逐次、前記第２制御ポー
ト（Ｐ２）から付与される逆向きの傾転モーメントによ
り打ち消されて、該斜板（４）をふらつき無く安定的に
制御できるのである。 以上の説明は、斜板（４）が最大傾斜位置から中立方向
に傾転する場合について説明したが、中立側から最大傾
斜方向に傾転する場合にも、前記斜板（４）は、前記第
２スプール（Ｓ２）のスプール孔（７）内の移動速度に
追従して傾転され、かつ又、傾転モーメントの変化によ
るふらつきを防止して安定的に制御されるのは云うまで
もない。 尚、上記実施例において、前記操作圧室（７２）に導入
するチャージ圧の導入路（４１）に介装した前記絞り機
構（４２）を可変と成して、前記第２スプール（Ｓ２）
の移動速度、即ち斜板（４）の傾転速度を極柱変化させ
るごとくしてもよい。 又、上記実施例では、第２スプール（ｓ２）の移動を、
チャージ圧を利用して行ったが、その他、前記シャトル
弁の出力側通路（１９）等から二次圧一定形の減圧弁等
を介して導入する減圧流体によって行ってもよいし、又
、手動操作で行ってもよい。 更に、上記実施例ではモータ（Ｍ）について説明したが
、本発明はポンプについても同様に適用できるものであ
る。 この場合、第４図に示すように、フィードバック制御弁
（１００）の高圧通路（５ｏ）には、弁板（３）の高圧
ポート（５）から延びる吐出ライン（１３０）を接続し
、又、操作圧室（７２）には、前記吐出ライン（１３０
）から例えば二次圧一定形の減圧弁（６０）を介した減
圧圧力を接続するのである。 （発明の効果） 以上のごとく、本発明によれば、斜板（４）の傾転時に
変化することとなる第１制御ポート（Ｐ１）による傾転
モーメントは、逐次、前記第２制御ポート　（Ｐ２）か
ら付与される逆向きの傾転モーメントにより打ち消され
ることとなるから、該斜板（４）をふらつき無く安定的
に制御できるのである。 また、前記斜板（４）は、第２スプール（Ｓ２）の動作
と、第１スプール（Ｓ１）の前記斜板（４）によるフィ
ードバック動作とを繰り返しながらその角度調整を行い
、前記第２スプール（Ｓ２）の動作速度に追従した速度
で傾転されるものであるから、外部操作で前記第２スプ
ール（Ｓ２）の動作スピードを調節することにより、該
斜板（４）の動作速度を緩慢する等、必要に応じて任意
に制御でき、斜板切換時の衝撃をなくすることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ピストン機械をモータに適用した場合の
実施例図面、第２図は弁板の平面図、第３図は動作を説
明する図面、第４図は同ピストン機械をポンプに適用し
た場合の実施例図面、第５図は従来技術の説明図である
。 （１）・・・・・・ピストン （２）・・・・・・シリンダブロック （３）・・・・・・弁板 （４）・・・・・・斜板 （５）・・・・・・高圧ポート （θ）・・・・・・低圧ポート （７）・・・・・・スプール孔 （９）・・・・・・押圧体 （Ｐ１）・・・・・・第１制御ポート （Ｐ２）・・・・・・第２制御ポート （Ｓ１）・・・・・・第１スプール （Ｓ２）・・・・・・第２スプール （５０）・・・・・・高圧通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のピストン（１）をもつシリンダブロック
   （２）と弁板（３）とを備え、斜板（４）の傾斜角の調
   整により容量を可変としたピストン機械において、前記
   弁板（３）に設ける高圧ポート（５）と低圧ポート（６
   ）との中間部位置に、第１及び第２制御ポート（Ｐ１）
   （Ｐ２）を設けると共に、スプール孔（７）に前記斜板
   （４）に連動して動作する第１スプール（Ｓ１）と、外
   部操作で動作する第２スプール（Ｓ２）及び外部操作に
   対抗する押圧体（９）とを内装し、かつ、前記高圧ポー
   ト（５）に連通する高圧通路（５０）と、前記第１及び
   第２制御ポート（Ｐ１）（Ｐ２）に連通する第１及び第
   ２制御通路（５１）（５２）及びタンク通路（５３）と
   を備え、外部操作による前記第２スプール（Ｓ２）の動
   作で前記第１及び第２制御通路（５１）（５２）を前記
   高圧通路（５０）とタンク通路（５３）とに可逆的に連
   通させ、前記第１スプール（Ｓ１）の動作で前記斜板（
   ４）のフィードバック制御を行なうフィードバック制御
   弁（１００）を設けたことを特徴とする可変容量形ピス
   トン機械。