WO2013146802A1 - 流体圧ポンプ - Google Patents

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WO2013146802A1
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valve plate
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area
bridges
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篤志 柿野
崇志 三浦
健太 川崎
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2021—Details or component parts characterised by the contact area between cylinder barrel and valve plate
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    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/22—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure pump, for example, an axial piston fluid pressure pump.
  • a fluid pressure pump for example, an axial piston fluid pressure pump.
  • Patent Document 1 discloses a conventional axial piston type hydraulic pump.
  • the axial piston type hydraulic pump includes a cylinder block provided with a plurality of cylinders, a plurality of pistons slidably disposed in the plurality of cylinders, and a valve plate.
  • the cylinder block is formed with a cylinder port that is connected to the cylinder and opens on the sliding surface of the cylinder block.
  • the valve plate includes a sliding surface facing the sliding surface of the cylinder block and a back surface opposite to the sliding surface.
  • the valve plate is provided with a suction port and a discharge port. The discharge port is branched into three discharge holes on the back side.
  • An object of the present invention is to reduce pressure loss in a fluid pressure pump.
  • the fluid pressure pump includes a port plate having a first port and a second port, one of which functions as a suction port and the other functions as a discharge port, and a piston unit.
  • the port plate and the piston unit rotate relatively around the rotation axis.
  • the piston unit includes a barrel in which a plurality of cylinders are formed, a plurality of pistons that reciprocate in the plurality of cylinders, and a valve plate in which a plurality of valve plate holes connected to the plurality of cylinders are formed. With.
  • the plurality of valve plate holes are arranged on a circumference around the rotation axis.
  • Each of the first port and the second port is formed in an arc shape centered on the rotation axis.
  • the port plate includes a plurality of first bridges that divide the first port in the circumferential direction to form a plurality of first port holes, and a plurality of second port holes that divide the second port in the circumferential direction. And a plurality of second bridges to be formed. The sum of the number of the plurality of first port holes and the number of the plurality of second port holes is larger than the number of the plurality of valve plate holes.
  • the sum of the number of the plurality of first port holes and the number of the plurality of second port holes is larger than the number of the plurality of valve plate holes, the number of the plurality of first bridges and the number of the plurality of second bridges are large. Therefore, the width of the first bridge and the width of the second bridge can be reduced. Therefore, the pressure loss is reduced.
  • the number of the plurality of first port holes and the number of the plurality of second port holes are equal.
  • a fluid pressure pump includes a port plate having a first port and a second port, one of which functions as a suction port and the other functions as a discharge port, and a piston unit.
  • the port plate and the piston unit rotate relatively around the rotation axis.
  • the piston unit includes a barrel in which a plurality of cylinders are formed, a plurality of pistons that reciprocate in the plurality of cylinders, and a valve plate in which a plurality of valve plate holes connected to the plurality of cylinders are formed. With.
  • the plurality of valve plate holes are arranged on a circumference around the rotation axis.
  • Each of the first port and the second port is formed in an arc shape centered on the rotation axis.
  • the port plate includes a plurality of first bridges that divide the first port in the circumferential direction to form a plurality of first port holes, and a plurality of second port holes that divide the second port in the circumferential direction. And a plurality of second bridges to be formed. Any one of the plurality of valve plate holes is referred to as an arbitrary valve plate hole.
  • the first area as the area of the plurality of first bridges overlapping the arbitrary valve plate hole is the relative rotation around the rotation axis of the piston unit and the port plate.
  • the second area as the area of the portion overlapping the arbitrary valve plate hole of the plurality of second bridges changes according to the relative rotation.
  • the quotient obtained by dividing the maximum value of the first area by the area of the arbitrary valve plate hole and the quotient obtained by dividing the maximum value of the second area by the area of the arbitrary valve plate hole are smaller than 0.65.
  • the pressure loss is reduced because the quotient obtained by dividing the maximum value of the first area by the area of the arbitrary valve plate hole and the quotient obtained by dividing the maximum value of the second area by the area of the arbitrary valve plate hole are small.
  • the quotient obtained by dividing the maximum value of the first area by the area of the arbitrary valve plate hole and the quotient obtained by dividing the maximum value of the second area by the area of the arbitrary valve plate hole are equal.
  • pressure loss in the fluid pressure pump is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic view of a fluid pressure actuator including a fluid pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fluid pressure pump according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a valve plate provided in the fluid pressure pump according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a port plate provided in the fluid pressure pump according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an overlapping state of the valve plate hole and the bridge.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a port plate provided in a fluid pressure pump according to a comparative example.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the pressure loss and the rotation angle in the fluid pressure pump according to the first embodiment and the fluid pressure pump according to the comparative example.
  • the fluid pressure actuator 100 is, for example, an EHA (Electro-Hydrostatic Actuator) used in an aircraft steering system.
  • the fluid pressure actuator 100 includes an electric motor 1, a fluid pressure pump 2, an output cylinder 3, a return passage 6, a first output cylinder passage 7, and a second output cylinder passage 8.
  • the output cylinder 3 includes a first output cylinder chamber 31, a second output cylinder chamber 32, and an output piston 33 disposed between the first output cylinder chamber 31 and the second output cylinder chamber 32.
  • the working fluid is, for example, working oil.
  • the fluid pressure pump 2 includes a first port 11 and a second port 12.
  • the electric motor 1 drives the fluid pressure pump 2.
  • the fluid pressure pump 2 discharges the working fluid sucked from the second port 12 from the first port 11.
  • the electric motor 1 rotates in the second direction opposite to the first direction
  • the fluid pressure pump 2 discharges the working fluid sucked from the first port 11 from the second port 12. That is, one of the first port 11 and the second port 12 functions as a suction port and the other functions as a discharge port.
  • the suction port and the discharge port are switched.
  • the first output cylinder flow path 7 connects the first port 11 and the first output cylinder chamber 31.
  • the second output cylinder flow path 8 connects the second port 12 and the second output cylinder chamber 32.
  • the working fluid leaking from the fluid pressure pump 2 is stored in the accumulator 4 connected to the return flow path 6.
  • the working fluid stored in the accumulator 4 is returned to the first output cylinder flow path 7 via the one check valve 5 when the pressure of the return flow path 6 exceeds the pressure of the first output cylinder flow path 7.
  • the working fluid stored in the accumulator 4 is returned to the second output cylinder flow path 8 via another check valve 5 when the pressure of the return flow path 6 exceeds the pressure of the second output cylinder flow path 8.
  • the fluid pressure pump 2 includes a port plate 10 and a piston unit 20.
  • the port plate 10 is fixed, and the piston unit 20 is rotatably supported.
  • a first port 11 and a second port 12 are formed in the port plate 10.
  • the piston unit 20 includes a barrel 21, a plurality of pistons 23, a valve plate 24, a swash plate 27, and a shaft 28.
  • a plurality of cylinders 22 are formed in the barrel 21.
  • the plurality of cylinders 22 are arranged at equal intervals on the circumference around the rotation axis S.
  • the plurality of pistons 23 are respectively disposed in the plurality of cylinders 22 so as to be reciprocally movable in parallel with the rotation axis S.
  • the positions of the plurality of pistons 23 in the direction parallel to the rotation axis S are determined by the swash plate 27.
  • a plurality of valve plate holes 25 connected to the plurality of cylinders 22 are formed in the valve plate 24.
  • the valve plate 24 is disposed so as to overlap the port plate 10.
  • the shaft 28 is connected to the electric motor 1.
  • the electric motor 1 rotates the piston unit 20 around the rotation axis S with respect to the port plate 10.
  • the swash plate 27 is inclined with respect to the rotation axis S, the plurality of pistons 23 reciprocate in the plurality of cylinders 22 in synchronization with the rotation of the piston unit 20.
  • the volume of the cylinder 22 increases or decreases as the piston 23 reciprocates.
  • the first port 11 overlaps with the valve plate hole 25 connected to the cylinder 22 whose volume is decreasing (that is, discharging the working fluid), and the second port 12 is It overlaps the valve plate hole 25 connected to the cylinder 22 whose volume is increasing (that is, sucking the working fluid).
  • the first port 11 overlaps the valve plate hole 25 connected to the cylinder 22 whose volume is increasing (that is, sucking the working fluid)
  • the second port 12 is It overlaps with the valve plate hole 25 connected to the cylinder 22 whose volume is decreasing (that is, discharging the working fluid).
  • the plurality of valve plate holes 25 formed in the valve plate 24 are arranged at equal intervals on the circumference around the rotation axis S.
  • the case where the number of valve plate holes 25 is nine and therefore the number of cylinders 22 and pistons 23 is nine will be described.
  • the number of valve plate holes 25, cylinders 22 and pistons 23 is nine. It is not limited to pieces.
  • each of the first port 11 and the second port 12 formed on the port plate 10 is formed in an arc shape with the rotation axis S as the center.
  • the first port 11 and the second port 12 are formed symmetrically with respect to a symmetry plane P including the rotation axis S.
  • the first port 11 and the second port 12 are separated from each other so that one valve plate hole 25 does not overlap the first port 11 and the second port 12 at the same time.
  • the port plate 10 includes an inner portion 15 a inside the first port 11, an outer portion 15 b outside the first port 11, a plurality of bridges 13 connecting the inner portion 15 a and the outer portion 15 b, and a second port 12.
  • the inner portion 16a is provided on the inner side, the outer portion 16b on the outer side of the second port 12, and a plurality of bridges 14 connecting the inner portion 16a and the outer portion 16b.
  • the width in the circumferential direction of the bridge 13 is indicated by a symbol W13, and the width in the circumferential direction of the bridge 14 is indicated by a symbol W14.
  • the plurality of bridges 13 divide the first port 11 in the circumferential direction to form a plurality of first port holes 11a.
  • the plurality of bridges 14 divide the second port 12 in the circumferential direction to form a plurality of second port holes 12a.
  • the plurality of bridges 13 prevent the gap between the inner portion 15a and the outer portion 15b from being widened by the pressure of the working fluid passing through the first port 11.
  • the plurality of bridges 14 prevent the space between the inner portion 16a and the outer portion 16b from being widened by the pressure of the working fluid passing through the second port 12.
  • the number of the plurality of bridges 13 and the plurality of bridges 14 is 5, and the number of the plurality of first port holes 11a and the plurality of second port holes 12a is 6, respectively.
  • the number of the plurality of bridges 13 and the plurality of bridges 14 is not limited to five, and the number of the plurality of first port holes 11a and the plurality of second port holes 12a is not limited to six.
  • the valve plate hole 25 and the bridge 13 overlap each other.
  • the opening area between the port plate 10 and the valve plate 24 decreases. Therefore, the bridge 13 causes a pressure loss in the fluid pressure pump 2.
  • the bridge 14 also causes a pressure loss in the fluid pressure pump 2.
  • the number of the plurality of bridges 13 and the number of the plurality of bridges 14 are the sum of the number of the plurality of first port holes 11a and the number of the plurality of second port holes 12a. Is a number greater than In a general axial piston type fluid pressure pump, the number of valve plate holes is often 7 or 9, and therefore, the number of the plurality of bridges 13 and the plurality of bridges 14 is preferably 3 or more.
  • an arbitrary one of the plurality of valve plate holes 25 is referred to as an arbitrary valve plate hole 25.
  • the first area as the area of the overlapping portion of the plurality of bridges 13 with the arbitrary valve plate holes 25 corresponds to the relative rotation of the piston unit 20 and the port plate 10 around the rotation axis S. It changes, and the 2nd area as an area of the portion which has overlapped with arbitrary valve plate holes 25 of a plurality of bridges 14 changes according to relative rotation.
  • the quotient obtained by dividing the maximum value of the first area by the area of the arbitrary valve plate hole 25 and the quotient obtained by dividing the maximum value of the second area by the area of the arbitrary valve plate hole 25 are smaller than 0.65. Since the quotient obtained by dividing the maximum value of the first area by the area of the arbitrary valve plate hole 25 and the quotient obtained by dividing the maximum value of the second area by the area of the arbitrary valve plate hole 25 are small, the pressure loss in the fluid pressure pump 2 is reduced. Is done.
  • the fluid pressure pump according to the comparative example is configured similarly to the fluid pressure pump 2 according to the present embodiment except that the port plate 10 is replaced with a port plate 50.
  • the port plate 50 is formed with a first port 51 and a second port 52 corresponding to the first port 11 and the second port 12, respectively.
  • the first port 51 and the second port 52 are formed in an arc shape with the rotation axis S as the center.
  • the port plate 50 includes a plurality of bridges 53 that divide the first port 51 in the circumferential direction to form a plurality of first port holes 51a, and a plurality of second port holes 52a that divide the second port 52 in the circumferential direction. And a plurality of bridges 54 forming the same.
  • the width in the circumferential direction of the bridge 53 is indicated by a symbol W53
  • the width in the circumferential direction of the bridge 54 is indicated by a symbol W54.
  • the number of the plurality of bridges 53 and the plurality of bridges 54 is two respectively
  • the number of the plurality of first port holes 51a and the plurality of second port holes 52a is three. Since the number of the plurality of bridges 53 and the number of the plurality of bridges 54 are smaller than the number of the plurality of bridges 13 and the number of the plurality of bridges 14, it is necessary to make the width W53 and the width W54 wider than the width W13 and the width W14.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the pressure loss and the rotation angle of the piston unit 20 with respect to the port plate 10 or 50 in the fluid pressure pump 2 according to this embodiment and the fluid pressure pump according to the comparative example.
  • the vertical axis represents pressure loss
  • the horizontal axis represents the rotation angle.
  • the maximum value of pressure loss in the fluid pressure pump 2 according to this embodiment is smaller than the maximum value of pressure loss in the fluid pressure pump according to the comparative example. As shown in FIG. 7, the pressure loss is reduced in the fluid pressure pump 2 according to the present embodiment.
  • the fluid pressure pump 2 Since the fluid pressure pump 2 has a reduced pressure loss, it is not necessary to increase the discharge pressure of the fluid pressure pump 2 to compensate for the pressure loss. Therefore, the fluid pressure pump 2 can be downsized, and the fluid pressure actuator 100 including the fluid pressure pump 2 can be downsized.
  • the first port 11 and the second port 12 have a rotating shaft in order to switch between the suction port and the discharge port between the first port 11 and the second port 12. It is preferably formed symmetrically with respect to the symmetry plane P including S. That is, it is preferable that the number of the plurality of first port holes 11a and the number of the plurality of second port holes 12a are equal.
  • the quotient obtained by dividing the maximum value of the area of the plurality of bridges 13 overlapping the arbitrary valve plate holes 25 by the area of the arbitrary valve plate holes 25 and the arbitrary valve plates of the plurality of bridges 14 It is preferable that the quotient obtained by dividing the maximum value of the area of the portion overlapping the hole 25 by the area of the arbitrary valve plate hole 25 is equal.
  • the fluid pressure pump according to the present invention has been described above with reference to the embodiment.
  • the fluid pressure pump according to the present invention is not limited to the above embodiment. It is possible to add a change to the said embodiment or to combine the said embodiment.
  • the first port 11 and the second port 12 include the rotation shaft S.
  • the symmetry plane P may not be formed symmetrically.

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Abstract

　本発明の目的は、流体圧ポンプにおける圧力損失を低減することである。ポートプレート（１０）にポート（１１及び１２）が形成される。ポートプレート（１０）及びピストンユニットは回転軸（Ｓ）まわりに相対的に回転する。ピストンユニットのバルブプレートに、複数のシリンダにそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔が形成される。複数のバルブプレート孔は、回転軸（Ｓ）を中心とする円周上に配置される。ポート（１１及び１２）の各々は、回転軸（Ｓ）を中心とする円弧状に形成される。ポートプレート（１０）は、ポート（１１）を周方向に分割して複数のポート孔（１１ａ）を形成する複数のブリッジ（１３）と、ポート（１２）を周方向に分割して複数のポート孔（１２ａ）を形成する複数のブリッジ（１４）とを備える。複数のポート孔（１１ａ）の数と複数のポート孔（１２ａ）の数との和は、複数のバルブプレート孔の数より多い。

Description

流体圧ポンプ
　本発明は、流体圧ポンプに関し、例えば、アキシャルピストン型流体圧ポンプに関する。この出願は、２０１２年３月３０日に出願された日本出願特願２０１２－０８０１３６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　特許文献１は、従来のアキシャルピストン型油圧ポンプを開示している。そのアキシャルピストン型油圧ポンプは、複数のシリンダが設けられたシリンダブロックと、複数のシリンダ内に摺動可能に配置された複数のピストンと、弁板とを備える。シリンダブロックには、シリンダに接続され、シリンダブロックの摺動面に開口するシリンダポートが形成されている。弁板は、シリンダブロックの摺動面と向かい合う摺動面と、摺動面の反対側の背面とを備える。弁板には、吸入ポートと、吐出ポートとが設けられている。吐出ポートは、背面側で３個の吐出穴に分岐している。
特許第３５４７９００号
　本発明の目的は、流体圧ポンプにおける圧力損失を低減することである。
　本発明の第１の観点による流体圧ポンプは、一方が吸入ポートとして他方が吐出ポートとして機能する第１ポート及び第２ポートが形成されたポートプレートと、ピストンユニットとを具備する。前記ポートプレート及び前記ピストンユニットは回転軸まわりに相対的に回転する。前記ピストンユニットは、複数のシリンダが形成されたバレルと、前記複数のシリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、前記複数のシリンダにそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔が形成されたバルブプレートとを備える。前記複数のバルブプレート孔は、前記回転軸を中心とする円周上に配置される。前記第１ポート及び前記第２ポートの各々は、前記回転軸を中心とする円弧状に形成される。前記ポートプレートは、前記第１ポートを周方向に分割して複数の第１ポート孔を形成する複数の第１ブリッジと、前記第２ポートを周方向に分割して複数の第２ポート孔を形成する複数の第２ブリッジとを備える。前記複数の第１ポート孔の数と前記複数の第２ポート孔の数との和は、前記複数のバルブプレート孔の数より多い。
　複数の第１ポート孔の数と複数の第２ポート孔の数との和が複数のバルブプレート孔の数より多いため、複数の第１ブリッジの数及び複数の第２ブリッジの数が多い。したがって、第１ブリッジの幅及び第２ブリッジの幅を狭くすることが可能である。そのため、圧力損失が低減される。
　前記複数の第１ポート孔の数及び前記複数の第２ポート孔の数が等しいことが好ましい。
　本発明の第２の観点による流体圧ポンプは、一方が吸入ポートとして他方が吐出ポートとして機能する第１ポート及び第２ポートが形成されたポートプレートと、ピストンユニットとを具備する。前記ポートプレート及び前記ピストンユニットは回転軸まわりに相対的に回転する。前記ピストンユニットは、複数のシリンダが形成されたバレルと、前記複数のシリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、前記複数のシリンダにそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔が形成されたバルブプレートとを備える。前記複数のバルブプレート孔は、前記回転軸を中心とする円周上に配置される。前記第１ポート及び前記第２ポートの各々は、前記回転軸を中心とする円弧状に形成される。前記ポートプレートは、前記第１ポートを周方向に分割して複数の第１ポート孔を形成する複数の第１ブリッジと、前記第２ポートを周方向に分割して複数の第２ポート孔を形成する複数の第２ブリッジとを備える。前記複数のバルブプレート孔の任意の一つを任意バルブプレート孔と称する。前記回転軸に平行視したとき、前記複数の第１ブリッジの前記任意バルブプレート孔と重なっている部分の面積としての第１面積が前記ピストンユニット及び前記ポートプレートの前記回転軸まわりの相対回転に応じて変化し、前記複数の第２ブリッジの前記任意バルブプレート孔と重なっている部分の面積としての第２面積が前記相対回転に応じて変化する。前記第１面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の面積で割った商及び前記第２面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の前記面積で割った商が０．６５より小さい。
　第１面積の最大値を任意バルブプレート孔の面積で割った商及び第２面積の最大値を任意バルブプレート孔の面積で割った商が小さいため、圧力損失が低減される。
　前記第１面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の面積で割った商及び前記第２面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の前記面積で割った商が等しいことが好ましい。
　本発明によれば、流体圧ポンプにおける圧力損失が低減される。
　本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体圧ポンプを備える流体圧アクチュエータの概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る流体圧ポンプの概略断面図である。 図３は、第１の実施形態に係る流体圧ポンプが備えるバルブプレートの断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る流体圧ポンプが備えるポートプレートの断面図である。 図５は、バルブプレート孔とブリッジとの重なり状態を示す概略図である。 図６は、比較例に係る流体圧ポンプが備えるポートプレートの断面図である。 図７は、第１の実施形態に係る流体圧ポンプ及び比較例に係る流体圧ポンプにおける圧力損失と回転角度の関係を示すグラフである。
　添付図面を参照して、本発明による流体圧ポンプを実施するための形態を以下に説明する。
　（第１の実施形態）
　図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る流体圧ポンプを備える流体圧アクチュエータを説明する。流体圧アクチュエータ１００は、例えば、航空機の操舵システムに用いられるＥＨＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ　Ａｃｔｕａｔｏｒ）である。流体圧アクチュエータ１００は、電動モータ１と、流体圧ポンプ２と、出力シリンダ３と、戻り流路６と、第１出力シリンダ流路７と、第２出力シリンダ流路８とを備える。
　出力シリンダ３は、第１出力シリンダ室３１と、第２出力シリンダ室３２と、第１出力シリンダ室３１及び第２出力シリンダ室３２の間に配置された出力ピストン３３とを備える。出力ピストン３３は、作動流体が第１出力シリンダ室３１に供給され、第２出力シリンダ室３２から排出されると図中右方向に移動する。出力ピストン３３は、作動流体が第２出力シリンダ室３２に供給され、第１出力シリンダ室３１から排出されると反対の図中左方向に移動する。作動流体は、例えば、作動油である。
　流体圧ポンプ２は、第１ポート１１と、第２ポート１２とを備える。電動モータ１は、流体圧ポンプ２を駆動する。電動モータ１が第１方向に回転すると、流体圧ポンプ２は第２ポート１２から吸入した作動流体を第１ポート１１から吐出する。電動モータ１が第１方向の反対の第２方向に回転すると、流体圧ポンプ２は第１ポート１１から吸入した作動流体を第２ポート１２から吐出する。すなわち、第１ポート１１及び第２ポート１２の一方が吸入ポートとして他方が吐出ポートとして機能し、電動モータ１の回転方向が変化すると吸入ポート及び吐出ポートが切り替わる。
　第１出力シリンダ流路７は、第１ポート１１と第１出力シリンダ室３１とを接続する。第２出力シリンダ流路８は、第２ポート１２と第２出力シリンダ室３２とを接続する。流体圧ポンプ２から漏れた作動流体は、戻り流路６に接続されたアキュムレータ４に貯えられる。アキュムレータ４に貯えられた作動流体は、戻り流路６の圧力が第１出力シリンダ流路７の圧力を超えた時、一のチェック弁５を介して第１出力シリンダ流路７に戻される。アキュムレータ４に貯えられた作動流体は、戻り流路６の圧力が第２出力シリンダ流路８の圧力を超えた時、他のチェック弁５を介して第２出力シリンダ流路８に戻される。
　図２を参照して、流体圧ポンプ２は、ポートプレート１０と、ピストンユニット２０とを備える。ポートプレート１０が固定され、ピストンユニット２０が回転可能に支持されている。ポートプレート１０に第１ポート１１及び第２ポート１２が形成されている。ピストンユニット２０は、バレル２１と、複数のピストン２３と、バルブプレート２４と、斜板２７と、シャフト２８とを備える。バレル２１には複数のシリンダ２２が形成されている。複数のシリンダ２２は、回転軸Ｓを中心とする円周上に等間隔で配置される。複数のピストン２３は、それぞれ、複数のシリンダ２２内に回転軸Ｓに平行に往復動可能に配置される。複数のピストン２３の回転軸Ｓに平行な方向の位置は、斜板２７によって決定される。バルブプレート２４には、複数のシリンダ２２にそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔２５が形成されている。バルブプレート２４は、ポートプレート１０と重なるように配置される。シャフト２８は、電動モータ１に接続されている。電動モータ１は、ピストンユニット２０をポートプレート１０に対して回転軸Ｓまわりに回転させる。斜板２７が回転軸Ｓに対して傾いている場合、複数のピストン２３は、ピストンユニット２０の回転に同期して複数のシリンダ２２内をそれぞれ往復動する。ピストン２３の往復動によりシリンダ２２の容積が増減する。電動モータ１が第１方向に回転しているとき、第１ポート１１は容積が減少中（すなわち作動流体を吐出中）のシリンダ２２に接続されたバルブプレート孔２５と重なり、第２ポート１２は容積が増加中（すなわち作動流体を吸入中）のシリンダ２２に接続されたバルブプレート孔２５と重なる。電動モータ１が第２方向に回転しているとき、第１ポート１１は容積が増加中（すなわち作動流体を吸入中）のシリンダ２２に接続されたバルブプレート孔２５と重なり、第２ポート１２は容積が減少中（すなわち作動流体を吐出中）のシリンダ２２に接続されたバルブプレート孔２５と重なる。斜板２７の傾きを変えると、流体圧ポンプ２の吐出容量が変化する。
　図３を参照して、バルブプレート２４に形成された複数のバルブプレート孔２５は、回転軸Ｓを中心とする円周上に等間隔で配置される。本実施形態では、バルブプレート孔２５の数が９個、したがって、シリンダ２２及びピストン２３の数がそれぞれ９個の場合を説明するが、バルブプレート孔２５、シリンダ２２、及びピストン２３の数は９個に限定されない。
　図４を参照して、ポートプレート１０に形成された第１ポート１１及び第２ポート１２の各々は、回転軸Ｓを中心とする円弧状に形成されている。第１ポート１１及び第２ポート１２は、回転軸Ｓを含む対称面Ｐについて対称に形成されている。一つのバルブプレート孔２５が同時に第１ポート１１及び第２ポート１２と重ならないように、第１ポート１１及び第２ポート１２が互いに分離されている。ポートプレート１０は、第１ポート１１より内側の内側部分１５ａと、第１ポート１１より外側の外側部分１５ｂと、内側部分１５ａと外側部分１５ｂとを接続する複数のブリッジ１３と、第２ポート１２より内側の内側部分１６ａと、第２ポート１２より外側の外側部分１６ｂと、内側部分１６ａと外側部分１６ｂとを接続する複数のブリッジ１４とを備える。ブリッジ１３の周方向の幅が符号Ｗ１３で示され、ブリッジ１４の周方向の幅が符号Ｗ１４で示されている。複数のブリッジ１３は、第１ポート１１を周方向に分割して複数の第１ポート孔１１ａを形成する。複数のブリッジ１４は、第２ポート１２を周方向に分割して複数の第２ポート孔１２ａを形成する。複数のブリッジ１３により、第１ポート１１を通過する作動流体の圧力により内側部分１５ａと外側部分１５ｂとの間隔が広がることが防がれる。複数のブリッジ１４により、第２ポート１２を通過する作動流体の圧力により内側部分１６ａと外側部分１６ｂとの間隔が広がることが防がれる。
　尚、本実施形態では、複数のブリッジ１３及び複数のブリッジ１４の数がそれぞれ５個、複数の第１ポート孔１１ａ及び複数の第２ポート孔１２ａの数がそれぞれ６個の場合を説明するが、複数のブリッジ１３及び複数のブリッジ１４の数は５個に限定されず、複数の第１ポート孔１１ａ及び複数の第２ポート孔１２ａの数は６個に限定されない。
　図５を参照して、ポートプレート１０とバルブプレート２４との間の回転角度によってはバルブプレート孔２５とブリッジ１３とが重なる。バルブプレート孔２５とブリッジ１３とが重なると、ポートプレート１０とバルブプレート２４との間の開口面積が減少する。したがって、ブリッジ１３は流体圧ポンプ２における圧力損失の原因となる。同様に、ブリッジ１４も流体圧ポンプ２における圧力損失の原因となる。
　本実施形態においては、複数のブリッジ１３の数及び複数のブリッジ１４の数は、複数の第１ポート孔１１ａの数と複数の第２ポート孔１２ａの数との和が複数のバルブプレート孔２５の数より多くなる数である。一般的なアキシャルピストン型流体圧ポンプでは、バルブプレート孔の数が７個又は９個の場合が多いため、複数のブリッジ１３及び複数のブリッジ１４の数はそれぞれ３個以上であることが好ましい。複数のブリッジ１３の数及び複数のブリッジ１４の数が多いため、ブリッジ１３の幅Ｗ１３及びブリッジ１４の幅Ｗ１４を狭くしても、ポートプレート１０の必要な強度が確保され、作動流体の圧力により内側部分１５ａと外側部分１５ｂとの間隔が広がることが防がれ、作動流体の圧力により内側部分１６ａと外側部分１６ｂとの間隔が広がることが防がれる。幅Ｗ１３及び幅Ｗ１４を狭くすることで、流体圧ポンプ２における圧力損失が低減される。
　ここで、複数のバルブプレート孔２５の任意の一つを任意バルブプレート孔２５と称する。回転軸Ｓに平行視したとき、複数のブリッジ１３の任意バルブプレート孔２５と重なっている部分の面積としての第１面積がピストンユニット２０及びポートプレート１０の回転軸Ｓまわりの相対回転に応じて変化し、複数のブリッジ１４の任意バルブプレート孔２５と重なっている部分の面積としての第２面積が相対回転に応じて変化する。本実施形態において、第１面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商及び第２面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商が０．６５より小さい。第１面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商及び第２面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商が小さいため、流体圧ポンプ２における圧力損失が低減される。
　以下、本実施形態による圧力損失低減効果を説明するために、本実施形態に係る流体圧ポンプ２における圧力損失と比較例に係る流体圧ポンプにおける圧力損失とを比較する。
　図６を参照して、比較例に係る流体圧ポンプは、ポートプレート１０がポートプレート５０で置き換えられている点を除いて本実施形態に係る流体圧ポンプ２と同様に構成される。ポートプレート５０には、第１ポート１１及び第２ポート１２にそれぞれ相当する第１ポート５１及び第２ポート５２が形成されている。第１ポート５１及び第２ポート５２は、回転軸Ｓを中心とする円弧状に形成されている。ポートプレート５０は、第１ポート５１を周方向に分割して複数の第１ポート孔５１ａを形成する複数のブリッジ５３と、第２ポート５２を周方向に分割して複数の第２ポート孔５２ａを形成する複数のブリッジ５４とを備える。ブリッジ５３の周方向の幅が符号Ｗ５３で示され、ブリッジ５４の周方向の幅が符号Ｗ５４で示されている。本比較例では、複数のブリッジ５３及び複数のブリッジ５４の数がそれぞれ２個、複数の第１ポート孔５１ａ及び複数の第２ポート孔５２ａの数がそれぞれ３個である。複数のブリッジ５３の数及び複数のブリッジ５４の数が複数のブリッジ１３の数及び複数のブリッジ１４の数より少ないため、幅Ｗ５３及び幅Ｗ５４を幅Ｗ１３及び幅Ｗ１４より広くする必要がある。
　図７は、本実施形態に係る流体圧ポンプ２及び比較例に係る流体圧ポンプにおける圧力損失とピストンユニット２０のポートプレート１０又は５０に対する回転角度との関係を示すグラフである。縦軸は圧力損失、横軸は回転角度である。比較例に係る流体圧ポンプにおける圧力損失の最大値に比べて、本実施形態に係る流体圧ポンプ２における圧力損失の最大値は小さい。図７に示されるように、本実施形態に係る流体圧ポンプ２では圧力損失が低減されている。
　流体圧ポンプ２では圧力損失が低減されているため、圧力損失を補うために流体圧ポンプ２の吐出圧力を高くする必要がない。そのため、流体圧ポンプ２の小型化が可能であり、流体圧ポンプ２を備える流体圧アクチュエータ１００の小型化が可能である。
　尚、流体圧ポンプ２をＥＨＡに適用する場合、第１ポート１１及び第２ポート１２の間で吸入ポートと吐出ポートの切り替えをするために、第１ポート１１及び第２ポート１２は、回転軸Ｓを含む対称面Ｐについて対称に形成されていることが好ましい。すなわち、複数の第１ポート孔１１ａの数及び複数の第２ポート孔１２ａの数が等しいことが好ましい。回転軸Ｓに平行視したとき、複数のブリッジ１３の任意バルブプレート孔２５と重なっている部分の面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商及び複数のブリッジ１４の任意バルブプレート孔２５と重なっている部分の面積の最大値を任意バルブプレート孔２５の面積で割った商が等しいことが好ましい。
　以上、実施の形態を参照して本発明による流体圧ポンプを説明したが、本発明による流体圧ポンプは上記実施形態に限定されない。上記実施形態に変更を加えたり上記実施形態どうしを組み合わせたりすることが可能である。例えば、第１ポート１１及び第２ポート１２の一方が吸入ポートとして固定的に用いられ他方が吐出ポートとして固定的に用いられる場合、第１ポート１１及び第２ポート１２は、回転軸Ｓを含む対称面Ｐについて対称に形成されなくてもよい。

Claims (4)

  1. 　一方が吸入ポートとして他方が吐出ポートとして機能する第１ポート及び第２ポートが形成されたポートプレートと、
    　ピストンユニットと
    を具備し、
    　前記ポートプレート及び前記ピストンユニットは回転軸まわりに相対的に回転し、
    　前記ピストンユニットは、
    　複数のシリンダが形成されたバレルと、
    　前記複数のシリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、
    　前記複数のシリンダにそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔が形成されたバルブプレートと
    を備え、
    　前記複数のバルブプレート孔は、前記回転軸を中心とする円周上に配置され、
    　前記第１ポート及び前記第２ポートの各々は、前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、
    　前記ポートプレートは、
    　前記第１ポートを周方向に分割して複数の第１ポート孔を形成する複数の第１ブリッジと、
    　前記第２ポートを周方向に分割して複数の第２ポート孔を形成する複数の第２ブリッジと
    を備え、
    　前記複数の第１ポート孔の数と前記複数の第２ポート孔の数との和は、前記複数のバルブプレート孔の数より多い
    　流体圧ポンプ。
  2. 　請求項１に記載の流体圧ポンプであって、
    　前記複数の第１ポート孔の数及び前記複数の第２ポート孔の数が等しい
    　流体圧ポンプ。
  3. 　一方が吸入ポートとして他方が吐出ポートとして機能する第１ポート及び第２ポートが形成されたポートプレートと、
    　ピストンユニットと
    を具備し、
    　前記ポートプレート及び前記ピストンユニットは回転軸まわりに相対的に回転し、
    　前記ピストンユニットは、
    　複数のシリンダが形成されたバレルと、
    　前記複数のシリンダ内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、
    　前記複数のシリンダにそれぞれ接続される複数のバルブプレート孔が形成されたバルブプレートと
    を備え、
    　前記複数のバルブプレート孔は、前記回転軸を中心とする円周上に配置され、
    　前記第１ポート及び前記第２ポートの各々は、前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、
    　前記ポートプレートは、
    　前記第１ポートを周方向に分割して複数の第１ポート孔を形成する複数の第１ブリッジと、
    　前記第２ポートを周方向に分割して複数の第２ポート孔を形成する複数の第２ブリッジと
    を備え、
    　前記複数のバルブプレート孔の任意の一つを任意バルブプレート孔と称し、
    　前記回転軸に平行視したとき、前記複数の第１ブリッジの前記任意バルブプレート孔と重なっている部分の面積としての第１面積が前記ピストンユニット及び前記ポートプレートの前記回転軸まわりの相対回転に応じて変化し、前記複数の第２ブリッジの前記任意バルブプレート孔と重なっている部分の面積としての第２面積が前記相対回転に応じて変化し、
    　前記第１面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の面積で割った商及び前記第２面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の前記面積で割った商が０．６５より小さい
    　流体圧ポンプ。
  4. 　請求項３に記載の流体圧ポンプであって、
    　前記第１面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の面積で割った商及び前記第２面積の最大値を前記任意バルブプレート孔の前記面積で割った商が等しい
    　流体圧ポンプ。
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