WO2017110274A1 - 斜板ポンプの容量調整装置 - Google Patents

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WO2017110274A1
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swash plate
control pressure
pump
port
spool
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PCT/JP2016/083084
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秀俊 三浦
後藤　正宏
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Definitions

  • the present invention relates to a capacity adjusting device for a swash plate pump.
  • Patent Document 1 discloses a capacity adjustment device 100 for a swash plate pump as shown in FIG.
  • the capacity adjusting device 100 includes a housing 110 incorporated in a casing of a swash plate pump.
  • the housing 110 is provided with a receiving hole 111 extending from the outside toward the swash plate 180.
  • a tilting piston 120 that presses the swash plate 180 is held on the front portion of the accommodation hole 111 on the swash plate 180 side, and a first sleeve 130 is provided on the rear portion of the accommodation hole 111 opposite to the swash plate 180. It is fixed.
  • a solenoid 160 is fixed to the first sleeve 130, and a second sleeve 140 is disposed in the first sleeve 130.
  • a spool 150 is held on the second sleeve 140.
  • a control pressure chamber 101 is formed between the second sleeve 140 and the tilting piston 120, and a reaction force chamber 102 is formed on the opposite side of the control pressure chamber 101 across the second sleeve 140.
  • the front end portion of the spool 150 is exposed (facing) to the control pressure chamber 101, and the rear end portion is exposed (facing) to the reaction force chamber 102.
  • the front end portion of the spool 150 is urged by a tilt spring 170 disposed in the control pressure chamber 101, and the rear end portion is pressed by the rod 161 of the solenoid 160.
  • a communication passage 151 that communicates the control pressure chamber 101 with the reaction force chamber 102 is formed so as to penetrate the spool 150 in the axial direction.
  • an inner pump port 141 and an inner tank port 142 are formed in the second sleeve 140.
  • the first sleeve 130 is formed with an outer pump port 131 that communicates with the inner pump port 141 and an outer tank port 132 that communicates with the inner tank port 142.
  • the second sleeve 140 has an output port 143 communicating with the control pressure chamber 101.
  • the spool 150 switches whether the output port 143 communicates with one of the inner pump port 141 and the inner tank port 142 or is blocked from the inner pump port 141 and the inner tank port 142.
  • the position of the spool 150 is determined so that the pressing force of the rod 161 against the spool 150 and the biasing force of the tilting spring 170 against the spool 150 are balanced.
  • the capacity of the swash plate pump increases as the current supplied to the solenoid 160 increases.
  • an object of the present invention is to provide a capacity adjusting device for a swash plate pump that can reduce the manufacturing cost and can realize downsizing of the entire swash plate pump by downsizing the spool.
  • a capacity adjusting device for a swash plate pump includes a housing having a housing hole incorporated in a casing of the swash plate pump, and a slidably inserted into the housing hole.
  • a tilting piston that presses a swash plate of a plate pump, a sleeve having a pump port, a tank port, and an output port, which is inserted into the accommodation hole and forms a control pressure chamber between the tilting piston, and the sleeve
  • a spool that is slidably held to switch the output port to communicate with one of the pump port and the tank port or to shut off from the pump port and the tank port, and is disposed in the control pressure chamber
  • a tilting spring that biases the tilting piston and the spool away from each other, and the sprocket from the opposite side of the tilting spring.
  • a solenoid including a rod that presses the rod, and a reaction force chamber is formed on the sleeve on a side opposite to the control pressure chamber, and the control pressure chamber communicates with the reaction force chamber.
  • a passage is formed.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the sleeve is formed with a communication path that communicates the control pressure chamber with the reaction force chamber, the spool can be reduced in size. As a result, downsizing of the entire swash plate pump can be realized.
  • the housing includes a first control pressure path communicating with the output port and a second control pressure path communicating with the control pressure chamber, forming a part of a control pressure line connecting the output port with the control pressure chamber. May be formed. According to this configuration, it is possible to provide an additional function valve in the control pressure line and combine various other functions with the function of capacity adjustment.
  • the capacity adjusting device includes at least one additional function valve provided in the control pressure line, and a bypass line connecting an upstream portion and a downstream portion of the at least one additional function valve in the control pressure line. And a check valve provided in the bypass line, which allows a flow from the upstream portion toward the downstream portion and prohibits the reverse flow. According to this configuration, even when the additional function valve closes the control pressure line, it is possible to ensure appropriate responsiveness with respect to capacity adjustment.
  • the swash plate is biased by a swash plate spring from the side opposite to the tilting piston, and the spool closes the pump port when no current is supplied to the solenoid, and the tank port May be configured to communicate with the reaction force chamber.
  • the spool is pressed by the rod when the current between the first set value and the second set value is supplied to the solenoid, the pump port communicates with the output port, and the tank port May be configured to be shielded from the reaction force chamber.
  • the tilt piston may press the swash plate via a tilt pin extending in a direction orthogonal to the swinging direction of the swash plate. According to this configuration, the wear resistance can be improved as compared with the case where the tilting piston presses the swash plate via the sphere.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the capacity
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1 and shows a state when a current between a first set value and a second set value is supplied to the solenoid.
  • FIG. 1 shows a capacity adjustment device 1 for a swash pump according to an embodiment of the present invention and a swash plate pump 9 provided with the same.
  • 4 shows a hydraulic circuit diagram of the capacity adjusting device 1
  • FIG. 5 shows the performance of the capacity adjusting device 1.
  • the swash plate pump 9 includes a casing 91, a rotary shaft 92 extending through the casing 91 from the casing 91, and a swash plate 93 configured to be swingable with respect to the rotary shaft 92.
  • the tip of the rotating shaft 92 is connected to the output shaft of a drive device (for example, an engine).
  • the capacity adjusting device 1 is disposed on the side of the rotating shaft 92.
  • the direction from the rotation shaft 92 toward the capacity adjustment device 1 in the direction orthogonal to the rotation shaft 92 is referred to as the upper direction, and the opposite direction is referred to as the lower direction.
  • the direction toward the front is called the front and the opposite direction is called the rear.
  • the swash plate 93 swings with respect to the concave arc surface of the swash plate support (not shown), but the swing center X is not on the center line of the rotation shaft 92 but from the center line of the rotation shaft 92. The position is shifted upward.
  • the front surface of the swash plate 93 is urged by a swash plate spring 94 in the direction of increasing the capacity of the swash plate pump 9.
  • the rear surface of the swash plate 93 slides with a plurality of shoes 96.
  • the capacity adjusting device 1 includes a housing 2 incorporated in a casing 91 of the swash plate pump 9.
  • the casing 91 of the swash plate pump 9 and the housing 2 of the capacity adjusting device 1 are the same members.
  • the housing 2 is provided with a receiving hole 20 that extends straight from the outside toward the upper part of the rear surface of the swash plate 93.
  • the center line of the accommodation hole 20 is inclined so as to be away from the center line of the rotation shaft 92 as it goes rearward.
  • the center line of the receiving hole 20 may be parallel to the center line of the rotation shaft 92.
  • the tilting piston 3 is slidably inserted into the front portion of the accommodation hole 20.
  • the tilting piston 3 presses the swash plate 93 via the tilting pin 95. That is, the swash plate spring 94 described above urges the swash plate 93 from the side opposite to the tilting piston 3.
  • the tilting pin 95 extends in a direction perpendicular to the swinging direction of the swash plate 93 (in FIG. 2, a direction perpendicular to the paper surface, hereinafter referred to as “left-right direction”).
  • the tilt pin 95 is held by the swash plate 93 and slides with the tilt piston 3.
  • the tilt pin 95 is held by the tilt piston 3 and may slide with the swash plate 93.
  • a sphere can be used instead of the tilting pin 95.
  • the swash plate 93 includes an annular main body 93a inserted through the rotation shaft 92 and a lug 93b protruding upward from the main body 93a.
  • the lug 93b is provided with a holding hole 93c extending in the left-right direction.
  • the tilt pin 95 is press-fitted into the holding hole 93c.
  • a step portion 93d is provided at one end of the holding hole 93c, and the tilting pin 95 is press-fitted to a position where it contacts the step portion 93d.
  • the tilting pin 95 is prevented from coming off from the holding hole 93c by a set screw (not shown).
  • the sleeve 4 is inserted into the rear portion of the accommodation hole 20.
  • the sleeve 4 is fixed to the rear portion of the accommodation hole 20 by a screw structure.
  • a seal structure using a metal touch or a seal structure using a seal member such as an O-ring may be used.
  • a solenoid 6 is disposed behind the sleeve 4, and a spool 5 is disposed in the sleeve 4. The spool 5 is slidably held by the sleeve 4.
  • the sleeve 4 forms a control pressure chamber 11 with the tilting piston 3 in the accommodation hole 20. Further, a reaction force chamber 12 is formed in the rear portion of the sleeve 4 (that is, the side opposite to the control pressure chamber 11). The front end portion of the spool 5 is exposed (facing) to the control pressure chamber 11, and the rear end portion of the spool 5 is exposed (facing) to the reaction force chamber 12.
  • the tilting piston 3 includes a disk-shaped main wall 31 that is orthogonal to the axial direction of the accommodation hole 20 and a peripheral wall 32 that extends rearward from the peripheral edge of the main wall 31 along the axial direction of the accommodation hole 20. Including. At the rear end of the peripheral wall 32, a plurality of control pressure chambers 11 are not divided into an inner portion surrounded by the peripheral wall 32 and an outer portion around the peripheral wall 32 even when the tilting piston 3 abuts against the sleeve 4. A groove 33 is provided. A plurality of through holes 34 are also provided in the middle of the peripheral wall 32.
  • the tilting spring 13 is disposed in the control pressure chamber 11 (more specifically, inside the peripheral wall 32 of the tilting piston 3).
  • the tilting spring 13 biases the tilting piston 3 and the spool 5 so as to be separated from each other.
  • the tilting spring 13 biases the front end portion of the spool 5 via the spring seat 14.
  • the tilt spring 13 may directly bias the front end portion of the spool 5.
  • the sleeve 4 is provided with a pump port 41, an output port 43, and a tank port 42 so as to line up from the front to the rear. These ports 41 to 43 extend in the radial direction of the sleeve 4. Further, a communication passage 45 that connects the control pressure chamber 11 to the reaction force chamber 12 is formed in the sleeve 4. The communication path 45 extends in the axial direction of the sleeve 4.
  • a supply path 21 that communicates with the pump port 41 and a discharge path 22 that communicates with the tank port 42 are formed.
  • the supply path 21 is connected to the discharge line 16 extending from the swash plate pump 9, and constitutes a branch line from the discharge line 16.
  • the discharge path 22 is opened inside the casing 91 of the swash plate pump 9, and constitutes a tank line as shown in FIG.
  • first control pressure path 23 that communicates with the output port 43 and a second control pressure path 24 that communicates with the control pressure chamber 11 are formed in the housing 2.
  • the first control pressure path 23 forms the upstream end of the control pressure line 7 that connects the output port 43 to the control pressure chamber 11 as shown in FIG. 4, and the second control pressure path 24 is downstream of the control pressure line 7. Configure the end.
  • two additional function valves 8, a load sensing valve 81 and a cut-off valve 82 are provided in the control pressure line 7.
  • only one of the load sensing valve 81 and the cut-off valve 82 may be provided in the control pressure line 7, or both the load sensing valve 81 and the cut-off valve 82 are provided in the control pressure line 7. It does not have to be.
  • An additional function valve other than the load sensing valve 81 and the cut-off valve 82 may be provided in the control pressure line 7.
  • the load sensing valve 81 is a difference between the maximum load pressure PL of the load pressure of an actuator (not shown) to which a working fluid (for example, working oil) is supplied from the swash plate pump 9 and the discharge pressure of the swash plate pump 9. Operates according to pressure.
  • the cut-off valve 82 operates according to the differential pressure between the discharge pressure of the swash plate pump 9 and the spring set pressure.
  • a tank line 71 branches off from the control pressure line 7 on the downstream side of the cutoff valve 82, and a throttle 72 is provided in the tank line 71.
  • the upstream portion of the load sensing valve 81 and the downstream portion of the cutoff valve 82 in the control pressure line 7 are connected by the first bypass line 73.
  • the first bypass line 73 is provided with a check valve 74.
  • the check valve 74 allows a flow from the upstream portion of the load sensing valve 81 toward the downstream portion of the cutoff valve 82 and prohibits the reverse flow. Note that the check valve 74 may not be provided in the first bypass line 73.
  • the portion between the load sensing valve 81 and the cutoff valve 82 in the control pressure line 7 and the downstream portion of the cutoff valve 82 are connected by the second bypass line 75.
  • a diaphragm 76 is provided in the second bypass line 75.
  • the solenoid 6 described above is fixed to the rear end of the sleeve 4 by a screw structure.
  • the solenoid 6 includes a tubular bolt part 62 protruding into the sleeve 4 and a rod 61 inserted into the bolt part 62.
  • the rod 61 presses the rear end portion of the spool 5 from the side opposite to the tilting spring 13. The pressing force of the rod 61 increases as the current supplied to the solenoid 6 increases.
  • the front end surface of the bolt part 62 forms the rear wall surface of the reaction force chamber 12.
  • the bolt portion 62 functions as a stopper for the spool 5 when no current is supplied to the solenoid 6 (when no current is supplied to the solenoid 6, the rear end portion of the spool 5 abuts against the bolt portion 62).
  • the bolt portion 62 is configured so that the inside of the bolt portion 62 is not blocked from the reaction force chamber 12 even when the rear end portion of the spool 5 contacts the bolt portion 62.
  • the spool 5 switches whether the output port 43 communicates with one of the pump port 41 and the tank port 42 or is shut off from the pump port 41 and the tank port 43.
  • the spool 5 includes a front land portion 51, a first small diameter portion 52, an intermediate land portion 53, a second small diameter portion 54, a rear land portion 55, a spring support portion 56, and a large diameter.
  • a portion 57 is included, and these portions 51 to 57 are arranged in this order from the front to the rear.
  • the land portions 51, 53, and 55 have the same diameter, and this diameter is larger than the diameter of the small diameter portions 52 and 54.
  • the width of the intermediate land portion 53 is substantially equal to the diameter of the output port 43.
  • the intermediate land portion 53 may have a tapered end or a notch at the end. Further, on the inner peripheral surface of the sleeve 4, a groove may be formed in the peripheral surface portion including the position where the output port opens.
  • the spring support portion 56 is located in the reaction force chamber 12 and has a diameter larger than the diameter of the rear land portion 55.
  • the large diameter part 57 has a diameter larger than the diameter of the spring support part 56.
  • the large-diameter portion 57 is urged toward the solenoid 6 by the return spring 15 inserted through the spring support portion 56.
  • the return spring 15 can be omitted.
  • the capacity adjusting device 1 maximizes the capacity of the swash plate pump 9 when the current supplied to the solenoid 6 is smaller than the first set value ⁇ as shown in FIG.
  • the capacity of the swash plate pump 9 is made zero when it is between the value ⁇ and the second set value ⁇ , and the capacity of the swash plate pump 9 is increased as the current increases from the second set value ⁇ .
  • the rear land portion 55 of the spool 5 is formed with two grooves 55a extending from the front end of the rear land portion 55 to an intermediate position at an interval of 180 degrees.
  • the spool 5 communicates the tank port 42 with the reaction force chamber 12 through the groove 55 a.
  • the groove 55a functions as a stop.
  • the number of grooves 55a may be one, or may be three or more.
  • the intermediate land portion 53 moves to a position where the output port 43 is closed.
  • the pressure in the control pressure chamber 11 is adjusted by the intermediate land portion 53, and the tilting piston moves to a position where the pressing force of the rod 61 by the solenoid 6 and the biasing force of the tilting spring 13 against the spool 5 are balanced. That is, the displacement volume is adjusted according to the current value supplied to the solenoid 6.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the communication passage 45 that communicates the control pressure chamber 11 with the reaction force chamber 12 is formed in the sleeve 4, the spool 5 can be reduced in size. As a result, downsizing of the entire swash plate pump can be realized.
  • the tilting piston 3 is advanced most and the capacity of the swash plate pump 9 is minimized. That is, the solenoid 6 can be switched from the fail-safe state to the standby state by supplying a current larger than the first set value ⁇ .
  • the upstream portion of the load sensing valve 81 and the downstream portion of the cutoff valve 82 in the control pressure line 7 are connected by the first bypass line 73, so that the load sensing valve 81 and / or Even when the cut-off valve 82 closes the control pressure line 7, it is possible to ensure appropriate responsiveness with respect to capacity adjustment.
  • the first control pressure path 23 and the second control pressure path 24 are not necessarily formed in the housing 2, and the output port 43 directly communicates with the control pressure chamber 11 as shown in FIG. You may do it.
  • the output port 43 may be connected to the communication path 45.
  • an additional function valve 8 is provided in the control pressure line 7 so that the function of capacity adjustment is added.
  • the configuration in which the tilting piston 3 presses the swash plate 93 via the tilting pin 95 extending in the direction orthogonal to the swinging direction of the swash plate 93 is also applicable to the hydraulic motor 200 as shown in FIG. It is.
  • the hydraulic motor 200 is inclined via a rotation shaft 240, a swash plate 210 configured to be swingable with respect to the rotation shaft 240, and a tilt pin 230 extending in a direction orthogonal to the swinging direction of the swash plate 210.
  • a tilting piston 220 that presses the plate 93 is included.
  • the tilt pin 230 is held by the swash plate 210 and slides with the tilt piston 220, but the tilt pin 230 is held by the tilt piston 220 and slides with the swash plate 210. Also good.
  • the tilting pin when used instead of the ball, the tilting pin is in line contact with the sliding member, so that the wear resistance is higher than when the tilting piston presses the swash plate via the ball. Can be improved.
  • an inexpensive method such as press fitting can be used to hold the tilting pin on the holding member. Thereby, compared with the case where a tilting piston presses a swash plate via a ball
  • the tilt pin when the tilt pin is used, the radial load acting between the tilt piston and the accommodation hole is reduced as compared with the case where a ball is used. Accordingly, adhesion of the tilting piston to the accommodation hole can be prevented.
  • the tilt pin may be a cylindrical member having a circular cross section or an elliptical cylindrical member.
  • the shape of the spool 5 is not limited to the shape shown in FIG.
  • the pressure in the control pressure chamber 11 is maximum. It may be. In other words, the presence or absence of fail safe can be switched by replacing the spool 5.

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Abstract

斜板ポンプの容量調整装置は、ハウジングの収容穴内に摺動可能に挿入され、斜板ポンプの斜板を押圧する傾転ピストンと、傾転ピストンとの間に制御圧室を形成する、ポンプポート、タンクポートおよび出力ポートを有するスリーブと、スリーブに摺動可能に保持された、出力ポートをポンプポートとタンクポートの一方と連通するかポンプポートおよびタンクポートから遮断するかを切り換えるスプールと、傾転ピストンおよびスプールを互いに離間するように付勢する傾転スプリングと、傾転スプリングと反対側からスプールを押圧するロッドを含むソレノイドと、を備え、スリーブには、制御圧室とは反対側に反力室が形成されているとともに、制御圧室を反力室と連通する連通路が形成されている。

Description

斜板ポンプの容量調整装置
　本発明は、斜板ポンプの容量調整装置に関する。
　従来から、斜板ポンプの容量（押しのけ容積）を電気的に変更する容量調整装置が知られている。例えば、特許文献１には、図９に示すような斜板ポンプの容量調整装置１００が開示されている。
　具体的に、容量調整装置１００は、斜板ポンプのケーシングに組み込まれたハウジング１１０を含む。ハウジング１１０には、外部から斜板１８０に向かうように延びる収容穴１１１が設けられている。収容穴１１１の斜板１８０側の前側部分には、斜板１８０を押圧する傾転ピストン１２０が保持され、収容穴１１１の斜板１８０と反対側の後側部分には、第１スリーブ１３０が固定されている。第１スリーブ１３０にはソレノイド１６０が固定され、第１スリーブ１３０内には第２スリーブ１４０が配置されている。第２スリーブ１４０には、スプール１５０が保持されている。
　第２スリーブ１４０と傾転ピストン１２０の間には制御圧室１０１が形成されており、第２スリーブ１４０を挟んで制御圧室１０１と反対側には反力室１０２が形成されている。スプール１５０の前端部は制御圧室１０１に露出しており（面しており）、後端部は反力室１０２に露出している（面している）。スプール１５０の前端部は、制御圧室１０１内に配置された傾転スプリング１７０によって付勢され、後端部は、ソレノイド１６０のロッド１６１によって押圧される。スプール１５０には、制御圧室１０１を反力室１０２と連通する連通路１５１がスプール１５０を軸方向に貫通するように形成されている。
　第２スリーブ１４０には、内側ポンプポート１４１および内側タンクポート１４２が形成されている。第１スリーブ１３０には、内側ポンプポート１４１と連通する外側ポンプポート１３１が形成されているとともに、内側タンクポート１４２と連通する外側タンクポート１３２が形成されている。また、第２スリーブ１４０には、制御圧室１０１と連通する出力ポート１４３が形成されている。スプール１５０は、出力ポート１４３を内側ポンプポート１４１と内側タンクポート１４２の一方と連通するか内側ポンプポート１４１および内側タンクポート１４２から遮断するかを切り換える。
　ソレノイド１６０に電流が供給されると、スプール１５０に対するロッド１６１の押圧力とスプール１５０に対する傾転スプリング１７０の付勢力が釣り合うようにスプール１５０の位置が決定される。これにより、ソレノイド１６０に供給される電流が高くなるほど斜板ポンプの容量が大きくなる。
特許第４６９１２９９号公報
　しかしながら、図９に示す容量調整装置１００では、２つのスリーブ１３０，１４０が用いられているので、構造が複雑で、製造コストが高い。また、スプール１５０に制御圧室１０１を反力室１０２と連通する連通路１５１が形成されているので、スプール１５０を小型化することが困難である。
　そこで、本発明は、製造コストを低減でき、かつ、スプールを小型化することにより斜板ポンプ全体の小型化を実現することができる斜板ポンプの容量調整装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の斜板ポンプの容量調整装置は、斜板ポンプのケーシングに組み込まれた、収容穴を有するハウジングと、前記収容穴内に摺動可能に挿入され、前記斜板ポンプの斜板を押圧する傾転ピストンと、前記収容穴内に挿入され、前記傾転ピストンとの間に制御圧室を形成する、ポンプポート、タンクポートおよび出力ポートを有するスリーブと、前記スリーブに摺動可能に保持された、前記出力ポートを前記ポンプポートと前記タンクポートの一方と連通するか前記ポンプポートおよび前記タンクポートから遮断するかを切り換えるスプールと、前記制御圧室内に配置され、前記傾転ピストンおよび前記スプールを互いに離間するように付勢する傾転スプリングと、前記傾転スプリングと反対側から前記スプールを押圧するロッドを含むソレノイドと、を備え、前記スリーブには、前記制御圧室とは反対側に反力室が形成されているとともに、前記制御圧室を前記反力室と連通する連通路が形成されている、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、単一のスリーブが用いられているので、製造コストを低減することができる。しかも、制御圧室を反力室と連通する連通路がスリーブに形成されているので、スプールを小型化することができる。その結果、斜板ポンプ全体の小型化を実現することができる。
　前記ハウジングには、前記出力ポートを前記制御圧室と接続する制御圧ラインの一部を構成する、前記出力ポートと連通する第１制御圧路および前記制御圧室と連通する第２制御圧路が形成されていてもよい。この構成によれば、制御圧ラインに付加機能弁を設けて、容量調整という機能にその他の種々の機能を組み合わせることが可能となる。
　上記の容量調整装置は、前記制御圧ラインに設けられた少なくとも１つの付加機能弁と、前記制御圧ラインにおける前記少なくとも１つの付加機能弁の上流側部分と下流側部分とを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられた、前記上流側部分から前記下流側部分に向かう流れは許容し、その逆の流れは禁止する逆止弁と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、付加機能弁が制御圧ラインを閉塞する場合でも、容量調整に関しては適正な応答性を確保することができる。
　前記斜板は、前記傾転ピストンと反対側から斜板スプリングによって付勢されており、前記スプールは、前記ソレノイドに電流が供給されていないときに、前記ポンプポートを閉塞するとともに、前記タンクポートを前記反力室と連通するように構成されていてもよい。この構成によれば、電気系統に不具合が発生したときには、制御圧室内の圧力が低下することにより傾転ピストンが最も後退させられて斜板ポンプの容量が最大となる。従って、電気系統の不具合に対するフェイルセーフを実現できる。
　前記スプールは、前記ソレノイドに第１設定値と第２設定値の間の電流が供給されているときに、前記ロッドに押圧されて、前記ポンプポートを前記出力ポートと連通するとともに、前記タンクポートを前記反力室から遮断するように構成されていてもよい。この構成によれば、ソレノイドに第１設定値と第２設定値の間の電流を供給すれば、傾転ピストンが最も前進して斜板ポンプの容量が最小となる。すなわち、ソレノイドに第１設定値よりも大きな電流を供給することで、フェイルセーフ状態からスタンバイ状態に切り換えることができる。
　前記傾転ピストンは、前記斜板の揺動方向と直交する方向に延びる傾転ピンを介して前記斜板を押圧してもよい。この構成によれば、傾転ピストンが球を介して斜板を押圧する場合に比べ、耐摩耗性を向上させることができる。
　本発明によれば、製造コストを低減でき、かつ、スプールを小型化することにより斜板ポンプ全体の小型化を実現することができる容量調整装置が提供される。
本発明の一実施形態に係る斜板ポンプの容量調整装置およびこれが設けられた斜板ポンプの断面図である。 図１の要部拡大図であり、ソレノイドに電流が供給されていない状態を示す。 図１の要部拡大図であり、ソレノイドに第１設定値と第２設定値の間の電流が供給されたときの状態を示す。 容量調整装置の液圧回路図である。 ソレノイドへの電流と斜板ポンプの容量との関係を示すグラフである。 斜板の一部の斜視図である。 変形例の斜板ポンプの容量調整装置の部分的な断面図である。 傾転ポンプおよび傾転ピンを含む液圧モータの断面図である。 従来の斜板ポンプの容量調整装置の断面図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係る斜ポンプの容量調整装置１およびこれが設けられた斜板ポンプ９を示す。また、図４に、容量調整装置１の液圧回路図を示し、図５に、容量調整装置１の性能を示す。
　斜板ポンプ９は、ケーシング９１と、ケーシング９１内からケーシング９１を貫通して延びる回転軸９２と、回転軸９２に対して揺動可能に構成された斜板９３を含む。回転軸９２の先端は、駆動装置（例えば、エンジン）の出力軸と連結される。
　容量調整装置１は、回転軸９２の側方に配置されている。以下、説明の便宜上、回転軸９２と直交する方向のうち回転軸９２から容量調整装置１に向かう方向を上方、その反対方向を下方というとともに、回転軸９２の軸方向のうち回転軸９２の先端に向かう方向を前方、その反対方向を後方という。
　本実施形態では、斜板９３は図示しない斜板支持部の凹状の円弧面に対して搖動するが、その揺動中心Ｘは、回転軸９２の中心線上になく、回転軸９２の中心線から上方にずれた位置にある。斜板９３の前面は、斜板スプリング９４によって斜板ポンプ９の容量を大きくする方向に付勢されている。斜板９３の後面は、複数のシュー９６と摺動する。
　容量調整装置１は、斜板ポンプ９のケーシング９１に組み込まれたハウジング２を含む。なお、本実施形態では、斜板ポンプ９のケーシング９１と容量調整装置１のハウジング２とは同じ部材である。ハウジング２には、外部から斜板９３の後面の上部に向かうように真っ直ぐに延びる収容穴２０が設けられている。本実施形態では、収容穴２０の中心線は、後方に向かうにつれて回転軸９２の中心線から離れるように傾斜している。ただし、収容穴２０の中心線は、回転軸９２の中心線と平行であってもよい。
　図２に示すように、収容穴２０の前側部分内には、傾転ピストン３が摺動可能に挿入されている。傾転ピストン３は、傾転ピン９５を介して斜板９３を押圧する。つまり、上述した斜板スプリング９４は、傾転ピストン３と反対側から斜板９３を付勢する。
　傾転ピン９５は、斜板９３の揺動方向と直交する方向（図２では紙面と直交する方向、以下「左右方向」）に延びている。本実施形態では、傾転ピン９５が斜板９３に保持されており、傾転ピストン３と摺動する。ただし、傾転ピン９５は、傾転ピストン３に保持されており、斜板９３と摺動してもよい。また、傾転ピン９５の代わりに、球を用いることも可能である。
　より詳しくは、図６に示すように、斜板９３は、回転軸９２に挿通される環状の本体９３ａと、本体９３ａから上向きに突出するラグ９３ｂを含む。ラグ９３ｂには、左右方向に延びる保持穴９３ｃが設けられている。傾転ピン９５は、保持穴９３ｃに圧入されている。保持穴９３ｃの一端には段差部９３ｄが設けられており、傾転ピン９５は段差部９３ｄに当接する位置まで圧入される。なお、傾転ピン９５の保持穴９３ｃからの抜け止めは、図略の止めネジによって行われる。
　図１および図２に戻って、収容穴２０の後側部分内には、スリーブ４が挿入されている。スリーブ４は、ネジ構造により収容穴２０の後側部分に固定されている。スリーブ４の外周部と収容穴２０の内周部との間は、メタルタッチによるシール構造であっても、Ｏリング等のシール部材を利用したシール構造であってもよい。また、スリーブ４の後方にはソレノイド６が配置されており、スリーブ４内にはスプール５が配置されている。スプール５は、スリーブ４に摺動可能に保持されている。
　スリーブ４は、収容穴２０内で傾転ピストン３との間に制御圧室１１を形成する。また、スリーブ４の後側部分（すなわち、制御圧室１１と反対側）には、反力室１２が形成されている。スプール５の前端部は制御圧室１１に露出しており（面しており）、スプール５の後端部は反力室１２に露出している（面している）。
　本実施形態では、傾転ピストン３が、収容穴２０の軸方向と直交する円盤状の主壁３１と、主壁３１の周縁部から収容穴２０の軸方向に沿って後方へ延びる周壁３２を含む。周壁３２の後端には、傾転ピストン３がスリーブ４に当接したときでも制御圧室１１が周壁３２で囲まれる内側部分と周壁３２の周囲の外側部分とに分断されないように、複数の溝３３が設けられている。また、周壁３２の中間にも、複数の貫通孔３４が設けられている。この貫通孔３４が斜板ポンプ９のケーシング９１内と連通する位置に達した場合に、制御圧室１１内の圧力が下がるため、傾転ピストン３は駆動力を失い、それ以上ストロークをすることができなくなる。つまり、この位置によって、斜板ポンプ９の最小押しのけ容積が決まる。
　制御圧室１１内（より詳しくは、傾転ピストン３の周壁３２の内側）には、傾転スプリング１３が配置されている。傾転スプリング１３は、傾転ピストン３およびスプール５を互いに離間するように付勢する。本実施形態では、傾転スプリング１３がスプール５の前端部をスプリング座１４を介して付勢する。ただし、スプール５の形状によっては、傾転スプリング１３がスプール５の前端部を直接的に付勢してもよい。
　スリーブ４には、前方から後方に並ぶように、ポンプポート４１、出力ポート４３およびタンクポート４２が設けられている。これらのポート４１～４３は、スリーブ４の径方向に延びている。さらに、スリーブ４には、制御圧室１１を反力室１２と連通する連通路４５が形成されている。連通路４５は、スリーブ４の軸方向に延びている。
　ハウジング２には、ポンプポート４１と連通する供給路２１と、タンクポート４２と連通する排出路２２が形成されている。供給路２１は、図４に示すように、斜板ポンプ９から延びる吐出ライン１６につながっており、吐出ライン１６からの分岐ラインを構成する。排出路２２は、斜板ポンプ９のケーシング９１の内部に開口しており、図４に示すようにタンクラインを構成している。
　さらに、ハウジング２には、出力ポート４３と連通する第１制御圧路２３と、制御圧室１１と連通する第２制御圧路２４が形成されている。第１制御圧路２３は、図４に示すように出力ポート４３を制御圧室１１と接続する制御圧ライン７の上流端を構成し、第２制御圧路２４は、制御圧ライン７の下流端を構成する。
　本実施形態では、図４に示すように、制御圧ライン７に、ロードセンシング弁８１およびカットオフ弁８２という２つの付加機能弁８が設けられている。ただし、ロードセンシング弁８１とカットオフ弁８２のどちらか一方だけが制御圧ライン７に設けられていてもよいし、ロードセンシング弁８１とカットオフ弁８２の双方が制御圧ライン７に設けられていなくてもよい。なお、ロードセンシング弁８１およびカットオフ弁８２以外の付加機能弁が、制御圧ライン７に設けられてもよい。ロードセンシング弁８１は、斜板ポンプ９から作動流体（例えば、作動油）が供給されるアクチュエータ（図示せず）の負荷圧のうちの最高負荷圧ＰＬと斜板ポンプ９の吐出圧との差圧に応じて作動する。カットオフ弁８２は、斜板ポンプ９の吐出圧とスプリング設定圧との差圧に応じて作動する。制御圧ライン７からは、カットオフ弁８２の下流側でタンクライン７１が分岐しており、このタンクライン７１には絞り７２が設けられている。
　さらに、本実施形態では、制御圧ライン７におけるロードセンシング弁８１の上流側部分とカットオフ弁８２の下流側部分とが第１バイパスライン７３により接続されている。第１バイパスライン７３には、逆止弁７４が設けられている。逆止弁７４は、ロードセンシング弁８１の上流側部分からカットオフ弁８２の下流側部分に向かう流れは許容し、その逆の流れは禁止する。なお、第１バイパスライン７３に、逆止弁７４を設けなくてもよい。
　また、本実施形態では、制御圧ライン７におけるロードセンシング弁８１とカットオフ弁８２の間の部分とカットオフ弁８２の下流側部分とが第２バイパスライン７５により接続されている。第２バイパスライン７５には絞り７６が設けられている。
　図２に示すように、上述したソレノイド６は、スリーブ４の後端部にネジ構造により固定されている。具体的に、ソレノイド６は、スリーブ４内に突出する管状のボルト部６２と、ボルト部６２内に挿通されたロッド６１を含む。ロッド６１は、傾転スプリング１３と反対側からスプール５の後端部を押圧する。ロッド６１の押圧力は、ソレノイド６に供給される電流が大きくなるほど大きくなる。
　ボルト部６２の先端面は、反力室１２の後壁面を形成している。また、ボルト部６２は、ソレノイド６に電流が供給されないときにスプール５のストッパーとして機能する（ソレノイド６に電流が供給されないときには、スプール５の後端部がボルト部６２に当接する）。なお、ボルト部６２は、スプール５の後端部がボルト部６２に当接したときでもボルト部６２の内部が反力室１２から遮断されないように構成されている。
　スプール５は、図４に示すように、出力ポート４３をポンプポート４１とタンクポート４２の一方と連通するかポンプポート４１およびタンクポート４３から遮断するかを切り換える。
　具体的に、スプール５は、図２に示すように、前側ランド部５１、第１小径部５２、中間ランド部５３、第２小径部５４、後側ランド部５５、スプリング支持部５６および大径部５７を含み、これらの部分５１～５７は前方から後方に向かってこの順に並んでいる。
　ランド部５１，５３，５５は互いに同じ直径を有しており、この直径は、小径部５２，５４の直径よりも大きい。中間ランド部５３の幅は、出力ポート４３の直径とほぼ等しい。中間ランド部５３が移動することによって、出力ポート４３が開閉し（出力ポート４３の開口面積が制御され）、制御圧室１１内の圧力も制御される。つまり、中間ランド部５３と出力ポート４３との共働によって圧力制御が行われる。なお、中間ランド部５３は端部がテーパ状に形成されていても、端部にノッチが形成されていてもよい。また、スリーブ４の内周面において、出力ポートが開口する位置を含む周面部に溝が形成されていてもよい。スプリング支持部５６は、反力室１２内に位置しており、後側ランド部５５の直径よりも大きな直径を有している。大径部５７は、スプリング支持部５６の直径よりも大きな直径を有している。大径部５７は、スプリング支持部５６に挿通された復帰スプリング１５によりソレノイド６に向かって付勢されている。ただし、復帰スプリング１５は省略可能である。
　本実施形態では、容量調整装置１が、図５に示すようにソレノイド６に供給される電流が第１設定値αよりも小さいときに斜板ポンプ９の容量を最大とし、電流が第１設定値αと第２設定値βの間のときに斜板ポンプ９の容量をゼロとし、電流が第２設定値βから大きくなるにつれて斜板ポンプ９の容量を大きくする。
　具体的には、ソレノイド６に電流が供給されていないとき、換言すればスプール５がソレノイド６のボルト部６２に当接するときには、図２に示すように、スプール５の前側ランド部５１がポンプポート４１を閉塞する。また、スプール５の後側ランド部５５には、当該後側ランド部５５の前端から中間位置まで延びる２つの溝５５ａが１８０度間隔で形成されている。そして、ソレノイド６に電流が供給されていないときには、スプール５が溝５５ａを通じてタンクポート４２を反力室１２と連通する。このとき、溝５５ａは絞りとして機能する。これにより、制御圧室１１内の圧力は最小となる。この状態は、ソレノイド６に供給される電流がゼロから第１設定値αまで上昇する間維持される。なお、溝５５ａの数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
　ソレノイド６に第１設定値αと第２設定値βの間の電流が供給されているときは、図３に示すように、スプール５がロッド６１に押圧されて、スプール５がポンプポート４１を出力ポート４３と連通するとともに、タンクポート４２を反力室１２から遮断する。これにより、制御圧室１１内の圧力は最大（ポンプ吐出圧）となり、押しのけ容積は最小となる。
　ソレノイド６に第２設定値βよりも大きな一定の電流が供給されているときは、中間ランド部５３が出力ポート４３を閉塞する位置に移動する。中間ランド部５３によって制御圧室１１内の圧力が調整され、ソレノイド６によるロッド６１の押付力とスプール５に対する傾転スプリング１３の付勢力が釣り合う位置まで傾転ピストンは移動することになる。つまり、ソレノイド６に供給される電流値に応じて、押しのけ容積が調整される。
　ここで、ソレノイド６に特定の電流が供給されている状態からその電流を小さくする場合の動作について説明する。
　ソレノイド６に供給される電流が小さくなると、ロッド６１の押付力（ソレノイド６内の電磁力）の低下により、スプール５がいったん右方へ移動する。これにより、タンクポート４２が反力室１２から遮断されたままで、出力ポート４３がポンプポート４１と連通する。従って、制御圧室１１内の圧力が上昇し、傾転ピストン３が左方へ移動する。その結果、斜板ポンプ９の容量が低下する。傾転ピストン３が左方へ移動すると、スプール５に対する傾転スプリング１３の付勢力が低下し、ロッド６１によってスプール５が左方へ押し戻される。このようにして中間ランド部５３によって圧力制御が行われ、スプール５に対するロッド６１の押圧力とスプール５に対する傾転スプリング１３の付勢力が釣り合うようにスプール５の位置が決定される。
　以上説明したように、本実施形態の容量調整装置１では、単一のスリーブ４が用いられているので、製造コストを低減することができる。しかも、制御圧室１１を反力室１２と連通する連通路４５がスリーブ４に形成されているので、スプール５を小型化することができる。その結果、斜板ポンプ全体の小型化を実現することができる。
　また、本実施形態では、ソレノイド６に電流が供給されないときは、制御圧室１１内の圧力が最小となる。従って、電気系統に不具合が発生したときには、斜板スプリング９４の付勢力によって傾転ピストン３が最も後退させられて斜板ポンプ９の容量が最大となる。従って、電気系統の不具合に対するフェイルセーフを実現できる。また、本実施形態の斜板ポンプ９が搭載された油圧ショベル等の建設機械においては、容量調整装置１の電気系統に不具合が発生したときであっても、斜板ポンプ９からは最大流量が吐出されるため、作業機械の作動は保証されるということになる。
　さらに、本実施形態では、ソレノイド６に第１設定値αと第２設定値βの間の電流を供給すれば、傾転ピストン３が最も前進して斜板ポンプ９の容量が最小となる。すなわち、ソレノイド６に第１設定値αよりも大きな電流を供給することで、フェイルセーフ状態からスタンバイ状態に切り換えることができる。
　また、本実施形態では、制御圧ライン７におけるロードセンシング弁８１の上流側部分とカットオフ弁８２の下流側部分とが第１バイパスライン７３により接続されているので、ロードセンシング弁８１および／またはカットオフ弁８２が制御圧ライン７を閉塞する場合でも、容量調整に関しては適正な応答性を確保することができる。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、ハウジング２には、第１制御圧路２３および第２制御圧路２４が必ずしも形成されている必要はなく、図７に示すように、出力ポート４３が直接的に制御圧室１１と連通していてもよい。あるいは、出力ポート４３が連通路４５につながっていてもよい。ただし、前記実施形態のようにハウジング２に第１制御圧路２３および第２制御圧路２４が形成されていれば、制御圧ライン７に付加機能弁８を設けて、容量調整という機能にその他の種々の機能を組み合わせることが可能となる。
　ところで、傾転ピストン３が斜板９３の揺動方向と直交する方向に延びる傾転ピン９５を介して斜板９３を押圧する構成は、図８に示すような液圧モータ２００にも適用可能である。液圧モータ２００は、回転軸２４０と、回転軸２４０に対して揺動可能に構成された斜板２１０と、斜板２１０の揺動方向と直交する方向に延びる傾転ピン２３０を介して斜板９３を押圧する傾転ピストン２２０を含む。図例では、傾転ピン２３０が斜板２１０に保持されていて傾転ピストン２２０と摺動するが、傾転ピン２３０は、傾転ピストン２２０に保持されていて斜板２１０と摺動してもよい。
　従来、液圧ポンプおよび液圧モータでは、傾転ピストンが球を介して斜板を押圧する構成が採用されていた。球は、斜板に保持された傾転ピストンと摺動することもあるし、傾転ピストンに保持されて斜板と摺動することもある。しかしながら、この構成では、球が摺動部材（傾転ピストンまたは斜板）と点接触するため、球および摺動部材の摩耗が顕著になる場合があった。また、球を保持部材（斜板または傾転ピストン）に保持させるためにカシメ加工などの工夫が必要であり、製造コストが高いという問題もあった。
　これに対し、球ではなく傾転ピンを用いた場合には、傾転ピンが摺動部材と線接触するため、傾転ピストンが球を介して斜板を押圧する場合に比べ、耐摩耗性を向上させることができる。しかも、傾転ピンを用いた場合には、傾倒ピンを保持部材に保持させるためには圧入など安価な方法を用いることができる。これにより、傾転ピストンが球を介して斜板を押圧する場合に比べ、製造コストを低減することができる。
　しかも、傾転ピンを用いた場合には、球を用いた場合に比べ、傾転ピストンと収容穴との間に作用するラジアル荷重が低減する。従って、傾転ピストンの収容穴への凝着などを防止することができる。なお、傾転ピンは、その断面が円形状の円筒部材であっても、長円形状の円筒部材であってもよい。
　また、スプール５の形状は、図２に示す形状に限られない。例えば、後側ランド部５５に溝５５ａが形成されていないスプール５を用い、ソレノイド６に供給される電流がゼロと容量調整開始値との間のときは、制御圧室１１内の圧力が最大となってもよい。つまり、スプール５の交換により、フェイルセーフの有無を切り換えることも可能である。
　１　　容量調整装置
　１１　制御圧室
　１２　反力室
　１３　傾転スプリング
　２　　ハウジング
　２０　収容穴
　２３　第１制御圧路
　２４　第２制御圧路
　３　　傾転ピストン
　４　　スリーブ
　４１　ポンプポート
　４２　タンクポート
　４３　出力ポート
　５　　スプール
　６　　ソレノイド
　６１　ロッド
　７　　制御圧ライン
　７３，７５　バイパスライン
　７４　逆止弁
　８　　付加機能弁
　９　　斜板ポンプ
　９１　ケーシング
　９３　斜板
　９５　傾転ピン
 

Claims (6)

  1. 　斜板ポンプのケーシングに組み込まれた、収容穴を有するハウジングと、
    　前記収容穴内に摺動可能に挿入され、前記斜板ポンプの斜板を押圧する傾転ピストンと、
    　前記収容穴内に挿入され、前記傾転ピストンとの間に制御圧室を形成する、ポンプポート、タンクポートおよび出力ポートを有するスリーブと、
    　前記スリーブに摺動可能に保持された、前記出力ポートを前記ポンプポートと前記タンクポートの一方と連通するか前記ポンプポートおよび前記タンクポートから遮断するかを切り換えるスプールと、
    　前記制御圧室内に配置され、前記傾転ピストンおよび前記スプールを互いに離間するように付勢する傾転スプリングと、
    　前記傾転スプリングと反対側から前記スプールを押圧するロッドを含むソレノイドと、を備え、
    　前記スリーブには、前記制御圧室とは反対側に反力室が形成されているとともに、前記制御圧室を前記反力室と連通する連通路が形成されている、斜板ポンプの容量調整装置。
  2. 　前記ハウジングには、前記出力ポートを前記制御圧室と接続する制御圧ラインの一部を構成する、前記出力ポートと連通する第１制御圧路および前記制御圧室と連通する第２制御圧路が形成されている、請求項１に記載の斜板ポンプの容量調整装置。
  3. 　前記制御圧ラインに設けられた少なくとも１つの付加機能弁と、
    　前記制御圧ラインにおける前記少なくとも１つの付加機能弁の上流側部分と下流側部分とを接続するバイパスラインと、
    　前記バイパスラインに設けられた、前記上流側部分から前記下流側部分に向かう流れは許容し、その逆の流れは禁止する逆止弁と、をさらに備える、請求項２に記載の斜板ポンプの容量調整装置。
  4. 　前記斜板は、前記傾転ピストンと反対側から斜板スプリングによって付勢されており、
    　前記スプールは、前記ソレノイドに電流が供給されていないときに、前記ポンプポートを閉塞するとともに、前記タンクポートを前記反力室と連通するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の斜板ポンプの容量調整装置。
  5. 　前記スプールは、前記ソレノイドに第１設定値と第２設定値の間の電流が供給されているときに、前記ロッドに押圧されて、前記ポンプポートを前記出力ポートと連通するとともに、前記タンクポートを前記反力室から遮断するように構成されている、請求項４に記載の斜板ポンプの容量調整装置。
  6. 　前記傾転ピストンは、前記斜板の揺動方向と直交する方向に延びる傾転ピンを介して前記斜板を押圧する、請求項１～５のいずれか一項に記載の斜板ポンプの容量調整装置。
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