WO2018008209A1 - 斜板式ピストンポンプ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a swash plate type piston pump.
- Work machines such as excavators are provided with a swash plate type piston pump that is driven by an engine and discharges hydraulic oil for driving various hydraulic actuators.
- the swash plate type piston pump disclosed in JP2013-113132A includes a control pin that drives the swash plate in a direction in which the tilt angle becomes smaller as the load pressure supplied to the pressure chamber increases.
- the above-described swash plate type piston pump can reduce the driving load by tilting the swash plate in a direction in which the tilt angle becomes smaller to reduce the discharge capacity. Therefore, when the compressor of the air conditioner is driven by the engine, the consumption of engine power can be kept substantially constant by tilting the swash plate to reduce the driving load of the swash plate type piston pump.
- An object of the present invention is to make it possible to quickly reduce the pressure in a pressure chamber when supply of load pressure to the pressure chamber is stopped.
- a swash plate type piston pump a cylinder block that rotates as the drive shaft rotates, a plurality of pistons housed in a plurality of cylinders provided in the cylinder block, and a cylinder block
- a swash plate that reciprocates the piston so that the volume chamber of the cylinder expands and contracts as the cylinder rotates, an urging mechanism that urges the swash plate in a direction in which the tilt angle increases, and an increase in the load pressure of the pressure chamber
- a swash plate type piston pump including a control pin that drives the swash plate in a direction in which the tilt angle becomes smaller and a discharge passage that discharges the load pressure of the pressure chamber.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a pump unit including a swash plate type piston pump according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view showing a main part of the swash plate type piston pump according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which the tilt angle of the swash plate is maximum.
- FIG. 3B is a diagram illustrating a state where the tilt angle of the swash plate is minimum.
- FIG. 4 is a diagram illustrating control pins of a swash plate type piston pump according to a modification.
- FIG. 5 is a view showing a main part of a swash plate type piston pump according to the second embodiment of the present invention.
- the work machine is equipped with an air conditioner (air conditioner) (not shown), and the compressor of the air conditioner is also driven by the engine.
- air conditioner air conditioner
- the pump unit 100 includes a main swash plate type piston pump 1 (hereinafter referred to as pump 1) and a sub gear pump 80 (hereinafter referred to as pump 80).
- pump 1 and the pump 80 are provided side by side on the rotation axis O.
- the elements that consume engine power include the pump 1, the pump 80, and the compressor of the air conditioner.
- the pump 1 has a discharge capacity (a displacement volume) that can be changed according to a change in power consumption of each element. Thereby, the total value of power consumption is kept substantially constant.
- the pump 80 includes a pair of gears (not shown) that mesh with each other and a casing 81 that accommodates these gears.
- the pump 1 includes a cylinder block 3, a plurality of pistons 8 that reciprocate with respect to the cylinder block 3, a swash plate 4 that the pistons 8 follow, and a casing 2 that accommodates these.
- the rotation of the cylinder block 3 is transmitted from the engine via the drive shaft 5.
- the piston 8 reciprocates with respect to the cylinder block 3.
- the working fluid is sucked into the volume chamber 7 defined by the piston 8 from the tank via the pipe (not shown). Further, the working fluid discharged from the volume chamber 7 to the discharge port is guided to a fluid pressure actuator via a pipe (not shown).
- the casing 2 includes a bottomed cylindrical pump housing 50 and a lid-shaped pump cover 70 that closes an opening of the pump housing 50. Inside the pump housing 50, the cylinder block 3, the swash plate 4, and the like are accommodated. The pump cover 70 is fastened to the pump housing 50 with a plurality of bolts.
- the cylinder block 3 rotates as the drive shaft 5 rotates.
- the drive shaft 5 protrudes from the pump cover 70 to the outside, and rotation is transmitted from an engine as a power source.
- the drive shaft 5 is supported by the pump housing 50 via the bearing 12 and is also supported by the pump cover 70 via the bearing 11.
- a plurality of cylinders 6 are formed in the cylinder block 3 so as to be substantially parallel to the rotation axis O and arranged on the substantially same circumference around the rotation axis O with a certain interval.
- the piston 6 is slidably inserted into the cylinder 6, and a volume chamber 7 is defined between the cylinder 6 and the piston 8.
- the piston 8 protrudes from the cylinder block 3, and one end is supported by the swash plate 4 via a shoe 9 in contact with the swash plate 4.
- the piston 8 reciprocates following the swash plate 4 to expand and contract the volume chamber 7.
- the pump housing 50 has a bottom 50a in which a flow path (not shown) for supplying and discharging the working fluid to and from the volume chamber 7 is formed, and a cylindrical side wall 50b surrounding the cylinder block 3 and the like.
- a port plate 15 with which the cylinder block 3 is slidably contacted is provided on the bottom 50a of the pump housing 50.
- the port plate 15 is formed with a suction port (not shown) and a discharge port (not shown) communicating with each volume chamber 7.
- a supply / discharge passage (not shown) communicating with the suction port and the discharge port is formed in the bottom 50a of the pump housing 50.
- each piston 8 reciprocates the cylinder 6 once.
- the suction stroke in which the volume chamber 7 of the cylinder 6 is expanded the working fluid from the tank is connected to each volume chamber 7 from the suction port via a pipe (not shown) and a flow path (not shown) in the pump housing 50. Sucked into.
- the discharge stroke in which the volume chamber 7 of the cylinder 6 contracts the working fluid discharged from each volume chamber 7 to the discharge port is a flow path (not shown) and piping (not shown) in the pump housing 50.
- the swash plate 4 is tiltably supported by the pump cover 70 via the bearing 13 in order to make the discharge capacity of the pump 1 variable.
- the bearing 13 is provided on the pump cover 70.
- tilt springs 21 and 22 as biasing mechanisms for biasing the swash plate 4 in a direction in which the tilt angle increases are interposed.
- the tilt springs 21 and 22 are coiled, and are interposed between a retainer 23 attached to the pump housing 50 and a retainer 24 attached to the swash plate 4.
- the retainer 23 is provided to be displaceable by working fluid pressure, and an initial position is adjusted via an adjuster 25.
- the tilting springs 21 and 22 are different in the winding diameter of the wire, and the tilting spring 22 having a small winding diameter is disposed inside the tilting spring 21 having a large winding diameter.
- the tilt spring 21 having a large winding diameter is interposed between the retainers 23 and 24 in a compressed state.
- the tilt spring 22 having a small winding diameter is in a state in which one end is separated from the retainer 24.
- the tilt spring 22 contacts the retainers 23 and 24 and is compressed, and the spring force of the tilt springs 21 and 22 applied to the swash plate 4 is stepwise. Will increase.
- the pump 1 includes a main control pin (not shown) and a sub control pin 30.
- the sub control pin 30 includes a first control pin 31 and a second control pin 32.
- the discharge pressure of the pump 1 is supplied as a load pressure to the main control pin.
- the first control pin 31 is supplied with the discharge pressure of the pump 80 as a load pressure.
- a pilot pressure is supplied to the second control pin 32 as a load pressure when the air conditioner is activated.
- the pump 1 can change the discharge capacity by changing the tilt angle of the swash plate 4 by the main control pin and the sub control pin 30.
- the main control pin is provided in the vicinity of the sub control pin 30 in parallel with the sub control pin 30.
- the main control pin is slidably inserted into a main pin cylinder (not shown) formed in the pump housing 50, and one end abuts on the swash plate 4.
- a main pressure chamber (not shown) is defined between the main pin cylinder and the main control pin.
- the discharge pressure of the pump 1 is supplied to the main pressure chamber.
- the main control pin receives the discharge pressure of the pump 1 at the end face, presses the swash plate 4, and drives the swash plate 4 against the tilt springs 21 and 22 in a direction in which the tilt angle becomes smaller.
- the outer diameter of the first control pin 31 is formed smaller than the outer diameter of the second control pin 32.
- the first control pin 31 and the second control pin 32 are arranged in series on the same axis and coupled to each other.
- the sub control pin 30 is configured by integrally forming the first control pin 31 and the second control pin 32.
- the first control pin 31 and the second control pin 32 may be separated from each other, and both may be coupled via coupling means to constitute the sub control pin 30.
- a first pin cylinder 51 into which the first control pin 31 is slidably inserted and a second pin cylinder 52 into which the second control pin 32 is slidably inserted are machine. Formed by processing.
- the pump housing 50 is open at a portion facing the swash plate 4 before the pump cover 70 is assembled. For this reason, the 1st pin cylinder 51 and the 2nd pin cylinder 52 can be formed by machining.
- a first pressure chamber 41 is defined between the first pin cylinder 51 and the first control pin 31. Therefore, the end surface of the first control pin 31 becomes the pressure receiving surface 31 a facing the first pressure chamber 41.
- a through hole 57 is formed in the side wall portion 50 b of the pump housing 50 as a flow path for supplying the discharge pressure of the pump 80 to the first pressure chamber 41.
- the discharge pressure of the pump 80 as the load pressure is supplied to the first pressure chamber 41 through the through holes 87 and 57.
- the sub control pin 30 moves to the swash plate 4 side when the discharge pressure of the pump 80 received on the pressure receiving surface 31a of the first control pin 31 increases.
- a second pressure chamber 42 is defined between the second pin cylinder 52 and the second control pin 32. Therefore, the end surface (annular step portion) of the second control pin 32 becomes the pressure receiving surface 32 a facing the second pressure chamber 42.
- a through hole 58 is formed in the side wall 50b of the pump housing 50 as a flow path for supplying pilot pressure to the second pressure chamber 42.
- the pilot pressure is supplied to the second pressure chamber 42 through the through hole 58.
- the sub control pin 30 moves to the swash plate 4 side when the pilot pressure received on the pressure receiving surface 32a of the second control pin 32 increases.
- a flow path 53 is formed in the side wall portion 50 b of the pump housing 50, with one end opened to the inner peripheral surface of the first pin cylinder 51 and the other end connected to the inside of the casing 2.
- the flow path 53 will be described later.
- the second pressure chamber 42 is connected to a pilot pump (not shown) through a pipe (not shown) provided with a through hole 58 and a switching valve (not shown).
- the switching valve guides the discharge pressure of the pilot pump to the second pressure chamber 42 as the pilot pressure when the air conditioner is in operation.
- the sub control pin 30 moves to the swash plate 4 side as the load pressure supplied to the first pressure chamber 41 and the second pressure chamber 42 increases. And the front-end
- the swash plate 4 is held at a tilt angle in which the thrust of the sub control pin 30 and the spring force of the tilt springs 21 and 22 are balanced.
- the thrust of the sub control pin 30 is a resultant force of the thrust of the first control pin 31 and the thrust of the second control pin 32.
- the pump 1 includes the first control pin 31 and the second control pin 32 so that the driving load can be controlled according to a plurality of load pressures.
- FIG. 3A shows a state in which the tilt angle of the swash plate 4 is the maximum value ⁇ max.
- the sub control pin 30 enters the first pin cylinder 51 and the second pin cylinder 52. In this state, the discharge capacity of the pump 1 is maximized and the driving load of the pump 1 is also increased.
- the sub control pin 30 is moved stepwise in the right direction in the drawing and attached to the swash plate 4.
- the swash plate 4 is driven through the follower 16 in a direction in which the tilt angle decreases.
- FIG. 3B shows a state where the tilt angle of the swash plate 4 is the minimum value ⁇ min. At this time, the sub control pin 30 protrudes from the second pin cylinder 52. In this state, the discharge capacity of the pump 1 is minimized and the driving load of the pump 1 is also reduced.
- the pump 1 can reduce the driving load by supplying the pilot pressure to the second pressure chamber 42 and tilting the swash plate 4 during operation of the air conditioner. According to this, even if the air conditioner is operated, the power consumption of the engine can be kept substantially constant.
- the pressure in the second pressure chamber 42 may not decrease rapidly.
- the swash plate 4 is difficult to return in the direction in which the tilt angle increases, and the controllability of the pump 1 is reduced.
- the flow path 53 is formed in the side wall portion 50 b of the pump housing 50, and one end opens to the inner peripheral surface of the first pin cylinder 51 and the other end is connected to the inside of the casing 2.
- one end of the flow path 53 is opened in the sliding gap between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51. Further, the sliding gap between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51 communicates with the adjacent second pressure chamber 42. For this reason, the flow path 53 and the second pressure chamber 42 communicate with each other via a sliding gap between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51.
- the pilot pressure supplied to the second pressure chamber 42 is discharged into the casing 2 through the sliding gap and the flow path 53 between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51. Become.
- the flow path 53 functions as a flow path for discharging the pilot pressure of the second pressure chamber 42.
- the pressure in the second pressure chamber 42 causes the sliding clearance and flow between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51. It is quickly discharged through the passage 53 into the casing 2 which is tank pressure.
- the swash plate 4 is quickly tilted in the direction in which the tilt angle is increased by the spring force of the tilt springs 21 and 22.
- the pilot pressure supplied to the second pressure chamber 42 is always discharged into the casing 2 through the sliding gap and the flow path 53 between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51. However, since the amount of the working fluid discharged from the second pressure chamber 42 is smaller than the amount of the working fluid supplied from the pilot pump to the second pressure chamber 42, the second pressure chamber 42 is activated when the air conditioner is in operation.
- the pilot pressure supplied to can be increased to a desired pressure without delay.
- the pressure in the second pressure chamber 42 may be discharged from the through hole 58 when the air conditioner is stopped.
- the pressure in the second pressure chamber 42 can be quickly and stably reduced without depending on the configuration of the external device connected to the pump 1. It becomes possible.
- the pilot pressure in the second pressure chamber 42 is discharged from the flow path 53 as the discharge flow path, the supply of the pilot pressure to the second pressure chamber 42 is stopped. Sometimes, the pressure in the second pressure chamber 42 can be quickly reduced.
- one end of the flow path 53 opens in the sliding gap between the first control pin 31 and the first pin cylinder 51, but one end of the flow path 53 is connected to the second control pin. You may make it open to the sliding clearance gap between 32 and the 2nd pin cylinder 52.
- the first control pin 31 and the second control pin 32 may be provided in parallel.
- the first control pin 31 and the second control pin 32 are coupled in series, the first control pin 31 and the second control pin 32 are compared with the case where the first control pin 31 and the second control pin 32 are provided in parallel.
- the space on the circumference that accommodates the control pin 32 can be reduced, and the pump housing 50 can be reduced in size. Therefore, the pump 1 and the pump unit 100 can be downsized.
- the flow path 53 for discharging the load pressure of the second pressure chamber 42 has the second control pin 32 and the second pin cylinder 52. It is provided so that one end is opened in the sliding gap between them.
- the main swash plate type piston pump 90 (hereinafter referred to as pump 90) according to the second embodiment is different from the pump 1 according to the first embodiment in the configuration of the flow path for discharging the pilot pressure in the second pressure chamber 42. To do.
- pump 90 The main swash plate type piston pump 90
- the difference from the pump 1 will be mainly described, and the same components as those of the pump 1 will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
- a channel 54 for discharging the pilot pressure of the second pressure chamber 42 is formed in the sub control pin 30.
- One end of the channel 54 opens on the outer peripheral surface of the first control pin 31, and the other end opens on the end surface 32 c of the second control pin 32.
- the inclination angle of the swash plate 4 is the minimum value at the position where the flow path 54 opens on the outer peripheral surface of the first control pin 31 so that the flow path 54 and the second pressure chamber 42 do not directly communicate with each other. It is set so as to face the inner peripheral surface of the first pin cylinder 51 in the state of ⁇ min.
- the same operational effects as the pump 1 according to the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, since it is not necessary to provide the casing 2 with the space for forming the flow path which discharges the pilot pressure of the 2nd pressure chamber 42, the casing 2 can be reduced in size. Therefore, the pump 90 can be reduced in size.
- the flow path 53 for discharging the pilot pressure of the second pressure chamber 42 is provided in the casing 2 as in the pump 1 according to the first embodiment, the flow path 53 is simultaneously formed when machining the casing 2. Since it can be processed, costs can be reduced.
- the swash plate type piston pumps 1 and 90 include a cylinder block 3 that rotates as the drive shaft 5 rotates, a plurality of pistons 8 that are accommodated in a plurality of cylinders 6 provided in the cylinder block 3, and a rotation of the cylinder block 3. Accordingly, the swash plate 4 that reciprocates the piston 8 so as to expand and contract the volume chamber 7 of the cylinder 6 and an urging mechanism (tilting springs 21 and 22 for urging the swash plate 4 in a direction in which the tilt angle increases).
- the flow paths 53 and 54 are provided.
- the swash plate type piston pumps 1, 90 include a cylinder block 3, a piston 8, a swash plate 4, a biasing mechanism (tilting springs 21, 22), and a casing 2 that houses a sub control pin 30.
- 30 is slidably inserted into pin cylinders (first pin cylinder 51 and second pin cylinder 52) provided in the casing 2, and one ends of the flow paths 53 and 54 are connected to the sub control pin 30 and the pin cylinder (first cylinder). It is characterized by opening in a sliding gap between the 1-pin cylinder 51 and the second pin cylinder 52).
- the flow path 53 is provided in the casing 2.
- the flow path 53 since the flow path 53 is provided in the casing 2, the flow path 53 can be processed simultaneously when machining the casing 2, and the cost can be suppressed.
- the flow path 54 is provided in the sub-control pin 30.
- the sub control pin 30 includes a first control pin 31 that drives the swash plate 4 in a direction in which the tilt angle decreases in accordance with an increase in the load pressure in the first pressure chamber 41, and a load pressure in the second pressure chamber.
- a second control pin 32 that drives the swash plate 4 in a direction in which the tilt angle decreases in accordance with the rise.
- the casing 2 includes a pump housing 50 that houses the cylinder block 3, and an opening of the pump housing 50.
- a pump cover 70 that is closed, and the pump cover 70 is provided with a bearing 13 that supports the swash plate 4 in a tiltable manner, and the first control pin 31 is slidably inserted into the pump housing 50.
- the second control pin 3 When the second pressure chamber 42 is characterized in that it is defined between the second pin cylinder 52.
- first control pin 31 and the second control pin 32 are provided in parallel.
- the driving load of the swash plate type piston pumps 1 and 90 can be controlled according to a plurality of load pressures.
- first control pin 31 and the second control pin 32 are provided by being coupled in series.
- the pumps 1 and 90 are a series (one-flow type) pump in which the working fluid pressurized in each volume chamber 7 is discharged from one discharge port.
- it is good also as a multiple pump which discharges the working fluid pressurized by each volume chamber from two or more discharge ports.
- the sub control pin 30 includes the first control pin 31 and the second control pin 32, but may include only one of them.
- the passages 53 and 54 are slid between the second control pin 32 and the second pin cylinder 52. What is necessary is just to provide so that one end may open to a moving gap.
- one end of the flow paths 53 and 54 is a sliding gap between the sub control pin 30 and the first pin cylinder 51 or a slide between the sub control pin 30 and the second pin cylinder 52. Although it opens to the gap, it may be opened directly to the second pressure chamber 42. In this case, by providing a throttle such as an orifice in the middle of the flow paths 53 and 54, the pilot pressure supplied to the second pressure chamber 42 can be raised to a desired pressure without delay when the air conditioner is activated. .
- the discharge flow path is applied to discharge the pressure of the second pressure chamber 42, but may be applied to discharge the pressure of the first pressure chamber 41.
- the sub pump is described as the gear pump 80.
- the sub pump may be a swash plate type piston pump or a trochoid pump.
- the sub pump includes a cylinder block, a plurality of pistons that reciprocate with respect to the cylinder block, a swash plate that the piston follows, and a casing that accommodates these.
- Rotation is transmitted from the engine to the cylinder block via the drive shaft 82 and the drive shaft 5.
- the piston reciprocates with respect to the cylinder block.
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Abstract
斜板式ピストンポンプ(1、90)は、駆動軸(5)の回転に伴って回転するシリンダブロック(3)と、シリンダブロック(3)に設けられた複数のシリンダ(6)に収容される複数のピストン(8)と、シリンダブロック(3)の回転に伴ってシリンダ(6)の容積室(7)を拡縮するようにピストン(8)を往復動させる斜板(4)と、傾転角が大きくなる方向に斜板(4)を付勢する付勢機構(21、22)と、圧力室(42)の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板(4)を駆動する制御ピン(30)と、圧力室(42)の負荷圧を排出する排出流路(53、54)と、を備える。
Description
本発明は、斜板式ピストンポンプに関する。
ショベル等の作業機は、エンジンによって駆動されて各種油圧アクチュエータを駆動するための作動油を吐出する斜板式ピストンポンプを備える。
JP2013-113132Aに開示の斜板式ピストンポンプは、圧力室に供給される負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板を駆動する制御ピンを備える。
上記の斜板式ピストンポンプは、傾転角が小さくなる方向に斜板を傾転させて吐出容量を減少させることで、駆動負荷を小さくすることができる。よって、空調装置のコンプレッサがエンジンによって駆動される場合には、斜板を傾転させて斜板式ピストンポンプの駆動負荷を小さくすることで、エンジンの動力の消費を略一定に保つことができる。
上記の斜板式ピストンポンプにおいては、空調装置を停止して圧力室への負荷圧の供給を停止しても、圧力室内の圧力が速やかに低下しない場合がある。この場合は、残圧の影響により、傾転角が大きくなる方向に斜板が戻り難くなる。
このように、圧力室に供給される負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板を駆動する制御ピンを備えた斜板式ピストンポンプにおいては、負荷圧の供給を停止したときに圧力室内の圧力が速やかに低下しないと、残圧の影響で傾転角が大きくなる方向に斜板が戻り難くなり、制御性が確保できないという問題がある。
本発明は、圧力室への負荷圧の供給を停止したときに、圧力室内の圧力を速やかに低下させることができるようにすることを目的とする。
本発明のある態様によれば、斜板式ピストンポンプであって、駆動軸の回転に伴って回転するシリンダブロックと、シリンダブロックに設けられた複数のシリンダに収容される複数のピストンと、シリンダブロックの回転に伴ってシリンダの容積室を拡縮するようにピストンを往復動させる斜板と、傾転角が大きくなる方向に斜板を付勢する付勢機構と、圧力室の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板を駆動する制御ピンと、圧力室の負荷圧を排出する排出流路と、を備える斜板式ピストンポンプが提供される。
<第1実施形態>
以下、図1、図2を参照しながら本発明の第1実施形態について説明する。
以下、図1、図2を参照しながら本発明の第1実施形態について説明する。
図1に示すポンプユニット100は、例えば、ショベル等の作業機に搭載され、エンジン(図示せず)により駆動される。作業機には空調装置(エアコン)(図示せず)が搭載されており、空調装置のコンプレッサが同じくエンジンにより駆動される。
ポンプユニット100は、メインの斜板式ピストンポンプ1(以下、ポンプ1という。)と、サブのギヤポンプ80(以下、ポンプ80という。)と、を備える。ポンプ1とポンプ80とは、回転軸O上に並んで設けられる。
上記の作業機において、エンジンの動力が消費される要素には、ポンプ1と、ポンプ80と、空調装置のコンプレッサと、がある。ポンプ1は、各要素の消費動力の変化に応じて吐出容量(押しのけ容積)が変えられるようになっている。これにより、動力の消費の合計値が略一定に保たれる。
ポンプ80は、互いに噛合する一対のギヤ(図示せず)と、これらを収容するケーシング81と、を備える。
一方のギヤには、駆動軸82及び駆動軸5を介してエンジンから回転が伝達される。これにより、互いに噛合する一対のギヤ間を容積室として、ギヤの回転によって移動する容積室に、配管(図示せず)を介してタンク(図示せず)から作動流体(作動油)が吸込まれる。また、容積室から吐出ポートへと吐出される作動流体が、配管(図示せず)を介して流体圧アクチュエータ(図示せず)へと導かれる。
ポンプ1は、シリンダブロック3と、シリンダブロック3に対して往復動する複数のピストン8と、ピストン8が追従する斜板4と、これらを収容するケーシング2と、を備える。
シリンダブロック3は、駆動軸5を介してエンジンから回転が伝達される。シリンダブロック3が回転すると、シリンダブロック3に対してピストン8が往復動する。
これにより、ピストン8によって画成される容積室7に、配管(図示せず)を介してタンクから作動流体が吸込まれる。また、容積室7から吐出ポートへと吐出される作動流体が、配管(図示せず)を介して流体圧アクチュエータへと導かれる。
以下、ポンプ1について詳しく説明する。
ケーシング2は、有底筒状のポンプハウジング50と、ポンプハウジング50の開口部を閉塞する蓋状のポンプカバー70と、を備える。ポンプハウジング50の内側には、シリンダブロック3、斜板4等が収容される。ポンプカバー70は、ポンプハウジング50に複数のボルトで締結される。
シリンダブロック3は、駆動軸5の回転に伴って回転する。駆動軸5は、ポンプカバー70から外部へ突出しており、動力源としてのエンジンから回転が伝達される。駆動軸5は、ポンプハウジング50にベアリング12を介して支持されるとともに、ポンプカバー70にベアリング11を介して支持される。
シリンダブロック3には、複数のシリンダ6が、回転軸Oと略平行に、かつ、回転軸Oを中心とする略同一円周上に、一定の間隔を持って並んで形成される。
シリンダ6には、ピストン8がそれぞれ摺動自在に挿入され、シリンダ6とピストン8との間に容積室7が画成される。ピストン8は、シリンダブロック3から突出しており、斜板4に接するシュー9を介して一端が斜板4に支持される。ピストン8は、シリンダブロック3が回転すると斜板4に追従して往復動し、容積室7を拡縮させる。
ポンプハウジング50は、作動流体を容積室7に給排する流路(図示せず)が形成された底部50aと、シリンダブロック3等を包囲する筒状の側壁部50bと、を有する。
ポンプハウジング50の底部50aには、シリンダブロック3が摺接するポートプレート15が設けられる。ポートプレート15には、各容積室7に連通する吸込ポート(図示せず)及び吐出ポート(図示せず)が形成される。ポンプハウジング50の底部50aには、吸込ポート及び吐出ポートに連通する給排通路(図示せず)が形成される。
ポンプ1では、シリンダブロック3が1回転すると、各ピストン8がシリンダ6を1回往復動する。シリンダ6の容積室7が拡張する吸込行程では、タンクからの作動流体が、配管(図示せず)及びポンプハウジング50内の流路(図示せず)を介して、吸込ポートから各容積室7に吸込まれる。また、シリンダ6の容積室7が収縮する吐出行程では、各容積室7から吐出ポートへと吐出される作動流体が、ポンプハウジング50内の流路(図示せず)及び配管(図示せず)を介して、流体圧アクチュエータへと導かれる。
斜板4は、ポンプ1の吐出容量を可変にするために、軸受13を介してポンプカバー70に傾転可能に支持される。軸受13は、ポンプカバー70に設けられる。
ポンプハウジング50と斜板4との間には、傾転角が大きくなる方向に斜板4を付勢する付勢機構としての傾転スプリング21、22が介装される。
傾転スプリング21、22は、コイル状であって、ポンプハウジング50に取り付けられるリテーナ23と斜板4に取り付けられるリテーナ24との間に介装される。リテーナ23は、作動流体圧によって変位可能に設けられ、アジャスタ25を介して初期位置が調整される。
傾転スプリング21、22は、線材の巻径が異なっており、巻径の大きい傾転スプリング21の内側に、巻径の小さい傾転スプリング22が配置される。
図1に示すように、斜板4の傾転角が最大の状態では、巻径の大きい傾転スプリング21は、リテーナ23、24の間に圧縮された状態で介装される。一方、巻径の小さい傾転スプリング22は、一端がリテーナ24から離れた状態となる。そして、斜板4が所定角度を超えて傾転すると、傾転スプリング22がリテーナ23、24に当接して圧縮され、斜板4に付与される傾転スプリング21、22のばね力が段階的に高まる。
また、ポンプ1は、メイン制御ピン(図示せず)と、サブ制御ピン30と、を備える。サブ制御ピン30は、第1制御ピン31と、第2制御ピン32と、を備える。
メイン制御ピンには、ポンプ1の吐出圧が負荷圧として供給される。第1制御ピン31には、ポンプ80の吐出圧が負荷圧として供給される。第2制御ピン32には、空調装置の作動時に、パイロット圧が負荷圧として供給される。
ポンプ1は、メイン制御ピン及びサブ制御ピン30により斜板4の傾転角を変えることで、吐出容量を変化させることができる。
メイン制御ピンは、サブ制御ピン30と並列に、サブ制御ピン30の近傍に設けられる。
メイン制御ピンは、ポンプハウジング50に形成されたメインピンシリンダ(図示せず)に摺動自在に挿入され、一端が斜板4に当接する。メインピンシリンダとメイン制御ピンとの間には、メイン圧力室(図示せず)が画成される。
メイン圧力室には、ポンプ1の吐出圧が供給される。メイン制御ピンは、ポンプ1の吐出圧を端面に受けて斜板4を押圧し、傾転角が小さくなる方向に、傾転スプリング21、22に抗して斜板4を駆動する。
図1、図2に示すように、第1制御ピン31の外径は、第2制御ピン32の外径よりも小さく形成される。第1制御ピン31と第2制御ピン32とは、同軸上にて直列に並び、互いに結合される。
本実施形態では、サブ制御ピン30は、第1制御ピン31と第2制御ピン32とを一体に形成して構成されている。これに対して、第1制御ピン31と第2制御ピン32とを別体とし、両者を結合手段を介して結合してサブ制御ピン30を構成してもよい。
ポンプハウジング50の側壁部50bには、第1制御ピン31が摺動自在に挿入される第1ピンシリンダ51及び第2制御ピン32が摺動自在に挿入される第2ピンシリンダ52が、機械加工によって形成される。
ポンプハウジング50は、ポンプカバー70が組み付けられる前の状態では、斜板4に対向する部位が開放されている。このため、第1ピンシリンダ51及び第2ピンシリンダ52を機械加工によって形成することができる。
第1ピンシリンダ51と第1制御ピン31との間には、第1圧力室41が画成される。したがって、第1制御ピン31の端面が、第1圧力室41に面する受圧面31aとなる。
ポンプハウジング50の側壁部50bには、ポンプ80の吐出圧を第1圧力室41に供給する流路として通孔57が形成される。これにより、第1圧力室41には、負荷圧としてのポンプ80の吐出圧が、通孔87、57を介して供給される。サブ制御ピン30は、第1制御ピン31の受圧面31aに受けるポンプ80の吐出圧が上昇することにより、斜板4側に移動する。
第2ピンシリンダ52と第2制御ピン32との間には、第2圧力室42が画成される。したがって、第2制御ピン32の端面(環状段部)が、第2圧力室42に面する受圧面32aとなる。
ポンプハウジング50の側壁部50bには、第2圧力室42にパイロット圧を供給する流路として通孔58が形成される。これにより、第2圧力室42には、通孔58を介してパイロット圧が供給される。サブ制御ピン30は、第2制御ピン32の受圧面32aに受けるパイロット圧が上昇することにより、斜板4側に移動する。
また、ポンプハウジング50の側壁部50bには、一端が第1ピンシリンダ51の内周面に開口し、他端がケーシング2の内部に連なる流路53が形成される。流路53については後述する。
なお、第2制御ピン32の端部には、図2に示すように、小径部32bが形成される。これにより、第2制御ピン32が通孔58の開口部を塞がないようになっている。
第2圧力室42は、通孔58及び切り換えバルブ(図示せず)が介装された配管(図示せず)を介してパイロットポンプ(図示せず)に接続される。切り換えバルブは、空調装置の作動時に、パイロットポンプの吐出圧をパイロット圧として第2圧力室42に導く。
第1圧力室41、第2圧力室42に供給される負荷圧がそれぞれ上昇するのに伴って、サブ制御ピン30が斜板4側に移動する。そして、第2制御ピン32の先端部が第2ピンシリンダ52から段階的に突出し、斜板4に取り付けられたフォロア16を介して、斜板4を傾転角が小さくなる方向に駆動する。
斜板4は、サブ制御ピン30の推力と傾転スプリング21、22のばね力とが釣り合う傾転角度に保持される。サブ制御ピン30の推力は、第1制御ピン31の推力と第2制御ピン32の推力との合力である。このように、ポンプ1は、第1制御ピン31及び第2制御ピン32を備えることで、複数の負荷圧に応じて駆動負荷を制御できるようになっている。
図3Aは、斜板4の傾転角が最大値θmaxの状態を示す。このとき、サブ制御ピン30は、第1ピンシリンダ51及び第2ピンシリンダ52に入り込んだ状態となる。この状態では、ポンプ1の吐出容量が最大となり、ポンプ1の駆動負荷も大きくなる。
第1圧力室41、第2圧力室42に供給される負荷圧がそれぞれ上昇するのに伴って、サブ制御ピン30が、図における右方向に段階的に移動し、斜板4に取り付けられたフォロア16を介して、傾転角が小さくなる方向に斜板4を駆動する。
図3Bは、斜板4の傾転角が最小値θminの状態を示す。このとき、サブ制御ピン30は、第2ピンシリンダ52から突出した状態となる。この状態では、ポンプ1の吐出容量が最小となり、ポンプ1の駆動負荷も小さくなる。
続いて、ポンプ1を上記のように構成することの作用効果について説明する。
上述したように、ポンプ1は、空調装置の作動時に、第2圧力室42にパイロット圧を供給して斜板4を傾転させることで、駆動負荷を小さくすることができる。これによれば、空調装置を作動させても、エンジンの動力の消費を略一定に保つことができる。
しかしながら、ポンプ1においては、空調装置を停止して第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止しても、第2圧力室42内の圧力が速やかに低下しない場合がある。この場合は、残圧の影響により、傾転角が大きくなる方向に斜板4が戻り難くなり、ポンプ1の制御性が低下してしまう。
これに対して、本実施形態では、流路53を設けることで、空調装置を停止して第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止したときに、第2圧力室42内の圧力を速やかに低下させることができるようにしている。
以下、詳しく説明する。
流路53は、上述したように、ポンプハウジング50の側壁部50bに形成され、一端が第1ピンシリンダ51の内周面に開口し、他端がケーシング2の内部に連なる。
つまり、流路53は、その一端が、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51との間の摺動隙間に開口している。また、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51と間の摺動隙間は、隣接する第2圧力室42と連通する。このため、流路53と第2圧力室42とは、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51との間の摺動隙間を介して連通する。
これにより、第2圧力室42に供給されるパイロット圧は、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51と間の摺動隙間及び流路53を介して、ケーシング2内に排出されることになる。このように、流路53は、第2圧力室42のパイロット圧を排出する流路として機能する。
空調装置を停止して第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止すると、第2圧力室42内の圧力が、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51と間の摺動隙間及び流路53を介して、タンク圧であるケーシング2内に速やかに排出される。そして、傾転スプリング21、22のばね力により、傾転角が大きくなる方向に斜板4が速やかに傾転する。
第2圧力室42に供給されるパイロット圧は、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51と間の摺動隙間及び流路53を介して、ケーシング2内に常時排出される。しかしながら、第2圧力室42から排出される作動流体の量は、パイロットポンプから第2圧力室42に供給される作動流体の量に対して小さいため、空調装置の作動時には、第2圧力室42に供給されるパイロット圧を所望する圧力まで滞りなく上昇させることができる。
パイロットポンプ側の機器の構成によっては、空調装置を停止したときに、第2圧力室42の圧力が通孔58から排出されることも考えられる。しかしながら、通孔58とは別に、流路53を設けておくことで、ポンプ1に接続される外部機器の構成によることなく、第2圧力室42の圧力を速やかに安定して低下させることが可能となる。
以上述べたように、本実施形態によれば、第2圧力室42のパイロット圧が排出流路としての流路53から排出されるので、第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止したときに、第2圧力室42内の圧力を速やかに低下させることができる。
なお、第1ピンシリンダ51の内周面における流路53が開口する位置が第2圧力室42に近いほど、第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止したときに、第2圧力室42内の圧力を早く低下させることができる。
また、本実施形態では、流路53の一端が、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51との間の摺動隙間に開口しているが、流路53の一端を、第2制御ピン32と第2ピンシリンダ52との間の摺動隙間に開口させてもよい。
第2圧力室42へのパイロット圧の供給を停止したときは、サブ制御ピン30は、斜板4を介して伝達される傾転スプリング21、22のばね力により、第1圧力室41側に移動する。
このため、流路53が第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51との間の摺動隙間に開口する場合は、サブ制御ピン30の外周に付着した作動流体が、サブ制御ピン30が移動するのにともなって流路53に流れ込みやすい。よって、この場合は、流路53が第2制御ピン32と第2ピンシリンダ52との間の摺動隙間に開口する場合よりも、第2圧力室42内の圧力を速やかに低下させることができる。
また、サブ制御ピン30の構成としては、図4の変形例に示すように、第1制御ピン31と第2制御ピン32とを並列に設けた構成としてもよい。
第1制御ピン31と第2制御ピン32とを直列に結合する場合は、第1制御ピン31と第2制御ピン32とを並列に設ける場合と比較して、第1制御ピン31及び第2制御ピン32収容する円周上のスペースを小さくでき、ポンプハウジング50を小型化できる。よって、ポンプ1及びポンプユニット100の小型化を図ることができる。
なお、第1制御ピン31と第2制御ピン32とを並列に設けた場合は、第2圧力室42の負荷圧を排出する流路53は、第2制御ピン32と第2ピンシリンダ52と間の摺動隙間に一端が開口するように設けられる。
<第2実施形態>
続いて、図5を参照しながら本発明の第2実施形態について説明する。
続いて、図5を参照しながら本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態に係るメインの斜板式ピストンポンプ90(以下、ポンプ90という。)は、第2圧力室42のパイロット圧を排出する流路の構成が、第1実施形態に係るポンプ1と相違する。以下、ポンプ1との相違点を中心に説明し、ポンプ1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
ポンプ90では、サブ制御ピン30に、第2圧力室42のパイロット圧を排出する流路54が形成される。流路54は、その一端が第1制御ピン31の外周面に開口し、他端が第2制御ピン32の端面32cに開口する。
なお、流路54と第2圧力室42とが直接連通することがないように、第1制御ピン31の外周面における流路54が開口する位置は、斜板4の傾転角が最小値θminの状態において、第1ピンシリンダ51の内周面に対向するように設定される。
本実施形態に係るポンプ90よれば、第1実施形態に係るポンプ1と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態では、第2圧力室42のパイロット圧を排出する流路を形成するためのスペースをケーシング2に設ける必要がないので、ケーシング2を小型化できる。よって、ポンプ90の小型化を図ることができる。
一方、第1実施形態に係るポンプ1のように、第2圧力室42のパイロット圧を排出する流路53をケーシング2に設けた場合は、ケーシング2を機械加工する際に流路53を同時に加工できるので、コストを抑制できる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
斜板式ピストンポンプ1、90は、駆動軸5の回転に伴って回転するシリンダブロック3と、シリンダブロック3に設けられた複数のシリンダ6に収容される複数のピストン8と、シリンダブロック3の回転に伴ってシリンダ6の容積室7を拡縮するようにピストン8を往復動させる斜板4と、傾転角が大きくなる方向に斜板4を付勢する付勢機構(傾転スプリング21、22)と、第2圧力室42の負荷圧(パイロット圧)の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板4を駆動するサブ制御ピン30と、第2圧力室42の負荷圧を排出する流路53、54と、を備えることを特徴とする。
また、斜板式ピストンポンプ1、90は、シリンダブロック3、ピストン8、斜板4、付勢機構(傾転スプリング21、22)、及びサブ制御ピン30を収容するケーシング2を備え、サブ制御ピン30は、ケーシング2に設けられたピンシリンダ(第1ピンシリンダ51、第2ピンシリンダ52)に摺動自在に挿入され、流路53、54の一端は、サブ制御ピン30とピンシリンダ(第1ピンシリンダ51、第2ピンシリンダ52)との間の摺動隙間に開口することを特徴とする。
これらの構成によれば、第2圧力室42の負荷圧が流路53から排出されるので、第2圧力室42への負荷圧の供給を停止したときに、第2圧力室42内の圧力を速やかに低下させることができる。
また、流路53は、ケーシング2に設けられることを特徴とする。
この構成では、流路53をケーシング2に設けるので、ケーシング2を機械加工する際に流路53を同時に加工でき、コストを抑制できる。
また、流路54は、サブ制御ピン30に設けられることを特徴とする。
この構成では、流路54をサブ制御ピン30に設けるので、斜板式ピストンポンプ90の小型化を図ることができる。
また、サブ制御ピン30は、第1圧力室41の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板4を駆動する第1制御ピン31と、第2圧力室の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に斜板4を駆動する第2制御ピン32と、を備え、ケーシング2は、シリンダブロック3を収容するポンプハウジング50と、ポンプハウジング50の開口部を閉塞するポンプカバー70と、を備え、ポンプカバー70に、斜板4を傾転可能に支持する軸受13が設けられ、ポンプハウジング50に、第1制御ピン31が摺動自在に挿入される第1ピンシリンダ51及び第2制御ピン32が摺動自在に挿入される第2ピンシリンダ52が形成され、第1制御ピン31と第1ピンシリンダ51との間に第1圧力室41が画成され、第2制御ピン32と第2ピンシリンダ52との間に第2圧力室42が画成されることを特徴とする。
また、第1制御ピン31と第2制御ピン32とは、並列に設けられることを特徴とする。
これらの構成によれば、第1制御ピン31及び第2制御ピン32を備えるので、複数の負荷圧に応じて斜板式ピストンポンプ1、90の駆動負荷を制御することができる。
また、第1制御ピン31と第2制御ピン32とは、直列に結合して設けられることを特徴とする。
この構成では、第1制御ピン31と第2制御ピン32とが直列に結合して設けられるので、第1制御ピン31及び第2制御ピン32を収容する円周上のスペースを小さくでき、斜板式ピストンポンプ1、90の小型化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、ポンプ1、90が、各容積室7で加圧された作動流体が1つの吐出ポートから吐出される一連式(1フロータイプ)のポンプになっている。これに対して、各容積室で加圧された作動流体が2つ以上の吐出ポートから吐出される多連式のポンプとしてもよい。
また、上記実施形態では、サブ制御ピン30が、第1制御ピン31及び第2制御ピン32を備えているが、いずれか一方のみを備えるようにしてもよい。例えば、サブ制御ピン30が、第2制御ピン32を備え、第1制御ピン31を備えない場合は、流路53、54を、第2制御ピン32と第2ピンシリンダ52との間の摺動隙間に一端が開口するように設ければよい。
また、上記実施形態では、流路53、54の一端が、サブ制御ピン30と第1ピンシリンダ51との間の摺動隙間又はサブ制御ピン30と第2ピンシリンダ52との間の摺動隙間に開口しているが、第2圧力室42に直接開口するようにしてもよい。この場合は、流路53、54の途中にオリフィス等の絞りを設けることで、空調装置の作動時に、第2圧力室42に供給されるパイロット圧を所望する圧力まで滞りなく上昇させることができる。
また、上記実施形態では、排出流路を、第2圧力室42の圧力を排出するために適用しているが、第1圧力室41の圧力を排出するために適用してもよい。
また、上記実施形態では、サブのポンプをギヤポンプ80として説明しているが、サブのポンプは、斜板式ピストンポンプとしてもよいし、トロコイドポンプとしてもよい。
斜板式ピストンポンプとした場合、サブのポンプは、シリンダブロックと、シリンダブロックに対して往復動する複数のピストンと、ピストンが追従する斜板と、これらを収容するケーシングと、を備える。
シリンダブロックには、駆動軸82及び駆動軸5を介してエンジンから回転が伝達される。シリンダブロックが回転すると、シリンダブロックに対してピストンが往復動する。
これにより、ピストンによって画成される容積室に、配管を介してタンクから作動流体が吸込まれる。また、容積室から吐出ポートへと吐出される作動流体が、配管を介して流体圧アクチュエータへと導かれる。
本願は2016年7月8日に日本国特許庁に出願された特願2016-135945に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (7)
- 駆動軸の回転に伴って回転するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに設けられた複数のシリンダに収容される複数のピストンと、
前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、
傾転角が大きくなる方向に前記斜板を付勢する付勢機構と、
圧力室の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に前記斜板を駆動する制御ピンと、
前記圧力室の前記負荷圧を排出する排出流路と、
を備える斜板式ピストンポンプ。 - 請求項1に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記シリンダブロック、前記ピストン、前記斜板、前記付勢機構、及び前記制御ピンを収容するケーシングを備え、
前記制御ピンは、前記ケーシングに設けられたピンシリンダに摺動自在に挿入され、
前記排出流路の一端は、前記制御ピンと前記ピンシリンダとの間の摺動隙間に開口する、
斜板式ピストンポンプ。 - 請求項2に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記排出流路は、前記ケーシングに設けられる、
斜板式ピストンポンプ。 - 請求項2に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記排出流路は、前記制御ピンに設けられる、
斜板式ピストンポンプ。 - 請求項2に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記制御ピンは、
第1圧力室の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に前記斜板を駆動する第1制御ピンと、
第2圧力室の負荷圧の上昇に応じて傾転角が小さくなる方向に前記斜板を駆動する第2制御ピンと、
を備え、
前記ケーシングは、
前記シリンダブロックを収容するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングの開口部を閉塞するポンプカバーと、
を備え、
前記ポンプハウジングに、前記第1制御ピンが摺動自在に挿入される第1ピンシリンダ及び前記第2制御ピンが摺動自在に挿入される第2ピンシリンダが形成され、
前記第1制御ピンと前記第1ピンシリンダとの間に前記第1圧力室が画成され、
前記第2制御ピンと前記第2ピンシリンダとの間に前記第2圧力室が画成される、
斜板式ピストンポンプ。 - 請求項5に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記第1制御ピンと前記第2制御ピンとは、並列に設けられる、
斜板式ピストンポンプ。 - 請求項5に記載の斜板式ピストンポンプであって、
前記第1制御ピンと前記第2制御ピンとは、直列に結合して設けられる、
斜板式ピストンポンプ。
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