JP2022158355A - 可変容量型斜板式油圧ポンプ及びそれを備えた建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことなく、また、振動・騒音を増大させることなく、傾転応答性を改善することができ、信頼性の高い可変容量型斜板式油圧ポンプを提供する。【解決手段】第１副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔは、斜板３１の傾転角が予め定められた所定角度以下のときは円筒凹面部３２ａ、３２ｂ内に収まり、斜板３１の傾転角が前記所定角度を超えるとその一部が円筒凹面部３２ａ、３２ｂからはみ出すように設定される。【選択図】図３

Description

本発明は、例えばホイールローダ、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械において走行用、旋回用の油圧モータを駆動するのに好適な可変容量型斜板式油圧ポンプ、及びそれを備えた建設機械に関する。

ホイールローダ等の建設機械に用いられる可変容量型斜板式油圧ポンプは、基本的には、下記特許文献１、２、３等にも記載のように、中空部を有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる（該シリンダブロック内に前記回転軸周りに所定角度間隔で前記回転軸と平行に形成された）複数個（通常は奇数個、例えば９個）のシリンダ（穴）と、これら各シリンダ内に往復動可能に嵌挿されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、これらの各ピストンの突出端部に球面継手等を介して揺動可能に装着されたシューと、表面側が各シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の左右一対の円筒凸面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記左右一対の円筒凸面部が滑り嵌合する左右一対の円筒凹面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは反対側に設けられ各シリンダと間欠的に連通するように円弧状の長穴（周方向に長い穴）からなる左右一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートと、を備え、傾転アクチュエータによりクレイドルに対して斜板の傾転角を変えることによって、ピストンのストローク量を可変、つまり、ポンプ容量を制御できるようになっている。

上記のような可変容量型斜板式油圧ポンプが用いられる建設機械の一つであるホイールローダは、フロントアタッチメントとしてリフトアーム、バケットを駆動する各油圧シリンダと、走行するための油圧モータ等の油圧アクチュエータを有し、それらを適宜操作することにより、土砂の掘削、移動等の作業をするものである。このホイールローダは、エンジンにより駆動される開回路用油圧ポンプから吐出される圧油をフロント用シリンダの駆動速度と方向を制御する方向切換弁を有する。方向切換弁は、オペレータによる操作レバー入力に応じて制御され、油圧ポンプからの圧油を各シリンダへ供給するように切り換えられる。

一方、走行モータを駆動する油圧ポンプは閉回路で構成されており、走行の前後切換えや速度調節を油圧ポンプの傾転制御により行っている。この場合、油圧ポンプの応答性は、走行の加減速性能に影響するため、とても重要な性能となっている。特に、車両の走行に使用される閉回路用油圧ポンプの傾転応答の遅れは、走行停止までの遅れにつながることから、できるだけ小さくすることが望ましい。

特許第５７７７４１１号公報 特開２００５－３５１４０号公報 特開平７－１０３１３４号公報

上記した可変容量型斜板式油圧ポンプにおいては、高圧ポートに連通しているピストンの荷重を受けることで、斜板にはピストン荷重の合力（以下、作用点と呼ぶ）が上死点（ＴＤＣ）側にずれて作用する。前記のように斜板の裏側には円筒凸面が形成されており、その円筒凸面の中心は回転軸に対して垂直方向に位置している。その結果、ピストン合力は斜板の傾斜角を小さくする方向に作用する。以下、これを傾転モーメントと呼ぶ。

この傾転モーメントの影響で、斜板式油圧ポンプは、容量を増加させる動作は遅く、容量を減らす動作は速くなる傾向がある。

ところが、油圧ポンプが走行用の油圧モータと閉回路を構成している場合、坂道の下り時などは油圧ポンプが回される、いわゆるモータ作用することがある。この場合、ピストン荷重の合力による傾転モーメントは傾転角を大きくする側に作用する。それ故に、走行を停止させようとすると傾転モーメントが傾転を下げるのを妨げる側に作用するため、走行停止が遅くなるという問題がある。このように油圧ポンプが走行用の油圧モータと閉回路を構成している場合、下り坂における走行停止までの遅れにつながるため、油圧ポンプがモータ作用したときのポンプ傾転応答の改善が求められている。

このような傾転応答性の問題を解消するための一つの方策として、傾転アクチュエータとしてより出力の大きなものを用いることが考えられるが、この方策は、当然ながら、傾転アクチュエータの巨大化、ひいては、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップ等を招き、採用することは難しい。

また、傾転応答性改善のためにシリンダ内の圧力を急激に切り換えると吐出圧力脈動が大きくなり、振動・騒音が増大するという問題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことなく、また、振動・騒音を増大させることなく、傾転応答性を改善することができ、信頼性の高い可変容量型斜板式油圧ポンプを提供することにある。

また、他の目的とするところは、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプが搭載された建設機械において、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができ、操作性及び安全性の高い建設機械を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプは、基本的には、ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる複数個のシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、該ピストンの突出端部に装着されたシューと、表面側が前記シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の斜板側円筒面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記斜板側円筒面部が滑り嵌合するクレイドル側円筒面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは軸方向の反対側に設けられ前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートとを備え、前記シリンダ内と、前記シューと前記摺動面との間の部分が前記ピストン及び前記シューに形成された油路を介して連通している。そして、前記斜板側円筒面部と前記クレイドル側円筒面部との間を潤滑すべく前記斜板側円筒面部に圧力ポケットが設けられ、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の上死点側及び下死点側にそれぞれ第１連通孔及び第２連通孔の一端が開口し、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより上死点側の部位及び下死点側の部位にそれぞれ第１副ポケット及び第２副ポケットが設けられ、前記第１連通孔の他端が前記第２副ポケットに連通するとともに、前記第２連通孔の他端が前記第１副ポケットに連通し、前記第１副ポケットは、前記斜板の傾転角が予め定められた所定角度以下のときは前記クレイドル側円筒面部に収まり、前記斜板の傾転角が前記所定角度を超えるとその一部が前記クレイドル側円筒面部からはみ出すように設定されていることを特徴としている。

本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプによれば、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことなく、また、振動・騒音を増大させることなく、特定時において、傾転モーメントを低減することができる。そのため、傾転応答性を高めることができ、信頼性を向上させることができる。

また、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプが搭載された建設機械においては、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができるので、走行操作性がアップするとともに、安全性の向上も図ることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態が適用された建設機械の一つであるホイールローダの一例の油圧回路図。 本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態の全体断面図。 図２に示される油圧ポンプの斜板周りの構成の説明に供される概略図。 図３に示される副ポケット（第１副ポケット）の位置、大きさの説明に供される概略図であり、（ａ）は斜板の傾転が中立のとき、（ｂ）は斜板の傾転が予め定められた所定角度（最小傾転角）のとき、（ｃ）は斜板の傾転が予め定められた所定角度（最小傾転角）を超えたときを示す図。 図２、図３に示される斜板の摺動面側から見た概略図。 図２に示されるバルブプレートの構成の説明に供される概略図。 副ポケットの他例を示す斜板の裏面側から見た概略図。 副ポケットの更なる他例を示す斜板の裏面側から見た概略図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態が適用された建設機械の一つであるホイールローダの一例の油圧回路図である。以下、まずホイールローダ５０を説明する。

図１において、ホイールローダ５０は、動力源としてエンジン１を備え、このエンジン１により油圧ポンプ２を駆動するようになっている。油圧ポンプ２はタンク５に貯留される作動油を吸い上げて、圧油を吐出する。油圧ポンプ２は、方向切換弁３を介して、アクチュエータである油圧シリンダ４に接続されている。図示の主リリーフ弁６は、油圧ポンプ２の最高圧力を制限するために設けられている。パイロットポンプ７は油圧ポンプ２の軸に連結されており、パイロットポンプ７の吐出油は、操作レバー８とポンプレギュレータ９に供給される。操作レバー８には減圧弁が内蔵されており、操作方向それぞれの操作量に比例した２次圧力を発生する。この２次圧力は方向切換弁３のパイロットポート３ａ、３ｂに供給されており、方向切換弁３の開度はこの２次圧力によって制御される。以上の油圧回路は、タンク５から油圧ポンプ２が油を吸い上げて、吐出した油を方向切換弁３を経て、油圧シリンダ４あるいはセンタバイパスからタンク５に戻る開回路システムである。開回路システムは、主にフロントアクチュエータを駆動する回路に用いられる。

一方、エンジン１は、前記開回路システムの油圧ポンプ２と同時に、歯車等を介して本実施形態の可変容量型斜板式油圧（ピストン）ポンプ１０を駆動するようになっている。該油圧ポンプ１０は、走行用の油圧モータ１１と閉回路を構成している。このように、油圧ポンプ１０と走行用の油圧モータ１１とを閉回路構成とすることにより、ホイールローダ５０の車体１２の前進・後進（前後方向走行）およびその速度を油圧ポンプ１０の斜板の傾転角度によって制御することができ、装置構成の簡素化、エネルギー効率の向上等を図ることができる。

上記閉回路用の油圧ポンプ１０は、図２に示すように、内部が空洞の有底筒状のフロントケーシング２１と底蓋状のリヤケーシング２２とからなるポンプケーシング（単にケーシングとも呼ぶ）２０を備える。このポンプケーシング２０の両端に設けられた軸受２１Ａ、２２Ａに回転軸２５の両端近くが回転可能に支持され、この回転軸２５の一端側（フロント側）に設けられたスプライン軸部２５ａが動力源に連結されるようになっている。回転軸２５の中間スプライン軸部２５ｂには、厚肉短円筒状のシリンダブロック２３が外嵌固定されており、回転軸２５とシリンダブロック２３とは一体回転するようになっている。

シリンダブロック２３には、回転軸２５の回転軸線Ｏを中心とする同心円上に（換言すれば、シリンダブロック２３の周方向に離間して）複数個（通常は奇数個、例えば９個）のシリンダ（穴）２４が所定角度間隔をあけて回転軸２５と平行に（換言すれば、軸方向に伸びるように）形成されている。各シリンダ２４には、リヤ側が開口した有底円筒状のピストン２７が往復摺動可能に嵌挿されている。

また、ピストン２７の先端（軸方向のフロント側端部）はシリンダ２４から突出し、このピストン２７の先端（シリンダ２４からの突出端部）には球面継手付きシュー２８が揺動可能に連結されている。なお、球面継手は、ピストン２７側に設けられてもよい。ブッシング２９は、バネによってリテーナ３０を介してシュー２８を斜板３１の平面からなる表面側の平滑な摺動面３１ｃに押し付けている。斜板３１における摺動面３１ｃの裏側には、凸状の円筒面で構成される傾転用の円筒凸面部３１ａ、３１ｂ（図３参照）が回転軸線Ｏを挟んで両側（左右一対）に形成されている。この円筒凸面部３１ａ、３１ｂに合せるように凹状の円筒面で構成される円筒凹面部３２ａ、３２ｂ（図３参照）を有するクレイドル３２がフロントケーシング２１（つまり、ケーシング２０のフロント側）に取り付けられている。円筒凸面部３１ａ、３１ｂと円筒凹面部３２ａ、３２ｂとは滑り嵌合し、これによって、クレイドル３２は斜板３１を傾転可能に支持する。なお、円筒凸面部３１ａ、３１ｂと円筒凹面部３２ａ、３２ｂの形状は逆、つまり、斜板３１の裏面を凹状の円筒面で構成し、クレイドル３２の表面を凸状の円筒面で構成して嵌合させてもよい。シリンダ２４内は、ピストン２７及び球面継手付きシュー２８の中心に形成された油路３９を介して、シュー２８と斜板３１の摺動面３１ｃとの間の部分に連通する。

斜板３１の傾転角は、傾転アクチュエータとしての図示しないサーボピストンにより斜板３１を押し引きすることで制御される。斜板３１の傾転角を変えることによって、ピストン２７のストローク量を可変、つまり、ポンプ容量を制御することができる。各シリンダ２４のリヤ側（ピストン２７側とは反対側）には長円からなるシリンダポート２４ｂが形成されており、ピストン２７がシリンダ２４内で往復摺動することによりシリンダポート２４ｂを介して油の吐出吸入が行われる。

リヤケーシング２２（ケーシング２０のリヤ側であって、シリンダブロック２３を挟んで斜板３１とは軸方向の反対側）には、シリンダブロック２３のリヤ側の面が摺接するバルブプレート３４が固定されている。バルブプレート３４には、図６を参照すればよく分かるように、左右一対の円弧状の長穴（周方向に長い穴）からなる給排用のＡポート３４ａとＢポート３４ｂとが一対の切換ランド３４ｔｄ、３４ｂｄを挟んで形成されている。また、リヤケーシング２２には、バルブプレート３４のＡポート（給排ポート）３４ａに繋がる給排用のＡ通路２２ａと、バルブプレート３４のＢポート（給排ポート）３４ｂに繋がる給排用のＢ通路２２ｂとが設けられている。ここでは、Ａポート３４ａ、Ａ通路２２ａは車体１２が前進する側に油を吐出し、Ｂポート３４ｂ、Ｂ通路２２ｂは車体１２が後進する側に油を吐出するようになっており、Ａポート３４ａ、Ａ通路２２ａの吐出時のピストン上死点をＴＤＣ、下死点をＢＤＣと呼ぶことにする（図６参照）。

次に、斜板３１周りの構成を図３を用いて説明する。斜板３１の２つの円筒凸面部３１ａ、３１ｂの中央にはそれぞれ比較的長い矩形状の圧力ポケット３５ａ、３５ｂが形成されている。Ａポート３４ａ側において、圧力ポケット３５ａに対してＡポート吐出時のピストン上死点ＴＤＣ側に副ポケット３６ａｔ、下死点ＢＤＣ側に副ポケット３６ａｂが設けられ、同様にＢポート３４ｂ側において、圧力ポケット３５ｂに対して上死点ＴＤＣ側に副ポケット３６ｂｔ、下死点ＢＤＣ側に副ポケット３６ｂｂが設けられている。４つの副ポケット３６ａｔ、３６ａｂ、３６ｂｔ、３６ｂｂは、ここでは、圧力ポケット３５ａ、３５ｂと同幅で深さも同じだが長さは短い矩形の小ポケットとなっている。

ここで、上記４つの副ポケット３６ａｔ、３６ａｂ、３６ｂｔ、３６ｂｂの位置、大きさ等は、次のように設定される。すなわち、図４（ａ）に示すように、斜板３１の傾転が中立（傾転角０度）のとき、及び、図４（ｂ）に示すように、予め定められた所定角度（最小傾転角）では、副ポケット３６ａｔ、３６ａｂ、副ポケット３６ｂｔ、３６ｂｂは、クレイドル３２の円筒凹面部３２ａ、３２ｂ内に収まるが、前記所定角度を超えると、上死点ＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔが円筒凹面部３２ａ、３２ｂから少なくともその一部がはみ出し、傾転角がある角度以上となると、図４（ｃ）に示すように、上死点ＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔが円筒凹面部３２ａ、３２ｂから完全にはみ出して外れるように、上死点ＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔの位置、大きさ等が設定されている。

圧力ポケット３５ａには、Ａポート３４ａの圧油がポンプケーシング２０に形成された給排路３７Ａ及び固定絞り３７ａを経て導かれる。同様に圧力ポケット３５ｂには、Ｂポート３４ｂの圧油がポンプケーシング２０に形成された給排路３７Ｂ及び固定絞り３７ｂを経て導かれる。これにより、斜板３１側の円筒凸面部３１ａ、３１ｂとクレイドル３２側の円筒凹面部３２ａ、３２ｂとの間を潤滑する。

また、図５を参照すればよく分かるように、斜板３１のシュー２８を案内する摺動面３１ｃ側にはシュー２８が摺動する軌道上の上死点ＴＤＣ側（図６のバルブプレート３４における切換ランド３４ｔｄに相当）に連通孔３８ｔの一端が開口し、下死点ＢＤＣ側（図６のバルブプレート３４における切換ランド３４ｂｄに相当）に連通孔３８ｂの一端が開口している。連通孔３８ｔの他端は副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂに、連通孔３８ｂの他端は副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔにそれぞれ連通している。

言い換えれば、斜板３１に設けられた連通孔３８ｔは、摺動面３１ｃにおけるシュー２８（の中央部）が摺動する軌道上の上死点ＴＤＣ付近と下死点ＢＤＣ側の（左右両方の）副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂとを連通し、斜板３１に設けられた連通孔３８ｂは、摺動面３１ｃにおけるシュー２８（の中央部）が摺動する軌道上の下死点ＢＤＣ付近と上死点ＴＤＣ側の（左右両方の）副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔとを連通している。

次に動作について説明する。ここでは、車体１２の前進時で、斜板３１の傾転角が所定角度以上とされ、図３及び図４（ｃ）に示される如くに、上死点ＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔが円筒凹面部３２ａ、３２ｂから完全にはみ出して外れているものとする。

まず、油圧ポンプ１０においてＡポート３４ａがＢポート３４ｂよりも高圧でポンプ作用しているとき（Ａポート３４ａが吐出ポートのとき）について説明する。このＡポート３４ａ吐出時には、Ａポート３４ａ側では、シリンダブロック２３に形成されたシリンダ２４内の油をピストン２７が押し出す方向に変位している。逆にＢポート３４ｂ側では、ピストン２７が油を吸い込む方向に変位している。

このようにバルブプレート３４は油の出し入れを切り換えているが、切換えはピストン２７のＴＤＣとＢＤＣ付近で行われる。シリンダ２４内の圧力はＢＤＣでは低圧から高圧、ＴＤＣでは高圧から低圧に急激に切り換わる。ここで、本実施形態では、ＴＤＣ付近に連通孔３８ｔの一端が開口し、ＢＤＣ付近に連通孔３８ｂの一端が開口しており、それら連通孔３８ｔ、３８ｂの開口部上をシュー２８（の中央部）が摺動する。

一方、シリンダ２４内の油はピストン２７とシュー２８の中心に形成された油路３９を通してシュー２８と斜板３１の摺動面３１ｃとの間の部分に導かれる。そのため、シリンダ２４内の油は、シリンダポート２４ｂからバルブプレート３４のＡポート３４ａ、Ｂポート３４ｂに導かれるだけでなく、シュー２８（と斜板３１の摺動面３１ｃとの間）から連通孔３８ｔ、連通孔３８ｂにも導かれる。

これによって、シリンダ２４内は、ＴＤＣ側で高圧から低圧に切り換わる際に、連通孔３８ｔを介してＢＤＣ側の副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂに連通する。その結果、副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂに圧力が発生し、円筒摺動面（円筒凸面部３１ａ、３１ｂ、円筒凹面部３２ａ、３２ｂ）のうちの圧力ポケットの無い端部寄りの部位を潤滑することができ、さらに、シリンダ２４内圧の急激な変化が緩和される。

また、シリンダ２４内は、ＢＤＣ側で低圧から高圧に切り換わる際に、連通孔３８ｂを介してＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔに連通する。ところが、副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔは円筒凹面部３２ａ、３２ｂから外れており、低圧のシリンダ２４内はケーシングドレンに連通するだけで、何も動作しない。以上のようにポンプ動作では斜板３１及びクレイドル３２の円筒摺動面のうちの圧力ポケットの無い端部寄りの部位を潤滑することができるので、摺動面の焼付き等のリスクを軽減でき、ポンプの信頼性向上の効果が得られる。

次に、坂道の下り時などのように、油圧ポンプ１０においてＡポート３４ａから吐出しているが、Ｂポート３４ｂの方がＡポート３４ａよりも高圧でモータ作用しているときについて説明する。モータ作用しているときは、吐出側よりも吸込側の方が高圧であるため、上記ポンプ作用の時と圧力関係が逆になる。よって、ＴＤＣ側では、シリンダ２４内は低圧から高圧に切り換わる。連通孔３８ｔは、副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂと連通する。しかし、低圧状態で連通するため、何も動作しない。

ＢＤＣ側では、連通孔３８ｂが副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔと連通するが、副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔは円筒凹面部３２ａ、３２ｂから外れているので、シリンダ２４内圧を副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔからケーシングドレンに逃がすことができる。

モータ作用時は高圧から低圧に切り換わるのがＢＤＣ側のため、シリンダ２４内の容積が最大のときに切り換える必要がある。そのため、シリンダ２４内が高圧から低圧に切り換わるときにはポンプ作用時よりも長い時間を要する。しかし、上記のように、シリンダ２４内圧を連通孔３８ｂから副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔを介して逃がすことができるので、バルブプレート３４のみの切換えと比較すると早めることができる。その結果、モータ作用時のピストン合力の作用点の移動を減らすことができるので、傾転モーメントを低減することができる。その結果、斜板３１の傾転応答性を高めることができ、車体１２の操作性及び安全性向上の効果が得られる。

このように本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ１０では、図３等に示すように、斜板３１には２つの円筒凸面３１ａ、３１ｂが存在し、圧力ポケット３５ａ、３５ｂが形成される。Ａポート３４ａ側において、圧力ポケット３５ａに対してＡポート吐出時のピストン上死点ＴＤＣ側に副ポケット３６ａｔ、下死点ＢＤＣ側に副ポケット３６ａｂが設けられ、同様にＢポート３４ｂ側において、圧力ポケット３５ｂに対して上死点ＴＤＣ側に副ポケット３６ｂｔ、下死点ＢＤＣ側に副ポケット３６ｂｂが設けられる。副ポケット３６ａｔ、３６ａｂ、３６ｂｔ、３６ｂｂの位置、大きさ等は、斜板３１の傾転が中立のとき、副ポケット３６ａｔ、３６ａｂ、副ポケット３６ｂｔ、３６ｂｂは、クレイドル３２の円筒凹面部３２ａ、３２ｂ内に収まるが、予め設定された所定角度（最小傾転角）以上では、上死点ＴＤＣ側の副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔが円筒凹面部３２ａ、３２ｂから少なくともその一部がはみ出して外れるように設定される。圧力ポケット３５ａには、Ａポート３４ａの圧油がポンプケーシング２０に設けられた給排路３７Ａ及び固定絞り３７ａを経て導かれる。同様に圧力ポケット３５ｂには、Ｂポート３４ｂの圧油がポンプケーシング２０に設けられた給排路３７Ｂ及び固定絞り３７ｂを経て導かれる。また、斜板３１のシュー２８を案内する摺動面３１ｃ側にはシュー２８が摺動する軌道上の上死点ＴＤＣ側に連通孔３８ｔの一端が開口し、下死点ＢＤＣ側に連通孔３８ｂの一端が開口する。連通孔３８ｔの他端は副ポケット３６ａｂ、３６ｂｂに、連通孔３８ｂの他端は副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔにそれぞれ連通する。

上記構成を有する本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ１０によれば、傾転アクチュエータ等は従前のままでよいので、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことはなく、また、振動・騒音を増大させることはなく、特定時において、傾転モーメントを低減することができる。そのため、傾転応答性を高めることができ、信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ１０が搭載されたホイールローダ５０においては、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができるので、走行操作性がアップするとともに、安全性の向上も図ることができる。

なお、上記実施形態では、副ポケットとして矩形状のものを形成しているが、それに限られることはなく、例えば図７に示すように、周方向端部側ほど狭くなる三角形状、台形状等に形成してもよい。これにより、斜板３１の傾斜角に応じて副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔと円筒凹面部３２ａ、３２ｂとのラップ量、つまり、シリンダ２４内圧の逃がし量を変化させることができる。さらに、例えば図８に示すように、副ポケットを、複数個の小ポケットで構成し、これにより、斜板３１の傾斜角に応じて副ポケット３６ａｔ、３６ｂｔと円筒凹面部３２ａ、３２ｂとのラップ量、つまり、シリンダ２４内圧の逃がし量を変化させてもよい。

上述した実施形態では、油圧ポンプをホイールローダ等の建設機械における走行用油圧回路に適用し、走行用の油圧モータと閉回路を構成した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、旋回用の油圧回路に適用し、旋回用の油圧モータと閉回路を構成してもよい。その場合、車体の旋回およびその速度を油圧ポンプの斜板の傾転角によって制御する。

上述した実施形態では、油圧ポンプをホイールローダに適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、油圧クレーン、油圧ショベル等のホイールローダ以外の建設機械に適用してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：エンジン
２：油圧ポンプ
３：方向切換弁
４：油圧シリンダ
５：タンク
６：主リリーフ弁
７：パイロットポンプ
８：操作レバー
９：ポンプレギュレータ
１０：可変容量型斜板式油圧ポンプ
１１：油圧モータ
１２：車体
２０：ポンプケーシング
２１：フロントケーシング
２２：リヤケーシング
２２ａ：Ａ通路（給排通路）
２２ｂ：Ｂ通路（給排通路）
２３：シリンダブロック
２４：シリンダ（穴）
２４ｂ：シリンダポート
２５：回転軸
２７：ピストン
２８：シュー
２９：ブッシング
３０：リテーナ
３１：斜板
３１ａ、３１ｂ：円筒凸面部（斜板側円筒面部）
３１ｃ：摺動面
３２：クレイドル
３２ａ、３２ｂ：円筒凹面部（クレイドル側円筒面部）
３４：バルブプレート
３４ａ：Ａポート（給排ポート）
３４ｂ：Ｂポート（給排ポート）
３４ｔｄ、３４ｂｄ：切換ランド
３５ａ、３５ｂ：圧力ポケット
３６ａｔ、３６ｂｔ：副ポケット（第１副ポケット）
３６ａｂ、３６ｂｂ：副ポケット（第２副ポケット）
３７Ａ、３７Ｂ：給排路
３７ａ、３７ｂ：固定絞り
３８ｔ：連通孔（第１連通孔）
３８ｂ：連通孔（第２連通孔）
３９：油路
５０：ホイールローダ（建設機械）

Claims (5)

1. ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる複数個のシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、該ピストンの突出端部に装着されたシューと、表面側が前記シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の斜板側円筒面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記斜板側円筒面部が滑り嵌合するクレイドル側円筒面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは軸方向の反対側に設けられ前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートとを備え、
   前記シリンダ内と、前記シューと前記摺動面との間の部分が前記ピストン及び前記シューに形成された油路を介して連通しており、
   前記斜板側円筒面部と前記クレイドル側円筒面部との間を潤滑すべく前記斜板側円筒面部に圧力ポケットが設けられ、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の上死点側及び下死点側にそれぞれ第１連通孔及び第２連通孔の一端が開口し、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより上死点側の部位及び下死点側の部位にそれぞれ第１副ポケット及び第２副ポケットが設けられ、前記第１連通孔の他端が前記第２副ポケットに連通するとともに、前記第２連通孔の他端が前記第１副ポケットに連通し、
   前記第１副ポケットは、前記斜板の傾転角が予め定められた所定角度以下のときは前記クレイドル側円筒面部に収まり、前記斜板の傾転角が前記所定角度を超えるとその一部が前記クレイドル側円筒面部からはみ出すように設定されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
2. 請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
   前記斜板に前記斜板側円筒面部が左右一対で設けられるとともに、前記クレイドルに前記クレイドル側円筒面部が左右一対で設けられ、前記左右一対の斜板側円筒面部のそれぞれに前記第１副ポケット及び前記第２副ポケットが設けられ、前記第１連通孔の他端が前記左右両方の第２副ポケットに連通するとともに、前記第２連通孔の他端が前記左右両方の第１副ポケットに連通していることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
3. 請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
   前記第１副ポケット及び前記第２副ポケットのうちの少なくとも一つは、周方向端部側ほど狭くなる形状に形成されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
4. 請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
   前記第１副ポケット及び前記第２副ポケットのうちの少なくとも一つは、複数個の小ポケットで構成されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
5. 走行用又は旋回用の油圧モータと、該油圧モータを駆動する請求項１に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプとが搭載され、前記油圧ポンプは、前記油圧モータと閉回路を構成しており、車体の前後方向走行及びその速度又は旋回及びその速度を前記油圧ポンプの前記斜板の傾転角によって制御するようになっていることを特徴とする建設機械。
   

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