JPH04295184A - 可変容量ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、諸機械の油圧作動系に
用いられる可変容量ピストンポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】アキシャルピストンポンプ（以下、単に
ポンプという）は、各種産業機械や産業車両などに広く
使用されており、図４はとくに斜板傾角の調節機構を装
備した可変容量形のポンプを例示したものである。同ポ
ンプは、ケ−シング１及びその開放端を閉止するエンド
カバ−２によって密封状の動作空間３が形成され、この
動作空間３内に挿入された駆動軸４は、これら両部材１
、２に軸受５を介して支承されている。駆動軸４に結合
され動作空間３内において駆動軸４と一体的に回転する
シリンダブロック６には、その軸心の周りに軸心とほぼ
平行な複数のボア７が形成され、同ボア７内にはシュ−
８を介して斜板９に係留されたピストン１０が往復動可
能に嵌挿されている。

【０００３】また、エンドカバ−２に固定されて各ボア
７の開口端面を封止する弁板１１には、ボア開口７ａの
回転軌跡と符合して対向円弧状をなす吸入ポ−ト１２ａ
及び吐出ポ−ト１２ｂが穿設され、同ポ−ト１２ａ、１
２ｂはこれと同一形状に形成されたエンドカバ−２の吸
入及び吐出口１３ａ、１３ｂの端縁と整合すべく構成さ
れている。したがって、駆動軸４と共動するシリンダブ
ロック６の回転に伴い、斜板９に係留されて直動するピ
ストン１０がボア７の密閉空間容積を拡大する傾向にあ
るとき、同ボア７は吸入ポ−ト１２ａと対応して作動油
を吸入し、逆にピストン１０がボア７の密閉空間容積を
縮小する傾向にあるとき、同ボア７は吐出ポ−ト１２ｂ
と対応して作動油を吐出するようになされている。なお
、図示しない支軸に枢支された斜板９は制御ばね１４に
より常に傾角を増大する向きに付勢されており、これに
対抗する制御シリンダ１５を流体圧によって進退動せし
めることにより、斜板傾角つまりポンプ１回転当たりの
理論吐出量が変更調節可能に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の構成に
なるポンプでは、上記制御ばね１４が斜板傾角を増大方
向に付勢すべく配置されており、運転の停止時、シリン
ダブロック６の各摺動間隙を介した圧油の漏出や、制御
シリンダ１５又はその制御回路に設けられた還油オリフ
イスからの圧油の導出によって吐出系圧力が低下するた
め、制御シリンダ１５による対抗力は消失して斜板９は
制御ばね１４の付勢力により最大傾角を保って静止する
。したがって、次期運転時のポンプは最大斜板傾角つま
り最大容量で起動される結果、立上りトルクがきわめて
大きくなるという避け難い不具合がある。しかも同ポン
プは斜板傾角を０°近傍に保持した状態での運転継続が
不能（制御シリンダ１５の作動油圧が得られない）であ
るため、無負荷時にはクラッチ機構を設けてポンプへの
入力を遮断する必要がある。

【０００５】また、一部の可変容量ピストンポンプには
、ポンプ並びに負荷側圧力の過大な上昇を防護すべく圧
力調整機構が付設されているが、それ自体独立した専用
機構だけにポンプ全体の肥大化、複雑化に対する問題も
指摘されている。本発明は、ポンプの立上りトルクを低
減して省動力化に寄与するとともに、最高圧力調整機能
をも組込んでポンプのより簡潔、高性能化を図ることを
、解決すべき技術課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題解決の
ため、斜板の傾角を常に縮小させる向きに付勢する制御
ばねと、これに対抗して該斜板の傾角を増大させる向き
に付勢する制御シリンダと、該制御シリンダへの圧力流
体導入路に介装された開閉弁とを含み、該開閉弁が最高
圧力調整機能を兼備するという新規な技術手段を講じて
いる。

【０００７】

【作用】制御シリンダへの圧力流体（吐出油）導入路に
設けられた開閉弁は、アクチュエ−タの休止時（非荷役
時）には閉状態におかれており、ポンプが駆動されても
斜板は零容量に等しい最小傾角（約０．１〜１°）を保
持してクラッチ（オフ）機能を代替している。そして実
質的にポンプの作動開始を指令する信号（スイッチ）に
より開閉弁が開状態に切換えられると、斜板のもつ僅か
な傾角により昇圧した吐出油は開閉弁を介して徐徐に制
御シリンダに供給され、制御ピストンの進動を促して斜
板傾角を増大すべく付勢する。すなわちポンプは零に等
しい最小容量から緩やかに立上り、斜板が最大傾角に達
するに至って最大容量の定常運転に移行する。

【０００８】そして、ポンプの極端な高速運転やアクチ
ュエ−タに加わる負荷の増大などにより、吐出油圧力が
さらに上昇すると、該開閉弁は開状態を維持したまま徐
徐に変位し、同吐出油圧力が設定値を超えればドレン管
路を開いて吐出油の一部を還流させ、最高圧力を常に一
定値に調整保持する。荷役等の作業を終え、実質的にポ
ンプの作動停止を指令する信号により開閉弁が閉状態に
切換えられると、シリンダブロックの各摺動間隙を介し
た圧油の漏出や制御シリンダに設けられた還油オリフイ
スなどからの圧油の導出により、斜板傾角を増大する側
へ付勢していた吐出圧力が低下し、これにより制御ばね
の付勢力に屈した斜板は徐徐に傾角縮小側へ変位して、
ポンプは運転を継続したまま零に等しい最小容量に移行
する。

【０００９】

【実施例】以下、図に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１〜図３は可変容量ピストンポンプの主
要部である斜板、シリンダブロック等を簡略化し、とく
に容量可変機構の制御部（開閉弁要素）のみを拡大して
模式的に示した部分断面図である。なお、従来の構成要
素と同一若しは均等の機能を有する要素については、同
一の符号を引用して詳しい図示説明は省略する。

【００１０】図において、ケ−シング１及びエンドカバ
−２によって形成された動作空間３内には、シリンダブ
ロック６及びピストン１０が収納され、ポンプの吐出容
量を支配する斜板９は、トラニオン形式の傾動枢軸９ａ
が駆動軸心Ｓに対して所要寸法Ｈだけ上死点（図示上方
）側へ偏在した形態でケ−シング１に支承されており、
該斜板９は制御ばね２１により常にその傾角が縮小する
向きに付勢されている。２２は該制御ばね２１に対抗し
て斜板９の傾角を増大させる向きに付勢する制御シリン
ダであって、該制御シリンダ２２はエンドカバ−２から
駆動軸心Ｓと平行状に延設され、図１は常に斜板９と衝
接する制御ピストン２３が行程端で停止し、斜板９を最
小傾角（約０．１〜１°）に保持した状態を表している
。

【００１１】上記制御シリンダ２２のボア後端にはエン
ドカバ−２を経由する圧力流体（吐出油）の導入路２４
が接続され、該導入路２４と吐出口２５に開口された吐
出油の導出路２６とは開閉弁３０を介して連通可能とな
されている。該開閉弁３０は、エンドカバ−２に形成さ
れたシリンダ室３１と、該シリンダ室３１に嵌装された
スプ−ル３２とを有し、該スプ−ル３２は前後及び中間
に形成された各小径段差部によってシリンダ室３１内を
Ａ、Ｂ、Ｃの３室に区画している。また、該スプ−ル３
２の軸心部には通油路３３が穿設され、該通油路３３は
放射方向の分岐路３３ａ、３３ｂ、３３ｃを介して上記
Ａ、Ｂ、Ｃの各室とそれぞれ導通されている。３４はＡ
室内にあって該スプ−ル３２を常に閉弁方向（図示右方
）へ付勢すべく配設されたコイルばねであり、一方、上
記シリンダ室３１を覆蓋する形態で取付けられたソレノ
イドユニット３５にはプランジャ３６が内装されていて
、例えば荷役指令等のスイッチ３７のオン動作に基づく
ソレノイドユニット３５への通電により、該プランジャ
３６がコイルばね３４の付勢力に抗して上記スプ−ル３
２を開弁方向（図示左方）へ付勢すべく構成されている
。なお、３８は開閉弁３０に導入される吐出油圧力を設
定上限値に保持するためのドレン管路であり、３９はソ
レノイドユニット３５の漏油導出路、４０は制御シリン
ダ２２の還油オリフイスである。

【００１２】したがって制御シリンダ２２に圧力流体（
吐出油）を供給する導入路２４に設けられた開閉弁３０
は、アクチュエ−タの休止時（非荷役時）には図１のご
とく閉弁状態におかれており、例えば特装車両において
、常時オン状態の動力取出装置を介してポンプが駆動さ
れていても斜板９は零容量に等しい最小傾角（約０．１
〜１°）を保持してクラッチ（オフ）機能を代替してい
る。そして実質的にポンプの作動開始を指令する荷役ス
イッチ３７のオン動作により開閉弁３０が開弁状態、具
体的にはプランジャ３６の押動によりコイルばね３４の
付勢力に抗してスプ−ル３２が左動した図２の状態に切
換えられると、斜板９のもつ僅かな傾角により昇圧した
吐出油は、導出路２６からＣ室、分岐路３３ｃ、通油路
３３、分岐路３３ｂ、Ｂ室及び導入路２４を経由して徐
徐に制御シリンダ２２に供給され、制御ピストン２３の
進動を促して斜板傾角を増大すべく付勢する。すなわち
ポンプは零に等しい最小容量から緩やかに立上り、斜板
９が最大傾角に達するに至って最大容量の定常運転に移
行する（図２）。

【００１３】この場合、斜板９の傾動枢軸９ａを駆動軸
心Ｓに対して所要寸法Ｈだけ上死点側へ偏在させた構成
とすれば、ボア内の圧力が上昇するにつれて圧縮反力が
斜板傾角を増大させる向きのモ−メントとして作用する
ため、立上り時間の無用な遅延を防止し、かつ斜板最小
傾角のより小さな設定を可能とする。そして、かかる荷
役作業の継続中、ポンプの極端な高速運転やアクチュエ
−タに加わる負荷の増大などにより油圧力がさらに上昇
すると、分岐路３３ａ、３３ｂからＡ室及びＢ室に流入
してスプ−ル３２の両端面に作用する油圧力も、その受
圧面積差に基づいて順次格差が拡大し、拡大された差圧
力とコイルばね３４の付勢力との合力がプランジャ３６
に作用する電磁吸引力に打勝ってスプ−ル３２を徐徐に
図示右方向へ変位させる。その後上記吐出油圧力がほぼ
設定上限値にまで達すると、さらなるスプ−ル３２の変
位によってドレン管路３８の開口縁がＡ室に連通され、
吐出油の一部は所要流量に制限された該ドレン管路３８
を経てケ−シング１内又は油槽に還流される。したがっ
て吐出油の最高圧力は常に一定値に調整保持され、ポン
プ並びに負荷側の関連油圧機器類を防護する（図３）。 なお、吐出油圧力が正常値への回復傾向をたどれば、上
述した圧力バランスによりスプ−ル３２は復元方向に変
位し、ドレン管路３８からの還油が再び遮断されるに至
ることは改めて説明するまでもない。

【００１４】ダンプ操作等の荷役作業が行われたのち、
実質的にポンプの作動停止を指令する荷役スイッチ３７
のオフ動作により開閉弁４０が閉弁状態に切換えられる
と、シリンダブロック６の各摺動間隙を介した圧油の漏
出や制御シリンダ２２に設けられた還油オリフイス４０
などからの圧油の導出により、斜板傾角を増大する側へ
付勢していた吐出油圧力が低下し、これにより制御ばね
２１の付勢力に屈した斜板９は徐徐に傾角縮小側へ変位
して、ポンプは運転を継続したまま零に等しい最小容量
に移行する。

【００１５】すなわち、特装車両等において、常時オン
状態の動力取出装置に直結されたポンプ構成ユニットで
は、単なる荷役スイッチ３７のオン動作のみによってポ
ンプは吐出を開始し、同荷役スイッチ３７のオフ動作に
より運転を続行したままポンプの吐出量は零に等しい状
態に移行する。

【００１６】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、特許請
求の範囲に記載した構成を有するものであるから、以下
に掲記する優れた効果を奏する。 （１）実質的なポンプの作動（吐出）は常に零に等しい
最小容量から開始されるので、立上りトルクが小さく、
省動力化に加えて過激な負荷変動を抑制できる。

【００１７】（２）無負荷時の容量を零に等しい最小容
量に保持しうるため、クラッチ等入力の遮断機構を省略
できる。 （３）容量可変部を直接制御すべく内装された弁機構に
最高圧力調整機能をも兼備せしめたので、容積の肥大化
を招くことなくポンプ並びに関連油圧機器の防護を全う
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可変容量ピストンポン
プの容量可変機構のみを模式的に示した部分断面図（非
荷役時）

【図２】図１と同様の部分断面図（荷役時）

【図３】図
２と同様の部分断面図（最高圧力調整時）

【図４】従来
の可変容量ピストンポンプの全容を示す断面図

【符号の説明】

２はエンドカバ−、９は斜板、９ａは傾動枢軸、２１は
制御ばね、２２は制御シリンダ、２３は制御ピストン、
２４は圧力流体導入路、３０は開閉弁、３２はスプ−ル
、３３は通油路、３３ａ、３３ｂ、３３ｃは分岐路、３
４はコイルばね、３５はソレノイドユニット、３６はプ
ランジャ、３７は（荷役）スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸と共に回転するシリンダブロックの
   軸心の周りに該軸心とほぼ平行な複数のボアを有し、各
   ボアにはシュ−を介して斜板と係留するピストンが嵌挿
   されるとともに、これらボアの開口端面を摺接封止する
   弁板には、ボア開口の回転軌跡と符合して対向円弧状を
   なす吸入及び吐出ポ−トが穿設され、該両ポ−トはエン
   ドカバ−に形成された吸入及び吐出口と整合すべく構成
   されたピストンポンプにおいて、上記斜板の傾角を常に
   縮小させる向きに付勢する制御ばねと、これに対抗して
   該斜板の傾角を増大させる向きに付勢する制御シリンダ
   と、該制御シリンダへの圧力流体導入路に介装された開
   閉弁とを含み、該開閉弁が最高圧力調整機能を兼備して
   いることを特徴とする可変容量ピストンポンプ。