JPH05133321A - 可変容量型ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単なスイッチ操作で稼働状態にあるポンプの
容量制御を可能にするとともに、ポンプ要素に加わる過
負荷の防止とポンプの簡素化を図る。 【構成】斜板２４の傾角を常に縮小させる向きに付勢す
る制御ばね２５と、これに対抗して該斜板２４の傾角を
増大させる向きに付勢する制御シリンダ２６とを有し、
該制御シリンダ２６の油室３２は、制御ピストン２７に
形成されたスプール溝３０を介して吐出通路２９に開口
する導圧路２８と連通されるとともに、該油室３２への
圧力油の供給が該スプール溝３０の進動変位に基づいて
漸次規制されるよう構成したことにより、入力遮断機構
及び開閉制御弁の省略に伴うポンプの決定的な簡素化が
達成できる。

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型ピストンポンプに関する。

【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３はとくに斜板傾角の調節機構を装
備した可変容量型ピストン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ート１２ａ
及び吐出ポート１２ｂが穿設され、同ポート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
入及び吐出通路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は吸入ポート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は吐出ポート１２
ｂ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を圧力油によって進退動せ
しめることにより、該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】そして一般的には、実開昭６２ー２０３９
７２号公報にも開示されているように、吐出管路から導
出されたパイロット圧力によって開閉される制御弁を設
け、該制御弁を介して制御シリンダへパイロット圧力を
導くことにより、ばねの付勢力に抗して斜板の傾角を減
じるような構成が採用されている。

【０００５】

【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
したごく小容量の運転継続が不能（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。

【０００６】また、上記制御シリンダに対する圧力油の
給排を介して容量制御を実行するため、スプールや対抗
バネを組込んだ開閉制御弁をポンプに内蔵させるか又は
ポンプの外部に装着する必要があり、体格の肥大化及び
構造の複雑化が避けられない。本発明は、荷役指令等単
なるスイッチのオン・オフ操作のみで、稼働状態にある
ポンプの実質的な容量制御が達成でき、しかも制御シリ
ンダに供給される油圧力の上限を規制して、斜板等に加
わる過負荷を回避すると同時に、決定的なポンプの簡素
化を図ることを解決すべき技術課題とするものである。

【０００７】

【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、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
入及び吐出ポートが穿設され、該両ポートはエンドカバ
−に形成された吸入及び吐出通路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を
有し、該制御シリンダの油室は、制御ピストンに形成さ
れたスプール溝を介して上記吐出通路に開口する導圧路
と連通されるとともに、該油室への圧力油の供給が該ス
プール溝の進動変位に基づいて漸次規制されるという技
術手段を講じている。

【０００８】

【作用】アクチュエ−タの休止時には、ポンプが駆動さ
れても主配管を介して油槽と直結されている吐出通路内
の圧力上昇はほとんどなく、制御ばねの付勢力により後
端位置を占める制御ピストンのスプール溝は、整合する
導圧路を介して油室と吐出通路とを連通させてはいるも
のの、制御ピストンは実質的に作動せず、斜板は零に等
しい最小傾角（約０．１〜１°）を保ってクラッチ（オ
フ）機能を代替している。

【０００９】この状態から荷役制御弁などのオン操作に
よりアクチュエ−タへの給油が開始されると、動作負荷
に基づいて吐出通路内の圧力は上昇し、導圧路から制御
ピストンのスプール溝を介して制御シリンダの油室に圧
力油が供給され、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
小容量からきわめて円滑に立上る。

【００１０】そして、このような制御ピストンの進動が
すすむと、これに追従するスプール溝の変位により、導
圧路との整合開度が次第に縮減されて油室への給油が規
制される一方、給油圧力が所定値に達し斜板が最大傾角
となるに至って、該整合開度はほぼ零状態に移行する。
すなわち、この状態での制御シリンダに対する給油はス
プール溝への漏入油を除いて事実上中断されるため、制
御シリンダ内の圧力の上限は確実に規制され、例えば動
作負荷に追従して吐出通路の圧力が大きく上昇した場合
でも、制御シリンダへの直接的な影響つまり斜板等ポン
プ要素に対する無用な過負荷は回避される。

【００１１】荷役等の作業を終え、実質的にアクチュエ
−タへの給油が停止されると、吐出通路内の圧力は降下
し、制御シリンダに設けられた還油オリフイスからの圧
油の導出や、整合開度の復活に基づくスプール溝及び導
圧路を介した圧油の還流により、それまで斜板傾角を増
大する向きに付勢していた制御シリンダ内の圧力は低下
し、これにより復帰ばねの付勢力に屈した斜板は徐々に
傾角縮小側へと変位して、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。

【００１２】

【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及び図２は可変容量型ピストンポンプ
の主要部であるシリンダブロック等を省略し、とくに容
量可変機構（斜板の傾角変位機構）のみを模式的に示し
た部分断面図である。

【００１３】図において、２１はケ−シング、２２はそ
の開放端を閉止して該ケ−シング２１内に密封された動
作空間２３を形成するエンドカバ−である。該動作空間
２３内においてポンプの吐出容量を支配する斜板２４
は、トラニオン形式の傾動枢軸２４ａによってケ−シン
グ２１に支承されており、該斜板２４は制御ばね２５に
より常にその傾角が縮小する向きに付勢されている。２
６は該制御ばね２５に対抗して斜板２４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２６はエンドカバ−２２から駆動軸心と平行状に延
設され、常に斜板２４と衝接する制御ピストン２７が内
装されている。

【００１４】上記制御シリンダ２６のボア中央付近には
環状溝２８ａを備えた導圧路２８が接続され、該導圧路
２８の延在端はエンドカバ−２２に形成された吐出通路
２９に開口されている。また、上記制御ピストン２７に
は環状のスプール溝３０が形成され、該スプール溝３０
は制御ピストン２７の後端に開口する導孔３１を介し
て、常時ボア後部の油室３２と連通されている。そして
非荷役時、つまり制御ピストン２７が行程端で停止し、
斜板２４が最小傾角（約０．１〜１°）を保持した図１
の状態において、スプール溝３０は全面的に環状溝２８
ａを整合し、制御ピストン２７の進動に追従した変位が
すすむにつれて整合開度は漸次縮減するように構成され
ている。なお、３３は上記油室３２と動作空間２３とを
導通する還油オリフイスである。

【００１５】本実施例は上述のように構成されており、
アクチュエ−タの休止時（非荷役時）には、ポンプが駆
動されても主配管を介して油槽と直結されている吐出通
路２９内の圧力上昇はほとんどなく、制御ばね２５の付
勢力により後端位置を占める制御ピストン２７のスプー
ル溝３０は、整合する環状溝２８ａを含む導圧路２８及
び導孔３１を介して油室３２と吐出通路２９とを連通さ
せてはいるものの、制御ピストン２７は実質的に作動せ
ず、斜板２４は零に等しい最小傾角（約０．１〜１°）
を保ってクラッチ（オフ）機能を代替している（図
１）。

【００１６】この状態から荷役制御弁などのオン操作に
よりアクチュエ−タへの給油が開始されると、動作負荷
に基づいて吐出通路２９内の圧力は上昇し、導圧路２８
から制御ピストン２７のスプール溝３０を介して制御シ
リンダ２６の油室３２に圧力油が供給され、制御ピスト
ン２７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きわめて円滑
に立上る。

【００１７】そして、このような制御ピストン２７の進
動がすすむと、これに追従するスプール溝３０の変位に
より、上記環状溝２８ａとの整合開度が次第に縮減され
て油室３２への給油が規制される一方、給油圧力が所定
値に達し斜板２４が最大傾角となるに至って、該整合開
度はほぼ零状態に移行する（図２）。すなわち、この状
態での制御シリンダ２６に対する給油はスプール溝３０
への漏入油を除いて事実上中断されるため、制御シリン
ダ２６内の圧力の上限は確実に規制され、例えば動作負
荷に追従して吐出通路２９の圧力が大きく上昇した場合
でも、制御シリンダ２６への直接的な影響つまり斜板２
４等ポンプ要素に対する無用な過負荷は回避される。

【００１８】荷役等の作業を終え、実質的にアクチュエ
−タへの給油が停止されると、吐出通路２９内の圧力は
降下し、制御シリンダ２６に設けられた還油オリフイス
３３からの圧油の導出や、整合開度の復活に基づくスプ
ール溝３０及び導圧路２８を介した圧油の還流により、
それまで斜板傾角を増大する向きに付勢していた制御シ
リンダ２６内の圧力は低下し、これにより復帰ばね２５
の付勢力に屈した斜板２４は徐々に傾角縮小側へと変位
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。

【００１９】

【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。

【００２０】（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）制御シリンダに対する供給油圧力の上限が規制さ
れるので、斜板等に無用な過負荷が作用せず、これらポ
ンプ構成要素の防護を全うすることができる。 （４）スプールや対抗ばね等を用いて独立的に形成され
た開閉制御弁が不要となり、ポンプの決定的な簡素化が
達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る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】従来の可変容量型ピストンポンプの全容を示す
断面図

【符号の説明】

２１はケ−シング、２２はエンドカバ−、２４は斜板、
２５は復帰ばね、２６は制御シリンダ、２７は制御ピス
トン、２８は導圧路、２９は吐出通路、３０はスプール
溝、３２は油室。

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ートが穿設され、該両ポートはエン
   ドカバ−に形成された吸入及び吐出通路と整合すべく構
   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
   ダとを有し、該制御シリンダの油室は、制御ピストンに
   形成されたスプール溝を介して上記吐出通路に開口する
   導圧路と連通されるとともに、該油室への圧力油の供給
   が該スプール溝の進動変位に基づいて漸次規制されるよ
   う構成したことを特徴とする可変容量型ピストンポン
   プ。