JPH07189890A - アキシャルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハウジングの胴径を小さくして小型・軽量化
でき、部品点数を減少して加工及び組付を容易に行い、
製造コストを低減することができるアキシャルピストン
ポンプを提供する。 【構成】 回転軸５にシリンダボア８ａを有するシリン
ダブロック８を同期回転可能に嵌合し、前記シリンダボ
ア８ａ内に収容したピストン１３の基端部をシュー１１
を介して角度可変の斜板９の斜面９ｂに摺動可能に係留
する。シリンダボア８ａ内には前記斜板９の傾斜角を最
小位置に付勢する復帰バネ１２を収容する。又、斜板９
の支軸１０の中心軸線Ｏ₂ を回転軸５の中心軸線Ｏ₁ よ
りも斜板９のトップ位置Ｔ側に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば産業車両に使用
される油圧システムを構成するアキシャルピストンポン
プに関わり、さらに詳しくはポンプの容量可変機構に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業車両にはエンジンによって駆動され
る油圧ポンプと、該ポンプから吐出される作動油によっ
て駆動されるアクチュエータと、油圧ポンプとアクチュ
エータを接続する吐出通路に設けられ、かつ非荷役・荷
役の切り換えを行う切換弁とを備えた油圧システムが搭
載されている。

【０００３】前記油圧ポンプとしては最大容量で起動さ
れるものと、零容量に等しい最小容量で起動されるもの
とがある。前者のポンプは電磁クラッチを必要とするば
かりでなく、起動時の衝撃が大きいので、電磁クラッチ
やポンプ自身の耐久性に難点がある。又、後者のポンプ
はポンプ自身がクラッチ機能を代替するとともに、起動
時の衝撃が抑制されるという利点を有する。

【０００４】上記最小容量起動型のアキシャルピストン
ポンプとして、従来例えば実開昭５９−１７０４８０号
公報に開示されたものがある。このポンプは図８に示す
ようにハウジング４１に支持された回転軸４２に対しシ
リンダブロック４３を固定的に嵌合し、該シリンダブロ
ック４３の複数のシリンダボア４３ａ内にはピストン４
４が往復摺動可能に嵌合されている。又、前記ハウジン
グ４１には回転軸４２を取り巻くように斜板４５が支軸
４６を中心に傾動可能に支持され、該斜板４５には前記
ピストン４４の外端部が摺接されている。各ピストン４
４はシリンダボア４３ａ内に収容したコイル状のバネ４
７により斜板４５の斜面に押圧されている。さらに、前
記ハウジング４１の外周部寄りには前記斜板４５を零容
量に等しい最小傾斜状態に付勢する機構４８が装着され
ている。この機構４８はハウジング４１に固定した支持
筒４９と、該支持筒４９の外周に往復動可能に嵌合され
た可動押動体５０と、該押動体５０を前進して斜板４５
の傾斜角を最小に付勢するコイル状のバネ５１とから構
成されている。

【０００５】上記従来のポンプにおいては、斜板４５が
最小傾斜状態で回転軸４２が回転されると、シリンダブ
ロック４３が回転されて、ピストン４４が斜板４５の斜
面に案内されつつ最小ストロークで往復動され、吸入通
路５２からシリンダボア４３ａ内に吸入された油が吐出
通路５３からアクチュエータに供給される。そして、吐
出通路５３に設けた荷役切換弁（図示略）が非荷役位置
から荷役位置に切り換えられると、アクチュエータの負
荷により吐出通路５３内の圧力が増大するので、斜板４
５の傾斜角が増大して、吐出容量が増大する。すなわ
ち、斜板４５は回転軸４２の回転軸線Ｏ₁ よりも斜板４
５のトップ位置側に変位した位置で支軸４６により支持
されているので、斜板４５には全ピストン４４から受け
る外力に基づいて支軸４６の軸線Ｏ₂ を中心にして図８
の時計回り方向、つまり傾斜角を増大する方向への回動
モーメントが発生する（この原理は本発明の実施例で述
べる）。このため、ピストン４４のストロークが増大さ
れて吐出容量が増大する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ピストンポンプの
容量制御機構は、斜板４５の外周部とハウジング４１と
の間に斜板４５を最小傾斜位置へ付勢する復帰バネ５
１、固定支持筒４９及び可動押動体５０等が必要とな
る。このため、ハウジング４１の胴径が大きくなり、ポ
ンプ全体が大型・大重量化するという問題がある。又、
従来のポンプでは復帰バネ５１等の部品点数が増えるの
で、加工及び組付が面倒で製造コストが低減できないと
いう問題があった。

【０００７】この発明の第１の目的は上記従来の問題点
を解消してピストンポンプのハウジングの胴径を小さく
して小型・軽量化することができ、部品点数を減少して
製造コストを低減することができるアキシャルピストン
ポンプを提供することにある。

【０００８】又、この発明の第２の目的は上記第１の目
的に加えて、最小容量運転から最大容量運転への切換動
作を迅速に行うことができるアキシャルピストンポンプ
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記第１の目的を達成するため、ハウジングに支持された
回転軸に複数のシリンダボアを有するシリンダブロック
を同期回転可能に嵌合し、前記ハウジングに対し支軸に
より前後方向の傾動可能に、かつ前記回転軸を取り巻く
ように斜板を収容し、前記各シリンダボア内に収容した
ピストンの基端部を前記斜板の斜面に沿って円軌跡上を
摺動可能にそれぞれシューを介して係留し、前記斜板を
支持する支軸の中心軸線を前記回転軸の中心軸線よりも
該斜板のトップ位置側に設定し、前記各シリンダボア内
頂面と各ピストンとの間又はシリンダブロックと各シュ
ーとの間に、前記斜板の傾斜角を常には零容量に等しい
最小傾斜角に復帰するとともに、シューを斜板の斜面に
摺接保持するためのバネをそれぞれ設け、前記吐出通路
には該通路を開路するポートと、低圧側に接続するドレ
ンポートとの間で切り換え可能な容量切換弁を設けてい
る。

【００１０】又、請求項２記載の発明は上記第２の目的
を達成するため、請求項１において吐出通路に対し、前
記容量切換弁が開路ポートに切り換えられたとき、該吐
出通路を一時的に閉鎖して吐出圧力を設定値まで上昇
し、その後吐出通路を開放する圧力制御弁を設けてい
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明は、ポンプの停止状態では
復帰バネにより斜板の傾斜角が最小状態に保持されてい
る。この状態でポンプがエンジンの動力により起動され
て、回転軸が回転されると、シリンダブロックがピスト
ンとともに回転される。このため、吸入通路からシリン
ダボア内に吸入された小量の油が吐出通路から吐出され
る。

【００１２】ポンプが最小容量運転状態にあり、かつ容
量切換弁がドレンポートに保持された状態では、吐出通
路に送られる油の圧力は低い。このため、シリンダボア
内の圧力も低く、ピストンを介して斜板に作用する傾斜
角を増大しようとする支軸の回りでの回動モーメントは
発生することはなく、ポンプの最小容量運転が継続され
る。

【００１３】その後、容量切換弁がドレンポートから開
路ポートに切り換えられると、吐出通路を通してアクチ
ュエータに小量の油が供給され、このため吐出通路内の
圧力が上昇する。この圧力の上昇により複数のピストン
がシリンダボア内で受ける反力が増大するため、斜板に
はその支軸を中心として傾斜角を増大する方向への回動
モーメントが発生し、ポンプは最小容量状態から大容量
状態に切り換えられる。

【００１４】請求項１記載の発明では、シリンダブロッ
クの外周面とハウジングの内周面との間に斜板の傾斜角
を最大から最小角に変更するための専用のバネを備えた
復帰機構を介装する必要がないので、ハウジングの胴径
が小さくなる。又、請求項１記載の発明では従来の復帰
機構を介装する必要がないのに加えて、ピストンを斜板
にシューを介して係留するためのバネが、斜板を最小傾
斜角に復帰するバネとしての機能を兼用しているので、
部品点数が減少され、加工及び組付作業が容易となる。

【００１５】又、請求項２記載の発明ではポンプの最小
容量運転において容量切換弁がドレンポートから開路ポ
ートに切り換えられると、吐出通路に設けた圧力制御弁
により該制御弁の上流側の吐出通路内の圧力の上昇が迅
速に行われ、ポンプの最小容量状態から最大容量状態へ
の切り換え動作が迅速に行われ、アクチュエータの作動
開始時期が早くなる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明を具体化したアキシャルピス
トンポンプの一実施例を図１〜図７に基づいて説明す
る。

【００１７】図１に示すように、センタハウジング１の
前（左）端面にはフロントエンドカバー２が一体に形成
され、センタハウジング１の後（右）端面にはリヤエン
ドカバー３が接合固定され、それらの内部には一つの密
閉された作動空間４が形成されている。前記フロントエ
ンドカバー２とリヤエンドカバー３の対向端壁間には回
転軸５がベアリング６，７により支持されており、その
外端部に嵌合された図示しない動力取出装置（ＰＴＯ）
によってエンジンＥ等により直接回転されるようになっ
ている。

【００１８】又、前記回転軸５にはシリンダブロック８
がスプライン５ａによって同期回転可能に結合されてお
り、該シリンダブロック８内には複数のシリンダボア８
ａが回転軸５と平行に、かつ等ピッチで回転軸５を中心
とする円周上に位置するように形成されている。前記作
動空間４内には回転軸５を取り巻くように、かつ非回転
状態で前後方向の傾動可能に斜板９が装設されている。
図３に示すように前記斜板９の左右両側部にはブラケッ
ト９ａ，９ａが一体に折り曲げ形成され、両ブラケット
９ａ，９ａはセンタハウジング１の両側壁に対し支軸１
０，１０により両軸を中心に回動（傾動）可能に支持さ
れている。この支軸１０はラジアルベアリング（図示
略）を介してセンタハウジング１に支持しても良く、組
付上からセンタハウジング１の壁部を貫通する孔に支持
しても良い。

【００１９】前記回転軸５の中心軸線Ｏ₁ と、前記斜板
９の傾動中心Ｏ₂ は図２に示すように上下方向に変位さ
れ、軸線Ｏ₂ が軸線Ｏ₁ よりも上方位置、つまり斜板９
のトップ位置Ｔ側に変位されている。前記各シリンダボ
ア８ａ内にはそれぞれシュー１１を介して前記斜板９の
斜面９ｂに押圧され、かつシリンダボア８ａ内のバネ１
２により飛び出し方向に付勢されるピストン１３が往復
動可能に収容されている。又、前記シリンダボア８ａは
バルブプレート１４に透設した円弧状をなす吸入ポート
１５及び吐出ポート１６と交互に連通される。

【００２０】従って、前記回転軸５が回転されると、シ
リンダブロック８がピストン１３とともに回転され、各
ピストン１３が斜板９の斜面９ｂに沿って前記回転軸５
を中心とする円軌道上を公転するシュー１１の作用によ
りシリンダボア８ａ内で往復動される。すると、作動油
が吸入ポート１５からシリンダボア８ａ内に吸入され、
シリンダボア８ａ内の作動油は吐出ポート１６から吐出
される。なお、前記リヤエンドカバー３には前記吸入ポ
ート１５及び吐出ポート１６と連通する吸入通路１７及
び吐出通路１８が形成されている。前記吸入通路１７は
油タンクＴに接続されている。

【００２１】前述したように、回転軸の中心軸線Ｏ₁ か
ら斜板９の支軸１０の中心軸線Ｏ₂は上方に所定距離変
位している。このため、前記斜板９は各シリンダボア８
ａにそれぞれ収容したコイル状をなす複数の前記復帰バ
ネ１２の各付勢力が同じであっても常にはその傾斜角を
零容量に等しい最小傾斜角（約０．１〜４°）に変位す
る方向、つまり最小傾斜位置に付勢される。この斜板９
の最小傾斜角は各摺動部の摩擦抵抗を無視した場合、図
１において斜板９の自重による支軸１０のまわりでの反
時計回り方向への回動モーメントと、全ての復帰バネ１
２の付勢力による斜板９の支軸１０のまわりでの時計回
り方向への回動モーメントとが均衡する位置となる。な
お、もし前記両軸線Ｏ₁ ，Ｏ₂ の変位がない場合には、
斜板９は回転軸線Ｏ₁ に対し斜面９ｂが直交する完全に
零容量位置に保持されてしまう。

【００２２】以上のように、前記各復帰バネ１２は各ピ
ストン１３をシュー１１を介して斜板９の斜面９ｂに押
圧保持する機能と、斜板９を最小傾斜位置に付勢保持す
る機能とを兼用している。

【００２３】前述のように構成されたポンプＰの吐出通
路１８には図４に示すように吐出管路２０を介して荷役
用アクチュエータ２１が接続されている。吐出管路２０
（吐出通路１８でも可）には荷役切換弁を兼用する容量
切換弁２２が介在されている。この容量切換弁２２は吐
出管路２０を開路する開路ポート２３ａと、吐出管路２
０を油タンクＴに連通するドレンポート２３ｂとの間で
切り換えられる弁体２３と、該弁体２３を常にはドレン
ポート２３ｂに付勢するためのバネ２４とを備えてい
る。さらに、前記弁体２３には電磁ソレノイド２５が作
動連結され、荷役切換信号としての電流により励磁され
ると、前記弁体２３をドレンポート２３ｂから開路ポー
ト２３ａに切り換える。なお、この電磁式の容量切換弁
２２は手動操作用の容量切換レバー２６によっても切り
換え可能である。

【００２４】前記弁体２３には該弁体２３が開路ポート
２３ａに切り換えられた状態で、吐出管路２０内の圧力
上昇を迅速に行うための圧力制御弁２７が設けられてい
る。この制御弁２７は図５に示すように吐出管路２０を
閉路する閉路ポート２８ａと、吐出管路２０を開路する
ポート２８ｂとの間で切り換えられる弁体２８と、該弁
体２８を常には閉路ポート２８ａに付勢するためのバネ
２９とを備えている。又、弁体２８の一端面側には感圧
室３０が設けられ、この感圧室３０に弁体上流側の吐出
圧力Ｐ_d が作用するようにパイロット通路３１が設けら
れている。

【００２５】図４に示すように、吐出管路２０には吐出
圧力Ｐ_d が異常高圧となった場合に油圧システムを保護
するリリーフ弁３２が設けられている。次に、前記のよ
うに構成したアキシャルピストンポンプを主体とする油
圧システムについて、その作用を説明する。

【００２６】図１，４に示すように、容量切換弁２２が
ドレンポート２３ｂ（非荷役位置）に切換られたアクチ
ュエータ２１の休止時には、エンジンＥによりポンプＰ
が駆動されても油タンクＴと直結する吐出管路２０の吐
出圧力Ｐ_d の上昇は低い。又、この非荷役状態では、斜
板９は復帰バネ１２の弾性力により零容量に等しい最小
傾斜角（０．１〜１°）を保ってクラッチ（オフ）機能
を代替している。従って、ポンプＰの起動トルクは小さ
く、動力の消費も少ない。

【００２７】この状態から電磁ソレノイド２５又は荷役
切換レバー２６の動作により、容量切換弁２２が図６に
示すようにドレンポート２３ｂから開路ポート２３ａに
切換られると、吐出管路２０に圧力制御弁２７が切り換
え配置される。このため、弁２２上流側の吐出圧力Ｐ_d
が設定値まで速やかに増大し、各シリンダボア８ａ内の
圧力の上昇により斜板９には支軸１０を中心として傾斜
角を増大する方向への回動モーメントが発生し、ポンプ
Ｐは零に等しい最小容量から図７に示すように最大容量
へ速やかに移行する。このため、吐出管路２０内の圧力
が高くなり、圧力制御弁２７の弁体２８が図５において
閉路ポート２８ａから開路ポート２８ｂに切り換えられ
て、アクチュエータ２１へ作動油の供給が開始され、荷
役作業が行われる。

【００２８】ここで、前述した回動モーメントの発生理
由を説明すると、円弧状に形成された吸入ポート１５と
連通する複数のシリンダボア８ａは圧力変動がないの
で、モーメントを発生する要因とはならない。しかし、
円弧状の吐出ポート１６と連通する吐出行程の複数のシ
リンダボア８ａ内の圧力はほぼ均等に上昇する。前記支
軸１０の回転軸線Ｏ₂ を境にして下側の吐出ポート１６
と連通するシリンダボア８ａの個数が、上側の吐出ポー
ト１６と連通するシリンダボア８ａの個数よりも常に多
いので、支軸１０よりも下側の斜板９の斜面９ｂに作用
する各ピストン１３の反力の合力が支軸１０よりも上側
の斜板９の斜面９ｂに作用する各ピストン１３の反力の
合力よりも大きくなる。従って、斜板９は支軸１０を中
心に図１において時計回り方向への回動モーメントを受
けて、傾斜角が増大する。

【００２９】荷役等の作業を終え、容量切換弁２２が開
路ポート２３ａからドレンホート２３ｂに切り換えら
れ、アクチュエータ２１への給油が停止されると、吐出
管路２０内の動作負荷の解除に基づいた吐出圧力Ｐ_d の
降下により、各シリンダボア８ａ内の圧力差が殆どなく
なる。このためピストン１３により斜板９の傾斜角を増
大する方向への回動モーメントが失われ、復帰バネ１２
の付勢力により斜板９は徐々に傾斜角を縮小する側へと
変位され、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。

【００３０】ところで、前記実施例では容量切換弁２２
の弁体２３に圧力制御弁２７を設けたが、このようにす
れば、ポンプの吐出管路２０内の圧力上昇が迅速とな
り、容量切換動作が速やかに行われる。しかし、この圧
力制御弁２７がない場合にもアクチュエータ２１の動作
負荷により吐出管路２０内の圧力Ｐ_d は確実に上昇する
ので、前述したポンプの容量切換が行われる。

【００３１】さて、前記実施例ではシリンダボア８ａ内
に復帰バネ１２を設けるとともに、斜板９の支軸１０を
回転軸５の中心軸線Ｏ₁ よりも斜板９のトップ位置Ｔ側
に変位し、吐出管路２０に容量切換弁２２を設けた。こ
のため従来使用した図８に示す復帰機構４８を使用しな
くても済み、ハウジング１の胴径を小さくしてポンプを
小型・軽量化することができる。又、部品点数を減少し
て加工及び組付を容易に行い、コストダウンを図ること
ができる。

【００３２】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。 （１）前記圧力制御弁２７を容量切換弁２２の外部に別
途設けること。

【００３３】（２）図示しないが前記復帰バネ１２をシ
リンダボア内ではなくシリンダブロック８とシュー１１
との間に設けること。 （３）リヤエンドカバー３の内部に前記容量切換弁２２
を収容すること。この場合には吐出管路２０に設けるも
のと比較して、油圧システムの部品点数を減少し、組付
を容易に行い、コストダウンを図ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の発明
は、ピストンポンプのハウジングの胴径を小さくして小
型・軽量化することができ、部品点数を減少して加工及
び組付を容易に行い製造コストを低減することができ
る。

【００３５】又、請求項２記載の発明では、請求項１記
載の発明の効果に加えて、ポンプの最小容量から最大容
量への切換動作を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るアキシャルピストンポンプの最
小容量状態の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】斜板の取付構造を示す平断面図である。

【図４】油圧システムを示す非荷役状態の回路図であ
る。

【図５】圧力制御弁の閉路状態の回路図である。

【図６】油圧システムを示す荷役状態の回路図である。

【図７】アキシャルピストンポンプの最大容量状態の縦
断面図である。

【図８】従来のアキシャルピストンポンプの縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１…センタハウジング、２…フロントエンドカバー、３
…リヤエンドカバー、５…回転軸、８…シリンダブロッ
ク、８ａ…シリンダボア、９…斜板、９ａ…ブラケッ
ト、９ｂ…斜面、１０…支軸、１１…シュー、１２…復
帰バネ、１３…ピストン、１８…吐出通路、２０…吐出
管路、２１…アクチュエータ、２２…容量切換弁、２３
…弁体、２３ａ…開路ポート、２３ｂ…ドレンポート、
２７…圧力制御弁、Ｏ₁ …回転軸５の中心軸線、Ｏ₂ …
支軸１０の中心軸線、Ｔ…トップ位置、Ｐ…ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに支持された回転軸に複数の
   シリンダボアを有するシリンダブロックを同期回転可能
   に嵌合し、前記ハウジングに対し支軸により前後方向の
   傾動可能に、かつ前記回転軸を取り巻くように斜板を収
   容し、前記各シリンダボア内に収容したピストンの基端
   部を前記斜板の斜面に沿って円軌跡上を摺動可能にそれ
   ぞれシューを介して係留し、前記回転軸の回転によりシ
   リンダブロックがピストンとともに同期回転して、斜板
   の斜面によりピストンをシリンダボア内で往復動して吸
   入通路からシリンダボア内に吸入した油を吐出通路から
   吐出してアクチュエータに供給するようにしたアキシャ
   ルピストンポンプにおいて、 前記斜板を支持する支軸の中心軸線を前記回転軸の中心
   軸線よりも該斜板のトップ位置側に設定し、前記各シリ
   ンダボア内頂面と各ピストンとの間又はシリンダブロッ
   クと各シューとの間に、前記斜板の傾斜角を常には零容
   量に等しい最小傾斜角に復帰するとともに、シューを斜
   板の斜面に摺接保持するためのバネをそれぞれ設け、前
   記吐出通路には該通路を開路するポートと、低圧側に接
   続するドレンポートとの間で切り換え可能な容量切換弁
   を設けたアキシャルピストンポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１において吐出通路には前記容量
   切換弁が開路ポートに切り換えられたとき、該吐出通路
   を一時的に閉鎖して吐出圧力を設定値まで上昇し、その
   後吐出通路を開放する圧力制御弁が設けられているアキ
   シャルピストンポンプ。