JPH073218B2 - 斜板ピストンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、斜板の傾転角を調整することで吐出量を制
御する斜板ピストンポンプに関する。

（従来の技術） この種の斜板ピストンポンプは、ハイドロスタティック
トランスミッションに用いることがあるが、この場合に
は、斜板の傾転方向を変えることで、前進、後退あるい
は停止の制御を行なう。つまり、操作レバーを中立位置
に保って斜板の傾転角を０度にしたときに停止機能を発
揮し、この傾転角０度からいずれかの方向に傾転させる
ことで、当該車両等を前進させたり後退させたりする。

したがって、操作レバーを中立位置に保持したとき、当
該斜板ポンプの傾転角が確実に０度になるようにしなけ
れば、良好な停止機能が得られない。

しかし、当該車両を停止させるための操作レバーの停止
ポイントが１点しかないと、機械的な振動等でそのポイ
ントがずれたり、運転者が未熟だったりすると、操作レ
バーを停止ポイントに確実にセットすることが難しくな
り、それだけ安全性にも問題が生じる。

そこで、操作レバーを中立位置近傍に位置させたとき、
当該車両等を確実に停止させるために、操作レバーと斜
板との連係機構にガタつきを設け、自己復帰力を利用す
る装置が従来から知られている。

この自己復帰力を生じる中立点復帰モーメントの発生機
構について、参考図１〜５を用いて説明する。

参考図１は、ピストン伸長時、参考図２は、ピストン縮
小時の力関係を示している。

斜板に対して作用する抗力Ftは、 伸長時に、 Ft＝ApPb−Ff ・・・（１） 縮小時に、 Ft＝ApPb＋Ff ・・・（２） となる。

但し、ApPb:油圧推力、Ff:＝ピストンとシリンダブロッ
ク間の摩擦力である。

上記式（１）、（２）より、斜板に対して作用する抗力
Ftは、ピストンの伸長時よりも縮小時の方が大きいこと
がわかる。

そして、この伸長と縮小は、斜板上の下死点と上死点と
を結ぶ直径線を境にして、斜板の半分側がピストンの伸
長に対応し、残りの半分側が縮小側に対応する。

従って、斜板には、その下死点と上死点とを結ぶ直径線
を境にして、一方の側には強い力が作用し、他方側には
弱い力が作用することになる。そして、実際に、この抗
力の強弱で、参考図３から参考図５に示すように斜板の
左右方向の傾きβが発生する。この傾斜角βは、実質的
には、スラストプレートの傾斜角としても把握できるの
で、以下には、同じものとして説明する。

βの発生により、β＝０の時にはＹ軸上にあった下死点
と上死点が、右回り（シリンダブロック回転方向と同
じ）に移動する。

参考図３に示すように、斜板の傾転角α≫βの時、βの
影響は無視でき、ピストンの下死点、上死点は、それぞ
れ斜板の上、下位置にあり、ほぼＹ軸上にあるので、斜
板の上下でのピストン推力は、平衡を保ち、Ｘ軸回りの
モーメントは、ほぼ０である。

次に、参考図５のように、αを減少させ（中立位置に近
づけ）、α≒βとすると、ピストンの下死点、上死点
は、それぞれ右回りに移動する。この移動によって推力
大の位置が移動し、斜板の下半面の方が、上半面のピス
トン推力より大きくなる。このため、Ｘ軸回りのモーメ
ントＩが発生する。

更に斜板の傾転角αが中立点近傍に近づく（α≒０）
と、ピストンの下死点、上死点は、Ｘ軸上に移動し、斜
板の左右半面に作用するピストン推力は等しくなり、α
＝０に続いて、β＝０となる。また、ピストンの軸方向
の動きもなくなり、斜板傾転モーメントＩも発生しな
い。

つまり、傾転角α、０゜に近づくと、斜板の左右の傾き
βの影響が無視できないものとなり、ピストンの下死
点、上死点が斜板の左右方向に移動し、Ｘ軸回りのモー
メントＩが発生する。このモーメントＩが、中立点復帰
モーメントである。

従来の装置はガタつきの範囲で、自己復帰力を利用する
ようにしたものである。

（本発明が解決しようとする問題点） 上記のようにした従来の装置では、自己復帰力の大きさ
が、個々のポンプの特性、運転条件等で異なるので、望
みの復帰特性が得られない場合が多かった。

また、連係部の摩耗や変形で、操作レバーや斜板が振動
しやすくなったり、斜板の傾転角の制御精度が低下した
りする問題があった。

なお、斜板の傾転角αが０′になったとき、ポンプの中
立状態、つまり、無吐出となるが、α＝０゜の１点し
か、無吐出となる条件がないのは、装置の持つ中立点復
帰モーメントを利用しても、難しいレバー操作を要求さ
れる。

この発明の目的は、斜板に設けたスラストプレートを所
定の方向に揺動自在にして、上記従来の欠点を解消した
装置を提供することである。

（問題点を解決する手段） 上記の目的を達成するために、この発明は、入力軸によ
って回転駆動されるシリンダブロックと、このシリンダ
ブロックに摺動自在に設けたピストンと、このピストン
の頭部に設けたシューと摺接するスラストプレートと、
このスラストプレートのシューとは反対側に隣接する斜
板と、このスラストプレートとは反対側でシリンダブロ
ックと面接触する弁板とを備え、上記斜板の傾転角に応
じてピストンのストロークを変化させ、その吐出量を制
御する構成にした斜板ピストンポンプにおいて、当該ス
ラストプレートが、スラストプレート揺動軸線を中心に
揺動自在とし、このスラストプレート揺動軸線が、斜板
の傾転軸線と、上記シリンダブロックの回転方向とは逆
方向に０度より大きく90度より小さい角度をなすことを
特徴とする。

（本発明の作用） この発明の斜板ピストンポンプによれば、スラストプレ
ートの揺動軸線を、斜板傾転軸線に対して０度にした場
合には、当該ポンプの無吐出の範囲である中立幅を大き
くでき、一方、90度にすれば自己復帰力を大きくでき
る。したがって、求める精度に応じて、当該揺動軸線を
０度から90度回転した範囲で決めれば、中立幅を大きく
すると同時に、中立点への自己復帰力を大きくできる。

（本発明の効果） 上記のようにスラストプレートの揺動軸線を斜板傾転軸
線に対して０度から90度の範囲で定めれば、十分な中立
幅を保ちながら、大きな自己復帰力を発揮させることが
でき、良好な中立特性を確保することができる。

これにより機械の振動等による影響も少なくなるととも
に、オペレータが未熟でも確実にポンプの吐出量を完全
に０にして車両等を停止させることができる。また、そ
の中立位置を保つのにデテント機構を用いる場合、その
中立位置の精度が従来に比べて低くても十分実用化で
き、０点調整が非常に簡単になる。

（本発明の実施例） 第１図は斜板12とシリンダブロック６との相対関係を示
したもので、斜板12の両端にトラニオンピン３、３を設
けるとともに、この斜板傾転軸線としてのトラニオンピ
ン３、３を軸受４、４で支持する構成にしている。そし
て、この斜板12をトラニオンピン３、３を中心に矢印15
方向に傾転して、その傾転角αを調整するようにしてい
る。

上記矢印15は傾転方向である。また、矢印16方向が、傾
転方向に対して、ほぼ直交する左右方向を示している。

第２〜４図はこの発明の第１実施例を示すもので、12は
斜板であり、この斜板12には、スラストプレート17の揺
動軸線となる、その中心部を通る断面円形の突条13を設
けている。そして、この突条13は、トラニオンピン３、
３の軸線ｘに対して角度γを維持しているが、この角度
γは、０゜＜γ＜90゜の範囲に設定している。

但し、この際、シリンダブロックの回転方向は、矢印45
の方向であり、角度γは、斜板の傾転軸線である軸線ｘ
を基準に矢印45とは、逆方向に回転した角度である。も
し、シリンダブロックの回転方向が、矢印45と反対方向
の場合には、角度γは、逆方向となるので、突条13を設
ける範囲が、本実施例とは、異なる。

また、この斜板12に対向して設けたスラストプレート17
には、上記突条13に対応する凹部18を形成するととも
に、この凹部18と突条13とを嵌合させている。そして、
これら突条13と凹部18とを嵌合した状態で斜板12とスラ
ストプレート17とを垂直にしたとき、それら両者間には
隙間１が形成され、この隙間１の範囲内でスラストプレ
ート17が揺動できるようにしている。

スラストプレート17は突条13を中心に、図中14方向に揺
動するもので、それは、斜板の傾転方向、左右方向と異
なる方向である。

また、スラストプレート17は、上述した如く隙間１の範
囲内で揺動し得るが、斜板12との対向面側に、スプリン
グ21のバネ力を作用させて、その定位性を確保してい
る。なお、このスプリング21は、斜板12に複数設けたス
プリング用孔20内に縮設している。

ただし、スラストプレート17が揺動可能なので、このス
プリング21がなくても支障はないが、当該スプリング21
は、その定位性を向上させるために設けたものである。
また、このスプリング21のばね力は、図示の設定長調整
ねじ22によって、自由に調整しうるようにしている。

この第１実施例では斜板12側に突条13を形成し、スラス
トプレート17側に凹部18を形成したが、それらを逆にし
てもよいことは当然である。さらに、斜板12とスラスト
プレート17とのいずれかに突条13と同様の形状を有する
単独部材（コネクタ）を固定し、いずれか他方にこのコ
ネクタに対応する凹部を形成するようにしてもよい。要
するに、スラストプレート17が、斜板の傾転方向、左右
方向の中間である０゜＜γ＜90゜の範囲内で揺動可能で
あればどのような構成にしてもよい。

なお、上記シリンダブロック６にはピストン９を摺動自
在に設けるとともに、このピストン９の頭部に設けたシ
ュー８を上記スラストプレート17に摺接させている。

したがって、上記第１実施例では突条13と凹部18との接
触面を半円筒状にしたが、それを山形等の他の形状にし
てもよい。さらに、スラストプレートの揺動を妨げない
ように軸回りの回り止め機構が設置されていれば、スラ
ストスプレート、斜板のいずれか一方に突部だけを設け
るようにしてもよい。この場合にも、当該突部は、トラ
ニオンピン３、３に対してγなる角度で交差する方向に
設けなければならない。

第５〜８図の第２実施例はその具体例で、斜板24と対向
するスラストプレート25の対向面を端部から中央部に向
って隆起する二平面で構成し、この二平面の交差部分に
形成される突起部35をもって第１実施例の突条13と同様
の機能を果させている。また、図中、26はスラストプレ
ート25の軸回り防止機構としてのスチールボールで、斜
板24とスラストプレート25との両方に形成した凹陥部に
挿入している。

なお、この第２実施例では、スラストプレート25に斜板
24と接触する突起部35を設けているが、これを斜板24側
に設けても良いこと当然である。

第９、10図に示した第３実施例は、斜板27とスラストプ
レート28との間に隙間１を設ける一方、スラストプレー
ト28の両側端にトラニオンピン29を設け、斜板27の軸受
30でこのトラニオンピン29を支持して、当該スラストプ
レート28を斜板の傾転、左右方向の中間の任意の一方向
に揺動可能に保持させたものである。

第11、12図に示した第４実施例は、斜板31の中央に、突
出部32を形成し、この突出部32に自動調心型軸受33を設
け、この自動調心型軸受33でスラストプレート17を、斜
板のトラニオンピン３の軸線に対してγなる角度で交差
する方向に揺動自在に支持する構成にしている。

また、スラストプレート17の揺動中心には、軸回りの回
り止め34を設けているが、その他の構成は第１実施例と
同様である。

なお、この第４実施例では、斜板31に突出部32を形成し
たが、この突出部をスラストプレートに形成して、同様
の機能を果たしても良い。

第13、14図に示した第５実施例は、その具体例である。

すなわち、スラストプレート38に形成した突出部36に、
自動調心型軸受33を設ける一方、斜板39には、この軸受
33を挿入支持する穴37を形成している。その他の構成
は、第４実施例と同様である。

第15、16図に示した第６実施例は、第１実施例に、シリ
ンダブロック６のピストン９の液圧推力をキャンセルす
る機構を付加したものである。

すなわち、斜板12の左右対称位置に、押圧ピストン孔40
を形成するとともに、この孔40内に押圧ピストン41を内
装している。

そして、この押圧ピストン41には、調整ネジ42で、ばね
力を調整しうるようにしたスプリング43を作用させると
ともに、シリンダブロック６に設けたピストン９の液圧
力（吐出圧、吸込圧）を、流路44を介して、この押圧ピ
ストン41に作用させている。

しかして、この第６実施例では、それぞれの押圧ピスト
ン41に、吐出圧、吸込圧が作用するので、シリンダブロ
ック６のピストン９の液圧推力による斜板左右方向のモ
ーメントバランスをとることができるとともに、その押
圧力によって、斜板12とスラストプレート17との摺接力
を軽減できる。

なお、スラストプレート17に、押圧力を作用させるため
には、上記押圧ピストン41として、いろいろな方式が考
えられるが、要は、ピストン９の液圧推力をキャンセル
できるものであれば、その方式を問わない。さらに、押
圧ピストン41の本数も適宜定めることができる。

また、この第６実施例では、押圧ピストン41で、シリン
ダブロック６のピストン９の液圧推力をキャンセルする
ようにしているが、この押圧ピストン41の有効面積を減
らすとともに、スプリング43のばね力を大きくして、ピ
ストン９の液圧力の一部を負担するようにしても良い。

また、この第６実施例で示した、ピストン９の液圧推力
キャンセル機構は、前記第２〜第５実施例に適用可能で
あることはもちろんである。

以上、前記各実施例に示した斜板はトラニオンタイプで
あるが、半月形の斜板等いかなる形の斜板でも良いこと
は当然である。

また、上記各実施例では、スラストプレートをトラニオ
ンピンに対して、０度より大きく90度より小さい範囲で
傾斜させてなる軸線を中心に揺動自在にしている。この
とき、上記揺動軸線を０度により近くすると、当該ポン
プの無吐出の範囲である中立幅を大きくできるが、その
自己復帰力が小さくなる傾向にあり、逆に、90度に近く
すれば自己復帰力を大きくできるが、その中立幅が小さ
くなる傾向にある。

したがって、当該ポンプの特性に応じてスラストプレー
トの揺動軸線の角度を定めれば、十分な中立幅を保ちな
がら、大きな自己復帰力を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は斜板とシリンダブロックとの相対関係を示
す斜視図、第２〜４図は第１実施例を示すもので、第２
図は斜板側の側面図、第３図は一部を切欠した正面図、
第４図は斜板の断面図、第５〜８図は第２実施例を示す
もので、第５、６図は斜板の位相を相違させた断面図、
第７図は斜板側の側面図、第８図はスラストプレートの
側面図、第９図及び第10図は第３実施例を示す斜板側の
側面図及び正面図、第11図及び第12図は第４実施例を示
す斜板側の側面図及び正面図、第13図及び第14図は第５
実施例を示す斜板側の側面図及び正面図、第15図及び第
16図は第６実施例を示す斜板側の側面図及び断面図、第
17図、第18図は斜板抗力説明図、第19〜21図は、中立点
復帰モーメント発生機構説明図であり、（ａ）は斜板の
正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 ３……トラニオンピン、９……ピストン、12、24、27、
31、39……斜板、17、25、28、38……スラストプレー
ト、45……矢印。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸によって回転駆動されるシリンダブ
   ロックと、このシリンダブロックに摺動自在に設けたピ
   ストンと、このピストンの頭部に設けたシューと摺接す
   るスラストプレートと、このスラストプレートのシュー
   とは反対側に隣接する斜板と、このスラストプレートと
   は反対側でシリンダブロックと面接触する弁板とを備
   え、上記斜板の傾転角に応じてピストンのストロークを
   変化させ、その吐出量を制御する構成にした斜板ピスト
   ンポンプにおいて、当該スラストプレートが、スラスト
   プレート揺動軸線を中心に揺動自在とし、このスラスト
   プレート揺動軸線が、斜板の傾転軸線と、上記シリンダ
   ブロックの回転方向とは逆方向に０度より大きく90度よ
   り小さい角度をなすことを特徴とする斜板ピストンポン
   プ。