JPS598670B2 - エキアツピストンキカイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液圧ピストン機械詳しくは高圧ポートと低圧ポ
ートとを備えたバルブプレートに移数のピストンを備え
たシリンダブロックを摺接して回転させ、該シリンダブ
ロックのピストン孔を前記高圧ポートと低圧ポートとに
交互に連通させるごとくしだ液圧ピストンポンプ又はモ
ータに関する。

一般に此種機械はポンプとして用いる場合もまたモータ
として用いる場合でもシリンダブロックを回転させ、前
記ピストン孔をバルププレートに設ける高圧ポートと低
圧ポートとに交互に連通させるのである。

従って此種機械においては作動中高圧流体と低圧流体と
が衝突して流体の衝撃音が発生したり、この流体の衝突
が原因で脈動が生じ、特に配管において騒音が発生する
ものである。

しかして従来この騒音を防止させるために種々の騒音防
止手段が試みられている。

その一つは、例えば第９図に示したごとく、ピストン孔
ＰＨが低圧ポー｝ＬＰから高圧ポートＨＰへ移行すると
きには、その死点位置Ｕから或る角度θ１ （即ち圧縮
角度）を経た後高圧ポートＨＰと連通ずるいわゆる予圧
縮を行ない、ピストン孔ＰＨが高圧ポー｝ＨＰから低圧
ポートＬＰへ移行するときにはその死点位置Ｄから或る
角度θ２ （即ち膨張角度）経た後低圧ポー｝ＬＰと連
通ずるいわゆる予膨張を行なうように構成したものであ
る。

所が高圧ポー｝ＨＰの圧力は、機械運転時における種々
の要因により変化するため、予圧縮又は予膨張したピス
トン孔ＰＨ内の圧力が高圧ポートＨＰ内圧力又は低圧ポ
ー｝ＬＰ内の圧力と必らず一致するとは限らず従ってピ
ストン孔ＰＨの前記ポー｝ＨＰ，ＬＰへの連通時に依然
として圧力の跳上りや急激な圧力降下が生ずるのである
。

またもう一つの騒音防止手段として、例えば実公昭４０
−３１１６７号公報に示され、また、第１０図に示した
ごとく高圧ポー｝ＨＰと低圧ポー｝ＬＰとの中間位置で
かつこれらポートの始端側に、これらポー｝ＨＰ，ＬＰ
と連通ずるＶ形溝ＮＮ１ ，Ｎ８を形成したものがある
。

この手段による場合、強い圧力衝撃は一応緩和されるけ
れども、このＶ形溝Ｎ１ ，Ｎ２は固定的であるため高
圧圧力に変化が生ずれば第９図に示した従来例同様根本
的にその騒音を解消できるものではない。

特許請求の範囲第１項記載の第１番目の発明（以下特定
発明という）の目的は、ピストン孔が高圧ポートに連通
ずる前に予圧縮を行なうごとく成すと共に、高圧ポート
の始端側に、高圧ポートと常時連通し、かつ、ピストン
孔の移動で該ピストン孔と連通ずる連通孔を設けて、こ
の連通孔を、高圧側圧力の増大で閉じることにより予圧
縮角を増大し、高圧圧力の変化に応じたピストン孔内の
予圧縮が行なえ、低圧ポートから高圧ポートへ移行する
ピストン孔の孔内流体と高圧ポート内の流体とが衝突す
ることをなくし、運転条件により変化する高圧圧力如何
に拘わらず騒音の発生を確実に解消できる液圧ピストン
機械を提供する点にある。

しかして、この特定発明の構成は、高圧ポートと低圧ポ
ートとを備えたバルブプレートに、多数のピストンを備
えたシリンダブロックを摺接して回転させ該シリンダブ
ロックのピストン孔を前記高圧ポートと低圧ポートとに
交互に連通させ、かつ高圧ポートへの連通前に予圧縮を
行なうごとくしだ液圧ピストン機械において、前記バル
ププレートに、高圧ポートとは常時連通し、かつピスト
ン孔とは前記シリンダブロックの回転により、前記高圧
ポートの始端側で連通ずる連通孔を前記ピストン孔の回
転方向に沿って多数設けると共にこの連通孔の前記高圧
ポートへの連通路側に、該連通孔の開閉を行なうスプー
ル弁を移動自由に設けこのスプール升を高圧側圧力の増
減により移動させて前記連通孔を開閉制御するごとく成
して、高圧側圧力の変化により予圧縮角を変更し、つま
り高圧側圧力の上昇時には予圧縮角を増加し、また下降
時には予圧縮角を減少させるようにしたととを特徴とす
るものである。

また、特許請求の範囲第２項に記載の第２番目の発明の
目的は、前記した特定発明の目的を達成できながら、前
記スプール弁の組込み構造とその動作構造とを工夫して
、前記特定発明を構造簡単で、しかも製作容易に具体化
できるようにしたもので、この第２番目の発明の構成は
、前記した特定発明の液圧ポンブにおいて、前記高圧ポ
ートと隣接し該ポートと連通ずる升室を形成して、該升
室に前記連通孔を開口させると共に、この升室にスプー
ル弁を移動自由に挿嵌する一方、このスプール弁の長さ
方向両側の断面積を異ならしめ、その小径側を高圧ポー
トとの連通側に位置させて該小径側端部と弁室端部との
間にばねを介装し、かつ前記大径側端部を高圧ポートと
連通させたことにより前記スプール弁の機械本体への組
込みが容易にでき、かつこのスプール弁の高圧圧力増大
時の移動に対抗するばねを弱くできるようにしたことを
特徴とするものである。

また、特許請求の範囲第３項記載の第３番目の発明の目
的は、前記スプール弁に関連して設けるばねを複数個用
い、前記スプール升をピストン孔内の圧力変化に対応し
て作動させ、前記スプール弁の作動による予圧縮角を、
前記ピストン孔内の圧力変化に対応させ、予圧縮角を前
記高圧側圧力の圧力変化に対し正確に対応できるように
した点にある。

そして、この第３番目の発明の構成は、前記した％定発
明の液圧ポンプにおいて、スプール弁の一側に高圧側圧
力の増大により移動する移動方向に対抗するばねを複数
個設け、前記スプール弁の移動を、予圧縮による前記ピ
ストン孔内の圧力上昇特性に対応させたことにより、高
圧圧力の変化に応じたピストン孔内の予圧縮が正確に行
なえるようにしたものである。

更に、特許請求の範囲第４項に記載の第４番目の発明の
目的は、高圧圧力の変化に応じたピストン孔内の予圧縮
と予膨張とが行なえ、ピストン孔が低圧ポートから高圧
ポートへ移動する場合だけでなく、高圧ポートから低圧
ポートへ移行する場合においてもピストン孔内の流体と
該ピストン孔が連通を始める各ポート内の流体とが衝突
するのをなくした液圧ピストン機械を提供する点にある
。

この第４番目の発明の構成は、前記した特定発明の液圧
ポンプにおいて、更にピストン孔の低圧ポートへの連通
前に予膨張を行なうごとく成すと共に前記バルブプレー
トに、低圧ポートとは常時連通し、ピストン孔とはシリ
ンダブロックの回転により前記低圧ポートの始端側で連
通ずる連通孔を、前記シリンダブロックの回転方向に沿
って多数設け、この連通孔の低圧ポートへの連通路側に
該連通孔の開閉を行なうヌプール弁を移動自由に設け、
とのスブール弁を高圧側圧力の増減により移動させ前記
述通孔を開閉制御するごとくしたことにより、予圧縮の
みならず、予膨張も高圧圧力の変化に応じて行なえるよ
うにしたものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳記する。

図面に示したものはアキシアルピストン機械で斜板の角
度を可変とし、ポンプとして用いる場合にはその吐出量
が可変となシ、モータとして用いる場合にはその出力が
可変となるものであるが、この発明は、その他のピスト
ン機械例えばラジアルピストン機械にも適用できる。

第Ｌ３図に示したアキシアルピストン機械の構造は、周
知のものでその外形はハウジング１０とエンドキャップ
１１とにより構成されている。

以下説明を簡略化するため、ポンプとして用いる場合に
ついて説明する。

しかして前記ハウジング１０には、第３図に示したごと
ぐドレン排出口１０ａが開口されており、エンドキャッ
プ１１には高圧流体通路（以下吐出通路という）と、低
圧流体通路（以下吸入通路という）とが設けられていて
、これらハウジング１０とエンドキャップ１１とは数本
のボルト１１ｏを介して固定されている。

また前記ハウジング１０には貫通孔１０ｂが穿設されて
この貫通孔１０ｂに軸受１６が取付けられており、前記
エンドキャップ１１には盲孔１１ｄが穿設され、この盲
孔１１ｄに、前記軸受１６に対向する軸受１５が取付け
られている。

そしてこれら二つの軸受１５，１６によりシリンダブロ
ック１４を備えた駆動軸１２が回転自由に支持され、モ
ータ（図示せず）からの駆動力をこの駆動軸１２からシ
リンダブロック１４に伝えて、該シリンダブロック１４
を回動させポンプ作用を行なうごとく成すのである。

前記シリンダブロック１４は、その軸方向に延びる複数
個具体的には９個のピストン孔１７を形成し、これら各
ピストン孔１７にそれぞれ軸方向に移動自由としたピス
トン１８を挿嵌している。

尚前記ピストン孔１７の端部は、第２図に示したごとく
細長孔で外方に開口しており、この開口１７ａはシリン
ダブロック１４の端面にピン１９を介して密着状に固定
するベアリングプレート２００貫通孔２０ａと衝合して
いる。

また前記ピストン１８は球形頭部１８ａをもっており、
この頭部１８ａにはシュー２１を取付け、このシュー２
１をリテイナ２２を介して前記・・ウジング１０に内装
する斜板２３に接触している。

斯くて以上の如く構成するシリンダブロック１４は、前
記エンドキャップ１１にピンを介して密着状に固定する
後記するバルブプレート３０と斜板２３との間に位置さ
せ、スプライン嵌合から成るドライビングコネクション
１３を介して前記駆動軸１２に支持するのであり、この
シリンダブロック１４の端面に設けたベアリングプレー
ト２０は、該ブロック１４の中心孔に介装したスプリン
グ２４の押圧力により前記バルブプレート３３０に密接
させるのであり、また前記シュー２１は、リテイナガイ
ド２５及び前記リテイナ２２を介してシリンダブロック
１４に設けたスプリング２６の押圧力により前記斜板２
３に密接させるのである。

伺前記斜板２３は、トラニオン軸２７に支持されて一定
の傾斜角度の範囲内で揺動自由になっている。

しかして前記バルブプレート３０は、第４図に示したご
とくエンドキャップ１１の吐出通路１１ａと常時連通す
る三ケ月形の高圧ポート３１と、吸入通路１１ｂと常時
連通する三ケ月形の低圧ポート３２とを備えており、こ
れら両ポー｝ ３１ ．３２には前記シリンダブロック
１４に設けるピストン孔１７と連通ずる前記貫通孔２０
ａが、該シリンダブロック１４の回転によシ、交互に連
通ずるごとく成っている。

そしてこの高圧ポート３１の始端部は低圧ポート３２の
終端部とピストン１８の上死点Ｕとの長さ以上回転方向
前方側に位置しており、前記貫通孔２０ａがピストン１
８の上死点Ｕを越え、所定の予圧縮角回転した後に前記
高圧ポート３１と連通ずるごとく成すのであり、また低
圧ポート３２の始端部は、高圧ポート３１の終端部とピ
ストン１８の下死点Ｄとの長さ以上回転方向前方側に位
置させ、前記貫通孔２０ａがピストン１８の下死点Ｄを
越え、所定の予膨張角回転した後に前記低圧ポー｝２２
ｂと連通ずるごとく成すのである。

即ちピストン孔ＩＴが低圧ポート３２から高圧ポート３
１に移行するとき、ある予圧縮角θ１を経た後高圧ポー
ト３１と連通し、また高圧ポート３１から低圧ポート３
２に移行するとき、ある予膨張角θ１を経た後低圧ポー
ト３２と連通ずるごとく成すのである。

しかして第１番目の発明は以上の如く構成するピストン
機械における前記バルブプレート３０の前記予圧縮角θ
１の範囲内にピストン孔１７０回転方向に沿って連通孔
３３を多数設けるのである。

この予圧縮角θ１の範囲内に設ける連通孔３３は前記高
圧ポート３１と常時連通しておシ、ピストン孔１７とは
シリンダブロック１４の回転により連通ずるのであって
、前記連通孔３３の高圧ボート３１との連通を、スプー
ル弁４０により開閉するごとく成すのである。

前記スブール升４０は第５，６図に示したごとく、前記
連通孔３３の穿設方向に延びかつ高圧ポート３１に連通
する弁室４１を前記エンドキャップ１１に形成して、こ
の弁室４１内に移動自由に挿嵌すると共に、このスプー
ル弁４０の長さ方向両側の断面積を異ならしめ、その小
径側部分４２を前記弁室４１の高圧ポート３１への連通
側に位置させて挿嵌するのであり、この小径側部分４２
の端面と、弁室４１の端部との間に長さの異なる２個の
ばね４３，４４を介装し、かつ前記大径側部分４５の端
面側に圧力室４６を形成して、該圧力室４６を通路４７
を介して前記高圧ポート３１に連通ずるのである。

しかしてこのスプール弁４０の両端は何れも高圧が作用
しており、該スプール弁４０の両端部における断面積の
差による差圧とばね４３，４４の力とでバランスさせる
のであって、高圧が所定圧力以下ではばね力が打勝って
スブール弁４０は移動せず、第５，６図のごとく左端に
係止していて前記述通孔３３は全数開口しているのであ
るが、高圧圧力が上昇し、前記差圧とばね４３ ．４４
とのバランスが崩れると、移動を開始し、前記連通孔３
３を順次閉鎖するのである。

尚前記差圧に対抗するばねとして長さの異なる２個のぱ
ね４３．４４を用いているのは、差圧とばね力とのバラ
ンス点を、第７図に示した如く、予圧縮時におけるピス
トン孔１７の内圧変化にほぼ一致させるためで、第３番
目の発明の要旨を構成するものである。

またこのばね４３，４４の数は２個に限定されることな
く２個以上でもよい。

斯くてこのスプール弁４０の作動により、ピストン１８
が上死点を越えて予圧縮角θ１の範囲内へ移行するとき
、ピストン孔１７の高圧ポート３１への連通開始位置が
、高圧圧力の変化に対応して調整できることになる。

即ち高圧圧力の上昇で前記スプール９ｆ４０が移動し、
前記述通孔３３の一つ又はそれ以上閉鎖すれば、第７図
より明らかな如く、ピストン孔１γの予圧縮角が増し、
その内圧を増圧させられるので、高圧ポート３１内の圧
力と同圧又は近似圧とした土で、該ピストン孔１γを該
高圧ポート３１と連通させられるのである。

従ってピストン孔１７が低圧ポート３２から高圧ポート
３１へ移行する際、ピストン孔１７内の圧力と高圧ポー
ト３１内の圧力との圧力衝撃がなくなシ、騒音の発生に
重要な影響を及ぼす要因を解消できるのである。

尚以上説明した実施例のスプール弁４０は、その両端部
における断面積を異ならしめ、その両端部に高圧圧力を
作用させて、その面積差による差圧とばね４３．４４と
をバランスさせるごとく成したが、高圧圧力とばねとを
バランスさせるごとく成してもよい。

この場合前記弁室４１を高圧ポート３１とは別に画成し
て形成し、該弁室４１における連通孔３３の開口部分と
高圧ポート３１とを連通路により連通させづかつ前記ス
プール升４０の中間に小径部を形成して前記開口部分に
流入する流体の圧力がスプール弁４０と作用しないよう
に構成するのであるが、第５，６図に示したごとく面積
差による差圧とばねとをバランスさせるように構成する
方が好ましい。

即ち斯く構成すれば、前記した如ぐ升室４１の他に弁室
４１と高圧ポート３１とを連通ずる連通路を特別に形成
する必要がなくなり、捷たばね力を弱くすることができ
るのである。

又以上説明した実施例は、予圧縮行程におけるピストン
孔１７の高圧ポート３１への連通開始位置を、高圧圧力
の変化により調整するごとく成したものであるが、第８
図に示したごとく、との予圧縮制御と共に予膨張制御も
行なうことができる。

即ちバルブプレート３０に前記した如くピストン孔１７
の予圧縮角θ１の範囲内に連通孔３３を穿設すると共に
予膨張角θ２の範囲に、低圧ポート３２と常時連通する
連通孔３４を多数設けることにより予膨張制御も行なえ
る。

しかしてこの連通孔３４は、ピストン孔１７に対し、シ
リンダブロック１４０回転により連通ずるのであって、
この連通孔３４と低圧ポート３２との連通をスプール弁
５０により開閉させるのである。

このスプール弁５０も前記スプール弁４０と同様、連通
孔３４に沿って延びる升室５１をエンドキャップ１１に
設け、この弁室５１に移動自由に挿嵌するのであって、
この升室５１における連通孔３４の開口側に位置するス
プール升５０の一端部と、升室５１の端部との長さの異
なる２個のばね５２ ，５３を介装し、かつ前記スブー
ル弁５０の他端部にはピンスプール５４を設け、このビ
ンスプール５４の背面側に圧力室５５を形成して該圧力
室５５を通路５６を介して前記高圧ポート３１に連通ず
るのである。

しかしてこのスプール升５０の一端には低圧が、また他
端には高圧が作用することになり、前記ばね５２，５３
の力と高圧圧力とをバランスさせるようにするのであっ
て、高圧圧力が所定以下ではばね５２，５３の力が高圧
圧力に打勝ってスブー？弁５０は移動せず第８図のごと
く右端に停止していて、前記述通孔３４は全数開口して
いる。

この状態に対し高圧圧力が上昇し該圧力と前記ばね５２
，５３０力とのバランスが崩れると、スプール升５１は
右動し、前記連通孔３４を順次閉鎖するのである。

斯くてこのスプール弁５１の移動によりピストン１８が
下死点Ｄを越えて予膨張角θ２の範囲へ移行するとき、
ピストン孔１７の低圧ポート３２への連通開始位置が高
圧圧力の変化に対応して調整できるのである。

即ち高圧圧力の上昇でスプール弁５１が右動して所定数
の連通孔３４を閉鎖すれば、予膨張角θ２がそれ丈増し
、ピストン孔１７の圧力を減圧させられるので、低圧ポ
ート３２の内圧と同圧又は近似圧とした上で前記ピスト
ン孔１７を低圧ポート３２と連通させられるのである。

従って高圧ポート３１から低圧ポート３２へ移行する際
、ピストン孔１７の圧力と低圧ポート３２との圧力との
圧力衝撃がなくなり、この圧力衝撃による騒音を解消で
きるのである。

以上の如く特定発明によれば、高圧圧力の変化に応じた
ピストン孔内の予圧縮が行なえ、機械の運転条件如何に
拘わらずピストン孔内の圧力と高圧ポートの圧力とを圧
力衝撃させることなく該ピストン孔を高圧ポートに連通
させられるのである。

従って高圧圧力如何に拘わらず騒音の発生を確実に解消
できるのである。

また第２番目の発明によれば、前記特定発明の効果が得
られながら、構造簡単にかつ製作容易に構成でき、ばね
力も弱くできるのであり、また第３番目の発明によれば
スプール弁のバランス点ヲ予圧縮角に対するピストン孔
内の圧力変化に一致させられ、とのスプール弁による連
通孔の開閉制御を正確に、即ち予圧縮角を正確に調整で
き、ピス斗ン孔の高圧ポートへの連通時該ピストン孔の
内圧を高圧ポート内の圧力と同圧にすることができる。

更らに第４番目の発明によれば、前記した予圧縮角の調
整のみならず、予膨張角の調整も行なえピストン孔の各
ポートへの移行時に生ずる圧力衝撃をなくして、騒音を
完全に解消できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は縦断正面
図、第２図は第１図■一■線における断面図、第３図は
第２図■一■線におげる断面図、第４図はバルブプレー
トのみの正面図、第５．６図は要部を示す説明図、第７
図は予圧縮行程におけるピストン孔の内圧変化とばねと
の関係を示すグラフ、第８図は第４番目の発明の実施例
を示す要部の説明図、第９図及び第１０図は従来例を示
す第４図に対応した説明図である。 １４・・・シリンダブロック、１７・・・ピストン孔、
１８・・・ピストン、３０・・・バルブプレート、３１
・・・高圧ポート、３２・・・低圧ポート、３３ ，
３４・・・連通孔、４１，５１・・・升室、４０，５０
・・・スプール弁、４２・・・小径側部分、４３，４４
，５２，５３・・・ばね、４５・・・大径側部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧ポートと低圧ポートとを備えたバルブプレート
   に、多数のピストンを備えたシリンダブロックを摺接し
   て回転させ、該シリンダブロックのピストン孔を、前記
   高圧ポートと低圧ポートとに交互に連通させかつ、高圧
   ポートへの連通前に予圧縮を行なうごとくしだ液圧ピス
   トン機械において、前記バルブプレートに高圧ポートと
   は常時連通し、かつピストン孔とは前記シリンダブロッ
   クの回転により、前記高圧ポートの始端側で連通ずる連
   通孔を前記ピストン孔の回転方向に沿って多数設けると
   共に、この連通孔の前記高圧ポートへの連通路側に、該
   連通孔の開閉を行なうスブール弁を移動自由に設けこの
   スプール弁を高圧側圧力の増減により移動させて前記連
   通孔を開閉制御するごとくしたことを特徴とする液圧ピ
   ストン機械。 ２′＃許請求の範囲第１項記載の液圧ピストン機械であ
   って、前記高圧ポートと隣接し該ポートと連通ずる弁室
   を形成して、該升室に前記連通孔を開口させると共に、
   この弁室にスプール弁を移動自由に挿嵌する一方、との
   スプール弁の長さ方向両側の断面積を異ならしめ、その
   小径側を高圧ポートとの連通側に位置させて該小径側端
   部と弁室端部との間にばねを介装し、かつ前記大径側端
   部を高圧ポートと連通させたことを特徴とする液圧ピス
   トン機械。 ３ ％許請求の範囲第１項記載の液圧ピストン機械であ
   って、スプール弁の一側に高圧側圧力の増大により移動
   する移動方向に対抗するばねを複数個設け、前記スプー
   ル升の移動を、予圧縮による前記ピストン孔内の圧力上
   昇特性に対応させたことを特徴とする液圧ピストン機械
   。 ４ ％許請求の範囲第１項記載の液圧ピストン機械であ
   って、ピストン孔の低圧ポートへの連通前に予膨張を行
   なうごとく成すと共に前記バルブプレートに、低圧ポー
   トとは常時連通し、ピストン孔とはシリンダブロックの
   回転により前記低圧ポートの始端側で連通ずる連通孔を
   、前記シリンダブロックの回転方向に沿って多数設け、
   この連通孔の低圧ポートへの連通路側に該連通孔の開閉
   を行なうスプール弁を移動自由に設け、このスプール弁
   を高圧側圧力の増減により移動させ、前記述通孔を開閉
   制御するごとくしたことを特徴とする液圧ピストン機械
   。