JPS6045314B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用用分野） 本発明はピストンポンプ、詳しくは傾斜角度を変更可能
とした斜板を備え、この斜板にシリンダブロックに保持
した複数のピストンを、シューを介して摺接して回転さ
、前記ピストン往復動によりポンプ作用を行なわせよう
にしたピストンポンプに関する。

この種のピストンポンプは特開昭４９−７６１０４号公
報にも記載されており、すでに知られている。

このものを第５図に基づいて説明すると、駆動軸５０に
、多数のピストン５１をもつシリンダブロック５２をス
プライン結合すると共に、前記ピストン５１の頭部を、
トラニオン軸軸Ａに軸支される傾斜角を可変とした斜板
５３に当接させる一・方、該斜板５３における前記シリ
ンダブ頭ノク５２に対する背面側に、該斜板５３を最大
傾斜角に付勢するバイアススプリング５４を当接すると
共に、該スプリング５４に対向させて前記斜板５３にお
ける前記シリンダブロック５２側に、該斜板・５３を中
立位置に復動させる操作ピストン５５を当接させている
。（従来の技術） しかして、近年、上記ピストンポンプは、コストダウン
するために小形高圧化が図られている。

所が小形高圧化とした場合、高圧流体と低圧流体との衝
突により騒音の問題が生じ、特に前記斜板５３を可変式
とする前記した可変容量形ポンプにおいては、前記斜板
５３のガタつきによる機械的な騒音も生ずるのであつて
、そのポンプ特性例えは効率や圧力補償性能、高応答性
などを維持したま）前記した騒音を少なくすることは多
くの困難を伴ない、実際上不可能であつた。しかして従
来、以上の如き騒音を防止するための方法として例えば
バルブプレートにＶ形溝を設けたり（実公昭４０−３１
１６７号参照）、軸受類としてボールベアリングやメタ
ルベアリングを用いたりしている。

（発明が解決しようとする問題点） 所が以上の如き構造では前記した騒音問題を根本的に解
決できるものでない。

特にバルブプレートに■形溝を設けて流体の衝突による
騒音を防止する場合、可変容量ポンプにおいては前記斜
板５３の傾転モーメントを考慮しなければならないため
、騒音防止を中心に設計すれば、ピストン５１を挿嵌す
るピストン孔５６が低圧ボートから高圧−ボートへ移行
する際及び高圧ボートから低圧ボートへ移行する際の非
連通位置を、上死点及び下死点に対しシリンダブロック
５２の回転方向手前にインデックスする必要が生じ、そ
のため液体の内部リークが増えたり、キャビテーション
を起こし．たりして効率が低下するのであつて、効率の
低下なしに騒音の防止を行なえないのである。本発明は
以上の如き問題点に鑑み発明したもので、目的は簡単な
構造で斜板を支持するトラニオン軸のガタつきを少なく
し、機械的な騒音を少な！くでき、かつ、流体の衝突に
よる騒音の減少を、ポンプ効率を低下させることなく、
また使用回転数範囲が狭くなることなく達成でき、その
上、圧力補償特性を向上でき、更に小形で安価なピスト
ンポンプを提供する点にある。

（問題点を解決するための手段） 即ち本発明は、高圧ボート３１と低圧ボート３２とを備
えたバルブプレート３０に、多数のピストン１８を備え
たシリンダブロック１４を摺接して回転させ、該シリン
ダブロック１４のピストン孔１７を、前記高圧ボート３
１と低圧ボート３２とに交互に連通させると共に、前記
ピストン１８の頭部に摺接し、かつ、傾斜角度可変とし
た斜板２３を備えたピストンポンプにおいて、前記斜板
２３のシリンダブロック１４側にバイアスピストン４０
と操作ピストン４１とをトラニオン軸２７を中心に対向
状に設けて前記斜板２３と連動的に結合すると共に、前
記バイアスピストン４０の径ノを操作ピストン４１の径
より小径にして、該バイアスピストン４０にバイアスス
プリング４４を設ける一方、このバイアスピストン４０
の背面室を吐出通路１１ａに連通し、前記操作ピストン
４１の背面室を所定吐出圧で動作するパイロットスプー
ル５２を介して吐出通路１１ａに連通する如く成すと共
に、前記バルブプレート３０における、前記シリンダブ
ロック１４のピストン１８が低圧ボート３２から高圧ボ
ート３１に向かう側の前記ボート３２，３１間に、前記
高圧ボート３１と常時連通するＶ形溝３３を形成する一
方、前記シリンダブロック１４のピストン１８が高圧ボ
ート３１から低圧ボート３２に向かう側の前記ボート３
１，３２間に前記低圧ボート３２側に近接し、吸入通路
１１ｂに連通する連通孔３４とを設けたことを特徴とす
るものてある。

（作 用） しかして、前記バイアスピストン４０、バイアススプリ
ング４４、操作ピストン４１の前記斜板２３に対する各
押圧力が、該斜板２３に同方向から作用するので、該斜
板２３を支持するトラニオン軸２７に常に一定方向の押
力が働き、この結果、該トラニオン軸２７のガタつきを
防止し、機械的な騒音を解消するのであり、その上、前
記バイアスピストン４０が前記斜板２３を最大傾斜角方
向に押圧する力を分担しているので、前記バイアススプ
リング４４の弾力を従来より小さくできるのであつて、
この結果、圧力補償時の特性も向上できのである。

しかも前記バルブプレート３０に設ける高圧ボート３１
と常時連通するＶ形溝３３と吸入通路１１ｂに連通する
連通孔３４とにより、効率の低下なしに流体の衝突によ
る騒音を解消するのである。

即ち、前記バイアスピストン４０の押力により前記斜板
２３を最大傾斜角に保持できるから、前記バルブプレー
ト３０の設計に当つては、前記高圧及び低圧ボート３１
，３２及び前記Ｖ形溝３３と前記連通孔３４の開口位置
形状を、前記斜板２３の傾転モーメントを考慮すること
なく、ポンプ効率及び騒音防止のみを考慮して決定でき
るのであり、また、前記高圧ボート３１から低圧ボート
３２に向かうボート，３１，３２間に、前記低圧ボート
３２に連通する連通孔３４を設けたから、前記低圧ボー
ト３２に連通するＶ形溝を設けたものに比して前記低圧
ボート３２を前記高圧ボート３１側に延長することがで
き、この結果、前記低圧ボート３２の開口面積を大きく
できるから、キャビテーションも抑制できるのであつて
、効率を低下させることなく、流体の衝突による騒音の
防止を行なうことができるのである。

（実施例） 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、アキシヤルピストンポンプで、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。

しかして前記ハウジング１０には、第３図に示した如く
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１１ａ（以下吐出通路という）と
、低圧流体通路１１ｂ（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１
１とは数本のボルト（図示せず）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が回転自在
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を回動させてポンプ作用を行なう如く成
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、これらの
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図に示した如く細長状で、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２
０の貫通孔２０ａと衝合している。

また、前記ピストン１８は球形頭部１８ａをもつており
、この頭部１８ａにはシュー２１を取付け、このシュー
２１をリテイナ２２を介して前記ハウジング１０に内装
する斜板２３に接触している。斯くして以上の如く構成
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１９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、スプライン結
合から成るドライピングコネクシヨン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３０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２３に密接させるので
ある。

尚、前記斜板２３は、トラニオン軸２７に軸受２８を介
して支持されて一定の傾斜角度の範囲内で揺動自由にな
つている。

しかして以上の如く構成するピストンポンプの前記エン
ドキャップ１１には、前記トラニオン軸２７の軸線を中
心に対向状にバイアスピストン４０と操作ピストン４１
とを設け、コンロツド４２，４３を介して前記斜板２３
に連動的に結合すると共に、前記エンドキャップ１１と
前記バイアスピストン４０との間にバイアススプリング
４４一を設けるのである。

前記バイアスピストン４０は、前記エンドキャップ１１
に形成したバイアスシリンダ４５内に摺動自由に設ける
と共に、このピストン４０の背面室４５ａを前記吐出通
路１１ａに連通路４６を介ｌして連通するのであつて、
このバイアスピストン４０は前記バイアススプリング４
４によつて斜板２３側に押圧され、運転停止時斜板２３
を最大傾斜角に保持するのである。

このバイアスピストン４０は、運転停止換言すれば起動
時斜板２３が最大傾斜角に保持されさえすればよく、従
つて、その弾発力は弱くてよい。

つまり運転と同時に吐出された流体の一部が前記吐出通
路１１ａから連通路４６を介して前記背面室４５ａに導
入され、吐出圧（負荷圧）によりバイアスピストン４０
を斜板２３の方向に押圧するのであり、この押圧力は大
きなりが得られ、ポンプ作用を行なう前記ピストン１８
により生ずる斜板２３の傾転モーメントに対し十分打勝
つことができるのであるから、前記スプリング４４は、
運転停止時斜板２３を最大傾斜角に維持てきる程度の弱
い弾発力でよいのである。又このバイアスピストン４０
による斜板２３の押圧力と、前記バイアススプリング４
４の弾発力とは共に同一方向から斜板２３に作用するの
で、斜板２３を支持するトラニオン軸２７への軸受２８
も一定方向に押圧され、斜板２３がガタつくことはない
のである。

又、前記操作ピストン４１は前記バイアスピストン４０
の径より大径にし、前記エンドキャップ１１に形成する
操作シリンダ４７内に摺動自由に設けると共に、この操
作ピストン４１の背面室４７ａを、次に説明するパイロ
ット弁５０を介して前記吐出通路１１ａと連通させるの
である。

この操作ピストン４１は、前記斜板２３を最大傾斜角か
ら中立位置（傾斜角０）に変位させるもので、該ピスト
ン４１の制御は、前記パイロット弁５０により行なうも
のである。このパイロット弁５０は弁本体５１にパイロ
ットスプール５２を摺動自由に内装し、このスプローー
ル５２の先端側に調整ねじ５３により任意に押圧力を調
整可能としたパイロットスプリング５４を対設し、背面
側にセンサピン５５を介して前記背面室４５ａから延び
る高圧通路５６を接続し、かつ前記スプロール５２のセ
ンターランド５２ａ．と右側ランド５２ｂとの間に、前
記高圧通路５６から分岐する分岐路５７を接続し、更に
センターランド５２ａにより閉鎖され、前記スプール５
２の移動により開口し、前記分岐路５７と連通する開口
部を形成するのであつて、この開口部を制御一通路５８
を介して前記操作ピストン４１の背面室４７ａに連通す
るのである。

しかして以上の構成にいて駆動軸１２を回転すれば、吐
出通路１１ａを介して吐出される流体の一部が前記バイ
アスピストン４０の背面室４５ａに導入され、吐出圧力
と前記スプリング４４とで斜板２３を押圧し最大傾斜角
に保持するのであり、また前記吐出流体の一部は、前記
高圧通路５６を介してパイロット弁５０に導かれ、吐出
圧力がセンサーピン５５を介してパイロットスプール５
２に作用する。

そして、吐出圧力が前記パイロットスプリング５４の設
定圧力に打勝つと、前記スプロールル５２が移動して前
記開口部と開き、分岐路５７を介して流れる吐出流体の
一部を制御通路５８から操作ピストン４１の背面室４７
ａに導入し、操作ピストン４１を移動させ斜板２３を中
立方向に動かし、吐出量零にするのである。このとき、
ポンプは前記調整ねじ５３により設定した圧力に圧力保
持されるのであつて、前記操作ピストン４１の径をバイ
アスピストン４０の径に対し所定径に設定することによ
り、圧力補償時の圧力幅を小さくでき、シャープなりツ
トオフ特性が得られる。即ち以上の構成において、バイ
アススプリング４４は弱くできるのであり、前記バイア
スピストン４０と操作ピストン４１との径の比、つまり
断面積比所望の大きさに設定できるのであるから、斜板
２３の傾転モーメントの傾斜角に対する変化率を小さく
できるのであり、従つて前記圧力幅を小さくでき前記パ
イロットスプリング５３により設定した圧力に近似した
圧力で圧力保持が行なえるのである。以上の構成により
、斜板２３を支持するトラニオン軸２７の軸受２８が一
定方向に押圧され、斜板２３がガタつき確実に防止でき
、このガタつきによる機械的な騒音を防止できるのであ
る。

従つて、前記軸受２８としてローラベアリングなどの重
荷用軸受が使用でき、かつその寿命を長くできるのであ
り、更には低速運転も可能となるのである。しかも、以
上の構成により応答性よく、また圧力補償特性を向上で
きるのてある。

又、以上の構成において、バルブプレート３０を第４図
の如く構成することにより、前記構成と相俟つて流体の
衝突による騒音の防止も効果的に行なうことができる。

即ち第４図に示したバルブプレート３０は、エンドキャ
ップ１１の吐出通路１１ａと常時連通する三日月形の高
圧ボート３１と、吸入通路１１ｂと常時連通する三日月
形の低圧ボート３２とを備えており、これら両ボート３
１，３２には、前記シリンダブロック１４の回転により
、前記ピストン孔１７と連通する貫通孔２０ａが交互に
連通する如くなつている。そして、この高圧ボート３１
における前記シリンダブロック１４の回転方向始端部に
は、該ボート３１と常時連通するＶ形溝３３を形成する
のであり、また低圧ボート３２の始端部側には所定径の
円形貫通孔３４を形成するものである。

即ち高圧ボート３１の始端部にＶ形溝３３を形成するこ
とによつて前記貫通孔２０ａと高圧ボート３１とが■形
溝３３の開口面積に比例して段階的に連通するので急激
な圧力変化が生じなくなる一方、低圧ボート３２の始端
部側に円形貫通孔３４を貫通孔２０ａに近接（若干連通
させてもよい）して形成することによつて、ｖ形溝を形
成した楊合よりも低圧ボート３２と円形貫通孔３４との
距離が長くなる。

従つて、一点鎖線の如く低圧ボート３２が円形貫通孔３
４に連通しない程度に低圧ボート３２を下死Ｄに向つて
距離ｂだけ延長することができる。その結果、低圧ボー
ト３２の開口面積を■形溝に比して大きくすることがで
き、吸入行程によるキャビテーションなどを防止するこ
とができる。このＶ形溝３３及び貫通孔３４の形成位置
は、前記した構成により斜板２３の傾転モーメントを無
視して設計できるのであつて、効率の点と騒音の点との
兼合いで決定すればよいのである。

従つて前記貫通孔２０ａの両ボート３１，３２への非連
通位置を、ピストン１８の上死点Ｕ及び下死点Ｄに対し
インデックスする必要がなくなり、インデックスするこ
ことによる内部リークの増大及びキャビテーションの発
生の問題ははなく、そのため効率が低下することをなく
し得るのである。これは前記した如くバイアスピストン
４０を設けると共に、このバイアスピストン４０と前記
バイアススプリング４４とを同方向に作用させたため、
前記設計において斜板２３の傾転モーメントを無視する
ことができることによるものである。

斯くて前記した構成と、バルブプレート３０の構成とを
組合せることにより、ポンピ効率を低下することなく、
また使用回転数の限定をけることなく騒音を低くできる
のである。以上の如く本発明によれば、前記斜板のシリ
ンダブロック側にバイアスピストン、バイアススプリン
グ、操作シリンダを設けるようにしたから、これら要素
から前記斜板に同方向の押力が作用するのであり、この
結果、簡単な構成で斜板のガタつきをなくし、機械的な
騒音を解消できるのであり、従つて従来品においては騒
音が著しい低速運転の幅を広げられると共に、トラニオ
ン軸への軸受として寿命の長いローラーベアリングを用
いることができるのである。

しかも、バイアスピストンによる斜板の押圧によりバイ
アススプリングを弱くできるのであり、斜板の傾転モー
メントの傾斜角に対する変化率を小さくできるので、圧
カカ補償特性をシャープカットオフ特性にできる。

またバルブプレートの設計においてシリンダブロックの
回転による斜板の傾転モーメントを無視できるので、即
ち、斜板は殆んど前記バイアスピストンの押圧力により
、つまり吐出圧により最大傾斜角に保持することができ
、シリンダブロックの回転による斜板の傾転モーメント
を無視できるので、従来品の如くインデックスする必要
がなく、従つてポンプ効率を低下することなく流体の衝
突による騒音の防止を行なうことができる。

またインデックスする必要がないから、バルブプレート
の低圧ボート側に吸入通路と連通する貫通孔を形成でき
、従つて、キャビテーションの発生が少なくでき、ポン
プ効率を低下させることなｌく、高速運転の最高回転数
を拡大させられるのであり、前記低速運転の範囲を拡大
できる効果と共に全体として使用回転数の範囲を広けら
れるのである。更に、前記バイアススプリングは、バイ
アスピ）ストンと共に装備させられるので、バイアスス
プリングを斜板の背面側に設けていた従来品に比較し、
スペースを小さくでき、従つてハウジングを小さくでき
、全体としてコンパクトで軽量量なピストンポンプを提
供できるのである。

【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図は一部省略
縦断正面図、第２図は第１図■−■線における断面図、
第３図は縦断側面図、第４図はバルブプレートのみの正
面図、第５図は従来例を示す断面図てある。 １１ａ・・・・・吐出通路、１１ｂ・・・・・・吸入通
路、１４・・・・・シリンダブロック、１７・・・・・
・ピストン孔、１８・・・・・ゼストン、２３・・・・
・斜板、２７・・・・・・トラニオン軸、３０・・・・
・・バルブプレート、３１・・・・・・高圧ボート、３
２・・・・・・低圧ボート、３３・ ・・■形溝、３４
・・・・・・連通孔、４０・・・・・バイアスピストン
、４１・・・・・操作ピストン、４４・・・・・・バイ
アススプリング、５０・・・・・・パイロット弁、５２
・・・・・・パイロットスプール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧ポート３１と低圧ポート３２とを備えたバルブ
   プレート３０に、多数のピストン１８を備えたシリンダ
   ブロック１４を摺接して回転させ、該シリンダブロック
   １４のピストン孔１７を、前記高圧ポート３１と低圧ポ
   ート３２とに交互に連通させると共に、前記ピストン１
   ８の頭部に摺接し、かつ、傾斜角可変とした斜板２３を
   備えたピストンポンプにおいて、前記斜板２３のシリン
   ダブロック１４側にバイアスピストン４０と操作ピスト
   ン４１とをトラニオン軸２７を中心に対向状に設けて前
   記斜板２３と連動的に結合すると共に、前記バイアスピ
   ストン４０の径を操作ピストン４１の径より小径にして
   、該バイアスピストン４０にバイアススプリング４４を
   設ける一方、このバイアスピストン４０の背面室を吐出
   通路１１ａに連通し、前記操作ピストン４１の背面室を
   所定吐出出圧で動作するパイロットスプール５２を介し
   て吐出通路１１ａに連通する如く成すと共に、前記バル
   ブプレート３０における、前記シリンダブロック１４の
   ピストン１８が低圧ポート３２から高圧ポート３１に向
   かう側の前記ポート３２、３１間に、前記高圧ポート３
   １と常時連通するＶ形溝３３を形成する一方、前記シリ
   ンダブロック１４のピストン１８が高圧ポート３１から
   低圧ポート３２に向かう側の前記ポート３１、３２間に
   前記ポート３２側に近接し、吸入通路１１ｂに連通する
   連通孔３４とを設けたことを特徴とするピストンポンプ
   。