JP2023151478A - 回転斜板式液圧ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】吐出容量を精度よく調整することができる回転斜板式液圧ポンプを提供する。【解決手段】回転斜板式液圧ポンプは、ケーシングと、ケーシング内に相対回転不能に配置され、一端面にて開口する複数のシリンダボアが形成されているシリンダブロックと、シリンダブロックの一端面に面するようにケーシング内に回転可能に収容されている回転斜板と、シリンダボアの各々に挿入され、回転斜板の回転によってシリンダボアを往復運動する複数のピストンと、複数のピストンのうち少なくとも1つのピストンの有効ストローク長を変える可変容量機構と、を備え、可変容量機構は、シリンダブロックに挿通され且つ回転斜板に連動する軸部と、軸方向に進退可能且つ相対回転不能に軸部に設けられた斜板部とを含み、軸部は、シリンダブロックにおいて軸方向に離れた位置にて軸支されている。【選択図】 図1
Description
本発明は、回転斜板を回転させることによってピストンを往復運動させる回転斜板式液圧ポンプに関する。
ピストンポンプとして、例えば特許文献1のような回転斜板式のピストンポンプが知られている。特許文献1のピストンポンプでは、回転斜板が回転するとピストンが往復運動する。これにより、圧油がピストンポンプから吐出される。
特許文献1のピストンポンプでは、吐出容量が一定である。ピストンポンプでは、状況に応じて吐出容量が変えられることが望まれている。そこで、本願発明者は、可変容量機構を開発した。可変容量機構は、回転斜板に連動する斜板回転軸を回転させることによって複数のピストンのうち少なくとも1つの有効ストローク長を変えることができる。他方、可変容量機構を備えるピストンポンプでは、吐出容量を精度よく調整することが求められている。
そこで本発明は、吐出容量を精度よく調整することができる回転斜板式液圧ポンプを提供することを目的としている。
本発明の回転斜板式液圧ポンプは、ケーシングと、前記ケーシング内に相対回転不能に配置され、一端面にて開口する複数のシリンダボアが形成されているシリンダブロックと、前記シリンダブロックの一端面に面するように前記ケーシング内に回転可能に収容されている回転斜板と、前記シリンダボアの各々に挿入され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダボアを往復運動する複数のピストンと、前記複数のピストンのうち少なくとも1つの前記ピストンの有効ストローク長を変える可変容量機構と、を備え、前記可変容量機構は、前記シリンダブロックに挿通され且つ前記回転斜板に連動する軸部と、軸方向に進退可能且つ相対回転不能に前記軸部に設けられた斜板部とを含み、前記軸部は、前記シリンダブロックにおいて軸方向に離れた位置にて軸支されているものである。
本発明に従えば、回転斜板と連動して回転する軸部がシリンダブロックにおいて軸方向に離れた位置にて軸支されている。それ故、軸部が安定した状態で回転される。即ち、軸部に回転不能に設けられる斜板部もまた安定した状態で回転される。斜板部は、安定した状態で回転されながら軸方向に進退駆動するため、有効ストローク長を安定して調整することができる。それ故、吐出容量を精度よく調整することができる。
本発明の回転斜板式液圧ポンプは、ケーシングと、前記ケーシング内に相対回転不能に配置され、一端面にて開口する複数のシリンダボアが形成されているシリンダブロックと、前記シリンダブロックの一端面に面するように前記ケーシング内に回転可能に収容されている回転斜板と、前記シリンダボアの各々に挿入され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダボアを往復運動する複数のピストンと、前記回転斜板は、軸部分と、前記シリンダブロックの一端面に面する斜板部分とを含み、前記複数のピストンは、前記斜板部分が回転することによって往復運動し、前記軸部分は、前記軸部分に外装される第1軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持され、前記斜板部分は、前記斜板部分に外装される第2軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持されているものである。
上記構成に従えば、回転斜板を軸部分と斜板の二点で軸支することによって、回転斜板を安定した状態で回転させることができる。これにより、回転斜板のブレを抑制することができる。それ故、吐出容量の精度を向上させることができる。
本発明によれば、吐出容量を精度よく調整することができる。
以下、本発明に係る実施形態の回転斜板式液圧ポンプ1について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する液圧ポンプ1は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
<回転斜板式液圧ポンプ>
図1に示す回転斜板式液圧ポンプ(以下、「液圧ポンプ」という)1は、ショベルやクレーン等の建設機械、フォークリフト等の産業機械、トラクター等の農業機械、及びプレス機等の油圧機械等、様々な機械に備わっている。本実施形態において、液圧ポンプ1は、回転斜板式であって、可変容量形のポンプである。液圧ポンプ1は、ケーシング11と、シリンダブロック12と、回転斜板13と、複数のピストン14と、可変容量機構15と、を備えている。また、液圧ポンプ1は、複数の吸入側チェック弁16と、複数の吐出側チェック弁17と、直動アクチュエータ18とを備えている。液圧ポンプ1は、駆動源(例えばエンジン、電動機、又はその両方)によって駆動されることによって作動液を吐出する。
図1に示す回転斜板式液圧ポンプ(以下、「液圧ポンプ」という)1は、ショベルやクレーン等の建設機械、フォークリフト等の産業機械、トラクター等の農業機械、及びプレス機等の油圧機械等、様々な機械に備わっている。本実施形態において、液圧ポンプ1は、回転斜板式であって、可変容量形のポンプである。液圧ポンプ1は、ケーシング11と、シリンダブロック12と、回転斜板13と、複数のピストン14と、可変容量機構15と、を備えている。また、液圧ポンプ1は、複数の吸入側チェック弁16と、複数の吐出側チェック弁17と、直動アクチュエータ18とを備えている。液圧ポンプ1は、駆動源(例えばエンジン、電動機、又はその両方)によって駆動されることによって作動液を吐出する。
<ケーシング>
ケーシング11は、シリンダブロック12と、回転斜板13と、複数のピストン14と、可変容量機構15とを収容している。ケーシング11は、吸入通路11aと、吐出通路11bとを含んでいる。ケーシング11は、筒状の部材であって、所定の軸線L1に延在している。つまり、ケーシング11は、軸方向一方側及び他方側に夫々ある一端及び他端で開口している。
ケーシング11は、シリンダブロック12と、回転斜板13と、複数のピストン14と、可変容量機構15とを収容している。ケーシング11は、吸入通路11aと、吐出通路11bとを含んでいる。ケーシング11は、筒状の部材であって、所定の軸線L1に延在している。つまり、ケーシング11は、軸方向一方側及び他方側に夫々ある一端及び他端で開口している。
吸入通路11aは、ケーシング11において他端側部分に形成されている。吸入通路11aは、後で詳述するシリンダブロック12の複数のシリンダボア12bに接続されている。また、吸入通路11aは、吸入ポート11cを介してタンク19に接続されている。吐出通路11bは、ケーシング11において中間部分に形成されている。吐出通路11bは、後で詳述するシリンダブロック12のシリンダボア12bの各々に繋がっている。より詳細に説明すると、吐出通路11bは、複数の通路部11eに分岐してシリンダボア12bの各々の側面に繋がっている。また通路部11eは、吐出ポート11dを介して液圧アクチュエータに接続されている。
<シリンダブロック>
シリンダブロック12は、ケーシング11内に相対回転不能に配置されている。より詳細に説明すると、シリンダブロック12は、ケーシング11に固定されている。本実施形態において、シリンダブロック12は、ケーシング11の軸方向中間部分に一体的に形成されている。また、シリンダブロック12には、一端面12aにて開口する複数のシリンダボア12bが形成されている。なお、一端面12aは、シリンダブロック12の軸方向一方側の端面である。更に、シリンダブロック12には、複数のスプール孔12c、複数の連通路12d、及び軸挿通孔12eが形成されている。シリンダブロック12には、同数のシリンダボア12bとスプール孔12cとが形成されている。本実施形態において、シリンダボア12b及びスプール孔12cは、シリンダブロック12において9本ずつ形成されている。
シリンダブロック12は、ケーシング11内に相対回転不能に配置されている。より詳細に説明すると、シリンダブロック12は、ケーシング11に固定されている。本実施形態において、シリンダブロック12は、ケーシング11の軸方向中間部分に一体的に形成されている。また、シリンダブロック12には、一端面12aにて開口する複数のシリンダボア12bが形成されている。なお、一端面12aは、シリンダブロック12の軸方向一方側の端面である。更に、シリンダブロック12には、複数のスプール孔12c、複数の連通路12d、及び軸挿通孔12eが形成されている。シリンダブロック12には、同数のシリンダボア12bとスプール孔12cとが形成されている。本実施形態において、シリンダボア12b及びスプール孔12cは、シリンダブロック12において9本ずつ形成されている。
9本のシリンダボア12bは、軸線L1の周りに周方向に間隔をあけて配置されている。シリンダボア12bの各々は、一端面12aから他端に向かって軸方向に延在している。シリンダボア12bの各々は、シリンダブロック12の一端面12a及び他端面12fにて開口している。そして、シリンダボア12bの各々は、シリンダブロック12の他端面12fにおいて吸入通路11aに繋がっている。また、シリンダボア12bの各々は、吐出通路11bの通路部11eの各々に繋がっている。
9本のスプール孔12cは、軸線L1の周りに周方向に間隔をあけて配置されている。9本のスプール孔12cは、9本のシリンダボア12bの径方向内側に配置されている。より詳細に説明すると、シリンダブロック12は、一端面12aにおいて軸線L1の周りに突出部12gを有している。9本のスプール孔12cは、突出部12gの周りに互いに間隔をあけて配置されている。また、スプール孔12cの各々は、シリンダボア12bの各々と対応付けられている。スプール孔12cは、対応するシリンダボア12bに対して径方向内方に配置されている。9本のスプール孔12cもまた、シリンダブロック12を軸方向に貫通している。そして、9本のスプール孔12cは、シリンダブロック12の他端面12fにおいて吸入通路11aに繋がっている。
連通路12dの各々は、互いに対応するシリンダボア12bとスプール孔12cとを繋いでいる。連通路12dの各々は、シリンダブロック12の他端面12f側に位置している。連通路12dは、互いに対応するシリンダボア12bの周面及びスプール孔12cの周面に夫々開口している。本実施形態において、連通路12dは、吐出通路11bの通路部11eに対して径方向に対向する位置に配置されている。それ故、連通路12dが形成しやすい。
軸挿通孔12eは、シリンダブロック12において軸線L1に沿って形成されている。そして、軸挿通孔12eは、シリンダブロック12を軸方向に貫通している。より詳細に説明すると、軸挿通孔12eは、突出部12gの先端面から他端面12fまでシリンダブロック12を軸方向に貫通している。
<回転斜板>
回転斜板13は、軸部分13aと、斜板部分13bとを含んでいる。回転斜板13は、シリンダブロック12の一端面12aに面するようにケーシング11内に回転可能に収容されている。軸部分13aは、軸線L1に沿って延在し、ケーシング11に回転可能に支持されている。より詳細に説明すると、軸部分13aには、第1軸受13cが外装されている。軸部分13aは、第1軸受13cを介してケーシング11に回転可能に支持されている。これにより、軸部分13aは、軸線L1を中心に回転する。第1軸受13cは、例えばラジアル軸受であって、本実施形態において円筒ころ軸受である。但し、第1軸受13cは、円筒ころ軸受けに限定されない。また、軸部分13aは、ケーシング11の軸方向一方側の端面、即ちケーシング11の一端から突出している。軸部分13aは、軸方向一方側の部分において前述する駆動源に連結されている。そして、軸部分13aは、駆動源によって回転駆動される。
回転斜板13は、軸部分13aと、斜板部分13bとを含んでいる。回転斜板13は、シリンダブロック12の一端面12aに面するようにケーシング11内に回転可能に収容されている。軸部分13aは、軸線L1に沿って延在し、ケーシング11に回転可能に支持されている。より詳細に説明すると、軸部分13aには、第1軸受13cが外装されている。軸部分13aは、第1軸受13cを介してケーシング11に回転可能に支持されている。これにより、軸部分13aは、軸線L1を中心に回転する。第1軸受13cは、例えばラジアル軸受であって、本実施形態において円筒ころ軸受である。但し、第1軸受13cは、円筒ころ軸受けに限定されない。また、軸部分13aは、ケーシング11の軸方向一方側の端面、即ちケーシング11の一端から突出している。軸部分13aは、軸方向一方側の部分において前述する駆動源に連結されている。そして、軸部分13aは、駆動源によって回転駆動される。
斜板部分13bは、回転斜板側傾斜面13eを有している。斜板部分13bは、回転斜板側傾斜面13eがシリンダブロック12の一端面12aに面するように配置されている。回転斜板側傾斜面13eは、一端面12aの方に傾倒している。斜板部分13bは、ケーシング11に回転可能に支持されている。より詳細に説明すると、斜板部分13bには、第2軸受13dが外装されている。斜板部分13bは、第2軸受13dを介してケーシング11に回転可能に支持されている。これにより、斜板部分13bは、軸線L1を中心に回転する。第2軸受13dは、例えばラジアル軸受であって、本実施形態において円錐ころ軸受である。但し、第1軸受13cは、円筒ころ軸受けに限定されない。
<ピストン>
複数のピストン14は、シリンダブロック12のシリンダボア12bの各々に挿入されている。即ち、シリンダブロック12には、シリンダボア12bと同数のピストン14(本実施形態において9つのピストン)が挿入されている。ピストン14の各々は、回転斜板13の斜板部分13bが回転することによってシリンダボア12bを往復運動する。より詳細に説明すると、9つのピストン14は、回転斜板側傾斜面13eに当接している。それ故、9つのピストン14の各々は、回転斜板13が回転すると、シリンダボア12bを往復運動する。なお、ピストン14の各々は、本実施形態においてシュー21を介して回転斜板13の回転斜板側傾斜面13eに当接している。また、シュー21の各々は、押え板22によって回転斜板側傾斜面13eに押え付けられている。これにより、回転斜板13が回転すると、シュー21を介してピストン14が軸方向一方及び他方に往復運動させられる。
複数のピストン14は、シリンダブロック12のシリンダボア12bの各々に挿入されている。即ち、シリンダブロック12には、シリンダボア12bと同数のピストン14(本実施形態において9つのピストン)が挿入されている。ピストン14の各々は、回転斜板13の斜板部分13bが回転することによってシリンダボア12bを往復運動する。より詳細に説明すると、9つのピストン14は、回転斜板側傾斜面13eに当接している。それ故、9つのピストン14の各々は、回転斜板13が回転すると、シリンダボア12bを往復運動する。なお、ピストン14の各々は、本実施形態においてシュー21を介して回転斜板13の回転斜板側傾斜面13eに当接している。また、シュー21の各々は、押え板22によって回転斜板側傾斜面13eに押え付けられている。これにより、回転斜板13が回転すると、シュー21を介してピストン14が軸方向一方及び他方に往復運動させられる。
<可変容量機構>
可変容量機構15は、図2に示すように複数のスプール25と、複数のばね26と、斜板回転軸27と、を含んでいる。本実施形態において、可変容量機構15は、スプール孔12cと同数、即ち9つのスプール25及びばね26を含んでいる。可変容量機構15は、9つのピストン14の各々の有効ストローク長Sを調整する。これにより、可変容量機構15は、液圧ポンプ1の吐出容量を変えることができる。より詳細に説明すると、可変容量機構15は、ピストン14が少なくとも下死点から上死点に向かってストロークする際に(即ち、吐出工程において)、スプール孔12cと吸入通路11aとを経由して、シリンダボア12bをタンク19と連通させる。これにより、可変容量機構15は、ピストン14の各々の有効ストローク長Sを調整する。
可変容量機構15は、図2に示すように複数のスプール25と、複数のばね26と、斜板回転軸27と、を含んでいる。本実施形態において、可変容量機構15は、スプール孔12cと同数、即ち9つのスプール25及びばね26を含んでいる。可変容量機構15は、9つのピストン14の各々の有効ストローク長Sを調整する。これにより、可変容量機構15は、液圧ポンプ1の吐出容量を変えることができる。より詳細に説明すると、可変容量機構15は、ピストン14が少なくとも下死点から上死点に向かってストロークする際に(即ち、吐出工程において)、スプール孔12cと吸入通路11aとを経由して、シリンダボア12bをタンク19と連通させる。これにより、可変容量機構15は、ピストン14の各々の有効ストローク長Sを調整する。
<スプール>
9つのスプール25は、シリンダボア12bの各々に対応させて配置されている。9つのスプール25は、往復運動することによって対応するシリンダボア12bとタンク19(図1参照)との間を開閉する。本実施形態において、9つのスプール25は、往復運動することによって対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開閉する。そして、9つのスプール25は、対応するシリンダボア12bを吸入通路11aを介してタンク19と繋ぐ。スプール25は、対応するシリンダボア12bにあるピストン(以下、「対応するピストン」という)14の往復運動に同期する。例えば、スプール25の各々は、ピストン14の下死点側へと移動すると、やがて対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開く。他方、スプール25の各々は、ピストン14の上死点側へと移動すると、やがて対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を閉じる。それ故、スプール25は、吐出工程においてシリンダボア12bをタンク19に繋いでいる。また、スプール25の各々には、ばね26が設けられている。スプール25の各々は、ばね26によって後述する斜板部32に向かって付勢されている。
9つのスプール25は、シリンダボア12bの各々に対応させて配置されている。9つのスプール25は、往復運動することによって対応するシリンダボア12bとタンク19(図1参照)との間を開閉する。本実施形態において、9つのスプール25は、往復運動することによって対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開閉する。そして、9つのスプール25は、対応するシリンダボア12bを吸入通路11aを介してタンク19と繋ぐ。スプール25は、対応するシリンダボア12bにあるピストン(以下、「対応するピストン」という)14の往復運動に同期する。例えば、スプール25の各々は、ピストン14の下死点側へと移動すると、やがて対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開く。他方、スプール25の各々は、ピストン14の上死点側へと移動すると、やがて対応するシリンダボア12bと吸入通路11aとの間を閉じる。それ故、スプール25は、吐出工程においてシリンダボア12bをタンク19に繋いでいる。また、スプール25の各々には、ばね26が設けられている。スプール25の各々は、ばね26によって後述する斜板部32に向かって付勢されている。
<斜板回転軸>
斜板回転軸27は、軸部31と、斜板部32とを有している。斜板回転軸27は、回転斜板13に連動するように回転する。また、斜板回転軸27は、回転することによってスプール25の各々を往復運動させる。また、斜板回転軸27は、スプール25の各々による開閉位置を変えることができる。スプール25の各々の開閉位置は、スプール25の各々が連通路12dを開き始める位置及び閉じる位置である。
斜板回転軸27は、軸部31と、斜板部32とを有している。斜板回転軸27は、回転斜板13に連動するように回転する。また、斜板回転軸27は、回転することによってスプール25の各々を往復運動させる。また、斜板回転軸27は、スプール25の各々による開閉位置を変えることができる。スプール25の各々の開閉位置は、スプール25の各々が連通路12dを開き始める位置及び閉じる位置である。
軸部31は、シリンダブロック12に挿通されている。より詳細に説明すると、軸部31は、軸線L1に沿って延在している。そして、軸部31は、シリンダブロック12の軸挿通孔12eに挿通されている。軸部31は、軸挿通孔12eにおいて軸方向に離れた位置にて軸支されている。より詳細に説明すると、軸部31には、第3軸受33及び第4軸受34が外装されている。第3軸受33及び第4軸受34は、軸部31において軸方向に互いに離れて位置している。
第3軸受33は、軸部31の先端側部分において軸方向に2つ並べ且つ軸方向に相対変位不能に配置されている。また、第3軸受33は、シリンダブロック12の突出部12gに嵌合されている。これにより、軸部31は、先端側部分において第3軸受33を介してシリンダブロック12に軸支されている。第4軸受34は、軸部31の中間部分に軸方向に相対変位可能に配置されている。より詳細に説明すると、第4軸受34は、軸部31において後で詳述する斜板部32より軸方向一方側に相対変位可能に配置されている。また、第4軸受34は、シリンダブロック12において他端面12f側に配置されている。これにより、軸部31は、第4軸受34を介して中間部分においてシリンダブロック12に軸支されている。
また、軸部31は、回転斜板13に連動する。より詳細に説明すると、軸部31の軸方向一端部分31aは、軸挿通孔12eから回転斜板13に向かって突き出ている。そして、軸部31の軸方向一端部分31aが回転斜板13に着脱可能且つ相対回転不能に連結されている。それ故、軸部31は、回転斜板13に連動するように軸線L1まわりに回転する。本実施形態において、軸部31は、回転斜板13にスプライン結合又はキー結合されている。なお、軸部31は、ジョイント部材によって回転斜板13に連結されてもよく、回転斜板13と一体的に構成されていてもよい。軸部31の軸方向他端部分は、軸挿通孔12eから吸入通路11aへ突き出ている。
斜板部32は、基体部分32aと当接部分32bとを有している。斜板部32は、相対回転不能に軸部分13aに設けられている。より詳細に説明すると、斜板部32は、軸部31の軸方向他端側部分に相対回転不能に外装されている。それ故、斜板部32は、軸部31に吸入通路11aにおいてシリンダボア12bの他端面12fに面するように配置されている。斜板部32には、ばね26によって付勢されたスプール25が当接している。斜板部32は、後で詳述する斜板回転軸側傾斜面32cを有している。それ故、斜板部32は、斜板回転軸27の回転によってスプール25の各々を往復運動させる。本実施形態において、斜板部32は、スプール25を対応するピストン14の往復運動に同期させるように往復運動させる。また、斜板部32は、軸方向に進退可能に軸部分13aに設けられている。斜板部32は、軸方向に進退することによってスプール25による開閉位置を調整する。
基体部分32aは、軸方向に進退可能且つ相対回転不能に軸部31に設けられている。より詳細に説明すると、基体部分32aは、軸部31の軸方向他端側部分に外装され、進退可能且つ相対回転不能にキー結合されている。基体部分32aの軸方向中間部分は、大径に形成されている。基体部分32aの軸方向中間部分の外周面は、円筒状に形成され且つ軸線が軸部31の回転軸線に対して時計回り方向に傾いている。本実施形態において、軸部31の回転軸線は、軸線L1と一致している。
当接部分32bは、斜板回転軸側傾斜面32cを有している。当接部分32bは、基体部分32aに設けられている。より詳細に説明すると、当接部分32bは、基体部分32aの軸方向中間部分において第5軸受32dを介して外装されている。第5軸受32dは、ラジアル軸受けであって、本実施形態において玉軸受である。但し、第5軸受32dは、ラジアル軸受けに限定されず、スラスト軸受けであってもよい。第5軸受32dは、内周面に基体部分32aの中間部分を嵌合させている。これにより、第5軸受32dは、軸線が軸部31の回転軸線に対して時計回り方向に傾倒するように軸部31の中間部分に外装される。また、第5軸受32dは、軸方向一端側部分をバルブブロック12の他端面12fに面するように配置される。当接部分32bは、第5軸受32dの外輪の軸方向一端側部分に取り付けられている。より詳細に説明すると、当接部分32bは、円環状且つ断面L字状に形成されている。そして、当接部分32bは、第5軸受32dの外輪の軸方向一端側部分に外嵌されている。
斜板回転軸側傾斜面32cは、当接部分32bにおいてシリンダブロック12の他端面12fに面する部分である。斜板回転軸側傾斜面32cは、軸部31の回転軸線に対して傾斜している。より詳細に説明すると、斜板回転軸側傾斜面32cは、当接部分32bが第5軸受32dを介して基体部分32aの軸方向中間部分に外装されることによって、軸部31の回転軸線に対して傾斜している。本実施形態において、斜板回転軸側傾斜面32cは、回転斜板側傾斜面13eと同じ方向、即ち軸部31の回転軸線に直交する直交軸L2を中心に時計回り方向に傾倒している。そして、斜板回転軸側傾斜面32cには、9つのスプール25が当接している。より詳細に説明すると、斜板回転軸側傾斜面32cには、ばね26によって付勢される9つのスプール25の軸方向他端が当接している。
斜板部32は、斜板回転軸27が回転すると、スプール25を対応するピストン14に同期させて往復運動させる。より詳細に説明すると、斜板回転軸27は、スプール25及び対応するピストン14が各死点に位置するタイミングを同期させる。これにより、斜板回転軸27は、対応するピストン14の下死点においてシリンダボア12bを吸入通路11aと連通することができる。他方、斜板回転軸27は、対応するピストン14が下死点から上死点に向かうにつれてシリンダボア12bを吸入通路11aとの間の開度を絞り、やがて閉じることができる。
また、斜板部32は、進退することによってスプール25による開閉位置を調整する。より詳細に説明すると、斜板部32は、基体部分32aを軸部31に対して動かすことによってシリンダブロック12の他端面12fに対して進退する。これにより、シリンダボア12bにおけるスプール25の死点位置を変えることができる。例えば、斜板部32が軸方向一方に前進することによって、シリンダボア12bにおけるスプール25の死点位置が軸方向一方側にずれる。他方、斜板部32が軸方向他方に後退することによって、シリンダボア12bにおけるスプール25の死点位置が軸方向他方側にずれる。それ故、シリンダボア12bにおけるスプール25による開閉位置を軸方向にずらすことができる。
ピストン14の各々の有効ストローク長Sは、シリンダボア12bから作動液を吐出可能なストロークの範囲である。即ち、有効ストローク長Sは、実ストローク長S1から開ストローク長S2を差し引いた値である。実ストローク長S1は、ピストン14の実際に稼働するストローク長(即ち、下死点から上死点まで距離)である。また、開ストローク長S2は、下死点から連通路12dが閉じられるまでのピストン14のストローク長であって、開閉位置が変わることによって変わる。それ故、斜板部32を進退させることによって、ピストン14の各々の有効ストローク長Sを調整することができる。これにより、シリンダボア12bの各々における吐出容量を変えることができる。
<吸入側チェック弁>
吸入側チェック弁16の各々は、シリンダボア12bの各々に設けられている。即ち、吸入側チェック弁16は、本実施形態においてシリンダボア12bと同数、つまり9本ある。吸入側チェック弁16は、シリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開閉する。より詳細に説明すると、吸入側チェック弁16は、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。即ち、ピストン14が上死点から下死点に移動する吸入工程において、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液を流す。他方、ピストン14が吐出工程において、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液の流れを止める。
吸入側チェック弁16の各々は、シリンダボア12bの各々に設けられている。即ち、吸入側チェック弁16は、本実施形態においてシリンダボア12bと同数、つまり9本ある。吸入側チェック弁16は、シリンダボア12bと吸入通路11aとの間を開閉する。より詳細に説明すると、吸入側チェック弁16は、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。即ち、ピストン14が上死点から下死点に移動する吸入工程において、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液を流す。他方、ピストン14が吐出工程において、吸入通路11aからシリンダボア12bへの作動液の流れを止める。
<吐出側チェック弁>
複数の吐出側チェック弁17の各々は、シリンダボア12bの各々に設けられている。本実施形態において、吐出側チェック弁17の各々は、吐出通路11bの通路部11eの各々に設けられている。即ち、吐出側チェック弁17は、本実施形態において通路部11eと同数、換言するとシリンダボア12bと同数の9本ある。吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bと吐出ポート11dとの間を開閉する。より詳細に説明すると、吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。また、吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bの液圧が所定の設定圧以上になるとシリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れを許容する。即ち、吸入工程において、シリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れが止められる。他方、吐出工程において、シリンダボア12bから吐出ポート11dへ作動液が流される。
複数の吐出側チェック弁17の各々は、シリンダボア12bの各々に設けられている。本実施形態において、吐出側チェック弁17の各々は、吐出通路11bの通路部11eの各々に設けられている。即ち、吐出側チェック弁17は、本実施形態において通路部11eと同数、換言するとシリンダボア12bと同数の9本ある。吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bと吐出ポート11dとの間を開閉する。より詳細に説明すると、吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。また、吐出側チェック弁17は、シリンダボア12bの液圧が所定の設定圧以上になるとシリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れを許容する。即ち、吸入工程において、シリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の流れが止められる。他方、吐出工程において、シリンダボア12bから吐出ポート11dへ作動液が流される。
<直動アクチュエータ>
直動アクチュエータ18は、斜板部32を軸部31に対して進退させる。直動アクチュエータ18は、スラスト軸受35を介して斜板部32に連結されている。より詳細に説明すると、直動アクチュエータ18は、軸方向に移動する可動部18aを有している。可動部18aには、スラスト軸受35を介して斜板部32の基体部分32aが設けられている。それ故、スラスト軸受35は、斜板部32の回転が可動部18aに伝達されることを抑制する。なお、直動アクチュエータ18は、電気駆動式のアクチュエータに限らず、液圧シリンダ等の油圧駆動のアクチュエータであってもよい。また、直動アクチュエータ18と斜板部32とを連結する軸受もまた、アンギュラ玉軸受又はテーパローラ軸受であってもよく、斜板部32の回転力が直動アクチュエータ18に伝達されることを抑制できる軸受であればよい。
直動アクチュエータ18は、斜板部32を軸部31に対して進退させる。直動アクチュエータ18は、スラスト軸受35を介して斜板部32に連結されている。より詳細に説明すると、直動アクチュエータ18は、軸方向に移動する可動部18aを有している。可動部18aには、スラスト軸受35を介して斜板部32の基体部分32aが設けられている。それ故、スラスト軸受35は、斜板部32の回転が可動部18aに伝達されることを抑制する。なお、直動アクチュエータ18は、電気駆動式のアクチュエータに限らず、液圧シリンダ等の油圧駆動のアクチュエータであってもよい。また、直動アクチュエータ18と斜板部32とを連結する軸受もまた、アンギュラ玉軸受又はテーパローラ軸受であってもよく、斜板部32の回転力が直動アクチュエータ18に伝達されることを抑制できる軸受であればよい。
<液圧ポンプの動作>
液圧ポンプ1では、駆動源によって回転斜板13が回転駆動されると以下のように動作する。即ち、回転斜板13が回転駆動されると、それに応じて各ピストン14がシリンダボア12bにおいて往復運動する。これにより、各ピストン14は、吸入工程において吸入ポート11cから吸入通路11aを介して吸入側チェック弁16を介してシリンダボア12bに作動液を吸入する。他方、各ピストン14は、吐出工程においてシリンダボア12bから吐出側チェック弁17を介して吐出ポート11dに作動液を吐出する。
液圧ポンプ1では、駆動源によって回転斜板13が回転駆動されると以下のように動作する。即ち、回転斜板13が回転駆動されると、それに応じて各ピストン14がシリンダボア12bにおいて往復運動する。これにより、各ピストン14は、吸入工程において吸入ポート11cから吸入通路11aを介して吸入側チェック弁16を介してシリンダボア12bに作動液を吸入する。他方、各ピストン14は、吐出工程においてシリンダボア12bから吐出側チェック弁17を介して吐出ポート11dに作動液を吐出する。
また、液圧ポンプ1では、回転斜板13の回転に連動して斜板回転軸27が回転する。これにより、スプール25の各々がスプール孔12cにおいて対応するピストン14に同期するように往復運動する。そうすると、各ピストン14の吸入工程の途中で連通路12dが開かれ、また各ピストン14が吐出工程の途中(図2の二点鎖線のピストン14参照)において連通路12dを閉じられる(図2の二点鎖線のスプール25参照)。これにより、吐出工程において連通路12dが閉じられるまでの間(即ち、ピストン14が開ストローク長S2移動するまでの間)、シリンダボア12bと連通路12dとの間が連通する。これにより、連通路12dが閉じられるまでの間、シリンダボア12bから吐出ポート11dへの作動液の吐出が制限される。それ故、ピストン14の各々の有効ストローク長Sは、開ストローク長S2の分だけ実ストローク長S1より短くなり、液圧ポンプ1は有効ストローク長Sに応じた吐出容量の作動液を吐出する。
液圧ポンプ1では、直動アクチュエータ18によって斜板部32が軸方向に動かされる。そうすると、有効ストローク長Sが変えられる。即ち、直動アクチュエータ18によって斜板部32を進退させると(図3の二点鎖線及び実線参照)、スプール25の各々と斜板部32との接触位置が軸方向一方側又は他方側にずれる。そうすると、各スプール25による開閉位置が変わって、各ピストン14の開ストローク長S2が変わる。これにより、各ピストン14の有効ストローク長Sを変えることができる。それ故、液圧ポンプ1において吐出容量が増減する。なお、図3に示すように斜板部32を最も後退させると、各ピストン14の開ストローク長S2が0となる。それ故、液圧ポンプ1の吐出容量が最大になる。
本実施形態の液圧ポンプ1では、軸部31がシリンダブロック12において軸方向に離れた位置にて軸支されている。それ故、軸部31が安定した状態で回転することができる。即ち、軸部31に回転不能に設けられる斜板部32もまた安定した状態で回転することができる。斜板部32は、安定した状態で回転されながら軸方向に進退駆動するため、有効ストローク長Sを安定して調整することができる。それ故、吐出容量を精度よく調整することができる。
本実施形態の液圧ポンプ1では、軸部31は、回転斜板13に着脱可能且つ相対位回転不能に連結されている。それ故、斜板回転軸27を回転斜板13の回転に連動させることが容易である。また、軸部31が回転斜板13に着脱可能であるので、液圧ポンプ1の組立及び分解がしやすい。
本実施形態の液圧ポンプ1では、軸部31が回転斜板13にスプライン結合又はキー結合されている。それ故、軸部31を回転斜板13に着脱させることが容易である。
本実施形態の液圧ポンプ1では、当接部分32bが基体部分32aに対して相対回転することができる。基体部分32aから当接部分32bに回転力が伝達することを抑制できる。それ故、スプール25を往復運動する際、スプール25に対して当接部分32bが相対回転することを抑制できる。これにより、スプール25が当接部分32b上を摺動することを抑制することができるので、当接部分32bの摩耗を抑制することができる。
本実施形態の液圧ポンプ1では、斜板部32がスラスト軸受35を介して直動アクチュエータ18に連結されている。それ故、斜板部32の回転が直動アクチュエータ18に伝達されることを抑制できる。これにより、回転する斜板部32を直動アクチュエータ18によって進退させることができる。
本実施形態の液圧ポンプ1では、回転斜板13を軸部分13a及び斜板部分13bの二点で軸支することによって、回転斜板13を安定した状態で回転させることができる。これにより、回転斜板13のブレを抑制することができる。それ故、吐出量の精度を向上させることができる。
<その他の実施形態>
本実施形態の液圧ポンプ1では、可変容量機構15のスプール25が弁体で構成されてもよい。弁体の場合、例えば連通路12dが弁体によって開閉される。また、全てのスプール25が同一形状に形成されているが、スプール25が異なる形状であってもよい。例えば、スプール25のラウンド部分の長さが異なっていてもよい。ピストン14及びスプール25の各々の数は、8本以下又は10本以上であってもよい。また、複数のスプール25のうち幾つかのスプール25が連通路12dを開かない全閉スプールであってもよい。例えば、9本のスプール25のうち3本又は9本のスプール25が全閉スプールであってもよい。更に、スプール25の数もピストン14と同数である必要はなく、ピストン14の数より少なくてもよい。この場合、スプール孔12cの数もまたスプール25と同様の数となることが好ましい。
本実施形態の液圧ポンプ1では、可変容量機構15のスプール25が弁体で構成されてもよい。弁体の場合、例えば連通路12dが弁体によって開閉される。また、全てのスプール25が同一形状に形成されているが、スプール25が異なる形状であってもよい。例えば、スプール25のラウンド部分の長さが異なっていてもよい。ピストン14及びスプール25の各々の数は、8本以下又は10本以上であってもよい。また、複数のスプール25のうち幾つかのスプール25が連通路12dを開かない全閉スプールであってもよい。例えば、9本のスプール25のうち3本又は9本のスプール25が全閉スプールであってもよい。更に、スプール25の数もピストン14と同数である必要はなく、ピストン14の数より少なくてもよい。この場合、スプール孔12cの数もまたスプール25と同様の数となることが好ましい。
本実施形態の液圧ポンプ1では、全てのピストン14の有効ストローク長Sが調整されるが、少なくとも1本のピストン14の有効ストローク長Sが調整されればよい。更に、本実施形態の液圧ポンプ1では、連通路12dが吸入通路11aを介してタンク19に接続されているが、タンク19に直接繋がっていてもよく、また別の通路等を介してタンク19に接続されてもよい。
本実施形態の液圧ポンプ1では、当接部分32bが基体部分32aに対して相対回転可能に設けられているが、当接部分32bが基体部分32aに相対回転不能に設けられてもよい。即ち、当接部分32bが基体部分32aに固定されたり、一体的に構成されてもよい。また、当接部分32bは、第5軸受32dの外輪の部分であってもよい。更に、斜板部32は、スプール25に当接せず、スプール25を引っ掛ける等して往復運動させてもよい。
1 液圧ポンプ(回転斜板式液ポンプ)
11 ケーシング
12 シリンダブロック
12a 一端面
12b シリンダボア
13 回転斜板
13a 軸部分
13b 斜板部分
13c 第1軸受
13d 第2軸受
14 ピストン
15 可変容量機構
18 直動アクチュエータ
19 タンク
25 スプール
27 斜板回転軸
31 軸部
32 斜板部
32a 基体部分
32b 当接部分
32c 斜板回転軸側傾斜面
35 スラスト軸受
S 有効ストローク長
11 ケーシング
12 シリンダブロック
12a 一端面
12b シリンダボア
13 回転斜板
13a 軸部分
13b 斜板部分
13c 第1軸受
13d 第2軸受
14 ピストン
15 可変容量機構
18 直動アクチュエータ
19 タンク
25 スプール
27 斜板回転軸
31 軸部
32 斜板部
32a 基体部分
32b 当接部分
32c 斜板回転軸側傾斜面
35 スラスト軸受
S 有効ストローク長
Claims (7)
- ケーシングと、
前記ケーシング内に相対回転不能に配置され、一端面にて開口する複数のシリンダボアが形成されているシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの一端面に面するように前記ケーシング内に回転可能に収容されている回転斜板と、
前記シリンダボアの各々に挿入され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダボアを往復運動する複数のピストンと、
前記複数のピストンのうち少なくとも1つの前記ピストンの有効ストローク長を変える可変容量機構と、を備え、
前記可変容量機構は、前記シリンダブロックに挿通され且つ前記回転斜板に連動する軸部と、軸方向に進退可能且つ相対回転不能に前記軸部に設けられた斜板部とを含み、
前記軸部は、前記シリンダブロックにおいて軸方向に離れた位置にて軸支されている、回転斜板式液圧ポンプ。 - 前記軸部は、前記回転斜板に着脱可能且つ相対回転不能に連結されている、請求項1に記載の回転斜板式液圧ポンプ。
- 前記軸部は、前記回転斜板にスプライン結合又はキー結合されている請求項2に記載の回転斜板式液圧ポンプ。
- 前記斜板部は、前記軸方向に進退可能且つ相対回転不能に前記軸部に設けられる基体部分と、前記基体部分に設けられ且つ前記複数のスプールに当接する当接部分とを有し、
前記当接部分は、前記軸部の回転軸に対して傾斜し且つ前記複数のスプールが当接する斜板回転軸側傾斜面を有し、前記基体部分に相対回転可能に設けられている、請求項1乃至3の何れか1つに記載の回転斜板式液圧ポンプ。 - 前記斜板部を前記軸部に対して進退させる直動アクチュエータを更に備え、
前記直動アクチュエータは、スラスト軸受を介して前記斜板部に連結されている、請求項1乃至4の何れか1つに記載の回転斜板式液圧ポンプ。 - 前記回転斜板は、軸部分と、前記シリンダブロックの一端面に面し且つ回転することによって前記複数のピストンを往復運動させる斜板部分とを含み、
前記軸部分は、前記軸部分に外装される第1軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持され、
前記斜板部分は、前記斜板部分に外装される第2軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持されている、請求項1乃至5の何れか1つに記載の回転斜板式液圧ポンプ。 - ケーシングと、
前記ケーシング内に相対回転不能に配置され、一端面にて開口する複数のシリンダボアが形成されているシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの一端面に面するように前記ケーシング内に回転可能に収容されている回転斜板と、
前記シリンダボアの各々に挿入され、前記回転斜板の回転によって前記シリンダボアを往復運動する複数のピストンと、
前記回転斜板は、軸部分と、前記シリンダブロックの一端面に面する斜板部分とを含み、
前記複数のピストンは、前記斜板部分が回転することによって往復運動し、
前記軸部分は、前記軸部分に外装される第1軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持され、
前記斜板部分は、前記斜板部分に外装される第2軸受を介して前記ケーシングに回転可能に支持されている、回転斜板式液圧ポンプ。
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