JP3547900B2 - アキシャルピストン型油圧ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば斜板型ポンプ、斜軸型ポンプ等として用いられるアキシャルピストン型油圧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の作業装置用油圧シリンダや旋回用，走行用の油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとしては、ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に設けられた回転軸と、前記ケーシング内に位置して該回転軸と一体に回転するように設けられ、周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダブロックの回転に伴なって軸方向に移動して作動油を吸入，吐出する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックの端面との間に設けられ、前記各シリンダと連通する吸入ポートと吐出ポートとが形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプが広く知られている。
【０００３】
そして、この種の従来技術による油圧ポンプは、エンジン等の駆動源で前記回転軸を回転駆動すると、ケーシング内で該回転軸と共にシリンダブロックが回転される。これにより、該シリンダブロックの各シリンダ内でピストンが往復動され、吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油をピストンによって加圧して吐出ポートに圧油として吐出するようになっている。
【０００４】
ここで、シリンダブロック、ピストンおよび弁板の作動について説明すると、各シリンダのシリンダポートが弁板の吸入ポートと連通するときには、該吸入ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダから突出する方向に移動して前記吸入ポートから該シリンダ内に作動油を吸込む吸入行程となる。一方、前記各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通するときには、該吐出ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダ内に進入する方向に移動して該シリンダ内の作動油を吐出ポート内に吐出する吐出行程となる。そして、この動作（行程）を繰返すようにシリンダブロックを回転することにより、吸入行程で吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油を吐出行程で加圧して吐出ポートに吐出し、この圧油を油圧シリンダや油圧モータに供給するようになっている。
【０００５】
また、他の従来技術として、例えば実開昭５８−１２０８８２号公報等に記載された油圧ポンプでは吸入ポートと吐出ポートとの間にそれぞれ小径のリターンポートを設け、該各リターンポート間を互いに連通させる構成としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるアキシャルピストン型油圧ポンプでは、吸入行程で弁板の吸入ポートを介して作動油を吸込んだシリンダ内の圧力は吐出ポート内の圧力に比べて低圧になる。また、このシリンダ内の圧力は吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに拡張され負圧傾向になる。そして、各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通し始めるときには、該吐出ポート内の高圧な圧油がシリンダポートを介して低圧のシリンダ内に急激に流入（逆流）して大きな圧力変動が生じるから、この圧力変動によってピストンに脈動が生じ、斜板等を介してケーシングから振動や騒音が発生するという問題がある。また、吐出ポートに接続されたホース配管等にも脈動が生じ、ホース配管側からも騒音や振動が発生する。
【０００７】
一方、吐出行程で吐出ポートを介して作動油を吐出したシリンダ内の圧力は吸入ポート内の圧力に比べて高圧になる上に、この各シリンダの圧力は吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに縮小されることにより、さらに圧力上昇することになる。そして、シリンダ内に残った高圧の圧油は吸入ポートと連通し始めたときにシリンダポートを介して吸入ポート内に逆流することがあるため、該吸入ポートからの作動油をスムーズにシリンダ内に吸込むことができず、ポンプ効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、上述のように吐出ポートからシリンダ内に逆流する圧油や、シリンダ内から吸入ポート内に逆流する圧油は、シリンダ、吸入ポート内に急激に噴出するジェット流となるから、このジェット流によって各シリンダのシリンダポート、吸入ポートの内壁部に浸食等を生じさせることがあり、ポンプ効率や寿命が大幅に低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、脈動や浸食の発生を防止するための対応策として、前述した他の従来技術では、吸入行程により内部が低圧となったシリンダと吐出行程により内部が高圧となったシリンダとを、小径のリターンポートを介して一時的に連通させ、高圧の作動油を低圧となったシリンダ内へと補給することにより、吐出ポートまたは吸入ポートとシリンダ内との圧力差を小さくできるようにしている。
【００１０】
しかし、この場合には、吐出行程により内部が高圧となったシリンダと、吸入行程により低圧となったシリンダとを瞬間的に連通させる構成であるため、高圧側のシリンダから低圧側のシリンダ内へと十分な圧油を補給することができず、ポンプ効率や寿命を必ずしも十分に向上させることができないという問題がある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、脈動による振動、騒音等を効果的に防止でき、ポンプ効率や寿命を確実に向上できるようにしたアキシャルピストン型油圧ポンプを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間に回転軸を挟んで対向した一側の切換弁部、他側の切換弁部が形成された弁板とからなり、前記シリンダブロックには、該弁板との摺動面側に開口しシリンダブロックの回転時に予め決められた移動軌跡に沿って該弁板上を移動することにより前記各シリンダを前記吸入ポート、吐出ポートに連通、遮断させる複数のシリンダポートを形成してなるアキシャルピストン型油圧ポンプに適用される。
【００１３】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記各シリンダポートの移動軌跡から離れた位置で前記弁板にそれぞれ形成され前記一側の切換弁部、他側の切換弁部に沿って一定の範囲に亘り前記弁板の周方向に延びる一側の油溝、他側の油溝と、該一側の油溝と他側の油溝とを常時連通させるように前記弁板に形成された連通路と、前記弁板との摺動面側に位置して前記シリンダブロックにそれぞれ形成され前記各シリンダポートを前記一側の油溝、他側の油溝に対して連通させる複数の補助通路とを備え、前記一側の油溝は、前記一側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通し、前記他側の油溝は、前記他側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通する構成としたことにある。
【００１４】
このように構成することにより、吐出行程を終え一側の切換弁部上に達したシリンダ内に高圧の圧油が残っている場合でも、一側の切換弁部上ではこのシリンダのシリンダポートが補助通路を介して一側の油溝と連通するから、該シリンダの内部に残った圧油を一側の油溝から連通路を介して他側の油溝に向け排出できる。一方、吸入行程を終え他側の切換弁部上に達したシリンダはピストンが下死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに拡張され、負圧傾向になる。しかし、このときにシリンダはシリンダポートが補助通路を介して他側の油溝と連通することにより、前記連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。このように、各シリンダのシリンダポートのうち一側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および一側の油溝を介して連通路と連通し、シリンダ内に残った高圧の圧油を連通路へと排出でき、各シリンダのシリンダポートのうち他側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および他側の油溝を介して前記連通路と連通し、該連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。
【００１５】
また、請求項２に記載した発明では、前記一側の切換弁部は前記各シリンダ内を往復動する各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に位置し、前記他側の切換弁部は各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に位置するように前記弁板に形成し、かつ前記一側の油溝は、前記各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内の残圧を前記補助通路を介して前記連通路内に排出させ、前記他側の油溝は、前記各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内へと前記連通路内の圧力を補助通路を介して補給させる構成としている。
【００１６】
このように構成することにより、吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間に高圧となったシリンダは内部に残った圧油をシリンダポートから補助通路を介して一側の油溝から連通路へと排出できると共に、吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間に低圧となったシリンダは前記連通路から他側の油溝および補助通路を介して圧油が補給され、該シリンダ内が負圧傾向となるのを防止できる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載した発明では、前記弁板に、前記他側の切換弁部に隣接する前記吐出ポートの始点側から予め決められた範囲に亘って周方向に延びる切欠きを形成し、該切欠きは、前記弁板の摺動面側で前記補助通路を介して前記各シリンダと間欠的に連通すると共に、底部側が絞り通路を介してタンクと連通する構成としている。
【００２０】
このように構成することにより、他側の切換弁部上においてピストンが下死点に達するまでの間に負圧傾向となったシリンダが吐出ポート上に達した場合でも、高圧の吐出ポートからシリンダ内に流入（逆流）しようとする圧油を切欠き等を介してタンクに排出でき、このときの排出油を絞り通路で絞ることによりシリンダ内の圧力が急激に変化するのを防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００２２】
ここで、図１ないし図６は本発明の第１の実施例によるアキシャルピストン型油圧ポンプとして可変容量式の斜板型油圧ポンプを例に挙げて示している。
【００２３】
図において、１は斜板型油圧ポンプの外殻をなすケーシングを示し、該ケーシング１は、筒状のケーシング本体２と、該ケーシング本体２の一端側開口部を閉塞するフロントケーシング３と、前記ケーシング本体２の他端側開口部を閉塞するリヤケーシング４とから構成されている。また、前記フロントケーシング３には、後述の回転軸５が挿通される挿通穴３Ａが軸方向に形成されている。
【００２４】
５はケーシング１に軸受６を介して回転自在に支持された回転軸で、該回転軸５は例えばフロントケーシング３の挿通穴３Ａを介して外部に突出し、エンジン等の原動機（図示せず）によって回転駆動される。
【００２５】
７はケーシング１内に位置して回転軸５とスプライン結合によって一体回転するように設けられたシリンダブロックを示し、該シリンダブロック７には、周方向に離間して複数のシリンダ８（１個のみ図示）が軸方向に穿設されると共に、該各シリンダ８に連通し、前記シリンダブロック７の摺動面７Ａ側に長円形状に開口するシリンダポート８Ａが形成されている。
【００２６】
ここで、シリンダブロック７は摺動面７Ａが後述の弁板１４に対して図２に示す矢示Ａ方向で摺動し、このときに各シリンダポート８Ａが後述の吸入ポート１５および吐出ポート１６に沿って延びる移動軌跡Ｒを描くように吸入ポート１５および吐出ポート１６に順次連通、遮断される。また、シリンダブロック７の摺動面７Ａには図３に示す如く補助通路としての径方向溝８Ｂ，８Ｂ，…が形成され、該各径方向溝８Ｂは各シリンダポート８Ａの径方向外側へと一定寸法をもって細溝状に延びている。
【００２７】
９，９，…は各シリンダ８内に摺動可能に挿嵌された複数のピストンを示し、該各ピストン９はシリンダブロック７の回転に伴って各シリンダ８内を往復動し、各シリンダ８内で吸入行程と吐出行程とを繰返すものである。また、該各ピストン９のシリンダブロック７から突出した先端部には球形部９Ａが形成されている。
【００２８】
１０，１０，…は各ピストン９の球形部９Ａ外周側にそれぞれ設けられた複数個のシューで、該各シュー１０は球形部９Ａと摺動自在に嵌合し、後述の斜板１１上で各ピストン９を球形部９Ａを介して揺動自在に支持している。
【００２９】
１１はフロントケーシング３とシリンダブロック７との間に設けられた斜板を示し、該斜板１１の表面側（シリンダブロック７側）は各シュー１０が摺接しつつ回転する摺動面１１Ａとなり、裏面側はフロントケーシング３に形成された凹湾曲状のガイド溝１２に摺動自在に嵌合する半円柱状の傾転摺動部１１Ｂとなっている。また、該斜板１１には、中央部側に穿設され表面側から裏面側に向け拡径された挿通穴１１Ｃと、前記傾転摺動部１１Ｂの側面に形成され、図示しない傾転駆動機構の一部が挿着される傾転機構挿着穴１１Ｄとが形成されている。そして、該斜板１１は前記傾転駆動機構で傾転角が変更されることにより、各ピストン９のストローク量を適宜調整して油圧ポンプの容量（吐出量）を可変に制御するものである。
【００３０】
１３は各シュー１０の外周側に係合しつつ前記斜板１１の摺動面１１Ａに固着された環状のシュー押えで、該シュー押え１３は斜板１１の摺動面１１Ａ上で各シューが円運動を行うのを許し、シリンダブロック７の回転に伴って各ピストン９が各シリンダ８内を往復動するのを補償するものである。
【００３１】
１４はケーシング１のリヤケーシング４に固定され、一側面が摺動面１４Ａとなった弁板を示し、該弁板１４には図３、図４に示す如く、眉形状の吸入ポート１５と吐出ポート１６とが略対称位置となるように周方向に伸長して設けられている。また、吐出ポート１６は図５に示すように、弁板１４の背面１４Ｂ側で３個の吐出穴１６Ａに分岐されると共に、弁板１４に対してシリンダブロック７が矢示Ａ方向に回転するときに、回転方向上流側となる始端側に周方向に伸長するノッチ１６Ｂが形成され、該ノッチ１６Ｂは、各シリンダ８のシリンダポート８Ａと吐出ポート１６とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されている。
【００３２】
さらに、弁板１４の吸入ポート１５と吐出ポート１６との間には、各ピストン９が吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に一側の切換弁部１４Ｃが設けられると共に、該一側の切換弁部１４Ｃと回転軸５を挟んで対向し各ピストン９が吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に他側の切換弁部１４Ｄが設けられている。そして、弁板１４上を摺動する各シリンダ８は一側の切換弁部１４Ｃ上に達したときに吐出ポート１６との連通が絶たれ、他側の切換弁部１４Ｄ上に達したときに吸入ポート１５との連通が絶たれるようになっている。
【００３３】
ここで、ピストン９が上死点位置から下死点位置へとストロークする吸入行程では、各シリンダポート８Ａが吸入ポート１５と連通し、吸入ポート１５を介してシリンダ８内に作動油が吸込まれる。そして、ピストン９が下死点位置から上死点位置へとストロークする吐出行程では、各シリンダポート８Ａが吐出ポート１６と連通し、吐出ポート１６を介してシリンダ８内の作動油を吐出する。
【００３４】
また、前記吸入ポート１５、吐出ポート１６はリヤケーシング４に形成された吸入通路１７、吐出通路１８に常時連通し、吐出通路１８はホース配管等を介して油圧シリンダや油圧モータ（いずれも図示せず）等に接続される。
【００３５】
そして、前記吸入ポート１５，吐出ポート１６は、弁板１４に対してシリンダブロック７が回転されることにより、各シリンダ８のシリンダポート８Ａと間欠的に連通し、吸入通路１７からの油液を各シリンダ８内に吸入させつつ、該各シリンダ８から吐出された圧油を吐出通路１８を介して油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給するものである。
【００３６】
１９は弁板１４の一側の切換弁部１４Ｃ側に形成された一側の油溝を示し、該油溝１９は図２および図３に示すように、各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒよりも径方向外側に位置し、切換弁部１４Ｃの外周側を一定の角度θ１ の範囲に亘り円弧状に延びている。そして、油溝１９は各シリンダ８のシリンダポート８Ａが吐出ポート１６から遮断され吸入ポート１５に連通するまでの間に亘りこのシリンダポート８Ａに径方向溝８Ｂを介して連通する。また、該一側の油溝１９内には弁板１４を貫通する連通孔１９Ａが穿設され、一側の油溝１９は連通孔１９Ａおよび後述する連通路２１を介して他側の油溝２０に常時連通する。
【００３７】
２０は弁板１４の他側の切換弁部１４Ｄ側に形成された他側の油溝を示し、該油溝２０も各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒよりも径方向外側に位置し、切換弁部１４Ｃの外周側を一定の角度θ２ の範囲に亘り円弧状に延びている。そして、油溝２０は各シリンダ８のシリンダポート８Ａが吸入ポート１６から遮断され吐出ポート１６に連通するまでの間に亘りこのシリンダポート８Ａに径方向溝８Ｂを介して連通する。また、該他側の油溝２０内には弁板１４を貫通する連通孔２０Ａが穿設され、他側の油溝２０は連通孔２０Ａおよび後述の連通路２１を介して前記一側の油溝１９に常時連通する。
【００３８】
２１は弁板１４の背面１４Ｂ側に形成された連通路を示し、該連通路２１は図２ないし図５に示すように、吐出ポート１６よりも径方向外側の位置を円弧状に延びている細長の油溝として形成され、弁板１４の背面１４Ｂ側では図１に示す如くリアケーシング４の端面により閉塞されている。そして、該連通路２１はその両端側が油溝１９，２０の連通孔１９Ａ，２０Ａに接続され、一側の油溝１９と他側の油溝２０とは連通路２１を介して常時連通されている。
【００３９】
本実施例による斜板型油圧ポンプは、上述の如き構成を有するもので、まず、原動機によって回転軸５を回転させると、該回転軸５にスプライン結合されたシリンダブロック７が一体に回転される。これにより、各シリンダ８内に挿嵌されたピストン９はシリンダブロック７と共に回転し、その球形部９Ａがシュー１０を介してシュー押え１３に案内されつつ、斜板１１の摺動面１１Ａ上を回転する。この際、斜板１１の摺動面１１Ａは所定の傾転角を有しているから、シリンダブロック７が１回転する間に、ピストン９はシリンダ８内に最も進入した上死点位置とシリンダ８から最も伸長した下死点位置との間をストロークするようになる。
【００４０】
ここで、前記各ピストン９が上死点位置から下死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート８Ａが吸入ポート１５と連通する間は、該吸入ポート１５を介して吸入通路１７からシリンダ８内に油液を吸込む吸入行程となる。一方、ピストン９の下死点位置から上死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート８Ａが吐出ポート１６と連通する間は、シリンダ８内に吸込んだ油液を加圧しつつ吐出ポート１６を介して吐出通路１８から吐出する吐出行程となる。このように、回転軸５を回転駆動してピストン９をシリンダ８内で往復動させることにより、吸込行程と吐出行程とが繰り返えされ、ポンプ作用が行われる。
【００４１】
一方、ポンプの吐出容量を可変制御するには、傾転駆動機構によって斜板１１をガイド溝１２に沿って適宜に傾転させることにより、シリンダ８内の押除け容量を変更して制御するようになっている。
【００４２】
次に、一側の油溝１９、他側の油溝２０および連通路２１を介した圧油の補給動作について、図２ないし図６を参照しつつ詳述する。
【００４３】
まず、各シリンダ８はシリンダブロック７と共に矢示Ａ方向に回転し続けるが、このときに図６中の最も左側（上死点側）に位置するシリンダ８はシリンダポート８Ａが吐出ポート１６から遮断され、一側の油溝１９と径方向溝８Ｂを介して連通される。そして、このシリンダ８内ではこれまでの吐出行程により高圧となった圧油が連通路２１を介して他側の油溝２０に向け排出される。
【００４４】
一方、図６中の最も右側（下死点側）に位置するシリンダ８は、シリンダポート８Ａが吸入ポート１５から遮断され、径方向溝８Ｂを介して他側の油溝２０と連通される。そして、このシリンダ８は吸入行程を終え、ピストン９が下死点に達するまでの間にシリンダ８内の容積が僅かに拡張されることのより負圧傾向になる。
【００４５】
しかし、角度θ１ の範囲に亘り一側の油溝１９と上死点側のシリンダ８とが連通する間は、このシリンダ８内の圧油が連通路２１内に排出され、角度θ２ の範囲に亘り他側の油溝２０と下死点側のシリンダ８とが連通する間は、連通路２１内の圧油が他側の油溝２０を介して下死点側のシリンダ８内に補給されるようになり、この下死点側のシリンダ８内が負圧傾向となるのが防止され、このシリンダ８は予め僅かに昇圧された状態となる。
【００４６】
次に、各シリンダ８が図３の状態から図４の状態へとさらに矢示Ａ方向に移動すると、下死点側にあるシリンダ８のシリンダポート８Ａは一側の油溝１９に対して連通が絶たれ、吐出ポート１６のノッチ１６Ｂ先端へと連通するようになる。このとき下死点側のシリンダ８内は、上死点側のシリンダ８から補給された圧油によって予め昇圧され、吐出ポート１６との圧力差が小さくなっているから、吐出行程に達し始めたシリンダ８内に吐出ポート１６のノッチ１６Ｂ等を介して流入（逆流）する圧油の量は大幅に低減されると共に、ピストン９やホース配管（図示せず）等の脈動が低減され、該吐出ポート１６内の急激な圧力変動が防止される。
【００４７】
かくして、本実施例では各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒから離れた位置に角度θ１ の範囲に亘り一側の油溝１９を形成すると共に、角度θ２ の範囲に亘り他側の油溝２０を形成したから、一側の切換弁部１４Ｃ上に達したシリンダ８内に高圧の圧油が残っている場合でも、一側の切換弁部１４Ｃ上ではこのシリンダ８のシリンダポート８Ａが径方向溝８Ｂを介して一側の油溝１９と連通し、連通路２１および他側の油溝２０等を通って他側の切換弁部１４Ｄ上のシリンダ８内に連通路２１からの圧油を補給できる。
【００４８】
これにより、他側の切換弁部１４Ｄ上ではシリンダ８内を予備加圧できるから、吐出ポート１６内からシリンダ８内へと圧油が逆流するのを防止でき、吐出ポート１６内の急激な圧力変動を抑え、シリンダ８やホース配管（図示せず）内の圧油等に脈動が発生するのを防止できる。そして、圧油の脈動によるケーシング１等の振動や騒音を大幅に低減することができる上に、吐出ポート１６からシリンダ８内への圧油の逆流を実質的に零とすることができ、圧力損失を小さくしてポンプ効率の向上を図ることができる。
【００４９】
また、上死点側のシリンダ８内に残った圧油を下死点側のシリンダ８に補給することにより、上死点側のシリンダ８内を減圧することができるから、上死点を通過したシリンダ８内から吸入ポート１５内に圧油の流出（逆流）するのを防止でき、該吸入ポート１５からこのシリンダ８内にスムーズに油液を吸入させ、ポンプ効率を向上させることができる。
【００５０】
さらに、吐出ポート１６から下死点を通過したシリンダ８内に流入する圧油や、上死点を通過したシリンダ８内から吸入ポート１５内に流出する圧油を大幅に減少させることができるから、これらの圧油によるジェット流の発生がなくなり、各シリンダ８のシリンダポート８Ａ、吸入ポート１５の内壁部がジェット流等で浸食されるのを確実に防止でき、当該油圧ポンプの寿命を大幅に向上させることができる。
【００５１】
次に、図７は本発明の第２の実施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施例の特徴は、他側の切換弁部１４Ｄに隣接する吐出ポート１６の始点側から所定角度θ３ の範囲に亘って周方向に延びる切欠き３１を形成し、該切欠き３１を、前記弁板１４の摺動面１４Ａ側で径方向溝８Ｂを介して各シリンダ８と間欠的に連通させると共に、切欠き３１の底部側を絞り通路３２を介してタンク３３と連通させる構成としたことにある。
【００５２】
ここで、切欠き３１は吐出ポート１６の外周側に角度θ３ に亘って円弧状に形成され、各シリンダ８と径方向溝８Ｂを介して間欠的に連通すると共に、該切欠き３１の底部側には細穴からなる絞り通路３２の一端側が接続され、該絞り通路３２の他端側はタンク３３内に開口している。
【００５３】
そして、絞り通路３２は、シリンダ８内の油液の脈動を低減させると共に、吐出ポート１６に連通し始めたシリンダ８内の圧力を所望の圧力レベルに保持させるのに十分な流路面積に設定され、これによって、容積フィルタ効果または脈動低減効果が得られるようになっている。
【００５４】
かくして、このように構成された本実施例においても、前記第１の実施例と同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、吐出ポート１６の始点側にタンク３３と連通する切欠き３１を設けたから、他側の切換弁部１４Ｄ上において下死点を通過した後に、シリンダ８が吐出ポート１６に連通し始めたときに、高圧の吐出ポート１６からシリンダ８内に圧油が流入（逆流）しても、この圧油を切欠き３１等を介してタンク３３に排出でき、シリンダ８の圧力が急激に変化するのを防止できる。また、切欠き３１とタンク３３との間には絞り通路３２が設けられているから、容積フィルタ効果によりシリンダ８および吐出ポート１６内の油液の脈動を抑制することができ、ケーシング１やホース配管（図示せず）等の振動や騒音を確実に防止できる。
【００５５】
なお、前記各実施例では、アキシャルピストン型ポンプとして可変容量式の斜板型油圧ポンプを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、固定容量式の斜板型油圧ポンプに適用してもよく、斜軸型油圧ポンプに適用してもよい。
【００５６】
さらに、前記各実施例では、各シリンダ８のシリンダポート８Ａを長円形状に形成した場合を例に挙げて図示したが、シリンダポート８Ａの形状は楕円形状または円形等としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、各シリンダポートの移動軌跡から離れた位置で前記弁板にそれぞれ形成され前記一側の切換弁部、他側の切換弁部に沿って一定の範囲に亘り前記弁板の周方向に延びる一側の油溝、他側の油溝と、該一側の油溝と他側の油溝とを常時連通させるように前記弁板に形成された連通路と、前記弁板との摺動面側に位置して前記シリンダブロックにそれぞれ形成され前記各シリンダポートを前記一側の油溝、他側の油溝に対して連通させる複数の補助通路とを備え、前記一側の油溝は、一側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通し、前記他側の油溝は、他側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通する構成としたから、吐出行程を終え一側の切換弁部上に達したシリンダ内に高圧の圧油が残っている場合でも、該シリンダの内部に残った圧油を一側の油溝から連通路を介して他側の油溝に向け排出できると共に、吸入行程を終え他側の切換弁部上に達したシリンダが負圧傾向になったとしても、このシリンダ内に前記連通路からの圧油を補給でき、該シリンダ内が負圧になるのを確実に防止できる。
【００５８】
即ち、各シリンダのシリンダポートのうち一側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および一側の油溝を介して連通路と連通し、シリンダ内に残った高圧の圧油を連通路へと排出できる。また、各シリンダのシリンダポートのうち他側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および他側の油溝を介して前記連通路と連通し、該連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。そして、他側の切換弁部上でシリンダ内の圧力を予め高めておくことにより、他側の切換弁部上から吐出ポート上に達したシリンダ内に吐出ポートからの圧油が流入するのを抑制でき、吐出ポートやシリンダ内の急激な圧力変化を防止できると共に、シリンダやホース配管内の圧油等に脈動が発生するのを効果的に低減でき、圧力損失を小さくしてポンプ効率の向上を図ることができる。
【００５９】
また、各シリンダが吐出ポートや吸入ポートに連通し始めるときに各シリンダ内や吸入ポートへと圧油が噴出するのを抑えることができ、これらの圧油によるジェット流の発生を防ぐことによって、各シリンダのシリンダポートや吸入ポートの内壁部が浸食されるのを確実に防止でき、寿命を大幅に延ばすことができる。
【００６０】
一方、請求項２に記載の発明によれば、前記一側の切換弁部は前記各シリンダ内を往復動する各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に位置し、前記他側の切換弁部は各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に位置するように前記弁板に形成し、かつ前記一側の油溝は、前記各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内の残圧を前記補助通路を介して前記連通路内に排出させ、前記他側の油溝は、前記各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内へと前記連通路内の圧力を補助通路を介して補給させる構成としたから、吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間に高圧となったシリンダは、内部に残った圧油をシリンダポートから補助通路を介して一側の油溝から連通路へと排出できると共に、吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間に低圧となったシリンダは前記連通路から他側の油溝および補助通路を介して圧油が補給され、該シリンダ内が負圧傾向となるのを防止できる。
【００６２】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記弁板に、前記他側の切換弁部に隣接する前記吐出ポートの始点側から予め決められた範囲に亘って周方向に延びる切欠きを形成し、該切欠きは、前記弁板の摺動面側で前記補助通路を介して前記各シリンダと間欠的に連通すると共に、底部側が絞り通路を介してタンクと連通する構成としたから、他側の切換弁部上においてピストンが下死点に達するまでの間に負圧傾向となったシリンダが吐出ポートに連通し始めたときに、高圧の吐出ポートからシリンダ内に圧油が流入したとしても、この圧油を切欠き等を介してタンクに排出でき、シリンダに急激な圧力変化が生じるのを防止できる。また、切欠きとタンクとの間には絞り通路を設けているから、容積フィルタ効果によりシリンダおよび吐出ポート内の油液の脈動を抑制することができ、ケーシングやホース配管等の振動や騒音を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による斜板型油圧ポンプを示す縦断面図である。
【図２】吸入ポートおよび吐出ポートを有する弁板等を示す図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向拡大断面図である。
【図３】上死点側のシリンダポートを一側の油溝に連通させ、下死点側のシリンダポートを他側の油溝に連通させた状態を示す図２の要部拡大図である。
【図４】上死点側のシリンダポートが吸入ポートに連通し始め、下死点側のシリンダポートが吐出ポートに連通し始める直前の状態を示す図２の要部拡大図である。
【図５】弁板を背面側から見た図１中の矢示Ｖ−Ｖ方向拡大断面図である。
【図６】シリンダブロック、ピストンおよび吐出ポート等を展開して示す図２中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例による斜板型油圧ポンプの弁板、絞り通路およびタンク等の配置を示す図２とほぼ同様の断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
５ 回転軸
７ シリンダブロック
８ シリンダ
８Ａ シリンダポート
８Ｂ 径方向溝（補助通路）
９ ピストン
１４ 弁板
１４Ａ 摺動面
１４Ｃ 一側の切換弁部
１４Ｄ 他側の切換弁部
１５ 吸入ポート
１６ 吐出ポート
１９ 一側の油溝
２０ 他側の油溝
２１ 連通路
３１ 切欠き
３２ 絞り通路
３３ タンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば斜板型ポンプ、斜軸型ポンプ等として用いられるアキシャルピストン型油圧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の作業装置用油圧シリンダや旋回用，走行用の油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとしては、ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に設けられた回転軸と、前記ケーシング内に位置して該回転軸と一体に回転するように設けられ、周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダブロックの回転に伴なって軸方向に移動して作動油を吸入，吐出する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックの端面との間に設けられ、前記各シリンダと連通する吸入ポートと吐出ポートとが形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプが広く知られている。
【０００３】
そして、この種の従来技術による油圧ポンプは、エンジン等の駆動源で前記回転軸を回転駆動すると、ケーシング内で該回転軸と共にシリンダブロックが回転される。これにより、該シリンダブロックの各シリンダ内でピストンが往復動され、吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油をピストンによって加圧して吐出ポートに圧油として吐出するようになっている。
【０００４】
ここで、シリンダブロック、ピストンおよび弁板の作動について説明すると、各シリンダのシリンダポートが弁板の吸入ポートと連通するときには、該吸入ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダから突出する方向に移動して前記吸入ポートから該シリンダ内に作動油を吸込む吸入行程となる。一方、前記各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通するときには、該吐出ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダ内に進入する方向に移動して該シリンダ内の作動油を吐出ポート内に吐出する吐出行程となる。そして、この動作（行程）を繰返すようにシリンダブロックを回転することにより、吸入行程で吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油を吐出行程で加圧して吐出ポートに吐出し、この圧油を油圧シリンダや油圧モータに供給するようになっている。
【０００５】
また、他の従来技術として、例えば実開昭５８−１２０８８２号公報等に記載された油圧ポンプでは吸入ポートと吐出ポートとの間にそれぞれ小径のリターンポートを設け、該各リターンポート間を互いに連通させる構成としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるアキシャルピストン型油圧ポンプでは、吸入行程で弁板の吸入ポートを介して作動油を吸込んだシリンダ内の圧力は吐出ポート内の圧力に比べて低圧になる。また、このシリンダ内の圧力は吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに拡張され負圧傾向になる。そして、各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通し始めるときには、該吐出ポート内の高圧な圧油がシリンダポートを介して低圧のシリンダ内に急激に流入（逆流）して大きな圧力変動が生じるから、この圧力変動によってピストンに脈動が生じ、斜板等を介してケーシングから振動や騒音が発生するという問題がある。また、吐出ポートに接続されたホース配管等にも脈動が生じ、ホース配管側からも騒音や振動が発生する。
【０００７】
一方、吐出行程で吐出ポートを介して作動油を吐出したシリンダ内の圧力は吸入ポート内の圧力に比べて高圧になる上に、この各シリンダの圧力は吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに縮小されることにより、さらに圧力上昇することになる。そして、シリンダ内に残った高圧の圧油は吸入ポートと連通し始めたときにシリンダポートを介して吸入ポート内に逆流することがあるため、該吸入ポートからの作動油をスムーズにシリンダ内に吸込むことができず、ポンプ効率が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、上述のように吐出ポートからシリンダ内に逆流する圧油や、シリンダ内から吸入ポート内に逆流する圧油は、シリンダ、吸入ポート内に急激に噴出するジェット流となるから、このジェット流によって各シリンダのシリンダポート、吸入ポートの内壁部に浸食等を生じさせることがあり、ポンプ効率や寿命が大幅に低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、脈動や浸食の発生を防止するための対応策として、前述した他の従来技術では、吸入行程により内部が低圧となったシリンダと吐出行程により内部が高圧となったシリンダとを、小径のリターンポートを介して一時的に連通させ、高圧の作動油を低圧となったシリンダ内へと補給することにより、吐出ポートまたは吸入ポートとシリンダ内との圧力差を小さくできるようにしている。
【００１０】
しかし、この場合には、吐出行程により内部が高圧となったシリンダと、吸入行程により低圧となったシリンダとを瞬間的に連通させる構成であるため、高圧側のシリンダから低圧側のシリンダ内へと十分な圧油を補給することができず、ポンプ効率や寿命を必ずしも十分に向上させることができないという問題がある。
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、脈動による振動、騒音等を効果的に防止でき、ポンプ効率や寿命を確実に向上できるようにしたアキシャルピストン型油圧ポンプを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間に回転軸を挟んで対向した一側の切換弁部、他側の切換弁部が形成された弁板とからなり、前記シリンダブロックには、該弁板との摺動面側に開口しシリンダブロックの回転時に予め決められた移動軌跡に沿って該弁板上を移動することにより前記各シリンダを前記吸入ポート、吐出ポートに連通、遮断させる複数のシリンダポートを形成してなるアキシャルピストン型油圧ポンプに適用される。
【００１３】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記各シリンダポートの移動軌跡から離れた位置で前記弁板にそれぞれ形成され前記一側の切換弁部、他側の切換弁部に沿って一定の範囲に亘り前記弁板の周方向に延びる一側の油溝、他側の油溝と、該一側の油溝と他側の油溝とを常時連通させるように前記弁板に形成された連通路と、前記弁板との摺動面側に位置して前記シリンダブロックにそれぞれ形成され前記各シリンダポートを前記一側の油溝、他側の油溝に対して連通させる複数の補助通路とを備え、前記一側の油溝は、前記一側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通し、前記他側の油溝は、前記他側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通する構成としたことにある。
【００１４】
このように構成することにより、吐出行程を終え一側の切換弁部上に達したシリンダ内に高圧の圧油が残っている場合でも、一側の切換弁部上ではこのシリンダのシリンダポートが補助通路を介して一側の油溝と連通するから、該シリンダの内部に残った圧油を一側の油溝から連通路を介して他側の油溝に向け排出できる。一方、吸入行程を終え他側の切換弁部上に達したシリンダはピストンが下死点に達するまでの間にシリンダ内の容積が僅かに拡張され、負圧傾向になる。しかし、このときにシリンダはシリンダポートが補助通路を介して他側の油溝と連通することにより、前記連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。このように、各シリンダのシリンダポートのうち一側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および一側の油溝を介して連通路と連通し、シリンダ内に残った高圧の圧油を連通路へと排出でき、各シリンダのシリンダポートのうち他側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および他側の油溝を介して前記連通路と連通し、該連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。
【００１５】
また、請求項２に記載した発明では、前記一側の切換弁部は前記各シリンダ内を往復動する各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に位置し、前記他側の切換弁部は各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に位置するように前記弁板に形成し、かつ前記一側の油溝は、前記各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内の残圧を前記補助通路を介して前記連通路内に排出させ、前記他側の油溝は、前記各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内へと前記連通路内の圧力を補助通路を介して補給させる構成としている。
【００１６】
このように構成することにより、吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間に高圧となったシリンダは内部に残った圧油をシリンダポートから補助通路を介して一側の油溝から連通路へと排出できると共に、吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間に低圧となったシリンダは前記連通路から他側の油溝および補助通路を介して圧油が補給され、該シリンダ内が負圧傾向となるのを防止できる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載した発明では、前記弁板に、前記他側の切換弁部に隣接する前記吐出ポートの始点側から予め決められた範囲に亘って周方向に延びる切欠きを形成し、該切欠きは、前記弁板の摺動面側で前記補助通路を介して前記各シリンダと間欠的に連通すると共に、底部側が絞り通路を介してタンクと連通する構成としている。
【００２０】
このように構成することにより、他側の切換弁部上においてピストンが下死点に達するまでの間に負圧傾向となったシリンダが吐出ポート上に達した場合でも、高圧の吐出ポートからシリンダ内に流入（逆流）しようとする圧油を切欠き等を介してタンクに排出でき、このときの排出油を絞り通路で絞ることによりシリンダ内の圧力が急激に変化するのを防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００２２】
ここで、図１ないし図６は本発明の第１の実施例によるアキシャルピストン型油圧ポンプとして可変容量式の斜板型油圧ポンプを例に挙げて示している。
【００２３】
図において、１は斜板型油圧ポンプの外殻をなすケーシングを示し、該ケーシング１は、筒状のケーシング本体２と、該ケーシング本体２の一端側開口部を閉塞するフロントケーシング３と、前記ケーシング本体２の他端側開口部を閉塞するリヤケーシング４とから構成されている。また、前記フロントケーシング３には、後述の回転軸５が挿通される挿通穴３Ａが軸方向に形成されている。
【００２４】
５はケーシング１に軸受６を介して回転自在に支持された回転軸で、該回転軸５は例えばフロントケーシング３の挿通穴３Ａを介して外部に突出し、エンジン等の原動機（図示せず）によって回転駆動される。
【００２５】
７はケーシング１内に位置して回転軸５とスプライン結合によって一体回転するように設けられたシリンダブロックを示し、該シリンダブロック７には、周方向に離間して複数のシリンダ８（１個のみ図示）が軸方向に穿設されると共に、該各シリンダ８に連通し、前記シリンダブロック７の摺動面７Ａ側に長円形状に開口するシリンダポート８Ａが形成されている。
【００２６】
ここで、シリンダブロック７は摺動面７Ａが後述の弁板１４に対して図２に示す矢示Ａ方向で摺動し、このときに各シリンダポート８Ａが後述の吸入ポート１５および吐出ポート１６に沿って延びる移動軌跡Ｒを描くように吸入ポート１５および吐出ポート１６に順次連通、遮断される。また、シリンダブロック７の摺動面７Ａには図３に示す如く補助通路としての径方向溝８Ｂ，８Ｂ，…が形成され、該各径方向溝８Ｂは各シリンダポート８Ａの径方向外側へと一定寸法をもって細溝状に延びている。
【００２７】
９，９，…は各シリンダ８内に摺動可能に挿嵌された複数のピストンを示し、該各ピストン９はシリンダブロック７の回転に伴って各シリンダ８内を往復動し、各シリンダ８内で吸入行程と吐出行程とを繰返すものである。また、該各ピストン９のシリンダブロック７から突出した先端部には球形部９Ａが形成されている。
【００２８】
１０，１０，…は各ピストン９の球形部９Ａ外周側にそれぞれ設けられた複数個のシューで、該各シュー１０は球形部９Ａと摺動自在に嵌合し、後述の斜板１１上で各ピストン９を球形部９Ａを介して揺動自在に支持している。
【００２９】
１１はフロントケーシング３とシリンダブロック７との間に設けられた斜板を示し、該斜板１１の表面側（シリンダブロック７側）は各シュー１０が摺接しつつ回転する摺動面１１Ａとなり、裏面側はフロントケーシング３に形成された凹湾曲状のガイド溝１２に摺動自在に嵌合する半円柱状の傾転摺動部１１Ｂとなっている。また、該斜板１１には、中央部側に穿設され表面側から裏面側に向け拡径された挿通穴１１Ｃと、前記傾転摺動部１１Ｂの側面に形成され、図示しない傾転駆動機構の一部が挿着される傾転機構挿着穴１１Ｄとが形成されている。そして、該斜板１１は前記傾転駆動機構で傾転角が変更されることにより、各ピストン９のストローク量を適宜調整して油圧ポンプの容量（吐出量）を可変に制御するものである。
【００３０】
１３は各シュー１０の外周側に係合しつつ前記斜板１１の摺動面１１Ａに固着された環状のシュー押えで、該シュー押え１３は斜板１１の摺動面１１Ａ上で各シューが円運動を行うのを許し、シリンダブロック７の回転に伴って各ピストン９が各シリンダ８内を往復動するのを補償するものである。
【００３１】
１４はケーシング１のリヤケーシング４に固定され、一側面が摺動面１４Ａとなった弁板を示し、該弁板１４には図３、図４に示す如く、眉形状の吸入ポート１５と吐出ポート１６とが略対称位置となるように周方向に伸長して設けられている。また、吐出ポート１６は図５に示すように、弁板１４の背面１４Ｂ側で３個の吐出穴１６Ａに分岐されると共に、弁板１４に対してシリンダブロック７が矢示Ａ方向に回転するときに、回転方向上流側となる始端側に周方向に伸長するノッチ１６Ｂが形成され、該ノッチ１６Ｂは、各シリンダ８のシリンダポート８Ａと吐出ポート１６とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されている。
【００３２】
さらに、弁板１４の吸入ポート１５と吐出ポート１６との間には、各ピストン９が吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に一側の切換弁部１４Ｃが設けられると共に、該一側の切換弁部１４Ｃと回転軸５を挟んで対向し各ピストン９が吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に他側の切換弁部１４Ｄが設けられている。そして、弁板１４上を摺動する各シリンダ８は一側の切換弁部１４Ｃ上に達したときに吐出ポート１６との連通が絶たれ、他側の切換弁部１４Ｄ上に達したときに吸入ポート１５との連通が絶たれるようになっている。
【００３３】
ここで、ピストン９が上死点位置から下死点位置へとストロークする吸入行程では、各シリンダポート８Ａが吸入ポート１５と連通し、吸入ポート１５を介してシリンダ８内に作動油が吸込まれる。そして、ピストン９が下死点位置から上死点位置へとストロークする吐出行程では、各シリンダポート８Ａが吐出ポート１６と連通し、吐出ポート１６を介してシリンダ８内の作動油を吐出する。
【００３４】
また、前記吸入ポート１５、吐出ポート１６はリヤケーシング４に形成された吸入通路１７、吐出通路１８に常時連通し、吐出通路１８はホース配管等を介して油圧シリンダや油圧モータ（いずれも図示せず）等に接続される。
【００３５】
そして、前記吸入ポート１５，吐出ポート１６は、弁板１４に対してシリンダブロック７が回転されることにより、各シリンダ８のシリンダポート８Ａと間欠的に連通し、吸入通路１７からの油液を各シリンダ８内に吸入させつつ、該各シリンダ８から吐出された圧油を吐出通路１８を介して油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給するものである。
【００３６】
１９は弁板１４の一側の切換弁部１４Ｃ側に形成された一側の油溝を示し、該油溝１９は図２および図３に示すように、各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒよりも径方向外側に位置し、切換弁部１４Ｃの外周側を一定の角度θ１ の範囲に亘り円弧状に延びている。そして、油溝１９は各シリンダ８のシリンダポート８Ａが吐出ポート１６から遮断され吸入ポート１５に連通するまでの間に亘りこのシリンダポート８Ａに径方向溝８Ｂを介して連通する。また、該一側の油溝１９内には弁板１４を貫通する連通孔１９Ａが穿設され、一側の油溝１９は連通孔１９Ａおよび後述する連通路２１を介して他側の油溝２０に常時連通する。
【００３７】
２０は弁板１４の他側の切換弁部１４Ｄ側に形成された他側の油溝を示し、該油溝２０も各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒよりも径方向外側に位置し、切換弁部１４Ｃの外周側を一定の角度θ２ の範囲に亘り円弧状に延びている。そして、油溝２０は各シリンダ８のシリンダポート８Ａが吸入ポート１６から遮断され吐出ポート１６に連通するまでの間に亘りこのシリンダポート８Ａに径方向溝８Ｂを介して連通する。また、該他側の油溝２０内には弁板１４を貫通する連通孔２０Ａが穿設され、他側の油溝２０は連通孔２０Ａおよび後述の連通路２１を介して前記一側の油溝１９に常時連通する。
【００３８】
２１は弁板１４の背面１４Ｂ側に形成された連通路を示し、該連通路２１は図２ないし図５に示すように、吐出ポート１６よりも径方向外側の位置を円弧状に延びている細長の油溝として形成され、弁板１４の背面１４Ｂ側では図１に示す如くリアケーシング４の端面により閉塞されている。そして、該連通路２１はその両端側が油溝１９，２０の連通孔１９Ａ，２０Ａに接続され、一側の油溝１９と他側の油溝２０とは連通路２１を介して常時連通されている。
【００３９】
本実施例による斜板型油圧ポンプは、上述の如き構成を有するもので、まず、原動機によって回転軸５を回転させると、該回転軸５にスプライン結合されたシリンダブロック７が一体に回転される。これにより、各シリンダ８内に挿嵌されたピストン９はシリンダブロック７と共に回転し、その球形部９Ａがシュー１０を介してシュー押え１３に案内されつつ、斜板１１の摺動面１１Ａ上を回転する。この際、斜板１１の摺動面１１Ａは所定の傾転角を有しているから、シリンダブロック７が１回転する間に、ピストン９はシリンダ８内に最も進入した上死点位置とシリンダ８から最も伸長した下死点位置との間をストロークするようになる。
【００４０】
ここで、前記各ピストン９が上死点位置から下死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート８Ａが吸入ポート１５と連通する間は、該吸入ポート１５を介して吸入通路１７からシリンダ８内に油液を吸込む吸入行程となる。一方、ピストン９の下死点位置から上死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート８Ａが吐出ポート１６と連通する間は、シリンダ８内に吸込んだ油液を加圧しつつ吐出ポート１６を介して吐出通路１８から吐出する吐出行程となる。このように、回転軸５を回転駆動してピストン９をシリンダ８内で往復動させることにより、吸込行程と吐出行程とが繰り返えされ、ポンプ作用が行われる。
【００４１】
一方、ポンプの吐出容量を可変制御するには、傾転駆動機構によって斜板１１をガイド溝１２に沿って適宜に傾転させることにより、シリンダ８内の押除け容量を変更して制御するようになっている。
【００４２】
次に、一側の油溝１９、他側の油溝２０および連通路２１を介した圧油の補給動作について、図２ないし図６を参照しつつ詳述する。
【００４３】
まず、各シリンダ８はシリンダブロック７と共に矢示Ａ方向に回転し続けるが、このときに図６中の最も左側（上死点側）に位置するシリンダ８はシリンダポート８Ａが吐出ポート１６から遮断され、一側の油溝１９と径方向溝８Ｂを介して連通される。そして、このシリンダ８内ではこれまでの吐出行程により高圧となった圧油が連通路２１を介して他側の油溝２０に向け排出される。
【００４４】
一方、図６中の最も右側（下死点側）に位置するシリンダ８は、シリンダポート８Ａが吸入ポート１５から遮断され、径方向溝８Ｂを介して他側の油溝２０と連通される。そして、このシリンダ８は吸入行程を終え、ピストン９が下死点に達するまでの間にシリンダ８内の容積が僅かに拡張されることのより負圧傾向になる。
【００４５】
しかし、角度θ１ の範囲に亘り一側の油溝１９と上死点側のシリンダ８とが連通する間は、このシリンダ８内の圧油が連通路２１内に排出され、角度θ２ の範囲に亘り他側の油溝２０と下死点側のシリンダ８とが連通する間は、連通路２１内の圧油が他側の油溝２０を介して下死点側のシリンダ８内に補給されるようになり、この下死点側のシリンダ８内が負圧傾向となるのが防止され、このシリンダ８は予め僅かに昇圧された状態となる。
【００４６】
次に、各シリンダ８が図３の状態から図４の状態へとさらに矢示Ａ方向に移動すると、下死点側にあるシリンダ８のシリンダポート８Ａは一側の油溝１９に対して連通が絶たれ、吐出ポート１６のノッチ１６Ｂ先端へと連通するようになる。このとき下死点側のシリンダ８内は、上死点側のシリンダ８から補給された圧油によって予め昇圧され、吐出ポート１６との圧力差が小さくなっているから、吐出行程に達し始めたシリンダ８内に吐出ポート１６のノッチ１６Ｂ等を介して流入（逆流）する圧油の量は大幅に低減されると共に、ピストン９やホース配管（図示せず）等の脈動が低減され、該吐出ポート１６内の急激な圧力変動が防止される。
【００４７】
かくして、本実施例では各シリンダポート８Ａの移動軌跡Ｒから離れた位置に角度θ１ の範囲に亘り一側の油溝１９を形成すると共に、角度θ２ の範囲に亘り他側の油溝２０を形成したから、一側の切換弁部１４Ｃ上に達したシリンダ８内に高圧の圧油が残っている場合でも、一側の切換弁部１４Ｃ上ではこのシリンダ８のシリンダポート８Ａが径方向溝８Ｂを介して一側の油溝１９と連通し、連通路２１および他側の油溝２０等を通って他側の切換弁部１４Ｄ上のシリンダ８内に連通路２１からの圧油を補給できる。
【００４８】
これにより、他側の切換弁部１４Ｄ上ではシリンダ８内を予備加圧できるから、吐出ポート１６内からシリンダ８内へと圧油が逆流するのを防止でき、吐出ポート１６内の急激な圧力変動を抑え、シリンダ８やホース配管（図示せず）内の圧油等に脈動が発生するのを防止できる。そして、圧油の脈動によるケーシング１等の振動や騒音を大幅に低減することができる上に、吐出ポート１６からシリンダ８内への圧油の逆流を実質的に零とすることができ、圧力損失を小さくしてポンプ効率の向上を図ることができる。
【００４９】
また、上死点側のシリンダ８内に残った圧油を下死点側のシリンダ８に補給することにより、上死点側のシリンダ８内を減圧することができるから、上死点を通過したシリンダ８内から吸入ポート１５内に圧油の流出（逆流）するのを防止でき、該吸入ポート１５からこのシリンダ８内にスムーズに油液を吸入させ、ポンプ効率を向上させることができる。
【００５０】
さらに、吐出ポート１６から下死点を通過したシリンダ８内に流入する圧油や、上死点を通過したシリンダ８内から吸入ポート１５内に流出する圧油を大幅に減少させることができるから、これらの圧油によるジェット流の発生がなくなり、各シリンダ８のシリンダポート８Ａ、吸入ポート１５の内壁部がジェット流等で浸食されるのを確実に防止でき、当該油圧ポンプの寿命を大幅に向上させることができる。
【００５１】
次に、図７は本発明の第２の実施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施例の特徴は、他側の切換弁部１４Ｄに隣接する吐出ポート１６の始点側から所定角度θ３ の範囲に亘って周方向に延びる切欠き３１を形成し、該切欠き３１を、前記弁板１４の摺動面１４Ａ側で径方向溝８Ｂを介して各シリンダ８と間欠的に連通させると共に、切欠き３１の底部側を絞り通路３２を介してタンク３３と連通させる構成としたことにある。
【００５２】
ここで、切欠き３１は吐出ポート１６の外周側に角度θ３ に亘って円弧状に形成され、各シリンダ８と径方向溝８Ｂを介して間欠的に連通すると共に、該切欠き３１の底部側には細穴からなる絞り通路３２の一端側が接続され、該絞り通路３２の他端側はタンク３３内に開口している。
【００５３】
そして、絞り通路３２は、シリンダ８内の油液の脈動を低減させると共に、吐出ポート１６に連通し始めたシリンダ８内の圧力を所望の圧力レベルに保持させるのに十分な流路面積に設定され、これによって、容積フィルタ効果または脈動低減効果が得られるようになっている。
【００５４】
かくして、このように構成された本実施例においても、前記第１の実施例と同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、吐出ポート１６の始点側にタンク３３と連通する切欠き３１を設けたから、他側の切換弁部１４Ｄ上において下死点を通過した後に、シリンダ８が吐出ポート１６に連通し始めたときに、高圧の吐出ポート１６からシリンダ８内に圧油が流入（逆流）しても、この圧油を切欠き３１等を介してタンク３３に排出でき、シリンダ８の圧力が急激に変化するのを防止できる。また、切欠き３１とタンク３３との間には絞り通路３２が設けられているから、容積フィルタ効果によりシリンダ８および吐出ポート１６内の油液の脈動を抑制することができ、ケーシング１やホース配管（図示せず）等の振動や騒音を確実に防止できる。
【００５５】
なお、前記各実施例では、アキシャルピストン型ポンプとして可変容量式の斜板型油圧ポンプを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、固定容量式の斜板型油圧ポンプに適用してもよく、斜軸型油圧ポンプに適用してもよい。
【００５６】
さらに、前記各実施例では、各シリンダ８のシリンダポート８Ａを長円形状に形成した場合を例に挙げて図示したが、シリンダポート８Ａの形状は楕円形状または円形等としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、各シリンダポートの移動軌跡から離れた位置で前記弁板にそれぞれ形成され前記一側の切換弁部、他側の切換弁部に沿って一定の範囲に亘り前記弁板の周方向に延びる一側の油溝、他側の油溝と、該一側の油溝と他側の油溝とを常時連通させるように前記弁板に形成された連通路と、前記弁板との摺動面側に位置して前記シリンダブロックにそれぞれ形成され前記各シリンダポートを前記一側の油溝、他側の油溝に対して連通させる複数の補助通路とを備え、前記一側の油溝は、一側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通し、前記他側の油溝は、他側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通する構成としたから、吐出行程を終え一側の切換弁部上に達したシリンダ内に高圧の圧油が残っている場合でも、該シリンダの内部に残った圧油を一側の油溝から連通路を介して他側の油溝に向け排出できると共に、吸入行程を終え他側の切換弁部上に達したシリンダが負圧傾向になったとしても、このシリンダ内に前記連通路からの圧油を補給でき、該シリンダ内が負圧になるのを確実に防止できる。
【００５８】
即ち、各シリンダのシリンダポートのうち一側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および一側の油溝を介して連通路と連通し、シリンダ内に残った高圧の圧油を連通路へと排出できる。また、各シリンダのシリンダポートのうち他側の切換弁部上に位置するシリンダポートは、前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘り補助通路および他側の油溝を介して前記連通路と連通し、該連通路を介した圧油がシリンダ内に流入し、該シリンダ内が負圧になるのを防止できる。そして、他側の切換弁部上でシリンダ内の圧力を予め高めておくことにより、他側の切換弁部上から吐出ポート上に達したシリンダ内に吐出ポートからの圧油が流入するのを抑制でき、吐出ポートやシリンダ内の急激な圧力変化を防止できると共に、シリンダやホース配管内の圧油等に脈動が発生するのを効果的に低減でき、圧力損失を小さくしてポンプ効率の向上を図ることができる。
【００５９】
また、各シリンダが吐出ポートや吸入ポートに連通し始めるときに各シリンダ内や吸入ポートへと圧油が噴出するのを抑えることができ、これらの圧油によるジェット流の発生を防ぐことによって、各シリンダのシリンダポートや吸入ポートの内壁部が浸食されるのを確実に防止でき、寿命を大幅に延ばすことができる。
【００６０】
一方、請求項２に記載の発明によれば、前記一側の切換弁部は前記各シリンダ内を往復動する各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に位置し、前記他側の切換弁部は各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に位置するように前記弁板に形成し、かつ前記一側の油溝は、前記各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内の残圧を前記補助通路を介して前記連通路内に排出させ、前記他側の油溝は、前記各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内へと前記連通路内の圧力を補助通路を介して補給させる構成としたから、吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間に高圧となったシリンダは、内部に残った圧油をシリンダポートから補助通路を介して一側の油溝から連通路へと排出できると共に、吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間に低圧となったシリンダは前記連通路から他側の油溝および補助通路を介して圧油が補給され、該シリンダ内が負圧傾向となるのを防止できる。
【００６２】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記弁板に、前記他側の切換弁部に隣接する前記吐出ポートの始点側から予め決められた範囲に亘って周方向に延びる切欠きを形成し、該切欠きは、前記弁板の摺動面側で前記補助通路を介して前記各シリンダと間欠的に連通すると共に、底部側が絞り通路を介してタンクと連通する構成としたから、他側の切換弁部上においてピストンが下死点に達するまでの間に負圧傾向となったシリンダが吐出ポートに連通し始めたときに、高圧の吐出ポートからシリンダ内に圧油が流入したとしても、この圧油を切欠き等を介してタンクに排出でき、シリンダに急激な圧力変化が生じるのを防止できる。また、切欠きとタンクとの間には絞り通路を設けているから、容積フィルタ効果によりシリンダおよび吐出ポート内の油液の脈動を抑制することができ、ケーシングやホース配管等の振動や騒音を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による斜板型油圧ポンプを示す縦断面図である。
【図２】吸入ポートおよび吐出ポートを有する弁板等を示す図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向拡大断面図である。
【図３】上死点側のシリンダポートを一側の油溝に連通させ、下死点側のシリンダポートを他側の油溝に連通させた状態を示す図２の要部拡大図である。
【図４】上死点側のシリンダポートが吸入ポートに連通し始め、下死点側のシリンダポートが吐出ポートに連通し始める直前の状態を示す図２の要部拡大図である。
【図５】弁板を背面側から見た図１中の矢示Ｖ−Ｖ方向拡大断面図である。
【図６】シリンダブロック、ピストンおよび吐出ポート等を展開して示す図２中の矢示ＶＩ−ＶＩ方向断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例による斜板型油圧ポンプの弁板、絞り通路およびタンク等の配置を示す図２とほぼ同様の断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
５ 回転軸
７ シリンダブロック
８ シリンダ
８Ａ シリンダポート
８Ｂ 径方向溝（補助通路）
９ ピストン
１４ 弁板
１４Ａ 摺動面
１４Ｃ 一側の切換弁部
１４Ｄ 他側の切換弁部
１５ 吸入ポート
１６ 吐出ポート
１９ 一側の油溝
２０ 他側の油溝
２１ 連通路
３１ 切欠き
３２ 絞り通路
３３ タンク
Claims (3)
- ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され該シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間に回転軸を挟んで対向した一側の切換弁部、他側の切換弁部が形成された弁板とからなり、前記シリンダブロックには、該弁板との摺動面側に開口しシリンダブロックの回転時に予め決められた移動軌跡に沿って該弁板上を移動することにより前記各シリンダを前記吸入ポート、吐出ポートに連通、遮断させる複数のシリンダポートを形成してなるアキシャルピストン型油圧ポンプにおいて、
前記各シリンダポートの移動軌跡から離れた位置で前記弁板にそれぞれ形成され前記一側の切換弁部、他側の切換弁部に沿って一定の範囲に亘り前記弁板の周方向に延びる一側の油溝、他側の油溝と、該一側の油溝と他側の油溝とを常時連通させるように前記弁板に形成された連通路と、前記弁板との摺動面側に位置して前記シリンダブロックにそれぞれ形成され前記各シリンダポートを前記一側の油溝、他側の油溝に対して連通させる複数の補助通路とを備え、
前記一側の油溝は、前記一側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吐出ポートから遮断され前記吸入ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通し、前記他側の油溝は、前記他側の切換弁部に沿って弁板の周方向に延びることにより、前記各シリンダのシリンダポートが前記吸入ポートから遮断され前記吐出ポートに連通するまでの間に亘って該シリンダポートと前記補助通路を介して連通する構成としたことを特徴とするアキシャルピストン型油圧ポンプ。 - 前記一側の切換弁部は前記各シリンダ内を往復動する各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に位置し、前記他側の切換弁部は各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に位置するように前記弁板に形成し、かつ前記一側の油溝は、前記各ピストンが吐出行程から吸入行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内の残圧を前記補助通路を介して前記連通路内に排出させ、前記他側の油溝は、前記各ピストンが吸入行程から吐出行程に切換わるまでの間に対応するシリンダ内へと前記連通路内の圧力を補助通路を介して補給させる構成としてなる請求項１に記載のアキシャルピストン型油圧ポンプ。
- 前記弁板には、前記他側の切換弁部に隣接する前記吐出ポートの始点側から予め決められた範囲に亘って周方向に延びる切欠きを形成し、該切欠きは、前記弁板の摺動面側で前記補助通路を介して前記各シリンダと間欠的に連通すると共に、底部側が絞り通路を介してタンクと連通する構成としてなる請求項１または２に記載のアキシャルピストン型油圧ポンプ。
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