JP4551575B2 - 斜板型ピストンポンプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板の背面を静圧軸受を介して浮遊支持する斜板型ピストンポンプの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の斜板型ピストンポンプとして、例えば次のようなものがある。
【0003】
(1)斜板の背面を浮遊支持する一対の静圧軸受を備え、各静圧軸受のポケットにピストンポンプの吐出圧を導く通路を備えるもの。
【0004】
(2)図16、図17に示すように、シリンダブロック103の吐出領域に対向して斜板101の背面102を浮遊支持する静圧軸受104と、シリンダブロック103の吸込領域に対向して斜板101の背面105を浮遊支持する滑り軸受106とを備えるもの。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、(1)のピストンポンプにあっては、一対の静圧軸受にピストンポンプの吐出圧を導く通路を斜板またはポンプハウジングに形成するため、通路構造が複雑化し、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【0006】
(2)のピストンポンプにあっては、滑り軸受106を設けることにより通路構造の簡素化がはかれるが、長時間に渡って作動させると滑り軸受106の油膜切れが発生しやすくなる。図18は滑り軸受106の所期の面圧分布を示しているが、長時間に渡って作動させると初期なじみによって滑り軸受106の当たりが均一になる部位が生じ、この部位で油膜切れが発生しやすくなり、低い面圧であるのにもかかわらず、滑り軸受106の磨耗量が増大し、ピストンポンプの耐久性を損なう可能性があった。
【0007】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、斜板型ピストンポンプにおいて、通路構造を簡素化し、軸受の磨耗を抑えることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、ピストンを収装し容積室を画成するシリンダと、シリンダを有するシリンダブロックと、シリンダブロックの回転に伴って容積室を拡縮するようにピストンを往復動させる斜板と、ピストンが容積室を収縮させる吐出領域に対向して斜板の背面を傾転可能に支持する第一軸受と、ピストンが容積室を拡張させる吸込領域に対向して斜板の背面を傾転可能に支持する第二軸受と、シリンダブロックおよび斜板を収装するハウジング室とを備える斜板型ピストンポンプに適用する。
【0014】
そして、吐出領域にある容積室から吐出領域に対向する第一軸受に作動油を導く第一圧力導入通路と、ハウジング室から吸込領域に対向する第二軸受に作動油を導く第二圧力導入通路とを備え、第二圧力導入通路は、斜板の側面に開口する通孔と、第二軸受に開口する通孔と、によって構成され、ハウジング室の作動油の一部が第二圧力導入通路を通って第二軸受に導かれることを特徴とするものとした。
【0021】
【発明の作用および効果】
第1の発明によると、ピストンポンプの作動時、各ピストンから斜板に働く荷重の作用点は吐出領域に位置するため、吐出領域に対向する第一軸受が受ける荷重は吸込領域に対向した第二軸受が受ける荷重に比べて大きい。
【0022】
吐出領域に対向した第一軸受は容積室で加圧された作動油の一部が第一圧力導入通路を通って導かれ、斜板の背面を油膜を介して浮遊支持し、フリクションを抑えて制御精度を高められるとともに、耐久性を確保できる。
【0023】
吸込領域に対向した第二軸受はハウジング室の作動油の一部が第二圧力導入通路を通って連続的に導かれ、斜板の背面を油膜を介して浮遊支持する。このように第二圧力導入通路を介して第二軸受に導かれる圧力は、ハウジング室の圧力となるが、吸込領域に対向した第二軸受が受ける荷重は吐出領域に対向する第一軸受に比べて小さいため、斜板の背面を油膜を維持するのに十分な油圧が得られ、第二軸受のフリクションを抑えて制御精度を高められるとともに、耐久性を確保できる。
【0024】
さらに、第二軸受に導かれる作動油が斜板上を高速回転するピストンシューを通らないため、作動油に混入した異物がピストンシューに噛み込まれて斜板等に損傷を与えることを防止できる。
【0025】
また、一対の軸受にピストンポンプの吐出圧を導く通路を設ける従来装置に比べて通路構造が簡素化され、製品のコストダウンがはかれる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考例を添付図面に基づいて説明する。
【0027】
図1、図2に示すように、回転斜板式のピストンポンプ1は、ポンプハウジング2とカバー10とにより形成されるハウジング室24にシリンダブロック3および斜板4が収装される。
【0028】
シリンダブロック3はシャフト5を介して回転駆動される。シャフト5は、その一端がポンプハウジング2にベアリング12を介して支持され、その途中がカバー10にベアリング11を介して支持される。シャフト5はカバー10から外部へ突出されるその一端に動力源として図示しないエンジンから回転が伝達される。
【0029】
シリンダブロック3には複数本のシリンダ6がその回転軸と略平行に、かつその回転軸を中心とする略同一円周上に一定の間隔を持って並んで配置される。
【0030】
各シリンダ6にはピストン8がそれぞれ挿入され、両者の間に容積室7が画成される。各ピストン8の一端側はシリンダブロック3から突出され、斜板4に接するシュー9を介して支持される。シリンダブロック3が回転すると、各ピストン8は斜板4との間で往復動し、シリンダ6の容積室7を拡縮させる。
【0031】
ここで、シリンダブロック3においてピストン8が容積室7を収縮する領域を吐出領域とし、ピストン8が容積室7を拡張する領域を吸込領域とする。
【0032】
シリンダブロック3が摺接するポートプレート15には、吸込領域の各容積室7に連通する第二ポート13と、吐出領域の各容積室7に連通する第一ポート14が形成される。シリンダブロック3の回転に伴い、第二ポート13にかかる位置ヘッドまたはチャージポンプによる圧力ヘッド等の手段から圧送される作動油が通路18を介して第二ポート13から各容積室7に供給される一方、各容積室7から第一ポート14へと吐出される作動油が通路19を介して油圧機器へと導かれる。
【0033】
ピストンポンプ1の吐出量を可変とするため、図3に示すように、斜板4の背面31,41は円柱面状に形成され、第一、第二の軸受42,32を介して傾転可能に支持される。ポンプハウジング2内には斜板4を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリング21を備える。そして、傾転スプリング21に抗して斜板4を傾転角が大きくなる方向に駆動する駆動ピストン23を備える。駆動ピストン23は第一ポート14から導かれるポンプ吐出圧により斜板4を傾転角が大きくなる方向に駆動する。本参考例では、吐出領域と吸込領域が変わらないように斜板4の傾転角度が限定されている。
【0034】
図4に示すように、斜板4の背面31,41はシリンダブロック3の回転軸を挟んで形成される。第二軸受32はシリンダブロック3の吸込領域に対向し、第一軸受42はシリンダブロック3の吐出領域に対向するように配置されている。
【0035】
第一、第二の軸受42,32は斜板4の円柱面状背面41,31に摺接するブッシュ43,33を備え、各ブッシュ43,33がビス45,35を介してカバー10に締結される。
【0036】
そして、吐出領域にある容積室7から吐出領域に対向する第一軸受42に作動油を導く第一圧力導入通路50と、吸込領域にある容積室7から吸込領域に対向する第二軸受32に作動油を導く第二圧力導入通路60とを備える。
【0037】
第一圧力導入通路50は、ピストン8を貫通する通孔51と、球面座22を貫通する通孔53と、シュー9を貫通する通孔54と、斜板4を貫通する通孔55とによって構成される(図1、図2参照)。通孔55の途中にはオリフィス56が介装される。シリンダブロック3の回転に伴いシュー9が斜板4上を摺動することにより、シュー9の通孔54に斜板4の通孔55が連通し、シリンダ6内で加圧された作動油が第一軸受42に間欠的に導かれる。これにより、第一軸受42は油膜を介して斜板4の背面41を浮遊支持する静圧軸受として機能する。
【0038】
図3の(c)図、(D)図、図4に示すように、斜板4の背面41には周方向に延びる2条の導油溝46が形成される。第一圧力導入通路50は背面41の最も面圧が高くなる中央部に形成されている。第一圧力導入通路50を介して第一軸受42に供給された作動油は導油溝46を介して背面41の周方向に導かれる。
【0039】
第二圧力導入通路60は、ピストン8を貫通する通孔51と、球面座22を貫通する通孔53と、シュー9を貫通する通孔54と、斜板4を貫通する1本の通孔61とによって構成される(図1、図2参照)。シリンダブロック3の回転に伴いシュー9が斜板4上を摺動することにより、シュー9の通孔54に斜板4の通孔61が連通し、シリンダ6内に送られた作動油が第二軸受32に間欠的に導かれる。これにより、第二軸受32は油膜を介して斜板4の背面41を浮遊支持する静圧軸受として機能する。
【0040】
図3の(a)図、(d)図、図4に示すように、斜板4の背面31には周方向に延びる油溜ポケット36が形成される。油溜ポケット36は背面31の最も面圧が高くなる中央部に形成されている。第二圧力導入通路60は油溜ポケット36の中央部に開口している。第二圧力導入通路60を介して第一軸受42に供給された作動油は油溜ポケット36を介して背面31の周方向に導かれる。
【0041】
以上のように構成される本参考例につき、次に作用を説明する。
【0042】
ピストンポンプ1は、シリンダブロック3の1回転につき、各ピストン8がシリンダ6を1回往復動する。シリンダ6の容積室7が拡張する吸込行程では、作動油が第二ポート13から容積室7に供給される。シリンダ6の容積室7が収縮する吐出行程では、加圧された作動油が容積室7から第一ポート14へと吐出する。
【0043】
このピストンポンプ1の作動時、各ピストン8から斜板4に働く荷重の作用点は吐出領域に位置するため、吐出領域に対向する第一軸受42が受ける荷重は吸込領域に対向した第二軸受32が受ける荷重に比べて大きい。
【0044】
この吐出領域に対向した第一軸受42にはシリンダ6内の容積室7で加圧された作動油の一部が第一圧力導入通路50を通って間欠的に導かれる。第一圧力導入通路50を介して第一軸受42に供給された作動油は導油溝46を介して背面41の周方向に導かれる。こうして、第一軸受42は斜板4の背面41を油膜を介して浮遊支持し、フリクションを抑えて耐久性を確保できる。
【0045】
ピストンポンプ1の吐出圧と吐出流量(押しのけ容積)の関係は、傾転スプリング21の弾性復元力と駆動ピストン23の力のバランスによって定まるが、上述したように第一軸受42のフリクションが抑えられることにより、斜板4の円滑な作動が維持され、設定された目標特性に近い特性が得られる。
【0046】
吸込領域に対向した第二軸受32はシリンダ6内の容積室7に供給された作動油の一部が第二圧力導入通路60を通って間欠的に導かれ、斜板4の背面31を油膜を介して浮遊支持する。このように第二圧力導入通路60を介して第二軸受32に導かれる圧力は、第一圧力導入通路50を介して第一軸受42に導かれるポンプ吐出圧力に比べて小さいが、吸込領域に対向した第二軸受32が受ける荷重は吐出領域に対向する第一軸受42に比べて小さいため、斜板4の背面31を油膜を介して浮遊支持するのに十分な油圧が得られる。
【0047】
第二圧力導入通路60を介して第二軸受32に供給された作動油は油溜ポケット36を介して背面31の面圧の高い部位に導かれる。これにより、第二軸受32は油膜が維持され、フリクションを抑えてポンプ吐出圧の制御精度を高められるとともに、耐久性を確保できる。
【0048】
また、一対の軸受にピストンポンプの吐出圧を導く通路を設ける従来装置に比べて通路構造が簡素化され、製品のコストダウンがはかれる。
次に図5、図6に示す他の参考例を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【0049】
第二圧力導入通路60は、斜板4を貫通する一対の通孔63,64とによって構成される。斜板4の背面31には各通孔63,64が接続する一対の油溜ポケット65,66が形成される。各油溜ポケット65,66は背面31の最も面圧が高くなる中央部を挟むように配置される。
【0050】
この場合、シューが斜板4上を摺動することにより、シューの通孔に斜板4の通孔63,64が連通し、シリンダ6内に送られた作動油が第二軸受32の各油溜ポケット65,66に間欠的に導かれる。斜板4が傾転するのに伴い各油溜ポケット65,66に導かれる作動油が第二軸受32に供給され、第二軸受32は油膜が維持され、フリクションを抑えてポンプ吐出圧の制御精度を高められるとともに、最も面圧が高くなる中央部の面積を確保できることにより、第二軸受32の耐久性を確保できる。
【0051】
次に図7〜図9に示す他の参考例を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【0052】
第一圧力導入通路50は、ポンプハウジング2に形成され第一ポート14に連通する通孔57、カバー10に形成される通孔58によって構成される。これにより、ピストンポンプ1の作動時、第一軸受42にはシリンダ6内の容積室7で加圧された作動油の一部が第一圧力導入通路50を通って連続的に導かれ、高負荷時にも油膜を維持できる。
【0053】
第二圧力導入通路60は、前記参考例と同様に、斜板4を貫通する通孔61とによって構成される。第二軸受32にはシリンダ6内に送られた作動油の一部が間欠的に導かれる。
【0054】
次に図10〜図13に示す他の参考例を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【0055】
斜板4はシリンダブロック3の回転軸と直交する中立位置から両方向に傾転するように構成され、吐出領域と吸込領域が切換わるようになっている。
【0056】
各容積室7からの作動油を第一、第二軸受42,32に導く第一、第二圧力導入通路71,72が形成される。第一、第二圧力導入通路71,72は、ピストンポンプ1およぴ斜板4等を貫通して形成され、前記第一圧力導入通路50と同一構造とする。
【0057】
斜板4の背面41,31には周方向に延びる2条の導油溝46が第一、第二圧力導入通路71,72の開口端を挟むようにして形成される。第一、第二圧力導入通路71,72は、各背面41,31の最も面圧が高くなる中央部に開口している。
【0058】
この場合、図8に示すように、斜板4の傾転角度が中立位置を境に切換わるのに伴って、吐出領域と吸込領域が切換わるとともに、第一、第二圧力導入通路71,72から第一、第二軸受42,32に導かれる圧力が切換わる。これにより、第一、第二軸受42,32は油膜が維持され、フリクションを抑えてポンプ吐出圧の制御精度を高められるとともに、耐久性を確保できる。
【0059】
次に図14、図15に示す本発明の実施の形態を説明する。なお、前記参考例と同一構成部には同一符号を付す。
【0060】
吐出領域の容積室7から吐出領域に対向する第一軸受42に作動油を導く第一圧力導入通路50と、ハウジング室から吸込領域に対向する第二軸受32に作動油を導く第二圧力導入通路80とを備える。
【0061】
第一圧力導入通路50は、前記参考例と同様にピストンおよび斜板4を貫通して形成され、シューが斜板4上を摺動することにより、容積室で加圧された作動油が第一軸受42に間欠的に導かれる。
【0062】
第二圧力導入通路80は、斜板4の側面81およびシャフト挿通穴28に開口する通孔82と、第二軸受32に開口する通孔83とによって構成される。これにより、ハウジング室の作動油の一部が第二圧力導入通路80を通って連続的に導かれる。
【0063】
図14の(a)図、(d)図、図15に示すように、斜板4の背面31には周方向に延びる油溜ポケット84が形成される。油溜ポケット84は背面31の最も面圧が高くなる中央部に形成されている。第二圧力導入通路68は油溜ポケット84の中央部に開口している。第二圧力導入通路80を介して第一軸受42に供給された作動油は油溜ポケット84を介して背面31の周方向に導かれる。
【0064】
このように第二圧力導入通路80を介して第二軸受32に導かれる圧力は、ハウジング室の圧力となるが、吸込領域に対向した第二軸受32が受ける荷重は吐出領域に対向する第一軸受42に比べて小さいため、斜板4の背面31を油膜を介して浮遊支持するのに十分な油圧が得られる。これにより、第二軸受32は油膜が維持され、フリクションを抑えてポンプ吐出圧の制御精度を高められるとともに、耐久性を確保できる。
【0065】
この場合、第二軸受32に導かれる作動油が斜板4上を高速回転するピストンシューを通らないため、作動油に混入した異物がピストンシューに噛み込まれてピストンシューや斜板4等に損傷を与えることを防止できる。
【0066】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例を示すピストンポンプの平面図。
【図2】同じくピストンポンプの側面図。
【図3】同じく斜板の四面図。
【図4】同じく斜板の背面図。
【図5】他の参考例を示す斜板の四面図。
【図6】同じく斜板の背面図。
【図7】他の参考例を示すピストンポンプの平面図。
【図8】同じくピストンポンプの側面図。
【図9】同じく斜板の四面図。
【図10】他の参考例を示すピストンポンプの平面図。
【図11】同じくピストンポンプの側面図。
【図12】同じく斜板の四面図。
【図13】同じく斜板の背面図。
【図14】本発明の実施の形態を示す斜板の四面図。
【図15】同じく斜板の背面図。
【図16】従来例を示すピストンポンプの平面図。
【図17】同じくピストンポンプの側面図。
【図18】同じく斜板の面圧分布示す図。
【符号の説明】
1 斜板型ピストンポンプ
2 ポンプハウジング
3 シリンダブロック
4 斜板
6 シリンダ
7 容積室
8 ピストン
9 シュー
31 背面
32 第二軸受
36 油溜ポケット
41 背面
42 第一軸受
46 導油溝
50 第一圧力導入通路
80 第二圧力導入通路
Claims (1)
- ピストンを収装し容積室を画成するシリンダと、前記シリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの回転に伴って前記容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、前記ピストンが前記容積室を収縮させる吐出領域に対向して前記斜板の背面を傾転可能に支持する第一軸受と、前記ピストンが前記容積室を拡張させる吸込領域に対向して前記斜板の背面を傾転可能に支持する前記第二軸受と、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収装するハウジング室と、を備える斜板型ピストンポンプにおいて、前記吐出領域にある前記容積室から前記吐出領域に対向する前記第一軸受に作動油を導く第一圧力導入通路と、前記ハウジング室から前記吸込領域に対向する前記第二軸受に作動油を導く第二圧力導入通路と、を備え、前記第二圧力導入通路は、前記斜板の側面に開口する通孔と、前記第二軸受に開口する通孔と、によって構成され、前記ハウジング室の作動油の一部が前記第二圧力導入通路を通って前記第二軸受に導かれることを特徴とする斜板型ピストンポンプ。
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