JP2009013908A - ピストンポンプ又はモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンポンプ又はモータの上死点、下死点での閉じ込みによる騒音を低減する。
【解決手段】上死点、下死点にそれぞれ開口穴４１，４２を設け、逆止弁４５を介して高圧側ポートに接続する。さらに、開口穴同士を連通路４３で接続し、逆止弁を介して高圧側ポートに接続する。さらには、逆止弁の出口４６をシャトル弁５０に接続し、２のポートの内の高圧ポート側を選択し、上死点、下死点で発生する閉じ込み圧力を高圧ポート側へ逃す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ピストンポンプ又はモータに関し、さらに詳細にはポンプとモータ両方に使用できることができ、閉じ込み行程での騒音を低減したピストンポンプ又はモータに関する。

従来、例えば、回転支持軸に対して回転可能にされたシリンダに放射状に明けられた複数のピストン穴と、ピストン穴に連通して回転支持軸側に設けられた高圧又は低圧ポートと選択的に連通する開口穴と、ピストン穴に放射軸方向に移動可能にされたピストンと、でピストン室を形成し、シリンダの回転に伴い、ピストンの反前記ピストン室側に揺動可能に連結されたシューの先端に設けられた部分円筒面をカムリングの内周面に摺動させることにより、ピストン室を拡縮して、ポンプ又はモータ作用をするラジアルピストンポンプ又はモータは公知である。かかるラジアルピストンポンプ又はモータの騒音はシリンダ室の圧油が低圧側へ一気に排出されることにより大きくなることが知られている。この対策のため、特許文献１では上死点に減圧蓄圧器を下死点側では加圧蓄圧器を設け、シリンダ室の急減期な圧力変動を防止し騒音低減を計っている。

また特許文献２ではアキシャルピストンポンプ又はモータの一種である斜軸型可変容量モータにおいて、バルブプレートの高圧側と低圧側バルブポート間のデッドポイント（上死点及び下死点）に開口する連通孔とタンクへ接続する圧力調整バルブを設け、閉じ込み圧を防止し、低騒音化を計っている。
特開２００２−３６４５２５ 特開平１１−２８０６３６

しかしながら、特許文献１においては、ポンプとしての使用方法では効果があるが、モータのような回転方向が異なり、高圧側は変わるような使用方法には適さない。また、蓄圧器を設けるためサイズが大きくなり、コストアップするという問題がある。

また特許文献２においては、圧力調整バルブの設定圧を最高負荷圧に設定すると低圧時の閉じ込みに効果がなく騒音対策にならないという問題があった。一方、圧力調整バルブの設定圧を低くすると、シリンダ穴が高圧側のノッチ（逃げ溝）と連通孔にまたがったときには高圧の圧油が連通孔、圧力調整バルブを通って低圧側に流れるため圧油の損失を生じたり、油圧モータの場合には、供給圧力と負荷からの慣性力により高圧が発生し、低速時に止まらなくなる問題が発生する。かかる問題を解決するためには使用圧力や発生圧力により、圧力調整バルブの圧力を都度調整をしなければならない。また、圧力調整バルブから閉じ込み圧がケース内に逃げる場合はケース内にサージ圧力が発生し、オイルシールが破損する可能性がある。また別に配管する場合はコストアップとなる等の問題があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、上死点と下死点におけるシリンダのピストン室内で閉じ込みが発生しないようにし低騒音化を計ると共に、モータ使用時においても低速時に止まらなくなる問題や、圧力条件の影響の少ない、また、サージ圧等の発生も少なく、簡単な構造で作動の確実なピストンポンプまたはモータを提供することを目的とする。

本発明においては、回転するシリンダに等間隔に設けられた複数のピストン穴にそれぞれ出入り可能にされたピストンによりピストン室を形成し、前記ピストンを順次往復動させて、前記シリンダの１回転毎に、前記シリンダ回転中心対称位置で前記ピストンのそれぞれが上死点及び下死点となるようにされ、前記ピストン穴の反ピストン側に設けられたシリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に前記高圧又は低圧の２つのポート間を連通し、前記高圧又は低圧ポートに流体を出入り可能にされたピストンポンプ又はモータにおいて、前記上死点位置で前記上死点を通過するシリンダポートに開口する上死点側開口穴と、前記下死点位置で前記下死点を通過するシリンダポートに開口する下死点側開口穴と、を備え、前記上死点側開口穴から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた上死点側逆止弁と、前記下死点側開口穴から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた下死点側逆止弁と、を有するピストンポンプ又はモータを提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、本発明においては、上死点又は下死点の開口穴からの圧油を逆止弁を通して、低圧側でなく高圧側のポートに戻すようにした。従って、上死点又は下死点での閉じ込み圧は高圧側ポートの圧力より大きくなると逆止弁を開いて高圧側ポートに流れ出し、閉じ込み圧は高圧側ポートの作動圧に逆止弁の作動圧（例えば０．０１〜０．５ＭＰａ）をプラスした圧力しか上がらない。また、低圧で作動しているときの閉じ込み圧も同様に低圧となる。なお、下死点とは、ピストン穴とピストンとで形成するピストン室内の容積が最大となる位置、上死点とはピストン室内の容積が最小となる位置をいう。

一般のピストンポンプ又はモータのピストン数は奇数にされ、上死点と下死点とでピストン室の位相がずれている。また、ピストン室を介して高圧側ポートと低圧側ポートとを短絡しないような位置とすることができる。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記上死点側及び下死点側逆止弁に代えて、前記上死点側開口穴と前記下死点側の開口穴を連通する連通路と、前記連通路から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた逆止弁と、を備え、前記ピストン室及び前記連通路を介して前記高圧側及び低圧側ポート間が連通しないようにされているピストンポンプ又はモータを提供する。

即ち、上死点側開口穴と前記下死点側開口穴を連通することにより、上死点の高圧の圧油が下死点側に供給されるため、下死点側では低圧のシリンダ室に連通穴の圧油が供給され下死点部のシリンダ室の圧力が更に緩やかに昇圧される。なお、上死点及び下死点で高圧及び低圧ポートが短絡しないように配置される必要があるのはいうまでもない。また、請求項１の発明においては、上死点側、下死点側にそれぞれ逆止弁を設けているが、請求項２に記載の発明においては連通路と高圧側ポートとをつなぐ逆止弁１つで同様の作用ができる。

また、ピストンポンプ又はモータは一方向回転ばかりでなく、両回転のものもある。かかる場合について、請求項３に記載の発明においては、前記シリンダが両回転可能なピストンポンプ又はモータであって、前記２つのポートと前記逆止弁の出口との間にシャトル弁が設けられ、前記シャトル弁は前記２つのポート間を遮断するが、前記逆止弁の出口と高圧側ポートを連通し、前記逆止弁の出口と低圧側ポートを遮断するようにされているピストンポンプ又はモータを提供する。

即ち、逆止弁の出口にシャトル弁を設けることにより、両回転油圧モータや両回転ポンプのような場合には、どちらのポートが高圧になっても、上死点あるいは下死点の連通穴は高圧側ポートと連通するので、回転方向に関係せず閉じ込み圧を高圧側に流出させることができる。

より具体的には、請求項４に記載の発明においては、前記ピストンポンプ又はモータは、本体内に固定されたピントルと、前記ピントルの外周を回転可能にされたシリンダと、前記シリンダに放射状に明けられた複数のピストン穴と、それぞれの前記ピストン穴に連通し前記シリンダのピントル側内周に開口するシリンダポートと、前記シリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に連通する前記ピントル筒面上に設けられた２つのピントルポートと、前記ピストン穴に装入されピストン室を形成する放射軸方向に移動可能にされたピストンと、を備え、前記シリンダの回転に伴い、前記ピストンの反前記ピストン室側に揺動可能に連結されたシューの先端に設けられた部分円筒面をカムリングの内周面に摺動させることにより、前記ピストン室を拡縮して、ポンプ又はモータ作用をするようにされたラジアルピストンポンプ又はモータであって、前記２つのピントルポートは前記高圧側又は低圧側ポートのいずれか一方とされ、前記上死点側開口穴と前記下死点側開口穴とが前記２つのピントルポート間にそれぞれ設けられているラジアルピストンポンプまたはモータを提供する。

これにより、ラジアルピストンポンプ又はモータにあって、上死点、下死点での閉じ込み圧を高圧ポート側に逃がすことができる。

また、請求項５に記載の発明においては、前記逆止弁およびシャトル弁が前記ピントル内に設けられているラジアルピストンまたはモータとした。

さらに、請求項６に記載の発明においては、前記ピストンポンプ又はモータは、本体に対して回転可能にされた駆動軸と、前記駆動軸と供回りするシリンダと、前記シリンダの軸方向に同心状に明けられた複数のピストン穴と、それぞれの前記ピストン穴に連通し前記シリンダの反ピストン側端面に開口するシリンダポートと、前記シリンダ端面に摺接するバルブプレートと、前記シリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に連通する前記バルブプレート摺接面に設けられた２つの繭状のバルブポートと、前記ピストン穴に装入されピストン室を形成する軸方向に移動可能にされたピストンと、を備え、前記シリンダの回転に伴い、前記ピストンの反前記ピストン室側に連結されたシューの先端を斜板に摺接又は斜板又は車軸に接続させることにより、前記ピストン室を拡縮して、ポンプ又はモータ作用をするようにされたアキシャルピストンポンプ又はモータであって、前記２つのバルブポートは前記高圧側又は低圧側ポートのいずれか一方とされ、前記上死点側開口穴と前記下死点側開口穴とが前記２つのバルブポート間にそれぞれ設けられているアキシャルピストンポンプまたはモータを提供する。

これにより、アキシャルピストンポンプ又はモータにあっても、上死点、下死点での閉じ込み圧を高圧ポート側に逃がすことができる。

また、一方向回転ポンプの場合は、高圧側ポートは一定である。そこで、請求項７に記載の発明においては、前記シリンダは一方向回転のピストンポンプであって、前記低圧側ポートが吸入ポートであり、前記高圧側ポートが吐出ポートであるピストンポンプを提供する。

本発明によれば、上死点又は下死点の開口穴からの圧油を逆止弁を通して、高圧側のポートに戻すようにし、上死点又は下死点での閉じ込み圧は、高圧側ポートの作動圧程度（高圧側ポート圧力＋逆止弁クラッキング圧力＋連通路の圧力損失等）しか上がらないようにした。このとき、ポンプ又はモータとしては、作動している高圧側のポート圧力に応じた騒音を発生しているが、高圧作動では、閉じ込みによる騒音の発生は目立たない。また、低圧で作動しているときの閉じ込み圧も同様に低圧となる。

このように、本発明においては、上死点あるいは下死点の部分での閉じ込みによる高圧の発生が無いため、騒音が小さく、さらには、上死点または下死点の部分を長く取ることができ、シリンダ室の圧力を緩やかに変化させるため逃げ溝を長くすることができ、シリンダ室内の圧力の急激な上昇、下降を防止できより低騒音となる。また、圧力損失も逆止弁の作動圧程度となり、圧損によるエネルギー損失も少ない。さらに、圧力調整も不要であり、負荷圧による低速時の流れも防止できる。また、圧力を設定する必要もなく、圧力条件の影響も少ない。また、サージ圧等の発生も少なく、簡単な構造で作動も確実である。

また、請求項２に記載の発明においては、上死点側開口穴と下死点側の開口穴を連通させ、上死点の高圧油を下死点側に供給し、下死点部のシリンダ室の圧力を緩やかに昇圧させるので、閉じ込みばかりでなく、膨張時のキャビテーションを防ぎ、キャビテーションにより騒音の発生を抑える。また、連通路と高圧側ポートとをつなぐ逆止弁１つでよいので、小型、軽量となる。

さらに、請求項３に記載の発明においては、逆止弁の出口にシャトル弁を設け、油圧モータの使用のようにどちらのポートが高圧になっても、上死点あるいは下死点の連通穴は高圧側ポートと連通させ回転方向に関係せず閉じ込み圧を高圧側に流出させることができるので、両回転ピストンポンプ又はモータであっても上死点、下死点での閉じ込み等による騒音の発生を低減することができる。

また、請求項４に記載の発明においては、ピストンを回転シリンダに放射状に配置したラジアルピストンポンプ又はモータの上死点、下死点での閉じ込み圧を高圧ポート側に逃がすようにしたので、低騒音のラジアルピストンポンプ又はモータを提供する。さらに、請求項５に記載の発明においては、ラジアルピストンでは、比較的大きな部品となるピントル内に逆止弁、シャトル弁を設けられるので、本体を大きくする必要がない。

さらに、請求項６に記載の発明においては、ピストンを回転シリンダの軸方向に同心に配置したアキシャルピストンポンプ又はモータの上死点、下死点での閉じ込み圧を高圧ポート側に逃がすことができるので、低騒音のアキシャルピストンポンプ又はモータを提供する。

また、請求項７に記載の発明においては、一方向回転のピストンポンプでは、低圧側ポートを吸入ポート、高圧側ポートを吐出ポートとすればよい等、種々のピストンポンプ又はモータに容易に適用できるものとなった。

本発明の実施の形態に係る両回転型ラジアルピストンポンプの場合について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係るラジアルピストンポンプの縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、２において、両回転形ラジアルピストンポンプ１００は、円柱状のピントル２は本体１の固定穴１ａに一方２ａが圧入固定され、他方２ｂが本体１に明けられた偏心穴１ｂに突出している。回転支持軸であるピントル２の突出部２ｂには径方向に図で見て上半分側に開口する第１ピントルポート１１と下半分側に開口する第２ピントルポート１２が設けられている。各ポートはピントル内を軸方向に明けられたそれぞれ２本の第１、第２連通路１１ａ、１２ａを通って、圧入固定部２ａの径方向に明けられた図で見て上側に開口する第１吸排穴１１ｂと下側に開口する第２吸排穴１２ｂを介して、本体１に設けられた第１外部ポート１３、第２外部ポート１４に接続されている。

ピントル２の突出部２ｂの外周２ｄに微少隙間をもって突出部と同幅の摺動面を有するシリンダ３が回転可能に嵌め込まれている。シリンダ内には径方向に放射状に延びる複数のピストン穴４が形成されピントル側に向かってシリンダポート１０が開口し、シリンダポート１０はそれぞれ第１、第２ピントルポート１１，１２と選択的に連通可能にされている。このピストン穴４にピストン５が径方向に往復運動可能に挿入され、シリンダポート１０、ピストン穴４、ピストン５により、ピストン室４ａが形成されている。

ピストン５の内側にシュー６の球面継手６ａが嵌合し、シュー６が揺動可能にリンク結合されている。シュー６の他端である先端に部分円筒面７が形成され、この部分円筒面がシューの外側に配置されたカムリング８の内周面８ａを滑りながら、シリンダ３と共にピントル２の外周２ｄを偏芯して回転するようにされている。この回転により、前記ピストン室４ａを拡縮して、流体を給排可能にされている。

図１に示すように、シリンダ３はピントル突出部２ｂ側に延び、オルダム結合１５ａにより、ピントル駆動軸１５に係合されている。ピントル駆動軸１５はピントル２及びシリンダ３を内包固定しながら本体１内の偏心穴１ｂを塞ぐカバー２１に明けられた軸穴２１ａにボールベアリング２１ｂを介して回転自在に支持されている。なお、符号２１ｃは軸シール、２１ｄは軸方向固定の為のスナップリングである。これにより、駆動軸１５によりシリンダ３を外部から回転させることができる。

シュー６の部分円筒面７が内周面８ａを摺接するカムリング８は本体１の偏心穴１ｂに挿入固定される。この場合は固定容量ポンプ又はモータとなる。なお、可変容量の場合は、例えば、図示されていない容量調整用アクチュエータによりカムリング８をピントル２の中心に対して偏心移動自在にできるように支持し、ピントル２とカムリング８との中心位置を偏心又は同心に調整できるようにされる。また、支持リング２２がシュー６の両側背面に係合され、シュー面がカムリング８の内周面８ａから離隔しないようにされている。また、ピントル２、シリンダ３、カムリング８等の軸方向相対位置がずれないように、カバー２１によりカムリング８、支持リング２２を支えている。偏心穴１ｂはカバー２１に設けられたドレーンポート２３と連通し、ドレーンポート２３は図示しない低圧のドレーンに開放されている。

図２において、ピントル２及びシリンダ３を右回転（矢印方向）させると、下半分ではピストン室４ａが徐々に拡張し、第２外部ポート１４、第２吸排穴１２ｂ、第２連通路１２ａ、第２ピントルポート１２、シリンダポート１０を通って流体が吸入される。このとき第２外部ポート等は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成する。

一方、上半分ではピストン室４ａが徐々に縮小し、シリンダポート１０、第１ピントルポート１１、第１連通路１１ａ、第１吸排穴１１ｂ、第１外部ポート１４、を通って流体が排出（吐出）される。このとき第１外部ポート等は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。回転方向を逆にすれば、それぞれ逆となる。また、第１及び第２ピントルポート間にはピストンの上又は下死点を挟んで、第１及び第２ピントルポート間が短絡しない長さで、摺接面や圧力変動を緩和するための逃がし溝が設けられている。かかる構成については、一般的なラジアルピストンポンプと同様であるので詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、特にピントル２の第１、第２ピントルポート１１，１２の中間、即ち、ピストン室４ａの内容積が最大となるピストン５の下死点（図２で左側）に下死点開口穴４１、ピストン室４ａの内容積が最小となるピストン５の上死点（図２で右側）に上死点開口穴４２が開口され、両開口穴は連通路４３で連通されている。連通路４３のほぼ中間位置でピントル軸に沿って軸方向流路４４が形成され、連通路４３側に流体が逆流しないように逆止弁４５が設けられている。

逆止弁４５の出口４６にはシャトル弁５０が設けられている。シャトル弁５０は互いに対向する第１弁座５１、第２弁座５２が設けられ、弁座間の中央より分岐して分岐ポート５３が設けられ、さらに、分岐ポートは逆止弁４５の出口４６に接続されている。弁座間を移動可能に弁棒５４設けられており、弁棒の両側にはそれぞれ弁座に着座し密閉する円錐状のシート面５５、５６が形成され、シート面間は同時には両弁座に着座できない長さにされている。また、シート面の着座位置より外周側には切り欠き溝５７、５８が設けられ分岐穴と連通されている。さらに、第１弁座５１の中央穴５９は第１吸排穴１１ｂに連通され、第２弁座５２の中央穴６０は第２吸排穴１２ｂに連通されている。第１弁座は取り外し可能にされ、弁棒５４の組み付け分解が容易にできる。なお、シャトル弁はボールタイプやその他一般に知られているものでもよいことはいうまでもない。

これにより、第１、第２弁座の中央穴５９，６０の圧力が高い方が弁棒５４を押し反対側の弁座（５１，５２）にシート面（５５，５６）を押しつけ密閉し、切り欠き溝（５７，５８）を介して分岐ポート５３と高圧側の中央穴とを連通させる。従って、シャトル弁５０は、第１、第２吸排穴（ポート）間を遮断するが、逆止弁４５の出口４６と高圧側ポートを連通し、逆止弁の出口と低圧側ポートを遮断するようにされている。

従って、例えば、前述したように図２において、シリンダ３を矢印方向に回転させると、第２外部ポート１４等は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成し、第１外部ポート１３等は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。このとき、シャトル弁５０は、逆止弁４５の出口４６、切り欠き溝５７、第１弁座５１の中央穴５９、第１吸排穴１１ｂ、第１外部ポート（吐出・高圧側）１３とを連通し、上死点又は下死点での閉じ込み圧を第１外部ポート（高圧側）１３に逃がすようにされる。

また、逆回転の場合は、第１外部ポート１３等は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成し、第２外部ポート１４等は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。このとき、シャトル弁５０は、逆止弁４５の出口４６、切り欠き溝５８、第２弁座５２の中央穴６０、第２吸排穴１２ｂ、第２外部ポート（吐出・高圧側）１４とを連通し、上死点又は下死点での閉じ込み圧を第２外部ポート（高圧側）１４に逃がすようにされる。このように、回転方向に関係なく、常に閉じ込み圧を高圧側に逃がすことができる。また、連通路４３等の容量、閉じ込み圧力（高圧側ポートより低い）によりシリンダ室拡張時のキャビテーションの発生を防止し、シリンダ室に予圧を発生させ、急激な圧力の入り込みを防止し、低騒音となる。

かかるラジアルピストンポンプにおいて、閉じ込み位置での作動の一例について詳細に説明する。図３乃至図９は、第１乃至第６の状態の各行程での上死点・下死点位置でのピストン室の位置及び状態を示す模式図である。各図において、左側が上死点、右側が下死点位置であり、各符号は前述したと同符号を付している。また、回転方向は図２で右回転（矢印方向）であり、ピストンは右方向に移動していく。まず、図３は上死点側（図２で右側）が吐出行程の終了位置で、シリンダポート１０が第１ピントルポート（高圧）１１と高圧側ひげ溝７１と連通し、上死点開口穴４２とは連通しておらず、下死点側（図２で左側）では、吸入行程中で、シリンダポート１０が第２ピントルポート（低圧）１２と連通し、下死点開口穴４１は閉塞されている。この場合は閉じ込み及びキャビテーションはない。

図４は上死点側シリンダポート１０が高圧側ひげ溝７１と上死点開口穴４２と連通し、下死点側では、吸入行程中で、シリンダポート１０が第２ピントルポート１２と低圧側ひげ溝７４で連通されている。この場合は閉じ込みが生じても高圧側ひげ溝７１又は上死点開口穴４２から逆止弁４５、シャトル弁５０を通って第１ピントルポート１１側に逃げ異常圧の発生はない。

図５は上死点側シリンダポート１０が上死点開口穴４２とのみ連通し、下死点側シリンダポート１０が低圧側ひげ溝７４で連通されている。この場合、閉じ込み圧力は上死点開口穴４２から逆止弁４５、シャトル弁５０を通って第１ピントルポート１１側に逃げる。

図６は上死点側シリンダポート１０が低圧側ひげ溝７２と連通し、下死点側シリンダポート１０は低圧側ひげ溝７４と下死点開口穴４１と連通されている。この場合は両側が吸い込みとなり、キャビテーションもない。図５からの移動時に上死点側は閉じ込みによる異常圧とされることなく低圧側に接続されるので、圧力変動が小さくでき騒音も小さい。また、連通穴４３は閉じ込み圧（高圧側ポートより低い圧力）が保持され、シリンダ室に予圧を与え、キャビテーションの発生を防止することも可能である。

図７は上死点側シリンダポート１０は低圧側ひげ溝７２、第２ピントルポート１２と連通する吸入行程であり、下死点側シリンダポート１０は下死点開口穴４１と連通され、圧縮に転じた場合の閉じ込み圧は、下死点開口穴から逆止弁４５、シャトル弁５０を通って第１ピントルポート側に逃げ、異常圧の発生はない。図６からの移動時に下死点側は吸入から閉じ込みに転じるが、連通路のボリュームも加わり吸入時のキャビテーションは小さい。

図８は上死点側シリンダポート１０は第２ピントルポート１２と連通し、下死点側シリンダポート１０は下死点開口穴４１と高圧側ひげ溝７３と連通され、吐出（高圧）行程となる。この場合は閉じ込みが生じても高圧側ひげ溝７３又は下死点開口穴４１から逆止弁４５、シャトル弁５０を通って第１ピントルポート１１側に逃げ、異常圧力の発生はない。

図９は上死点側シリンダポート１０は第２ピントルポート１２と連通し吸入（低圧）行程となり、下死点側シリンダポート１０は第１ピントルポート１１と連通され、吐出（高圧）行程となる。図８からの移動時に下死点側は閉じ込みによる異常圧とされることなく、ほぼそのままの圧力で高圧側に接続されるので、圧力変動が小さくでき騒音も小さい。

このように、本実施の形態においては、上死点下死点でのシリンダ室４ａの縮小時の閉じ込みによる異常圧の発生を防ぎ、異常圧の低圧側への流出騒音を無くし、連通路４３により、シリンダ室の拡張時の流体の補充を可能にすることができるので、圧力変動及び騒音を減じる。なお、図３乃至９は、一例を示すものであり、ピストンの本数や大きさにより種々の形態があることはいうまでもない。

次に本発明をアキシャルピストンポンプに用いた実施の形態について説明する。図１０は本発明の実施の形態に係る斜板式アキシャルピストンポンプの縦断面図、図１１は図１０のＡ−Ａ線断面図である。なお、前述したラジアルピストンポンプと同様な構成については、同符号を付し説明の一部を省略する。、図１０、１１において、アキシャルピストンポンプ１０１は、本体１′及びカバー２１′間に駆動軸１５′が回転可能に支持されている。駆動軸にはシリンダ３′がスプライン結合され供回り可能にされている。シリンダ３′の軸方向に同心状に複数のピストン穴４が明けられ、ピストン穴の底にはそれぞれシリンダポート１０が設けられている。シリンダ端面３ａが摺接するようにされたバルブプレート２′がカバー２１′側に取り付けられている。図１１に示すように、バルブプレート２′には２つの繭状の第１バルブポート１１、第２バルブポート１２が設けられ、それぞれ図示しない第１外部ポート、第二外部ポートに連通されている。ピストン穴４にピストン５′が挿入されピストン室４ａを形成する。ピストン５′の先端にはシュー６′が設けられ、本体内部端面に設けられた斜板８′の摺接面８ａ′をシューがシリンダ回転に応じて摺接してピストンを往復動させピストン室を拡縮し、ポンプ作用を行う。

図１１において、シリンダ３′を右回転（矢印方向）させると、右半分ではピストン室４ａが徐々に拡張し、第２外部ポート、第２バルブポート１２、シリンダポート１０を通ってピストン室内に流体が吸入される。このとき第２バルブポート１２等は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成する。

一方、左半分ではピストン室４ａが徐々に縮小し、シリンダポート１０、第１バルブポート１１、第１外部ポートを通って流体が排出（吐出）される。このとき第１バルブポート１１等は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。回転方向を逆にすれば、それぞれ逆となる。また、第１及び第２バルブポート間にはピストンの上又は下死点を挟んで、第１及び第２バルブポート間が短絡しないように、摺接面や圧力変動を緩和するための逃がし溝７１，７２，７３，７４が設けられている。かかる構成については、一般的なアキシャルピストンポンプと同様であるので詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、特にバルブプレート２′の第１、第２バルブポート１１，１２の中間、図１１で下側に下死点開口穴４１、図１１で上側に上死点開口穴４２が開口され、両開口穴は連通路４３で連通されている。連通路４３のほぼ中間位置に逆止弁４５が設けられている。逆止弁４５の出口４６にはシャトル弁５０が設けられている。シャトル弁５０は前述したと同様であり、第１弁座の中央穴５９が第１バルブポート１１に接続され、第２弁座の中央穴６０が第２バルブポート１２に接続されている。

従って、前述したと同様に、例えば、シリンダ３′を矢印方向に回転させると、第２バルブポート１２は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成し、第１バルブポート１１は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。このとき、シャトル弁５０は第１バルブポート（吐出・高圧側）１３と逆止弁とを連通し、上死点又は下死点での閉じ込み圧を第１バルブポート１３に逃がすようにされる。

また、逆回転の場合は、第１バルブポート１１等は吸入ポートとなり、低圧側ポートを形成し、第２バルブポート１２等は吐出ポートとなり、高圧側ポートを形成する。このとき、シャトル弁５０は第２バルブポート（吐出・高圧側）１２と逆止弁４５とを連通し、上死点又は下死点での閉じ込み圧を第２バルブポート（高圧側）１２に逃がすようにされる。このように、回転方向に関係なく、常に閉じ込み圧を高圧側に逃がすことができる。

このように、アキシャルピストンポンプの場合も前述したラジアルピストンポンプの場合と同様の作用・効果を奏し、詳細な説明は省略する。なお、実施の形態において、両回転型ラジアルピストンポンプ及びアキシャルピストンポンプの場合について説明したが、両回転型ラジアル又はアキシャルピストンモータについても同様であることはいうまでもない。

例えば、図１２は、前述した両方向回転のアキシャルピストンポンプの図１１に対応する回路説明図である。同様に図１３に示すように、一方向右回転一定のアキシャルピストンポンプの場合は、シャトル弁５０は不要で、上死点及び下死点開口穴４２，４１にそれぞれ逆止弁４５を接続し、逆止弁の出口４６を吐出（高圧）ポート１１側に接続すればよい。さらに、両方向回転のアキシャルピストンポンプの場合は、図１４に示すように、上死点及び下死点開口穴４２，４１にそれぞれ逆止弁４５、逆止弁の出口４６にシャトル弁５０を設け、シャトル弁の出口ポート５９，６０を第１、第２バルブ（ピントル）ポート１１、１２側に接続すればよい。

また、一方向右回転一定のアキシャルピストンポンプで、連通路を設ける場合は、図１５に示すように、上死点及び下死点開口穴４２，４１を連通路４３で連通させ、連通路４３に逆止弁４５を接続し、逆止弁の出口４６を吐出（高圧）ポート１１側に接続すればよい等種々のパターンが可能である。

本発明の実施の形態に係るラジアルピストンポンプの縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態にかかる上死点・下死点位置でのピストン室の位置及び状態を示す模式図であり、第１の状態を示す模式図である。 同、第２の状態を示す模式図である。 同、第３の状態を示す模式図である。 同、第４の状態を示す模式図である。 同、第５の状態を示す模式図である。 同、第６の状態を示す模式図である。 同、第７の状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るアキシャルピストンポンプの縦断面図である。 図１０のＡ−Ａ線断面図である。 図１１の回路説明図である。 本発明の他の第１の実施の形態を示す回路説明図である。 本発明の他の第２の実施の形態を示す回路説明図である。 本発明の他の第３の実施の形態を示す回路説明図である。

符号の説明

１、１′ 本体
２、２′ ピントル、バルブプレート
３、３′ シリンダ
４ ピストン穴
４ａ ピストン室
５、５′ ピストン
６、６′ シュー
７ 部分円筒面
８ カムリング
８′ 斜板
８ａ カムリング内周面
１０ シリンダポート
１１ 第１ピントル（バルブ）ポート（高圧又は低圧ポート）
１２ 第２ピントル（バルブ）ポート（高圧又は低圧ポート）
１５ 駆動軸
４１ 下死点開口穴
４２ 上死点開口穴
４３ 連通路
４５ 逆止弁
４６ 逆止弁出口
５０ シャトル弁
１００ ラジアルピストンポンプ
１０１ アキシャルピストンポンプ

Claims (7)

1. 回転するシリンダに等間隔に設けられた複数のピストン穴にそれぞれ出入り可能にされたピストンによりピストン室を形成し、前記ピストンを順次往復動させて、前記シリンダの１回転毎に、前記シリンダ回転中心対称位置で前記ピストンのそれぞれが上死点及び下死点となるようにされ、前記ピストン穴の反ピストン側に設けられたシリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に前記高圧又は低圧の２つのポート間を連通し、前記高圧又は低圧ポートに流体を出入り可能にされたピストンポンプ又はモータにおいて、前記上死点位置で前記上死点を通過するシリンダポートに開口する上死点側開口穴と、前記下死点位置で前記下死点を通過するシリンダポートに開口する下死点側開口穴と、を備え、前記上死点側開口穴から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた上死点側逆止弁と、前記下死点側開口穴から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた下死点側逆止弁と、を有することを特徴とするピストンポンプ又はモータ。
2. 前記上死点側及び下死点側逆止弁に代えて、前記上死点側開口穴と前記下死点側の開口穴を連通する連通路と、前記連通路から前記高圧側ポートのみに流体を供給可能にされた逆止弁と、を備え、前記ピストン室及び前記連通路を介して前記高圧側及び低圧側ポート間が連通しないようにされていることを特徴とする請求項１記載のピストンポンプ又はモータ。
3. 前記シリンダが両回転可能なピストンポンプ又はモータであって、前記２つのポートと前記逆止弁の出口との間にシャトル弁が設けられ、前記シャトル弁は前記２つのポート間を遮断するが、前記逆止弁の出口と高圧側ポートを連通し、前記逆止弁の出口と低圧側ポートを遮断するようにされていることを特徴とする請求項１又は２記載のピストンポンプ又はモータ。
4. 前記ピストンポンプ又はモータは、本体内に固定されたピントルと、前記ピントルの外周を回転可能にされたシリンダと、前記シリンダに放射状に明けられた複数のピストン穴と、それぞれの前記ピストン穴に連通し前記シリンダのピントル側内周に開口するシリンダポートと、前記シリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に連通する前記ピントル筒面上に設けられた２つのピントルポートと、前記ピストン穴に装入されピストン室を形成する放射軸方向に移動可能にされたピストンと、を備え、前記シリンダの回転に伴い、前記ピストンの反前記ピストン室側に揺動可能に連結されたシューの先端に設けられた部分円筒面をカムリングの内周面に摺動させることにより、前記ピストン室を拡縮して、ポンプ又はモータ作用をするようにされたラジアルピストンポンプ又はモータであって、前記２つのピントルポートは前記高圧側又は低圧側ポートのいずれか一方とされ、前記上死点側開口穴と前記下死点側開口穴とが前記２つのピントルポート間にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のラジアルピストンポンプまたはモータ。
5. 前記逆止弁およびシャトル弁が前記ピントル内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のラジアルピストンまたはモータ。
6. 前記ピストンポンプ又はモータは、本体に対して回転可能にされた駆動軸と、前記駆動軸と供回りするシリンダと、前記シリンダの軸方向に同心状に明けられた複数のピストン穴と、それぞれの前記ピストン穴に連通し前記シリンダの反ピストン側端面に開口するシリンダポートと、前記シリンダ端面に摺接するバルブプレートと、前記シリンダポートが前記シリンダの回転に伴い選択的に連通する前記バルブプレート摺接面に設けられた２つの繭状のバルブポートと、前記ピストン穴に装入されピストン室を形成する軸方向に移動可能にされたピストンと、を備え、前記シリンダの回転に伴い、前記ピストンの反前記ピストン室側に連結されたシューの先端を斜板に摺接又は斜板又は車軸に接続させることにより、前記ピストン室を拡縮して、ポンプ又はモータ作用をするようにされたアキシャルピストンポンプ又はモータであって、前記２つのバルブポートは前記高圧側又は低圧側ポートのいずれか一方とされ、前記上死点側開口穴と前記下死点側開口穴とが前記２つのバルブポート間にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のアキシャルピストンポンプまたはモータ。
7. 前記シリンダは一方向回転のピストンポンプであって、前記低圧側ポートが吸入ポートであり、前記高圧側ポートが吐出ポートであることを特徴とする請求項１又は２又は４又は５又は６記載のピストンポンプ。

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