JP2023060926A - 斜板式可変容量型ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】クレイドルとクレイドルガイドとの摩擦を抑制しつつ、ポンプのボディ内への作動油の漏れを低減することが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供する。【解決手段】本発明にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプの構成は、ボディと、シリンダバレルと、複数個のピストンと、ピストンの頭部が摺動可能に当接するスワッシュプレートと、スワッシュプレートを傾転させるコントロールピストンと、スワッシュプレートに形成され円弧面を有するクレイドルと、クレイドルの円弧面に形成された圧油ポケットと、ボディに形成されクレイドルを受ける円弧面であるクレイドルガイドと、クレイドルガイドの円弧面に開口する給油口と、を備え、圧油ポケットは、デッドヘッド時には給油口に連通し、かつ、全量吐出時には給油口に連通しない位置に配置され、全量吐出時には圧油ポケットの一部がボディの内部空間に連通している。【選択図】図３

Description

本発明は、建設機械や産業用機械等に用いられる斜板式可変容量型ピストンポンプに関する。

建設機械や産業用機械には、可変容量型ポンプが用いられることがある。可変容量型ポンプの１つである斜板式可変容量型ピストンポンプは、スワッシュプレートを傾転させることでポンプの容量を変化させることができる。スワッシュプレートはクレイドルと呼ばれる円筒面を有し、ボディのクレイドルガイドと摺接することで円滑に傾転する。例えば特許文献１には、コントロールシリンダの内圧に応じてコントロールピストンを回転軸方向へ変位して斜板傾角を変更する容量可変機構を備える斜板式可変容量型ピストンポンプが開示されている。

また特許文献１には、「クレイドルガイド内にそのガイド面と連通する導油通路を設け、シリンダから吐出された作動油の一部を外部供給パイプおよび導油通路を介してクレイドルとクレイドルガイドとの間に常時強制供給し、両者の潤滑を図る構成が知られている」と記載されている。これにより、クレイドルガイドの摩耗を抑制することができるとしている。

実開平４－１２３３７５号公報

上述したようにクレイドルとクレイドルガイドとの間に作動油を供給し、クレイドルに設けられた圧油ポケットに圧力が作用すると、作動油の圧力（圧油）によって、それらを離間させる方向への浮揚荷重が発生する。したがって、クレイドルの面圧が低減するとともに、クレイドルとクレイドルガイドとが摺接する面（摺接面）が潤滑されることでクレイドルガイドの摩耗を抑制することができる。

しかしながら、上記構成であるとポンプ駆動時であってもクレイドルとクレイドルガイドとの間に作動油が強制的に供給され続ける。このため、浮揚荷重が常時発生した状態となり、摺接面のシール面圧が低下する。すると、摺接面からポンプのボディ内へ漏れ出る作動油の量が増加するため、ポンプの容積効率が低下してしまい、全量吐出時に最大流量が小さくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、クレイドルとクレイドルガイドとの摩擦を抑制しつつ、ボディ内への作動油の漏れを低減することが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプの代表的な構成は、ボディと、ボディ内にシャフトとともに回転可能に支持されたシリンダバレルと、シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、ピストンの頭部が摺動可能に当接するスワッシュプレートと、スワッシュプレートを傾転させるコントロールピストンと、スワッシュプレートに形成され円弧面を有するクレイドルと、クレイドルの円弧面に形成された圧油ポケットと、ボディに形成されクレイドルを受ける円弧面であるクレイドルガイドと、クレイドルガイドの円弧面に開口する給油口と、を備え、圧油ポケットは、スワッシュプレートの傾転角が最小であるデッドヘッド時には給油口に連通し、かつ、スワッシュプレートの傾転角が最大である全量吐出時には給油口に連通しない位置に配置され、全量吐出時には圧油ポケットの一部がボディの内部空間に連通していることを特徴とする。

上記構成によれば、クレイドルの円弧面、すなわちクレイドルガイドの円弧面と摺接する面に圧油ポケットが形成されている。この圧油ポケットが、スワッシュプレートの傾転角が最小であるデッドヘッド時には給油口に連通する。これにより、クレイドルとクレイドルガイドとの間に作動油が供給され、その圧力に応じてクレイドルの円弧面と、クレイドルガイドの円弧面を離間させる浮揚荷重が発生する。したがって、クレイドルガイドに作用する面圧を低減することができ、それらの摩耗を抑制することができる。

一方、スワッシュプレートの傾転角が最大である全量吐出時には圧油ポケットが給油口に連通せず、その一部がボディの内部空間に連通し、圧油ポケットに蓄えられた圧油が解放される。これにより、クレイドルの円弧面と、クレイドルガイドの円弧面を離間させる浮揚荷重は発生しなくなる。したがって、クレイドルとクレイドルガイドにおいて十分なシール面圧得ることができ、全量吐出時におけるボディ内への作動油の漏れを低減することが可能となる。

上記圧油ポケットは、全量吐出時の給油口の位置を囲む枠状部を含むとよい。また上記圧油ポケットは、全量吐出時にボディの内部空間に連通する連通部を含むとよい。

本発明によれば、クレイドルとクレイドルガイドとの摩擦を抑制しつつ、ボディ内への作動油の漏れを低減することが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供することができる。

本実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。 本実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。 スワッシュプレートの平面図および斜視図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１および図２は、本実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプ（以下、ピストンポンプ１００と称する）を説明する図である。図１は、スワッシュプレート１２０の傾転角が最小であるデッドヘッド時のピストンポンプ１００の側面図である。図２は、スワッシュプレート１２０の傾転角が最大である全量吐出時のピストンポンプ１００の側面図である。

本実施形態のピストンポンプ１００は、吐出口１９０を通じて作動油等の流体を不図示の建設機械や産業用機械に供給する装置である。図１および図２に示すように、ピストンポンプ１００のボディ１０２内には、シャフト１０４（軸）とともに回転可能に支持されたシリンダバレル１１０が配置されている。シリンダバレル１１０には、軸方向に摺動可能な複数個のピストン１１２が挿入されている。

スワッシュプレート１２０は、ピストン１１２の頭部が摺動可能に当接していて、コントロールピストン１３０に連動して傾転する。シリンダバレル１１０の周方向に並んだ複数のピストン１１２は、シリンダバレル１１０を回転させると往復運動し、吐出口１９０から作動油が吐出される。このとき、スワッシュプレート１２０の傾転角を調整することにより、ポンプ容量を変化させることができる。

図３（ａ）はスワッシュプレート１２０の平面図、図３（ｂ）はスワッシュプレート１２０の斜視図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すようにスワッシュプレート１２０には、吸入側クレイドル１２２および吐出側クレイドル１２４からなる一対のクレイドルが形成されている。図１および図２に示すように、吸入側クレイドル１２２および吐出側クレイドル１２４（本実施形態では吐出側クレイドル１２４を図示）は、円弧面１２６をそれぞれ有する。

一方、図１および図２に示すように、ボディ１０２には、クレイドル（本実施形態では吐出側クレイドル１２４を図示）を受ける円弧面であるクレイドルガイド１０２ａが形成されている。またボディ１０２には、給油口１０２ｂおよび給油経路１０２ｃが形成されている。給油口１０２ｂはクレイドルガイド１０２ａの円弧面に開口していて、吐出口１９０から作動油が吐出される際にかかる作動油が給油経路１０２ｃを通じて給油口１０２ｂに供給される。

本実施形態のピストンポンプ１００では、図３に示すようにクレイドル（吐出側クレイドル１２４）の円弧面１２６に圧油ポケット１２８が形成されている。デッドヘッド時には、給油口１０２ｂはクレイドルの円弧面１２６において位置Ａに位置する。全量吐出時には、給油口１０２ｂはクレイドルの円弧面１２６において位置Ｂに位置する。

本実施形態の圧油ポケット１２８は、スワッシュプレート１２０の傾転角が最小であるデッドヘッド時には給油口１０２ｂに連通し、かつ、スワッシュプレート１２０の傾転角が最大である全量吐出時には給油口１０２ｂに連通しない位置に配置されている。特に本実施形態では、圧油ポケット１２８は、全量吐出時の給油口１０２ｂの位置（位置Ｂ）を囲む枠状部１２８ａ、および全量吐出時にボディ１０２の内部空間に連通する連通部１２８ｂを含んで構成される。枠状部１２８ａに囲まれた円弧面１２６を、シャッター部１２６ａと称する。

図１に示すデッドヘッド時、スワッシュプレート１２０の圧油ポケット１２８の連通部１２８ｂと給油口１０２ｂが連通した状態となっており、給油口１０２ｂには給油経路１０２ｃを介して作動油が供給され、かかる作動油が圧油ポケット１２８に流れ込む。

ポンプ運転時、ピストン１１２は圧力に応じて軸方向の荷重が発生し、その合力Ｐ１はスワッシュプレート１２０をボディ１０２に押し付けるように作用する。他方、作動油が圧油ポケット１２８に流れ込むことにより、スワッシュプレート１２０をボディ１０２のクレイドルガイド１０２ａから離れさせる方向に作用する浮揚荷重Ｐ２が発生する。

上記構成において、圧油ポケット１２８の面積はピストン１１２の総面積に対し小さいため、Ｐ１＞Ｐ２となる。したがって、スワッシュプレート１２０はボディ１０２から完全に離間することは無く、浮揚荷重Ｐ２は吐出側クレイドル１２４とクレイドルガイド１０２ａの面圧を低減するよう作用する。このため、クレイドル（吐出側クレイドル１２４）とクレイドルガイド１０２ａの摩擦を抑制することができる。

特に本実施形態では図１に示すように、圧油ポケット１２８の枠状部１２８ａおよび連通部１２８ｂのうち、連通部１２８ｂが給油口１０２ｂと連通していて、作動油は、連通部１２８ｂに流れ込んだ後に枠状部１２８ａに流れ込む。このとき枠状部１２８ａが枠状であることにより、圧油ポケット１２８の面積が広くなる。これにより、クレイドルの円弧面１２６とクレイドルガイド１０２ａの円弧面との間の広い面積に作動油を供給することができる。したがって、浮揚荷重Ｐ２を大きくすることができ摩擦を抑制する効果を高めることが可能となる。

図２に示す全量吐出時には、スワッシュプレート１２０の傾転角が最大となっている。このとき、圧油ポケット１２８は給油口１０２ｂに連通せず、給油口１０２ｂはクレイドルの円弧面１２６のシャッター部１２６ａで封止された状態となる。これにより、給油口１０２ｂから圧油ポケット１２８には作動油が供給されない。

加えて連通部１２８ｂは、全量吐出時にボディ１０２の内部空間Ｓに連通する。これにより、全量吐出時に至ったときに圧油ポケット１２８に残っている圧力をボディ１０２内に開放することができる。したがって、クレイドルの円弧面１２６とクレイドルガイド１０２ａの円弧面とにおいて浮揚荷重Ｐ２が発生せず、十分なシール面圧を得ることでき、作動油の漏出を低減することが可能となる。

なお本実施形態では、クレイドル（本実施形態では吐出側クレイドル１２４を図示）を受ける円弧面であるクレイドルガイド１０２ａがボディ１０２に一体に形成されている構成を例示した。ただし、これに限定するものではなく、クレイドルガイドをボディとは別部材とし、別部材としてクレイドルガイドをボディに取り付ける構成としても本実施形態のピストンポンプ１００と同様の効果を得ることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、建設機械や産業用機械に用いられる斜板式可変容量型ピストンポンプとして利用することができる。

１００…ピストンポンプ、１０２…ボディ、１０２ａ…クレイドルガイド、１０２ｂ…給油口、１０２ｃ…給油経路、１０４…シャフト、１１０…シリンダバレル、１１２…ピストン、１２０…スワッシュプレート、１２２…吸入側クレイドル、１２４…吐出側クレイドル、１２６…円弧面、１２６ａ…シャッター部、１２８…圧油ポケット、１２８ａ…枠状部、１２８ｂ…連通部、１３０…コントロールピストン、１３２…コントロールピストン室、１４４…スプリング、１９０…吐出口

Claims (3)

1. ボディと、
   前記ボディ内にシャフトとともに回転可能に支持されたシリンダバレルと、
   前記シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、
   前記ピストンの頭部が摺動可能に当接するスワッシュプレートと、
   前記スワッシュプレートを傾転させるコントロールピストンと、
   前記スワッシュプレートに形成され円弧面を有するクレイドルと、
   前記クレイドルの円弧面に形成された圧油ポケットと、
   前記ボディに形成され前記クレイドルを受ける円弧面であるクレイドルガイドと、
   前記クレイドルガイドの円弧面に開口する給油口と、
   を備え、
   前記圧油ポケットは、前記スワッシュプレートの傾転角が最小であるデッドヘッド時には前記給油口に連通し、かつ、前記スワッシュプレートの傾転角が最大である全量吐出時には前記給油口に連通しない位置に配置され、該全量吐出時には該圧油ポケットの一部が前記ボディの内部空間に連通していることを特徴とする斜板式可変容量式ピストンポンプ。
2. 前記圧油ポケットは、全量吐出時の前記給油口の位置を囲む枠状部を含むことを特徴とする請求項１に記載の斜板式可変容量式ピストンポンプ。
3. 前記圧油ポケットは、全量吐出時に前記ボディの内部空間に連通する連通部を含むことを特徴とする請求項１または請求項２の斜板式可変容量式ピストンポンプ。

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