可変容量型斜板式液圧ポンプ
【課題】容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる可変容量型斜板式液圧ポンプの提供。
【解決手段】本発明は、最大傾転と最小傾転との間で傾転可能な斜板１４と、互いに回転軸１５を挟むように配置され、斜板１４を傾転駆動させる傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂと、傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂの駆動によって傾転した斜板１４の傾転角を傾転アクチュエータ２４Ａの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂのそれぞれが、斜板１４に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストン１７，１６を有する可変容量型斜板式油圧ポンプ１にあって、傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに対し、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６を摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えている。
【解決手段】本発明は、最大傾転と最小傾転との間で傾転可能な斜板１４と、互いに回転軸１５を挟むように配置され、斜板１４を傾転駆動させる傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂと、傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂの駆動によって傾転した斜板１４の傾転角を傾転アクチュエータ２４Ａの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂのそれぞれが、斜板１４に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストン１７，１６を有する可変容量型斜板式油圧ポンプ１にあって、傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに対し、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６を摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる可変容量型斜板式液圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
傾転アクチュエータで斜板を傾転駆動することにより、油圧ポンプ等の液圧ポンプの吐出容量を可変させる可変容量型斜板式液圧ポンプは良く知られている。この種の従来の可変容量型斜板式液圧ポンプが特許文献１に示されている。この特許文献１に示される従来の可変容量型斜板式油圧ポンプを、図１０及び図１１を参照して説明する。
【０００３】
図１０において、３１はケーシングで、このケーシング３１は、一端側が閉塞端３２Ａとなり、他端側が開口端３２Ｂとなった段付筒状のケーシング本体３２と、このケーシング本体３２の開口端３２Ｂ側を閉塞したフロントケーシング、すなわち蓋体３３とから構成されている。また、ケーシング本体３２の長さ方向中間部にはシリンダブロック３５が収容される収容穴３２Ｃが形成されている。この収容穴３２Ｃの径方向外側には、傾転アクチュエータ４４，４５のシリンダ４４Ａ、４５Ａが形成されている。
【０００４】
３４はケーシング３１内に軸受等を介して回転可能に設けられた回転軸で、この回転軸３４は一端側がケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に回転可能に取付けられ、他端側は蓋体３３から外部に突出している。回転軸３４の突出端３４Ａ側にはディーゼルエンジン等の原動機が動力伝達機構（いずれも図示せず）を介して連結し、これによって回転軸３４は外部から回転駆動される。
【０００５】
前述のシリンダブロック３５は、ケーシング本体３２の収容穴３２Ｃ内に回転軸３４を介して設けられている。このシリンダブロック３５はケーシング３１内で回転軸３４の外周側にスプライン結合され、回転軸３４と一体に回転駆動される。また、このシリンダブロック３５には、軸方向に延びる複数のシリンダ３６（１本のみ図示）が回転軸３４の周囲に穿設され、これらのシリンダ３６の一端側は後述の切換弁板３７に摺接する。
【０００６】
切換弁板３７は、シリンダブロック３５と摺接するようにケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に固着されている。この切換弁板３７には眉形状をなす一対の給排ポート３７Ａ、３７Ｂが形成され、これらの給排ポート３７Ａ、３７Ｂ間には切換弁板３７の中心側に回転軸３４の軸挿通穴３７Ｃが穿設されている。３８Ａ、３８Ｂはケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に形成された一対の給排通路を示している。これらの給排通路３８Ａ、３８Ｂは切換弁板３７の給排ポート３７Ａ、３７Ｂに連通し、シリンダブロック３５の回転に伴って後述するタンク４７（図１１参照）内の作動油を各シリンダ３６内に吸入させると共に、各シリンダ３６内で加圧された圧油を外部に吐出させる。
【０００７】
３９はシリンダブロック３５の各シリンダ３６内に摺動可能に挿嵌されたピストンで、これらのピストン３９はシリンダブロック３５の回転に伴って各シリンダ３６内を往復動し、切換弁板３７側から各シリンダ３６内に作動油を吸い込ませつつ、これを各シリンダ３６内で高圧の圧油に加圧するものである。また、各シリンダ３６から突出する各ピストン３９の端部にはシュー４０がそれぞれ揺動可能に装着され、これらのシュー４０は環状のシュー押え４１等により斜板４２側に向けて押圧されている。ここで、各シリンダ３６内を往復動する各ピストン３９は、図１０に示すように回転軸３４の上側となる位置で下死点位置となり、下側に位置したときには上死点位置となる。そして、シリンダブロック３５が１回転する間に、各ピストン３９は各シリンダ３６内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸込行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返すことになる。
【０００８】
すなわち、シリンダブロック３５の半回転分に相当するピストン３９の吸込行程では、給排通路３８Ａ、３８Ｂのうち、例えば吸込側となる給排通路３８Ａ側から切換弁板３７の給排ポート３７Ａを通じて各シリンダ３６内に作動油を吸入させる。また、シリンダブロック３５の残りの半回転分に相当するピストン３９の吐出行程では、各ピストン３９が各シリンダ３６内に押込まれるようになり、吸込行程で各シリンダ３６内に吸入した作動油を加圧する。そして、各シリンダ３６内で加圧された作動油は高圧の圧油となって、例えば切換弁板３７の給排ポート３７Ｂ側から給排通路３８Ｂを通じて外部へと吐出されるものである。
【０００９】
前述した斜板４２は、ケーシング３１の蓋体３３側に傾転可能に設けられ、一側（表面側）が、各シュー４０を摺動可能に案内する平滑面４２Ａとなり、その中央部には回転軸３４用の軸挿通穴４２Ｂが穿設されている。この斜板４２には、軸挿通穴４２Ｂの左、右両側に一対の脚部４２Ｃ（一方のみ図示）が形成され、これらの脚部４２Ｃの表面側は平滑面４２Ａの一部を構成している。また、各脚部４２Ｃの裏面側は後述の傾転支持部材４３側に向けて突出する凸湾曲面４２Ｄとなり、これらの凸湾曲面４２Ｄは一定の曲率半径をもって形成されている。
【００１０】
前述した傾転支持部材４３は、斜板４２の裏面側に位置するようにケーシング３１の蓋体３３に設けられ、耐摩耗性の高い材料により形成されており、その中心側には回転軸３４が挿通される軸挿通穴４３Ａを有している。また、傾転支持部材４３には、軸挿通穴４３Ａの左、右両側に一対の凹湾曲面部４３Ｂ（一方のみ図示）が設けられ、これらの凹湾曲面部４３Ｂは斜板４２の凸湾曲面４２Ｄに対応して一定の曲率半径をもった円弧面として形成されている。ここで、傾転支持部材４３の各凹湾曲面部４３Ｂ内には斜板４２の各脚部４２Ｃが凸湾曲面４２Ｄを介して摺動可能に嵌合され、これにより斜板４２は図１０中の矢示Ａ，Ｂ方向に傾転される。
【００１１】
そして、斜板４２は矢示Ａ方向に傾転駆動されるときに傾転角が大きくなり、これによって各シリンダ３６に対する各ピストン３９のストローク量を長くし、ポンプ容量（圧油の吐出量）を増大させる。また、斜板４２の傾転角を小さくするために矢示Ｂ方向に傾転駆動したときには、各シリンダ３６に対する各ピストン３９のストローク量が短くなり、これによって、ポンプ容量は減少される。
【００１２】
４４、４５は斜板４２を傾転駆動する傾転アクチュエータで、これらの傾転アクチュエータ４４、４５は、斜板４２の傾転方向でシリンダブロック３５を径方向外側から挟むように位置している。これらの傾転アクチュエータ４４，４５は、ケーシング本体３２に形成されたシリンダ４４Ａ、４５Ａと、これらのシリンダ４４Ａ、４５Ａ内に摺動可能に挿嵌され、シリンダ４４Ａ、４５Ａから突出する端部が球形状をなした傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂとから大略構成されている。また、傾転アクチュエータ４４、４５には図１０に示すようにシリンダ４４Ａ、４５Ａと傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂと間に制御圧室４４Ｃ、４５Ｃが形成されている。これらの制御圧室４４Ｃ、４５Ｃに、図１１に示す容量制御弁５１を通じて制御圧が給排されることにより、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂがシリンダ４４Ａ、４５Ａから斜板４２側に向けて進退する。
【００１３】
この場合、傾転制御ピストン４５Ｂ（シリンダ４５Ａ）は、傾転制御ピストン４４Ｂ（シリンダ４４Ａ）よりも大径に形成され、その受圧面積差分だけ傾転制御ピストン４５Ｂは、傾転制御ピストン４４Ｂよりも大なる傾転駆動力を発生させる構成となっている。さらに、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂはシリンダブロック３５を径方向外側から挟むように斜板４２の表面側に配設され、その球形状をなす端部は斜板４２に常時当接している。そして、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂは、制御圧室４４Ｃ、４５Ｃ内に給排される制御圧に応じて斜板４２を図１０中の矢示Ａ、Ｂ方向に傾転駆動する。
【００１４】
図１１に示す４６は、制御圧の発生源となるパイロットポンプで、このパイロットポンプ４６は、タンク４７内の作動油を吸込んで制御管路４８内に制御圧を供給する。また、制御管路４８の途中部位には分岐管路４９が設けられ、この分岐管路４９は傾転アクチュエータ４４の制御圧室４４Ｃを制御管路４８を通じてパイロットポンプ４６に接続させる。同図１１に示す５０は、傾転アクチュエータ４５の制御圧室４５Ｃに接続された他の制御管路、５１は制御管路４８、５０間に設けた前述の容量制御弁で、この容量制御弁５１は、例えば３ポート３位置の油圧パイロット式サーボ弁等により構成され、油圧パイロット部５１Ａに供給される傾転制御用のパイロット圧に応じて中立位置（イ）から切換位置（ロ）、（ハ）に切換制御される。さらに、５２は容量制御弁５１の制御スリーブ５１Ｃと斜板４２との間に設けられ、傾転アクチュエータ４４，４５の駆動によって傾転した斜板４２の傾転角を傾転アクチュエータ４４，４５の駆動制御にフィードバックするフィードバック手段、すなわちフィードバックリンクである。このフィードバックリンク５２は、斜板４２の傾転動作に追従して制御スリーブ５１Ｃを摺動変位させ、容量制御弁５１のフィードバック制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−２２０５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述した従来技術では、傾転アクチュエータ４４，４５を動作させるために容量制御弁５１を設ける必要があり、また傾転角を容量制御弁５１にフィードバックするフィードバックリンク５２を設ける必要がある。容量制御弁５１は別体にてポンプ外部に設けることが多いため、ポンプ全体としてのサイズが大きくなりやすい。
【００１７】
なお前述した従来技術では、フィードバックリンク５２が必要になるため、部品点数が多くなる傾向がある。フィードバックリンク５２は、斜板４２の傾転角を精度良く伝達するだけでなく、耐久性にも優れている必要があるため高い信頼性が必要となっている。
【００１８】
本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる可変容量型斜板式液圧ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、前記ケーシング内に前記回転軸と一体的に回転するように設けられ、複数のシリンダが穿設されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、前記各ピストンの往復運動を前記シリンダブロックの回転運動に変換し、前記ケーシングの底部と対面して設けられ表面側が前記ピストンが摺動する平滑面となり最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転可能な斜板と、前記斜板を傾転駆動させる傾転アクチュエータと、前記ケーシングと前記シリンダブロックが摺動しつつ回転するとき前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが穿設された弁板と、前記傾転アクチュエータの駆動によって傾転した前記斜板の傾転角を前記傾転アクチュエータの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、前記傾転アクチュエータは、互いに前記回転軸を挟むように配置される一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータから成り、これらの傾転アクチュエータのそれぞれは、端部が前記斜板に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストンを有する可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、前記一方の傾転アクチュエータから前記他方の傾転アクチュエータに対し、この他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えたことを特徴としている。
【００２０】
このように構成した本発明は、一方の傾転アクチュエータを駆動させた際に、制御圧給排手段を介して、一方の傾転アクチュエータから他方の傾転アクチュエータに対して制御圧が給排され、この制御圧の給排によって他方の傾転アクチュエータの傾転制御ピストンを摺動させ、一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータの協働によって斜板を一方の傾転アクチュエータの駆動に応じた傾転角に保つことができる。このように本発明は、ケーシングの内部に配置される一方の傾転アクチュエータに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができる。すなわち本発明は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる。
【００２１】
また本発明は、前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記ケーシングに形成され、前記傾転制御ピストンが収容されるシリンダと、このシリンダに収容されるとともに前記ケーシングに固定され、この一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持するストッパと、前記ケーシングに形成された前記シリンダに収容され、前記ストッパよりも前記斜板から離れるように配置され、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持し、前記ケーシングに形成された前記シリンダに対し摺動可能なスリーブとを有し、前記制御圧給排手段は、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに形成され、前記制御圧を導く第１油路と、前記一方の傾転アクチュエータの前記スリーブに形成され、前記第１油路に選択的に連通する第２油路と、前記ケーシングに形成され、前記第２油路と前記他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに連設された制御圧室とを連通させる第３油路を含むことを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、前記発明において、前記フィードバック手段は、前記斜板から成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、一方の傾転アクチュエータに対するフィードバック制御を行うフィードバック手段を、斜板に兼ねさせることができ、従来のようなフィードバックリンクを要することがない。
【００２３】
また本発明は、前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成されタンクに連通するドレン室と、このドレン室内に配置され、一端が前記ストッパに係止され他端が前記スリーブに係止されるばねと、前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴としている。
【００２４】
また本発明は前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、タンクに連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端が前記スリーブの端面に係止され他端が前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部に係止されるばねと、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、一方の傾転アクチュエータに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができ、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる。これにより従来よりもポンプを小型にすることができる。また、個別に設けられる容量制御弁を要することがないので、従来に比べて部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】本実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】本実施形態の動作を示す図で、図２に示す状態から傾転角を大きくする際の動作を示す図である。
【図４】図３に示す状態から指定の傾転角例えば最大傾転角に落ち着いた状態を示す図である。
【図５】図４に対応する最大傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【図６】本実施形態の動作を示す図で、図４，５に示す状態から傾転角を小さくする際の動作を示す図である。
【図７】最小傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【図８】本実施形態で得られる特性を示す図である。
【図９】別の実施形態で得られる特性を示す図である。
【図１０】従来の可変容量型斜板式液圧ポンプを示す要部断面図である。
【図１１】図１０に示す可変容量型斜板式液圧ポンプに備えられる傾転制御機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２８】
［本実施形態の構成］
図１は本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの一実施形態を示す要部断面図、図２は本実施形態の要部構成を示す図である。
【００２９】
本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプは、例えば図１に示す可変容量型斜板式油圧ポンプ１から成っている。この油圧ポンプ１は、外殻を形成するケーシング２を備えており、このケーシング２は、一端側が閉塞端となり、他端側が開口端となった段付筒状のケーシング本体２Ａと、このケーシング本体２Ａの開口端側を閉塞したフロントケーシング、すなわち蓋体２Ｂとから構成されている。同図１中、５はケーシング２内に軸受等を介して回転可能に設けられた回転軸で、この回転軸５は一端側がケーシング本体２Ａ内に設けられた軸受３及び蓋体２Ｂ内に設けられた軸受４によって回転可能に支持されている。
【００３０】
６はケーシング本体２内に回転軸５を介して設けられたシリンダブロックで、このシリンダブロック６の各シリンダの一端側は切換弁板８に摺接する。切換弁板８は、シリンダブロック６と摺接するようにケーシング本体２の閉塞端２Ａ側に固着され、眉形状をなす一対の給排ポート８Ａ、８Ｂを有している。９Ａ、９Ｂはケーシング本体２の閉塞端２Ａ側に形成された一対の給排通路を示している。これらの給排通路９Ａ、９Ｂは切換弁板８の給排ポート８Ａ、８Ｂに連通し、シリンダブロック６の回転に伴って後述するタンク１０内の作動油をシリンダブロック６の各シリンダ内に吸入させると共に、各シリンダ内で加圧された圧油を外部に吐出させる。シリンダブロック６と回転軸５との間にはブッシング１１が配置されている。
【００３１】
７はシリンダブロック６の各シリンダ内に摺動可能に挿嵌されたピストンで、これらのピストン７はシリンダブロック６の回転に伴って各シリンダ内を往復動し、切換弁板８側からシリンダブロック６の各シリンダ内に作動油を吸い込ませつつ、これをシリンダブロック６の各シリンダ内で高圧の圧油に加圧する。また、シリンダブロック６の各シリンダから突出する各ピストン７の端部にはシュー１２がそれぞれ揺動可能に装着され、該各シュー１２は環状のシュー押え１３等により斜板１４側に向けて押圧されている。
【００３２】
斜板１４は、ケーシング２の蓋体２Ｂ側に傾転可能に設けられ、一側（表面側）が、各シュー１２を摺動可能に案内する平滑面となり、蓋体２Ｂに設けられた傾転支持部材１５にて傾転可能に支持される。
【００３３】
２４Ａ，２４Ｂは、斜板１４を最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転駆動させる傾転アクチュエータで、これらの傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂのそれぞれは、端部が斜板１４に当接し摺動可能に設けられる傾転制御ピストン１６，１７を備えている。傾転制御ピストン１６は傾転制御ピストン１７よりも大径に形成され、その受圧面積差分だけ傾転制御ピストン１７よりも大なる傾転駆動力を発生させる。前述した斜板１４は、傾転アクチュエータ２４Ａの駆動によって傾転した斜板１４の傾転角を傾転アクチュエータ２４Ａの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段を構成している。
【００３４】
傾転制御ピストン２４Ａ，２４Ｂのそれぞれは、ケーシング本体２Ａにシリンダブロック６を径方向外側から挟むように形成されるシリンダ１８，１９を備えている。傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６は、シリンダ１８内に摺動可能に挿嵌され、シリンダ１８から突出する傾転制御ピストン１６の球形状をなした端部が、斜板１４に当接する。傾転アクチュエータ２４Ｂは、シリンダ１８と傾転制御ピストン１６との間に形成される制御圧室２０を備えている。この制御圧室２０には、後述するように傾転制御ピストン１６を制御する制御圧が給排される。
【００３５】
傾転アクチュエータ２４Ａは、図２に示すように、前述した傾転制御ピストン１７の他に、ケーシング本体２Ａに形成され、傾転制御ピストン１７が収容されるシリンダ１９と、このシリンダ１９に収容されるとともにケーシング本体２Ａに形成したねじに螺合し、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７を摺動可能に保持するストッパ２３と、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９に収容され、ストッパ２３よりも斜板１４から離れるように配置され、傾転制御ピストン１７を摺動可能に保持し、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９に対し摺動可能なスリーブ２２を備えている。また、この傾転アクチュエータ２４Ａは、ストッパ２３とスリーブ２２との間に形成され、タンク１０に連通するドレン室２６と、このドレン室２６内に配置され、一端がストッパ２３に係止され他端がスリーブ２２に係止されるばね２５と、シリンダ１９の底部とこの底部に対向するスリーブ２２の端面との間に形成され、スリーブ２２を摺動させる指令圧Ｐｉが与えられる制御圧室２１とを備えている。ケーシング本体２Ａに形成された油路２９を介して指令圧Ｐｉが制御圧室２１に導かれると、スリーブ２２がばね２５を縮めるようにして摺動する。
【００３６】
また、シリンダ１９の底部にはシリンダ１９の径よりも小さい径のシリンダ２７を連通させて形成させてあり、シリンダ２７とスリーブ２２とストッパ２３のそれぞれに、摺動可能に傾転制御ピストン１７が挿入されている。シリンダ２７の底部と傾転制御ピストン１７との間に制御圧室２８が形成されており、この制御圧室２８には常時サーボ圧Ｐｓ、すなわち制御圧が導かれる。
【００３７】
本実施形態は、傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに対し、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６を摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えている。
【００３８】
この制御圧給排手段は、例えば傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７に形成され、制御圧Ｐｓを導く第１油路１７Ａと、傾転アクチュエータ２４Ａのスリーブ２２に形成され、第１油路１７Ａに選択的に連通する第２油路２２Ａと、ケーシング本体２Ａに形成され、第２油路２２Ａと傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０とを連通させる第３油路３０とを含んでいる。
【００３９】
［本実施形態の動作］
図３は本実施形態の動作を示す図で、図２に示す状態から傾転角を大きくする際の動作を示す図、図４は図３に示す状態から指定の傾転角例えば最大傾転角に落ち着いた状態を示す図、図５は図４に対応する最大傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図、図６は本実施形態の動作を示す図で、図４，５に示す状態から傾転角を小さくする際の動作を示す図、図７は最小傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【００４０】
前述の図２に示した状態では、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａは遮断されており、かつ第２油路２２Ａとドレン室２６も遮断されている。この状態から、ばね２５の力よりも大きな作用力がスリーブ２２の端面に発生するような外部指令圧Ｐｉを油路２９を通じて傾転アクチュエータ２４Ａの制御圧室２１へ導くと、図３に示すように、スリーブ２２がばね２５を縮める方向へ移動し、スリーブ２２への作用力とばね２５の力がつりあう位置にて静止し、第２油路２２Ａとドレン室２６が連通し、第３油路３０を介して第２油路２２Ａと常時接続された傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０の圧力が低下する。
【００４１】
制御圧室２８には常時サーボ圧Ｐｓが導かれているため、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６の作用力よりも大きくなり、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７により斜板１４は大傾転側に傾転駆動される。傾転制御ピストン１７がある位置まで移動すると、図４に示すように、第２油路２２Ａとドレン室２６は遮断され、斜板１４を介して伝えられる傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６と傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が等しくなったところで静止する。図５は、このようにして例えば最大傾転角に保たれた状態を示している。
【００４２】
図４，５に示す状態では、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａは遮断されており、かつ第２油路２２Ａとドレン室２６も遮断されているが、この状態から外部指令圧Ｐｉを減圧させるとスリーブ２２への作用力がばね２５の力よりも低下し、スリーブ２２がばね２５により摺動させられる。その結果、図６の状態となり第１油路１７Ａと第２油路２２Ａが連通し第１油路１７Ａ、第２油路２２Ａ、及び第３油路３０を介して傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０へサーボ圧Ｐｓが導かれる。
【００４３】
傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０と傾転アクチュエータ２４Ａの制御圧室２１の受圧面積差により、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６への作用力が傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７への作用力よりも大きくなり、斜板１４は小傾転側に傾転駆動される。同時に傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１７がある位置まで押込められると、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａが遮断され、斜板１４を介して伝えられる傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６と傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が等しくなったところで静止する。図７は、このようにして例えば最小傾転角に保たれた状態を示している。
【００４４】
本実施形態に係る可変容量型斜板式油圧ポンプ１では、図８に示すように、外部指令圧Ｐｉを横軸に、可変容量型ポンプ１の容積を縦軸に取ると、外部指令圧Ｐｉの増加に応じてポンプ容積が次第に増加する特性が得られる。
【００４５】
このように構成した本実施形態にあっては、指令圧Ｐｉを増減させて傾転アクチュエータ２４Ａを駆動させた際に、制御圧給排手段に含まれる第１油路１７Ａ、第２油路２２Ａ、及び第３油路３０を介して傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに制御圧が給排される。この制御圧の給排によって傾転アクチュエータ２４Ｂを摺動させ、傾転アクチュエータ２４Ａと傾転アクチュエータ２４Ｂとの協働によって斜板１４を、指令圧Ｐｉに基づく傾転アクチュエータ２４Ａの駆動に応じた傾転角に保つことができる。このように本実施形態は、ケーシング本体２４Ａの内部に配置される傾転アクチュエータ２４Ａに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができる。すなわち本実施形態は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板１４の傾転制御を行うことができる。これにより、当該可変容量型斜板式油圧ポンプ１の小型化を実現させることができる。また、容量制御弁を個別に要することがないので、部品点数を削減することができる。
【００４６】
なお、前述した実施形態では、傾転アクチュエータ２４Ａが、ストッパ２３とスリーブ２２との間に設けられるドレン室２６を有し、このドレン室２６内にばね２５を有する構成にしてあるが、本発明は、このように構成することには限られない。すなわち、傾転アクチュエータ２４Ａを、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９の底部とこの底部に対向するスリーブ２２の端面間に形成され、タンク１０に連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端がスリーブ２２の端面に係止され他端がシリンダ１９の底部に係止されるばねと、ストッパ２３とスリーブ２２との間に形成され、スリーブ２２を摺動させる指令圧Ｐｉが与えられる制御圧室とを有する構成にしてもよい。
【００４７】
このように構成したものは、指令圧Ｐｉ−ポンプ容積特性が、図９に示すように、外部指令圧Ｐｉの減少に応じてポンプ容積が次第に増加する特性となるものの、前述した第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 可変容量型斜板式油圧ポンプ
２ ケーシング
２Ａ ケーシング本体
２Ｂ 蓋体
１０ タンク
１４ 斜板（フィードバック手段）
１６ 傾転制御ピストン
１７ 傾転制御ピストン
１７Ａ 第１油路
１７Ｂ シリンダ
１８ シリンダ
１９ シリンダ
２０ 制御圧室
２１ 油室
２２ スリーブ
２２Ａ 第２油路
２３ ストッパ
２４Ａ 傾転アクチュエータ
２４Ｂ 傾転アクチュエータ
２５ ばね
２６ ドレン室
２７ シリンダ
２８ 制御圧室
２９ 油路
３０ 第３油路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる可変容量型斜板式液圧ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
傾転アクチュエータで斜板を傾転駆動することにより、油圧ポンプ等の液圧ポンプの吐出容量を可変させる可変容量型斜板式液圧ポンプは良く知られている。この種の従来の可変容量型斜板式液圧ポンプが特許文献１に示されている。この特許文献１に示される従来の可変容量型斜板式油圧ポンプを、図１０及び図１１を参照して説明する。
【０００３】
図１０において、３１はケーシングで、このケーシング３１は、一端側が閉塞端３２Ａとなり、他端側が開口端３２Ｂとなった段付筒状のケーシング本体３２と、このケーシング本体３２の開口端３２Ｂ側を閉塞したフロントケーシング、すなわち蓋体３３とから構成されている。また、ケーシング本体３２の長さ方向中間部にはシリンダブロック３５が収容される収容穴３２Ｃが形成されている。この収容穴３２Ｃの径方向外側には、傾転アクチュエータ４４，４５のシリンダ４４Ａ、４５Ａが形成されている。
【０００４】
３４はケーシング３１内に軸受等を介して回転可能に設けられた回転軸で、この回転軸３４は一端側がケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に回転可能に取付けられ、他端側は蓋体３３から外部に突出している。回転軸３４の突出端３４Ａ側にはディーゼルエンジン等の原動機が動力伝達機構（いずれも図示せず）を介して連結し、これによって回転軸３４は外部から回転駆動される。
【０００５】
前述のシリンダブロック３５は、ケーシング本体３２の収容穴３２Ｃ内に回転軸３４を介して設けられている。このシリンダブロック３５はケーシング３１内で回転軸３４の外周側にスプライン結合され、回転軸３４と一体に回転駆動される。また、このシリンダブロック３５には、軸方向に延びる複数のシリンダ３６（１本のみ図示）が回転軸３４の周囲に穿設され、これらのシリンダ３６の一端側は後述の切換弁板３７に摺接する。
【０００６】
切換弁板３７は、シリンダブロック３５と摺接するようにケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に固着されている。この切換弁板３７には眉形状をなす一対の給排ポート３７Ａ、３７Ｂが形成され、これらの給排ポート３７Ａ、３７Ｂ間には切換弁板３７の中心側に回転軸３４の軸挿通穴３７Ｃが穿設されている。３８Ａ、３８Ｂはケーシング本体３２の閉塞端３２Ａ側に形成された一対の給排通路を示している。これらの給排通路３８Ａ、３８Ｂは切換弁板３７の給排ポート３７Ａ、３７Ｂに連通し、シリンダブロック３５の回転に伴って後述するタンク４７（図１１参照）内の作動油を各シリンダ３６内に吸入させると共に、各シリンダ３６内で加圧された圧油を外部に吐出させる。
【０００７】
３９はシリンダブロック３５の各シリンダ３６内に摺動可能に挿嵌されたピストンで、これらのピストン３９はシリンダブロック３５の回転に伴って各シリンダ３６内を往復動し、切換弁板３７側から各シリンダ３６内に作動油を吸い込ませつつ、これを各シリンダ３６内で高圧の圧油に加圧するものである。また、各シリンダ３６から突出する各ピストン３９の端部にはシュー４０がそれぞれ揺動可能に装着され、これらのシュー４０は環状のシュー押え４１等により斜板４２側に向けて押圧されている。ここで、各シリンダ３６内を往復動する各ピストン３９は、図１０に示すように回転軸３４の上側となる位置で下死点位置となり、下側に位置したときには上死点位置となる。そして、シリンダブロック３５が１回転する間に、各ピストン３９は各シリンダ３６内を上死点から下死点に向けて摺動変位する吸込行程と、下死点から上死点に向けて摺動変位する吐出行程とを繰返すことになる。
【０００８】
すなわち、シリンダブロック３５の半回転分に相当するピストン３９の吸込行程では、給排通路３８Ａ、３８Ｂのうち、例えば吸込側となる給排通路３８Ａ側から切換弁板３７の給排ポート３７Ａを通じて各シリンダ３６内に作動油を吸入させる。また、シリンダブロック３５の残りの半回転分に相当するピストン３９の吐出行程では、各ピストン３９が各シリンダ３６内に押込まれるようになり、吸込行程で各シリンダ３６内に吸入した作動油を加圧する。そして、各シリンダ３６内で加圧された作動油は高圧の圧油となって、例えば切換弁板３７の給排ポート３７Ｂ側から給排通路３８Ｂを通じて外部へと吐出されるものである。
【０００９】
前述した斜板４２は、ケーシング３１の蓋体３３側に傾転可能に設けられ、一側（表面側）が、各シュー４０を摺動可能に案内する平滑面４２Ａとなり、その中央部には回転軸３４用の軸挿通穴４２Ｂが穿設されている。この斜板４２には、軸挿通穴４２Ｂの左、右両側に一対の脚部４２Ｃ（一方のみ図示）が形成され、これらの脚部４２Ｃの表面側は平滑面４２Ａの一部を構成している。また、各脚部４２Ｃの裏面側は後述の傾転支持部材４３側に向けて突出する凸湾曲面４２Ｄとなり、これらの凸湾曲面４２Ｄは一定の曲率半径をもって形成されている。
【００１０】
前述した傾転支持部材４３は、斜板４２の裏面側に位置するようにケーシング３１の蓋体３３に設けられ、耐摩耗性の高い材料により形成されており、その中心側には回転軸３４が挿通される軸挿通穴４３Ａを有している。また、傾転支持部材４３には、軸挿通穴４３Ａの左、右両側に一対の凹湾曲面部４３Ｂ（一方のみ図示）が設けられ、これらの凹湾曲面部４３Ｂは斜板４２の凸湾曲面４２Ｄに対応して一定の曲率半径をもった円弧面として形成されている。ここで、傾転支持部材４３の各凹湾曲面部４３Ｂ内には斜板４２の各脚部４２Ｃが凸湾曲面４２Ｄを介して摺動可能に嵌合され、これにより斜板４２は図１０中の矢示Ａ，Ｂ方向に傾転される。
【００１１】
そして、斜板４２は矢示Ａ方向に傾転駆動されるときに傾転角が大きくなり、これによって各シリンダ３６に対する各ピストン３９のストローク量を長くし、ポンプ容量（圧油の吐出量）を増大させる。また、斜板４２の傾転角を小さくするために矢示Ｂ方向に傾転駆動したときには、各シリンダ３６に対する各ピストン３９のストローク量が短くなり、これによって、ポンプ容量は減少される。
【００１２】
４４、４５は斜板４２を傾転駆動する傾転アクチュエータで、これらの傾転アクチュエータ４４、４５は、斜板４２の傾転方向でシリンダブロック３５を径方向外側から挟むように位置している。これらの傾転アクチュエータ４４，４５は、ケーシング本体３２に形成されたシリンダ４４Ａ、４５Ａと、これらのシリンダ４４Ａ、４５Ａ内に摺動可能に挿嵌され、シリンダ４４Ａ、４５Ａから突出する端部が球形状をなした傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂとから大略構成されている。また、傾転アクチュエータ４４、４５には図１０に示すようにシリンダ４４Ａ、４５Ａと傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂと間に制御圧室４４Ｃ、４５Ｃが形成されている。これらの制御圧室４４Ｃ、４５Ｃに、図１１に示す容量制御弁５１を通じて制御圧が給排されることにより、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂがシリンダ４４Ａ、４５Ａから斜板４２側に向けて進退する。
【００１３】
この場合、傾転制御ピストン４５Ｂ（シリンダ４５Ａ）は、傾転制御ピストン４４Ｂ（シリンダ４４Ａ）よりも大径に形成され、その受圧面積差分だけ傾転制御ピストン４５Ｂは、傾転制御ピストン４４Ｂよりも大なる傾転駆動力を発生させる構成となっている。さらに、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂはシリンダブロック３５を径方向外側から挟むように斜板４２の表面側に配設され、その球形状をなす端部は斜板４２に常時当接している。そして、傾転制御ピストン４４Ｂ、４５Ｂは、制御圧室４４Ｃ、４５Ｃ内に給排される制御圧に応じて斜板４２を図１０中の矢示Ａ、Ｂ方向に傾転駆動する。
【００１４】
図１１に示す４６は、制御圧の発生源となるパイロットポンプで、このパイロットポンプ４６は、タンク４７内の作動油を吸込んで制御管路４８内に制御圧を供給する。また、制御管路４８の途中部位には分岐管路４９が設けられ、この分岐管路４９は傾転アクチュエータ４４の制御圧室４４Ｃを制御管路４８を通じてパイロットポンプ４６に接続させる。同図１１に示す５０は、傾転アクチュエータ４５の制御圧室４５Ｃに接続された他の制御管路、５１は制御管路４８、５０間に設けた前述の容量制御弁で、この容量制御弁５１は、例えば３ポート３位置の油圧パイロット式サーボ弁等により構成され、油圧パイロット部５１Ａに供給される傾転制御用のパイロット圧に応じて中立位置（イ）から切換位置（ロ）、（ハ）に切換制御される。さらに、５２は容量制御弁５１の制御スリーブ５１Ｃと斜板４２との間に設けられ、傾転アクチュエータ４４，４５の駆動によって傾転した斜板４２の傾転角を傾転アクチュエータ４４，４５の駆動制御にフィードバックするフィードバック手段、すなわちフィードバックリンクである。このフィードバックリンク５２は、斜板４２の傾転動作に追従して制御スリーブ５１Ｃを摺動変位させ、容量制御弁５１のフィードバック制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−２２０５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述した従来技術では、傾転アクチュエータ４４，４５を動作させるために容量制御弁５１を設ける必要があり、また傾転角を容量制御弁５１にフィードバックするフィードバックリンク５２を設ける必要がある。容量制御弁５１は別体にてポンプ外部に設けることが多いため、ポンプ全体としてのサイズが大きくなりやすい。
【００１７】
なお前述した従来技術では、フィードバックリンク５２が必要になるため、部品点数が多くなる傾向がある。フィードバックリンク５２は、斜板４２の傾転角を精度良く伝達するだけでなく、耐久性にも優れている必要があるため高い信頼性が必要となっている。
【００１８】
本発明は、前述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる可変容量型斜板式液圧ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、前記ケーシング内に前記回転軸と一体的に回転するように設けられ、複数のシリンダが穿設されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、前記各ピストンの往復運動を前記シリンダブロックの回転運動に変換し、前記ケーシングの底部と対面して設けられ表面側が前記ピストンが摺動する平滑面となり最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転可能な斜板と、前記斜板を傾転駆動させる傾転アクチュエータと、前記ケーシングと前記シリンダブロックが摺動しつつ回転するとき前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが穿設された弁板と、前記傾転アクチュエータの駆動によって傾転した前記斜板の傾転角を前記傾転アクチュエータの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、前記傾転アクチュエータは、互いに前記回転軸を挟むように配置される一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータから成り、これらの傾転アクチュエータのそれぞれは、端部が前記斜板に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストンを有する可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、前記一方の傾転アクチュエータから前記他方の傾転アクチュエータに対し、この他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えたことを特徴としている。
【００２０】
このように構成した本発明は、一方の傾転アクチュエータを駆動させた際に、制御圧給排手段を介して、一方の傾転アクチュエータから他方の傾転アクチュエータに対して制御圧が給排され、この制御圧の給排によって他方の傾転アクチュエータの傾転制御ピストンを摺動させ、一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータの協働によって斜板を一方の傾転アクチュエータの駆動に応じた傾転角に保つことができる。このように本発明は、ケーシングの内部に配置される一方の傾転アクチュエータに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができる。すなわち本発明は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる。
【００２１】
また本発明は、前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記ケーシングに形成され、前記傾転制御ピストンが収容されるシリンダと、このシリンダに収容されるとともに前記ケーシングに固定され、この一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持するストッパと、前記ケーシングに形成された前記シリンダに収容され、前記ストッパよりも前記斜板から離れるように配置され、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持し、前記ケーシングに形成された前記シリンダに対し摺動可能なスリーブとを有し、前記制御圧給排手段は、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに形成され、前記制御圧を導く第１油路と、前記一方の傾転アクチュエータの前記スリーブに形成され、前記第１油路に選択的に連通する第２油路と、前記ケーシングに形成され、前記第２油路と前記他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに連設された制御圧室とを連通させる第３油路を含むことを特徴としている。
【００２２】
また本発明は、前記発明において、前記フィードバック手段は、前記斜板から成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、一方の傾転アクチュエータに対するフィードバック制御を行うフィードバック手段を、斜板に兼ねさせることができ、従来のようなフィードバックリンクを要することがない。
【００２３】
また本発明は、前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成されタンクに連通するドレン室と、このドレン室内に配置され、一端が前記ストッパに係止され他端が前記スリーブに係止されるばねと、前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴としている。
【００２４】
また本発明は前記発明において、前記一方の傾転アクチュエータは、前記前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、タンクに連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端が前記スリーブの端面に係止され他端が前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部に係止されるばねと、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、一方の傾転アクチュエータに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができ、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板の傾転制御を行うことができる。これにより従来よりもポンプを小型にすることができる。また、個別に設けられる容量制御弁を要することがないので、従来に比べて部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】本実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】本実施形態の動作を示す図で、図２に示す状態から傾転角を大きくする際の動作を示す図である。
【図４】図３に示す状態から指定の傾転角例えば最大傾転角に落ち着いた状態を示す図である。
【図５】図４に対応する最大傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【図６】本実施形態の動作を示す図で、図４，５に示す状態から傾転角を小さくする際の動作を示す図である。
【図７】最小傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【図８】本実施形態で得られる特性を示す図である。
【図９】別の実施形態で得られる特性を示す図である。
【図１０】従来の可変容量型斜板式液圧ポンプを示す要部断面図である。
【図１１】図１０に示す可変容量型斜板式液圧ポンプに備えられる傾転制御機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２８】
［本実施形態の構成］
図１は本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプの一実施形態を示す要部断面図、図２は本実施形態の要部構成を示す図である。
【００２９】
本発明に係る可変容量型斜板式液圧ポンプは、例えば図１に示す可変容量型斜板式油圧ポンプ１から成っている。この油圧ポンプ１は、外殻を形成するケーシング２を備えており、このケーシング２は、一端側が閉塞端となり、他端側が開口端となった段付筒状のケーシング本体２Ａと、このケーシング本体２Ａの開口端側を閉塞したフロントケーシング、すなわち蓋体２Ｂとから構成されている。同図１中、５はケーシング２内に軸受等を介して回転可能に設けられた回転軸で、この回転軸５は一端側がケーシング本体２Ａ内に設けられた軸受３及び蓋体２Ｂ内に設けられた軸受４によって回転可能に支持されている。
【００３０】
６はケーシング本体２内に回転軸５を介して設けられたシリンダブロックで、このシリンダブロック６の各シリンダの一端側は切換弁板８に摺接する。切換弁板８は、シリンダブロック６と摺接するようにケーシング本体２の閉塞端２Ａ側に固着され、眉形状をなす一対の給排ポート８Ａ、８Ｂを有している。９Ａ、９Ｂはケーシング本体２の閉塞端２Ａ側に形成された一対の給排通路を示している。これらの給排通路９Ａ、９Ｂは切換弁板８の給排ポート８Ａ、８Ｂに連通し、シリンダブロック６の回転に伴って後述するタンク１０内の作動油をシリンダブロック６の各シリンダ内に吸入させると共に、各シリンダ内で加圧された圧油を外部に吐出させる。シリンダブロック６と回転軸５との間にはブッシング１１が配置されている。
【００３１】
７はシリンダブロック６の各シリンダ内に摺動可能に挿嵌されたピストンで、これらのピストン７はシリンダブロック６の回転に伴って各シリンダ内を往復動し、切換弁板８側からシリンダブロック６の各シリンダ内に作動油を吸い込ませつつ、これをシリンダブロック６の各シリンダ内で高圧の圧油に加圧する。また、シリンダブロック６の各シリンダから突出する各ピストン７の端部にはシュー１２がそれぞれ揺動可能に装着され、該各シュー１２は環状のシュー押え１３等により斜板１４側に向けて押圧されている。
【００３２】
斜板１４は、ケーシング２の蓋体２Ｂ側に傾転可能に設けられ、一側（表面側）が、各シュー１２を摺動可能に案内する平滑面となり、蓋体２Ｂに設けられた傾転支持部材１５にて傾転可能に支持される。
【００３３】
２４Ａ，２４Ｂは、斜板１４を最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転駆動させる傾転アクチュエータで、これらの傾転アクチュエータ２４Ａ，２４Ｂのそれぞれは、端部が斜板１４に当接し摺動可能に設けられる傾転制御ピストン１６，１７を備えている。傾転制御ピストン１６は傾転制御ピストン１７よりも大径に形成され、その受圧面積差分だけ傾転制御ピストン１７よりも大なる傾転駆動力を発生させる。前述した斜板１４は、傾転アクチュエータ２４Ａの駆動によって傾転した斜板１４の傾転角を傾転アクチュエータ２４Ａの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段を構成している。
【００３４】
傾転制御ピストン２４Ａ，２４Ｂのそれぞれは、ケーシング本体２Ａにシリンダブロック６を径方向外側から挟むように形成されるシリンダ１８，１９を備えている。傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６は、シリンダ１８内に摺動可能に挿嵌され、シリンダ１８から突出する傾転制御ピストン１６の球形状をなした端部が、斜板１４に当接する。傾転アクチュエータ２４Ｂは、シリンダ１８と傾転制御ピストン１６との間に形成される制御圧室２０を備えている。この制御圧室２０には、後述するように傾転制御ピストン１６を制御する制御圧が給排される。
【００３５】
傾転アクチュエータ２４Ａは、図２に示すように、前述した傾転制御ピストン１７の他に、ケーシング本体２Ａに形成され、傾転制御ピストン１７が収容されるシリンダ１９と、このシリンダ１９に収容されるとともにケーシング本体２Ａに形成したねじに螺合し、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７を摺動可能に保持するストッパ２３と、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９に収容され、ストッパ２３よりも斜板１４から離れるように配置され、傾転制御ピストン１７を摺動可能に保持し、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９に対し摺動可能なスリーブ２２を備えている。また、この傾転アクチュエータ２４Ａは、ストッパ２３とスリーブ２２との間に形成され、タンク１０に連通するドレン室２６と、このドレン室２６内に配置され、一端がストッパ２３に係止され他端がスリーブ２２に係止されるばね２５と、シリンダ１９の底部とこの底部に対向するスリーブ２２の端面との間に形成され、スリーブ２２を摺動させる指令圧Ｐｉが与えられる制御圧室２１とを備えている。ケーシング本体２Ａに形成された油路２９を介して指令圧Ｐｉが制御圧室２１に導かれると、スリーブ２２がばね２５を縮めるようにして摺動する。
【００３６】
また、シリンダ１９の底部にはシリンダ１９の径よりも小さい径のシリンダ２７を連通させて形成させてあり、シリンダ２７とスリーブ２２とストッパ２３のそれぞれに、摺動可能に傾転制御ピストン１７が挿入されている。シリンダ２７の底部と傾転制御ピストン１７との間に制御圧室２８が形成されており、この制御圧室２８には常時サーボ圧Ｐｓ、すなわち制御圧が導かれる。
【００３７】
本実施形態は、傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに対し、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６を摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えている。
【００３８】
この制御圧給排手段は、例えば傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７に形成され、制御圧Ｐｓを導く第１油路１７Ａと、傾転アクチュエータ２４Ａのスリーブ２２に形成され、第１油路１７Ａに選択的に連通する第２油路２２Ａと、ケーシング本体２Ａに形成され、第２油路２２Ａと傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０とを連通させる第３油路３０とを含んでいる。
【００３９】
［本実施形態の動作］
図３は本実施形態の動作を示す図で、図２に示す状態から傾転角を大きくする際の動作を示す図、図４は図３に示す状態から指定の傾転角例えば最大傾転角に落ち着いた状態を示す図、図５は図４に対応する最大傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図、図６は本実施形態の動作を示す図で、図４，５に示す状態から傾転角を小さくする際の動作を示す図、図７は最小傾転角に保たれた状態の本実施形態を示す要部断面図である。
【００４０】
前述の図２に示した状態では、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａは遮断されており、かつ第２油路２２Ａとドレン室２６も遮断されている。この状態から、ばね２５の力よりも大きな作用力がスリーブ２２の端面に発生するような外部指令圧Ｐｉを油路２９を通じて傾転アクチュエータ２４Ａの制御圧室２１へ導くと、図３に示すように、スリーブ２２がばね２５を縮める方向へ移動し、スリーブ２２への作用力とばね２５の力がつりあう位置にて静止し、第２油路２２Ａとドレン室２６が連通し、第３油路３０を介して第２油路２２Ａと常時接続された傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０の圧力が低下する。
【００４１】
制御圧室２８には常時サーボ圧Ｐｓが導かれているため、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６の作用力よりも大きくなり、傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７により斜板１４は大傾転側に傾転駆動される。傾転制御ピストン１７がある位置まで移動すると、図４に示すように、第２油路２２Ａとドレン室２６は遮断され、斜板１４を介して伝えられる傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６と傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が等しくなったところで静止する。図５は、このようにして例えば最大傾転角に保たれた状態を示している。
【００４２】
図４，５に示す状態では、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａは遮断されており、かつ第２油路２２Ａとドレン室２６も遮断されているが、この状態から外部指令圧Ｐｉを減圧させるとスリーブ２２への作用力がばね２５の力よりも低下し、スリーブ２２がばね２５により摺動させられる。その結果、図６の状態となり第１油路１７Ａと第２油路２２Ａが連通し第１油路１７Ａ、第２油路２２Ａ、及び第３油路３０を介して傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０へサーボ圧Ｐｓが導かれる。
【００４３】
傾転アクチュエータ２４Ｂの制御圧室２０と傾転アクチュエータ２４Ａの制御圧室２１の受圧面積差により、傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６への作用力が傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７への作用力よりも大きくなり、斜板１４は小傾転側に傾転駆動される。同時に傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１７がある位置まで押込められると、第１油路１７Ａと第２油路２２Ａが遮断され、斜板１４を介して伝えられる傾転アクチュエータ２４Ｂの傾転制御ピストン１６と傾転アクチュエータ２４Ａの傾転制御ピストン１７の作用力が等しくなったところで静止する。図７は、このようにして例えば最小傾転角に保たれた状態を示している。
【００４４】
本実施形態に係る可変容量型斜板式油圧ポンプ１では、図８に示すように、外部指令圧Ｐｉを横軸に、可変容量型ポンプ１の容積を縦軸に取ると、外部指令圧Ｐｉの増加に応じてポンプ容積が次第に増加する特性が得られる。
【００４５】
このように構成した本実施形態にあっては、指令圧Ｐｉを増減させて傾転アクチュエータ２４Ａを駆動させた際に、制御圧給排手段に含まれる第１油路１７Ａ、第２油路２２Ａ、及び第３油路３０を介して傾転アクチュエータ２４Ａから傾転アクチュエータ２４Ｂに制御圧が給排される。この制御圧の給排によって傾転アクチュエータ２４Ｂを摺動させ、傾転アクチュエータ２４Ａと傾転アクチュエータ２４Ｂとの協働によって斜板１４を、指令圧Ｐｉに基づく傾転アクチュエータ２４Ａの駆動に応じた傾転角に保つことができる。このように本実施形態は、ケーシング本体２４Ａの内部に配置される傾転アクチュエータ２４Ａに従来の容量制御弁の機能を兼ねさせることができる。すなわち本実施形態は、容量制御弁を個別にポンプ外部に設けることなく斜板１４の傾転制御を行うことができる。これにより、当該可変容量型斜板式油圧ポンプ１の小型化を実現させることができる。また、容量制御弁を個別に要することがないので、部品点数を削減することができる。
【００４６】
なお、前述した実施形態では、傾転アクチュエータ２４Ａが、ストッパ２３とスリーブ２２との間に設けられるドレン室２６を有し、このドレン室２６内にばね２５を有する構成にしてあるが、本発明は、このように構成することには限られない。すなわち、傾転アクチュエータ２４Ａを、ケーシング本体２Ａに形成されたシリンダ１９の底部とこの底部に対向するスリーブ２２の端面間に形成され、タンク１０に連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端がスリーブ２２の端面に係止され他端がシリンダ１９の底部に係止されるばねと、ストッパ２３とスリーブ２２との間に形成され、スリーブ２２を摺動させる指令圧Ｐｉが与えられる制御圧室とを有する構成にしてもよい。
【００４７】
このように構成したものは、指令圧Ｐｉ−ポンプ容積特性が、図９に示すように、外部指令圧Ｐｉの減少に応じてポンプ容積が次第に増加する特性となるものの、前述した第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 可変容量型斜板式油圧ポンプ
２ ケーシング
２Ａ ケーシング本体
２Ｂ 蓋体
１０ タンク
１４ 斜板（フィードバック手段）
１６ 傾転制御ピストン
１７ 傾転制御ピストン
１７Ａ 第１油路
１７Ｂ シリンダ
１８ シリンダ
１９ シリンダ
２０ 制御圧室
２１ 油室
２２ スリーブ
２２Ａ 第２油路
２３ ストッパ
２４Ａ 傾転アクチュエータ
２４Ｂ 傾転アクチュエータ
２５ ばね
２６ ドレン室
２７ シリンダ
２８ 制御圧室
２９ 油路
３０ 第３油路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、
前記ケーシング内に前記回転軸と一体的に回転するように設けられ、複数のシリンダが穿設されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、
前記各ピストンの往復運動を前記シリンダブロックの回転運動に変換し、前記ケーシングの底部と対面して設けられ表面側が前記ピストンが摺動する平滑面となり最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転可能な斜板と、
前記斜板を傾転駆動させる傾転アクチュエータと、
前記ケーシングと前記シリンダブロックが摺動しつつ回転するとき前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが穿設された弁板と、
前記傾転アクチュエータの駆動によって傾転した前記斜板の傾転角を前記傾転アクチュエータの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、
前記傾転アクチュエータは、互いに前記回転軸を挟むように配置される一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータから成り、これらの傾転アクチュエータのそれぞれは、端部が前記斜板に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストンを有する可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータから前記他方の傾転アクチュエータに対し、この他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えたことを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記ケーシングに形成され、前記傾転制御ピストンが収容されるシリンダと、このシリンダに収容されるとともに前記ケーシングに固定され、この一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持するストッパと、前記ケーシングに形成された前記シリンダに収容され、前記ストッパよりも前記斜板から離れるように配置され、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持し、前記ケーシングに形成された前記シリンダに対し摺動可能なスリーブとを有し、
前記制御圧給排手段は、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに形成され、前記制御圧を導く第１油路と、前記一方の傾転アクチュエータの前記スリーブに形成され、前記第１油路に選択的に連通する第２油路と、前記ケーシングに形成され、前記第２油路と前記他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに連設された制御圧室とを連通させる第３油路を含むことを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記フィードバック手段は、前記斜板から成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成されタンクに連通するドレン室と、このドレン室内に配置され、一端が前記ストッパに係止され他端が前記スリーブに係止されるばねと、前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、タンクに連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端が前記スリーブの端面に係止され他端が前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部に係止されるばねと、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、
前記ケーシング内に前記回転軸と一体的に回転するように設けられ、複数のシリンダが穿設されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの各シリンダに往復動可能に嵌挿された複数のピストンと、
前記各ピストンの往復運動を前記シリンダブロックの回転運動に変換し、前記ケーシングの底部と対面して設けられ表面側が前記ピストンが摺動する平滑面となり最大傾転位置と最小傾転位置との間で傾転可能な斜板と、
前記斜板を傾転駆動させる傾転アクチュエータと、
前記ケーシングと前記シリンダブロックが摺動しつつ回転するとき前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが穿設された弁板と、
前記傾転アクチュエータの駆動によって傾転した前記斜板の傾転角を前記傾転アクチュエータの駆動制御にフィードバックするフィードバック手段とを備え、
前記傾転アクチュエータは、互いに前記回転軸を挟むように配置される一方の傾転アクチュエータと他方の傾転アクチュエータから成り、これらの傾転アクチュエータのそれぞれは、端部が前記斜板に当接し摺動可能に設けられた傾転制御ピストンを有する可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータから前記他方の傾転アクチュエータに対し、この他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動させる制御圧を給排する制御圧給排手段を備えたことを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記ケーシングに形成され、前記傾転制御ピストンが収容されるシリンダと、このシリンダに収容されるとともに前記ケーシングに固定され、この一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持するストッパと、前記ケーシングに形成された前記シリンダに収容され、前記ストッパよりも前記斜板から離れるように配置され、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンを摺動可能に保持し、前記ケーシングに形成された前記シリンダに対し摺動可能なスリーブとを有し、
前記制御圧給排手段は、前記一方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに形成され、前記制御圧を導く第１油路と、前記一方の傾転アクチュエータの前記スリーブに形成され、前記第１油路に選択的に連通する第２油路と、前記ケーシングに形成され、前記第２油路と前記他方の傾転アクチュエータの前記傾転制御ピストンに連設された制御圧室とを連通させる第３油路を含むことを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記フィードバック手段は、前記斜板から成ることを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成されタンクに連通するドレン室と、このドレン室内に配置され、一端が前記ストッパに係止され他端が前記スリーブに係止されるばねと、前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【請求項５】
請求項３に記載の可変容量型斜板式液圧ポンプにおいて、
前記一方の傾転アクチュエータは、前記前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部とこのケーシングに形成された前記シリンダの底部に対向する前記スリーブの端面との間に形成され、タンクに連通するドレン室と、このドレン室に配置され、一端が前記スリーブの端面に係止され他端が前記ケーシングに形成された前記シリンダの底部に係止されるばねと、前記ストッパと前記スリーブとの間に形成され、前記スリーブを摺動させる指令圧が与えられる制御圧室とを有することを特徴とする可変容量型斜板式液圧ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５５３７５（Ｐ２０１２−２５５３７５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８６０１（Ｐ２０１１−１２８６０１）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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