説明

対向式斜板型ピストンポンプ・モータ

【課題】対向式斜板型ピストンポンプ・モータの構造を簡素化する。
【解決手段】シリンダブロックの両側に第一、第二斜板30、40を備え、第一、第二斜板30、40の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータ1であって、第一、第二斜板30、40を互いに連動させる傾転連動機構45と、第一斜板30を傾転させるサーボ機構33とを備え、傾転連動機構45とサーボ機構33とを両者の間に第一斜板30が挟まれるように配置した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリンダブロックの両側に第一、第二斜板を傾転可能に備える対向式斜板型ピストンポンプ・モータの改良に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、可変容量形油圧ポンプの斜板を傾転する油圧サーボ機構が開示されている。
【0003】
特許文献2には、シリンダブロックの両側に第一、第二斜板を備え、シリンダブロックの回転に伴って複数の第一、第二ピストンが第一、第二斜板に追従して各シリンダを往復動する対向式(両側)斜板型ピストンポンプ・モータが開示されている。
【特許文献1】特開平11−247990号公報
【特許文献2】特開2005−105898号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このような従来の対向式斜板型ピストンポンプ・モータにあっては、第一、第二斜板の傾転角度をそれぞれ切換える2つのサーボ機構を設けていたため、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【0005】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、対向式斜板型ピストンポンプ・モータの構造を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、複数のシリンダが開口するシリンダブロックと、このシリンダブロックの両側に設けられる第一、第二斜板とを備え、シリンダブロックの回転に伴って第一、第二斜板に追従してシリンダを往復動する第一、第二ピストンとを備え、第一、第二斜板の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータであって、第一、第二斜板を互いに連動させる傾転連動機構と、第一斜板を傾転させるサーボ機構とを備え、傾転連動機構とサーボ機構とを両者の間に第一斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、傾転連動機構とサーボ機構とは、第一斜板の両側に分かれて配置されるため、傾転連動機構とサーボ機構の作動が互いに干渉することが避けられ、限られたスペースにサーボ機構と傾転連動機構とをコンパクトに収容し、装置の大型化が避けられる。
【0008】
単一のサーボ機構を用いて第一、第二斜板の傾転角度を変えられるため、従来装置のように2つのサーボ機構や比例電磁減圧弁を備える必要がなく、製品の信頼性を高められるとともにコストダウンがはかれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0010】
図1、図2に示すピストンモータ1は、作業車両等に変速機として搭載されるHSTに用いられる。このHSTは可変容量形油圧ピストンポンプと可変容量形油圧ピストンモータ1を組合せたもので、ピストンポンプがエンジンによって回転駆動され、ピストンポンプから吐出する作動油によってピストンモータ1が回転駆動され、このピストンモータ1の出力回転が図示しないミッション、ディファレンシャルギヤ等を介して左右の車輪に伝えられる。
【0011】
図1に示すように、ピストンモータ1は、シリンダブロック4の両側に第一、第二斜板30、40を備える対向式斜板型ピストンポンプ・モータである。なお、この対向式斜板型ピストンポンプ・モータの基本構造は本出願人により特開平2005−105898号公報として既に出願されている。
【0012】
ピストンモータ1は、ケース25とポートブロック50とによりハウジング室24が形成され、このハウジング室24にシリンダブロック4および第一、第二斜板30、40等が収装される。
【0013】
シリンダブロック4にはモータシャフト5が貫通され、このモータシャフト5はその一端が軸受91を介してポートブロック50に回転可能に支持され、その途中が軸受92を介してケース25に回転可能に支持される。
【0014】
シリンダブロック4にはその軸心回りの同一円周上に複数のシリンダ6が一定の間隔を持って形成され、このシリンダ6には両側から第一、第二ピストン8、9がそれぞれ挿入され、これらの間に容積室10が画成される。
【0015】
第一、第二ピストン8、9の一端側はシリンダブロック4の両端面からそれぞれ突出し、第一、第二斜板30、40にシュー21、22を介して支持される。
【0016】
シリンダブロック4が回転すると、第一、第二ピストン8、9は第一、第二斜板30、40との間で互いに反対方向に往復動し、シリンダ6の容積室10を拡縮させる。
【0017】
図2に示すように、各容積室10に作動油を給排する油通路は、ポートブロック50の第一軸受部32に開口する対の軸受ポート39と、第一斜板30に開口する対の斜板ポート16と、斜板プレート60に開口するシリンダ6と同数のバルブポート61と、各シュー21を貫通するシューポート19とによって形成される。
【0018】
ピストンモータ1における作動油の流れは、一方の軸受ポート39→一方の斜板ポート16→バルブポート61→シューポート19→容積室10→シューポート19→バルブポート61→他方の斜板ポート16→他方の軸受ポート39となる。こうして各容積室10に導かれる作動油圧によって第一、第二ピストン8、9がシリンダ6を互いに反対方向に往復動し、シリンダブロック4とモータシャフト5が回転する。
【0019】
シュー21、22を付勢する手段として、複数のスプリング95、96が設けられる。シリンダブロック4には両端面に開口する複数の穴93、94が形成され、この穴93、94にスプリング95、96が入れられる。一方の各スプリング95の付勢力はリテーナホルダ97、リテーナプレート98を介して各シュー21に伝えられ、この付勢力により各シュー21が斜板プレート60に押し付けられる。他方の各スプリング96の付勢力はリテーナホルダ87、リテーナプレート88を介して各シュー22に伝えられ、この付勢力により各シュー22が第二斜板40に押し付けられる。
【0020】
第一、第二斜板30、40は斜板背面ジャーナル部31、41を介して傾転可能に支持され、ピストンモータ1の1回転当たりの押しのけ容積を変えられるようになっている。
【0021】
HSTの作動時、ピストンポンプから吐出される作動油はピストンモータ1に送られて循環し、ピストンモータ1における第一、第二斜板30、40の傾転角度を切換えることにより、ピストンモータ1の1回転当たりの押しのけ容積が変化する。この結果、入力側のポンプシャフトと出力側のモータシャフト5の回転数の比率はピストンポンプとピストンモータ1の押しのけ容積の比に応じて変化する。
【0022】
対向式斜板型ピストンモータ1は最大容量から最小容量までの可変容量比率を従来の非対向式斜板型ピストンポンプ・モータに比べて略2倍にすることが可能となり、HSTの回転速度レンジを大きくすることができる。
【0023】
図3に示すように、ピストンモータ1のポートブロック50には第一斜板30を傾転させるサーボ機構33が設けられる。このサーボ機構33は、ポートブロック50に摺動可能に収装されるサーボレギュレータピストン34を備え、このサーボレギュレータピストン34が作動油圧によって移動することにより、駆動用係合ピン65、スライドメタル66を介して第一斜板30が傾転する。サーボレギュレータピストン34にはスライドメタル66を摺動可能に係合させる環状の凹部67が形成され、駆動用係合ピン65はスライドメタル66を介して凹部67に係合する。
【0024】
ポートブロック50には同軸上に延びるシリンダ部51、52が形成され、サーボレギュレータピストン34にはこのシリンダ部51、52に摺動可能に嵌合するピストン部35、36が形成され、シリンダ部51、52とピストン部35、36の間に油圧室28、29が形成される。シリンダ部51の開口径はシリンダ部52の開口径より小さく形成され、ピストン部35、36は所定の受圧面積差を持っている。
【0025】
第一油圧室28は油圧源から作動油圧が導かれ、油圧室29は油圧源から作動油圧が図示しない比例電磁減圧弁を介して導かれる。油圧室28に導かれる作動油圧に応じて、サーボレギュレータピストン34のストロークが調節される。油圧室28、29に導かれる作動油圧が同等に保たれると、サーボレギュレータピストン34がピストン部35、36の受圧面積差によって図3に示すように一方のストロークエンドに移動する。油圧室28に導かれる作動油圧が所定値に減圧されると、サーボレギュレータピストン34が他方のストロークエンドに移動する。
【0026】
上記した油圧源にはHSTの油圧ピストンポンプの吐出圧を取り出す図示しないシャトル弁と、このシャトル弁から導かれる作動油圧を所定値に減圧する図示しない減圧弁とが備えられる。
【0027】
サーボレギュレータピストン34の動きはスライドメタル66、駆動用係合ピン65を介して第一斜板30に伝えられる。
【0028】
ピストンモータ1には第一、第二斜板30、40を互いに連動させる傾転連動機構45が設けられる。この傾転連動機構45はケース25に支持ピン49を介して揺動可能に連結される揺動リンク48と、第二斜板40をこの揺動リンク48の一端に係合させる第二係合ピン53と、第一斜板30をこの揺動リンク48の他端に係合させる第一係合ピン54とを備え、後述するように第一、第二斜板30、40の傾転角度が所定の関係をもって変化するように各部の寸法が設定される。
【0029】
第一係合ピン54は、第一斜板30の側部から突出しており、スライドメタル75を介して揺動リンク48の凹部58に摺動可能に係合する。
【0030】
第二係合ピン53は、第二斜板40の側部から突出しており、スライドメタル62を介して揺動リンク48の凹部55に摺動可能に係合する。
【0031】
支持ピン49、第二係合ピン53、第一係合ピン54、駆動用係合ピン65は、それぞれの中心軸がモータシャフト5の中心軸O5と直交し、第一、第二斜板30、40の傾転中心軸O30、O40と平行に延びるように配置される。
【0032】
図1に示すように、サーボ機構33と傾転連動機構45とを両者の間に第一斜板30が挟まれるように配置し、駆動用係合ピン65と第一係合ピン54は第一斜板30の両側部からそれぞれ反対方向に突出させる。
【0033】
第二斜板40の一方の側部にはサイドプレート46が2本のボルト76、77を介して締結される。このサイドプレート46の先端部から第二係合ピン53が突出して設けられる。第二係合ピン53はサイドプレート46を介して第二斜板40の傾転中心軸O40より第一斜板30側に配置される。サイドプレート46は第二斜板40に対して斜板背面ジャーナル部41と反対側に突出している。
【0034】
サイドプレート46はその基端に各ボルト76、77によって締結されるボス部46b、46cを有する。一方のボス部46bは、その一部が第二斜板40の背面40aから突出して設けられる。
【0035】
第二斜板40にはその背面40aから膨出するボス部40bが形成され、このボス部40bに形成されたネジ穴(図示せず)にボルト76を螺合させるようになっている。
【0036】
ケース25の底部には凹部79が形成され、図2に示すように、第二斜板40が最大に傾転した位置で、サイドプレート46のボス部46bの一部と第二斜板40のボス部40bとがこの凹部79に係合するようになっている。これにより、サイドプレート46が第二斜板40に取り付けられることにより、第二斜板40の最大傾転角度が削減されず、要求される第二斜板40の最大傾転角度が確保される。
【0037】
第二斜板40の他方の側部にはセンサ軸57が設けられ、このセンサ軸57を介してポテンショメータ59が設けられる。このセンサ軸57は第二斜板40の傾転中心軸O40と同軸上に配置され、ポテンショメータ59は第二斜板40の傾転角度を検出するものである。
【0038】
第二斜板40の側部にはサイドプレート56がビス81を介して締結され、このサイドプレート56にセンサ軸57が設けられる。
【0039】
揺動リンク48は支持ピン49に軸受63を介して揺動可能に支持される。支持ピン49はブラケット82にナット83を介して締結される。ブラケット82は複数のビス84を介してケース25に締結される。
【0040】
揺動リンク48は、支持ピン49から第一斜板30に向けて延びる第一リンク部48aと、支持ピン49から第二斜板40に向けて延びる第二リンク部48bとを有する。第一リンク部48aにスライドメタル75に係合する凹部58が形成され、第二リンク部48bにスライドメタル62に係合する凹部55が形成される。
【0041】
揺動リンク48は、第一リンク部48aの幅が第二リンク部48bの幅より小さく形成され、その小型化がはかられる。
【0042】
サーボ機構33のサーボレギュレータピストン34が移動することにより、第一斜板30が傾転するとともに、第二斜板40が傾転連動機構45を介して第一斜板30に連動して傾転し、ピストンモータ1の容量がサーボレギュレータピストン34のストロークに応じて連続的に変えられる。
【0043】
なお、サーボ機構33は、第一斜板30に設けられいるが、第二斜板40に設けられても良いし、揺動リンク48やサイドプレート46、第一係合ピン53等、サーボレギュレータピストン34のストロークに応じて第一斜板30、第二斜板40の傾転角を変えられる箇所であればどこに設けても良い。
【0044】
図2はピストンモータ1が最大容量に切換えられた状態を示し、第一斜板30の傾転角度が最大値(例えば16〜17°)になるとともに、第二斜板40の傾転角度(例えば16〜17°)が最大値になる。
【0045】
ピストンモータ1が最小容量に切換えられた状態では、第一斜板30の傾転角度が0°になり、第二斜板40の傾転角度TH5が0°より大きい最小値(例えば6〜7°)になる。
【0046】
なお、支持ピン49と揺動リンク48、サイドプレート46の位置や長さを変更することで、第一斜板30と第二斜板40の傾転角度の最大値と最小値の関係を変更することが可能である。例えば、第一斜板30の傾転角度が0°になり、第二斜板40の傾転角度TH5が0°となるようにしても良い。
【0047】
第一斜板30は、斜板背面ジャーナル部31を介して傾転中心軸O30を中心として回動する。この傾転中心軸O30は、各シュー21の各ピストン8に対する揺動中心O21を含むシュー揺動中心面上に配置される。これにより、第一斜板30の傾転に伴って各シュー21の軌跡が第一斜板30(斜板プレート60)の摺動面に対してずれる外れ量が最小限に抑えられる。
【0048】
一対の斜板背面ジャーナル部31は、第一斜板30の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がポートブロック50の第一軸受部32に対して軸受メタル38を介して摺動可能に支持される。斜板背面ジャーナル部31は、第一斜板30と一体で形成されるが、これに限らず第一斜板30と別体で形成しても良い。
【0049】
駆動用係合ピン65と第一係合ピン54は、斜板背面ジャーナル部31に形成された各穴に圧入して固定される。これにより、駆動用係合ピン65と第一係合ピン54は、斜板背面ジャーナル部31の側面からそれぞれ突出して設けられる。
【0050】
第二斜板40は、傾転中心軸O40を中心として回動する。この傾転中心軸O40は、各シュー22の各ピストン9に対する揺動中心O22を含むシュー揺動中心面に対して距離Sだけ背後側(シリンダブロック4と反対側)にオフセットされる。これにより、斜板背面ジャーナル部41の小型化がはかれる反面、第二斜板40の傾転に伴って各シュー22の軌跡が第二斜板40の摺動面に対してずれる外れ量が大きくなるが、オフセット距離Sを任意に設定することにより、各シュー22の軌跡が第二斜板40の摺動面から外れないようにする。
【0051】
一対の斜板背面ジャーナル部41は、第二斜板40の背後からハーフログ形に突出し、その円柱面状の摺動面がケース25の第二軸受部42に対して軸受メタル44を介して摺動可能に支持される。
【0052】
斜板背面ジャーナル41は、第二斜板40と別体で形成され、2本のノックピン15を介して第二斜板40に固定される。なお、これに限らず、斜板背面ジャーナル41を第二斜板40と一体で形成しても良い。
【0053】
以上のように、本実施形態では、複数のシリンダ6が開口するシリンダブロック4と、このシリンダブロック4の両側に設けられる第一、第二斜板30、40とを備え、シリンダブロック4の回転に伴って第一、第二斜板30、40に追従してシリンダ6を往復動する第一、第二ピストン8、9とを備え、第一、第二斜板30、40の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータ1であって、第一、第二斜板30、40を互いに連動させる傾転連動機構45と、第一斜板30を傾転させるサーボ機構33とを備え、傾転連動機構45とサーボ機構33とを両者の間に第一斜板30が挟まれるように配置した。
【0054】
上記構成に基づき、ケース25内の限られたスペースにサーボ機構33と傾転連動機構45とをコンパクトに収容し、装置の大型化が避けられる。
【0055】
傾転連動機構45とサーボ機構33とは、第一斜板30の両側に分かれて配置されるため、傾転連動機構45とサーボ機構33の作動が互いに干渉することが避けられる。
【0056】
単一のサーボ機構33を用いて第一、第二斜板30、40の傾転角度を変えられるため、従来装置のように2つのサーボ機構や比例電磁減圧弁を備える必要がなく、製品の信頼性を高められるとともにコストダウンがはかれる。
【0057】
車両の無段変速機として用いられるHSTの場合、加速、減速のチューニングは従来、ピストンポンプの斜板を駆動するサーボレギュレータとピストンモータ1の第一、第二斜板30、40を駆動する各々のサーボレギュレータの計3つで行っていたが、本発明の場合はピストンポンプ用と、ピストンモータ1用のサーボレギュレータの計2つですみ、チューニング工数を減らせる。
【0058】
本実施形態では、第二斜板40の傾転角度を検出するポテンショメータ59を備え、このポテンショメータ59を傾転連動機構45との間に第二斜板40が挟まれるように配置した。
【0059】
上記構成に基づき、第一、第二斜板30、40のまわりには一方の側に傾転連動機構45が配置され、他方の側にサーボ機構33とポテンショメータ59とが配置されるため、サーボ機構33とポテンショメータ59とがモータシャフト5と平行方向に並び、ポテンショメータ59を設けることによってピストンモータ1の幅方向(第一、第二斜板30、40の傾転中心軸O30、O40が延びる方向)の寸法が大きくなることが避けられる。
【0060】
本実施形態では、サーボ機構33の駆動力を第一斜板30に伝える駆動用係合ピン65と、第一斜板30が傾転する動きを傾転連動機構45に伝える第一係合ピン54とを備え、駆動用係合ピン65と第一係合ピン54とを第一斜板30の両側部からそれぞれ反対方向に突出するように設けた。
【0061】
上記構成に基づき、駆動用係合ピン65と第一係合ピン54の剛性が十分に確保され、サーボ機構33の駆動力が駆動用係合ピン65を介して第一斜板30に的確に伝えられるとともに、第一斜板30の傾転する動きが第一係合ピン54を介して傾転連動機構45に的確に伝えられる。
【0062】
本実施形態では、第二斜板40の側部に締結されるサイドプレート46と、このサイドプレート46から突出する第二係合ピン53とを備え、傾転連動機構45の動きをサイドプレート46と第二係合ピン53を介して第二斜板40に伝える構成とした。
【0063】
上記構成に基づき、サイドプレート46は、第二斜板40の側部に締結されることにより、その剛性が十分に確保され、傾転連動機構45の動きが第二係合ピン53とサイドプレート46とを介して的確に伝えられる。
【0064】
本実施形態では、サイドプレート46はその基端に各ボルト76、77によって締結されるボス部46b、46cを有し、一方のボス部46bは、その一部が第二斜板40の背面40aから突出して設けられる構成とした。
【0065】
上記構成に基づき、第二斜板40の板厚の最薄部にボルト76を締結するための厚さが無くても、ボルト76によってサイドプレート46を第二斜板40に締結することが可能となり、第二斜板40の板厚を小さくして、ピストンモータ1の小型化がはかれる。
【0066】
本実施形態では、シリンダブロック4と第一、第二斜板30、40を収容するケース25を備え、傾転連動機構45は、ケース25に支持ピン49を介して揺動可能に連結される揺動リンク48を備え、この揺動リンク48に対して第一、第二係合ピン54、53が摺動可能に係合する構成とした。
【0067】
上記構成に基づき、第一、第二斜板30、40の傾転角度を最小容量位置から最大容量位置へと互いに同期して連続的に変えられる。
【0068】
なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。
【0069】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、斜板型油圧ピストンポンプ・モータとして油圧ポンプにも適用でき、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。
【産業上の利用可能性】
【0070】
本発明は、HSTを構成する油圧モータまたは油圧ポンプをはじめ、種々の斜板型油圧ビストンポンプ・モータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0071】
【図1】本発明の実施の形態を示す油圧モータの横断面図。
【図2】同じく油圧モータの縦断面図。
【図3】同じく傾転連動機構とサーボ機構の断面図。
【符号の説明】
【0072】
1 ピストンモータ
4 シリンダブロック
5 シャフト
6 シリンダ
8 第一ピストン
9 第二ピストン
25 ケース
30 第一斜板
33 サーボ機構
40 第二斜板
45 傾転連動機構
46 サイドプレート
48 揺動リンク
49 支持ピン
53 第一係合ピン
54 第二係合ピン
59 ポテンショメータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のシリンダが開口するシリンダブロックと、
このシリンダブロックの両側に設けられる第一、第二斜板とを備え、
前記シリンダブロックの回転に伴って前記第一、第二斜板に追従して前記シリンダを往復動する第一、第二ピストンとを備え、
前記第一、第二斜板の傾転角度が変えられる対向式斜板型ピストンモータであって、
前記第一、第二斜板を互いに連動させる傾転連動機構と、
前記第一斜板を傾転させるサーボ機構とを備え、
前記傾転連動機構と前記サーボ機構とを両者の間に前記第一斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
【請求項2】
前記第二斜板の傾転角度を検出するポテンショメータを備え、
このポテンショメータを前記傾転連動機構との間に前記第二斜板が挟まれるように配置したことを特徴とする請求項1に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
【請求項3】
前記サーボ機構の駆動力を前記第一斜板に伝える駆動用係合ピンと、
前記第一斜板が傾転する動きを前記傾転連動機構に伝える第一係合ピンとを備え、
前記駆動用係合ピンと前記第一係合ピンとを前記第一斜板の両側部からそれぞれ反対方向に突出させたことを特徴とする請求項1または2に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
【請求項4】
前記第二斜板の側部に締結されるサイドプレートと、
このサイドプレートから突出する第二係合ピンとを備え、
前記傾転連動機構の動きを前記サイドプレートと前記第二係合ピンとを介して前記第二斜板に伝える構成としたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。
【請求項5】
前記サイドプレートはボルトによって締結されるボス部を有し、
このボス部はその一部が前記第二斜板の背面から突出していることを特徴とする請求項4に記載の対向式斜板型ピストンポンプ・モータ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−203927(P2009−203927A)
【公開日】平成21年9月10日(2009.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−48279(P2008−48279)
【出願日】平成20年2月28日(2008.2.28)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】