斜板式可変容量型ピストンポンプ
【課題】部品点数を増加させることなく斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができる斜板式可変容量型ピストンポンプの提供。
【解決手段】サーボシリンダ８の傾転制御圧力室１１Ｆ側において、段差１７Ｆに当接した状態にあるばね座１４Ｆと突出部１９Ｆに当接した状態にあるばね座１５Ｆとの間隔寸法Ｋが、ばね１２Ｆの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることと、傾転制御圧力室１１Ｒ側において、段差１７Ｒに当接した状態にあるばね座１４Ｒと突出部１９Ｒに当接した状態にあるばね座１５Ｒとの間隔寸法Ｋが、ばね１２Ｒの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることとによって、ばね１２Ｆ，１２Ｒがばね力を発揮しない変位量Ｎ以下の第１領域Ｒ１と、変位量がＮよりも大きい領域であって、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力の合力がサーボピストン１０の変位量に比例する第２領域Ｒ２とが設定されている。
【解決手段】サーボシリンダ８の傾転制御圧力室１１Ｆ側において、段差１７Ｆに当接した状態にあるばね座１４Ｆと突出部１９Ｆに当接した状態にあるばね座１５Ｆとの間隔寸法Ｋが、ばね１２Ｆの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることと、傾転制御圧力室１１Ｒ側において、段差１７Ｒに当接した状態にあるばね座１４Ｒと突出部１９Ｒに当接した状態にあるばね座１５Ｒとの間隔寸法Ｋが、ばね１２Ｒの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることとによって、ばね１２Ｆ，１２Ｒがばね力を発揮しない変位量Ｎ以下の第１領域Ｒ１と、変位量がＮよりも大きい領域であって、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力の合力がサーボピストン１０の変位量に比例する第２領域Ｒ２とが設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダやタイヤローラ等のホイール式建設機械に備えられる斜板式可変容量型ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式可変容量型ピストンポンプとしては、特許文献１に示される従来技術がある。この従来技術は、ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力（油圧）により操作されて斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えている。サーボシリンダのサーボピストンの初期位置は、ばねにより規定されている。この初期位置は、斜板の傾転角０°に対応する位置となるように設定されている。
【０００３】
このように構成された従来技術では、サーボピストンに傾転制御圧力が付与されていないとき、サーボピストンがばねにより初期位置に保持され、これに伴って斜板の傾転角が０°に保持される。このとき、斜板式可変容量型ピストンポンプは圧油を吐出しない。
【０００４】
傾転制御圧力がサーボピストンに付与されてサーボピストンが初期位置から変位すると、斜板が傾転してポンプピストンのピストンストロークが増大し、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプが圧油を吐出するようになる。斜板式可変容量型ピストンポンプの回転数が一定であれば、サーボピストンの初期位置からの変位量が大きいほど、すなわち、斜板の傾転角が大きいほど、ポンプ吐出流量は大きくなる。
【特許文献１】特開２００１−２２７４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来技術のように構成される斜板式可変容量型ピストンポンプでは、サーボピストンの初期位置を規定するばね等の製作誤差に起因して、サーボピストンの初期位置と、斜板の傾転角０°に対応するサーボピストンの位置とがずれるという問題がある。この問題を解消するために、サーボピストンの初期位置を調整する手段、例えば調整ねじをサーボシリンダに設けて、この調整ねじにより、サーボピストンの初期位置を斜板の傾転角０°に対応する位置に一致させることができるようになっているものがある。しかし、このように調整ねじ等の手段を設けた場合、部品点数が増加することになり、コストが嵩むという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前述の実状を考慮してなされたもので、その目的は、部品点数を増加させることなく斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができる斜板式可変容量型ピストン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】
【０００７】
〔１〕 本発明は、ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力により操作されて前記斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えた斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角０°に対応する前記サーボピストンの位置を含む領域であって、自己復帰モーメントが前記斜板に作用したことに伴って前記斜板から前記サーボピストンに付与される自己復帰力のみが、前記サーボピストンを初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域と、この第１領域よりも外側の領域であって、前記サーボシリンダがばねにより第１領域の方向へ押圧される第２領域とが設定されたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明では、第１領域内に位置するサーボピストンを自己復帰力のみにより初期位置に復帰させる。自己復帰力は、傾転角が０°になる方向に斜板を付勢する自己復帰モーメントが斜板に作用したことに伴って斜板からサーボピストンに付与される力であるから、自己復帰力により保持されるサーボピストンの初期位置は、傾転角０°に対応する位置に一致する。つまり、サーボピストンの初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストンの初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、本発明では、サーボピストンが第２領域内に位置するとき、サーボピストンがばねにより第１領域の方向へ押圧されるので、サーボピストンの変位量に応じた大きさの復帰力を発生させることができる。
【０００９】
〔２〕本発明は、「〔１〕」記載の発明において、前記ばねが、圧縮された状態で設けられたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明では、サーボピストンを第１領域内に保持する力を大きくすることができる。これにより、サーボピストンを操作するための機器の故障等に起因して傾転制御圧力がサーボピストンが変位し始める設定最低圧になったときのポンプ吐出流量を抑えることができる。
【００１１】
〔３〕本発明は、「〔２〕」記載の発明において、前記サーボピストンに対してこのサーボピストンの軸方向へ移動可能となるよう設けられ、前記ばねを挟んで対向する一対のばね座と、前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して近い方に位置する一方のばね座が前記サーボピストンに対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して遠い方に位置する他方のばね座が前記サーボピストンに対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とを備え、前記斜板の傾転角０°に対応する位置に前記サーボピストンが位置した状態では、前記一方のばね座が前記第１阻止部で前記サーボピストンに対して近づく方向への変位を阻止されることと、前記他方のばね座が前記第２阻止部で前記サーボピストンに対して離れる方向への変位を阻止されることとによって、前記一方のばね座と前記サーボピストンとの間に、前記第１領域を規定する間隔があくように設定されたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された本発明では、サーボシリンダを複雑な構造にすることなく、また、サーボシリンダを大型化することなく、「〔２〕」記載の構成を実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、部品点数を増加させることなく、すなわちサーボピストンの初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けることなく、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができるので、斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の斜板式可変容量型ピストンポンプの実施形態について説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について図１〜４を用いて説明する。図１は第１実施形態の断面図、図２は図１に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図、図３は図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図、図４は図２に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【００１６】
第１実施形態は図１に示す斜板式可変容量型ピストンポンプ１である。この斜板式可変容量型ピストンポンプ１は、エンジン等の出力軸に結合されるドライブシャフト３と、このドライブシャフト３に対してスプライン結合等により結合されドライブシャフト３と一体的に回転するシリンダブロック４とを備えている。シリンダブロック４には、ドライブシャフト３の軸方向に平行な方向に延び、ドライブシャフト３と同心の円周状に並ぶ複数のシリンダボア５が形成されている。各シリンダボア５には、ポンプピストン６が摺動可能に挿入されている。
【００１７】
ポンプピストン６の頭部にはシュー（図示しない）が設けられている。これらのシューには斜板７が接していて、この斜板７によりピストンストロークが規定されている。この斜板７は、傾転角０°から相反する２方向へ傾転可能に設けられた両傾転式である。
【００１８】
斜板７の傾転角はサーボシリンダ８により制御されるようになっている。このサーボシリンダ８のシリンダボア９内には、サーボピストン１０が、シリンダボア９の軸方向の中心から相反する２方向へ摺動可能に設けられている。サーボピストン１０がシリンダボア９の前記中心に位置したときに斜板７の傾転角が０°となるように、また、サーボピストン１０が前記中心から一方向へ変位したときに斜板７が一方向へ傾転するように、また、サーボピストン１０が前記中心から一方向と相反する逆方向へ変位したときに斜板７が一方向と相反する逆方向へ傾転するように、サーボピストン１０と斜板７は結合されている。
【００１９】
また、シリンダブロック４を格納するケーシング２には、図示しないが第１，第２吸排管路が形成されている。これらの第１，第２吸排管路は、斜板７との間でシリンダブロック４を挟んで対向する位置で開口している。これらの第１，第２吸排管路とシリンダブロック４の間には、シリンダブロック４が摺動する弁板（図示しない）が設けられている。この弁板には、第１吸排管路に連通する第１吸排ポートと第２吸排管路に連通する第２吸排ポートとが、それぞれドライブシャフト３と同心の円弧状に断続的に形成されている。これにより、シリンダブロック４の回転角度に応じて各シリンダボア５と第１，第２吸排ポートのそれぞれとの位置関係が変化し、各シリンダボア５が第１吸排管路と連通した状態と、各シリンダボア５が第２吸排管路と連通した状態とが交互に切換わるようになっている。
【００２０】
エンジンの出力軸の回転方向は一定であるので、ドライブシャフト３と一体的に回転するシリンダブロック４の回転方向も一定である。したがって、両傾転式の斜板７を備える斜板式可変容量型ピストンポンプ１では、斜板７が傾転角０°から一方向に傾転した状態でシリンダブロック４が回転すると、作動油が第１吸排管路から吸込まれて第２吸排管路から吐出されるようになる。逆に、斜板７が傾転角０°から一方向と相反する逆方向へ傾転した状態でシリンダブロック４が回転すると、作動油が第２吸排管路から吸込まれて第１吸排管路から吐出されるようになる。
【００２１】
また、斜板式可変容量型ピストンポンプ１は、斜板７を傾転角０°の方向に復帰させるモーメント、すなわち自己復帰モーメントが発生する構造になっている。自己復帰モーメントが発生する構造は一般的に知られているので、説明を省略する。
【００２２】
また、シリンダボア９内において、サーボピストン１０の両端側のそれぞれには、傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒが設けられている。これらの傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒのそれぞれには、ばね１２Ｆ，１２Ｒが配置されている。傾転制御圧力室１１Ｆ側と傾転制御圧力室１１Ｒ側は同様に構成されていて、サーボピストン１０の軸方向における中心線を挟んで線対称になっている。図１における３０は、制御弁である。この制御弁８がノーマル位置ｎから第１位置ｆに切換わると、傾転制御圧力が傾転制御圧力室１１Ｒに導かれてサーボピストン１０を傾転制御圧力室１１Ｆ側へ押圧するようになっている。また、制御弁８がノーマル位置ｎから第２位置ｒに切換わると、傾転制御圧力が傾転制御圧力室１１Ｆに導かれてサーボピストン１０を傾転制御圧力室１１Ｒ側へ押圧するようになっている。
【００２３】
傾転制御圧力室１１Ｆ側の構成について説明する。
【００２４】
サーボピストン１０の右端面には、サーボピストン１０と同心でサーボピストン１０の軸方向に延びる棒状部１３Ｆが設けられている。この棒状部１３Ｆには、ばね１２Ｆと、ばね座１４Ｆ，１５Ｆとが挿通されている。ばね座１４Ｆ，１５Ｆは、棒状部１３Ｆの軸方向へ移動可能であり、ばね１２Ｆを挟んで対向している。ばね座１５Ｆよりも棒状部１３Ｆの終端側にはストッパ１６Ｆが螺合していて、棒状部１３Ｆ上においてばね座１５Ｆがサーボピストン１０から離れる方向へ移動できる限界位置が規定されている。
【００２５】
シリンダボア９には、一対のばね座１４Ｆ，１５Ｆのうちのサーボピストン１０に対して近い方に位置する一方のばね座１４Ｆがサーボピストン１０に対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、一対のばね座１４Ｆ，１５Ｆのうちのサーボピストン１０に対して遠い方に位置する他方のばね座１５Ｆがサーボピストン１０に対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とが設けられている。第１阻止部は、例えば、サーボピストン１０が摺動するシリンダボア９の内壁と、傾転制御圧力室１１Ｆの内壁との間に形成された段差１７Ｆからなる。また、第２阻止部は、例えば、シリンダボア９の一端側を塞ぐ蓋１８Ｆに形成され、サーボピストン１０の方向に突出する突出部１９Ｆからなる。
【００２６】
傾転制御圧力室１１Ｒ側にも傾転制御圧力室１１Ｒ側と同様に、棒状部１３Ｒ、ばね座１４Ｒ，１５Ｒ、ストッパ１６Ｒ、段差１７Ｒ、蓋１８Ｒ、及び、突出部１９Ｒが設けられている。
【００２７】
特に、第１実施形態では、斜板７の傾転角０°に対応するサーボピストン１０の位置を含む領域であって、ばね１２Ｆ，１２Ｒによるサーボピストン１０の押圧が行われない、すなわち、自己復帰モーメントが斜板７に作用したことに伴って斜板７からサーボピストン１０に付与される自己復帰力のみが、サーボピストン１０を初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域Ｒ１が設定されている。さらに、第１領域Ｒ１よりも外側の領域であって、サーボピストン１０がばね１２Ｆ，１２Ｒにより第１領域Ｒ１の方向へ押圧される第２領域Ｒ２が設定されている。
【００２８】
具体的には、傾転制御圧力室１１Ｆ側において、段差１７Ｆに当接した状態にあるばね座１４Ｆと突出部１９Ｆに当接した状態にあるばね座１５Ｆとの間隔寸法Ｋ（ばね座１４Ｆとばね座１５Ｆの最大距離）が、ばね１２Ｆの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることと、これと同様に傾転制御圧力室１１Ｒ側において、段差１７Ｒに当接した状態にあるばね座１４Ｒと突出部１９Ｒに当接した状態にあるばね座１５Ｒとの間隔寸法Ｋ（ばね座１４Ｒとばね座１５Ｒの最大距離）が、ばね１２Ｒの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることによって、図２に特性線Ｃ１で示すようにばね１２Ｆがばね力を発揮しない変位量Ｎ以下の第１領域Ｒ１と、変位量がＮよりも大きい領域であって、ばね１２Ｆのばね力がサーボピストン１０の変位量に比例する第２領域Ｒ２とが設定されている。
【００２９】
なお、図２における破線の特性線Ｊは、従来技術におけるサーボピストン１０の変位量とばね力との関係を示している。この特性線Ｊで示されるように、従来技術ではサーボピストン１０の変位量に比例するばね力が、サーボピストン１０に常に付与されるようになっている。
【００３０】
このように構成された第１実施形態では、次の（１），（２）のようにしてサーボピストン１０が動作する。ここでは、傾転制御圧力室１１Ｆ側へのサーボピストン１０の変位時の動作を例に挙げて説明し、傾転制御圧力室１１Ｒ側へのサーボピストン１０の変位時の動作の説明は省略する。
【００３１】
（１）第１領域Ｒ１内でのサーボピストン１０の動作
第１領域Ｒ１内に位置するサーボピストン１０にはばね力は付与されないので、サーボピストン１０は自己復帰力のみによって初期位置に保持される。自己復帰力は、傾転角が０°になる方向に斜板７を付勢する自己復帰モーメントが斜板７に作用したことに伴って斜板７からサーボピストン１０に付与される力であるから、自己復帰力により保持されるサーボピストン１０の初期位置は、斜板７の傾転角０°に対応する位置となる。
【００３２】
初期位置に保持された状態のサーボピストン１０に傾転制御圧力が付与されると、サーボピストン１０は自己復帰力に抗して右側の傾転制御圧力室１１Ｆ側へ変位し始める。そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合う位置で、サーボピストン１０は停止する。例えばサーボピストン１０の変位量がＮのときに、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合った場合、図３に示すように、ばね１２Ｆに当接した状態のばね座１４Ｆにサーボピストン１０が当接した状態になる。
【００３３】
この状態でサーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が自己復帰力よりも小さくなると、サーボピストン１０は自己復帰力により初期位置に押し戻される。
【００３４】
（２）第２領域Ｒ２内でのサーボピストン１０の動作
変位量Ｎの位置に達した状態のサーボピストン１０に付与されている傾転制御圧力が、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも大きな力で、サーボピストン１０を押圧した場合、サーボピストン１０は変位量Ｎの位置を越えて傾転制御圧力室１１Ｆ側への変位を続ける。
【００３５】
そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力とがつり合うことによって、または、図４に示すように棒状部１３Ｆの終端が蓋１８Ｆに達してサーボピストン１０の変位が阻止されることによって、サーボピストン１０は停止する。
【００３６】
サーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも小さくなると、サーボピストン１０は第１領域Ｒ１の方向へ押し戻され始め、その後の傾転制御圧力の低下に伴って、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力により変位量Ｎの位置まで押し戻される。
【００３７】
第１実施形態によれば次の効果を得られる。
【００３８】
第１実施形態では、第１領域Ｒ１内に位置するサーボピストン１０を自己復帰力のみにより初期位置に復帰させるので、サーボピストン１０の初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストン１０の初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、サーボピストン１０が第２領域Ｒ２内に位置するとき、サーボピストン１０をばね１２Ｆ，１２Ｒにより第１領域Ｒ１の方向へ押圧することによって、サーボピストン１０の変位量に応じた復帰力を発生させることができる。これらの結果、部品点数を増加させることなく、すなわち、サーボピストン１０の初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けることなく、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができ、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【００３９】
また、第１実施形態では、斜板７を傾転角０°に保持する機能に関係するサーボピストン１０やシリンダボア９などの寸法の製作誤差を、第１領域Ｒ１によって吸収することができる。
【００４０】
また、ホイール式建設機械の走行用ＨＳＴの斜板式可変容量型ピストンポンプを第１実施形態にすることによって、ホイール式建設機械のオペレータが走行モータへの圧油の供給停止を指令する所定の操作を行ったときに、走行モータへの圧油の供給を確実に停止させることができるので、ホイール式建設機械の停止性能の向上に貢献できる。
【００４１】
なお、第１実施形態では、第１阻止部としての段差１７Ｆ，１７Ｒがシリンダボア９に一体に形成されていて、第２阻止部としての突出部１９Ｆ，１９Ｒのそれぞれが蓋１８Ｆ，１８Ｒのそれぞれに一体と形成されているが、本発明の第１，第２阻止部はシリンダボア９や蓋１８Ｆ，１８Ｒに一体に形成されるものに限らず、サーボピストン１０とともに移動しないように設けられるものであればよい。
【００４２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について図５〜８を用いて説明する。図５は第２実施形態に備えられるサーボシリンダの断面図、図６は図５に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図、図７は図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図、図８は図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。なお、図５において、図１に示すものと同等ものには、図１に付した符号を同じ符号を付してある。
【００４３】
第２実施形態では、傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒのそれぞれにばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態で設けられている。
【００４４】
傾転制御圧力室１１Ｆにおいて、ばね４０Ｆはばね座１４Ｆ，１５Ｆ間に圧縮された状態で設けられている。また、斜板７の傾転角０°に対応するサーボピストン１０の位置にサーボピストン１０が位置した状態では、ばね座１４Ｆが段差１７Ｆ（第１阻止部）でサーボピストン１０に対して近づく方向への変位を阻止されることによって、ばね座１４Ｆとサーボピストン１０との間に寸法Ｚの間隔４１Ｆがあくように設定されている。また、蓋１８Ｆの突出部１９Ｆ（第２阻止部）によりサーボピストン１０から離れる方向への移動を阻止された状態のばね座１５Ｆとストッパ１６Ｆとの間には、間隔４１Ｆと同じ寸法以上、例えば寸法Ｚの間隔４２Ｆがあくように設定されている。
【００４５】
傾転制御圧力室１１Ｒ側にも傾転制御圧力室１１Ｆ側と同様に、ばね４０Ｒがばね座１４Ｒ，１５Ｒ間に圧縮された状態で設けられていて、ばね座１４Ｒとサーボピストン１０との間に寸法Ｚの間隔４１Ｒがあくように、また、ばね座１５Ｆとストッパ１６Ｆとの間に寸法Ｚの間隔４２Ｆがあくように、段差１７Ｒや突出部１８Ｒの寸法が設定されている。
【００４６】
つまり、第２実施形態では、ばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態であることと、ばね座１４Ｆとサーボピストン１０との間に間隔４１Ｆがあることと、ばね座１４Ｒとサーボピストン１０との間に間隔４１Ｒがあることとによって、図６に示すように、第１実施形態とは異なる第１領域Ｒ３と第２領域Ｒ４が設定されている。第１領域Ｒ３は変位量Ｚ以下の領域である。この第１領域Ｒ３では、特性線Ｃ２で示すように、ばね４０Ｆ，４０Ｒいずれのばね力もサーボピストン１０に付与されないようになっている。第２領域Ｒ４は変位量がＺよりも大きな領域である。この第２領域Ｒ４では、特性線Ｃ２で示すように、サーボピストン１０の変位量に比例する初期値Ｆｓ以上のばね力（ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力）が、サーボピストン１０に与えられるようになっている。
【００４７】
このように構成された第２実施形態では、次の（３），（４）のようにしてサーボピストンが動作する。ここでも、傾転制御圧力室１１Ｆ側へのサーボピストン１０の変位時の動作を例に挙げて説明し、傾転制御圧力室１１Ｒ側へのサーボピストン１０の変位時の動作の説明は省略する。
【００４８】
（３）第１領域Ｒ３内でのサーボピストン１０の動作
第１領域Ｒ３内に位置するサーボピストン１０にはばね力は付与されないので、サーボピストン１０は自己復帰力のみによって初期位置に保持される。この初期位置は、第１実施形態の場合と同じ理由で、斜板７の傾転角０°に対応する位置になる。
【００４９】
初期位置に保持された状態のサーボピストン１０に傾転制御圧力が付与されると、サーボピストン１０は自己復帰力に抗して右側の傾転制御圧力室１１Ｆ側へ変位し始める。そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合う位置で、サーボピストン１０は停止する。例えば、サーボピストン１０の変位量がＺになったときに、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合った場合、図５に示すように、サーボピストン１０がばね座１４に当接した状態で、また、ばね座１５とストッパ１６との間隔４２の寸法が２Ｚになった状態で、サーボピストン１０は停止する。
【００５０】
この状態でサーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が自己復帰力よりも小さくなると、サーボピストン１０は自己復帰力により初期位置に押し戻される。
【００５１】
（４）第２領域Ｒ４内でのサーボピストン１０の動作
変位量Ｚの位置に達した状態のサーボピストン１０に付与されている傾転制御圧力が、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力の初期値Ｆｓと自己復帰力との合力よりも大きな力で、サーボピストン１０を押圧した場合、サーボピストン１０は変位量Ｚの位置を越えて傾転制御圧力室１１Ｆ側への変位を続ける。
【００５２】
そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力とがつり合うことによって、または、図８に示すように棒状部１３Ｆの終端が蓋１８Ｆに達してサーボピストン１０の変位が阻止されることによって、サーボピストン１０は停止する。
【００５３】
サーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも小さくなると、サーボピストン１０は第１領域Ｒ３の方向へ押し戻され始め、その後の傾転制御圧力の低下に伴って、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力によりサーボピストン１０は変位量Ｎの位置まで押し戻される。
【００５４】
第２実施形態によれば次の効果を得られる。
【００５５】
第２実施形態では、第１領域Ｒ３内に位置するサーボピストン１０を自己復帰力のみにより初期位置に復帰させるので、サーボピストン１０の初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストン１０の初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、サーボピストン１０が第２領域Ｒ４内に位置するとき、サーボピストン１０をばね４０により第１領域Ｒ３の方向へ押圧することによって、サーボピストン１０の変位量に応じた復帰力を発生させることができる。これらの結果、部品点数を増加させることなく、すなわちサーボピストン１０の初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けなくとも、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができ、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【００５６】
また、第２実施形態では、斜板７を傾転角０°に保持する機能に関係するサーボピストン１０やシリンダボア９などの寸法の製作誤差を、第１領域Ｒ３により吸収することができる。
【００５７】
また、ホイール式建設機械の走行用ＨＳＴの斜板式可変容量型ピストンポンプを第２実施形態にすることによって、ホイール式建設機械のオペレータが走行モータへの圧油の供給停止を指令する所定の操作を行ったときに、走行モータへの圧油の供給を確実に停止させることができるので、ホイール式建設機械の停止性能の向上に貢献できる。
【００５８】
特に第２実施形態では、ばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態で設けられていることによって、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力の初期値がＦｓに設定されているので、サーボピストン１０を第１領域Ｒ３内に保持する力を大きくすることができる。これにより、サーボピストン１０を操作するための機器、例えば制御弁３０の故障等に起因して傾転制御圧力がサーボピストンが変位し始める設定最低圧になったときのポンプ吐出流量を抑えることができる。
【００５９】
また、特に第２実施形態では、サーボシリンダ８を複雑な構造にすることなく、また、サーボシリンダ８を大型化することなく、すなわち第１実施形態とほぼ同じ構造のまま、ばね４０Ｆ，４０Ｒを圧縮させた状態で設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の斜板式可変容量型油圧ポンプの第１実施形態の断面図である。
【図２】図１に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図である。
【図３】図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図４】図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に備えられるサーボシリンダの断面図である。
【図６】図５に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図である。
【図７】図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図８】図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 斜板式可変容量型ピストンポンプ
２ ケーシング
３ ドライブシャフト
４ シリンダブロック
５ シリンダボア
６ ポンプピストン
７ 斜板
８ サーボシリンダ
９ シリンダボア
１０ サーボピストン
１１Ｆ，１１Ｒ 傾転制御圧力室
１２Ｆ，１２Ｒ ばね
１３Ｆ，１３Ｒ 棒状部
１４Ｆ，１４Ｒ ばね座
１５Ｆ，１５Ｒ ばね座
１６Ｆ，１６Ｒ ストッパ
１７Ｆ，１７Ｒ 段差
１８Ｆ，１８Ｒ 蓋
１９Ｆ，１９Ｒ 突出部
３０ 制御弁
４０ ばね
４１Ｆ，４１Ｒ 間隔
４２Ｆ，４２Ｒ 間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダやタイヤローラ等のホイール式建設機械に備えられる斜板式可変容量型ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式可変容量型ピストンポンプとしては、特許文献１に示される従来技術がある。この従来技術は、ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力（油圧）により操作されて斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えている。サーボシリンダのサーボピストンの初期位置は、ばねにより規定されている。この初期位置は、斜板の傾転角０°に対応する位置となるように設定されている。
【０００３】
このように構成された従来技術では、サーボピストンに傾転制御圧力が付与されていないとき、サーボピストンがばねにより初期位置に保持され、これに伴って斜板の傾転角が０°に保持される。このとき、斜板式可変容量型ピストンポンプは圧油を吐出しない。
【０００４】
傾転制御圧力がサーボピストンに付与されてサーボピストンが初期位置から変位すると、斜板が傾転してポンプピストンのピストンストロークが増大し、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプが圧油を吐出するようになる。斜板式可変容量型ピストンポンプの回転数が一定であれば、サーボピストンの初期位置からの変位量が大きいほど、すなわち、斜板の傾転角が大きいほど、ポンプ吐出流量は大きくなる。
【特許文献１】特開２００１−２２７４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来技術のように構成される斜板式可変容量型ピストンポンプでは、サーボピストンの初期位置を規定するばね等の製作誤差に起因して、サーボピストンの初期位置と、斜板の傾転角０°に対応するサーボピストンの位置とがずれるという問題がある。この問題を解消するために、サーボピストンの初期位置を調整する手段、例えば調整ねじをサーボシリンダに設けて、この調整ねじにより、サーボピストンの初期位置を斜板の傾転角０°に対応する位置に一致させることができるようになっているものがある。しかし、このように調整ねじ等の手段を設けた場合、部品点数が増加することになり、コストが嵩むという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前述の実状を考慮してなされたもので、その目的は、部品点数を増加させることなく斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができる斜板式可変容量型ピストン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】
【０００７】
〔１〕 本発明は、ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力により操作されて前記斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えた斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転角０°に対応する前記サーボピストンの位置を含む領域であって、自己復帰モーメントが前記斜板に作用したことに伴って前記斜板から前記サーボピストンに付与される自己復帰力のみが、前記サーボピストンを初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域と、この第１領域よりも外側の領域であって、前記サーボシリンダがばねにより第１領域の方向へ押圧される第２領域とが設定されたことを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明では、第１領域内に位置するサーボピストンを自己復帰力のみにより初期位置に復帰させる。自己復帰力は、傾転角が０°になる方向に斜板を付勢する自己復帰モーメントが斜板に作用したことに伴って斜板からサーボピストンに付与される力であるから、自己復帰力により保持されるサーボピストンの初期位置は、傾転角０°に対応する位置に一致する。つまり、サーボピストンの初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストンの初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、本発明では、サーボピストンが第２領域内に位置するとき、サーボピストンがばねにより第１領域の方向へ押圧されるので、サーボピストンの変位量に応じた大きさの復帰力を発生させることができる。
【０００９】
〔２〕本発明は、「〔１〕」記載の発明において、前記ばねが、圧縮された状態で設けられたことを特徴とする。
【００１０】
このように構成された本発明では、サーボピストンを第１領域内に保持する力を大きくすることができる。これにより、サーボピストンを操作するための機器の故障等に起因して傾転制御圧力がサーボピストンが変位し始める設定最低圧になったときのポンプ吐出流量を抑えることができる。
【００１１】
〔３〕本発明は、「〔２〕」記載の発明において、前記サーボピストンに対してこのサーボピストンの軸方向へ移動可能となるよう設けられ、前記ばねを挟んで対向する一対のばね座と、前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して近い方に位置する一方のばね座が前記サーボピストンに対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して遠い方に位置する他方のばね座が前記サーボピストンに対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とを備え、前記斜板の傾転角０°に対応する位置に前記サーボピストンが位置した状態では、前記一方のばね座が前記第１阻止部で前記サーボピストンに対して近づく方向への変位を阻止されることと、前記他方のばね座が前記第２阻止部で前記サーボピストンに対して離れる方向への変位を阻止されることとによって、前記一方のばね座と前記サーボピストンとの間に、前記第１領域を規定する間隔があくように設定されたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された本発明では、サーボシリンダを複雑な構造にすることなく、また、サーボシリンダを大型化することなく、「〔２〕」記載の構成を実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、部品点数を増加させることなく、すなわちサーボピストンの初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けることなく、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができるので、斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の斜板式可変容量型ピストンポンプの実施形態について説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について図１〜４を用いて説明する。図１は第１実施形態の断面図、図２は図１に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図、図３は図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図、図４は図２に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【００１６】
第１実施形態は図１に示す斜板式可変容量型ピストンポンプ１である。この斜板式可変容量型ピストンポンプ１は、エンジン等の出力軸に結合されるドライブシャフト３と、このドライブシャフト３に対してスプライン結合等により結合されドライブシャフト３と一体的に回転するシリンダブロック４とを備えている。シリンダブロック４には、ドライブシャフト３の軸方向に平行な方向に延び、ドライブシャフト３と同心の円周状に並ぶ複数のシリンダボア５が形成されている。各シリンダボア５には、ポンプピストン６が摺動可能に挿入されている。
【００１７】
ポンプピストン６の頭部にはシュー（図示しない）が設けられている。これらのシューには斜板７が接していて、この斜板７によりピストンストロークが規定されている。この斜板７は、傾転角０°から相反する２方向へ傾転可能に設けられた両傾転式である。
【００１８】
斜板７の傾転角はサーボシリンダ８により制御されるようになっている。このサーボシリンダ８のシリンダボア９内には、サーボピストン１０が、シリンダボア９の軸方向の中心から相反する２方向へ摺動可能に設けられている。サーボピストン１０がシリンダボア９の前記中心に位置したときに斜板７の傾転角が０°となるように、また、サーボピストン１０が前記中心から一方向へ変位したときに斜板７が一方向へ傾転するように、また、サーボピストン１０が前記中心から一方向と相反する逆方向へ変位したときに斜板７が一方向と相反する逆方向へ傾転するように、サーボピストン１０と斜板７は結合されている。
【００１９】
また、シリンダブロック４を格納するケーシング２には、図示しないが第１，第２吸排管路が形成されている。これらの第１，第２吸排管路は、斜板７との間でシリンダブロック４を挟んで対向する位置で開口している。これらの第１，第２吸排管路とシリンダブロック４の間には、シリンダブロック４が摺動する弁板（図示しない）が設けられている。この弁板には、第１吸排管路に連通する第１吸排ポートと第２吸排管路に連通する第２吸排ポートとが、それぞれドライブシャフト３と同心の円弧状に断続的に形成されている。これにより、シリンダブロック４の回転角度に応じて各シリンダボア５と第１，第２吸排ポートのそれぞれとの位置関係が変化し、各シリンダボア５が第１吸排管路と連通した状態と、各シリンダボア５が第２吸排管路と連通した状態とが交互に切換わるようになっている。
【００２０】
エンジンの出力軸の回転方向は一定であるので、ドライブシャフト３と一体的に回転するシリンダブロック４の回転方向も一定である。したがって、両傾転式の斜板７を備える斜板式可変容量型ピストンポンプ１では、斜板７が傾転角０°から一方向に傾転した状態でシリンダブロック４が回転すると、作動油が第１吸排管路から吸込まれて第２吸排管路から吐出されるようになる。逆に、斜板７が傾転角０°から一方向と相反する逆方向へ傾転した状態でシリンダブロック４が回転すると、作動油が第２吸排管路から吸込まれて第１吸排管路から吐出されるようになる。
【００２１】
また、斜板式可変容量型ピストンポンプ１は、斜板７を傾転角０°の方向に復帰させるモーメント、すなわち自己復帰モーメントが発生する構造になっている。自己復帰モーメントが発生する構造は一般的に知られているので、説明を省略する。
【００２２】
また、シリンダボア９内において、サーボピストン１０の両端側のそれぞれには、傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒが設けられている。これらの傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒのそれぞれには、ばね１２Ｆ，１２Ｒが配置されている。傾転制御圧力室１１Ｆ側と傾転制御圧力室１１Ｒ側は同様に構成されていて、サーボピストン１０の軸方向における中心線を挟んで線対称になっている。図１における３０は、制御弁である。この制御弁８がノーマル位置ｎから第１位置ｆに切換わると、傾転制御圧力が傾転制御圧力室１１Ｒに導かれてサーボピストン１０を傾転制御圧力室１１Ｆ側へ押圧するようになっている。また、制御弁８がノーマル位置ｎから第２位置ｒに切換わると、傾転制御圧力が傾転制御圧力室１１Ｆに導かれてサーボピストン１０を傾転制御圧力室１１Ｒ側へ押圧するようになっている。
【００２３】
傾転制御圧力室１１Ｆ側の構成について説明する。
【００２４】
サーボピストン１０の右端面には、サーボピストン１０と同心でサーボピストン１０の軸方向に延びる棒状部１３Ｆが設けられている。この棒状部１３Ｆには、ばね１２Ｆと、ばね座１４Ｆ，１５Ｆとが挿通されている。ばね座１４Ｆ，１５Ｆは、棒状部１３Ｆの軸方向へ移動可能であり、ばね１２Ｆを挟んで対向している。ばね座１５Ｆよりも棒状部１３Ｆの終端側にはストッパ１６Ｆが螺合していて、棒状部１３Ｆ上においてばね座１５Ｆがサーボピストン１０から離れる方向へ移動できる限界位置が規定されている。
【００２５】
シリンダボア９には、一対のばね座１４Ｆ，１５Ｆのうちのサーボピストン１０に対して近い方に位置する一方のばね座１４Ｆがサーボピストン１０に対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、一対のばね座１４Ｆ，１５Ｆのうちのサーボピストン１０に対して遠い方に位置する他方のばね座１５Ｆがサーボピストン１０に対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とが設けられている。第１阻止部は、例えば、サーボピストン１０が摺動するシリンダボア９の内壁と、傾転制御圧力室１１Ｆの内壁との間に形成された段差１７Ｆからなる。また、第２阻止部は、例えば、シリンダボア９の一端側を塞ぐ蓋１８Ｆに形成され、サーボピストン１０の方向に突出する突出部１９Ｆからなる。
【００２６】
傾転制御圧力室１１Ｒ側にも傾転制御圧力室１１Ｒ側と同様に、棒状部１３Ｒ、ばね座１４Ｒ，１５Ｒ、ストッパ１６Ｒ、段差１７Ｒ、蓋１８Ｒ、及び、突出部１９Ｒが設けられている。
【００２７】
特に、第１実施形態では、斜板７の傾転角０°に対応するサーボピストン１０の位置を含む領域であって、ばね１２Ｆ，１２Ｒによるサーボピストン１０の押圧が行われない、すなわち、自己復帰モーメントが斜板７に作用したことに伴って斜板７からサーボピストン１０に付与される自己復帰力のみが、サーボピストン１０を初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域Ｒ１が設定されている。さらに、第１領域Ｒ１よりも外側の領域であって、サーボピストン１０がばね１２Ｆ，１２Ｒにより第１領域Ｒ１の方向へ押圧される第２領域Ｒ２が設定されている。
【００２８】
具体的には、傾転制御圧力室１１Ｆ側において、段差１７Ｆに当接した状態にあるばね座１４Ｆと突出部１９Ｆに当接した状態にあるばね座１５Ｆとの間隔寸法Ｋ（ばね座１４Ｆとばね座１５Ｆの最大距離）が、ばね１２Ｆの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることと、これと同様に傾転制御圧力室１１Ｒ側において、段差１７Ｒに当接した状態にあるばね座１４Ｒと突出部１９Ｒに当接した状態にあるばね座１５Ｒとの間隔寸法Ｋ（ばね座１４Ｒとばね座１５Ｒの最大距離）が、ばね１２Ｒの自然長Ｍよりも寸法Ｎだけ大きく設定されていることによって、図２に特性線Ｃ１で示すようにばね１２Ｆがばね力を発揮しない変位量Ｎ以下の第１領域Ｒ１と、変位量がＮよりも大きい領域であって、ばね１２Ｆのばね力がサーボピストン１０の変位量に比例する第２領域Ｒ２とが設定されている。
【００２９】
なお、図２における破線の特性線Ｊは、従来技術におけるサーボピストン１０の変位量とばね力との関係を示している。この特性線Ｊで示されるように、従来技術ではサーボピストン１０の変位量に比例するばね力が、サーボピストン１０に常に付与されるようになっている。
【００３０】
このように構成された第１実施形態では、次の（１），（２）のようにしてサーボピストン１０が動作する。ここでは、傾転制御圧力室１１Ｆ側へのサーボピストン１０の変位時の動作を例に挙げて説明し、傾転制御圧力室１１Ｒ側へのサーボピストン１０の変位時の動作の説明は省略する。
【００３１】
（１）第１領域Ｒ１内でのサーボピストン１０の動作
第１領域Ｒ１内に位置するサーボピストン１０にはばね力は付与されないので、サーボピストン１０は自己復帰力のみによって初期位置に保持される。自己復帰力は、傾転角が０°になる方向に斜板７を付勢する自己復帰モーメントが斜板７に作用したことに伴って斜板７からサーボピストン１０に付与される力であるから、自己復帰力により保持されるサーボピストン１０の初期位置は、斜板７の傾転角０°に対応する位置となる。
【００３２】
初期位置に保持された状態のサーボピストン１０に傾転制御圧力が付与されると、サーボピストン１０は自己復帰力に抗して右側の傾転制御圧力室１１Ｆ側へ変位し始める。そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合う位置で、サーボピストン１０は停止する。例えばサーボピストン１０の変位量がＮのときに、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合った場合、図３に示すように、ばね１２Ｆに当接した状態のばね座１４Ｆにサーボピストン１０が当接した状態になる。
【００３３】
この状態でサーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が自己復帰力よりも小さくなると、サーボピストン１０は自己復帰力により初期位置に押し戻される。
【００３４】
（２）第２領域Ｒ２内でのサーボピストン１０の動作
変位量Ｎの位置に達した状態のサーボピストン１０に付与されている傾転制御圧力が、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも大きな力で、サーボピストン１０を押圧した場合、サーボピストン１０は変位量Ｎの位置を越えて傾転制御圧力室１１Ｆ側への変位を続ける。
【００３５】
そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力とがつり合うことによって、または、図４に示すように棒状部１３Ｆの終端が蓋１８Ｆに達してサーボピストン１０の変位が阻止されることによって、サーボピストン１０は停止する。
【００３６】
サーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも小さくなると、サーボピストン１０は第１領域Ｒ１の方向へ押し戻され始め、その後の傾転制御圧力の低下に伴って、ばね１２Ｆ，１２Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力により変位量Ｎの位置まで押し戻される。
【００３７】
第１実施形態によれば次の効果を得られる。
【００３８】
第１実施形態では、第１領域Ｒ１内に位置するサーボピストン１０を自己復帰力のみにより初期位置に復帰させるので、サーボピストン１０の初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストン１０の初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、サーボピストン１０が第２領域Ｒ２内に位置するとき、サーボピストン１０をばね１２Ｆ，１２Ｒにより第１領域Ｒ１の方向へ押圧することによって、サーボピストン１０の変位量に応じた復帰力を発生させることができる。これらの結果、部品点数を増加させることなく、すなわち、サーボピストン１０の初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けることなく、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができ、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【００３９】
また、第１実施形態では、斜板７を傾転角０°に保持する機能に関係するサーボピストン１０やシリンダボア９などの寸法の製作誤差を、第１領域Ｒ１によって吸収することができる。
【００４０】
また、ホイール式建設機械の走行用ＨＳＴの斜板式可変容量型ピストンポンプを第１実施形態にすることによって、ホイール式建設機械のオペレータが走行モータへの圧油の供給停止を指令する所定の操作を行ったときに、走行モータへの圧油の供給を確実に停止させることができるので、ホイール式建設機械の停止性能の向上に貢献できる。
【００４１】
なお、第１実施形態では、第１阻止部としての段差１７Ｆ，１７Ｒがシリンダボア９に一体に形成されていて、第２阻止部としての突出部１９Ｆ，１９Ｒのそれぞれが蓋１８Ｆ，１８Ｒのそれぞれに一体と形成されているが、本発明の第１，第２阻止部はシリンダボア９や蓋１８Ｆ，１８Ｒに一体に形成されるものに限らず、サーボピストン１０とともに移動しないように設けられるものであればよい。
【００４２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について図５〜８を用いて説明する。図５は第２実施形態に備えられるサーボシリンダの断面図、図６は図５に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図、図７は図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図、図８は図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。なお、図５において、図１に示すものと同等ものには、図１に付した符号を同じ符号を付してある。
【００４３】
第２実施形態では、傾転制御圧力室１１Ｆ，１１Ｒのそれぞれにばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態で設けられている。
【００４４】
傾転制御圧力室１１Ｆにおいて、ばね４０Ｆはばね座１４Ｆ，１５Ｆ間に圧縮された状態で設けられている。また、斜板７の傾転角０°に対応するサーボピストン１０の位置にサーボピストン１０が位置した状態では、ばね座１４Ｆが段差１７Ｆ（第１阻止部）でサーボピストン１０に対して近づく方向への変位を阻止されることによって、ばね座１４Ｆとサーボピストン１０との間に寸法Ｚの間隔４１Ｆがあくように設定されている。また、蓋１８Ｆの突出部１９Ｆ（第２阻止部）によりサーボピストン１０から離れる方向への移動を阻止された状態のばね座１５Ｆとストッパ１６Ｆとの間には、間隔４１Ｆと同じ寸法以上、例えば寸法Ｚの間隔４２Ｆがあくように設定されている。
【００４５】
傾転制御圧力室１１Ｒ側にも傾転制御圧力室１１Ｆ側と同様に、ばね４０Ｒがばね座１４Ｒ，１５Ｒ間に圧縮された状態で設けられていて、ばね座１４Ｒとサーボピストン１０との間に寸法Ｚの間隔４１Ｒがあくように、また、ばね座１５Ｆとストッパ１６Ｆとの間に寸法Ｚの間隔４２Ｆがあくように、段差１７Ｒや突出部１８Ｒの寸法が設定されている。
【００４６】
つまり、第２実施形態では、ばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態であることと、ばね座１４Ｆとサーボピストン１０との間に間隔４１Ｆがあることと、ばね座１４Ｒとサーボピストン１０との間に間隔４１Ｒがあることとによって、図６に示すように、第１実施形態とは異なる第１領域Ｒ３と第２領域Ｒ４が設定されている。第１領域Ｒ３は変位量Ｚ以下の領域である。この第１領域Ｒ３では、特性線Ｃ２で示すように、ばね４０Ｆ，４０Ｒいずれのばね力もサーボピストン１０に付与されないようになっている。第２領域Ｒ４は変位量がＺよりも大きな領域である。この第２領域Ｒ４では、特性線Ｃ２で示すように、サーボピストン１０の変位量に比例する初期値Ｆｓ以上のばね力（ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力）が、サーボピストン１０に与えられるようになっている。
【００４７】
このように構成された第２実施形態では、次の（３），（４）のようにしてサーボピストンが動作する。ここでも、傾転制御圧力室１１Ｆ側へのサーボピストン１０の変位時の動作を例に挙げて説明し、傾転制御圧力室１１Ｒ側へのサーボピストン１０の変位時の動作の説明は省略する。
【００４８】
（３）第１領域Ｒ３内でのサーボピストン１０の動作
第１領域Ｒ３内に位置するサーボピストン１０にはばね力は付与されないので、サーボピストン１０は自己復帰力のみによって初期位置に保持される。この初期位置は、第１実施形態の場合と同じ理由で、斜板７の傾転角０°に対応する位置になる。
【００４９】
初期位置に保持された状態のサーボピストン１０に傾転制御圧力が付与されると、サーボピストン１０は自己復帰力に抗して右側の傾転制御圧力室１１Ｆ側へ変位し始める。そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合う位置で、サーボピストン１０は停止する。例えば、サーボピストン１０の変位量がＺになったときに、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と自己復帰力とがつり合った場合、図５に示すように、サーボピストン１０がばね座１４に当接した状態で、また、ばね座１５とストッパ１６との間隔４２の寸法が２Ｚになった状態で、サーボピストン１０は停止する。
【００５０】
この状態でサーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が自己復帰力よりも小さくなると、サーボピストン１０は自己復帰力により初期位置に押し戻される。
【００５１】
（４）第２領域Ｒ４内でのサーボピストン１０の動作
変位量Ｚの位置に達した状態のサーボピストン１０に付与されている傾転制御圧力が、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力の初期値Ｆｓと自己復帰力との合力よりも大きな力で、サーボピストン１０を押圧した場合、サーボピストン１０は変位量Ｚの位置を越えて傾転制御圧力室１１Ｆ側への変位を続ける。
【００５２】
そして、傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力と、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力とがつり合うことによって、または、図８に示すように棒状部１３Ｆの終端が蓋１８Ｆに達してサーボピストン１０の変位が阻止されることによって、サーボピストン１０は停止する。
【００５３】
サーボピストン１０に対する傾転制御圧力の付与が中止され、これに伴って傾転制御圧力によるサーボピストン１０を押圧する力が、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力よりも小さくなると、サーボピストン１０は第１領域Ｒ３の方向へ押し戻され始め、その後の傾転制御圧力の低下に伴って、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力と自己復帰力との合力によりサーボピストン１０は変位量Ｎの位置まで押し戻される。
【００５４】
第２実施形態によれば次の効果を得られる。
【００５５】
第２実施形態では、第１領域Ｒ３内に位置するサーボピストン１０を自己復帰力のみにより初期位置に復帰させるので、サーボピストン１０の初期位置を調整ねじ等により調整しなくても、サーボピストン１０の初期位置を傾転角０°に対応する位置に一致させることができる。さらに、サーボピストン１０が第２領域Ｒ４内に位置するとき、サーボピストン１０をばね４０により第１領域Ｒ３の方向へ押圧することによって、サーボピストン１０の変位量に応じた復帰力を発生させることができる。これらの結果、部品点数を増加させることなく、すなわちサーボピストン１０の初期位置を調整するための調整ねじ等の手段を設けなくとも、斜板の傾転角を０°に保持する性能を向上させることができ、これによって斜板式可変容量型ピストンポンプのコストの低減に貢献できる。
【００５６】
また、第２実施形態では、斜板７を傾転角０°に保持する機能に関係するサーボピストン１０やシリンダボア９などの寸法の製作誤差を、第１領域Ｒ３により吸収することができる。
【００５７】
また、ホイール式建設機械の走行用ＨＳＴの斜板式可変容量型ピストンポンプを第２実施形態にすることによって、ホイール式建設機械のオペレータが走行モータへの圧油の供給停止を指令する所定の操作を行ったときに、走行モータへの圧油の供給を確実に停止させることができるので、ホイール式建設機械の停止性能の向上に貢献できる。
【００５８】
特に第２実施形態では、ばね４０Ｆ，４０Ｒが圧縮された状態で設けられていることによって、ばね４０Ｆ，４０Ｒの両方のばね力の合力の初期値がＦｓに設定されているので、サーボピストン１０を第１領域Ｒ３内に保持する力を大きくすることができる。これにより、サーボピストン１０を操作するための機器、例えば制御弁３０の故障等に起因して傾転制御圧力がサーボピストンが変位し始める設定最低圧になったときのポンプ吐出流量を抑えることができる。
【００５９】
また、特に第２実施形態では、サーボシリンダ８を複雑な構造にすることなく、また、サーボシリンダ８を大型化することなく、すなわち第１実施形態とほぼ同じ構造のまま、ばね４０Ｆ，４０Ｒを圧縮させた状態で設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の斜板式可変容量型油圧ポンプの第１実施形態の断面図である。
【図２】図１に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図である。
【図３】図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図４】図１に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に備えられるサーボシリンダの断面図である。
【図６】図５に示されるサーボシリンダにおけるサーボピストンの変位量とばね力との関係を示す特性線図である。
【図７】図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第１領域内である場合の一例を示す断面図である。
【図８】図５に示されるサーボピストンの変位後の位置が第２領域内である場合の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 斜板式可変容量型ピストンポンプ
２ ケーシング
３ ドライブシャフト
４ シリンダブロック
５ シリンダボア
６ ポンプピストン
７ 斜板
８ サーボシリンダ
９ シリンダボア
１０ サーボピストン
１１Ｆ，１１Ｒ 傾転制御圧力室
１２Ｆ，１２Ｒ ばね
１３Ｆ，１３Ｒ 棒状部
１４Ｆ，１４Ｒ ばね座
１５Ｆ，１５Ｒ ばね座
１６Ｆ，１６Ｒ ストッパ
１７Ｆ，１７Ｒ 段差
１８Ｆ，１８Ｒ 蓋
１９Ｆ，１９Ｒ 突出部
３０ 制御弁
４０ ばね
４１Ｆ，４１Ｒ 間隔
４２Ｆ，４２Ｒ 間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力により操作されて前記斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えた斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、
前記斜板の傾転角０°に対応する前記サーボピストンの位置を含む領域であって、自己復帰モーメントが前記斜板に作用したことに伴って前記斜板から前記サーボピストンに付与される自己復帰力のみが、前記サーボピストンを初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域と、
この第１領域よりも外側の領域であって、前記サーボシリンダがばねにより前記第１領域の方向へ押圧される第２領域とが設定されたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、
前記ばねが圧縮された状態で設けられたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【請求項３】
請求項２記載の発明において、
前記サーボピストンに対してこのサーボピストンの軸方向へ移動可能となるよう設けられ、前記ばねを挟んで対向する一対のばね座と、
前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して近い方に位置する一方のばね座が前記サーボピストンに対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、
前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して遠い方に位置する他方のばね座が前記サーボピストンに対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とを備え、
前記斜板の傾転角０°に対応する位置に前記サーボピストンが位置した状態では、前記一方のばね座が前記第１阻止部で前記サーボピストンに対して近づく方向への変位を阻止されることと、前記他方のばね座が前記第２阻止部で前記サーボピストンに対して離れる方向への変位を阻止されることとによって、前記一方のばね座と前記サーボピストンとの間に、前記第１領域を規定する間隔があくように設定されたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【請求項１】
ポンプピストンのピストンストロークを可変にする両傾転式の斜板と、傾転制御圧力により操作されて前記斜板の傾転角を制御するサーボシリンダとを備えた斜板式可変容量型ピストンポンプにおいて、
前記斜板の傾転角０°に対応する前記サーボピストンの位置を含む領域であって、自己復帰モーメントが前記斜板に作用したことに伴って前記斜板から前記サーボピストンに付与される自己復帰力のみが、前記サーボピストンを初期位置の方向に付勢する付勢力となる第１領域と、
この第１領域よりも外側の領域であって、前記サーボシリンダがばねにより前記第１領域の方向へ押圧される第２領域とが設定されたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、
前記ばねが圧縮された状態で設けられたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【請求項３】
請求項２記載の発明において、
前記サーボピストンに対してこのサーボピストンの軸方向へ移動可能となるよう設けられ、前記ばねを挟んで対向する一対のばね座と、
前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して近い方に位置する一方のばね座が前記サーボピストンに対して近づく方向へ変位するのを阻止する第１阻止部と、
前記一対のばね座のうちの前記サーボピストンに対して遠い方に位置する他方のばね座が前記サーボピストンに対して離れる方向へ変位するのを阻止する第２阻止部とを備え、
前記斜板の傾転角０°に対応する位置に前記サーボピストンが位置した状態では、前記一方のばね座が前記第１阻止部で前記サーボピストンに対して近づく方向への変位を阻止されることと、前記他方のばね座が前記第２阻止部で前記サーボピストンに対して離れる方向への変位を阻止されることとによって、前記一方のばね座と前記サーボピストンとの間に、前記第１領域を規定する間隔があくように設定されたことを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２８５１６０（Ｐ２００７−２８５１６０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１１０６０（Ｐ２００６−１１１０６０）
【出願日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【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１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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