(57)【要約】【課　題】ラジアルピストンポンプの制御機構は偏芯リング駆動用制御ピストン及びサーボ制御弁がケーシング外周に放射方向に配置され、特に制御ピストンと同心配置の直接位置制御用サーボ制御弁の場合放射方向に大きなスペースを占有し配置上の問題が発生していた。【解決手段】偏芯リング制御用の制御ピストンはシリンダによる隙間シールではなく、外周配置のシール部材により制御ピストン側のシール幅を短縮すると共に、不可避的に発生する微小傾斜、芯ずれを吸収するため球面型接続パッドが使用されていたものを廃止し、前記シール部材に微小傾斜、芯ずれを許容する機能を持たせ制御ピストンの端面を円筒面とすることにより直接偏芯リング外周面に密着摺接させ、また併用する偏芯リングの変位をフイードバック機構を有するサーボ制御弁を前記制御ピストンからケーシング外周上で傾斜させて配置することにより、サーボ制御弁の必要ストロークの減少と放射方向占有スペースの削減を行う。【選択図】　図１
2004068796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な駆動軸（１０）と機械的に接続された円筒状のシリンダブロック（２０）と、円周上に開口し放射状に配列された多数のシリンダを有し、その中心線が駆動軸（１０）と平行でシリンダブロック（２０）の外周部に配置され移動可能な偏芯リング（２３）を備え、シリンダブロック（２０）のシリンダに挿入されて一端を偏芯リング（２３）の内周面で実質的に摺接している多数のピストンと、シリンダブロック（２０）の底部から軸芯方向にシリンダポートが貫通した円筒状穴に液密回転自在に挿入されており、ピストンに対し各々前進と後退ストロークするグループに選択接続するためケーシング（１３）に挿着固定され各々吸入及び吐出長円ポートを有するピントル切換弁（２４）を備えたラジアルピストンポンプにおいて、偏芯リング（２３）を位置制御するためケーシング（１３）に放射状に装着され一端に円筒面を有し、偏芯リング（２３）の外周側に密着摺接する制御ピストンとそのシリンダ側にシール部材を備えたことを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項２】
回転可能な駆動軸（１０）と機械的に接続された円筒状のシリンダブロック（２０）と、円周上に開口し放射状に配列された多数のシリンダを有し、その中心線が駆動軸（１０）と平行でシリンダブロック（２０）の外周部に配置され移動可能な偏芯リング（２３）を備え、シリンダブロック（２０）のシリンダに挿入されて一端を偏芯リング（２３）の内周面で実質的に摺接している多数のピストンと、シリンダブロック（２０）の底部から軸芯方向にシリンダポートが貫通した円筒状穴に液密回転自在に挿入されており、ピストンに対し各々前進と後退ストロークするグループに選択接続するためケーシング（１３）に挿着固定され各々吸入及び吐出長円ポートを有するピントル切換弁（２４）を備えたラジアルピストンポンプにおいて、偏芯リング（２３）を位置制御するためケーシング（１３）に放射状に装着され偏芯リング（２３）の外周側に実質的に摺接する制御ピストンを備え、これらの位置を制御するためケーシング（１３）に放射状に装着されたスプールとこれを挿入するスリーブを有し、一端を位置フイードバックのため内周側に配置されている偏芯リング（２３）の外周面に摺接している制御用サーボバルブにおいて、駆動軸（１０）をその概略の中心として制御ピストン配置位置角度に対し回転方向に傾斜した位置に配置された制御用サーボバルブ（５０）を備えたことを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【請求項３】
回転可能な駆動軸（１０）と機械的に接続された円筒状のシリンダブロック（２０）と、円周上に開口し放射状に配列された多数のシリンダを有し、その中心線が駆動軸（１０）と平行でシリンダブロック（２０）の外周部に配置され移動可能な偏芯リング（２３）を備え、シリンダブロック（２０）のシリンダに挿入されて一端を偏芯リング（２３）の内周面で実質的に摺接している多数のピストンと、シリンダブロック（２０）の底部から軸芯方向にシリンダポートが貫通した円筒状穴に液密回転自在に挿入されており、ピストンに対し各々前進と後退ストロークするグループに選択接続するためケーシング（１３）に挿着固定され各々吸入及び吐出長円ポートを有するピントル切換弁（２４）を備えたラジアルピストンポンプにおいて、偏芯リング（２３）の最大及び最小偏芯距離を規制するためケーシング（１３）に放射状に装着され偏芯リング（２３）の外周側のケーシング（１３）に放射状に配置したねじ機構を有するストッパー軸（７０，７１）を駆動軸（１０）をその概略の中心として制御ピストン（３０，３１）の配置位置角度に対し回転方向に傾斜した位置に配置された最大、最小偏芯量規制用ストッパー軸（７０，７１）を備えたことを特徴とするラジアルピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
可変容量ラジアルピストンポンプは多くの優れた基本的な素質を有しているが、偏芯リングの偏芯量を制御して行う流量制御機構は大量普及している可変容量アキシャルピストンポンプの斜板制御に比較して制御ストロークが非常に短いため、高い制御剛性を可能にする位置制御型サーボ制御が必要となるが制御ピストン、制御サーボ弁配置のため放射方向に大きなスペースを必要とすることからポンプ自体の装着性の悪化を招き、可変容量ラジアルピストンポンプの普及に大きな障害となっている可変容量ラジアルピストンポンプ制御機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来方式による円筒面シール型制御ピストン４０，４１の配置と同心配置のサーボ制御弁５０の配置を示し、図７に円筒面シール型制御ピストン４０と同心に配置したサーボ制御弁５０の構造を示すように放射方向長さが大きくなりポンプの配置そのものに影響していた。
【０００３】
円筒面シール型制御ピストン４０，４１はケーシングと偏芯リング外周面との直角度誤差を吸収する接続パッド４２，４３が使用されていると共に制御ピストンの位置を直接フイードバックする同心型サーボ制御弁が使用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題は制御ピストン先端に使用されている球面を有する接続パッド４２，４３の廃止である。
【０００５】
この部品はケーシングと偏芯リング外周面の工作上不可避的に発生する微小な傾斜、芯ずれ等を吸収する目的であるが、その部品分放射方向長さが増加するばかりでなく、組立時に自由度が多く厄介な部品となっておりこの接続パッド４２，４３を廃止することが望ましい。
【０００６】
円筒面シール型制御ピストン４０，４１のシールは対応するシリンダの隙間で行われるため制御ピストン長を短縮できないと言う問題も合わせて有している。
【０００７】
第２の問題はサーボ制御弁の配置で円筒面シール型制御ピストン４０のストロークを直接フイードバックする同心配置−直接フイードバックサーボ制御弁が使用されているが、この配置が図６に示すように放射方向長さが増大することになり大きな容積を占有する。
【０００８】
図６、図７に示す同心配列の直接位置フイードバック型サーボ制御弁にとっては現状のラジアルピストンポンプの必要な制御ストロークはそのままサーボ制御弁自身のストロークとなるが、この変位値はサーボ制御弁としては過大で、精密加工面の全長が増加し加工の困難さ、動作中の変形による影響の受けやすさなど、サーボ制御弁構造上の問題を有している。
【０００９】
同一問題に対しサーボ制御弁を短縮可能な方式としてフオースフイードバック方式のサーボ機構も使用することができるが、制御すべきストロークがアキシャルピストンポンプに比較して大幅に短いラジアルピストンポンプでは十分なサーボの保持剛性が確保できずにサーボ機構が不安定になるなどの別の問題を誘発することになり採用は困難である。
【００１０】
第３の問題は偏芯リングはサーボ制御弁で位置制御されているが、同時に非常に単純な機械的ストッパーにより最大偏芯距離及び最小偏芯距離を規制することが安全上望ましいが、このストッパー機構も制御ピストンと同心配置が困難なため配置されないか、制御ピストン機構上の制約のため強度的に不充分な小型のものしか配置できなかった。
【００１１】
制御ピストンに同心配置したとしても、それに伴う放射方向長さが増大するため配置上の問題が発生する。
【００１２】
【問題を解決するための手段】
【００１３】
図６、図７に示すように第１の問題である円筒面シール型制御ピストン４０，４１の短縮については工作上不可避的に発生する制御ピストンと対応するシリンダと偏芯リング外周面との傾斜、芯ずれ、変形などを吸収するため図１、図２、図４に示す制御ピストン３０，３１のシールをシリンダとの隙間で行う方式ではなく、シール部材により制御ピストン３０、３１のストロークをシール部材３２，３３のみで集中的に行うと共に、このシールは予想される制御ピストン３０、３１に発生する微小傾斜、微小芯ずれを許容するシール部材３２、３３が装着されている。
【００１４】
更に制御ピストン３０，３１の一端は偏芯リングに摺動自在密着が可能なように偏芯リング外周面の曲率に合致した円筒面が形成されており、圧着ばね３４、３５及びサーボ制御弁または高圧回路よりの圧力油を受けて偏芯リング２３に密着摺動可能となっている。
【００１５】
この結果制御ピストン３０、３１の有効ピストン長さは必要ストローク＋シル部材幅となり短縮されると共に、図６に示す一端が球面で他端が円筒面である接続パッド４２，４３を廃止することができる。
【００１６】
第２の問題は図６に示すサーボ制御弁の配置であるが、この問題は制御ピストン４０と同心配列により放射方向の占有容積が増加する問題とサーボ制御弁自身のストローク過大と言う問題に対して図５に示す位置フイードバック型のサーボ制御弁５０を制御ピストン３０の配列位置より駆動軸を中心として傾斜させて配置することにより第２の問題は解決される。
【００１７】
即ち、図１に示すようにサーボ制御弁５０を制御ピストン３０に対し傾斜して配置することにより放射方向、高さ方向の容積占有の問題は大幅に改善される。
【００１８】
同時に偏芯リング２３のストロークδに対してストローク検出端が傾斜しているためその値は制御ピストン３０からの傾斜角度をθとすれば傾斜したサーボ制御弁の偏芯リング接触点でのストロークはほぼ　δｃ＝δｃｏｓθ　となるためサーボ制御弁の必要ストロークは短縮される。
【００１９】
しかしながらサーボ制御弁５０の偏芯リングとの接触点はストロークにより若干変化し微小量の非線形性を有するが実用上の問題はまったくなく傾斜配置によりサーボ制御弁系の持つ問題点を解決することができる。
【００２０】
第３の問題は図１に示すように偏芯リング２３を制御する制御ピストン３０、３１に対し駆動軸１０をその中心として偏芯リング２３の外周側のケーシング１３にねじ部を有するストッパー軸７０，７１を配置することで問題点を解決することができる。
【００２１】
【発明実施例】
本発明の第１及び第２の請求項に対し図１、図２、図３、図４、図５に記載の実施例につき説明する。
【００２２】
軸受１１により保持されて回転可能な駆動軸１０とシリンダブロック２０はシリンダブロック駆動腕１２で機械的に接続されて回転可能なシリンダブロック２０の円周上に開口して放射状に配列された第１群の多数のシリンダ穴にピストン２１が接合したコネクチングロッド２２と共に挿入されている。
【００２３】
シリンダブロック２０の外周側にはその中心をピントル切換弁２４にある吸入ポートと吐出ポートの境界上にある上死点及び下死点の中心を通過する線上に概略その中心がありシリンダブロック２０の中心軸線と平行を維持して偏芯移動可能な偏芯リング２３を有する。
【００２４】
シリンダブロック２０に挿入されている多数のピストン２１に接続されているコネクチングロッド２２の摺動面は各々偏芯リング２３の内周側に摺接している。
【００２５】
偏芯リング２３の内周側は摺動面を構成しておりコネクチングロッド２２の摺動面は偏芯リング２３の内側面に摺接し回転中心軸から偏芯リング２３の偏芯量に比例したピストンの往復運動を発生させている。
【００２６】
シリンダブロック２０の各シリンダ穴の底部から軸芯方向に延びたポートが貫通し、シリンダブロック２０の内径側にある円筒状穴の摺動面に開口しており、ピントル切換弁２４に液密回転自在に挿入されている。
【００２７】
ピストン群に対し各ピストンが前進と後退ストロークするグループに選択接続するための吸入ポートと吐出用ポートがピントル切換弁２４に開口している。
【００２８】
図３に示すようにピントル切換弁には各々吸入用通路１６、吐出用通路１７が設けられておりケーシング１３にある吸入及び吐出ポートに接続されている。
【００２９】
図１に示すように偏芯リング２３の偏芯量を制御するためピントル切換弁２４の中心を含む面内にある吸入ポートと吐出ポートの境界上にある上死点及び下死点を結ぶ線と実質的に平行する線上に制御ピストン３０、３１が対向して配置され、その各制御ピストンの端部の一方は円筒面を有し偏芯リング２３に密着摺接して制御ピストンに作用している油圧そのものが密着面に導入され油圧バランスを構成し、他端は各々圧着ばね３２、３３で偏芯リング方向に押し付けられている。
【００３０】
制御ピストン３０，３１のシリンダ側には各々シール部材３２、３３が装着されシール機能を有しているが、各制御ピストンに発生する不可避的で微小な傾斜、芯ずれ、変形に対応して各制御ピストン端面が偏芯リング２３に密着摺接状態を維持可能な構造となっている。
【００３１】
図１に示すように直径の大きな制御ピストン３０側で駆動軸を中心としてケーシング１３の円周方向に傾斜してサーボ制御弁５０が配置され、図５に示すようにこのサーボ制御弁５０のスプール５１の端面をばね６０で圧接して偏芯リング２３の外周に摺接している。
【００３２】
スプール５１はスリーブ５２に液密摺動自在に挿入され、更にスリーブ５２はサーボケーシング５６に液密摺動自在に挿入され制御ピストン接続ポート５５と高圧接続ポート５４と常に連通している。
【００３３】
入力のためのスリーブ５２には端部に入力ピストン５３が配置され、制御油圧が供給されることにより制御ばね受け５７を介して制御ばね５８と対抗してその圧縮量に応じてスリーブ５２が移動しスプール５１に対し相対的に変位する構造となっており、スプール５１とスリーブ５２は閉切り位置で制御ピストン接続ポート５５は高圧接続ポート５４及びドレンポート６１の双方を遮断密閉することができる。
【００３４】
入力用のスリーブ５２が図５で閉切り位置から上方に移動した場合は制御ピストン接続ポート５５はドレンポート５９に選択接続されると常時高圧に接続されている直径の小さい制御ピストン３１の推力が勝り、図１の偏芯リング２３を上方にストロークさせ、同時に偏芯リング２３に摺接しているフイードバック用のスプール５１は上方に戻され、スリーブ５２との相対位置が閉切り位置に達すると制御ピストン３０の油路は閉鎖され停止し、結果的には偏芯リング２３はスリーブ５２の変位に比例して移動することになる。
【００３５】
入力用のスリーブ５２が図５で閉切り位置から下方に移動した場合は制御ピストン接続ポート５５は高圧接続ポート５４に選択接続されると常時高圧に接続されている直径の小さい制御ピストン３１の推力より直径の大きい制御ピストン３０の推力大きく、図１の偏芯リング２３を下方にストロークさせ、同時にフイードバック用のスプール５１も下方に戻され、スリーブ５２との相対位置が閉切り位置に達すると制御ピストン３０の油路は閉鎖され停止し、結果的には偏芯リング２３はスリーブ５２の変位に比例して移動することになる。
【００３６】
かくして当該ポンプは駆動軸１０を外部原動機により駆動することによりシリンダブロック駆動腕１２が駆動され、シリンダブロック２０が回転し円周上に開口するシリンダに挿入されたピストン２１に接続されたコネクチングロッド２２はシリンダブロック２０の外周に配置された偏芯リング２３の内径側の摺動面にその一端を摺接しながら偏芯量に比例した往復動により各々吸入ストロークではピントル切換弁２４に設けられれた吸入ポートより流体を吸入し、吐出ストロークでは吐出ポート５６より吐出を行い、可変吐出ラジアルピストンポンプとしての機能を有する。
【００３７】
偏芯リング２３は対向して配置された制御ピストン３０、３１と制御ピストン３０に隣接し傾斜して配置されたサーボ制御弁５０と、図５に示すスリーブ５２の端部にある入力ピストン５３に作用する制御圧力と対向している制御ばね５８の設定により偏芯リング２３の偏芯量を制御することができる。
【００３８】
偏芯リング２３の最大、最小偏芯距離を規制するため調整用のねじ機構を有する２本のストッパー軸７０，７１を制御ピストン３０，３１に隣接したケーシング１３上にその中心をほぼ駆動軸１０の中心部に置いて回転方向に傾斜配置することにより制御ピストン３０，３１に干渉されずに十分な強度と大きな放射方向占有容積なしに配置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーボ制御型ラジアルピストンポンプ断面図Ｚ−Ｚ断面図
【図２】図１のサーボ制御型ラジアルピストンポンプＹ−Ｙ断面図
【図３】図１のサーボ制御型ラジアルピストンポンプＸ−Ｘ断面図
【図４】制御ピストン部説明図
【図５】制御サーボバルブ説明図
【図６】従来型の制御ピストン、制御サーボ弁を有するラジアルピストンポンプ説明図
【図７】制御ピストン同心配置サーボバルブ構造説明図
【符号の説明】
１０　　　　　駆動軸
１１　　　　　保持軸受
１２　　　　　シリンダブロック駆動腕
１３　　　　　ケーシング
１６　　　　　吸入ポート
１７　　　　　吐出ポート
２０　　　　　シリンダブロック
２１　　　　　ピストン
２２　　　　　コネクチングロッド
２３　　　　　偏芯リング
２４　　　　　ピントル切換弁
３０、３１　　制御ピストン
３２、３３　　シール部材
３４、３５　　圧着ばね
４０、４１　　円筒面シール型制御ピストン
４２、４３　　制御ピストン接続パッド
４４、４５　　圧着ばね（従来型）
５０　　　　　サーボ制御弁
５１　　　　　スプール
５２　　　　　スリーブ
５３　　　　　入力ピストン
５４　　　　　高圧接続ポート
５５　　　　　制御ピストン接続ポート
５６　　　　　サーボケーシング
５７　　　　　制御ばね受け
５８　　　　　制御ばね
５９　　　　　ドレンポート
６０　　　　　偏芯リング圧着ばね
７０　　　　　最小流量ストッパー
７１　　　　　最大流量ストッパー
７２、７３　　ストッパーねじ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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