(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって回転駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転するシリンダブロックと、該シリンダブロックの内部に前記回転軸と平行に形成された複数個のボアと、各ボア内に収容されているピストンと、各ピストンの各端部シューが摺接する傾斜面を有し、回転軸に傾斜可能に支持されている斜板とが、同一ケーシングの内側空間からなるポンプ室内に単一ユニット構造として組み立てられ、前記回転軸およびシリンダブロックの回転に伴って前記斜板の傾斜角度に応じたストロークで各ピストンがボア内を往復運動することによって、ボアとピストンとで形成されるボア室内に前記ケーシングの内部に形成された吸込油路から前記シリンダブロックが摺接するポートプレートの吸込ポートを介して作動油を吸込且つ前記ポートプレートの吐出ポートを介して前記ケーシングの内部に形成された吐出油路へ作動油を吐出する回転数制御用可変ピストンポンプにおいて、
前記ポートプレートの吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の圧力が予め定められた圧力を越えたときに、該ボア室内の作動油をボア室外へ逃がす異常圧力回避用油圧回路が、同一ケーシング内で前記ユニット構造に組み込まれて設けられており、
前記異常圧力回避用油圧回路は、前記吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の作動油を前記ポンプ室内へ排出する安全弁を備えていることを特徴とする回転数制御用可変ピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば、回転数制御用の２容量可変ピストンポンプに関し、詳しくは、シリンダブロックのボア室の異常圧力を回避するための手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類のある油圧ピストンポンプの中には、例えば、ＡＣサーボモータによって回転駆動され、その回転数を制御することで吐出量を可変とするものがあり、斜板式ピストンポンプを回転数制御のために定量化したものが用いられている。
【０００３】
また、このような回転数制御用ピストンポンプには、図３の回路図に示すように、電磁切換弁１１８によって、斜板角度を大傾斜角度とした大容量と小傾斜角度とした小容量とに切り換えることのできる２容量可変ピストンポンプ１００がある。
【０００４】
この斜板式のピストンポンプ１００は、図４の断面図に示すように、モータにより駆動される回転軸１０２と一体的に回転するシリンダブロック１０３の内部に回転軸１０２と平行に複数個のボア１０４が形成され、各ボア１０４内に収容されているピストン１０５の各端部シュー１０６が摺接する傾斜面を備えた斜板１０７が回転軸１０２に傾斜可能に支持されており、回転軸１０２およびシリンダブロック１０３の回転に伴って、斜板１０７の傾斜角度に応じたストロークで各ピストン１０５がボア１０４内を往復動することによって作動油をボア１０４とピストン１０５によって形成されるボア室１０９を介して吸込、吐出するものである。
【０００５】
そして２容量可変ピストンポンプ１００では、前記斜板１０７が、図４（ａ）に示すように電磁切換弁１１８のＯＮ状態でポンプ吐出圧力の作用が遮断された状態では、バネ機構１１６によって最大吐出量となる大傾斜角度位置へ向けて傾転付勢され、また前記電磁切換弁１１８がＯＦＦに切り換えられることによって図４（ｂ）に示すようにポンプ吐出圧力の一部が操作ピストン１１７に作用すると、該操作ピストン１１７によって前記バネ機構１１６の付勢力に抗して斜板１０７が最小吐出量となる小傾斜角度位置へ押圧されるものである。この２容量型では、１つのポンプに２台分のポンプの機能を持たせ、同一の電動機容量でより広い使用範囲とすることができる。
【０００６】
また、上記のピストンポンプ１００には、例えば図５に示すような、各ボア室１０９に対して作動油を分配する吸込ポート１１３と吐出ポート１１４とが円弧状に形成されたポートプレート１０８がケーシングカバー１２０に固定されている。吐出ポート１１４及び吸込ポート１１３はそれぞれケーシングの吐出油路１２１及び吸込油路に連通している。一方シリンダブロック１０３の端面には、各ボア室１０９内の作動油の吐出口・吸込口となるキドニーポート１１２が開口しており、ポートプレート１０８に対して摺動し、各キドニーポート１１２が吐出ポート１１４又は吸込ポート１１３に重なって作動油の吐出・吸込がなされる。
【０００７】
なお、キドニーポート１１２は、通常、吸込ポート１１３から吐出ポート１１４へ完全に移行する前に、吸込ポート１１３に対して遮断され、その対応するボア１０４内のピストン１０５は該遮断の後にボア室１０９の容積が最大となる図４（ｂ）に示した下死点に達するよう設計されている。従って、ボア室１０９内ではキドニーポート１１２と吸込ポート１１３との遮断後に下死点に達するまで圧力が低下して高周波の原因となるキャビテーションが発生しやすくなる。そして当該キドニーポート１１２が吐出ポート１１４へ移行する時点では、下死点からボア室１０９の容積を圧縮する方向にピストン１０５は移動を開始し、ボア室１０９内の圧力は急激に上昇し油撃を発生する危険がある。このような圧力の急変は騒音発生の原因となることから、これを防止するために、図５（ｂ）に示すように、ポートプレート１０８の少なくとも吐出ポート１１４の端には、吸込ポート１１３に向かって延びる髭状の逃げ溝１１５を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、斜板式の２容量可変ピストンポンプにおいては、あるボアのピストンが下死点でそのキドニーポートがポートプレートの吸込ポートと吐出ポートとの間に位置する際に、電磁切換弁の切換によって斜板が図４（ａ）の大傾斜角度から図４（ｂ）の小傾斜角度へ移行すると、当該ボア室はポートプレートで封じ込められた状態のままピストンが圧縮方向へ押し込められ、ボア室内の圧力が急上昇して異常圧力が発生し、シリンダブロックの損傷を招く恐れがあった。
【００１０】
従って、このようなボア室内の異常圧力の発生を回避するための手段を講じる必要があった。例えば、図６に示すように、ポートプレートの吐出ポート１１４の髭状の逃げ溝１１５を延長して吸込ポート１１３と吐出ポート１１４との間に位置するキドニーポート１１２にまで掛かるようにすることによってボア室が完全に封じ込められるのを防いで異常圧力を抑制する方法が考えられた。しかし、この場合、容積効率を悪化させ、ポンプとしての省エネ性が犠牲になってしまっていた。
【００１１】
その他の方法としては、シリンダブロック自体を機械的強度の高い材質とすることも考えられるが、コスト高は避けられない。また、電磁切換弁を介してポンプ吐出圧力の一部の作用を受ける操作ピストンの径を小さくして受圧面積を減少させる方法では、斜板の小傾斜角度を保持する最低制御圧力の悪化を招いてしまう。さらに、減圧弁を用いて操作ピストン室の圧力を抑制することも考えられるが、コスト高となるのに加え、減圧弁の応答性によって瞬間的なサージ圧力が発生するという問題もある。このように、ポンプ効率の低下やコスト高を招くこと無くボア室内の異常圧力を回避する有効な手段はこれまで無かった。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、斜板の大傾斜角度から小傾斜角度の切換時にポートプレートの吐出ポートと吸込ポートとの間に封じ込められるシリンダブロックのボア室内での異常圧力発生を、ポンプ効率の低下やコスト高を招くことなく簡便な構成でありながらも良好に回避することができる回転数制御用可変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】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る回転数制御用可変ピストンポンプは、モータによって回転駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転するシリンダブロックと、該シリンダブロックの内部に前記回転軸と平行に形成された複数個のボアと、各ボア内に収容されているピストンと、各ピストンの各端部シューが摺接する傾斜面を有し、回転軸に傾斜可能に支持されている斜板とが、同一ケーシングの内側空間からなるポンプ室内に単一ユニット構造として組み立てられ、前記回転軸およびシリンダブロックの回転に伴って前記斜板の傾斜角度に応じたストロークで各ピストンがボア内を往復運動することによって、ボアとピストンとで形成されるボア室内に前記ケーシングの内部に形成された吸込油路から前記シリンダブロックが摺接するポートプレートの吸込ポートを介して作動油を吸込且つ前記ポートプレートの吐出ポートを介して前記ケーシングの内部に形成された吐出油路へ作動油を吐出する回転数制御用可変ピストンポンプにおいて、
前記ポートプレートの吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の圧力が予め定められた圧力を越えたときに、該ボア室内の作動油をボア室外へ逃がす異常圧力回避用油圧回路が、同一ケーシング内で前記ユニット構造に組み込まれて設けられており、
前記異常圧力回避用油圧回路は、前記吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の作動油を前記ポンプ室内へ排出する安全弁を備えているものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による回転数制御用可変ピストンポンプにおいては、異常圧力回避用油圧回路によって、ポートプレートの吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の圧力が予め定められた圧力を越えたときに、該ボア室内の作動油をボア室外へ逃がすことができるため、前記ボア室が吸込ポートと吐出ポートとの間で下死点で封じ込められている状態の時に斜板が大容量の大傾斜角度から小容量の小傾斜角度へと切り換えられてピストンが該ボア室を急激に圧縮しても、ボア室内の作動油が逃がされて異常圧力の発生が防止されるので、コスト高となる強度増強に依ることなくポンプ性能を維持したままシリンダブロックの損傷の危険を回避することができるという効果がある。また、この異常圧力回避用油圧回路は、同一ケーシング内に一体的に設けられたものであり、ピストンポンプの同一ユニット構造内に組み込まれた状態という簡便な構成で機能することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例による回転数制御用可変ピストンポンプの概略構成図であり、（ａ）は全体縦断面図、（ｂ）は部分縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例による回転数制御用可変ピストンポンプの概略構成を示すは全体縦断面図である。
【図３】回転数制御用２容量可変ピストンポンプの油圧回路図である。
【図４】従来の回転数制御用可変ピストンポンプの概略構成を示す全体縦断面図であり、（ａ）は斜板の大傾斜角度（大吐き出し容量）状態、（ｂ）は斜板の小傾斜角度（小吐出容量）状態である。
【図５】ポートプレートをシリンダブロックに重なった状態で示す概略平面図であり、（ａ）はポートプレート全面を示し、（ｂ）は（ａ）の四角で囲った部分の拡大図である。
【図６】ポートプレートの吐出ポートの逃げ溝を延長した場合を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の回転数制御用可変ピストンポンプにおいては、同一ケーシングの内側空間からなるポンプ室内に単一ユニット構造として、回転軸と、該回転軸と一体的に回転するシリンダブロックと、該シリンダブロックの内部に前記回転軸と平行に形成された複数個のボアと、各ボア内に収容されているピストンと、各ピストンの各端部シューが摺接する傾斜面を有し、回転軸に傾斜可能に支持されている斜板とが組み立てられ、シリンダブロックの回転に伴って前記斜板の傾斜角度に応じたストロークで各ピストンがボア内を往復運動することによって、ボアとピストンとで形成されるボア室内に前記ケーシングの内部に形成された吸込油路から前記シリンダブロックが摺接するポートプレートの吸込ポートを介して作動油を吸込且つ前記ポートプレートの吐出ポートを介して前記ケーシングの内部に形成された吐出油路へ作動油を吐出するものであり、ポートプレートの吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内の圧力が予め定められた圧力を越えたときに、該ボア室内の作動油をボア室外へ逃がす異常圧力回避用油圧回路が、同一ケーシング内で前記ユニット構造に組み込まれて設けられている。
【００１９】
従って、吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室が下死点で封じ込められている状態の時に斜板が大容量の大傾斜角度から小容量の小傾斜角度へと切り換えられてピストンが該ボア室を急激に圧縮しても、異常圧力回避用油圧回路によってボア室内の作動油が逃がされて異常圧力の発生が防止されるので、コスト高となる強度増強に依存することなくポンプ性能を維持したままシリンダブロックの損傷の危険を回避することができる。しかも本発明の異常圧力回避用油圧回路は、同一ケーシング内に一体的に設けられたものであり、ピストンポンプの同一ユニット構造内に組み込まれた状態という簡便な構成で機能するものである。
【００２０】
異常圧力回避用油圧回路としては、まず、安全弁を利用したものが簡便である。具体的には、吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室内をポンプ室へと連通させる排出通路を設け、当該ボア室の直ぐ下流に安全弁、即ちリリーフ弁を配置する構成とすれば、該安全弁によって、異常圧力となる前の所定の圧力を越えた時点でボア室内の作動油を該排出通路へ排出することができ、圧力が下がれば安全弁が閉じて該排出通路は直ちに遮断される。
【００２１】
なお、本来のピストンポンプユニット部分は従来の構造のままで済み、安全弁と前記排出通路とを同一ケーシング内に組み込むだけで異常圧力回避用油圧回路を構成できる。通常ケーシングは、容器状のケーシング本体とこれを塞ぐようにケーシングカバーが一体に設けられてポンプ室が閉じられ、該ケーシングカバー内部に吐出油路及び吸込油路が形成されている。そしてポートプレートはシリンダブロックの端面が摺接するようにケーシングカバーの内面に固定されている。従って、該ケーシングカバー内部に前記安全弁と排出通路とを形成する構成とするのが最も簡便である。このとき、該排出通路の端部側はポートプレートを貫通して対応するボア室に連通するものとする。
【００２２】
また、簡便な異常圧力回避用油圧回路として、逆止弁を利用したものが上げられる。具体的には、吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室と前記吐出油路とを連通する逃し油路を形成し、ボア室の直ぐ下流に逆止弁を配置する構成とすれば、異常圧力となる前の所定の圧力を越えた時点でボア室内の作動油を逆止弁から逃し油路を介して吐出油路へ逃がすことができ、圧力が下がれば該逆止弁により逃し油路は直ちに閉じられる。この場合も、基本構成が従来のピストンポンプユニットと共通であれば、ケーシングカバー内部に前記逆止弁と逃し油路とを形成し、逃し油路の端部側がポートプレートを貫通して対応するボア室に連通する構成とするのが最も簡便である。
【００２３】
以上のように、上記いずれの異常圧力回避用油圧回路でも、ケーシング内に組み込まれた簡便な構成でありながら、容積効率の悪化等、実質的なポンプ性能に影響なく、シリンダブロック破損の原因となり得る異常圧力の発生を回避できる。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例として、安全弁を利用した異常圧力回避用油圧回路を備えた回転数制御用２容量可変ピストンポンプを図１に示す。図１（ａ）は全体縦断面図、（ｂ）は異常圧力回避用油圧回路を示す部分断面図である。
【００２５】
本実施例による回転数制御用２容量可変ピストンポンプ１は、異常圧力回避用油圧回路以外のピストンポンプユニットの基本構成は、図３および図４に示した例と共通するものである。
【００２６】
即ち、容器状のケーシング本体１０がケーシングカバー２０で閉じられて形成されるポンプ室１１内に、モータによって回転駆動される回転軸２と、該回転軸２と一体的に回転するシリンダブロック３と、該シリンダブロック３の内部に回転軸２と平行に形成された複数個のボア４と、各ボア４内に収容されているピストン５と、各ピストン５の各端部シュー６が摺接する傾斜面を有して回転軸２に傾斜可能に支持されている斜板７とが単一ユニット構造として組み立てられ、さらに、斜板７は、バネ機構１６によって最大吐出容量となる最大傾斜角度に向けて付勢されていると共に、該バネ機構１６による付勢に抗すして斜板７を押圧する方向に移動可能に操作ピストン１７が設置されている。
【００２７】
該操作ピストン１７は、電磁切換弁を介してポンプ自己吐出圧の一部の作用を受けることができる設定となっている。電磁切換弁がＯＮの状態では、操作ピストン１７に対する前記ポンプ自己吐出圧の一部の作用が遮断されており、斜板７はバネ機構１６により最大傾斜角度に付勢され、電磁切換弁がＯＦＦに切り換えられると、前記ポンプ自己吐出圧の一部を操作ピストン１７に作用させ、該操作ピストン１７を移動させて斜板７が押圧され、最小吐出量となる最小傾斜角度へ傾転される。
【００２８】
シリンダブロック３の各ピストン５は、回転軸２およびシリンダブロック３の回転に伴って斜板７の傾斜角度に応じたストロークでボア４内を往復運動し、ボア室９内に前記ケーシングの内部に形成された吸込油路から前記シリンダブロックが摺接するポートプレートの吸込ポートを介して作動油を吸込且つ前記ポートプレートの吐出ポートを介して前記ケーシングの内部に形成された吐出油路へ作動油を吐出する。
【００２９】
本実施例においては、異常圧力回避用油圧回路３０として、ポートプレート８の吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室９をポンプ室１１へ連通する排出通路３１をケーシングカバー２０の内部に形成し、該排出通路３１のボア室９の直ぐ下流位置に安全弁３２が配置されている。この排出通路３１は、端部側にポートプレート８を貫通して対応するボア室９のキドニーポート１２に連通する貫通孔３１Ｘを含むものである。
【００３０】
以上の構成を備えた回転数制御用２容量可変ピストンポンプ１は、電磁切換弁がＯＮとなっている斜板７の大傾斜角度における大吐出容量状態での駆動において、電磁切換弁がＯＦＦに切り換えられた際に、ポートプレート８の吸込ポートと吐出ポートとの間にそのキドニーポート１２が位置する下死点にあるボア室９において、斜板７が小吐出容量となる小傾斜角度位置へ傾転することによってピストン５が上昇し急激な圧縮が生じて高圧となっても、所定圧力を越えた時点で安全弁３２が開き、ボア室９内の作動油が排出通路３１内へ排出される。
【００３１】
このような安全弁３２の作動によって、ボア室９は、シリンダブロック３に破損を生じ得るような異常圧力が発生する危険が回避される。そしてボア室９内の圧力が所定以下に下がれば、直ちに安全弁３２は閉じられ、小傾斜角度となった斜板７により小吐出容量でのポンプ駆動が何ら支障なく継続される。
【実施例２】
【００３２】
本発明の第２の実施例として、逆止弁を利用した異常圧力回避用油圧回路を備えた回転数制御用２容量可変ピストンポンプを図２の縦断面図に示す。
【００３３】
本実施例による回転数制御用２容量可変ピストンポンプ１は、異常圧力回避用油圧回路以外のピストンポンプユニットの基本構成は、図１に示した上記実施例１のものと共通する。
【００３４】
本実施例における異常圧力回避用油圧回路４０は、ポートプレート８の吸込ポートと吐出ポートとの間に位置するボア室９を吐出油路２１に連通する逃し油路４１をケーシングカバー２０の内部に形成し、該逃し油路４１のボア室９の直ぐ下流位置に逆止弁４２が配置されている。この逃し油路４１は、端部側にポートプレート８を貫通して対応するボア室９のキドニーポート１２に連通する貫通孔４１Ｘを含むものである。
【００３５】
以上の構成を備えた回転数制御用２容量可変ピストンポンプ１は、電磁切換弁がＯＮとなっている斜板７の大傾斜角度における大吐出容量状態での駆動において、電磁切換弁がＯＦＦに切り換えられた際に、ポートプレート８の吸込ポートと吐出ポートとの間にそのキドニーポート１２が位置する下死点にあるボア室９において、斜板７が小吐き出し容量となる小傾斜角度位置へ傾転することによってピストン５が上昇し急激な圧縮が生じて高圧となっても、所定圧力を越えた時点で逆止弁４２が開き、ボア室９内の作動油が逃し油路４１を介して吐出油路２１へ排出される。
【００３６】
このような逆止弁４２の作動によって、ボア室９は、シリンダブロック３に破損を生じ得るような異常圧力が発生する危険が回避される。そしてボア室９内の圧力が所定以下に下がれば、直ちに逆止弁４２は閉じられ、小傾斜角度となった斜板７により小吐出容量でのポンプ駆動が何ら支障なく継続される。
【符号の説明】
【００３７】
１，１００：回転数制御用２容量可変ピストンポンプ
２，１０２：回転軸
３，１０３：シリンダブロック
４，１０４：ボア
５，１０５：ピストン
６，１０６：ピストン端部シュー
７，１０７：斜板
８，１０８：ポートプレート
９，１０９：ボア室
１０，１１０：ケーシング本体
１１，１１１：ポンプ室
１２，１１２：キドニーポート
１１３：吸込ポート
１１４：吐出ポート
１１５：逃げ溝
１６，１１６：バネ機構
１７，１１７：操作ピストン
１１８：電磁切換弁
２０，１２０：ケーシングカバー
２１，１２１：吐出油路
３０：異常圧力回避用油圧回路
３１：排出通路
３１Ｘ：ポートプレート貫通孔
３２：安全弁
４０：異常圧力回避用油圧回路
４１：逃し油路
４１Ｘ：ポートプレート貫通孔
４２：逆止弁
【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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