(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンを収装するシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの回転に伴って前記シリンダの容積室を拡縮するように前記ピストンを往復動させる斜板と、流体圧により前記斜板を傾転させる傾転アクチュエータと、前記傾転アクチュエータに導かれる流体圧を調節するレギュレータと、を備える斜板式ピストンポンプにおいて、前記斜板に追従して前記シリンダブロックの回転軸と略平行に変位するフィードバックピンを備え、前記レギュレータは前記フィードバックピンを介して前記斜板の傾転角に応じて傾転アクチュエータに導かれる流体圧を調節する構成とし、前記傾転アクチュエータは、流体圧により前記斜板を傾転角が小さくなる方向に駆動する大径ピストンと、流体圧により前記斜板を傾転角が大きくなる方向に駆動する小径ピストンとを備え、前記シリンダブロックを収装するポンプハウジングと、前記斜板を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリングとを備え、前記ポンプハウジング内に前記傾転スプリングおよび小径ピストンと略平行に並んで前記フィードバックピンを配置し、前記フィードバックピンは前記ポンプハウジングの穴に摺動可能に支持され、前記斜板は前記フィードバックピンと前記傾転スプリングと小径ピストンとをそれぞれ追従させる延長部を有したことを特徴とする斜板式ピストンポンプ。
【請求項２】
前記レギュレータは前記フィードバックピンを斜板側に押し付ける制御スプリングと、前記傾転アクチュエータに導かれる流体圧を制御する制御スプールとを備え、ポンプ吐出圧によって前記制御スプールを前記制御スプリングに抗して駆動する構成とし、前記フィードバックピンと前記制御スプリングおよび前記制御スプールを直列に配置したことを特徴とする請求項１に記載の斜板式ピストンポンプ。
【請求項３】
前記斜板の傾転角が小さくなるのに伴って前記制御スプリングの弾性復元力が段階的に大きくなる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の斜板式ピストンポンプ。
【請求項４】
前記レギュレータは流体圧により前記制御スプールを前記制御スプリングに抗して駆動する制御ピストンとを備え、前記制御ピストンは複数の受圧面を有し、少なくとも一方の受圧面に導かれる流体圧が調節される構成としたことを特徴とする請求項１からから３のいずれか一つに記載の斜板式ピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量形の斜板式ピストンポンプの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式ピストンポンプの出力を一定に制御するため、斜板の傾転角を油圧制御する出力制御装置が知られている。
【０００３】
従来、この種の出力制御装置として、例えば特開平６−２８２６９号公報に開示されたものは、油圧により斜板を傾転させる傾転アクチュエータと、この傾転アクチュエータに導かれる油圧を調節するレギュレータと、レギュレータを斜板の傾転角度に応じて作動させるリンク機構とを備えている。このリンク機構はポンプハウジングの外部に設けられ、斜板のトラニオン軸の回転をレギュレータに伝えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の斜板式ピストンポンプにあっては、斜板のトラニオン軸の回転がリンク機構を介してレギュレータに伝えられる構成のため、リンク機構のガタツキ等に起因して、斜板の動きをレギュレータに正確に伝えることが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、リンク機構およびレギュレータはポンプハウジングの外部に設けられるため、装置の大型化を招いた。
【０００６】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、斜板の動きをレギュレータに正確に伝えられ、装置のコンパクト化がはかれる斜板式ピストンポンプを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ピストンを収装するシリンダを有するシリンダブロックと、シリンダブロックの回転に伴ってシリンダの容積室を拡縮するようにピストンを往復動させる斜板と、流体圧により斜板を傾転させる傾転アクチュエータと、傾転アクチュエータに導かれる流体圧を調節するレギュレータとを備える斜板式ピストンポンプに適用する。
【０００８】
そして、斜板に追従してシリンダブロックの回転軸と略平行に変位するフィードバックピンを備え、レギュレータはフィードバックピンを介して斜板の傾転角に応じて傾転アクチュエータに導かれる流体圧を調節する構成し、傾転アクチュエータは、流体圧により斜板を傾転角が小さくなる方向に駆動する大径ピストンと、流体圧により斜板を傾転角が大きくなる方向に駆動する小径ピストンとを備え、シリンダブロックを収装するポンプハウジングと、斜板を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリングとを備え、ポンプハウジング内に傾転スプリングおよび小径ピストンと略平行に並んでフィードバックピンを配置し、フィードバックピンはポンプハウジングの穴に摺動可能に支持され、斜板はフィードバックピンと傾転スプリングと小径ピストンとをそれぞれ追従させる延長部を有したことを特徴とするものとした。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、レギュレータはフィードバックピンを斜板側に押し付ける制御スプリングと、傾転アクチュエータに導かれる流体圧を制御する制御スプールとを備え、ポンプ吐出圧によって制御スプールを制御スプリングに抗して駆動する構成とし、フィードバックピンと制御スプリングおよび制御スプールを直列に配置したことを特徴とするものとした。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、斜板の傾転角が小さくなるのに伴って制御スプリングの弾性復元力が段階的に大きくなる構成としたことを特徴とするものとした。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、そしてレギュレータは流体圧により制御スプールを制御スプリングに抗して駆動する制御ピストンとを備え、制御ピストンは複数の受圧面を有し、少なくとも一方の受圧面に導かれる流体圧が調節される構成としたことを特徴とするものとした。
【００１３】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、フィードバックピンをシリンダブロックの回転軸と略平行に配置することにより、フィードバックピンを斜板に当接させて斜板の傾転動作に追従して変位させることが可能となる。
【００１４】
レギュレータがフィードバックピンを介して斜板の傾転角を直接検出するため、従来装置のようにトラニオン軸の回転動作に連動するリンク機構を廃止してこれに起因した追従性の悪化を回避し、斜板の動きが制御スプリングを介して制御スプールへと正確に伝えられる。
【００１５】
そして、フィードバックピンを傾転スプリングと並んでポンプハウジング内に配置することにより、ポンプハウジングが大型化することを避けられ、ピストンポンプの搭載スペースを大きくしないで済む。
【００１６】
また、従来装置のようにトラニオン軸の回転動作に連動するリンク機構を廃止して構造の簡素化がはかれ、製品のコストダウンがはかれる。
【００１７】
第２の発明によると、レギュレータは傾転スプリングと並んでフィードバックピンと制御スプリングおよび制御スプールが直列に配置されることにより、レギュレータを収装するスペースによってポンプハウジングが大型化することを避けられ、ピストンポンプの搭載スペースを大きくしないで済む。
【００１８】
第３の発明によると、斜板の傾転角が小さくなるのに伴って制御スプリングの弾性復元力が段階的に大きくなることにより、ピストンポンプの吐出圧と吐出流量の関係を示す特性をピストンポンプの出力が一定値となる双曲線に近似して設定することが可能となる。
【００１９】
第４の発明によると、制御ピストンはその受圧面に導かれる駆動圧が高められることにより、制御スプールを押す力が増し、ピストンポンプの出力が高められる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
【００２１】
図２、図３に示すように、回転斜板式のピストンポンプ１は、ポンプハウジング２とカバー１０とにより形成される内部空間にシリンダブロック３および斜板４が収装される。
【００２２】
シリンダブロック３はシャフト５を介して回転駆動される。シャフト５は、その一端がポンプハウジング２にベアリング１２を介して支持され、その途中がカバー１０にベアリング１１を介して支持される。シャフト５はカバー１０から外部へ突出されるその一端に動力源として図示しないエンジンから回転が伝達される。
【００２３】
シリンダブロック３には複数本のシリンダ６がその回転軸Ｏと略平行に、かつその回転軸Ｏを中心とする略同一円周上に一定の間隔を持って並んで配置される。
【００２４】
各シリンダ６にはピストン８がそれぞれ挿入され、両者の間に容積室７が画成される。各ピストン８の一端側はシリンダブロック３から突出され、斜板４に接するシュー９を介して支持される。シリンダブロック３が回転すると、各ピストン８は斜板４との間で往復動し、シリンダ６の容積室７を拡縮させる。
【００２５】
図４に示すように、ポンプハウジング２にはシシリンダブロック３が摺接するポートプレート１５を介して各容積室７に連通する吸込ポート１３と吐出ポート１４が形成される。シリンダブロック３の回転に伴い図示しないタンクからの作動油が図示しない配管を介して吸込ポート１３から各容積室７に吸込まれる一方、各容積室７から吐出ポート１４へと吐出される作動油は図示しない配管を介して油圧機器へと導かれる。
【００２６】
ピストンポンプ１の吐出量を可変とするため、斜板４は図示しないトラニオン軸を介してポンプハウジング２に傾転可能に支持される。ポンプハウジング２内には斜板４を傾転角が大きくなる方向に付勢する傾転スプリング２１を備える。
【００２７】
斜板４の傾転角を変える傾転アクチュエータとして、傾転スプリング２１と共に斜板４を傾転角が大きくなる方向に駆動する小径ピストン２２と、傾転スプリング２１に抗して斜板４を傾転角が小さくなる方向に駆動する大径ピストン２３とを備える。大径ピストン２３は小径ピストン２２より大きな受圧面積を有し、これらに導かれる油圧が高まると傾転スプリング２１に抗して斜板４が傾転角が小さくなる方向に駆動される。
【００２８】
筒状の大径ピストン２３はポンプハウジング２に固定されたガイドスリーブ２４を介して回転軸Ｏと略平行に摺動可能に支持される。大径ピストン２３はその球面状の先端２３ａが斜板４の延長部４ｂに当接し、圧力室２８に導かれる油圧により斜板４を傾転角が小さくなる方向に駆動する。
【００２９】
円柱状の小径ピストン２２はポンプハウジング２に固定されたガイドスリーブ２５を介して回転軸Ｏと略平行に摺動可能に支持される。小径ピストン２２はその円盤状のつば部２２ａの端面が斜板４の延長部４ａに固定された球面座２６に当接し、圧力室２７に導かれる油圧により斜板４を傾転角が大きくなる方向に駆動する。
【００３０】
小径ピストン２２の端面に当接するストッパ１６が設けられる。ストッパ１６はナット１８，１９を介してポンプハウジング２に締結され、ナット１８に対する螺合位置を変えることにより、小径ピストン２２のストローク範囲を調整できる。
【００３１】
コイル状の傾転スプリング２１は小径ピストン２２と同軸上に配置され、ガイドスリーブ２５の外側に介装される。傾転スプリング２１は小径ピストン２２のつば部２２ａとポンプハウジング２の間に圧縮して介装される。
【００３２】
そして本発明の要旨とするところであるが、ポンプハウジング２内には、斜板４に追従してシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行に変位するフィードバックピン３２と、このフィードバックピン３２に連動して大径ピストン２３に導かれる油圧を調節するレギュレータ３０とを備える。
【００３３】
図１に示すように、フィードバックピン３２およびレギュレータ３０は傾転スプリング２１および小径ピストン２２と並んで回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ上に配置される。
【００３４】
フィードバックピン３２はポンプハウジング２の穴４１に摺動可能に支持される。この穴４１はシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌを中心して形成される。斜板４の延長部４ａに球３１が埋め込まれる。フィードバックピン３２はその端面３２ａが球３１に当接し、斜板４が傾転するのに追従して軸Ｌ方向に変位する。つまり、フィードバックピン３２は斜板４の傾転角を直接検出する構成となっている。
【００３５】
レギュレータ３０は斜板４の傾転角とポンプ吐出圧に応じて大径ピストン２３に導かれる油圧を調節してピストンポンプ１の出力を制御する。具体的に、レギュレータ３０は、フィードバックピン３２を斜板４側に押し付ける制御スプリング３３，３４と、大径ピストン２３の圧力室２８に導かれる油圧を制御する制御スプール３５と、制御スプール３５を駆動する制御ピストン３６とを備え、これらが軸Ｌ上に直列に配置される。
【００３６】
コイル状の制御スプリング３３，３４は、フィードバックピン３２の球面状の端部３２ｂに係合するリテーナ３７と、制御スプール３５に一体形成されたつば部３５ａの間に介装される。制御スプリング３３，３４は、線材の巻径が異なり、巻径の大きい制御スプリング３３の内側に巻径の小さい制御スプリング３４が配置される。図のように斜板４の傾転角が最大になった状態で、巻径の大きい制御スプリング３３はリテーナ３７とつば部３５ａの間に圧縮された状態で介装される一方、巻径の小さい制御スプリング３４はその一端がリテーナ３５ａまたはつば部３５ａから離れた状態で介装されている。これにより、斜板４が所定角度を超えて傾転するのに伴って制御スプール３４の両端がリテーナ３５ａおよびつば部３５ａに当接して圧縮され、フィードバックピン３２を介して斜板４に付与される制御スプリング３３，３４のバネ力が段階的に高まる構成となっている。
【００３７】
制御スプール３５は筒状のバルブハウジング４２に摺動可能に収装され、バルブハウジング４２はポンプハウジング２に螺合し、ナット４０を介して締結され、その螺合位置を調整できる。
【００３８】
バルブハウジング４２の外周には２つのグルーブ４３，４４が形成される。グルーブ４３は通孔５２と圧力室２７および通孔５３を介して吐出ポート１４に連通している。グルーブ４４は通孔５４、リリーフバルブユニット５５内の通路、通孔５６を介して大径ピストン２３の圧力室２８に連通する。
【００３９】
制御スプール３５は軸方向に摺動することにより開ポジションと、図のように閉ポジションに切換わる。すなわち、制御スプール３５は開ポジションでグルーブ４３と４４を連通して大径ピストン２３の圧力室２８にポンプ吐出圧を導く一方、閉ポジションでグルーブ４３と４４の連通を遮断して大径ピストン２３の圧力室２８にスプール内孔４５を介してポンプハウジング２内のタンク圧を導く。
【００４０】
円柱状の制御ピストン３６はガイド部材３８を介して摺動可能に支持され、グルーブ４３から圧力室５１に導かれるポンプ吐出圧によって制御スプール３５を軸方向に押す。制御スプール３４は制御ピストン３６にかかる油圧力が制御スプリング３３，３４の弾性復元力を超えて高まると、制御スプリング３３，３４を圧縮しながら軸方向に摺動し、閉ポジションから開ポジションに切換わる。逆に、制御スプール３４は制御ピストン３６にかかる油圧力が制御スプリング３３，３４の弾性復元力より低下すると、制御スプリング３３，３４が伸張しながら軸方向に摺動し、開ポジションから閉ポジションに切換わる。
【００４１】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００４２】
シリンダブロック３の１回転につき、各ピストン８がシリンダ６を１回往復動する。シリンダ６の容積室７が拡張する吸込行程では、作動油を吸込ポート１３から容積室７に吸い込む。シリンダ６の容積室７が収縮する吐出行程では、作動油を容積室７から吐出ポート１４へと吐出する。
【００４３】
斜板４は傾転スプリング２１および小径ピストン２２からの力と大径ピストン２３の力が釣り合う傾転角度に保持される。レギュレータ３０は斜板４の傾転角とポンプ吐出圧に応じて大径ピストン２３に導かれる油圧を調節し、ピストンポンプ１の出力を制御する。これを詳述すると、吐出ポート１４のポンプ吐出圧が傾転角に応じた設定値より減少した場合、制御ピストン３６が圧力室５１側に変位し、制御スプール３５が閉ポジションに切換わり、スプール内孔４５、グルーブ４４を介して大径ピストン２３にタンク圧を導く。これにより、大径ピストン２３は斜板４をその傾転角を大きくする方向に傾転させ、ポンプ吐出量が増大し、ポンプ吐出圧が高まる。
【００４４】
一方、吐出ポート１４のポンプ吐出圧が傾転角に応じた設定値を超えて高まった場合、この吐出圧が制御ピストン３６を制御スプリング３３，３４に抗して制御スプール３５側に押し、制御スプール３５を開ポジションに切換えてポンプ吐出圧をグルーブ４３，４４を介して大径ピストン２３に導く。これにより、大径ピストン２３は斜板４をその傾転角を小さくする方向に傾転させるが、これに伴ってフィードバックピン３２が斜板４に追従して制御スプリング３３，３４を圧縮する方向に変位し、制御スプール３５が制御ピストン３６に抗して閉ポジションに切換わり、大径ピストン２３へのポンプ吐出圧の導入を止め、斜板４の傾転が止まる。
【００４５】
このようにして制御スプリング３３，３４の弾性復元力と制御ピストン３６に働くポンプ吐出圧とがバランスするところで制御スプール３４は開閉作動することにより、ピストンポンプ１の吐出圧と吐出流量は逆比例の関係をもって増減する。
【００４６】
図６はピストンポンプ１の吐出圧と吐出流量（押しのけ容積）の関係を示す特性図である。図において、目標特性▲１▼はピストンポンプ１の出力が４５ｋＷの一定値となる双曲線であり、ピストンポンプ１の吐出圧と吐出流量の積が一定となるように設定されている。実際の設定特性▲１▼はこの目標特性▲１▼に近似して設定されるもので、目標特性▲１▼に点Ｂで接する線分ＡＣと、目標特性▲１▼に点Ｄで接する線分ＣＥとで構成される。点Ａでは斜板４の傾転角が最大となり、点Ａから点Ｃの間では制御スプリング３３のみがフィードバックピン３２を介して圧縮される。点Ｃから点Ｅの間では制御スプリング３３と３４の両方が圧縮される。すなわち、線分ＡＣの特性は制御スプリング３３のみの弾性復元力によって定まり、線分ＣＥの特性は制御スプリング３３と３４の弾性復元力を合わせた力によって定まる。
【００４７】
フィードバックピン３２およびレギュレータ３０をシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ上に配置することにより、レギュレータ３０をポンプハウジング２内に収装することが可能となる。
【００４８】
レギュレータ３０を小径ピストン２２および傾転スプリング２１と並んでポンプハウジング２内に配置することにより、レギュレータ３０を収装するスペースによってポンプハウジング２が大型化することを避けられ、ピストンポンプ１を搭載するのに必要なスペースを拡大せずに済む。
【００４９】
そして、レギュレータ３０をシリンダブロック３の回転軸Ｏと略平行な軸Ｌ上に配置することにより、斜板４に追従して変位するフィードバックピン３２を介して斜板４の傾転角を直接検出することが可能となる。すなわち、フィードバックピン３２が斜板４に当接しその傾転動作に追従するため、従来装置のようにトラニオン軸の回転動作に連動するリンク機構を廃止してこれに起因した追従性の悪化を回避し、斜板４の動きが制御スプリング３３，３４を介して制御スプール３５へと正確に伝えられる。
【００５０】
次に図７に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５１】
円柱状の制御ピストン６１は小径部６６および大径部６７を有する段付き形状をしており、２つの受圧面６２，６３を有する。
【００５２】
制御ピストン６１は円柱状のスライド部材６９に摺動可能に収装され、このスライド部材６９はバルブハウジング４２に摺動可能に収装される。制御ピストン６１は、その一端がプラグ６７に当接し、スライド部材６９に押し出されることにより、スライド部材６９がプラグ７１から離れる方向に摺動し、制御スプール３５を制御スプリング３３，３４に抗して摺動させるようになっている。
【００５３】
バルブハウジング４２の外周には３つのグルーブ４３，４４，７０が形成される。グルーブ４４は大径ピストンの圧力室に連通し、制御スプール３５を介してグルーブ４３に連通する。グルーブ４３は吐出ポート１４に連通し、ポンプ吐出圧を制御スプール３５と制御ピストン６１の受圧面６２に導く。グルーブ７０には図示しない切換弁等を介して駆動圧が導かれようになっており、この駆動圧が制御スプール３５と制御ピストン６１の受圧面６３に導かれる。
【００５４】
以上のように構成され、制御ピストン６１の受圧面６３に導かれる駆動圧が高められることにより、制御ピストン６１がスライド部材６９を介して制御スプール３５を押す力が増し、ピストンポンプ１の出力が高められる。
【００５５】
図６において、制御ピストン６１の受圧面６３に導かれる駆動圧が高められることにより、設定特性▲１▼から設定特性▲２▼に切換えられる。目標特性▲２▼はピストンポンプ１の出力が６０ｋＷの一定値となる双曲線である。実際の設定特性▲２▼はこの目標特性▲２▼に近似して設定されるもので、目標特性▲２▼に点Ｆで接する線分ＦＧと、線分ＦＧから曲折して延びる線分ＧＨとで構成される。点Ｆでは斜板４の傾転角が最大となり、点Ｆから点Ｇの間では制御スプリング３３のみがフィードバックピン３２を介して圧縮される。点Ｇから点Ｈの間では制御スプリング３３と３４の両方が圧縮される。すなわち、線分ＦＧの特性は制御スプリング３３のみの弾性復元力によって定まり、線分ＧＨの特性は制御スプリング３３と３４の弾性復元力を合わせた力によって定まる。
【００５６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、例えば制御ピストンを廃止して、制御スプールに駆動油圧を導くように構成してもよく、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す斜板式ピストンポンプの断面図。
【図２】同じく断面図。
【図３】同じく断面図。
【図４】同じくポンプハウジングの平面図。
【図５】同じくレギュレータの断面図。
【図６】同じくピストンポンプの吐出圧と吐出流量の関係を示す特性図。
【図７】他の実施の形態を示すレギュレータの断面図。
【符号の説明】
１  ピストンポンプ
２  ポンプハウジング
３  シリンダブロック
４  斜板
６  シリンダ
７  容積室
８  ピストン
２１  傾転スプリング
２２  小径ピストン
２３  大径ピストン
３０  レギュレータ
３２  フィードバックピン
３３  制御スプリング
３４  制御スプリング
３５  制御スプール
３６  制御ピストン
６１  制御ピストン
６２  受圧面
６３  受圧面
【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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