(57)【要約】【課題】ポンプの内部漏れ分を補給しながらポンプの回転数および回転方向を制御することで圧力を制御する場合にも、圧力の閉じ込みの影響を小さくすることができる．【解決手段】ピストンポンプ１０は、ハウジング１１、カバー１２にシャフト１３が軸受１４，１５を介して回転自在に支持され、ピストン１６を持ったシリンダバレル１７とスプライン１８で結合されている。ピストン１６とシリンダバレル１７によりシリンダ室１９が形成される。シリンダバレル１７に係合するバルブプレート２５には、上死点、下死点に対応する位置に制御ポート２６ａ，２６ｂがそれぞれ設けられており、これらの制御ポート２６ａ，２６ｂはそれぞれカバー１２に穿設され絞り機能を有する貫通ポート２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂを通してカバー１２に設けられた油溜り２９，３０に連通している。【選択図】図１
2007009858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポートと吐出ポートを備えるバルブプレートと、
前記バルブプレートに摺接して回転するシリンダバレルと、
前記シリンダバレルの回転角度に応じて前記吸入ポートと吐出ポートに連通するシリンダと、
前記シリンダの容積を前記シリンダバレルの回転に伴う往復動で拡縮するピストンと、
を有するピストンポンプにおいて、
前記シリンダが前記バルブプレートの吸入ポートと吐出ポートのいずれにも連通しない前記ピストンの上死点側と下死点側の略中央に設けられた絞りを兼ねた導油穴と、
前記導油穴に連通しポンプボディまたは外部に設けた油溜りと、
を備えたことを特徴とするピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速可能な電動モータにより駆動される両回転ピストンポンプに関し、特にバルブプレートの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピストンポンプのバルブプレートとしては、図５に示されるように、バルブプレート４１上の吸入ポート４３、吐出ポート４４間にＶ溝４２ａ，４２ｂを設け、上死点４５ａ近傍の吐出ポート４４から吸入ポート４３に至る行程において閉じ込み圧縮、吸入負圧の緩和、下死点４５ｂ近傍の吸入ポート４３から吐出ポート４４に至る工程において吸入負圧、閉じ込み圧縮の緩和を図っている。
さらに、切欠けまたはひげ溝と呼ばれる小さな油道を使用して上下死点で高圧側と吸い込み側を接続しない方法として、上死点４ａ，下死点４ｂに制御ポート２０ａ，２０ｂを設け別の高圧源（制御圧力と同じ圧力のもの）で圧油を供給している（例えば、特許文献1  図２参照）。
また、開閉弁６を使用して弁板の閉じ込み圧が吐出ポート２の圧力より高くなったときだけ漏らすようにしている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２１８１５号公報
【特許文献２】特開平７−３３２２２５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、図５に示すバルブプレートにおいてはこれらに等価な絞り径は一定であるため回転数が高速で一定の場合にはある程度の最適な設計が可能であるが、可変速モータと組み合わせて回転速度を変化させた場合には、高速回転時に比較し低速回転時には、高圧側から低圧側への漏れの影響が大きく現れるという問題があった。特に、ポンプの内部漏れ分を補給しながらポンプの回転数および回転方向を制御する事で圧力を制御する場合には、上下死点で急に圧力が降下するという問題があった。
特許文献１に記載されている液圧ポンプモータは、吐出ポートの選択回路が必要になり複雑になる事や、圧力降下を避けるためには選択回路用の弁や開閉弁の瞬時動作が必要である事から問題解決は困難である。
さらに、特許文献２に記載されているピストンポンプは、吐出ポートの選択回路が必要になり複雑になる事や、圧力降下を避けるためには選択回路用の弁や開閉弁の瞬時動作が必要である事から問題解決は困難である。
本発明は、上記の課題を解決ためになされたもので、ポンプの内部漏れ分を補給しながらポンプの回転数および回転方向を制御することで圧力を制御する場合にも、従来の切欠けまたはひげ溝のように回転速度の変化の影響を受けることなく、圧力の閉じ込みの影響を小さくすることができるピストンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を達成するために、本発明は、吸入ポートと吐出ポートを備えるバルブプレートと、
前記バルブプレートに摺接して回転するシリンダバレルと、
前記シリンダバレルの回転角度に応じて前記吸入ポートと吐出ポートに連通するシリンダと、
前記シリンダの容積を前記シリンダバレルの回転に伴う往復動で拡縮するピストンと、
を有するピストンポンプにおいて、
前記シリンダが前記バルブプレートの吸入ポートと吐出ポートのいずれにも連通しない前記ピストンの上死点側と下死点側の略中央に設けられた絞りを兼ねた導油穴と、
前記導油穴に連通しポンプボディまたは外部に設けた油溜りと、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、上下死点での圧力の閉じ込みを低下させるともにポンプの内部漏れ分を補給しながらの低速回転で圧力を制御する場合においても上下死点での圧力の急激な低下がなく可変速可能な電動モータにより駆動される両回転ピストンポンプでも安定した圧力制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態に係るピストンポンプを図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るピストンポンプ１０の概略構造を示す縦断面図である。ピストンポンプ１０の構成は、図１に示すように、ハウジング１１、カバー(ポンプボディ）１２に対してシャフト１３が軸受１４，１５を介して回転自在に支持され、多数のピストン１６を持ったシリンダバレル１７とスプライン１８で結合されている。ピストン１６とシリンダバレル１７によりシリンダ室１９が形成される。ピストン１６の頭部の球部と結合するシュー２０は押え板２１とシリンダ室１９に作用する油圧力により斜板２３の斜面（図示しない）に当接され、シリンダバレル１７がシャフト１３の回転により協動して斜面を摺動してピストン１６を軸方向にストロークさせる。
シリンダバレル１７の回転に伴いピストン１６は、図示左上端でシリンダ室１９の体積の最小値である上死点（図示しない）となり、図示右下端でシリンダ室１９の体積の最大値である下死点（図示しない）となる。前記斜板２３はシャフト１３を跨設してピン２４によりハウジング１１に固着されている。
【０００８】
シリンダバレル１７に係合するバルブプレート２５には、図３に示すようにピストン１６上死点、下死点に対応する位置に制御ポート（導油穴）２６ａ，２６ｂがそれぞれ設けられており、これらの制御ポート２６ａ，２６ｂは図１に示すようにそれぞれカバー１２に穿設され絞り機能を有する貫通ポート２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂを通してカバー１２に設けられた油溜り２９ａ、２９ｂに連通している。
油溜り２９ａ，２９ｂは図２に示すように、吸入ポートまたは吐出ポート３０、３１
に対し略並行に上方、下方に同じ口径によりカバー１２の範囲に穿設されている。油溜り２９ａ，２９ｂの口径は貫通ポート２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂの孔径より大きく形成され、両端部はプラグ３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂにより閉止され、全体として圧油を貯蔵する機能を有する。貫通ポート２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂはカバー１２内に設けた油溜り２９ａ，２９ｂに連通したが、該油溜り２９ａ，２９ｂを外部に配設して管路（図示しない）により連通してもよい。図４は、ピストンポンプ１０の原理を示している。
【０００９】
図１において、シリンダバレル１７が可変速可能な電動モータ（図示しない）により回転させられると、シュー２１は斜板２３上を滑動すると共にピスン１６がシリンダブバレル１７内に押し込まれる。ピストン１６が下死点から上死点まで回転する。ここで、ピストン１６の断面積をＡｐとし、シリンダバレル１７内に押し込まれた長さをｅとすると、ピストン１６の１本あたり、Ａｐ×ｅの作動油が吐出される。シリンダブロック１７の１回転当たりのピストン１６の行程ｅはシリンダバレル１７のピストン１６の穴ピッチの直径をＤ、斜板２３の角度をβとすると、ｅ＝Ｄ×ｔａｎβ  で表される。
一方、ピストン１６は、斜板２３上を円に近い軌跡で回転するため、斜板２３の断面上等で移動するのではなく、断面上で見ると上、下死点では緩やかに、中心では早く動く。つまり上、下死点付近では、同じ回転角に対してピストン１６の移動量が少なくなっている。シリンダバレル１７の回転角をθ（図４参照）として式で表すと、
ｅ＝Ｄ×ｔａｎβ×（１／２）×ｓｉｎθ  となる。
【００１０】
また、回転角がθ１からθ２まで変化した時のピストン１６の１本あたりの吐出量ｑは、
ｑ＝Ａp×Ｄ×ｔａｎβ×（１／２）×（ｓｉｎθ２―ｓｉｎθ１）  である。
次に具体的な数値を代入してみると、Ａｐ×Ｄ×ｔａｎβは、ピストン１６の１本が１回転したときの吐出量であるので、例えば７本のピストン１６で１回転あたり７ｃｍ３  吐出するポンプと仮定すれば、Ａp×Ｄ×ｔａｎβは１ｃｍ３  とすることができる。
シリンダバレル１７のピストン１６の穴ピッチの直径Ｄをφ９１．２とすれば、角度１°あたりのピッチ上での長さは、（π×９１．２）／３６０＝０．８ｍｍになり、部品の加工精度などを考慮しても角度として５°を（ピッチ上で４ｍｍ）見れば十分である。最悪の条件で８５゜から９０゜まで回転したとすると、
ｑ＝１×（ｓｉｎ９０゜―ｓｉｎ８５゜）＝０．００３８ｃｍ３  吐出される。
ピストン１６の内容積を１ｃｍ３  、体積弾性係数Ｋを１．６ＧＰａと仮定し、吐出量全量が閉じ込められた状態であったとすると、
△Ｐ＝１．６×１０9  ×（３．８×１０―３／１） ＝６．１ＭＰａ  ・・（１）
吐出圧力が２１ＭＰａであれば、ピストン１６の圧力は２７ＭＰａまで上昇することとなり、シリンダブロックなどの強度を上げる必要がある。
本発明により、油溜りを９ｃｍ３  設けるならば、０．６１ＭＰａの上昇に留めることであり、強度的には従来部品でも使用可能な範囲とすることができる。
【００１１】
従来のバルブプレート４１のように、上、下死点４５ａ，４５ｂで高圧側と吸い込み側を接続する場合にも圧油の損失はあるが、本発明のように、油溜り２９ａ，２９ｂの油を圧縮、開放した場合も圧油の損失が発生する。
吐出圧力を２１ＭＰａとしたときの損失流量は、（１）式の変形により
Ｑ＝（２１×１０６  ／１．６×１０9    ）×９＝０．１２ｃｍ３  となる。ピストン１６が１回転する間に上死点、下死点で発生することから、０．２４ｃｍ３  の圧油が損失することになり、低速回転時には、容積効率が７６％となる。
しかしながら、高速回転時には、貫通ポート２７ａ，２７ｂ、２８ａ，２８ｂにより従来のポンプと同様の絞り効果が発生するため、現状のピストンポンプの容積効率  ９５〜９８％と同程度になっている。
圧力脈動に関しては、シリンダバレル１７の吐出ポートがバルブプレート２５の油溜り２９ａ，２９ｂへの貫通ポート２７ａ，２７ｂ、２８ａ，２８ｂに接続されたときに吐出ポートに接続された負荷容積側から圧油が流れ込み圧力降下が発生するが、負荷容積を１０００ｃｍ３  と仮定するならば、約１％の容積が増加するので、約１％圧力が降下する。回転速度にもよるが、圧力制御時には従来のポンプに比較し約1／５〜１／１０と大きな改善効果が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施に係るピストンポンプの縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】図１のバルブプレートの正面図である。
【図４】ピストンポンプの作動原理図である。
【図５】従来のバルブプレートの外形図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０  ピストンポンプ                      １１  ハウジング
１２  カバー                              １３  シャフト
１６  ピストン                            １７  シリンダバレル
１８  スプライン                          １９  シリンダ室
２０  シュー                              ２１  押さ板
２３  斜板                                ２６ａ，２６ｂ  制御ポート
２７ａ，２７ｂ、  貫通ポート              ２８ａ，２８ｂ  貫通ポート
２９ａ，２９ｂ  油溜り                    ３０、３１  吸入・吐出ポート
３１  吐出ポート                          ３２，３３  プラグ
【図１】
2007009858.tif 000003
【図２】
2007009858.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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