(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプの仕事効率を低下させることなく、シリンダ内の圧力の適正化を図り、脈動を抑制することができるピストンポンプ用のシリンダブロックを提供する。【解決手段】周方向に間隔を空けて設けられ、ピストンを往復動可能に収納する複数のシリンダ穴９と、各シリンダ穴に連設するシリンダポート９Ａとを有し、回転軸の回りに予め定めた一方向へ回転するピストンポンプ用のシリンダブロック７において、互いに隣り合う２つのシリンダ穴を繋ぐ連通路１８を設け、連通路の入口２１は、回転方向の上流側に位置する一方のシリンダ穴の内周面のうち、上死点にあるピストンの先端よりさらにシリンダポート側の位置に設けられ、連通路の出口２２は、回転方向の下流側に位置する他方のシリンダ穴の内周面のうち、下死点にあるピストンの先端よりさらにシリンダポートと反対側の位置に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔を空けて設けられ、ピストンを往復動可能に収納する複数のシリンダ穴と、各シリンダ穴に連設するシリンダポートとを有し、回転軸の回りに予め定めた一方向へ回転するピストンポンプ用のシリンダブロックにおいて、
互いに隣り合う２つの前記シリンダ穴を繋ぐ連通路を設け、
前記連通路の入口は、回転方向の上流側に位置する一方のシリンダ穴の内周面のうち、上死点にある前記ピストンの先端よりさらに前記シリンダポート側の位置に設けられ、
前記連通路の出口は、回転方向の下流側に位置する他方のシリンダ穴の内周面のうち、下死点にある前記ピストンの先端よりさらに前記シリンダポートと反対側の位置に設けられる
ことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記シリンダ穴の内周面には、前記出口を含んで、周方向に延びる溝が形成され、
前記溝の断面は、前記シリンダポート側が深さ方向に向けて急斜面で、前記シリンダポートと反対側が深さ方向に向けて緩斜面となった略半楕円形状を成す
ことを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンポンプに用いられるシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、作業機械に備えられるようなピストンポンプには、従来から以下のような問題があった。即ち、吸入行程で弁板の吸入ポートを介して作動油を吸い込んだシリンダ穴内の圧力は、吐出ポート内の圧力に比べて低圧になる。また、このシリンダ穴内の圧力は、吸入行程を終えピストンが下死点に達するまでの間に、シリンダ穴内の容積が僅かに拡張されて負圧傾向になる。そしてシリンダ穴内に連設されるシリンダポートが吐出ポートと連通し始めるときには、この吐出ポート内の高圧の圧油がシリンダポートを介して低圧のシリンダ穴内に急激に流入（逆流）して大きな圧力変動を生じ、この圧力変動によってピストンに脈動を生じ、斜板等を介してケーシングから振動や騒音が発生してしまう。また、吐出ポートに接続されたホース配管等にも脈動が生じ、ホース配管側からも騒音や振動が発生する。
【０００３】
逆に、吐出行程で吐出ポートを介して作動油を吐出したシリンダ穴内の圧力は、吸入ポート内の圧力に比べて高圧になる。また、このシリンダ穴内の圧力は、吐出行程を終えピストンが上死点に達するまでの間、シリンダ穴内の容積が僅かに縮小されて、さらに高圧になる。そして、シリンダ穴に連設されるシリンダポートが吸入ポートと連通し始めるときには、シリンダ穴内に残った高圧の圧油がシリンダポートを介して吸入ポート内に逆流し、このため吸入ポートからの作動油をスムーズにシリンダ穴内に吸い込むことができず、ポンプ効率が低下しやすい。
【０００４】
さらに、上述のように吐出ポートからシリンダ穴内に逆流する圧油や、シリンダ穴内から吸入ポート内に逆流する圧油は、シリンダ穴内に、あるいは吸入ポート内に急激に噴出するジェット流を形成し、このジェット流によってシリンダポート、あるいは吸入ポートの内壁部に浸食等を生じさせてしまうことがあり、この点からもポンプ効率が低下しやすい。また、寿命も大幅に低下しやすくなる。
【０００５】
上述した問題点を解決するための技術として、例えば特許文献１および２に記載の技術が公知である。特許文献１には、アキシャルピストンポンプの弁板の吐出ポートの一方の端部の前方に吐出口に通じる貫通口を設け、この貫通口の吐出口側に板ばねを設けた構成が開示されている。この構成によれば、板ばねは、シリンダブロックのシリンダ室（シリンダ穴）内の圧力が吐出口の圧力よりも高いときにのみ貫通口を開くので、アキシャルピストンポンプの吐出口の圧力変化を緩和すると共に吐出口からシリンダ室への逆流を防止でき、脈動幅を小さくすることもできる。
【０００６】
また、特許文献２には、吸入ポートに対してシリンダブロックの回転方向の上流側の位置に、第１および第２抜圧孔を有する抜圧ポートが形成された弁板の構成が開示されている。この弁板に設けられた２つの抜圧穴のうち一方はドレン排出場所と連通する一方、他方は吸入ポートと連通するように構成されている。この特許文献２によれば、ピストン室が吸入ポートに接続されるときに噴流が生じることを防ぐことができ、騒音を防止することができるとともに、弁板の壊食を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−４４６３０号公報
【特許文献２】特開２００７−９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、板ばねを用いた構造であるため、この板ばねが振動源となって弁板全体が振動し、この振動が原因で、弁板とポンプケース間や弁板とシリンダブロック間において、フレッチング摩耗が生じる可能性があるといった課題が残されている。また、特許文献２に記載の技術では、一方の抜圧穴がドレン排出場所と連通しているので、シリンダ室内の作動油を外部に流出させてしまうことになるため、ポンプの仕事効率を低下させてしまうといった課題が残されている。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプの仕事効率を低下させることなく、シリンダ内の圧力の適正化を図り、脈動を抑制することができるピストンポンプ用のシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、周方向に間隔を空けて設けられ、ピストンを往復動可能に収納する複数のシリンダ穴と、各シリンダ穴に連設するシリンダポートとを有し、回転軸の回りに予め定めた一方向へ回転するピストンポンプ用のシリンダブロックにおいて、互いに隣り合う２つの前記シリンダ穴を繋ぐ連通路を設け、前記連通路の入口は、回転方向の上流側に位置する一方のシリンダ穴の内周面のうち、上死点にある前記ピストンの先端よりさらに前記シリンダポート側の位置に設けられ、前記連通路の出口は、回転方向の下流側に位置する他方のシリンダ穴の内周面のうち、下死点にある前記ピストンの先端よりさらに前記シリンダポートと反対側の位置に設けられることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、上記構成において、前記シリンダ穴の内周面には、前記出口を含んで、周方向に延びる溝が形成され、前記溝の断面は、前記シリンダポート側が深さ方向に向けて急斜面で、前記シリンダポートと反対側が深さ方向に向けて緩斜面となった略半楕円形状を成すことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸入行程から吐出行程に移り変わる際にシリンダ穴内で負圧が生じた場合であっても、連通路を通じて隣り合うシリンダ穴より作動油を吸入し、シリンダ穴内の圧力を減圧することができるから、吐出ポートからシリンダ穴内への作動油の逆流現象を防ぐことが可能となる。さらに、吐出行程から吸入行程に移り変わる際にシリンダ穴内が正圧（高圧）になった場合であっても、連通路を通じて隣り合うシリンダ穴へ作動油を流出させることでシリンダ穴内の圧力を減圧することができるから、シリンダ穴から吸入ポートへの作動油の逆流現象を防ぐことが可能となり、結果として異常な脈動現象を解消できる。さらに、連通路を通じてピストンの摺動面に作動油を供給できるから、シリンダ穴の内周面とピストンの外周面との間の潤滑状態を良好にする保つことができる。
【００１３】
また、本発明によれば、連通路の出口から周方向に延びる溝を設け、その溝の断面形状を、シリンダポート側が深さ方向に向けて急斜面で、シリンダポートと反対側が深さ方向に向けて緩斜面となった略半楕円形状としたから、シリンダ穴内が負圧になった場合であっても、連通路を流れてきた作動油がスムーズに溝内を流れてシリンダ穴の内周面とピストンの外周面との間に油膜を形成することができる。よって、ピストンとシリンダの潤滑状態をより一層良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態例に係るシリンダブロックが適用された斜板式油圧ポンプの断面図である。
【図２】図１に示すシリンダブロックを負荷側から見た側面図である。
【図３】図２に示すシリンダブロックを、各シリンダ穴の中心を通る円（破線）に沿って切断して展開した断面のうち、Ａ−Ａ間の断面を示した図である。
【図４】図１に示すシリンダブロックの回転に伴うピストンとシリンダ穴との位置関係を示した図である。
【図５】図４の（ｉ）と（ａ）においてシリンダ穴内の作動油の流れを説明するための図である。
【図６】図４の（ｄ）と（ｅ）においてシリンダ穴内の作動油の流れを説明するための図である。
【図７】図２に示すシリンダ穴をＢ方向から見た外観図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態例に係るシリンダブロックの断面の一部を展開した図である。
【図９】図８に示すシリンダ穴をＢ方向から見た外観図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】（ａ）は図９のＹ−Ｙ断面図であり、（ｂ）は連通路と溝の断面形状の関係を説明するための要部拡大断面図であり、（ｃ）は溝の断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態例に係るシリンダブロックの断面の一部を展開した図である。
【図１３】図１２に示すシリンダ穴をＢ方向から見た外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態例に係るシリンダブロックを斜板式油圧ポンプに適用した例について、図１〜図７を参照しながら説明する。なお、本発明は、この斜板式油圧ポンプだけでなく、例えば、斜軸式、ラジアルピストン式等のピストンポンプに対しても適用可能であることは言うまでもない。
【００１６】
図中において、符号１は、斜板式油圧ポンプのケーシングである。このケーシング１は、軸方向の一端側が開放した有底筒状のケーシング本体１Ａと、このケーシング本体１Ａの開放した端部を塞ぐリアケーシング１Ｂとから構成されている。そして、ケーシング本体１Ａにリアケーシング１Ｂを取り付けると、ケーシング１の内部には、密閉された収容空間が形成されるようになる。この収容空間内に、斜板式油圧ポンプを構成する各種部品が装着されている。以下、収容空間内に装着される各種部品について説明する。
【００１７】
符号２は斜板であって、その表面には、後述する各シュー１２が摺接する摺動面が形成されている。符号３は、リアケーシング１Ｂの内側面に固定される弁板である。この弁板３には、円弧状に切り欠いて形成された吐出ポート４Ａと吸入ポート４Ｂとが左右対称に設けられており、吐出ポート４Ａは、リアケーシング１Ｂに設けられた排出通路と、吸入ポート４Ｂは、リアケーシング１Ｂの供給通路とそれぞれ連通している。また、符号５は、ケーシング１に各軸受を介して回転可能に支持される回転軸である。この回転軸５は斜板２、弁板３の中央部を貫通し、その一端５Ａ側は、ケーシング１から外方に突出している。なお、回転軸５の一端５Ａは、図示しないモータやエンジンの駆動軸とカップリングを介して接続されている。
【００１８】
符号７は、スプライン８を介して回転軸５に連結されたシリンダブロックを示しており、このシリンダブロック７はケーシング１内に位置して一側面が斜板２と対向するように配設され、他側面は弁板３に摺接している。符号９は、シリンダブロック７に軸方向に穿設されたシリンダ穴である。シリンダ穴９は、回転軸５を中心とする同一の円周上に一定の間隔をもって複数（具体的には９個）配設されている。これら複数のシリンダ穴９のそれぞれには、一端側に開口端が形成されると共に、他端側に弁板３の吐出ポート４Ａおよび吸入ポート４Ｂに連通するシリンダポート９Ａが形成されている。
【００１９】
また、符号１０は、各シリンダ穴９内に往復動可能に挿嵌されたピストンである。各ピストン１０は内部が中空に形成されており、シリンダ穴９内でピストン１０が往復動動作することにより、シリンダ穴９内の作動油が加圧される。符号１５は、斜板２とシリンダブロック７との間に配設されたリテーナである。このリテーナ１５は、環状に形成されており、その中央の挿嵌穴の周囲には、シリンダブロック７側からばね１７によって付勢された押え部材が当接している。なお、リテーナ１５には、複数個のシュー支持穴が周方向に一定間隔をもった円形穴として形成されている。そして、各シュー１２が各シュー支持穴内にそれぞれ取り付けられると、各シュー１２の摺接部１４は、ばね１７の付勢力によって斜板２側へ押圧されるようになる。
【００２０】
また、図３，４等に示す符号１８は、シリンダブロック７の互いに隣り合う２つのシリンダ穴９を繋ぐ連通路である。この連通路１８は、回転方向の上流側（図４における左側）に位置する一方のシリンダ穴９の内周面のうち、上死点にあるピストン１０の先端よりさらにシリンダポート９Ａ側の位置（即ち、図４における領域Ｄ）に設けられた入口２１と、回転方向の下流側（図４における右側）に位置する他方のシリンダ穴９の内周面のうち、下死点にあるピストン１０の先端よりさらにシリンダポート９Ａと反対側の位置（即ち、図４における領域Ｃ）に設けられた出口２２と有しており、シリンダ穴９内にある作動油は、入口２１から出口２２へと流れてシリンダ穴９間を流動することができるようになっている。ここで、領域Ｃは、ピストン１０の往復動の際にシリンダ穴９の内周面とピストン１０の外周面とが常時接触する領域であり、領域Ｄは、ピストン１０の往復動の際にシリンダ穴９の内周面とピストン１０の外周面とが常時接触しない領域であると言うこともできる。
【００２１】
なお、この連通路１８は、作動油が所定の圧力まで加圧されることの妨げとならない程度に微小な直径（例えば、数ミリメートル）で形成されている。また、連通路１８の入口２１および出口２２の角部は、キャビテーション等の発生を抑えるために、面取りが施されている。
【００２２】
このように構成された斜板式油圧ポンプは、エンジンやモータからの回転力を回転軸５に伝達し、シリンダブロック７を回転させ、シリンダブロック７が回転することによりシリンダ穴９に挿嵌されたピストン１０も往復運動する。ピストン１０の後端にあるシュー１２が斜板２の上を滑り、ピストン１０は、シリンダ穴９内で斜板２側へ押されて移動する（図４の（ａ）〜（ｅ）参照）。この時、シリンダ穴９内の容積は拡大するように作用するので、シリンダ穴９内に弁板３の吸入ポート４Ｂから作動油が供給される（吸入行程）。引き続き回転軸５を回転させることにより、次第に、ピストン１０はシリンダ穴９内で弁板３側に押されて移動する（図４の（ｅ）〜（ｉ）参照）。この時、シリンダ穴９の容積は縮小するように作用するので、シリンダ穴９内より弁板３の吐出ポート４Ａを通り作動油が吐き出される（吐出行程）。
【００２３】
ここで、連通路１８が設けられていないとすると、弁板３の吐出ポート４Ａと吸入ポート４Ｂの間は離れているため、図４のＥの範囲とＦの範囲では、作動油はシリンダ穴９内に閉じ込められたままとなる。そのため、図４のＥの範囲では、ピストン１０が下死点である図４（ｅ）の位置まで変位することでシリンダ穴９内に負圧が生じ、図４のＦの範囲では、ピストン１０が上死点である図４（ｉ）の位置まで変位することでシリンダ穴９内に正圧が生じてしまうことになる。ところが、本実施形態では、隣り合うシリンダ穴９間が連通路１８で繋がれているため、上記した負圧や正圧を抑えることができる。これについて、図５，６を参照しながら、以下に詳しく説明する。
【００２４】
まず、図４のＦの範囲における動作について、図５を用いて説明する。Ｆの範囲では、先に述べたように、ピストン１０が上死点へと変位することにより、図５の（ｉ）に示すシリンダ穴９内の圧力は上昇する。この時、圧力が上昇した図５（ｉ）のシリンダ穴９内の作動油は、入口２１から連絡通１８内を流れていき、シリンダブロック７の回転方向（シリンダブロックの運動方向）における下流側のシリンダ穴９、即ち、図５の（ａ）に示すシリンダ穴９の出口２２から流れ出て、シリンダ穴９の内周面とピストン１０の外周面の間の僅かな隙間に入り込む。そのため、図５（ｉ）のシリンダ穴９内の圧力上昇が緩和され、シリンダ穴９内は適正な状態に保たれる。
【００２５】
次に、図４のＥの範囲について図６を用いて説明する。Ｅの範囲では、先に述べたように、ピストン１０が下死点へと変位することにより、シリンダ穴９内で負圧が生じる（図６の（ｅ）の状態）。この状態では、図６の（ｄ）に示すシリンダ穴９内の圧力の方が、同図（ｅ）に示すシリンダ穴９内の圧力よりも大きいため、隣り合うシリンダ穴９のうち、シリンダブロック７の回転方向（シリンダブロックの運動方向）における上流側のシリンダ穴９にある作動油は、入口２１から連通路１８を流れていき、下流側のシリンダ穴９の出口２２へと流れ出て、シリンダ穴９内の内周面とピストン１０の外周面との間の僅かな隙間に入り込む。そのため、図６（ｅ）のシリンダ穴９内の負圧が緩和され、シリンダ穴９内は適正な状態に保たれる。
【００２６】
このように、第１の実施の形態例に係るシリンダブロック７は、連通路１８により、隣り合うシリンダ穴９内の圧力変動が緩和されるので、油圧ポンプの仕事効率は低下することはない。また、圧力変動を抑えることができるから、これに起因して起こる振動や騒音も防止される。加えて、第１の実施の形態例に係るシリンダブロック７によれば、シリンダ穴９とピストン１０との間の潤滑状態は良好に保たれるから、寿命の低下を防止することもできる。
【００２７】
次に、第２の実施の形態例に係るシリンダブロックについて、図８〜図１１を参照しながら説明するが、第１の実施の形態例に係るシリンダブロックと同一の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２８】
図８および図９に示すように、第２の実施の形態例に係るシリンダブロック１０７は、連通路１８の出口２２を含んでシリンダ穴９の内周面に沿って溝１１９が周方向に一周形成されている点に大きな特徴がある。この溝１１９は、図１０および図１１に示すように、断面形状が、略半楕円形状を成している。より詳細には、溝１１９の断面は、図１１（ｃ）に示すように、最も深い部位からシリンダポート９Ａ側（同図において下側）が深さ方向に向けて急斜面で、シリンダポート９Ａと反対側（同図において上側）が深さ方向に向けて緩斜面となった略半楕円形状となっている。そして、図１１（ｂ）に示すように、溝１１９の緩斜面とシリンダ穴９の内周面とで成す角度は、連通路１８がシリンダ穴９に進入する角度θと略同一に形成されている。
【００２９】
このように構成された第２の実施の形態例に係るシリンダブロック１０７によれば、シリンダ穴９の内周面に溝１１９を形成することにより、次のような効果を得ることができる。即ち、斜板式油圧ポンプのピストン１０とシリンダ穴９の間で最も過酷な摺動状態になるのは、ピストン１０がシリンダ穴９から抜け出す動作時（吸入行程時）で、シリンダ穴９内で負圧が生じるためにピストン１０とシリンダ穴９の内周面との間で油膜が薄くなる現象が生じる。このとき、負圧となったシリンダ穴９内に作動油が連通路１８を介して流入してくるが、溝１１９の断面が図１１に示すような形状となっていることにより、作動油は、連通路１８の出口２２が溝１１９と合流する部分において、大きな抵抗を受けることなく図１１（ｂ）の矢印の方向に沿ってスムーズに溝１１９内を流れ、シリンダ穴９の内周面とピストン１０との間に油膜を形成することができる。よって、シリンダ穴９内が負圧になっても、シリンダ穴９とピストン１０との間の潤滑状態は良好に保たれる。
【００３０】
次に、第３の実施の形態例に係るシリンダブロックについて、図１２および図１３を参照しながら説明するが、第１の実施の形態例に係るシリンダブロックと同一の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３１】
図１２および図１３に示すように、第３の実施の形態例に係るシリンダブロック２０７は、連通路１８の出口２２を含んでシリンダ穴９の内周面に沿って溝２１９が周方向に所定の長さ（具体的には、略１／４周の長さ）だけ形成されている点に大きな特徴がある。なお、この溝２１９の断面形状は、第２のシリンダブロック１０７に形成された溝１１９（図１０および図１１参照）と同じであるため、ここでの説明は省略する。
【００３２】
このように構成された第３の実施の形態例に係るシリンダブロック２０７によれば、シリンダ穴９の内周面に溝２１９を形成することにより、第２の実施の形態例に係るシリンダブロック１０７と同様に、シリンダ穴９の内周面とピストン１０との間に油膜を形成することができる。よって、シリンダ穴９内が負圧になっても、シリンダ穴９とピストン１０との間の潤滑状態は良好に保たれることとなる。
【００３３】
なお、溝１１９，２１９の断面形状のうち、急斜面は摺動面に対してほぼ直交する面（つまりほぼ直角に立ち上がる面）として構成することができ、これによって断面が鋸歯状に近い形状とすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
５  回転軸
７，１０７，２０７  シリンダブロック
９  シリンダ穴
９Ａ  シリンダポート
１０  ピストン
１８  連通路
２１  入口
２２  出口
１１９，２１９  溝
【図１】
2012154277.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012154277.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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