特開 2024-151111 斜板式可変容量型ピストンポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151111

(43)【公開日】2024-10-24

(54)【発明の名称】斜板式可変容量型ピストンポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04B 1/324 20200101AFI20241017BHJP

【ＦＩ】

F04B1/324

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064251

(22)【出願日】2023-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】山本 怜

(72)【発明者】

【氏名】横田 貴也

(72)【発明者】

【氏名】池生 慎一

【テーマコード（参考）】

3H070

【Ｆターム（参考）】

3H070AA01

3H070BB04

3H070BB06

3H070CC02

3H070DD46

3H070DD47

3H070DD52

(57)【要約】

【課題】斜板が傾転する際の衝突音の発生を抑制することができ、静音性能を高めることが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供する。
【解決手段】本発明にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプの構成は、支持されたシリンダバレルと、シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、ピストンの頭部が摺接可能にされ且つシャフトの回転に対して相対回転不能ハウジング内に支持された斜板と、斜板の一端から延びたアームを押すスプリングユニットと、を備え、スプリングユニットは、スプリングと、スプリングの一端を支持しスプリングの中に挿入されたスリーブと、スリーブの中を移動可能なピストンロッドと、ピストンロッドの先端に連結されスプリングの他端を支持するスプリングホルダと、を有し、スリーブの内側には段差が形成されていて、ピストンロッドは段差に係止する頭部を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、
前記シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、
前記ピストンの頭部が摺接可能にされ且つ前記シャフトの回転に対して相対回転不能に前記ハウジング内に支持された斜板と、
前記斜板の一端から延びたアームを押すスプリングユニットと、
を備え、
前記スプリングユニットは、
スプリングと、
前記スプリングの一端を支持し該スプリングの中に挿入されたスリーブと、
前記スリーブの中を移動可能なピストンロッドと、
前記ピストンロッドの先端に連結され前記スプリングの他端を支持するスプリングホルダと、
を有し、
前記スリーブの内側には段差が形成されていて、
前記ピストンロッドは前記段差に係止する頭部を有することを特徴とする斜板式可変容量式ピストンポンプ。

【請求項2】

前記スリーブの内部には、前記ピストンロッドを付勢する第２スプリングと、該第２スプリングを付勢するトルク調整ネジとが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の斜板式可変容量式ピストンポンプ。

【請求項3】

前記スプリングユニットと前記ハウジングの間に、前記斜板の傾転方向に前記スプリングユニットが回転する動きの回転軸を形成する２個のボール又は円筒状体を有することを特徴とする請求項１または２に記載の斜板式可変容量式ピストンポンプ。

【請求項4】

シャフトと共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、
前記シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、
前記ピストンの頭部が摺接可能にされ且つ前記シャフトの回転に対して相対回転不能に前記ハウジング内に支持された斜板と、
前記斜板の一端から延びたアームを押すスプリングユニットと、
を備え、
前記スプリングユニットは、
スプリングと、
前記スプリングの一端を支持するスプリング受けと、
前記スプリングの他端を支持するスプリングホルダと、
を有し、
前記スプリングユニットと前記ハウジングの間に、前記斜板の傾転方向に前記スプリングユニットが回転する動きの回転軸を形成する２個のボール又は円筒状体を有することを特徴とする斜板式可変容量式ピストンポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械や産業用機械等に用いられる斜板式可変容量型ピストンポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

建設機械や産業用機械には、可変容量型ポンプが用いられることがある。可変容量型ポンプの１つである斜板式可変容量型ピストンポンプは、斜板（スワッシュプレートとも称される）を傾転させることでポンプの容量を変化させることができる。例えば特許文献１には、「シャフトと共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、シリンダバレルに軸方向に摺接可能に挿入された複数個のピストンの頭部と摺接可能にされかつシャフトの回転に対して相対回転不能にハウジング内に支持された斜板と」を有する可変容量ポンプが開示されている。

【0003】

特許文献１の可変容量ポンプでは、斜板は、前記ハウジングに設けた駆動装置に押圧され、シャフトの回転軸に直交する軸線を形成する２個のボール又は円筒状体の回りを傾転させて、斜板の傾斜角を変えるようにされている。また２個のボール又は円筒状体は、「セラミック材料で形成され、セラミック材料は、重量％で92－99.5％の酸化アルミニウム（Al2O3）と、残部を不可避な不純物として、SiO2、CaO2、MgO、及び微量のNa2O、K2O、及びFe」を含むとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２９１５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の可変容量ポンプでは、スプリング荷重による斜板を保持するモーメント（ＭＳ）と、ピストンの反力による斜板を傾転させるモーメント（Ｍｐ）とのバランスによって斜板が傾転する。Ｍｐ＜ＭＳの場合には、斜板のアームはストッパに押し付けられた状態となっている。そしてＭｐ＞ＭＳとなると、斜板が傾転することにより、斜板のアームがストッパから離れる。このとき、斜板にはピストンの圧力脈動によって振動が生じる。すると、その振動によって斜板がストッパに細かく衝突する衝突音が騒音となってしまう。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、斜板が傾転する際の衝突音の発生を抑制することができ、静音性能を高めることが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプの代表的な構成は、シャフトと共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、ピストンの頭部が摺接可能にされ且つシャフトの回転に対して相対回転不能ハウジング内に支持された斜板と、斜板の一端から延びたアームを押すスプリングユニットと、を備え、スプリングユニットは、スプリングと、スプリングの一端を支持しスプリングの中に挿入されたスリーブと、スリーブの中を移動可能なピストンロッドと、ピストンロッドの先端に連結されスプリングの他端を支持するスプリングホルダと、を有し、スリーブの内側には段差が形成されていて、ピストンロッドは段差に係止する頭部を有することを特徴とする。

【0008】

上記スリーブの内部には、ピストンロッドを付勢する第２スプリングと、第２スプリングを付勢するトルク調整ネジとが設けられているとよい。

【0009】

上記スプリングユニットとハウジングの間に、斜板の傾転方向にスプリングユニットが回転する動きの回転軸を形成する２個のボール又は円筒状体を有するとよい。

【0010】

上記課題を解決するために、本発明にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプの他の構成は、シャフトと共に回転可能にハウジング内に支持されたシリンダバレルと、シリンダバレルに軸方向に摺動可能に挿入された複数個のピストンと、ピストンの頭部が摺接可能にされ且つシャフトの回転に対して相対回転不能にハウジング内に支持された斜板と、斜板の一端から延びたアームを押すスプリングユニットと、を備え、スプリングユニットは、スプリングと、スプリングの一端を支持するスプリング受けと、スプリングの他端を支持するスプリングホルダと、を有し、スプリングユニットとハウジングの間に、斜板の傾転方向にスプリングユニットが回転する動きの回転軸を形成する２個のボール又は円筒状体を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、斜板が傾転する際の衝突音の発生を抑制することができ、静音性能を高めることが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。

【図2】第１実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。

【図3】図１および図２の斜板およびスリーブを説明する図である。

【図4】スプリングユニットを説明する図である。

【図5】第２実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。

【図6】第２実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプを説明する図である。

【図7】図５および図６のスプリング受けを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

【0014】

（第１実施形態）
図１および図２は、第１実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプ（以下、ピストンポンプ１００と称する）を説明する図である。図１は、斜板１２０の傾転角が最大である最大容量時のピストンポンプ１００を例示している。図２は、斜板１２０の傾転角が最小である流量制限時のピストンポンプ１００を例示している。

【0015】

第１実施形態のピストンポンプ１００は、吐出口（不図示）を通じて作動油等の流体を不図示の建設機械や産業用機械に供給する装置である。図１および図２に示すように第１実施形態のピストンポンプ１００はハウジング１０２を有する。ハウジング内には、シャフト１０４（軸）と共に回転可能に支持されたシリンダバレル１１０が配置されている。

【0016】

シリンダバレル１１０には、シャフト１０４の軸方向Ｄ１に摺動可能な複数個のピストン１１２が挿入されている。複数のピストン１１２は、シリンダバレル１１０の周方向に並んで配置されていて、シリンダバレル１１０を回転させると往復運動し、吐出口から作動油が吐出される。またピストン１１２は、摺接可能に斜板１２０に当接する頭部１１２ａを有する。

【0017】

図３は、図１および図２の斜板１２０およびスリーブ１４４を説明する図である。図３（ａ）は、斜板１２０の正面図および断面図である。図３（ｂ）は、スリーブ１４４の正面図および断面図である。斜板１２０は、シャフト１０４の回転に対して相対回転不能にハウジング１０２内に支持されていて、ポンプの吐出圧に応じて変化するピストン１１２の反力に連動して傾転する。

【0018】

図３（ａ）に示すように斜板１２０は、シャフト１０４が挿通される挿通孔１２２ａを有する円環部１２２と、円環部１２２（斜板１２０の一端）から延びたアーム１２４とを有する。また円環部１２２には、ボール１３０（図１および図２参照）が嵌め込まれる２つの穴１２２ｂが形成されている。この２つの穴１２２ｂそれぞれに嵌め込まれる２つのボール１３０によってシャフト１０４の回転軸（軸方向Ｄ１）に直交する軸線Ｊ１が形成される。したがって、斜板１２０が２つのボール１３０の回りを傾転し、斜板１２０の傾転角が変化可能となる。

【0019】

第１実施形態のピストンポンプ１００の特徴としてハウジング１０２内には、斜板１２０のアーム１２４を押すスプリングユニット１４０が設けられている。スプリングユニット１４０は、スプリング（以下、第１スプリング１４２と称する）、スリーブ１４４、ピストンロッド１４６およびスプリングホルダ１４８を有する。

【0020】

スリーブ１４４は、第１スプリング１４２の中に挿入されていて、第１スプリング１４２の一端１４２ａを支持している。またスリーブ１４４の中には、スリーブ１４４内を移動可能なピストンロッド１４６が配置されている。ピストンロッド１４６の先端には、第１スプリング１４２の他端１４２ｂを支持するスプリングホルダ１４８が連結されている。

【0021】

次に図１、図２および図４を参照し、第１実施形態のピストンポンプ１００の動作について説明する。図４はスプリングユニットを説明する図である。第１実施形態のピストンポンプ１００は、スプリングユニット１４０の荷重による斜板１２０を保持するモーメント（以下、保持モーメントＭＳと称する）と、ピストン１１２の反力による斜板１２０を傾転させるモーメント（以下、傾転モーメントＭｐと称する）との関係によって斜板１２０が傾転する。

【0022】

図１は、傾転モーメントＭｐが保持モーメントＭＳよりも小さい「ポンプ流量最大時」の状態を例示している。傾転モーメントＭｐが保持モーメントＭＳよりも小さい場合、斜板１２０のアーム１２４は、スプリングユニット１４０からかかるスプリング荷重によって押され、傾転した状態になる。このときの斜板１２０の傾転角θによってポンプの最大吐出流量が定まる。

【0023】

図２は、傾転モーメントＭｐが保持モーメントＭＳより大きい「ポンプ流量制御時」の状態を例示している。ポンプの吐出圧力が増大すると、傾転モーメントＭｐが保持モーメントＭＳよりも大きくなる。すると、斜板１２０はピストン１１２の反力によって押されて傾転する。これにより、斜板１２０の傾斜角θは、図１の状態よりも小さくなる。

【0024】

第１実施形態のピストンポンプ１００では、斜板１２０の傾斜角θの最大値と最小値は、斜板１２０のアーム１２４を押すスプリングユニット１４０のストロークの長さによって決まる。スプリングユニット１４０が長くなると斜板１２０の傾斜角θは大きくなり、逆にスプリングユニット１４０が短くなると斜板１２０の傾斜角θは小さくなる。

【0025】

そしてスプリングユニット１４０の長さは、スリーブ１４４内におけるピストンロッド１４６の位置によって決まる。図１および図４（ａ）ではピストンロッド１４６は伸長側の位置Ｐ１にあり、スプリングユニット１４０の長さは最も長いＬ１となっている。図２および図４（ｂ）ではピストンロッド１４６が短縮側の位置Ｐ２にあり、スプリングユニット１４０の長さは最も短いＬ２となっている。

【0026】

上記説明したように第１本実施形態のピストンポンプ１００によれば、スリーブ１４４内におけるピストンロッド１４６の位置、換言すればピストンロッド１４６のストロークを規制することにより、斜板１２０の傾斜角θを所望の角度に調節することができる。このため、従来斜板のアームの受けとして配置されていたストッパが不要となる。したがって、ピストン１１２の圧力脈動によって生じた振動に起因する斜板とストッパとの衝突音を抑制することができ、静音性能を高めることが可能となる。

【0027】

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ピストンロッド１４６は、ロッド軸１４６ａ、ロッド軸１４６ａより径の大きい頭部１４６ｂを有する。一方、スリーブ１４４の内側には、ピストンロッド１４６の頭部１４６ｂが係止される段差１４４ａが形成されている。スプリングユニット１４０が最も長いＬ１のとき、ピストンロッド１４６の頭部１４６ｂが段差１４４ａに当接して止まっている。スプリングユニット１４０が最も短いＬ２のとき、ナット１５０がスリーブ１４４に当接して止まっている。

【0028】

ここで、ハウジング１０２の内部空間は作動油が充満している。したがってスリーブ１４４の内外はドレン圧（ほぼ大気圧）の作動油で満たされているため、ピストンロッド１４６がスリーブ１４４の内部を摺動するときに抵抗があり、ピストン１１２の圧力脈動に対してピストンロッド１４６は鋭敏に反応しない。このため、斜板１２０が傾転する際の衝突音の発生を抑制することができ、静音性能を高めることが可能な斜板式可変容量型ピストンポンプを提供することができる。

【0029】

また本実施形態では、ピストンロッド１４６のロッド軸１４６ａは、スリーブ１４４のブッシュ１４４ｂの径ｄ１とほぼ同径（すきまばめ）の径ｄ２である。ロッド軸１４６ａの径ｄ２がブッシュ１４４ｂとほぼ同径であることにより、頭部１４６ｂが段差１４４ａに近接した位置ではブッシュ１４４ｂにおいて作動油が搾られるため、スリーブ１４４内におけるピストンロッド１４６の移動速度が低下する。これにより、位置Ｐ１においては頭部１４６ｂと段差１４４ａとの衝突を緩和することができる。位置Ｐ２においてはナット１５０とスリーブ１４４先端との衝突を緩和することができる。

【0030】

またピストンロッド１４６の頭部１４６ｂは、段差１４４ａに当接する側の縁１４６ｃが面取りされている。これにより、図４（ａ）に示すようにピストンロッド１４６が段差１４４ａに向かって移動する際に、面取りされた縁１４６ｃから作動油が徐々に流れ込む。これにより、ピストンロッド１４６とスリーブ１４４の段差１４４ａとの衝撃をより緩和することができ、ピストンロッド１４６の破損や衝撃音の発生を好適に抑制することが可能となる。

【0031】

更に本実施形態のピストンポンプ１００では、図１および図２に示すようにスリーブ１４４の内部には、ピストンロッド１４６を付勢する第２スプリング１５２と、第２スプリング１５２を付勢するトルク調整ネジ１５４とが配置されている。かかる構成によれば、トルク調整ネジ１５４をスリーブ１４４に対して捻じ込むと、第２スプリング１５２がピストンロッド１４６を付勢する。これにより、ピストンロッド１４６ひいてはスプリングユニット１４０から斜板１２０にかかる保持モーメントＭＳを調節することが可能となる。

【0032】

また図１および図２に示すように本実施形態のピストンポンプ１００では、スプリングユニット１４０とハウジング１０２の間に２個のボール１６０が配置される。図３（ｂ）に示すようにスリーブ１４４は、ピストンロッド１４６が挿通される挿通孔１４４ｃ、および２つのボール１６０（図１および図２参照）が嵌め込まれる２つの穴１４４ｄ（くぼみ）が形成されている。

【0033】

２つのボール１６０は、スリーブ１４４の２つの穴１４４ｄそれぞれに嵌め込まれることにより、スプリングユニット１４０とハウジング１０２の間に配置される。これにより２個のボール１６０によって、斜板１２０の傾転方向にスプリングユニット１４０が回転する動きの回転軸Ｊ２が形成される。その結果、斜板１２０が傾転してスプリングホルダ１４８が上下に移動したとき、スプリングユニット１４０の向きを円滑に傾けることができる。これにより第１スプリング１４２が常に真っすぐの（湾曲しない）状態を保つことができるとともに、ピストンロッド１４６を常に良好にスライドさせることができる。

【0034】

なお第１実施形態のピストンポンプ１００では、斜板１２０の２つの穴１２２ｂに２つのボール１３０が嵌め込まれ、スリーブ１４４の２つの穴１４４ｄに２つのボール１６０が嵌め込まれる構成を例示したが、これに限定するものではない。斜板１２０に嵌め込まれる２つのボール１３０、およびスリーブ１４４に嵌め込まれる２つのボール１６０に替えて円筒状体を用いる構成としても同様の効果を得ることが可能である。

【0035】

（第２実施形態）
図５および図６は、第２実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプ（以下、ピストンポンプ２００と称する）を説明する図である。図５は、斜板１２０の傾転角が最大である最大容量時のピストンポンプ２００を例示している。図６は、斜板１２０の傾転角が最小である流量制限時のピストンポンプ２００を例示している。なお第２実施形態の２００において、第１実施形態の１００と実質的に同一な構成要素については同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0036】

図５および図６に示すように、第１実施形態のピストンポンプ２００の特徴としてハウジング１０２内には、斜板１２０の一端から延びたアーム１２４を押すスプリングユニット２４０が設けられている。スプリングユニット２４０は、第１スプリング１４２、スプリング受け２４６およびスプリングホルダ１４８を有する。

【0037】

第１スプリング１４２は、スプリング受け２４６によって一端１４２ａが支持され、スプリングホルダ１４８によって他端１４２ｂが支持される。またピストンポンプ２００ではケーシングの内部に、斜板１２０のアーム１２４の受けとなる第１ストッパ２２２、および斜板１２０の円環部１２２の受けとなる第２ストッパ２２４が配置されている。

【0038】

図７は、図５および図６のスプリング受け２４６を説明する図であり、スプリング受け２４６の側面図および平面図である。第２実施形態の特徴としてピストンポンプ２００は、スプリングユニット２４０とハウジング１０２の間に配置される２個のボール２６０を有する。図７に示すようにスプリング受け２４６は、第１スプリング１４２を支持する支持部２４６ａ、およびボール２６０を保持するボール保持部２４６ｂを含んで構成される。

【0039】

ボール保持部２４６ｂには、２つのボール２６０（図５および図６参照）が嵌め込まれる２つの穴２４６ｃが形成されている。これにより、２つのボール２６０を２４６の２つの穴２４６ｂにそれぞれ嵌め込むことにより、２つのボール２６０がスプリングユニット２４０と、ハウジング１０２内に配置されてトルク調整ネジ１５４と連動して移動する位置調整プレート１５８との間に配置される。

【0040】

上記構成によれば、２個のボール２６０によって、斜板１２０の傾転方向にスプリングユニット１４０が回転する動きの回転軸Ｊ２が形成される。その結果、斜板１２０が傾転してスプリングホルダ１４８が上下に移動したとき、スプリングユニット２４０の向きを円滑に傾けることができる。これにより第１スプリング１４２が常に真っすぐの（湾曲しない）状態を保つことができる。

【0041】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明は、建設機械や産業用機械に用いられる斜板式可変容量型ピストンポンプとして利用することができる。

【符号の説明】

【0043】

Ｄ１…軸方向、Ｐ１…位置、ｄ１…径、Ｊ１…軸線、Ｐ２…位置、ｄ２…径、Ｊ２…回転軸、ｄ３…径、１００…ピストンポンプ、１０２…ハウジング、１０４…シャフト、１１０…シリンダバレル、１１２…ピストン、１１２ａ…頭部、１２０…斜板、１２２…円環部、１２２ａ…挿通孔、１２２ｂ…穴、１２４…アーム、１３０…ボール、１４０…スプリングユニット、１４２…第１スプリング、１４２ａ…一端、１４２ｂ…他端、１４４…スリーブ、１４４ａ…段差、１４４ｂ…ブッシュ、１４４ｃ…挿通孔、１４４ｄ…穴、１４６…ピストンロッド、１４６ａ…ロッド軸、１４６ｂ…頭部、１４６ｃ…縁、１４８…スプリングホルダ、１５０…ナット、１５２…第２スプリング、１５４…トルク調整ネジ、１５８…位置調整プレート、１６０…ボール、２００…ピストンポンプ、２２２…第１ストッパ、２２４…第２ストッパ、２４０…スプリングユニット、２４６…スプリング受け、２４６ａ…支持部、２４６ｂ…ボール保持部、２６０…ボール、ＭＳ…保持モーメント、Ｍｐ…傾転モーメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】