特開 2024-158992 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】P2024158992

(43)【公開日】2024-11-08

(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 20200101AFI20241031BHJP

   F04B 1/22 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F04B1/324

F04B1/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074688

(22)【出願日】2023-04-28

(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】宮田 脩平

(72)【発明者】

【氏名】池生 慎一

(72)【発明者】

【氏名】横田 貴也

【テーマコード（参考）】

3H070

【Ｆターム（参考）】

3H070AA01

3H070BB04

3H070BB06

3H070BB12

3H070CC02

3H070DD44

3H070DD52

3H070DD91

(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、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、斜板のアームを押して傾転させるスプリングユニットと、斜板の傾転角が最大のときに斜板に当接して回動を規制する第１ストッパと、を備え、第１ストッパはハウジングに摺動可能に取り付けられていて、第１ストッパとハウジングとの間には、圧油が供給されるダンパ室が形成されていて、ダンパ室に圧油を供給する油路にオリフィスが配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

【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して傾転させるスプリングユニットと、
前記斜板の傾転角が最大のときに該斜板に当接して回動を規制する第１ストッパと、
を備え、
前記第１ストッパは前記ハウジングに摺動可能に取り付けられていて、
前記第１ストッパと前記ハウジングとの間には、圧油が供給されるダンパ室が形成されていて、
前記ダンパ室に圧油を供給する油路にオリフィスが配置されていることを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。

【請求項2】

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して傾転させるスプリングユニットと、
前記斜板の傾転角が最小のときに該斜板に当接して回動を規制する第２ストッパと、
を備え、
前記第２ストッパは前記ハウジングに摺動可能に取り付けられていて、
前記第２ストッパと前記ハウジングとの間には、圧油が供給されるダンパ室が形成されていて、
前記ダンパ室に圧油を供給する油路にオリフィスが配置されていることを特徴とする斜板式可変容量型ピストンポンプ。

【請求項3】

前記圧油は、外部のポンプ、または当該斜板式可変容量型ピストンポンプの吐出ポートから供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の斜板式可変容量型ピストンポンプ。

【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して傾転させるスプリングユニットと、斜板の傾転角が最大のときに斜板に当接して回動を規制する第１ストッパと、を備え、第１ストッパはハウジングに摺動可能に取り付けられていて、第１ストッパとハウジングとの間には、圧油が供給されるダンパ室が形成されていて、ダンパ室に圧油を供給する油路にオリフィスが配置されていることを特徴とする。

【0008】

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して傾転させるスプリングユニットと、斜板の傾転角が最小のときに斜板に当接して回動を規制する第２ストッパと、を備え、第２ストッパはハウジングに摺動可能に取り付けられていて、第２ストッパとハウジングとの間には、圧油が供給されるダンパ室が形成されていて、ダンパ室に圧油を供給する油路にオリフィスが配置されていることを特徴とする。

【0009】

上記圧油は、外部のポンプ、または当該斜板式可変容量型ピストンポンプの吐出ポートから供給されるとよい。

【発明の効果】

【0010】

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】

【0011】

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

【図2】本実施形態にかかる斜板式可変容量型ピストンポンプ（最小容量時）を説明する図である。

【図3】図１および図２の斜板の正面図および断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

図１および図２は、本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最小容量時のピストンポンプ１００を例示している。

【0014】

本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に示すように本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１０２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。

【0015】

シリンダバレル１１０には、シャフト１０４の軸方向Ｄ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。

【0016】

図３は、図１および図２の斜板１２０の正面図および断面図である。図１および図２に示す斜板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。

【0017】

図３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Ｄ）に直交する軸線Ｊ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。

【0018】

また図１および図２に示すようにハウジング１０２内には、斜板１２０の一端から延びたアーム１２４を押して傾転させる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１４２、スプリング受け１４６およびスプリングホルダ１４８を有する。スプリング１４２は、スプリング受け１４６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。

【0019】

またピストンポンプ１００は、ハウジング１０２に摺動可能に取り付けられた第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０を備える。第１ストッパ１５０は、斜板１２０の傾転角が最大のときに斜板１２０のアーム１２４に当接して回動を規制する。第２ストッパ１６０は、斜板１２０の傾転角が最小のときに斜板１２０の円環部１２２に当接して回動を規制する。

【0020】

第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０は、抜け止めとしてのスナップリング１５２、１６２（Ｃリング）によってハウジングに固定されている。また第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０の外周には、油のリークを防止するためのシール１５４、１６４（Ｏリング）が設けられている。

【0021】

本実施形態のピストンポンプ１００の特徴として、第１ストッパ１５０とハウジング１０２との間、および第２ストッパ１６０とハウジング１０２との間には、圧油が供給されるダンパ室（以下、第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４と称する）がそれぞれ形成されている。また第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４にはそれぞれ、第１油路１８０および第２油路１８４を通じて圧油が供給され、第１油路１８０および第２油路１８４にはそれぞれ第１オリフィス１８２および第２オリフィス１８６が配置されている。

【0022】

本実施形態では、図１および図２に示すようにピストンポンプ１００の外部のポンプ１９０から第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４に圧油が供給される構成を例示している。ただし、かかる構成は例示に過ぎず、ピストンポンプ１００の吐出ポート（吐出口）から第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４に圧油が供給される構成としてもよい。

【0023】

次に図１および図２を参照し、本実施形態のピストンポンプ１００の動作について説明する。本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。

【0024】

図１は、保持モーメントＭｓが傾転モーメントＭｐより大きい「ポンプ容量最大時」の状態を例示している。保持モーメントＭｓが傾転モーメントＭｐより大きい場合、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。

【0025】

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「ポンプ容量最小時」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。

【0026】

上記説明した本実施形態のピストンポンプ１００では、「ポンプ容量最大時」に傾転角θが最大となった斜板１２０のアーム１２４は第１ストッパ１５０に接触し、「ポンプ容量最小時」に傾転角が最小となった斜板１２０の円環部１２２は第２ストッパ１６０に接触する。このとき、第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０それぞれに対して第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４が形成されているため、第１ダンパ室１７２および第２ダンパ室１７４に充填されている油の弾性によってダンパ効果が得られる。したがって、斜板１２０が第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０に衝突した際の衝撃がハウジング１０２に直接伝達されないため、衝突音を抑制することができる。

【0027】

特に本実施形態では、第１油路１８０および第２油路１８４それぞれに第１オリフィス１８２および第２オリフィス１８６が設けられている。これにより、第１ストッパ１５０や第２ストッパ１６０が斜板１２０に叩かれることによって第１ダンパ室１７２や第２ダンパ室１７４の作動油が押し出された際に、作動油が第１油路１８０および第２油路１８４を通過する流量を第１オリフィス１８２および第２オリフィス１８６によって絞ることができる。したがって、衝突音を抑制する効果を高めることができる。

【0028】

また上述したように本実施形態では第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０はスナップリング１５２、１６２によってハウジング１０２に固定されているため、圧油によって第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０がハウジング１０２から押し出される方向（図中の右に向かう方向）の力が作用しても、ハウジング１０２からの第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０の脱落を好適に防止することができる。更に第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０に対してシール１５４、１６４が嵌め込まれていることにより、圧油のリークを確実に防ぐことが可能である。

【0029】

上記説明したように本実施形態のピストンポンプ１００によれば、ストッパ１５０、１６０とハウジング１０２との間にダンパ室１７２、１７４を形成したことにより、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。

【0030】

なお本実施形態では、ピストンポンプ１００が第１ストッパ１５０および第２ストッパ１６０の両方を備える構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、斜板１２０の傾転角が最大のときの斜板１２０のアーム１２４の衝突音を抑制したいのであれば第１ストッパ１５０のみを設ける構成とすればよく、斜板１２０の傾転角が最小のときの斜板１２０の円環部１２２の衝突音を抑制したいのであれば第２ストッパ１６０のみを設ける構成としてもよい。

【0031】

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】

【0032】

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】

【0033】

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…スプリング、１４２ａ…一端、１４２ｂ…他端、１４６…スプリング受け、１４８…スプリングホルダ、１５０…第１ストッパ、１５２…スナップリング、１５４…シール、１６０…第２ストッパ、１６２…スナップリング、１６４…シール、１７２…第１ダンパ室、１７４…第２ダンパ室、１８０…第１油路、１８２…第１オリフィス、１８４…第２油路、１８６…第２オリフィス、１９０…ポンプ、Ｄ…軸方向、Ｊ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】