| 【発明の名称】 |
多連式ピストンポンプ |
| 【発明者】 |
【氏名】森 聡
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| 【要約】 |
【課題】多連式ピストンポンプにおいてサージングを防止する構造を提供する。
【解決手段】ピストンポンプにおいて、バルブプレート２０に吐出ポートを回転軸Ｏを中心とする円周方向について開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２２，２３および終了側吐出ポート２４に分割するランド部４２，４３を形成し、ランド部４２，４３に容積室７の作動油圧を逃がすオリフィス（絞り通路）５１〜５４を開口させるものとした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】シリンダブロックにその回転軸と平行に配設した複数のシリンダと、前記各シリンダにそれぞれの容積室を画成する複数のピストンと、前記シリンダブロックの回転に伴って前記各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、前記シリンダブロックを摺接させるバルブプレートと、前記バルブプレートに開口する吸込ポートおよび吐出ポートとを備え、前記シリンダブロックの回転に伴って前記各容積室を前記吸込ポートまたは前記吐出ポートに連通させるピストンポンプにおいて、前記バルブプレートに前記吐出ポートを回転軸を中心とする円周方向について分割するランド部を形成し、前記ランド部に前記容積室の作動油圧を逃がす絞り通路を開口させたことを特徴とする多連式ピストンポンプ。
【請求項２】前記吐出ポートを回転軸を中心とする異なった半径上に位置する内外の吐出ポートに分割し、前記シリンダブロックにその回転に伴って前記内外の吐出ポートを各容積室に連通させる内側シリンダポートおよび外側シリンダポートを形成し、前記バルブプレートに前記シリンダブロックの回転に伴って前記内側シリンダポートと前記外側シリンダポートの両方に連通する前記絞り通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の多連式ピストンポンプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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】例えば作業機械や建設機械等には、油圧源として複数の独立した吐出通路を備える多連式ピストンポンプが搭載され、１つの多連式ピストンポンプによって複数の油圧機器を駆動するようになっている。
【０００３】従来の多連式ピストンポンプとして、例えば図７に示すように３本の吐出通路７１，７２，７３を備えるものがあった。
【０００４】これについて説明すると、バルブプレート６０には１つの吸込ポート６４と３つの吐出ポート６１，６２，６３が開口している。吐出ポート６３は吐出ポート６１，６２に対して回転軸を中心とする円周方向について分割される。吐出ポート６１，６２は回転軸を中心とする半径方向について分割される。
【０００５】シリンダブロックの回転に伴って各シリンダとピストン間の容積室が順に吐出ポート６３に連通した後、吐出ポート６１と吐出ポート６２の交互に連通し、各吐出ポート６１，６２，６３から吐出される作動油が各吐出通路７１，７２，７３をそれぞれ通って３つの油圧機器へと導かれる。各吐出通路７１，７２，７３では互いに独立した作動油の流れが生じ、作動油の流量や圧力を個別に設定できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の多連式ピストンポンプにあっては、シリンダブロックの回転に伴って各容積室が吐出ポート６３から吐出ポート６１または吐出ポート６２へと連通する過程でバルブプレート６０によって遮断されると、各容積室にサージ圧力が発生する可能性があり、騒音等の原因になる。
【０００７】これを防止するため、図７に示すピストンポンプにあっては、各吐出ポート６１，６２の一端にノッチ６１ａ，６２ａがそれぞれ形成され、ノッチ６１ａ，６２ａを介して容積室の圧力を逃がすようになっている。
【０００８】しかしながら、バルブプレート６０にノッチ６１ａ，６２ａが形成される場合、各吐出ポート６１，６２，６３の配置に制約を受け、作動油の流量や圧力の設定範囲が狭まる。
【０００９】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、多連式ピストンポンプにおいてサージングを防止する構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、シリンダブロックにその回転軸と平行に配設した複数のシリンダと、各シリンダにそれぞれの容積室を画成する複数のピストンと、シリンダブロックの回転に伴って各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、シリンダブロックを摺接させるバルブプレートと、バルブプレートに開口する吸込ポートおよび吐出ポートと、シリンダブロックの回転に伴って各シリンダの容積室を吸込ポートまたは吐出ポートに連通させるシリンダポートとを備えるピストンポンプに適用する。
【００１１】そして、バルブプレートに吐出ポートを回転軸を中心とする円周方向について分割するランド部を形成し、ランド部に容積室の作動油圧を逃がす絞り通路を開口させるものとした。
【００１２】第２の発明は、第１の発明において、吐出ポートを回転軸を中心とする異なった半径上に位置する内外の吐出ポートに分割し、シリンダブロックにその回転に伴って内外の吐出ポートを各容積室に連通させる内側シリンダポートおよび外側シリンダポートを形成し、バルブプレートにシリンダブロックの回転に伴って内側シリンダポートと外側シリンダポートの両方に連通する絞り通路を形成するものとした。
【００１３】
【発明の作用および効果】第１の発明において、シリンダブロックの回転に伴って各シリンダポートがランド部に対峙することによって各吐出ポート間の連通が遮断される。このとき、ランド部に開口する絞り通路は、各シリンダポートをポンプケース室を介してタンク側に連通させる。これにより、吐出行程において、各容積室がランド部によって完全に閉塞されることがなく、各容積室にサージ圧力が発生することを防止し、ポンプから発生する騒音の低減がはかれる。
【００１４】第２の発明において、バルブプレートに形成される絞り通路の個数が半減し、バルブプレートの製作コストを低減できる。
【００１５】
【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。
【００１６】図１に示すように、回転斜板式のピストンポンプ１０は、ポンプケース１とポートブロック２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。
【００１７】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、その一端がポートブロック２にベアリング１２を介して支持され、その途中がポンプケース１にベアリング１１を介して支持される。シャフト５はポンプケース１から外部へ突出されるその一端に図示しない動力源から回転が伝達される。
【００１８】シリンダブロック３には１０個のシリンダ６がその回転軸Ｏ（図３、図４参照）と平行に、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。
【００１９】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。すなわち、シリンダブロック３がバルブプレート２０に対して図３に矢印で示す方向に回転するのに伴って、ピストン８によって容積室７を拡張する吸込行程と容積室７を収縮する吐出行程が繰り返される。
【００２０】図４に示すように、シリンダブロック３の端面には各容積室７に連通するシリンダポート１３，１４が開口する。シリンダポート１３，１４は、中心軸Ｏを中心として円弧状に湾曲した長円形の開口断面を有する。
【００２１】ポンプケース１とポートブロック２の間にはシリンダブロック３の端面を摺接させるバルブプレート２０が介装される。バルブプレート２０には吸込ポート２５と吐出ポート２１〜２４がそれぞれ開口し、シリンダブロック３の回転に伴って各シリンダポート１３，１４が連通することによって各容積室７に対する作動油の吸込と吐出が制御される。
【００２２】図２に示すように、バルブプレート２０には各容積室７に連通する１つの吸込ポート２５が開口し、ポートブロック２には吸込ポート２５に接続する１本の吸込通路３５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と吸込通路３５および吸込ポート２５を通ってシリンダポート１３から各容積室７に供給される。
【００２３】多連式のピストンポンプ１０のポートブロック２には、３本の吐出通路３０，３２，３３が形成され、各容積室７から吐出する加圧作動油が各吐出通路３０，３２，３３を通り、図示しない配管を介して３つの油圧機器へとそれぞれ導かれる。
【００２４】バルブプレート２０には開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２２，２３および終了側吐出ポート２４が回転軸Ｏを中心とする円周方向について分割して形成され、開始側吐出ポート２１と終了側吐出ポート２４の間に中間吐出ポート２２，２３を挟むように配置される。
【００２５】Ｙ字形をした合流吐出通路３０は開始側吐出ポート２１に接続する分岐部３１と、終了側吐出ポート２４に接続する分岐部３４を有する。各容積室７から開始側吐出ポート２１と終了側吐出ポート２４へと吐出される作動油は合流吐出通路３０を通って合流した後、図示しない配管を介して第一の油圧機器へと導かれる。
【００２６】外側中間吐出ポート２３と内側中間吐出ポート２２は、中心軸Ｏを中心として円弧状に湾曲した長円形の開口断面を有し、回転軸Ｏを中心とする半径方向について互いに分割して形成される。
【００２７】図４に示すように、シリンダブロック３の端面には容積室７を内側中間吐出ポート２２に連通する内側シリンダポート１３と、外側中間吐出ポート２３に連通する外側シリンダポート１４がそれぞれ開口している。内側シリンダポート１３は、内側中間吐出ポート２２と略同一円周上に形成され、外側シリンダポート１４は外側中間吐出ポート２３と略同一円周上に形成される。
【００２８】内側中間吐出ポート２２に吐出通路３２が接続する。容積室７で圧縮され内側シリンダポート１３から内側中間吐出ポート２２へと吐出される作動油は、吐出通路３２と図示しない配管をそれぞれ通って第二の油圧機器へと導かれる。
【００２９】外側中間吐出ポート２３に吐出通路３３が接続する。容積室７で圧縮され外側シリンダポート１４から外側中間吐出ポート２３へと吐出される作動油は、吐出通路３３と図示しない配管をそれぞれ通って第三の油圧機器へと導かれる。
【００３０】各シリンダポート１３，１４が開口する角度範囲θ１ａ，θ１ｂは、各シリンダ１３，１４間の角度より小さく設定する。すなわち、シリンダ６の個数をＮ（＝１０）とすると、次の（１）、（２）式が満たされるように設定される。
０＜θ１ａ＜（３６０°／Ｎ） …（１）
０＜θ１ｂ＜（３６０°／Ｎ） …（２）
図３に示すように、バルブプレート２０は各ポート２１〜２５の間に拡がる４つのランド部４１〜４４を有する。
【００３１】開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２２，２３の間に挟まれるランド部４２が拡がる角度範囲θ２ａをシリンダポート１３，１４が開口する角度範囲θ１ａ，θ１ｂより大きく形成する。同様に、中間吐出ポート２２，２３と終了側吐出ポート２４の間に挟まれるランド部４３が拡がる角度範囲θ２ｂをシリンダポート１３，１４が開口する角度範囲θ１ａ，θ１ｂより大きく形成する。すなわち、次の（３）〜（６）の式が満たされるように設定される。
θ２ａ≧θ１ａ …（３）
θ２ｂ≧θ１ａ …（４）
θ２ａ≧θ１ｂ …（５）
θ２ｂ≧θ１ｂ …（６）
これにより、シリンダブロック３の回転に伴ってシリンダポート１３，１４が開始側吐出ポート２１から中間吐出ポート２２，２３へと向かう過程でランド部４２に対峙して遮断され、各ポート２１，２２，２３間の密封がはかれる。同様に、シリンダブロック３の回転に伴ってシリンダポート１３，１４が中間吐出ポート２２，２３から開始側吐出ポート２１へと向かう過程でランド部４３に対峙して遮断され、各ポート２２，２３，２４間の密封がはかれる。
【００３２】そして本発明の要旨とするところであるが、ランド部４２，４３に開口して各容積室７の作動油圧を逃がす絞り通路として、バルブプレート２０にはランド部４２，４３に開口するオリフィス５１〜５４を形成する。各オリフィス５１〜５４はポンプケース室２９を介してタンク側に連通し、各容積室７にサージ圧力が発生しないようにする。
【００３３】オリフィス５１は開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２２の間で、内側シリンダポート１３と略同一円周上に配置される。
【００３４】オリフィス５２は開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２３の間で、外側シリンダポート１４と略同一円周上に配置される。
【００３５】オリフィス５３は中間吐出ポート２２と終了側吐出ポート２４の間で、内側シリンダポート１３と略同一円周上に配置される。
【００３６】オリフィス５４は中間吐出ポート２３と終了側吐出ポート２４の間で、外側シリンダポート１４と略同一円周上に配置される。
【００３７】オリフィス５１，５２は開始側吐出ポート２１と中間吐出ポート２２，２３の間に挟まれるランド部４２を二等分する線Ｃ１上に配置される。
【００３８】オリフィス５３，５４は中間吐出ポート２２，２３と終了側吐出ポート２４の間に挟まれるランド部４３を二等分する線Ｃ２上に配置される。
【００３９】バルブプレート２０には吸込ポート２５の一端にノッチ２５ａが形成される。ノッチ２５ａを介して容積室７の圧力勾配が滑らかになり、吸込通路３５の圧力脈動が緩和される。
【００４０】斜板４はポンプケース１に図示しない支持軸を介して傾転可能に取り付けられる。斜板４の傾転角度を変えることにより、各ピストン８のストロークが変化してシャフト５の１回転当たりの押しのけ容積が変化する。
【００４１】斜板４とポンプケース１の間にはスプリング１５が介装され、斜板４はスプリング１５によってその傾転角度を最大とする方向に付勢される。
【００４２】斜板４とポンプケース１の間にはスプリング１５に抗して斜板４を動かす油圧シリンダ１６が介装される。油圧シリンダ１６はポンプケース１に形成されたシリンダ１７と、シリンダ１７に摺動可能に挿入されるピストン１８とを備え、両者の間に画成される油室１９にはポートブロック２に形成される図示しない油通路を介して作動油圧が導かれる。油圧シリンダ１６は作動油圧が上昇するのにしたがってピストン１８がシリンダ１７から突出して斜板４の傾転角度を減少させ、シャフト５の１回転当たりのポンプ押しのけ容積が減少する。
【００４３】以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００４４】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、作動油をバルブプレート２０の吸込ポート２５からシリンダポート１３，１４を通して容積室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からシリンダポート１３，１４を通してバルブプレート２０の各吐出ポート２１〜２４へと順に吐出する。これにより、各吐出通路３０，３２，３３では互いに独立した作動油の流れが生じ、作動油の流量や圧力を個別に設定できる。
【００４５】開始側吐出ポート２１と終了側吐出ポート２４は回転軸Ｏを中心とする円周方向について互いに離れて開口しているため、開始側吐出ポート２１と終了側吐出ポート２４には常に異なる容積室７が連通し、合流吐出通路３０には複数の容積室７からの作動油が絶えず吐出されるため、合流吐出通路３０から吐出される作動油の圧力脈動を小さく抑えられる。
【００４６】吐出行程の中間区間Ｂにおいて１つの容積室７から吐出される作動油流量の変動幅は、開始区間Ａまたは終了区間Ｃに比べて小さいため、吐出行程の中間区間Ｂにおいて各容積室７に連通する吐出通路３２，３３の圧力脈動を小さく抑えられる。
【００４７】このように、各吐出通路３０，３２，３３における作動油の流量変化を小さく抑えられるため、各吐出通路３０，３２，３３の圧力脈動が小さく抑えられ、これらの作動油圧が導かれる油圧配管および油圧機器の振動が抑えられ、騒音の低減がはかられる。
【００４８】そして本発明の要旨とするところであるが、ランド部４２，４３に開口するオリフィス５１〜５４が各容積室７の作動油圧をポンプケース室２９を介してタンク側に逃がすことにより、各容積室７にサージ圧力が発生しない。
【００４９】すなわち、シリンダブロック３の回転に伴って各シリンダポート１４がランド部４２，４３に対峙することによって各吐出ポート２１〜２４間の連通を遮断する。このとき、ランド部４２，４３に開口するオリフィス５１〜５４は、各シリンダポート１４をポンプケース室２９を介してタンク側に連通させる。これにより、吐出行程において、各容積室７がランド部４２，４３によって完全に閉塞されることがなく、各容積室７の圧力勾配を滑らかにし、各容積室７にサージ圧力が発生することを防止し、ポンプから発生する騒音の低減がはかれる。
【００５０】次に図５、図６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】ランド部４２，４３には単一のオリフィス５５，５６をそれぞれ開口させ、各オリフィス５５，５６を各シリンダポート１３，１４の両方に連通させる位置に形成する。
【００５２】図５に示すように内側シリンダポート１３がランド部４２，４３を通過する際、各内側シリンダポート１３が各オリフィス５５，５６にそれぞれ連通し、各容積室７の作動油圧をポンプケース室２９を介してタンク側に逃がし、各容積室７にサージ圧力が発生することを防止する。
【００５３】図６に示すように外側シリンダポート１４がランド部４２，４３を通過する際、各内側シリンダポート１３が各オリフィス５５，５６にそれぞれ連通し、各容積室７の作動油圧をポンプケース室２９を介してタンク側に逃がし、各容積室７にサージ圧力が発生することを防止する。
【００５４】この場合、バルブプレート２０に形成されるオリフィス５５，５６の個数が前記図２に示す実施の形態に比べて半減し、バルブプレート２０の製作コストを低減できる。
【００５５】他の実施の形態として、ランド部に開口する絞り通路を吐出通路に連通させて、各容積室の圧力を逃がす構成してもよい。
【００５６】本発明は斜板式ピストンポンプに限らず、斜軸式ピストンポンプにも適用できる。また、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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００９２９
【氏名又は名称】カヤバ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１９日（２０００．１．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７８２（Ｐ２００１−２００７８２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０５０４（Ｐ２０００−１０５０４） |
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