可変容量傾斜板ピストンポンプ
【課題】モーメントを適切に相殺して斜板の応答性を高めること。
【解決手段】本発明による可変容量傾斜板ピストンポンプは、中空なケーシングと、シャフトと、斜板と、シリンダブロックと、複数のシリンダ室に設けられるピストンと、ピストンの端部に設けられるシューと、シューを保持するシュープレートと、斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、駆動力が斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、相殺用ピストンは、ケーシング内に固定されると共に、斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明による可変容量傾斜板ピストンポンプは、中空なケーシングと、シャフトと、斜板と、シリンダブロックと、複数のシリンダ室に設けられるピストンと、ピストンの端部に設けられるシューと、シューを保持するシュープレートと、斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、駆動力が斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、相殺用ピストンは、ケーシング内に固定されると共に、斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜板の傾斜角により容量を可変する可変容量傾斜板ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可変容量傾斜板ピストンポンプ自体は知られている（例えば、特許文献１参照）。可変容量傾斜板ピストンポンプは、その斜板の傾斜角を可変制御することで、吐出容量を可変することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この可変容量傾斜板ピストンポンプの斜板には、斜板にシューを介して接続されるピストンからの力により常にモーメントが作用している。このモーメントは、斜板を制御する際に必要なく動力を増大させ、斜板の応答性を悪化させるという問題点を生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、モーメントを適切に相殺して、斜板の応答性を高めることができる可変容量傾斜板ピストンポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の他方側に配置され、前記シャフトまわりで前記駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、
前記相殺用ピストンは、前記ケーシング内に固定されると共に、前記斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モーメントを適切に相殺して、斜板の応答性を高めることができる可変容量傾斜板ピストンポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。
【図２】建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。
【図３】図２の領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】本発明の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌの要部断面を示す断面図である。
【図５】バルブプレート１３０とシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７との関係を示す図である。
【図６】本発明の他の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌ'の要部断面を示す断面図である。
【図７】油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１０】
図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。
【００１１】
図２は、建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。油圧ポンプ制御装置１００は、エンジン又は電動モータによって駆動される二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４及び１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Rを経てタンク２２まで圧油を循環させる。尚、油圧ポンプ１０L、１０Rは、可変容量傾斜板ピストンポンプであり、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である。
【００１２】
また、切換弁１１Ｌは、油圧ポンプ１０Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１３】
切換弁１１Ｒは、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１４】
また、切換弁１２Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１５】
また、切換弁１３Ｌ、１３Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒは、ブーム操作レバー５６が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ」とする。）であり、切換弁１３Ｌは、ブーム操作レバー５６が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ」とする。）である。
【００１６】
切換弁１４は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油をタンク２２へ排出するためのスプール弁である。
【００１７】
また、切換弁１５Ｌ、１５Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１５Ｌ」とする。）であり、切換弁１５Ｒは、アーム操作レバー５０が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１５Ｒ」とする。）である。
【００１８】
センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５Ｌ、１５Ｒとタンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。
【００１９】
破線で示される制御圧管路３２L、３２Rは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生させたネガコン圧を油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに伝達するための制御圧管路である。
【００２０】
ここで、図３を参照しながら、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒについて説明する。なお、図３は、図２における領域ＩＩＩの拡大図である。
【００２１】
油圧ポンプ用レギュレータ４０Rは、油圧ポンプ１０Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ１０Ｒのポンプ容量を変化させるための斜板（ヨーク）を傾転駆動するための傾転アクチュエータ４１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒに圧油の給排を行うためのスプール弁機構６０Ｒと、全馬力制御時にスプール弁機構６０Ｒのスプール弁６００Ｒを変位させるための全馬力制御部５３Ｒと、ネガティブコントロール制御時にスプール弁６００Ｒを変位させるためのネガコン制御部６１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒの駆動変位をスプール弁６００Ｒにフィードバックするためのフィードバックレバー６２Ｒとからなる駆動機構である。
【００２２】
傾転アクチュエータ４１Ｒは、一端に大径受圧部ＰＲ１を有すると共に他端に小径受圧部ＰＲ２を有する作動ピストン４１０Ｒと、大径受圧部ＰＲ１に対応する受圧室４１１Ｒと、小径受圧部ＰＲ２に対応する受圧室４１２Ｒとからなり、受圧室４１１Ｒにはスプール弁６００Ｒを介して油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入され、或いは受圧室４１１Ｒからスプール弁６００Ｒを介して圧油が排出され、また、受圧室４１２Ｒには油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される。作動ピストン４１０Ｒは、受圧室４１１Ｒに圧油が導入されて受圧室４１２Ｒ側に変位すると油圧ポンプ１０Ｒの斜板（ヨーク）を小流量側に傾転駆動する。
【００２３】
スプール弁機構６０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される第一ポート、タンク２２に連通する第二ポート、及び受圧室４１１Ｒに連通する出力ポートを有し、第一ポートと出力ポートとを連通する第一位置、第二ポートと出力ポートとを連通する第二位置、又は第一ポート及び第二ポートの何れをも出力ポートに連通しない中立位置に選択的に切り換えられるスプール弁６００Ｒと、スプール弁６００Ｒを第二位置に変位させる方向に付勢するばね６０１Ｒとからなる。
【００２４】
全馬力制御部５３Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン５３０Ｒと、サーボピストン５３０Ｒを押圧状態から復帰させるばね５３１Ｒと、サーボピストン５３０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ３に対応し油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される受圧室５３２Ｒと、受圧部ＰＲ４に対応し油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される受圧室５３３Ｒと、受圧部ＰＲ５に対応し後述する電磁比例弁５５の制御圧が導入される受圧室５３４Ｒとからなる。
【００２５】
ネガコン制御部６１Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン６１０Ｒと、サーボピストン６１０Ｒを押圧状態から復帰させるばね６１１Ｒと、サーボピストン６１０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ６に対応し制御圧管路３２Ｒの制御圧が導入される受圧室６１２Ｒとからなる。
【００２６】
フィードバックレバー６２Ｒは、サーボピストン５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｒの変位によってスプール弁６００Ｒが第一位置又は第二位置に切り換えられ、受圧室４１１Ｒに圧油が導入され或いは受圧室４１１Ｒから圧油が排出されることにより作動ピストン４１０Ｒが移動したときにその移動量を物理的にスプール弁６００Ｒにフィードバックし、中立位置に復帰させるためのリンク機構である。
【００２７】
なお、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌにおいて、受圧室５３２Ｌに油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される点、受圧室５３３Ｌに油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される点、及び受圧室５３４Ｒに後述する電磁比例弁５７の制御圧が導入される点で油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒと相違するが、その他の点では共通するため説明を省略する。
【００２８】
このような構成により、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、サーボピストン５３０Ｌ、５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｌ、６１０Ｒに導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。
【００２９】
図２に示すように、建設機械１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至り、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。
【００３０】
その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、ネガコン制御部６１Ｌ、６１Ｒに導入されたネガコン圧によりスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。
【００３１】
一方、建設機械１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。
【００３２】
その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。
【００３３】
上述のような構成により、油圧ポンプ制御装置１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。
【００３４】
アーム操作レバー５０は、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、第一速アーム切換弁１５Ｌのパイロットポート、及び第二速アーム切換弁１５Ｒのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。
【００３５】
ブーム操作レバー５６は、アーム操作レバー５０と同様、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、切換弁１３Ｌ，１３Ｒのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。
【００３６】
全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの合計吸収馬力がエンジン又は電動モータの出力馬力を超えることがないよう油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量をそれぞれの吐出圧に応じて制御する機構であり、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒにおける吐出圧Ｐ１、Ｐ２の導入を受けて、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出量Ｑ１、Ｑ２で圧油を吐出するよう、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rのスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板（ヨーク）を傾転駆動させる。なお、吐出圧Ｐ１、Ｐ２と吐出量Ｑ１、Ｑ２との間の関係は、所定のＰ（吐出圧）−Ｑ（吐出量）線図で予め決定されているものとする。
【００３７】
次に、油圧ポンプ１０Ｌの構成について詳説する。ここでは、代表として、油圧ポンプ１０Ｌについて説明するが、油圧ポンプ１０Ｒについても同様であってよい。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌの要部断面を示す断面図である。図５は、バルブプレート１３０とシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７との関係を示す図であり、図４の矢印Ｙ１方向からバルブプレート１３０を視た図である。尚、図４では、油圧ポンプ１０Ｌと図３に示した特定の流路７０２，７０４との接続関係が模式的に示されている。流路７０２は、図３に示すように、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される流路に対応し、流路７０４は、スプール弁６００Ｌに接続される流路に対応する。また、図５では、シリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７について、形状のみが模式的に示されている。
【００３９】
図４に示す油圧ポンプ１０Ｌは、主に、中空なケーシング１１０と、ケーシングにベアリング１１３を介して回転可能に支持されるシャフト１１２と、斜板１１４と、シリンダブロック１１６と、ピストン１１７と、シュー１１８と、シュープレート１２０と、斜転ピン１２２と、駆動用ピストン１２４と、相殺用ピストン１２６と、バルブプレート１３０とを含む。
【００４０】
斜板１１４は、シャフト１１２の回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフト１１２まわりに設けられる。斜板１１４の傾斜角が変化されると、油圧ポンプ１０Ｌのポンプ容量（複数のピストン１１７の全体としての吐出容量）が変化される。
【００４１】
シリンダブロック１１６は、例えばスプライン嵌合により、シャフト１１２に対して回転不能に結合される。シリンダブロック１１６は、シャフト１１２まわりに複数のシリンダ室を画成する。各シリンダ室には、ピストン１１７が設けられる。このようにして、各ピストン１１７は、シャフト１１２まわりに配列される（図５参照）。ピストン１１７の端部は、シュー１１８に回転可能に保持される。シュー１１８は、シュープレート１２０に摺動可能に支持される。シュープレート１２０は、斜板１１４に結合される。
【００４２】
斜転ピン１２２は、斜板１１４の傾斜角の変化を吸収できる態様で斜板１１４に回転可能に結合される。斜転ピン１２２は、シャフト１１２の径方向に延在し、駆動用ピストン１２４に結合される。
【００４３】
動作時、各ピストン１１７は、シャフト１１２の回転と共に回転するシリンダブロック１１６の回転に伴い、斜板１１４の傾斜に従って各シリンダ室内を往復動し、バルブプレート１３０の低圧ポート１３２（図５参照）からシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａを介して導入された油を加圧し、バルブプレート１３０の高圧ポート１３４に吐出する。なお、各ピストン１１７は、シリンダブロック１１６の回転に伴い、バルブプレート１３０の低圧ポート１３２及び高圧ポート１３４に交互に連通する。
【００４４】
駆動用ピストン１２４は、斜板１１４の傾斜角を変化させる駆動力を発生する。駆動用ピストン１２４により発生される駆動力は、斜転ピン１２２に作用し、これにより、斜板１１４の傾斜角が変化される。尚、駆動用ピストン１２４は、図２を参照して上述した作動ピストン４１０Ｒ（本例では、油圧ポンプ１０Ｌであるので、作動ピストン４１０Ｌ）に対応する。
【００４５】
相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２まわりで駆動用ピストン１２４とは対角の位置に設けられる。相殺用ピストン１２６は、複数個設けられてもよいが、好ましくは、駆動用ピストン１２４の対角位置に１つだけ設けられる。相殺用ピストン１２６は、ケーシング１１０に保持されると共に、端部が、ボールジョイント１２６ａにより斜板１１４に回転可能に結合される。相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２の軸方向でベアリング１１３からオフセットした位置に配置される。即ち、相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２の軸方向でベアリング１１３よりもピストン１１７側に配置される。
【００４６】
相殺用ピストン１２６は、作動時に、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させる。モーメントＭは、複数のピストン１１７が圧油から受ける力に起因して生じる。このモーメントＭは、斜板１１４の傾斜角が増加する方向に作用する。従って、相殺用ピストン１２６は、駆動用ピストン１２４と同様、斜板１１４の傾斜角が減少する方向の力を発生する。相殺用ピストン１２６は、油圧ポンプ１０Lの吐出圧を利用して作動され、油圧ポンプ１０Lの吐出圧に比例した相殺力を発生することができるので、油圧ポンプ１０Lの吐出圧に実質的に比例するモーメントＭを相殺するのに好適となる。
【００４７】
このように、本実施例によれば、相殺用ピストン１２６が、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させるように設けられるので、ピストン１１７からの力に起因して斜板１１４に発生するモーメントＭが低減され又は無くなり、駆動用ピストン１２４による斜板１１４の傾転駆動時の応答性を高めることができる。
【００４８】
また、モーメントＭは斜板角の影響を受け、斜板角が大きい（斜板が倒れている）ほどモーメントＭが大きくなる傾向があるが、本実施例の相殺用ピストン１２６の配置によればボールジョイント１２６ａにより斜板角の影響分も相殺して駆動力を一定とすることができるので、より精密な制御が可能となる。
【００４９】
図６は、本発明の他の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌ'の要部断面を示す断面図である。本実施例の油圧ポンプ１０Ｌ'は、相殺用ピストン１２６'が斜転ピン１２２'に作用するように設けられる点が、図４に示した実施例の油圧ポンプ１０Ｌと異なる。他の実質的に同一であってよい構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。同様に、図６では、図３に示した特定の流路７０２，７０４との接続関係が模式的に示されている。
【００５０】
具体的には、相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４と並列に斜転ピン１２２'に設けられる。相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４よりもシャフト１１２の径方向で径方向外側に設けられる。相殺用ピストン１２６'は、作動時に、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜転ピン１２２'を介して斜板１１４に作用させる。このモーメントＭは、斜板１１４の傾斜角が増加する方向に作用する。従って、相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４と同様、斜板１１４の傾斜角が減少する方向の力を発生する。相殺用ピストン１２６'は、図４に示した実施例と同様に油圧ポンプ１０Lの吐出圧を利用して作動される。
【００５１】
本実施例によっても、相殺用ピストン１２６'が、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させるように設けられるので、ピストン１１７からの力に起因して斜板１１４に発生するモーメントＭが低減され又は無くなり、駆動用ピストン１２４による斜板１１４の傾転駆動時の応答性を高めることができる。
【００５２】
尚、図６に示す実施例は、図４に示した実施例と組み合わせて実現されてもよい。相殺用ピストン１２６'は、相殺用ピストン１２６と共に設けられてもよい。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５４】
例えば、上述した実施例では、図２等に示す特定の構成の油圧回路が用いられているが、油圧回路の構成は多種多様である。例えば、図７に示すように、図２に示す油圧回路に対して、制御圧管路３２Ｌ、３２Ｒ、ネガコン制御部６１Ｌ、６１Ｒ、及び全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒに代えて、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流のネガコン圧、及び吐出圧Ｐ１，Ｐ２等を圧力センサで検出し、検出したネガコン圧、吐出圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいてメインコントローラ５４により目標とするポンプ吐出流量Ｑ１，Ｑ２を求め、そのポンプ吐出流量Ｑ１，Ｑ２となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ｌ' 油圧ポンプ
１１Ｌ、１１Ｒ 切換弁
１２Ｌ、１２Ｒ 切換弁
１３Ｌ、１３Ｒ 切換弁
１４ 切換弁
１５Ｌ、１５Ｒ 切換弁
２０Ｌ、２０Ｒ ネガティブコントロール絞り
２２ タンク
３０Ｌ、３０Ｒ センターバイパス管路
３２Ｌ、３２Ｒ 制御圧管路
４０Ｌ、４０Ｒ 油圧ポンプ用レギュレータ
４１Ｌ、４１Ｒ 傾転アクチュエータ
４２Ｌ、４２Ｒ 走行用油圧モータ
４４ 旋回用油圧モータ
５０ アーム操作レバー
５２ コントロールポンプ
５３Ｌ、５３Ｒ 全馬力制御部
５４ メインコントローラ
５５，５７ 電磁比例弁
５６ ブーム操作レバー
６０Ｒ スプール弁機構
６１Ｌ、６１Ｒ ネガコン制御部
１００ 油圧ポンプ制御装置
１１０ ケーシング
１１２ シャフト
１１３ ベアリング
１１４ 斜板
１１６ シリンダブロック
１１６ａ 導油穴
１１７ ピストン
１１８ シュー
１２０ シュープレート
１２２、１２２' 斜転ピン
１２４ 駆動用ピストン
１２６、１２６' 相殺用ピストン
１２６ａ ボールジョイント
１３０ バルブプレート
１３２ 低圧ポート
１３４ 高圧ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜板の傾斜角により容量を可変する可変容量傾斜板ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可変容量傾斜板ピストンポンプ自体は知られている（例えば、特許文献１参照）。可変容量傾斜板ピストンポンプは、その斜板の傾斜角を可変制御することで、吐出容量を可変することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この可変容量傾斜板ピストンポンプの斜板には、斜板にシューを介して接続されるピストンからの力により常にモーメントが作用している。このモーメントは、斜板を制御する際に必要なく動力を増大させ、斜板の応答性を悪化させるという問題点を生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、モーメントを適切に相殺して、斜板の応答性を高めることができる可変容量傾斜板ピストンポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の他方側に配置され、前記シャフトまわりで前記駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、
前記相殺用ピストンは、前記ケーシング内に固定されると共に、前記斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モーメントを適切に相殺して、斜板の応答性を高めることができる可変容量傾斜板ピストンポンプが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。
【図２】建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。
【図３】図２の領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】本発明の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌの要部断面を示す断面図である。
【図５】バルブプレート１３０とシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７との関係を示す図である。
【図６】本発明の他の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌ'の要部断面を示す断面図である。
【図７】油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１０】
図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。
【００１１】
図２は、建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。油圧ポンプ制御装置１００は、エンジン又は電動モータによって駆動される二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４及び１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Rを経てタンク２２まで圧油を循環させる。尚、油圧ポンプ１０L、１０Rは、可変容量傾斜板ピストンポンプであり、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である。
【００１２】
また、切換弁１１Ｌは、油圧ポンプ１０Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１３】
切換弁１１Ｒは、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１４】
また、切換弁１２Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００１５】
また、切換弁１３Ｌ、１３Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒは、ブーム操作レバー５６が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ」とする。）であり、切換弁１３Ｌは、ブーム操作レバー５６が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ」とする。）である。
【００１６】
切換弁１４は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油をタンク２２へ排出するためのスプール弁である。
【００１７】
また、切換弁１５Ｌ、１５Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１５Ｌ」とする。）であり、切換弁１５Ｒは、アーム操作レバー５０が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１５Ｒ」とする。）である。
【００１８】
センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５Ｌ、１５Ｒとタンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。
【００１９】
破線で示される制御圧管路３２L、３２Rは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生させたネガコン圧を油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに伝達するための制御圧管路である。
【００２０】
ここで、図３を参照しながら、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒについて説明する。なお、図３は、図２における領域ＩＩＩの拡大図である。
【００２１】
油圧ポンプ用レギュレータ４０Rは、油圧ポンプ１０Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ１０Ｒのポンプ容量を変化させるための斜板（ヨーク）を傾転駆動するための傾転アクチュエータ４１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒに圧油の給排を行うためのスプール弁機構６０Ｒと、全馬力制御時にスプール弁機構６０Ｒのスプール弁６００Ｒを変位させるための全馬力制御部５３Ｒと、ネガティブコントロール制御時にスプール弁６００Ｒを変位させるためのネガコン制御部６１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒの駆動変位をスプール弁６００Ｒにフィードバックするためのフィードバックレバー６２Ｒとからなる駆動機構である。
【００２２】
傾転アクチュエータ４１Ｒは、一端に大径受圧部ＰＲ１を有すると共に他端に小径受圧部ＰＲ２を有する作動ピストン４１０Ｒと、大径受圧部ＰＲ１に対応する受圧室４１１Ｒと、小径受圧部ＰＲ２に対応する受圧室４１２Ｒとからなり、受圧室４１１Ｒにはスプール弁６００Ｒを介して油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入され、或いは受圧室４１１Ｒからスプール弁６００Ｒを介して圧油が排出され、また、受圧室４１２Ｒには油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される。作動ピストン４１０Ｒは、受圧室４１１Ｒに圧油が導入されて受圧室４１２Ｒ側に変位すると油圧ポンプ１０Ｒの斜板（ヨーク）を小流量側に傾転駆動する。
【００２３】
スプール弁機構６０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される第一ポート、タンク２２に連通する第二ポート、及び受圧室４１１Ｒに連通する出力ポートを有し、第一ポートと出力ポートとを連通する第一位置、第二ポートと出力ポートとを連通する第二位置、又は第一ポート及び第二ポートの何れをも出力ポートに連通しない中立位置に選択的に切り換えられるスプール弁６００Ｒと、スプール弁６００Ｒを第二位置に変位させる方向に付勢するばね６０１Ｒとからなる。
【００２４】
全馬力制御部５３Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン５３０Ｒと、サーボピストン５３０Ｒを押圧状態から復帰させるばね５３１Ｒと、サーボピストン５３０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ３に対応し油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される受圧室５３２Ｒと、受圧部ＰＲ４に対応し油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される受圧室５３３Ｒと、受圧部ＰＲ５に対応し後述する電磁比例弁５５の制御圧が導入される受圧室５３４Ｒとからなる。
【００２５】
ネガコン制御部６１Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン６１０Ｒと、サーボピストン６１０Ｒを押圧状態から復帰させるばね６１１Ｒと、サーボピストン６１０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ６に対応し制御圧管路３２Ｒの制御圧が導入される受圧室６１２Ｒとからなる。
【００２６】
フィードバックレバー６２Ｒは、サーボピストン５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｒの変位によってスプール弁６００Ｒが第一位置又は第二位置に切り換えられ、受圧室４１１Ｒに圧油が導入され或いは受圧室４１１Ｒから圧油が排出されることにより作動ピストン４１０Ｒが移動したときにその移動量を物理的にスプール弁６００Ｒにフィードバックし、中立位置に復帰させるためのリンク機構である。
【００２７】
なお、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌにおいて、受圧室５３２Ｌに油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される点、受圧室５３３Ｌに油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される点、及び受圧室５３４Ｒに後述する電磁比例弁５７の制御圧が導入される点で油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒと相違するが、その他の点では共通するため説明を省略する。
【００２８】
このような構成により、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、サーボピストン５３０Ｌ、５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｌ、６１０Ｒに導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。
【００２９】
図２に示すように、建設機械１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至り、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。
【００３０】
その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、ネガコン制御部６１Ｌ、６１Ｒに導入されたネガコン圧によりスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。
【００３１】
一方、建設機械１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。
【００３２】
その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。
【００３３】
上述のような構成により、油圧ポンプ制御装置１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。
【００３４】
アーム操作レバー５０は、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、第一速アーム切換弁１５Ｌのパイロットポート、及び第二速アーム切換弁１５Ｒのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。
【００３５】
ブーム操作レバー５６は、アーム操作レバー５０と同様、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、切換弁１３Ｌ，１３Ｒのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。
【００３６】
全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの合計吸収馬力がエンジン又は電動モータの出力馬力を超えることがないよう油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量をそれぞれの吐出圧に応じて制御する機構であり、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒにおける吐出圧Ｐ１、Ｐ２の導入を受けて、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出量Ｑ１、Ｑ２で圧油を吐出するよう、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rのスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板（ヨーク）を傾転駆動させる。なお、吐出圧Ｐ１、Ｐ２と吐出量Ｑ１、Ｑ２との間の関係は、所定のＰ（吐出圧）−Ｑ（吐出量）線図で予め決定されているものとする。
【００３７】
次に、油圧ポンプ１０Ｌの構成について詳説する。ここでは、代表として、油圧ポンプ１０Ｌについて説明するが、油圧ポンプ１０Ｒについても同様であってよい。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌの要部断面を示す断面図である。図５は、バルブプレート１３０とシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７との関係を示す図であり、図４の矢印Ｙ１方向からバルブプレート１３０を視た図である。尚、図４では、油圧ポンプ１０Ｌと図３に示した特定の流路７０２，７０４との接続関係が模式的に示されている。流路７０２は、図３に示すように、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される流路に対応し、流路７０４は、スプール弁６００Ｌに接続される流路に対応する。また、図５では、シリンダブロック１１６の導油穴１１６ａ及びピストン１１７について、形状のみが模式的に示されている。
【００３９】
図４に示す油圧ポンプ１０Ｌは、主に、中空なケーシング１１０と、ケーシングにベアリング１１３を介して回転可能に支持されるシャフト１１２と、斜板１１４と、シリンダブロック１１６と、ピストン１１７と、シュー１１８と、シュープレート１２０と、斜転ピン１２２と、駆動用ピストン１２４と、相殺用ピストン１２６と、バルブプレート１３０とを含む。
【００４０】
斜板１１４は、シャフト１１２の回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフト１１２まわりに設けられる。斜板１１４の傾斜角が変化されると、油圧ポンプ１０Ｌのポンプ容量（複数のピストン１１７の全体としての吐出容量）が変化される。
【００４１】
シリンダブロック１１６は、例えばスプライン嵌合により、シャフト１１２に対して回転不能に結合される。シリンダブロック１１６は、シャフト１１２まわりに複数のシリンダ室を画成する。各シリンダ室には、ピストン１１７が設けられる。このようにして、各ピストン１１７は、シャフト１１２まわりに配列される（図５参照）。ピストン１１７の端部は、シュー１１８に回転可能に保持される。シュー１１８は、シュープレート１２０に摺動可能に支持される。シュープレート１２０は、斜板１１４に結合される。
【００４２】
斜転ピン１２２は、斜板１１４の傾斜角の変化を吸収できる態様で斜板１１４に回転可能に結合される。斜転ピン１２２は、シャフト１１２の径方向に延在し、駆動用ピストン１２４に結合される。
【００４３】
動作時、各ピストン１１７は、シャフト１１２の回転と共に回転するシリンダブロック１１６の回転に伴い、斜板１１４の傾斜に従って各シリンダ室内を往復動し、バルブプレート１３０の低圧ポート１３２（図５参照）からシリンダブロック１１６の導油穴１１６ａを介して導入された油を加圧し、バルブプレート１３０の高圧ポート１３４に吐出する。なお、各ピストン１１７は、シリンダブロック１１６の回転に伴い、バルブプレート１３０の低圧ポート１３２及び高圧ポート１３４に交互に連通する。
【００４４】
駆動用ピストン１２４は、斜板１１４の傾斜角を変化させる駆動力を発生する。駆動用ピストン１２４により発生される駆動力は、斜転ピン１２２に作用し、これにより、斜板１１４の傾斜角が変化される。尚、駆動用ピストン１２４は、図２を参照して上述した作動ピストン４１０Ｒ（本例では、油圧ポンプ１０Ｌであるので、作動ピストン４１０Ｌ）に対応する。
【００４５】
相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２まわりで駆動用ピストン１２４とは対角の位置に設けられる。相殺用ピストン１２６は、複数個設けられてもよいが、好ましくは、駆動用ピストン１２４の対角位置に１つだけ設けられる。相殺用ピストン１２６は、ケーシング１１０に保持されると共に、端部が、ボールジョイント１２６ａにより斜板１１４に回転可能に結合される。相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２の軸方向でベアリング１１３からオフセットした位置に配置される。即ち、相殺用ピストン１２６は、シャフト１１２の軸方向でベアリング１１３よりもピストン１１７側に配置される。
【００４６】
相殺用ピストン１２６は、作動時に、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させる。モーメントＭは、複数のピストン１１７が圧油から受ける力に起因して生じる。このモーメントＭは、斜板１１４の傾斜角が増加する方向に作用する。従って、相殺用ピストン１２６は、駆動用ピストン１２４と同様、斜板１１４の傾斜角が減少する方向の力を発生する。相殺用ピストン１２６は、油圧ポンプ１０Lの吐出圧を利用して作動され、油圧ポンプ１０Lの吐出圧に比例した相殺力を発生することができるので、油圧ポンプ１０Lの吐出圧に実質的に比例するモーメントＭを相殺するのに好適となる。
【００４７】
このように、本実施例によれば、相殺用ピストン１２６が、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させるように設けられるので、ピストン１１７からの力に起因して斜板１１４に発生するモーメントＭが低減され又は無くなり、駆動用ピストン１２４による斜板１１４の傾転駆動時の応答性を高めることができる。
【００４８】
また、モーメントＭは斜板角の影響を受け、斜板角が大きい（斜板が倒れている）ほどモーメントＭが大きくなる傾向があるが、本実施例の相殺用ピストン１２６の配置によればボールジョイント１２６ａにより斜板角の影響分も相殺して駆動力を一定とすることができるので、より精密な制御が可能となる。
【００４９】
図６は、本発明の他の一実施例による油圧ポンプ１０Ｌ'の要部断面を示す断面図である。本実施例の油圧ポンプ１０Ｌ'は、相殺用ピストン１２６'が斜転ピン１２２'に作用するように設けられる点が、図４に示した実施例の油圧ポンプ１０Ｌと異なる。他の実質的に同一であってよい構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。同様に、図６では、図３に示した特定の流路７０２，７０４との接続関係が模式的に示されている。
【００５０】
具体的には、相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４と並列に斜転ピン１２２'に設けられる。相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４よりもシャフト１１２の径方向で径方向外側に設けられる。相殺用ピストン１２６'は、作動時に、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜転ピン１２２'を介して斜板１１４に作用させる。このモーメントＭは、斜板１１４の傾斜角が増加する方向に作用する。従って、相殺用ピストン１２６'は、駆動用ピストン１２４と同様、斜板１１４の傾斜角が減少する方向の力を発生する。相殺用ピストン１２６'は、図４に示した実施例と同様に油圧ポンプ１０Lの吐出圧を利用して作動される。
【００５１】
本実施例によっても、相殺用ピストン１２６'が、斜板１１４に発生するモーメントＭを相殺する方向の力を、斜板１１４に作用させるように設けられるので、ピストン１１７からの力に起因して斜板１１４に発生するモーメントＭが低減され又は無くなり、駆動用ピストン１２４による斜板１１４の傾転駆動時の応答性を高めることができる。
【００５２】
尚、図６に示す実施例は、図４に示した実施例と組み合わせて実現されてもよい。相殺用ピストン１２６'は、相殺用ピストン１２６と共に設けられてもよい。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５４】
例えば、上述した実施例では、図２等に示す特定の構成の油圧回路が用いられているが、油圧回路の構成は多種多様である。例えば、図７に示すように、図２に示す油圧回路に対して、制御圧管路３２Ｌ、３２Ｒ、ネガコン制御部６１Ｌ、６１Ｒ、及び全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒに代えて、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流のネガコン圧、及び吐出圧Ｐ１，Ｐ２等を圧力センサで検出し、検出したネガコン圧、吐出圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいてメインコントローラ５４により目標とするポンプ吐出流量Ｑ１，Ｑ２を求め、そのポンプ吐出流量Ｑ１，Ｑ２となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０Ｌ、１０Ｒ、１０Ｌ' 油圧ポンプ
１１Ｌ、１１Ｒ 切換弁
１２Ｌ、１２Ｒ 切換弁
１３Ｌ、１３Ｒ 切換弁
１４ 切換弁
１５Ｌ、１５Ｒ 切換弁
２０Ｌ、２０Ｒ ネガティブコントロール絞り
２２ タンク
３０Ｌ、３０Ｒ センターバイパス管路
３２Ｌ、３２Ｒ 制御圧管路
４０Ｌ、４０Ｒ 油圧ポンプ用レギュレータ
４１Ｌ、４１Ｒ 傾転アクチュエータ
４２Ｌ、４２Ｒ 走行用油圧モータ
４４ 旋回用油圧モータ
５０ アーム操作レバー
５２ コントロールポンプ
５３Ｌ、５３Ｒ 全馬力制御部
５４ メインコントローラ
５５，５７ 電磁比例弁
５６ ブーム操作レバー
６０Ｒ スプール弁機構
６１Ｌ、６１Ｒ ネガコン制御部
１００ 油圧ポンプ制御装置
１１０ ケーシング
１１２ シャフト
１１３ ベアリング
１１４ 斜板
１１６ シリンダブロック
１１６ａ 導油穴
１１７ ピストン
１１８ シュー
１２０ シュープレート
１２２、１２２' 斜転ピン
１２４ 駆動用ピストン
１２６、１２６' 相殺用ピストン
１２６ａ ボールジョイント
１３０ バルブプレート
１３２ 低圧ポート
１３４ 高圧ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の他方側に配置され、前記シャフトまわりで前記駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、
前記相殺用ピストンは、前記ケーシング内に固定されると共に、前記斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプ。
【請求項２】
中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの径方向で前記駆動用ピストンよりも径方向外側に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプ。
【請求項１】
中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の他方側に配置され、前記シャフトまわりで前記駆動用ピストンとは対角の位置に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備え、
前記相殺用ピストンは、前記ケーシング内に固定されると共に、前記斜板に回転可能に結合される端部を備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプ。
【請求項２】
中空なケーシングと、
前記ケーシングにベアリングを介して回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフトの回転軸に対する傾斜角が可変となるようにシャフトまわりに設けられた斜板と、
前記シャフトに対して回転不能に結合され、前記シャフトまわりに複数のシリンダ室を画成するシリンダブロックと、
前記複数のシリンダ室に設けられるピストンと、
前記ピストンの端部に設けられるシューと、
前記シャフトの軸方向で前記斜板の一方側に配置され、前記シューを保持するシュープレートと、
前記斜板に回転可能に結合される斜転ピンと、
前記斜板の傾斜角を変化させる駆動力を発生する駆動用ピストンであって、前記駆動力が前記斜転ピンに作用するように設けられる駆動用ピストンと、
前記シャフトの径方向で前記駆動用ピストンよりも径方向外側に設けられ、前記ピストンからの力に起因して斜板の斜転中心まわりに生じるモーメントを相殺する方向の力を、前記斜板に作用させる相殺用ピストンとを備えることを特徴とする、可変容量傾斜板ピストンポンプ。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６８１３３（Ｐ２０１３−６８１３３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６４４４（Ｐ２０１１−２０６４４４）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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