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JP3574196B2 - Hydraulic piston pump motor - Google Patents
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JP3574196B2 - Hydraulic piston pump motor - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、建設機械や一般産業機械の油圧装置などで、ポンプやモータとして利用される斜板式の油圧ピストンモータの振動・騒音の低減を図る手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、建設機械や一般産業機械の油圧装置には、図6に示すような油圧ピストンポンプ1が広く用いられている。そのような油圧ピストンポンプ1は、駆動軸2に対して傾斜した斜板3を有する可変容量型アキシャルポンプであり、駆動軸2に対する斜板3の傾斜角度を変化させることによってポンプとしての容量を変化させることができる。油圧ピストンポンプ1は、吸入側に作動油を圧入すれば、油圧アクチュエータとして回転し、モータとして動作することもできる。
【0003】
ポンプとしての作用は、駆動軸2によって回転駆動されるシリンダブロック4の円周方向に間隔をあけて形成されるボア内を往復運動可能なピストン5によって行われる。ピストン5の先端は、スリッパ6を介して斜板3の表面に押し付けられる。斜板3の傾斜角度はサーボピストン7によって制御される。駆動軸2が回転駆動されると、シリンダブロック4も回転駆動される。スリッパ6によって先端が斜板3の表面に押し付けられたピストン5は、斜板3の表面とシリンダブロック4の表面との間隔の変化に従って、シリンダブロック4内に形成されるボア内で往復運動を行う。駆動軸2は、軸受2aによって支持されている。
【0004】
シリンダブロック4の他端側には、弁板8が設けられ、シリンダブロック4の回転とともに、バルブカバー9内に形成される油路を介して各ボアを作動油の吸入側および吐出側に順次接続する。ボア内をピストン5が運動する際に、ピストンが斜板3側に運動してボア内の空間の体積が増大するタイミングには、作動油が吸入される。ピストンが弁板8側に運動して、ボア内の空間の体積が減少するタイミングには、作動油が吐出される。このような斜板型アキシャルポンプがケーシング10内に収納され、軸継手11を介して駆動源に接続される。
【0005】
油圧ピストンポンプ1の取付けは、ブラケット12に対して取付ボルト13によって行われる。ブラケット12は架台となる共通台板14が設けられる装置本体15に対し、取付ボルト16によって固定される。
【0006】
近年、建設機械や一般産業機械においても、低振動化および低騒音化が必要となってきている。油圧装置を構成する機器類の中では、ピストンポンプが主たる振動や騒音の源となっている。ポンプの固有振動の伝搬経路は、図6の油圧ピストンポンプ1においては、ポンプ2→ブラケット12→共通台板14→装置本体15の順番である。
【0007】
装置本体15は、その面積が大きいので、油圧ピストンポンプ1から発生した振動や騒音が、より増大されて、ポンプ自体より大きな振動や騒音の2次的な源となる場合があり得る。さらに振動の共振現象が伴うと、振動や騒音はさらに有害となる。
【0008】
このような振動や騒音を抑制することについての先行技術としては、たとえば実開平2−115975がある。この先行技術では、ポンプを取付ける部分に、ゴムなどの弾性体による防振構造を形成する。図6においても、この先行技術の考え方を適用し、防振ゴム17および防振リング18が設けられ、振動源たる油圧ピストンポンプ1になるべく近い位置として、油圧ピストンポンプ1とブラケット12との間に防振構造を形成し、ポンプからの振動伝搬と2次的な振動の発生を防止している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図6の防振ゴム17や防振リング18による防振構造は、高価な材料を使用するので油圧装置などの製造コストを上昇させる。また防振構造で振動の伝搬は防止できたとしても、油圧ピストンポンプ自体の振動は抑制されず、軸継手11や配管類に振動を許容するフレキシビリティが求められる。このため高価かつ有限な寿命のホース類を使用する必要があり、油圧装置としてのコストをさらに上昇させる。また防振ゴム17など、弾性体を使用しなければならないので、その耐久性や経年変化などによって、油圧装置としての寿命が短くなり、信頼性が小さくなる。さらにポンプ取付けの際に防振構造を形成しなければならないので、取付け工事の際の手間がかかり、取付け部分の嵩が大きくなる。
【0010】
本発明の目的は、防振構造を使用しないでも低振動および低騒音化を達成することができる油圧ピストンポンプモータを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸に平行な複数のボアが円周方向に等間隔で形成されるシリンダブロックと、
シリンダブロックの各ボア内を軸線方向に往復運動可能な複数のピストンと、
シリンダブロックの回転軸線方向の一端側に配置され、各ピストンの先端が押し付けられ、シリンダブロックの回転軸に対して傾斜している斜板と、
シリンダブロックの回転軸線方向の他端側に配置され、各ボアに作動油を供給または排出させるための弁板と、を備える斜板式油圧ポンプモータが一対設けられ、
前記一対の斜板式油圧ポンプモータは弁板側同士がバルブブロックによって結合され、上下死点の位置を一致させ、回転軸同士を継手で連結した対称なタンデム型構造のダブルポンプにおいて、
シリンダブロックと回転軸との間、および回転軸と継手との間はそれぞれ周方向に等間隔に形成されるスプラインで連結され、各スプライン結合のスプラインの数とシリンダブロックのボアの数とは互いに素数関係にあり、
各シリンダブロック内のピストン往復運動の位相が一致するように、シリンダブロックと回転軸との間、および回転軸と継手との間が連結されることを特徴とする油圧ピストンポンプモータである。
【0012】
【作用】
油圧ポンプの振動・騒音の低減研究として、斜板式油圧ポンプが発生する振動および騒音を実測し、解析・検討した結果、後部すなわち弁板側端面から音が強く放射されていること、またその原因はポンプ全体が架台と同位相で軸線方向に剛体振動するためであることが判明した。
【0013】
斜板式油圧ポンプの振動モデルとしては、図7に示すように、ポンプと架台とを4質点系でシミュレートすることができる。MCF,M,M,MCRは、ポンプケーシング前部質量、ピストンおよび駆動軸の質量、シリンダ質量、およびポンプケーシング後部質量をそれぞれ表す。K,Cは、駆動軸のころがり軸受のばね定数および減衰定数をそれぞれ表す。K,Cは、ピストンとシリンダ間のばね定数および減衰定数をそれぞれ表す。Cはピストンと弁板との間の減衰定数を表す。K,Kは、ブラケットおよびポンプケーシングのばね定数をそれぞれ表す。I,I,I,Iは、ポンプケーシング前部、ピストンおよび駆動軸、シリンダ、およびポンプケーシング後部の振動強度を表す。Fは圧力脈動を表す。
【0014】
図7のシミュレートに基づき、計算機による振動解析を実施した結果を図8および図9に示す。図8は、ピストンとシリンダとの間に加わる圧力脈動を示す。図9は、振動加速度について破線でシミュレートの結果の解析値、実線で実測値をそれぞれ示し、これらの結果は、ほぼ一致することが判る。
【0015】
この解析結果から、▲1▼ポンプ支持系が非対称のため、圧力脈動による内力がピストンとシリンダに作用する際、この剛体振動を励起すること、▲2▼ポンプの主要な音響放射を低減するために圧力脈動をまず小さくする必要があること、▲3▼ポンプの支持部の剛性もまた重要な意味を持つことが判る。
【0016】
本発明は、上記解析結果を踏まえて考案したものであり、対称型のタンデムポンプを使用し、前後ポンプのポンピング作用の位相を合わせることにより、内部の剛体振動をキャンセルして低騒音化を図るものである。
【0017】
本発明に従えば、一対の斜板油圧ポンプモータが弁板側で相互に結合され、シリンダブロック内のピストン往復運動の上下死点の位置が一致するようにバルブブロックで結合されたタンデム型構造のダブルポンプにおいて、各シリンダブロック内のピストン往復運動の位相が一致するように、回転軸を連結する。回転軸を連結する際に、スプラインの噛合せで細かい角度の刻みで調整することができる。その結果、発生する振動は相互に反対方向となり、相互に打消し合う。そのため低振動化および低騒音化が図られ、防振構造を用いないでも振動の伝搬や2次的な振動の発生を防ぐことができる。
【0018】
また本発明に従えば、吸入および吐出口を合流し、一対の油圧ポンプモータが外部的には1つの油圧ポンプモータとして動作する場合には、一対の油圧ポンプモータが同一条件で動作するので、各油圧ポンプモータで発生する振動や騒音をほとんど等しくすることができ、打消し合って外部に対する振動や騒音の発生を著しく抑制することができる。
【0019】
【実施例】
図1は、本発明の一実施例による油圧ポンプ20の構成を示す。油圧ポンプ20は、フロントポンプ21aおよびリアポンプ21bが駆動軸22の軸線を共通とし、前後に直列に接続されて形成される。フロントポンプ21aおよびリアポンプ21b内の構成は、基本的に同一であり、対応する部分には同一の参照番号を付し、添え字aおよびbによって区別する。構成要素を総称するときには、参照符号のみを用いる。
【0020】
フロントポンプ21aおよびリアポンプ21bは、ともに可変容量形アキシャルポンプである。容量を変化させるために、斜板23aが設けられ、駆動軸22に対して傾斜している。駆動軸22の軸線上には、シリンダブロック24a,24bが設けられる。シリンダブロック24aには円周方向に間隔をあけて複数のボアが形成され、各ボア内をピストン25aが駆動軸22の軸線に平行な軸線方向に往復運動可能である。ピストン25aの先端は、スリッパ26aを介して斜板23aの表面に押し付けられている。斜板23aの傾斜角度は、レギュレータを形成するサーボピストン27aによって制御される。
【0021】
シリンダブロック24a,24bの各ボア内への作動油の供給と排出とは、弁板28a,28bを介してそれぞれ行われる。弁板28a,28bには、バルブブロック29を介して作動油が供給または排出される。フロントポンプ21aおよびリアポンプ21bは、それぞれケーシング30a,30b内に構成される。
【0022】
フロントポンプ21aおよびリアポンプ21bは、ポンプ継手31によって相互に連結される。油圧ポンプ20全体としては、ブラケット32に取付ボルト33を介して取付けられる。ブラケット32は、共通台板34が設けられる油圧装置などの装置本体35に取付ボルト36によって固定される。ポンプ継手31が結合するフロントポンプ21aおよびリアポンプ21bの回転軸38a,38bは、後述するようにスプラインが設けられており、回転位相の調整が可能である。
【0023】
図2は、回転軸38およびシリンダブロック24に設けられるスプラインの状態を示す。図2(A)に示すように、回転軸38には、シリンダブロック24と結合するオススプライン40と、ポンプ継手31と結合するオススプライン41が形成されている。図2(B)に示すように、シリンダブロック24には、複数のボア42が円周方向に間隔をあけて形成される。中心には、回転軸38のオススプライン40に対応するメススプライン44が形成される。回転軸38のオススプライン40は、シリンダブロック24のメススプライン44に嵌合する。回転軸38のオススプライン41は、ポンプ継手30に形成されるメススプラインに嵌合する。各ポンプ21a,21bの基準とする1つのシリンダボア42に各スプラインの位相を合わせて加工し、各ポンプ21a,21bのボア42穴の位置を合わせて組立てることによって、各シリンダブロック24a,24b内のピストン25の往復運動の位相を一致させることができる。また、スプライン加工の位相を任意に加工した場合においても、下記の方法で位相を合わせることも可能である。
【0024】
本実施例では、ボア42が等間隔に9個形成され、オススプライン40およびメススプライン44は等間隔に20個形成され、オススプライン41は等間隔に17個形成される。これらの9,20,17の数値は、互いに共通な約数を持たない素数関係にあり、ポンプ継手31およびシリンダブロック29の噛合わせの変更によってフロントポンプ21aおよびリアポンプ21bの位相合わせを精密に行うことができる。すなわちスプラインの歯数が20および17であるので、20×17=340で1周期の40°を割った商の0.118°の刻みで位相合わせが可能となる。たとえば図2(B)のように、1番上の部分でボア42とスプライン溝44との位置を合わせておくと、時計まわりに9番目のメススプライン44と4番目のボア42との位相差は3.636°となり、この刻みでボア42に対するスプライン溝44の位相差を調整することができる。また図2(A)に示すスプライン溝41は、時計まわりで3番目のスプライン溝41と図2(B)に示す時計まわりで2番目のボア42との位相差が2.000°となり、以下この基準で位相差を調整することができる。両方の調整を組合わせれば、前述のように0.118°を単位として位相差を調整することができる。
【0025】
図3は、図1のシリンダブロック29内部に形成される作動油の通路を示す。共通吸入ポート50から吸入される作動油は吸入路51a,51bに分岐して、弁板28a,28bにそれぞれセットする。弁板28a,28bから送出される作動油は、吐出路52a,52bからそれぞれ排出される。このように別個の出口ポートとしての52a,52bから吐出される作動油は、別々の用途に使用することができる。
【0026】
図4は、本発明の他の実施例のバルブブロック59の構成を示す。本実施例は図1に示す実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきは、吐出路52a,52bが、共通吐出ポート60に合流することである。バルブブロック59を用いれば、フロントポンプ21aおよびリアポンプ21bは、外部的には一体のポンプとして動作し、吐出圧などの動作条件は同一となる。このため、各シリンダブロック24a,24bから発生する振動もほとんど同一となり、方向のみが反対となるので、打消し合って発生レベルを異常に小さく低減することができる。
【0027】
図5は、図1の実施例による位相合わせの考え方を示す。図5(1)に示すように、フロントポンプ21aの吐出圧は、ボア42が等間隔に9個形成されているので、駆動軸22の40度回転毎に圧力変動が生じる。図5(2)に示すように、リアポンプ21bの吐出圧がフロントポンプ21aの吐出圧に比較してx度の位相遅れがあれば、前述のスプラインの噛合わせ位置をずらす調整によって、位相を進めてタイミングを合わせることができ、シリンダブロック24a,24bの振動が相互に打消されて外部に伝達される振動および騒音を低減することができる。以上の各実施例では、油圧ポンプ20について説明しているけれども、斜板式油圧ポンプは、油圧モータのような回転式アクチュエータとしても使用することができ、このような使い方でも同様に振動や騒音の発生を低減することができる。
【0028】
また、斜板23の傾斜角度が固定される固定容量型であってもよい。
【0029】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一対の斜板式油圧ピストンモータポンプを軸線方向で対向させ、回転軸を連結する角度を細かい刻みで調整して、発生する振動を相互に打消し合うようにすることができるので、油圧ピストンポンプ自身の低振動化および低騒音化を達成することができる。これによって、本発明の油圧ピストンポンプモータを油圧装置などに取付ける際には、特に防振構造を設けなくても充分に軸方向振動を低減することができる。防振構造を設けないので、防振材としてのゴム材料などによる寿命の短縮や信頼性の低下がない。
【0030】
また一般に、1つの大容量の油圧ポンプモータと、その半分の容量の一対の油圧ポンプモータを構成する場合とを比較すると、小容量のポンプを利用する方が量産効果などによって、かえって製造コストが低減される場合もあり得る。また小形のダブルポンプなどの方が高速で運転することができるので、大形のシングルポンプに比較して重量が小さくなることは周知である。
【0031】
また本発明によれば、一対の油圧ポンプモータは全体として1台のポンプとして動作するので、各油圧ポンプモータにおける振動発生の条件が一致し、打消しによる低減効果を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を部分的に切欠いて示す正面図である。
【図2】図1の実施例の回転軸およびシリンダブロックの側面図である。
【図3】図1の実施例のバルブブロックの簡略化した正面図である。
【図4】本発明の他の実施例によるバルブブロックの簡略化した正面図である。
【図5】図1の実施例のフロントポンプ吐出圧およびリアポンプ吐出圧の時間変化を示すグラフである。
【図6】従来からの油圧ピストンポンプの構成を部分的に切欠いて示す正面図である。
【図7】斜板式油圧ポンプの振動解析用4質点系シミュレートモデルを示すブロック図である。
【図8】図7のモデルへの入力波形を示すグラフである。
【図9】図7のシミュレート波形と実測波形とを、破線と実線とでそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
20 油圧ポンプ
21a フロントポンプ
21b リアポンプ
22 駆動軸
23a 斜板
24a,24b シリンダブロック
25a ピストン
28a,28b 弁板
29,59 バルブブロック
31 ポンプ継手
32 ブラケット
35 装置本体
38,38a,38b 回転軸
40,41 オススプライン
44 メススプライン
42 ボア
50 共通吸入ポート
60 共通吐出ポート
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to means for reducing vibration and noise of a swash plate type hydraulic piston motor used as a pump or a motor in a hydraulic device of a construction machine or a general industrial machine.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, hydraulic piston pumps 1 as shown in FIG. 6 have been widely used for hydraulic devices of construction machines and general industrial machines. Such a hydraulic piston pump 1 is a variable displacement axial pump having a swash plate 3 inclined with respect to the drive shaft 2, and changes the inclination angle of the swash plate 3 with respect to the drive shaft 2 to change the capacity of the pump. Can be changed. The hydraulic piston pump 1 rotates as a hydraulic actuator and can operate as a motor if hydraulic oil is press-fitted into the suction side.
[0003]
The operation as a pump is performed by a piston 5 that can reciprocate in bores formed at intervals in a circumferential direction of a cylinder block 4 that is rotationally driven by a drive shaft 2. The tip of the piston 5 is pressed against the surface of the swash plate 3 via the slipper 6. The tilt angle of the swash plate 3 is controlled by a servo piston 7. When the drive shaft 2 is driven to rotate, the cylinder block 4 is also driven to rotate. The piston 5, whose tip is pressed against the surface of the swash plate 3 by the slipper 6, reciprocates in a bore formed in the cylinder block 4 according to a change in the distance between the surface of the swash plate 3 and the surface of the cylinder block 4. Do. The drive shaft 2 is supported by a bearing 2a.
[0004]
A valve plate 8 is provided on the other end side of the cylinder block 4, and with the rotation of the cylinder block 4, the respective bores are sequentially moved to the suction side and the discharge side of the hydraulic oil via an oil passage formed in the valve cover 9. Connecting. When the piston 5 moves in the bore and the piston moves toward the swash plate 3 to increase the volume of the space in the bore, hydraulic oil is sucked. Hydraulic oil is discharged at the timing when the piston moves toward the valve plate 8 and the volume of the space in the bore decreases. Such a swash plate type axial pump is housed in a casing 10 and connected to a drive source via a shaft coupling 11.
[0005]
The hydraulic piston pump 1 is mounted on the bracket 12 by mounting bolts 13. The bracket 12 is fixed by a mounting bolt 16 to an apparatus body 15 on which a common base plate 14 serving as a gantry is provided.
[0006]
In recent years, construction machines and general industrial machines have also been required to reduce vibration and noise. Among the devices that make up a hydraulic device, a piston pump is a major source of vibration and noise. The propagation path of the natural vibration of the pump is, in the hydraulic piston pump 1 of FIG. 6, in the order of the pump 2 → the bracket 12 → the common base plate 14 → the apparatus main body 15.
[0007]
Since the device body 15 has a large area, the vibration and noise generated from the hydraulic piston pump 1 may be further increased and may be a secondary source of vibration and noise larger than the pump itself. Further, when a vibration resonance phenomenon is accompanied, the vibration and noise become more harmful.
[0008]
As a prior art for suppressing such vibration and noise, there is, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-115975. In this prior art, a vibration isolating structure made of an elastic body such as rubber is formed in a portion where a pump is mounted. Also in FIG. 6, the concept of the prior art is applied, a vibration isolating rubber 17 and a vibration isolating ring 18 are provided, and a position between the hydraulic piston pump 1 and the bracket 12 is set as close to the hydraulic piston pump 1 as a vibration source. A vibration isolating structure is formed in the motor to prevent the propagation of vibration from the pump and the generation of secondary vibration.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The vibration isolating structure using the vibration isolating rubber 17 and the vibration isolating ring 18 in FIG. 6 uses an expensive material, and thus increases the manufacturing cost of the hydraulic device and the like. Further, even if the propagation of vibration can be prevented by the vibration-proof structure, the vibration of the hydraulic piston pump itself is not suppressed, and the shaft coupling 11 and the piping are required to have flexibility to allow vibration. For this reason, it is necessary to use expensive hoses with a finite life, which further increases the cost as a hydraulic device. Further, since an elastic body such as the vibration isolating rubber 17 must be used, the life of the hydraulic device is shortened and its reliability is reduced due to its durability and aging. Further, since the vibration isolating structure must be formed when the pump is mounted, the mounting work is troublesome and the bulk of the mounting portion is increased.
[0010]
An object of the present invention is to provide a hydraulic piston pump motor that can achieve low vibration and low noise without using a vibration isolation structure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a cylinder block in which a plurality of bores parallel to the rotation axis are formed at equal intervals in a circumferential direction,
A plurality of pistons that can reciprocate axially in each bore of the cylinder block;
A swash plate that is arranged on one end side in the rotation axis direction of the cylinder block, the tip of each piston is pressed, and is inclined with respect to the rotation axis of the cylinder block,
A pair of swash plate type hydraulic pump motors, which are arranged on the other end side in the rotation axis direction of the cylinder block and supply or discharge hydraulic oil to or from each bore, are provided.
In the pair of swash plate type hydraulic pump motors, in a double pump of a symmetric tandem type structure in which the valve plate sides are connected by a valve block, the positions of the top and bottom dead centers are matched, and the rotating shafts are connected by a joint,
The cylinder block and the rotary shaft and the rotary shaft and the joint are connected by splines formed at equal intervals in the circumferential direction, and the number of splines of each spline connection and the number of bores of the cylinder block are mutually different. Are in prime relation,
A hydraulic piston pump motor characterized in that the cylinder block and the rotating shaft and the rotating shaft and the joint are connected so that the phases of the reciprocating motions of the pistons in the respective cylinder blocks match.
[0012]
[Action]
As a study to reduce the vibration and noise of hydraulic pumps, the vibration and noise generated by the swash plate type hydraulic pump were measured, analyzed and examined, and as a result, strong sound was radiated from the rear part, that is, the end face on the valve plate side, and the cause Was found to be because the whole pump vibrated rigidly in the axial direction in the same phase as the gantry.
[0013]
As a vibration model of a swash plate type hydraulic pump, as shown in FIG. 7, a pump and a gantry can be simulated in a four-mass system. M CF , M P , M C , and M CR represent the mass of the front part of the pump casing, the mass of the piston and the drive shaft, the mass of the cylinder, and the mass of the rear part of the pump casing, respectively. K P and C P represent the spring constant and the damping constant of the rolling bearing of the drive shaft, respectively. K and C represent a spring constant and a damping constant between the piston and the cylinder, respectively. C C represents a damping constant between the piston and the valve plate. K B, K C represents respectively a spring constant of the bracket and the pump casing. I F, I P, I C , I R denotes a pump casing front, the piston and the drive shaft, a cylinder, and the vibration intensity of the pump casing rear. F represents pressure pulsation.
[0014]
FIGS. 8 and 9 show the results of a vibration analysis performed by a computer based on the simulation of FIG. FIG. 8 shows the pressure pulsation applied between the piston and the cylinder. FIG. 9 shows an analysis value of the simulation result as a broken line and an actual measurement value as a solid line with respect to the vibration acceleration, and it can be seen that these results are almost the same.
[0015]
From these analysis results, (1) the pump support system is asymmetric, so that when the internal force due to pressure pulsation acts on the piston and cylinder, this rigid body vibration is excited. (2) The main acoustic radiation of the pump is reduced. First, it is necessary to reduce the pressure pulsation first, and (3) the rigidity of the support portion of the pump also has an important meaning.
[0016]
The present invention has been devised based on the above analysis results, and uses a symmetrical tandem pump and matches the phases of the pumping actions of the front and rear pumps, thereby canceling internal rigid body vibration and reducing noise. Things.
[0017]
According to the present invention, a tandem type structure in which a pair of swash plate hydraulic pump motors are connected to each other on the valve plate side and connected by a valve block so that the positions of the top and bottom dead centers of the reciprocating motion of the piston in the cylinder block coincide. In this double pump, the rotating shafts are connected so that the phases of the reciprocating motions of the pistons in the respective cylinder blocks match. When the rotating shafts are connected, they can be adjusted in small steps by meshing the splines. As a result, the generated vibrations are in opposite directions, and cancel each other out. Therefore, low vibration and low noise can be achieved, and propagation of vibration and generation of secondary vibration can be prevented without using a vibration isolating structure.
[0018]
According to the invention, when the suction and discharge ports are merged and the pair of hydraulic pump motors externally operate as one hydraulic pump motor, the pair of hydraulic pump motors operate under the same conditions. Vibrations and noises generated by the respective hydraulic pump motors can be made almost equal, and the generation of vibrations and noises to the outside can be remarkably suppressed by canceling each other.
[0019]
【Example】
FIG. 1 shows a configuration of a hydraulic pump 20 according to one embodiment of the present invention. The hydraulic pump 20 is formed by connecting the front pump 21a and the rear pump 21b in common with the axis of the drive shaft 22 and serially connecting the front and rear. The configurations inside the front pump 21a and the rear pump 21b are basically the same. Corresponding portions have the same reference characters allotted, and are distinguished by the suffixes a and b. When referring to components in general, only reference numerals are used.
[0020]
Both the front pump 21a and the rear pump 21b are variable displacement axial pumps. A swash plate 23 a is provided to change the capacity, and is inclined with respect to the drive shaft 22. Cylinder blocks 24a and 24b are provided on the axis of the drive shaft 22. A plurality of bores are formed in the cylinder block 24a at intervals in the circumferential direction, and a piston 25a can reciprocate in each bore in an axial direction parallel to the axis of the drive shaft 22. The tip of the piston 25a is pressed against the surface of the swash plate 23a via the slipper 26a. The inclination angle of the swash plate 23a is controlled by a servo piston 27a forming a regulator.
[0021]
Supply and discharge of hydraulic oil into and from the bores of the cylinder blocks 24a and 24b are performed via valve plates 28a and 28b, respectively. Hydraulic oil is supplied to or discharged from the valve plates 28a and 28b via a valve block 29. The front pump 21a and the rear pump 21b are configured in casings 30a and 30b, respectively.
[0022]
The front pump 21a and the rear pump 21b are interconnected by a pump joint 31. The hydraulic pump 20 as a whole is mounted on a bracket 32 via mounting bolts 33. The bracket 32 is fixed by a mounting bolt 36 to a device main body 35 such as a hydraulic device on which a common base plate 34 is provided. The rotation shafts 38a and 38b of the front pump 21a and the rear pump 21b to which the pump joint 31 is connected are provided with splines as described later, and the rotation phase can be adjusted.
[0023]
FIG. 2 shows a state of splines provided on the rotating shaft 38 and the cylinder block 24. As shown in FIG. 2A, a male spline 40 connected to the cylinder block 24 and a male spline 41 connected to the pump joint 31 are formed on the rotating shaft 38. As shown in FIG. 2B, a plurality of bores 42 are formed in the cylinder block 24 at intervals in the circumferential direction. At the center, a female spline 44 corresponding to the male spline 40 of the rotating shaft 38 is formed. The male spline 40 of the rotating shaft 38 is fitted to the female spline 44 of the cylinder block 24. The male spline 41 of the rotating shaft 38 is fitted to a female spline formed on the pump joint 30. Each of the pumps 21a and 21b is processed by adjusting the phase of each spline to a single cylinder bore 42, and the pumps 21a and 21b are assembled by aligning the positions of the bore 42 holes. The phase of the reciprocating motion of the piston 25 can be matched. Further, even when the phase of the spline processing is arbitrarily processed, the phase can be adjusted by the following method.
[0024]
In this embodiment, nine bores 42 are formed at regular intervals, 20 male splines 40 and female splines 44 are formed at regular intervals, and 17 male splines 41 are formed at regular intervals. These numbers 9, 20, and 17 have a prime number relationship that does not have a common divisor, and the phase of the front pump 21a and the rear pump 21b is precisely adjusted by changing the engagement of the pump joint 31 and the cylinder block 29. be able to. That is, since the number of teeth of the spline is 20 and 17, the phase can be adjusted in steps of 0.118 ° of a quotient obtained by dividing 40 ° of one cycle by 20 × 17 = 340. For example, as shown in FIG. 2B, when the positions of the bore 42 and the spline groove 44 are aligned at the uppermost portion, the phase difference between the ninth female spline 44 and the fourth bore 42 in the clockwise direction is obtained. Is 3.636 °, and the phase difference of the spline groove 44 with respect to the bore 42 can be adjusted by this step. The phase difference between the clockwise third spline groove 41 shown in FIG. 2A and the clockwise second bore 42 shown in FIG. 2B is 2.000 °. The phase difference can be adjusted based on this reference. By combining both adjustments, the phase difference can be adjusted in units of 0.118 ° as described above.
[0025]
FIG. 3 shows a passage of hydraulic oil formed inside the cylinder block 29 of FIG. Hydraulic oil sucked from the common suction port 50 branches into suction passages 51a and 51b and is set on the valve plates 28a and 28b, respectively. The hydraulic oil delivered from the valve plates 28a and 28b is discharged from the discharge paths 52a and 52b, respectively. The hydraulic oil discharged from the separate outlet ports 52a and 52b can be used for different purposes.
[0026]
FIG. 4 shows a configuration of a valve block 59 according to another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 1 and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. It should be noted that the discharge paths 52a and 52b join the common discharge port 60. If the valve block 59 is used, the front pump 21a and the rear pump 21b externally operate as an integrated pump, and operating conditions such as the discharge pressure are the same. For this reason, the vibrations generated from the cylinder blocks 24a and 24b are almost the same, and only the directions are reversed, so that they can cancel each other and the generation level can be abnormally reduced.
[0027]
FIG. 5 shows the concept of phase matching according to the embodiment of FIG. As shown in FIG. 5A, the discharge pressure of the front pump 21a fluctuates every 40 degrees of rotation of the drive shaft 22 because nine bores 42 are formed at equal intervals. As shown in FIG. 5 (2), if the discharge pressure of the rear pump 21b has a phase delay of x degrees compared to the discharge pressure of the front pump 21a, the phase is advanced by the adjustment for shifting the meshing position of the spline. Thus, the vibrations of the cylinder blocks 24a and 24b are canceled each other, and the vibration and noise transmitted to the outside can be reduced. In each of the above embodiments, the hydraulic pump 20 has been described. However, the swash plate type hydraulic pump can also be used as a rotary actuator such as a hydraulic motor. Occurrence can be reduced.
[0028]
Further, a fixed capacity type in which the inclination angle of the swash plate 23 is fixed may be used.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a pair of swash plate type hydraulic piston motor pumps are opposed to each other in the axial direction, and the angle at which the rotating shafts are connected is adjusted in small increments so that the generated vibrations cancel each other. Therefore, the vibration and noise of the hydraulic piston pump itself can be reduced. Thus, when the hydraulic piston pump motor of the present invention is mounted on a hydraulic device or the like, the axial vibration can be sufficiently reduced without providing a vibration isolating structure. Since no vibration isolating structure is provided, there is no reduction in the life or reliability due to a rubber material or the like as a vibration isolating material.
[0030]
In general, when comparing one large-capacity hydraulic pump motor with a pair of half-capacity hydraulic pump motors, using a small-capacity pump increases the manufacturing cost due to mass production effects and the like. It may be reduced. It is well known that a small double pump or the like can operate at a higher speed, so that the weight is smaller than that of a large single pump.
[0031]
Further, according to the present invention, since the pair of hydraulic pump motors operates as a single pump as a whole, the conditions of vibration generation in each hydraulic pump motor match, and the reduction effect due to cancellation can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a rotary shaft and a cylinder block of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a simplified front view of the valve block of the embodiment of FIG.
FIG. 4 is a simplified front view of a valve block according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a temporal change of a front pump discharge pressure and a rear pump discharge pressure of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 6 is a partially cutaway front view showing a configuration of a conventional hydraulic piston pump.
FIG. 7 is a block diagram showing a four-mass system simulation model for vibration analysis of a swash plate type hydraulic pump.
FIG. 8 is a graph showing an input waveform to the model of FIG. 7;
9 is a graph showing the simulated waveform and the actually measured waveform of FIG. 7 by a broken line and a solid line, respectively.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 20 hydraulic pump 21a front pump 21b rear pump 22 drive shaft 23a swash plate 24a, 24b cylinder block 25a piston 28a, 28b valve plate 29, 59 valve block 31 pump joint 32 bracket 35 device body 38, 38a, 38b rotating shaft 40, 41 male Spline 44 Female spline 42 Bore 50 Common suction port 60 Common discharge port

Claims (2)

回転軸に平行な複数のボアが円周方向に等間隔で形成されるシリンダブロックと、
シリンダブロックの各ボア内を軸線方向に往復運動可能な複数のピストンと、
シリンダブロックの回転軸線方向の一端側に配置され、各ピストンの先端が押し付けられ、シリンダブロックの回転軸に対して傾斜している斜板と、
シリンダブロックの回転軸線方向の他端側に配置され、各ボアに作動油を供給または排出させるための弁板と、を備える斜板式油圧ポンプモータが一対設けられ、
前記一対の斜板式油圧ポンプモータは弁板側同士がバルブブロックによって結合され、上下死点の位置を一致させ、回転軸同士を継手で連結した対称なタンデム型構造のダブルポンプにおいて、
シリンダブロックと回転軸との間、および回転軸と継手との間はそれぞれ周方向に等間隔に形成されるスプラインで連結され、各スプライン結合のスプラインの数とシリンダブロックのボアの数とは互いに素数関係にあり、
各シリンダブロック内のピストン往復運動の位相が一致するように、シリンダブロックと回転軸との間、および回転軸と継手との間が連結されることを特徴とする油圧ピストンポンプモータ。
A cylinder block in which a plurality of bores parallel to the rotation axis are formed at equal intervals in the circumferential direction;
A plurality of pistons capable of reciprocating in the axial direction within each bore of the cylinder block;
A swash plate that is arranged on one end side in the rotation axis direction of the cylinder block, the tip of each piston is pressed, and is inclined with respect to the rotation axis of the cylinder block,
A pair of swash plate type hydraulic pump motors, which are arranged on the other end side in the rotation axis direction of the cylinder block and include a valve plate for supplying or discharging hydraulic oil to each bore, are provided.
The pair of swash plate type hydraulic pump motors is a symmetrical tandem type double pump in which the valve plate sides are connected to each other by a valve block, the positions of the top and bottom dead centers are matched, and the rotating shafts are connected by a joint.
The cylinder block and the rotary shaft, and the rotary shaft and the joint are connected by splines formed at equal intervals in the circumferential direction, and the number of splines of each spline connection and the number of bores of the cylinder block are mutually different. Are in prime relation,
A hydraulic piston pump motor wherein a connection is made between a cylinder block and a rotating shaft and between a rotating shaft and a joint so that phases of reciprocating movements of pistons in respective cylinder blocks match.
前記一対の油圧ポンプモータへは、共通吸入管路から分岐して作動油が供給され、
各油圧ポンプモータから排出される作動油は、共通吐出管路に合流することを特徴とする請求項1記載の油圧ピストンポンプモータ。
Hydraulic oil is supplied to the pair of hydraulic pump motors by branching from a common suction line,
2. The hydraulic piston pump motor according to claim 1, wherein the hydraulic oil discharged from each hydraulic pump motor joins a common discharge pipe.
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