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JP7637554B2 - Variable displacement swash plate type hydraulic pump and construction machine equipped with same - Google Patents
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Variable displacement swash plate type hydraulic pump and construction machine equipped with same Download PDF

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Description

本発明は、例えばホイールローダ、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械において走行用、旋回用の油圧モータを駆動するのに好適な可変容量型斜板式油圧ポンプ、及びそれを備えた建設機械に関する。 The present invention relates to a variable displacement swash plate type hydraulic pump suitable for driving hydraulic motors for traveling and turning in construction machinery such as wheel loaders, hydraulic excavators, and hydraulic cranes, and to a construction machinery equipped with the same.

ホイールローダ等の建設機械に用いられる可変容量型斜板式油圧ポンプは、基本的には、下記特許文献1、2、3等にも記載のように、中空部を有するケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる(該シリンダブロック内に前記回転軸周りに所定角度間隔で前記回転軸と平行に形成された)複数個(通常は奇数個、例えば9個)のシリンダ(穴)と、これら各シリンダ内に往復動可能に嵌挿されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、これらの各ピストンの突出端部に球面継手等を介して揺動可能に装着されたシューと、表面側が各シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の左右一対の円筒凸面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記左右一対の円筒凸面部が滑り嵌合する左右一対の円筒凹面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは反対側に設けられ各シリンダと間欠的に連通するように円弧状の長穴(周方向に長い穴)からなる左右一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートと、を備え、傾転アクチュエータによりクレイドルに対して斜板の傾転角を変えることによって、ピストンのストローク量を可変、つまり、ポンプ容量を制御できるようになっている。 As described in the following Patent Documents 1, 2, 3, etc., a variable displacement swash plate type hydraulic pump used in construction machinery such as wheel loaders basically comprises a casing having a hollow portion, a rotating shaft rotatably mounted in the casing, a cylinder block mounted within the casing so as to rotate integrally with the rotating shaft, a plurality of cylinders (holes) (usually an odd number, for example, nine) extending in the axial direction and spaced apart from one another in the circumferential direction of the cylinder block (formed in the cylinder block at predetermined angular intervals around the rotating shaft and parallel to the rotating shaft), pistons inserted in each of these cylinders so as to be capable of reciprocating motion, with one axial end protruding from the cylinder, shoes swingably mounted to the protruding ends of each of these pistons via a spherical joint or the like, and a surface side The device is equipped with a swash plate having a pair of left and right cylindrical convex portions for tilting on the back side thereof, which is a smooth sliding surface that guides each shoe, a cradle provided at one end of the casing and provided with a pair of left and right cylindrical concave portions into which the pair of left and right cylindrical convex portions slide to support the swash plate so that it can be tilted, a tilt actuator for tilting the swash plate, and a valve plate provided on the opposite side of the swash plate in the casing and having a pair of left and right supply and discharge ports formed of arc-shaped elongated holes (holes long in the circumferential direction) sandwiched between a pair of switching lands so as to intermittently communicate with each cylinder. By changing the tilt angle of the swash plate relative to the cradle using the tilt actuator, the stroke amount of the piston can be changed, i.e., the pump capacity can be controlled.

上記のような可変容量型斜板式油圧ポンプが用いられる建設機械の一つであるホイールローダは、フロントアタッチメントとしてリフトアーム、バケットを駆動する各油圧シリンダと、走行するための油圧モータ等の油圧アクチュエータを有し、それらを適宜操作することにより、土砂の掘削、移動等の作業をするものである。このホイールローダは、エンジンにより駆動される開回路用油圧ポンプから吐出される圧油をフロント用シリンダの駆動速度と方向を制御する方向切換弁を有する。方向切換弁は、オペレータによる操作レバー入力に応じて制御され、油圧ポンプからの圧油を各シリンダへ供給するように切り換えられる。 A wheel loader, which is one type of construction machinery that uses a variable displacement swash plate hydraulic pump as described above, has hydraulic cylinders that drive the lift arm and bucket as a front attachment, and hydraulic actuators such as a hydraulic motor for traveling, and performs tasks such as excavating and moving earth and sand by appropriately operating these. This wheel loader has a directional control valve that controls the drive speed and direction of the front cylinder with pressurized oil discharged from the open circuit hydraulic pump driven by the engine. The directional control valve is controlled in response to the operator's input using an operating lever, and is switched so that pressurized oil from the hydraulic pump is supplied to each cylinder.

一方、走行モータを駆動する油圧ポンプは閉回路で構成されており、走行の前後切換えや速度調節を油圧ポンプの傾転制御により行っている。この場合、油圧ポンプの応答性は、走行の加減速性能に影響するため、とても重要な性能となっている。特に、車両の走行に使用される閉回路用油圧ポンプの傾転応答の遅れは、走行停止までの遅れにつながることから、できるだけ小さくすることが望ましい。 Meanwhile, the hydraulic pump that drives the travel motor is configured as a closed circuit, and forward/rearward switching and speed adjustment are performed by tilt control of the hydraulic pump. In this case, the responsiveness of the hydraulic pump is a very important performance because it affects the acceleration and deceleration performance of the vehicle. In particular, delays in the tilt response of the closed circuit hydraulic pump used to drive the vehicle lead to delays until the vehicle stops, so it is desirable to keep this as small as possible.

特許第5777411号公報Patent No. 5777411 特開2005-35140号公報JP 2005-35140 A 特開平7-103134号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-103134

上記した可変容量型斜板式油圧ポンプにおいては、高圧ポートに連通しているピストンの荷重を受けることで、斜板にはピストン荷重の合力(以下、作用点と呼ぶ)が上死点(TDC)側にずれて作用する。前記のように斜板の裏側には円筒凸面が形成されており、その円筒凸面の中心は回転軸に対して垂直方向に位置している。その結果、ピストン合力は斜板の傾斜角を小さくする方向に作用する。以下、これを傾転モーメントと呼ぶ。 In the above-mentioned variable displacement swash plate hydraulic pump, the swash plate receives the load of the piston connected to the high pressure port, and the resultant force of the piston load (hereinafter referred to as the point of application) acts on the swash plate shifted toward the top dead center (TDC). As mentioned above, a cylindrical convex surface is formed on the back side of the swash plate, and the center of this cylindrical convex surface is located perpendicular to the rotation axis. As a result, the piston resultant force acts in a direction that reduces the tilt angle of the swash plate. Hereinafter, this is referred to as the tilt moment.

この傾転モーメントの影響で、斜板式油圧ポンプは、容量を増加させる動作は遅く、容量を減らす動作は速くなる傾向がある。 Due to the effect of this tilting moment, swash plate type hydraulic pumps tend to be slower when increasing capacity and faster when decreasing capacity.

ところが、油圧ポンプが走行用の油圧モータと閉回路を構成している場合、坂道の下り時などは油圧ポンプが回される、いわゆるモータ作用することがある。この場合、ピストン荷重の合力による傾転モーメントは傾転角を大きくする側に作用する。それ故に、走行を停止させようとすると傾転モーメントが傾転を下げるのを妨げる側に作用するため、走行停止が遅くなるという問題がある。このように油圧ポンプが走行用の油圧モータと閉回路を構成している場合、下り坂における走行停止までの遅れにつながるため、油圧ポンプがモータ作用したときのポンプ傾転応答の改善が求められている。 However, when the hydraulic pump and the hydraulic motor for traveling form a closed circuit, the hydraulic pump may rotate, acting as a motor, when going downhill. In this case, the tilt moment caused by the resultant force of the piston load acts on the side that increases the tilt angle. Therefore, when trying to stop traveling, the tilt moment acts on the side that prevents the tilt from decreasing, resulting in a problem that stopping traveling is delayed. When the hydraulic pump and the hydraulic motor for traveling form a closed circuit like this, this leads to a delay until traveling stops on downhill slopes, so there is a demand for improving the pump tilt response when the hydraulic pump acts as a motor.

このような傾転応答性の問題を解消するための一つの方策として、傾転アクチュエータとしてより出力の大きなものを用いることが考えられるが、この方策は、当然ながら、傾転アクチュエータの巨大化、ひいては、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップ等を招き、採用することは難しい。 One way to solve this problem with tilt response is to use a tilt actuator with a higher output, but this would naturally require the tilt actuator to be larger, which would in turn lead to larger hydraulic pumps, increased weight and increased costs, making it difficult to adopt.

また、傾転応答性改善のためにシリンダ内の圧力を急激に切り換えると吐出圧力脈動が大きくなり、振動・騒音が増大するという問題が生じる。 In addition, if the pressure inside the cylinder is suddenly changed to improve rotation response, the discharge pressure pulsation becomes large, causing problems such as increased vibration and noise.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことなく、また、振動・騒音を増大させることなく、傾転応答性を改善することができ、信頼性の高い可変容量型斜板式油圧ポンプを提供することにある。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide a highly reliable variable displacement swash plate type hydraulic pump that can improve rotation response without increasing the size, weight, or cost of the hydraulic pump, and without increasing vibration and noise.

また、他の目的とするところは、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプが搭載された建設機械において、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができ、操作性及び安全性の高い建設機械を提供することにある。 Another object is to provide a construction machine equipped with the variable displacement swash plate type hydraulic pump of the present invention that can improve tilt response when going downhill, etc., and thus provides a construction machine that is easy to operate and safe.

上記目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプは、基本的には、ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる複数個のシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、該ピストンの突出端部に装着されたシューと、表面側が前記シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の斜板側円筒面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記斜板側円筒面部が滑り嵌合するクレイドル側円筒面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは軸方向の反対側に設けられ前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートとを備え、前記シリンダ内と、前記シューと前記摺動面との間の部分が前記ピストン及び前記シューに形成された油路を介して連通している。そして、前記斜板側円筒面部と前記クレイドル側円筒面部との間を潤滑すべく前記斜板側円筒面部に圧力ポケットが設けられ、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の上死点側に第1連通孔一端が開口し、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の下死点側に第2連通孔の一端が開口し、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより上死点側の部位に第1副ポケット設けられ、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより下死点側の部位に第2副ポケットが設けられ、前記第1連通孔の他端が前記第2副ポケットに連通するとともに、前記第2連通孔の他端が前記第1副ポケットに連通し、前記第1副ポケットは、前記斜板の傾転角が予め定められた所定角度以下のときは前記クレイドル側円筒面部に収まり、前記斜板の傾転角が前記所定角度を超えるとその一部が前記クレイドル側円筒面部からはみ出すように設定されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the variable displacement swash plate hydraulic pump according to the present invention basically comprises a casing, a rotary shaft rotatably provided in the casing, a cylinder block provided within the casing so as to rotate integrally with the rotary shaft, a plurality of cylinders spaced apart in the circumferential direction of the cylinder block and extending in the axial direction, pistons reciprocally inserted within the cylinders, one axial end of each piston protruding from the cylinder, shoes attached to the protruding ends of the pistons, and a swash plate-side cylindrical surface portion for tilting the pistons, the front side of each of which is a smooth sliding surface for guiding the shoes, and the rear side of each of which is a swash plate-side cylindrical surface portion for tilting the pistons. the swash plate having a cradle side cylindrical surface portion into which the swash plate side cylindrical surface portion slides and fits so as to support the swash plate so that it can be tilted; a tilting actuator for tilting the swash plate; and a valve plate provided on the axially opposite side of the swash plate in the casing, the valve plate having a pair of supply and discharge ports formed between a pair of switching lands and intermittently communicating with each of the cylinders, and the inside of the cylinder and the portion between the shoe and the sliding surface are connected via an oil passage formed in the piston and the shoe. A pressure pocket is provided on the swash plate side cylindrical surface portion to lubricate between the swash plate side cylindrical surface portion and the cradle side cylindrical surface portion, one end of a first communication hole opens on the top dead center side of the orbit of the shoe on the sliding surface of the swash plate, one end of a second communication hole opens on the bottom dead center side of the orbit of the shoe on the sliding surface of the swash plate, a first sub- pocket is provided on the swash plate side cylindrical surface portion at a position on the top dead center side of the pressure pocket, and a second sub-pocket is provided on the swash plate side cylindrical surface portion at a position on the bottom dead center side of the pressure pocket, the other end of the first communication hole communicates with the second sub-pocket and the other end of the second communication hole communicates with the first sub-pocket, and the first sub-pocket is set to fit within the cradle side cylindrical surface portion when the tilt angle of the swash plate is equal to or less than a predetermined angle, and a part of the first sub-pocket protrudes from the cradle side cylindrical surface portion when the tilt angle of the swash plate exceeds the predetermined angle.

本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプによれば、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことなく、また、振動・騒音を増大させることなく、特定時において、傾転モーメントを低減することができる。そのため、傾転応答性を高めることができ、信頼性を向上させることができる。 The variable displacement swash plate type hydraulic pump of the present invention can reduce the tilt moment at specific times without increasing the size, weight, or cost of the hydraulic pump, and without increasing vibration and noise. This can improve tilt responsiveness and reliability.

また、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプが搭載された建設機械においては、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができるので、走行操作性がアップするとともに、安全性の向上も図ることができる。 In addition, in construction machinery equipped with the variable displacement swash plate type hydraulic pump of the present invention, tilt response can be improved when going downhill, etc., improving driving operability and improving safety.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations, and advantages other than those described above will become clear from the description of the embodiments below.

本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態が適用された建設機械の一つであるホイールローダの一例の油圧回路図。1 is a hydraulic circuit diagram of an example of a wheel loader, which is one type of construction machine to which an embodiment of a variable displacement swash plate type hydraulic pump according to the present invention is applied. 本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態の全体断面図。1 is an overall cross-sectional view of an embodiment of a variable displacement swash plate type hydraulic pump according to the present invention; 図2に示される油圧ポンプの斜板周りの構成の説明に供される概略図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration around a swash plate of the hydraulic pump shown in FIG. 2 . 図3に示される副ポケット(第1副ポケット)の位置、大きさの説明に供される概略図であり、(a)は斜板の傾転が中立のとき、(b)は斜板の傾転が予め定められた所定角度(最小傾転角)のとき、(c)は斜板の傾転が予め定められた所定角度(最小傾転角)を超えたときを示す図。4A is a schematic diagram illustrating the position and size of the sub-pocket (first sub-pocket) shown in FIG. 3, in which (a) shows the state when the inclination of the swash plate is neutral, (b) shows the state when the inclination of the swash plate is at a predetermined angle (minimum tilt angle), and (c) shows the state when the inclination of the swash plate exceeds the predetermined angle (minimum tilt angle). 図2、図3に示される斜板の摺動面側から見た概略図。FIG. 4 is a schematic view of the swash plate shown in FIGS. 2 and 3 as viewed from a sliding surface side. 図2に示されるバルブプレートの構成の説明に供される概略図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the valve plate shown in FIG. 2 . 副ポケットの他例を示す斜板の裏面側から見た概略図。FIG. 11 is a schematic view showing another example of a sub-pocket as viewed from the rear surface side of the swash plate. 副ポケットの更なる他例を示す斜板の裏面側から見た概略図。FIG. 11 is a schematic view showing yet another example of a sub-pocket as viewed from the rear surface side of the swash plate.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る可変容量型斜板式油圧ポンプの一実施形態が適用された建設機械の一つであるホイールローダの一例の油圧回路図である。以下、まずホイールローダ50を説明する。 Figure 1 is a hydraulic circuit diagram of an example of a wheel loader, which is one type of construction machine to which an embodiment of a variable displacement swash plate type hydraulic pump according to the present invention is applied. First, the wheel loader 50 will be described below.

図1において、ホイールローダ50は、動力源としてエンジン1を備え、このエンジン1により油圧ポンプ2を駆動するようになっている。油圧ポンプ2はタンク5に貯留される作動油を吸い上げて、圧油を吐出する。油圧ポンプ2は、方向切換弁3を介して、アクチュエータである油圧シリンダ4に接続されている。図示の主リリーフ弁6は、油圧ポンプ2の最高圧力を制限するために設けられている。パイロットポンプ7は油圧ポンプ2の軸に連結されており、パイロットポンプ7の吐出油は、操作レバー8とポンプレギュレータ9に供給される。操作レバー8には減圧弁が内蔵されており、操作方向それぞれの操作量に比例した2次圧力を発生する。この2次圧力は方向切換弁3のパイロットポート3a、3bに供給されており、方向切換弁3の開度はこの2次圧力によって制御される。以上の油圧回路は、タンク5から油圧ポンプ2が油を吸い上げて、吐出した油を方向切換弁3を経て、油圧シリンダ4あるいはセンタバイパスからタンク5に戻る開回路システムである。開回路システムは、主にフロントアクチュエータを駆動する回路に用いられる。 In FIG. 1, the wheel loader 50 is equipped with an engine 1 as a power source, and this engine 1 drives a hydraulic pump 2. The hydraulic pump 2 draws up hydraulic oil stored in a tank 5 and discharges pressurized oil. The hydraulic pump 2 is connected to a hydraulic cylinder 4, which is an actuator, via a directional control valve 3. The illustrated main relief valve 6 is provided to limit the maximum pressure of the hydraulic pump 2. A pilot pump 7 is connected to the shaft of the hydraulic pump 2, and the discharged oil of the pilot pump 7 is supplied to an operating lever 8 and a pump regulator 9. The operating lever 8 has a built-in pressure reducing valve, which generates a secondary pressure proportional to the amount of operation in each operating direction. This secondary pressure is supplied to the pilot ports 3a and 3b of the directional control valve 3, and the opening of the directional control valve 3 is controlled by this secondary pressure. The above hydraulic circuit is an open circuit system in which the hydraulic pump 2 draws up oil from the tank 5, and the discharged oil passes through the directional control valve 3 and returns to the tank 5 from the hydraulic cylinder 4 or center bypass. Open circuit systems are primarily used for circuits that drive front actuators.

一方、エンジン1は、前記開回路システムの油圧ポンプ2と同時に、歯車等を介して本実施形態の可変容量型斜板式油圧(ピストン)ポンプ10を駆動するようになっている。該油圧ポンプ10は、走行用の油圧モータ11と閉回路を構成している。このように、油圧ポンプ10と走行用の油圧モータ11とを閉回路構成とすることにより、ホイールローダ50の車体12の前進・後進(前後方向走行)およびその速度を油圧ポンプ10の斜板の傾転角度によって制御することができ、装置構成の簡素化、エネルギー効率の向上等を図ることができる。 Meanwhile, the engine 1 drives the variable displacement swash plate type hydraulic (piston) pump 10 of this embodiment via gears and the like, simultaneously with the hydraulic pump 2 of the open circuit system. The hydraulic pump 10 forms a closed circuit with the hydraulic motor 11 for traveling. By forming the hydraulic pump 10 and the hydraulic motor 11 for traveling in this closed circuit configuration, the forward and backward (forward and backward traveling) and speed of the vehicle body 12 of the wheel loader 50 can be controlled by the tilt angle of the swash plate of the hydraulic pump 10, simplifying the device configuration and improving energy efficiency, etc.

上記閉回路用の油圧ポンプ10は、図2に示すように、内部が空洞の有底筒状のフロントケーシング21と底蓋状のリヤケーシング22とからなるポンプケーシング(単にケーシングとも呼ぶ)20を備える。このポンプケーシング20の両端に設けられた軸受21A、22Aに回転軸25の両端近くが回転可能に支持され、この回転軸25の一端側(フロント側)に設けられたスプライン軸部25aが動力源に連結されるようになっている。回転軸25の中間スプライン軸部25bには、厚肉短円筒状のシリンダブロック23が外嵌固定されており、回転軸25とシリンダブロック23とは一体回転するようになっている。 As shown in FIG. 2, the closed circuit hydraulic pump 10 is equipped with a pump casing (also simply called the casing) 20 consisting of a hollow, bottomed cylindrical front casing 21 and a bottom-lid-shaped rear casing 22. A rotating shaft 25 is rotatably supported near both ends by bearings 21A and 22A provided at both ends of the pump casing 20, and a splined shaft portion 25a provided at one end (front side) of the rotating shaft 25 is connected to a power source. A thick-walled, short cylindrical cylinder block 23 is fitted and fixed to the middle splined shaft portion 25b of the rotating shaft 25, so that the rotating shaft 25 and the cylinder block 23 rotate together.

シリンダブロック23には、回転軸25の回転軸線Oを中心とする同心円上に(換言すれば、シリンダブロック23の周方向に離間して)複数個(通常は奇数個、例えば9個)のシリンダ(穴)24が所定角度間隔をあけて回転軸25と平行に(換言すれば、軸方向に伸びるように)形成されている。各シリンダ24には、リヤ側が開口した有底円筒状のピストン27が往復摺動可能に嵌挿されている。 In the cylinder block 23, a plurality of cylinders (holes) 24 (usually an odd number, for example, nine) are formed on a concentric circle (in other words, spaced apart in the circumferential direction of the cylinder block 23) centered on the rotation axis O of the rotary shaft 25 and parallel to the rotary shaft 25 at predetermined angular intervals (in other words, extending in the axial direction). A cylindrical piston 27 with a bottom and an opening on the rear side is inserted into each cylinder 24 so that it can slide back and forth.

また、ピストン27の先端(軸方向のフロント側端部)はシリンダ24から突出し、このピストン27の先端(シリンダ24からの突出端部)には球面継手付きシュー28が揺動可能に連結されている。なお、球面継手は、ピストン27側に設けられてもよい。ブッシング29は、バネによってリテーナ30を介してシュー28を斜板31の平面からなる表面側の平滑な摺動面31cに押し付けている。斜板31における摺動面31cの裏側には、凸状の円筒面で構成される傾転用の円筒凸面部31a、31b(図3参照)が回転軸線Oを挟んで両側(左右一対)に形成されている。この円筒凸面部31a、31bに合せるように凹状の円筒面で構成される円筒凹面部32a、32b(図3参照)を有するクレイドル32がフロントケーシング21(つまり、ケーシング20のフロント側)に取り付けられている。円筒凸面部31a、31bと円筒凹面部32a、32bとは滑り嵌合し、これによって、クレイドル32は斜板31を傾転可能に支持する。なお、円筒凸面部31a、31bと円筒凹面部32a、32bの形状は逆、つまり、斜板31の裏面を凹状の円筒面で構成し、クレイドル32の表面を凸状の円筒面で構成して嵌合させてもよい。シリンダ24内は、ピストン27及び球面継手付きシュー28の中心に形成された油路39を介して、シュー28と斜板31の摺動面31cとの間の部分に連通する。 The tip of the piston 27 (front end in the axial direction) protrudes from the cylinder 24, and a shoe 28 with a spherical joint is swingably connected to the tip of the piston 27 (the end protruding from the cylinder 24). The spherical joint may be provided on the piston 27 side. The bushing 29 presses the shoe 28 against the smooth sliding surface 31c on the surface side of the swash plate 31, which is a flat surface, via the retainer 30 by a spring. On the back side of the sliding surface 31c of the swash plate 31, cylindrical convex surface portions 31a, 31b (see FIG. 3) for tilting, which are composed of convex cylindrical surfaces, are formed on both sides (left and right pair) of the rotation axis O. A cradle 32 having cylindrical concave surface portions 32a, 32b (see FIG. 3) composed of concave cylindrical surfaces to match the cylindrical convex surface portions 31a, 31b, is attached to the front casing 21 (i.e., the front side of the casing 20). The cylindrical convex surface portions 31a, 31b and the cylindrical concave surface portions 32a, 32b are slidably fitted together, so that the cradle 32 supports the swash plate 31 so that it can tilt. The shapes of the cylindrical convex surface portions 31a, 31b and the cylindrical concave surface portions 32a, 32b may be reversed, that is, the back surface of the swash plate 31 may be configured as a concave cylindrical surface, and the front surface of the cradle 32 may be configured as a convex cylindrical surface, and then they may be fitted together. The inside of the cylinder 24 is connected to the portion between the shoe 28 and the sliding surface 31c of the swash plate 31 via an oil passage 39 formed in the center of the piston 27 and the spherical joint shoe 28.

斜板31の傾転角は、傾転アクチュエータとしての図示しないサーボピストンにより斜板31を押し引きすることで制御される。斜板31の傾転角を変えることによって、ピストン27のストローク量を可変、つまり、ポンプ容量を制御することができる。各シリンダ24のリヤ側(ピストン27側とは反対側)には長円からなるシリンダポート24bが形成されており、ピストン27がシリンダ24内で往復摺動することによりシリンダポート24bを介して油の吐出吸入が行われる。 The tilt angle of the swash plate 31 is controlled by pushing and pulling the swash plate 31 with a servo piston (not shown) that acts as a tilt actuator. By changing the tilt angle of the swash plate 31, the stroke amount of the piston 27 can be varied, i.e., the pump capacity can be controlled. An oval cylinder port 24b is formed on the rear side of each cylinder 24 (the opposite side to the piston 27 side), and oil is discharged and sucked through the cylinder port 24b as the piston 27 slides back and forth within the cylinder 24.

リヤケーシング22(ケーシング20のリヤ側であって、シリンダブロック23を挟んで斜板31とは軸方向の反対側)には、シリンダブロック23のリヤ側の面が摺接するバルブプレート34が固定されている。バルブプレート34には、図6を参照すればよく分かるように、左右一対の円弧状の長穴(周方向に長い穴)からなる給排用のAポート34aとBポート34bとが一対の切換ランド34td、34bdを挟んで形成されている。また、リヤケーシング22には、バルブプレート34のAポート(給排ポート)34aに繋がる給排用のA通路22aと、バルブプレート34のBポート(給排ポート)34bに繋がる給排用のB通路22bとが設けられている。ここでは、Aポート34a、A通路22aは車体12が前進する側に油を吐出し、Bポート34b、B通路22bは車体12が後進する側に油を吐出するようになっており、Aポート34a、A通路22aの吐出時のピストン上死点をTDC、下死点をBDCと呼ぶことにする(図6参照)。 A valve plate 34 is fixed to the rear casing 22 (the rear side of the casing 20, the axial opposite side of the swash plate 31 across the cylinder block 23), with which the rear surface of the cylinder block 23 slides. As can be seen from FIG. 6, the valve plate 34 has a pair of arc-shaped long holes (long holes in the circumferential direction) for supply and discharge, A port 34a and B port 34b, which are formed on either side of a pair of switching lands 34td and 34bd. The rear casing 22 also has a supply and discharge A passage 22a connected to the A port (supply and discharge port) 34a of the valve plate 34, and a supply and discharge B passage 22b connected to the B port (supply and discharge port) 34b of the valve plate 34. Here, the A port 34a and the A passage 22a discharge oil to the side where the vehicle body 12 moves forward, and the B port 34b and the B passage 22b discharge oil to the side where the vehicle body 12 moves backward. The top dead center of the piston when the A port 34a and the A passage 22a discharge oil is called TDC, and the bottom dead center is called BDC (see Figure 6).

次に、斜板31周りの構成を図3を用いて説明する。斜板31の2つの円筒凸面部31a、31bの中央にはそれぞれ比較的長い矩形状の圧力ポケット35a、35bが形成されている。Aポート34a側において、圧力ポケット35aに対してAポート吐出時のピストン上死点TDC側に副ポケット36at、下死点BDC側に副ポケット36abが設けられ、同様にBポート34b側において、圧力ポケット35bに対して上死点TDC側に副ポケット36bt、下死点BDC側に副ポケット36bbが設けられている。4つの副ポケット36at、36ab、36bt、36bbは、ここでは、圧力ポケット35a、35bと同幅で深さも同じだが長さは短い矩形の小ポケットとなっている。 Next, the configuration around the swash plate 31 will be described with reference to FIG. 3. Relatively long rectangular pressure pockets 35a, 35b are formed in the center of the two cylindrical convex surfaces 31a, 31b of the swash plate 31. On the A port 34a side, sub-pocket 36at is provided on the side of the piston top dead center TDC when the piston is discharged from port A, and sub-pocket 36ab is provided on the side of bottom dead center BDC with respect to pressure pocket 35a. Similarly, on the B port 34b side, sub-pocket 36bt is provided on the side of top dead center TDC with respect to pressure pocket 35b, and sub-pocket 36bb is provided on the side of bottom dead center BDC with respect to pressure pocket 35b. Here, the four sub-pockets 36at, 36ab, 36bt, 36bb are small rectangular pockets that are the same width and depth as pressure pockets 35a, 35b, but are shorter in length.

ここで、上記4つの副ポケット36at、36ab、36bt、36bbの位置、大きさ等は、次のように設定される。すなわち、図4(a)に示すように、斜板31の傾転が中立(傾転角0度)のとき、及び、図4(b)に示すように、予め定められた所定角度(最小傾転角)では、副ポケット36at、36ab、副ポケット36bt、36bbは、クレイドル32の円筒凹面部32a、32b内に収まるが、前記所定角度を超えると、上死点TDC側の副ポケット36at、36btが円筒凹面部32a、32bから少なくともその一部がはみ出し、傾転角がある角度以上となると、図4(c)に示すように、上死点TDC側の副ポケット36at、36btが円筒凹面部32a、32bから完全にはみ出して外れるように、上死点TDC側の副ポケット36at、36btの位置、大きさ等が設定されている。 Here, the positions, sizes, etc. of the four sub-pockets 36at, 36ab, 36bt, and 36bb are set as follows. That is, as shown in FIG. 4(a), when the tilt of the swash plate 31 is neutral (tilt angle 0 degrees), and as shown in FIG. 4(b), at a predetermined angle (minimum tilt angle), the sub-pockets 36at, 36ab, and the sub-pockets 36bt, 36bb are contained within the cylindrical concave portions 32a, 32b of the cradle 32. However, when the predetermined angle is exceeded, at least a portion of the sub-pockets 36at, 36bt on the top dead center TDC side protrudes from the cylindrical concave portions 32a, 32b. When the tilt angle exceeds a certain angle, as shown in FIG. 4(c), the sub-pockets 36at, 36bt on the top dead center TDC side completely protrude from the cylindrical concave portions 32a, 32b. The positions, sizes, etc. of the sub-pockets 36at, 36bt on the top dead center TDC side are set so that they are out of the cylindrical concave portions 32a, 32b.

圧力ポケット35aには、Aポート34aの圧油がポンプケーシング20に形成された給排路37A及び固定絞り37aを経て導かれる。同様に圧力ポケット35bには、Bポート34bの圧油がポンプケーシング20に形成された給排路37B及び固定絞り37bを経て導かれる。これにより、斜板31側の円筒凸面部31a、31bとクレイドル32側の円筒凹面部32a、32bとの間を潤滑する。 The pressure oil at port A 34a is guided to pressure pocket 35a via supply and discharge passage 37A and fixed throttle 37a formed in pump casing 20. Similarly, the pressure oil at port B 34b is guided to pressure pocket 35b via supply and discharge passage 37B and fixed throttle 37b formed in pump casing 20. This lubricates the area between cylindrical convex surfaces 31a, 31b on the swash plate 31 side and cylindrical concave surfaces 32a, 32b on the cradle 32 side.

また、図5を参照すればよく分かるように、斜板31のシュー28を案内する摺動面31c側にはシュー28が摺動する軌道上の上死点TDC側(図6のバルブプレート34における切換ランド34tdに相当)に連通孔38tの一端が開口し、下死点BDC側(図6のバルブプレート34における切換ランド34bdに相当)に連通孔38bの一端が開口している。連通孔38tの他端は副ポケット36ab、36bbに、連通孔38bの他端は副ポケット36at、36btにそれぞれ連通している。 As can be seen clearly from FIG. 5, on the sliding surface 31c side that guides the shoe 28 of the swash plate 31, one end of the communication hole 38t opens on the top dead center TDC side (corresponding to the switching land 34td in the valve plate 34 in FIG. 6) on the orbit along which the shoe 28 slides, and one end of the communication hole 38b opens on the bottom dead center BDC side (corresponding to the switching land 34bd in the valve plate 34 in FIG. 6). The other end of the communication hole 38t communicates with the sub-pockets 36ab and 36bb, and the other end of the communication hole 38b communicates with the sub-pockets 36at and 36bt.

言い換えれば、斜板31に設けられた連通孔38tは、摺動面31cにおけるシュー28(の中央部)が摺動する軌道上の上死点TDC付近と下死点BDC側の(左右両方の)副ポケット36ab、36bbとを連通し、斜板31に設けられた連通孔38bは、摺動面31cにおけるシュー28(の中央部)が摺動する軌道上の下死点BDC付近と上死点TDC側の(左右両方の)副ポケット36at、36btとを連通している。 In other words, the communication hole 38t provided in the swash plate 31 communicates between the vicinity of the top dead center TDC on the orbit on which the shoe 28 (the center part) slides on the sliding surface 31c and the sub-pockets 36ab, 36bb (both left and right) on the bottom dead center BDC side, and the communication hole 38b provided in the swash plate 31 communicates between the vicinity of the bottom dead center BDC on the orbit on which the shoe 28 (the center part) slides on the sliding surface 31c and the sub-pockets 36at, 36bt (both left and right) on the top dead center TDC side.

次に動作について説明する。ここでは、車体12の前進時で、斜板31の傾転角が所定角度以上とされ、図3及び図4(c)に示される如くに、上死点TDC側の副ポケット36at、36btが円筒凹面部32a、32bから完全にはみ出して外れているものとする。 Next, the operation will be described. Here, when the vehicle body 12 moves forward, the tilt angle of the swash plate 31 is set to a predetermined angle or more, and as shown in Figures 3 and 4(c), the sub-pockets 36at and 36bt on the top dead center (TDC) side are completely protruding from the cylindrical concave portions 32a and 32b.

まず、油圧ポンプ10においてAポート34aがBポート34bよりも高圧でポンプ作用しているとき(Aポート34aが吐出ポートのとき)について説明する。このAポート34a吐出時には、Aポート34a側では、シリンダブロック23に形成されたシリンダ24内の油をピストン27が押し出す方向に変位している。逆にBポート34b側では、ピストン27が油を吸い込む方向に変位している。 First, we will explain the case when the A port 34a of the hydraulic pump 10 is pumping at a higher pressure than the B port 34b (when the A port 34a is the discharge port). When the A port 34a is discharging, the piston 27 on the A port 34a side is displaced in a direction to push out the oil in the cylinder 24 formed in the cylinder block 23. Conversely, on the B port 34b side, the piston 27 is displaced in a direction to suck in the oil.

このようにバルブプレート34は油の出し入れを切り換えているが、切換えはピストン27のTDCとBDC付近で行われる。シリンダ24内の圧力はBDCでは低圧から高圧、TDCでは高圧から低圧に急激に切り換わる。ここで、本実施形態では、TDC付近に連通孔38tの一端が開口し、BDC付近に連通孔38bの一端が開口しており、それら連通孔38t、38bの開口部上をシュー28(の中央部)が摺動する。 In this way, the valve plate 34 switches between letting oil in and out, and this switching occurs near the TDC and BDC of the piston 27. The pressure inside the cylinder 24 suddenly switches from low pressure to high pressure at BDC, and from high pressure to low pressure at TDC. Here, in this embodiment, one end of the communication hole 38t opens near TDC, and one end of the communication hole 38b opens near BDC, and the shoe 28 (its center) slides over the openings of these communication holes 38t, 38b.

一方、シリンダ24内の油はピストン27とシュー28の中心に形成された油路39を通してシュー28と斜板31の摺動面31cとの間の部分に導かれる。そのため、シリンダ24内の油は、シリンダポート24bからバルブプレート34のAポート34a、Bポート34bに導かれるだけでなく、シュー28(と斜板31の摺動面31cとの間)から連通孔38t、連通孔38bにも導かれる。 Meanwhile, the oil in the cylinder 24 is guided through an oil passage 39 formed in the center of the piston 27 and the shoe 28 to the area between the shoe 28 and the sliding surface 31c of the swash plate 31. Therefore, the oil in the cylinder 24 is not only guided from the cylinder port 24b to the A port 34a and B port 34b of the valve plate 34, but also from the shoe 28 (and the sliding surface 31c of the swash plate 31) to the communication holes 38t and 38b.

これによって、シリンダ24内は、TDC側で高圧から低圧に切り換わる際に、連通孔38tを介してBDC側の副ポケット36ab、36bbに連通する。その結果、副ポケット36ab、36bbに圧力が発生し、円筒摺動面(円筒凸面部31a、31b、円筒凹面部32a、32b)のうちの圧力ポケットの無い端部寄りの部位を潤滑することができ、さらに、シリンダ24内圧の急激な変化が緩和される。 As a result, when the pressure inside the cylinder 24 switches from high to low on the TDC side, it communicates with the secondary pockets 36ab, 36bb on the BDC side via the communication hole 38t. As a result, pressure is generated in the secondary pockets 36ab, 36bb, which lubricates the areas of the cylindrical sliding surfaces (cylindrical convex portions 31a, 31b, cylindrical concave portions 32a, 32b) near the ends where there are no pressure pockets, and furthermore, sudden changes in the pressure inside the cylinder 24 are mitigated.

また、シリンダ24内は、BDC側で低圧から高圧に切り換わる際に、連通孔38bを介してTDC側の副ポケット36at、36btに連通する。ところが、副ポケット36at、36btは円筒凹面部32a、32bから外れており、低圧のシリンダ24内はケーシングドレンに連通するだけで、何も動作しない。以上のようにポンプ動作では斜板31及びクレイドル32の円筒摺動面のうちの圧力ポケットの無い端部寄りの部位を潤滑することができるので、摺動面の焼付き等のリスクを軽減でき、ポンプの信頼性向上の効果が得られる。 In addition, when the pressure inside the cylinder 24 switches from low to high on the BDC side, the inside of the cylinder 24 communicates with the secondary pockets 36at, 36bt on the TDC side via the communication hole 38b. However, the secondary pockets 36at, 36bt are out of the cylindrical concave portions 32a, 32b, and the low-pressure inside of the cylinder 24 only communicates with the casing drain and does not operate at all. As described above, the pump operation can lubricate the cylindrical sliding surfaces of the swash plate 31 and cradle 32 near the ends where there are no pressure pockets, thereby reducing the risk of seizure on the sliding surfaces and improving the reliability of the pump.

次に、坂道の下り時などのように、油圧ポンプ10においてAポート34aから吐出しているが、Bポート34bの方がAポート34aよりも高圧でモータ作用しているときについて説明する。モータ作用しているときは、吐出側よりも吸込側の方が高圧であるため、上記ポンプ作用の時と圧力関係が逆になる。よって、TDC側では、シリンダ24内は低圧から高圧に切り換わる。連通孔38tは、副ポケット36ab、36bbと連通する。しかし、低圧状態で連通するため、何も動作しない。 Next, we will explain the case when the hydraulic pump 10 discharges from port A 34a, but port B 34b is at a higher pressure than port A 34a and is acting as a motor, such as when going downhill. When the motor is acting, the suction side is at a higher pressure than the discharge side, so the pressure relationship is reversed from when the pump is acting as described above. Therefore, at the TDC side, the pressure inside the cylinder 24 switches from low to high. The communication hole 38t communicates with the secondary pockets 36ab and 36bb. However, since this communication is at a low pressure, nothing happens.

BDC側では、連通孔38bが副ポケット36at、36btと連通するが、副ポケット36at、36btは円筒凹面部32a、32bから外れているので、シリンダ24内圧を副ポケット36at、36btからケーシングドレンに逃がすことができる。 On the BDC side, the communication hole 38b communicates with the secondary pockets 36at and 36bt, but the secondary pockets 36at and 36bt are outside the cylindrical concave portions 32a and 32b, so the internal pressure of the cylinder 24 can be released from the secondary pockets 36at and 36bt to the casing drain.

モータ作用時は高圧から低圧に切り換わるのがBDC側のため、シリンダ24内の容積が最大のときに切り換える必要がある。そのため、シリンダ24内が高圧から低圧に切り換わるときにはポンプ作用時よりも長い時間を要する。しかし、上記のように、シリンダ24内圧を連通孔38bから副ポケット36at、36btを介して逃がすことができるので、バルブプレート34のみの切換えと比較すると早めることができる。その結果、モータ作用時のピストン合力の作用点の移動を減らすことができるので、傾転モーメントを低減することができる。その結果、斜板31の傾転応答性を高めることができ、車体12の操作性及び安全性向上の効果が得られる。 When the motor is in operation, the BDC side switches from high pressure to low pressure, so the switch needs to be made when the volume inside the cylinder 24 is at its maximum. Therefore, it takes longer for the pressure inside the cylinder 24 to switch from high pressure to low pressure than when the pump is in operation. However, as described above, the pressure inside the cylinder 24 can be released from the communication hole 38b through the sub-pockets 36at and 36bt, so this can be made faster compared to switching only the valve plate 34. As a result, the movement of the application point of the piston resultant force when the motor is in operation can be reduced, and the tilt moment can be reduced. As a result, the tilt responsiveness of the swash plate 31 can be improved, and the operability and safety of the vehicle body 12 can be improved.

このように本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ10では、図3等に示すように、斜板31には2つの円筒凸面31a、31bが存在し、圧力ポケット35a、35bが形成される。Aポート34a側において、圧力ポケット35aに対してAポート吐出時のピストン上死点TDC側に副ポケット36at、下死点BDC側に副ポケット36abが設けられ、同様にBポート34b側において、圧力ポケット35bに対して上死点TDC側に副ポケット36bt、下死点BDC側に副ポケット36bbが設けられる。副ポケット36at、36ab、36bt、36bbの位置、大きさ等は、斜板31の傾転が中立のとき、副ポケット36at、36ab、副ポケット36bt、36bbは、クレイドル32の円筒凹面部32a、32b内に収まるが、予め設定された所定角度(最小傾転角)以上では、上死点TDC側の副ポケット36at、36btが円筒凹面部32a、32bから少なくともその一部がはみ出して外れるように設定される。圧力ポケット35aには、Aポート34aの圧油がポンプケーシング20に設けられた給排路37A及び固定絞り37aを経て導かれる。同様に圧力ポケット35bには、Bポート34bの圧油がポンプケーシング20に設けられた給排路37B及び固定絞り37bを経て導かれる。また、斜板31のシュー28を案内する摺動面31c側にはシュー28が摺動する軌道上の上死点TDC側に連通孔38tの一端が開口し、下死点BDC側に連通孔38bの一端が開口する。連通孔38tの他端は副ポケット36ab、36bbに、連通孔38bの他端は副ポケット36at、36btにそれぞれ連通する。 In this manner, in the variable displacement swash plate type hydraulic pump 10 of this embodiment, as shown in Figure 3, the swash plate 31 has two cylindrical convex surfaces 31a, 31b, and pressure pockets 35a, 35b are formed. On the A port 34a side, a sub-pocket 36at is provided on the piston top dead center TDC side when the piston is discharged from the A port, and a sub-pocket 36ab is provided on the bottom dead center BDC side with respect to the pressure pocket 35a. Similarly, on the B port 34b side, a sub-pocket 36bt is provided on the top dead center TDC side with respect to the pressure pocket 35b, and a sub-pocket 36bb is provided on the bottom dead center BDC side with respect to the pressure pocket 35b. The positions, sizes, etc. of the sub-pockets 36at, 36ab, 36bt, 36bb are set so that when the tilt of the swash plate 31 is neutral, the sub-pockets 36at, 36ab, the sub-pockets 36bt, 36bb are contained within the cylindrical concave portions 32a, 32b of the cradle 32, but at least a part of the sub-pockets 36at, 36bt on the top dead center (TDC) side protrudes from the cylindrical concave portions 32a, 32b at a preset angle (minimum tilt angle) or more. Pressure oil from the A port 34a is introduced to the pressure pocket 35a via a supply and discharge passage 37A and a fixed throttle 37a provided in the pump casing 20. Similarly, pressure oil from the B port 34b is introduced to the pressure pocket 35b via a supply and discharge passage 37B and a fixed throttle 37b provided in the pump casing 20. In addition, on the sliding surface 31c side that guides the shoe 28 of the swash plate 31, one end of the communication hole 38t opens on the top dead center (TDC) side of the orbit along which the shoe 28 slides, and one end of the communication hole 38b opens on the bottom dead center (BDC) side. The other end of the communication hole 38t communicates with the sub-pockets 36ab and 36bb, and the other end of the communication hole 38b communicates with the sub-pockets 36at and 36bt.

上記構成を有する本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ10によれば、傾転アクチュエータ等は従前のままでよいので、油圧ポンプの大型化、重量増、コストアップを招くことはなく、また、振動・騒音を増大させることはなく、特定時において、傾転モーメントを低減することができる。そのため、傾転応答性を高めることができ、信頼性を向上させることができる。 The variable displacement swash plate type hydraulic pump 10 of this embodiment having the above configuration can use the existing tilt actuator, etc., so there is no need to increase the size, weight, or cost of the hydraulic pump, and there is no increase in vibration or noise, and the tilt moment can be reduced at specific times. This allows for improved tilt responsiveness and improved reliability.

また、本実施形態の可変容量型斜板式油圧ポンプ10が搭載されたホイールローダ50においては、坂道の下り時などにおける傾転応答性を高めることができるので、走行操作性がアップするとともに、安全性の向上も図ることができる。 In addition, in a wheel loader 50 equipped with the variable displacement swash plate type hydraulic pump 10 of this embodiment, tilt response can be improved when going downhill, etc., improving driving operability and improving safety.

なお、上記実施形態では、副ポケットとして矩形状のものを形成しているが、それに限られることはなく、例えば図7に示すように、周方向端部側ほど狭くなる三角形状、台形状等に形成してもよい。これにより、斜板31の傾斜角に応じて副ポケット36at、36btと円筒凹面部32a、32bとのラップ量、つまり、シリンダ24内圧の逃がし量を変化させることができる。さらに、例えば図8に示すように、副ポケットを、複数個の小ポケットで構成し、これにより、斜板31の傾斜角に応じて副ポケット36at、36btと円筒凹面部32a、32bとのラップ量、つまり、シリンダ24内圧の逃がし量を変化させてもよい。 In the above embodiment, the sub-pockets are rectangular, but the shape is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 7, the sub-pockets may be triangular or trapezoidal, narrowing toward the circumferential ends. This allows the amount of overlap between the sub-pockets 36at, 36bt and the cylindrical concave portions 32a, 32b, i.e., the amount of pressure released from the cylinder 24, to be changed according to the inclination angle of the swash plate 31. Furthermore, as shown in FIG. 8, the sub-pockets may be made up of a number of small pockets, which allows the amount of overlap between the sub-pockets 36at, 36bt and the cylindrical concave portions 32a, 32b, i.e., the amount of pressure released from the cylinder 24, to be changed according to the inclination angle of the swash plate 31.

上述した実施形態では、油圧ポンプをホイールローダ等の建設機械における走行用油圧回路に適用し、走行用の油圧モータと閉回路を構成した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、旋回用の油圧回路に適用し、旋回用の油圧モータと閉回路を構成してもよい。その場合、車体の旋回およびその速度を油圧ポンプの斜板の傾転角によって制御する。 In the above embodiment, the hydraulic pump is applied to a hydraulic circuit for traveling in a construction machine such as a wheel loader, and a closed circuit is formed with a hydraulic motor for traveling. However, the present invention is not limited to this, and the hydraulic pump may be applied to a hydraulic circuit for turning, and a closed circuit may be formed with a hydraulic motor for turning. In this case, the turning of the vehicle body and its speed are controlled by the tilt angle of the swash plate of the hydraulic pump.

上述した実施形態では、油圧ポンプをホイールローダに適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、油圧クレーン、油圧ショベル等のホイールローダ以外の建設機械に適用してもよい。 In the above embodiment, the hydraulic pump is applied to a wheel loader, but the invention is not limited to this and may be applied to construction machines other than wheel loaders, such as hydraulic cranes and hydraulic excavators.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified forms. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

1:エンジン
2:油圧ポンプ
3:方向切換弁
4:油圧シリンダ
5:タンク
6:主リリーフ弁
7:パイロットポンプ
8:操作レバー
9:ポンプレギュレータ
10:可変容量型斜板式油圧ポンプ
11:油圧モータ
12:車体
20:ポンプケーシング
21:フロントケーシング
22:リヤケーシング
22a:A通路(給排通路)
22b:B通路(給排通路)
23:シリンダブロック
24:シリンダ(穴)
24b:シリンダポート
25:回転軸
27:ピストン
28:シュー
29:ブッシング
30:リテーナ
31:斜板
31a、31b:円筒凸面部(斜板側円筒面部)
31c:摺動面
32:クレイドル
32a、32b:円筒凹面部(クレイドル側円筒面部)
34:バルブプレート
34a:Aポート(給排ポート)
34b:Bポート(給排ポート)
34td、34bd:切換ランド
35a、35b:圧力ポケット
36at、36bt:副ポケット(第1副ポケット)
36ab、36bb:副ポケット(第2副ポケット)
37A、37B:給排路
37a、37b:固定絞り
38t:連通孔(第1連通孔)
38b:連通孔(第2連通孔)
39:油路
50:ホイールローダ(建設機械)
1: Engine 2: Hydraulic pump 3: Directional switching valve 4: Hydraulic cylinder 5: Tank 6: Main relief valve 7: Pilot pump 8: Control lever 9: Pump regulator 10: Variable displacement swash plate type hydraulic pump 11: Hydraulic motor 12: Vehicle body 20: Pump casing 21: Front casing 22: Rear casing 22a: Passage A (supply and exhaust passage)
22b: B passage (supply/discharge passage)
23: Cylinder block 24: Cylinder (hole)
24b: Cylinder port 25: Rotating shaft 27: Piston 28: Shoe 29: Bushing 30: Retainer 31: Swash plate 31a, 31b: Cylindrical convex surface portion (swash plate side cylindrical surface portion)
31c: sliding surface 32: cradle 32a, 32b: cylindrical concave surface portion (cradle side cylindrical surface portion)
34: Valve plate 34a: A port (supply/exhaust port)
34b: B port (supply/exhaust port)
34td, 34bd: switching lands 35a, 35b: pressure pockets 36at, 36bt: secondary pockets (first secondary pockets)
36ab, 36bb: Secondary pocket (secondary pocket)
37A, 37B: supply and discharge passages 37a, 37b: fixed throttle 38t: communication hole (first communication hole)
38b: Communication hole (second communication hole)
39: Oil passage 50: Wheel loader (construction machinery)

Claims (5)

ケーシングと、該ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの周方向に離間して軸方向に伸びる複数個のシリンダと、該シリンダ内に往復動可能に挿嵌されて軸方向の一端側が前記シリンダから突出するピストンと、該ピストンの突出端部に装着されたシューと、表面側が前記シューを案内する平滑な摺動面とされ裏面側に傾転用の斜板側円筒面部が設けられた斜板と、前記ケーシングの一端側に設けられ前記斜板を傾転可能に支持すべく前記斜板側円筒面部が滑り嵌合するクレイドル側円筒面部が設けられたクレイドルと、前記斜板を傾転させるための傾転アクチュエータと、前記ケーシング内の前記斜板とは軸方向の反対側に設けられ前記各シリンダと間欠的に連通する一対の給排ポートが一対の切換ランドを挟んで形成されたバルブプレートとを備え、
前記シリンダ内と、前記シューと前記摺動面との間の部分が前記ピストン及び前記シューに形成された油路を介して連通しており、
前記斜板側円筒面部と前記クレイドル側円筒面部との間を潤滑すべく前記斜板側円筒面部に圧力ポケットが設けられ、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の上死点側に第1連通孔一端が開口し、前記斜板の前記摺動面における前記シューの軌道上の下死点側に第2連通孔の一端が開口し、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより上死点側の部位に第1副ポケット設けられ、前記斜板側円筒面部における前記圧力ポケットより下死点側の部位に第2副ポケットが設けられ、前記第1連通孔の他端が前記第2副ポケットに連通するとともに、前記第2連通孔の他端が前記第1副ポケットに連通し、
前記第1副ポケットは、前記斜板の傾転角が予め定められた所定角度以下のときは前記クレイドル側円筒面部に収まり、前記斜板の傾転角が前記所定角度を超えるとその一部が前記クレイドル側円筒面部からはみ出すように設定されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
A casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, a cylinder block provided in the casing so as to rotate integrally with the rotating shaft, a plurality of cylinders extending in the axial direction at a distance from the circumferential direction of the cylinder block, a piston inserted into the cylinder so as to be capable of reciprocating and having one end side in the axial direction protruding from the cylinder, a shoe attached to the protruding end of the piston, a swash plate having a front side that is a smooth sliding surface for guiding the shoe and a swash plate side cylindrical surface portion for tilting provided on the back side, a cradle provided on one end side of the casing and having a cradle side cylindrical surface portion into which the swash plate side cylindrical surface portion slides to support the swash plate so as to be tiltable, a tilt actuator for tilting the swash plate, and a valve plate provided on the axial opposite side of the swash plate in the casing, and a pair of supply and discharge ports intermittently communicating with each cylinder are formed across a pair of switching lands,
the inside of the cylinder communicates with a portion between the shoe and the sliding surface via an oil passage formed in the piston and the shoe,
A pressure pocket is provided on the swash plate side cylindrical surface portion to lubricate between the swash plate side cylindrical surface portion and the cradle side cylindrical surface portion, and one end of a first communication hole opens to the top dead center side on the orbit of the shoe on the sliding surface of the swash plate, and one end of a second communication hole opens to the bottom dead center side on the orbit of the shoe on the sliding surface of the swash plate, and a first sub-pocket is provided at a portion on the top dead center side of the pressure pocket on the swash plate side cylindrical surface portion, and a second sub-pocket is provided at a portion on the bottom dead center side of the pressure pocket on the swash plate side cylindrical surface portion, and the other end of the first communication hole communicates with the second sub-pocket, and the other end of the second communication hole communicates with the first sub-pocket,
The first sub-pocket is configured to fit within the cradle side cylindrical surface portion when the tilt angle of the swash plate is equal to or less than a predetermined angle, and to protrude from the cradle side cylindrical surface portion when the tilt angle of the swash plate exceeds the predetermined angle. A variable displacement swash plate type hydraulic pump.
請求項1に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
前記斜板に前記斜板側円筒面部が左右一対で設けられるとともに、前記クレイドルに前記クレイドル側円筒面部が左右一対で設けられ、前記左右一対の斜板側円筒面部のそれぞれに前記第1副ポケット及び前記第2副ポケットが設けられ、前記第1連通孔の他端が前記左右両方の第2副ポケットに連通するとともに、前記第2連通孔の他端が前記左右両方の第1副ポケットに連通していることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
2. The variable displacement swash plate type hydraulic pump according to claim 1,
A variable displacement swash plate type hydraulic pump, characterized in that a pair of left and right swash plate side cylindrical surface portions are provided on the swash plate, a pair of left and right cradle side cylindrical surface portions are provided on the cradle, the first sub-pocket and the second sub-pocket are provided on each of the pair of left and right swash plate side cylindrical surface portions, the other end of the first communication hole is connected to both the left and right second sub-pockets, and the other end of the second communication hole is connected to both the left and right first sub-pockets.
請求項1に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
前記第1副ポケット及び前記第2副ポケットのうちの少なくとも一つは、周方向端部側ほど狭くなる形状に形成されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
2. The variable displacement swash plate type hydraulic pump according to claim 1,
A variable displacement swash plate type hydraulic pump, wherein at least one of the first sub pocket and the second sub pocket is formed in a shape that narrows toward a circumferential end side.
請求項1に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプにおいて、
前記第1副ポケット及び前記第2副ポケットのうちの少なくとも一つは、複数個の小ポケットで構成されていることを特徴とする可変容量型斜板式油圧ポンプ。
2. The variable displacement swash plate type hydraulic pump according to claim 1,
2. A variable displacement swash plate type hydraulic pump, comprising: a first sub-pocket and a second sub-pocket, the first sub-pocket and the second sub-pocket being configured with a plurality of small pockets.
走行用又は旋回用の油圧モータと、該油圧モータを駆動する請求項1に記載の可変容量型斜板式油圧ポンプとが搭載され、前記油圧ポンプは、前記油圧モータと閉回路を構成しており、車体の前後方向走行及びその速度又は旋回及びその速度を前記油圧ポンプの前記斜板の傾転角によって制御するようになっていることを特徴とする建設機械。
1. A construction machine comprising: a hydraulic motor for traveling or turning; and the variable displacement swash plate type hydraulic pump according to claim 1 which drives the hydraulic motor; the hydraulic pump and the hydraulic motor form a closed circuit; and the forward/rearward traveling and speed of the vehicle body or the turning and speed are controlled by the tilt angle of the swash plate of the hydraulic pump.
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