JP4542473B2 - 弁板およびそれを備える液圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばピストンポンプおよびピストンモータとして、好適に実施することができる液圧装置に関し、特にその液圧装置に設けられる弁板に関する。

図７は、従来の技術のピストンポンプの弁板２を示す正面図である。図８は、図７の切断面線Ｓ８−Ｓ８から見てピストンポンプの一部を示す断面図である。図８には、周方向に延びる円弧状の断面を展開して示す。ピストンポンプは、軸線Ｌ１まわりに回転方向Ａ１へ回転可能に設けられるシリンダブロック５を備えている。シリンダブロック５には、複数のピストン室６が形成され、各ピストン室６に連通するシリンダポート７がそれぞれ形成されている。各ピストン室６には、ピストン８が嵌まり込んでいる。各ピストンの一端部には、シューが設けられ、各シューは、軸線Ｌ１に垂直な仮想平面に対して傾斜する斜板に向けて押圧されている。したがって各ピストン８は、シリンダブロック５の回転と同期して、伸長行程および縮退行程を有して往復変位する。

弁板２は、シリンダブロック４に摺動可能に設けられる。弁板２には、油源に連通する吸入ポート３と、アクチュエータに連通する吐出ポート４とが形成されている。吸入ポート３は、伸長行程にあるピストン８が嵌まり込むピストン室６に、シリンダポート７を介して接続されるように形成される。吐出ポート４は、縮退行程にあるピストン８が嵌まり込むピストン室６に、シリンダポート７を介して接続されるように形成される。ピストンポンプは、駆動源によってシリンダブロック５が回転駆動されることによって、各ピストン８が往復変位し、油源から作動油を吸入して吐出し、アクチュエータに作動油を供給して駆動することができる。

シリンダポート７の接続先が、吐出ポート４から吸入ポート３に切換るときに、シリンダポート７が、吸入ポート３および吐出ポート４の両方に接続される状態では、作動油の逆流が生じる。この状態において、吸入ポート３の開口面積が大きな場合には、吐出ポート４から吸入ポート３への逆流する流量が大きいためにポンプ効率を低下させ、またピストン室６の圧力変動速度が大きいため振動を増大させる。また吸入ポート３の開口面積が小さい場合には、小さい開口面積に対してシリンダポート７と吸入ポート３の圧力差が大きい場合に逆流する作動油の流速が大きくなり噴流となって大きな騒音を発生し、また弁板２およびシリンダポート７の壊食を生じてしまう。また吸入ポート３および吐出ポート４がシリンダポート７によって接続されない構成の場合には、吐出ポート４とシリンダポート７が遮断された後にピストン室６の作動油がピストン８によって圧縮され、作動油の圧力が高くなった状態で、吸入ポート３に接続されるため、さらに大きな騒音を発生させ、弁板２およびシリンダポート７の著しい壊食を生じることになる。

この騒音および壊食を低減するために、弁板２には、吸入ポート３からシリンダブロック５の回転方向Ａ１上流側に延びるノッチ１０が形成されている。このノッチ１０を形成することによって、シリンダポート７が吸入ポート３に接続されるときに、接続初期は、小さい開口面積で接続されるように構成し、ピストン室６から吸入ポート３への作動油の噴流を抑制することができる。

また他の従来の技術では、ノッチ１０に代えて、吸入ポート３に対して回転方向Ａ１上流側に間隔をあけて、油圧ポンプのケーシング内に吐出するようにドレン接続される抜圧孔１１が形成されている。この抜圧孔１１は、ピストン室６の作動油を吸入ポート３ではなく、シリンダブロック５が収納されるケーシング内の空間に吐出することによって、シリンダポート７が吸入ポート３に接続される前に、ピストン室６の作動油の圧力を低下させる。これによってピストン室６から吸入ポート３への作動油の噴流を抑制することができる。

さらにノッチ１０と抜圧孔１１との両方を形成する構成が知られている。ノッチ１０および抜圧孔１１を有する弁板２は、たとえば特許文献１および２に示されている。

特公昭６１−４５０７３号公報 実開昭５８−６９７０号公報

図９は、従来の技術のピストンポンプの動特性を、１つのピストン８に着目して１回転の行程にわたって示すグラフである。図１０は、従来の技術のピストンポンプの動特性を、１つのピストン８に着目してピストンが最も縮退する位置付近にある状態について示すグラフである。図９および図１０には、ノッチ１０と、ノッチ１０の上流側にドレン接続される抜圧孔１１とが形成される構成の動特性を示す。図９において、横軸は、シリンダポート位置を示し、縦軸は、作動油の流量およびピストン室内圧を示す。図１０において、横軸は、シリンダポート位置を示し、縦軸は、ピストン室内圧および開口面積を示す。シリンダポート位置は、角度位置であり、ピストン８が最も伸長した位置にある角度位置が０度であり、ピストン８が最も縮退した位置にある角度位置が１８０度である。流量は、ピストン室６から吐出される流量が正である。ピストン室内圧は、ピストン室６の作動油の圧力である。開口面積は、シリンダポート７の開口面積である。

図９には、破線１２でピストン室内圧を示し、一点鎖線１３で吐出ポート４を流下する作動油の流量を示し、二点鎖線１４で吸入ポート３を流下する作動油の流量を示し、実線１５で抜圧孔１１を流下する作動油の流量を示す。図１０には、一点鎖線１６でピストン室内圧を示し、実線１７で吐出ポート４に対する開口面積を示し、破線１８で吸入ポート３および抜圧孔１１に対する開口面積を示す。

抜圧孔１１が１つだけ形成される構成では、シリンダポートが変位した場合でも、開口面積が一定であるので、可変容量形のポンプに採用しようとしても、最適な圧力低下速度を得られる抜圧孔を形成することが困難である。詳細に述べると、容量が大きい場合には、ピストン８の伸長によるピストン室６の圧力低下量が大きく、容量が小さい場合には、ピストン８の伸長によるピストン室６の圧力低下量が小さくなる。したがって容量が大きい状態での運転に適合する抜圧孔１１は、小さい内径の孔となり、容量が小さい状態で運転するときに、ピストン室６が吸入ポート３に接続されるまでにピストン室６の作動油の圧力を充分に低下させることができず、吸入ポート３への噴流を防止することができない。逆に容量が小さい状態での運転に適合する抜圧孔１１は、大きい内径の孔となり、容量が大きい状態で運転するときにはピストン室６の圧力変動速度が大きくなるため振動を増大させる。 このような噴流や振動は、騒音ならびに弁板２およびシリンダポート７の壊食に繋がり、特に吸入ポート３への噴流は、騒音の増大などの悪影響に繋がるおそれがある。

ノッチ１０だけが形成される構成では、シリンダポート７の変位によって開口面積を変化させることが可能であり、抜圧孔１１が１つだけ形成される場合と比較すれば、広い容量範囲で最適な圧力低下速度が得られるように形成することが容易であり、作動油は吸入ポート３に戻るので、ドレン流量を小さくすることができるが、ノッチ１０を介する吸入ポート３への噴流を防止することができない。

さらにノッチ１０と抜圧孔１１とを組合わせた構成であっても、互いの欠点を補い合うことができず、図９の２点鎖線１４に符号１４ａの部分で示されるように、噴流が発生してしまう。

本発明の目的は、効率が高く、かつ騒音を小さく抑えることができる弁板およびそれを備える液圧装置を提供することである。

本発明は、回転軸と、回転軸に一体に結合され周方向に間隔をあけて複数のピストン室が形成されるシリンダブロックと、各ピストン室にシリンダブロックの回転に伴って伸長行程および縮退行程を有して往復変位する複数のピストンと、縮退行程のピストンが嵌まり込むピストン室に接続される吐出ポートおよび伸長行程のピストンが嵌まり込むピストン室に接続される吸入ポートが形成されるとともに、ピストン室が少なくとも吸入ポートに接続されるときのピストン室内の急激な圧力変動を緩慢化させるために開口面積の変化を滑らかにする面積変化緩慢化手段が形成される弁板とを備える液圧装置に設けられる弁板であって、
ピストン室の移動に伴って縮退行程から伸長行程へ移行するときに、吸入ポートの開口を開始する部分に、ノッチを有さず、間隔をあけて２つ以上の抜圧孔を有し、ピストン室の移動方向上流側の抜圧孔はドレン排出場所に連通され、ピストン室の移動方向下流側の抜圧孔は、流路の途中で曲がり部を持ち、吸入ポートに連通されることを特徴とする弁板である。

本発明に従えば、液圧装置は、シリンダブロックの回転に伴なって、ピストンが往復変位され、吸入ポートから作動液体が吸入され、吐出ポートから吐出される。この液圧装置は、別途に設けられるモータによってシリンダブロックを回転駆動し、作動液体を吸入ポートから吸入して吐出ポートから吐出するように構成することによって、液圧ポンプとして用いることができる。また上述の吸入ポートを吐出ポートに、吐出ポートを吸入ポートとして吐出ポート側に別に設けられる液圧源より高圧の作動流体を供給し、シリンダブロックの回転を取出すように構成することによって液圧モータとして用いることができる。

弁板には、ピストン室の移動に伴って縮退行程から伸長行程へ移行するときに、吸入ポートの開口を開始する部分に、間隔をあけて２つ以上の抜圧孔を有する。これによってピストン室が吸入ポートに直接接続される前に、ピストン室の作動液体を各抜圧孔を介して充分に吐出させることができる。しかも２つ以上の抜圧孔を形成することによって、定容量形および可変容量形の如何を問わず、抜圧孔に噴流が生じることを防止したうえで、ピストン室が吸入ポートに接続される前に、ピストン室の作動液体の圧力を、ピストン室が吸入ポートに接続されるときに噴流が生じない圧力まで、低下させることができる。したがって弁板は、ピストン室の作動液体が噴流となって吐出されることを防ぎ、騒音を防止することができるとともに、弁板の壊食を防ぐことができる。

さらにピストン室の移動方向下流側の抜圧孔に比べて噴流の生じやすいピストン室の移動方向上流側の抜圧孔は、排出場所に連通されており、万が一噴流が生じたとしても、その噴流が吸入ポートに流れ込むことを防ぐことができる。これによって騒音や振動を防ぐことができる。そしてピストン室の移動方向下流側の抜圧孔は、流路の途中で曲がり部を持ち、吸入ポートに連通され、ドレン流量を小さくすることができる。これによって効率を高くすることができる。

また本発明は、ピストン室の移動方向下流側の抜圧孔は、ピストン室が吸入ポートに直接接続されるときに噴流が生じないように、ピストン室の移動方向上流側の抜圧孔よりも大きい開口面積を有することを特徴とする。

本発明に従えば、ピストン室の移動方向上流側の抜圧孔の開口面積を小さくして、この上流側の抜圧孔の噴流を確実に防ぎ、かつピストン室の作動液体を吐出させて圧力を低下させることができる。このように上流側の抜圧孔によってピストン室の作動液体の圧力が低下された状態で、ピストン室の移動方向下流側の抜圧孔によって、ピストン室が吸入ポートに接続される前に、ピストン室から吐出される作動液体の量を大きくして、ピストン室の作動液体の圧力を大きく低下させることができる。したがって各抜圧孔の噴流および吸入ポートへの噴流を確実に防ぐことができる。しかもドレン流量を小さく抑え、ポンプ効率を高くすることができる。

また本発明は、前記弁板とを備えることを特徴とする液圧装置である。
本発明に従えば、騒音が小さい好適な液圧装置を得ることができる。

本発明によれば、ノッチを有さず、２つ以上の抜圧孔が形成され、定容量形および可変容量形の如何を問わず、ピストン室の作動液体が噴流となって吐出されることを防ぎ、騒音を防止することができるとともに、弁板の壊食を防ぐことができる。さらに噴流の生じやすい上流側の抜圧孔は、排出場所に接続され、万が一噴流が生じたとしても、その噴流が吸入ポートに流れ込むことを防ぎ、脈動を防ぐことができる。また下流側の抜圧孔は、流路の途中で曲がり部を持ち、吸入ポートに接続され、ドレン流量を小さくし、効率を高くすることができる。

また本発明によれば、各抜圧孔の噴流および吸入ポートへの噴流を確実に防ぐことができる。しかもドレン流量を小さく抑え、ポンプ効率を高くすることができる。
また本発明によれば、騒音が小さい好適な液圧装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施の一形態のピストンポンプ２０の弁板２１を示す正面図である。図２は、ピストンポンプ２０を示す断面図である。図１は、図２の左方となるシリンダブロック２２側から見て弁板２１を示す。液圧装置であるピストンポンプ２０は、たとえば産業機械および建設機械に設けられる可変容量形の斜板式油圧ポンプであって、原動機からの駆動力によって駆動され、作動液体である作動油を、産業機械および建設機械に設けられるアクチュエータに供給して、そのアクチュエータを駆動するために用いられる。このピストンポンプ２０は、基本的に、弁板２１と、シリンダブロック２２と、複数のピストン２３と、複数のシュー２４と、斜板２５とを含み、これらはピストンポンプ２０がさらに備えらるケーシング２６に収納されている。ケーシング２６は、ケーシング本体２６ａ、フロントカバー２６ｂおよびバルブケーシング２６ｃを有している。

またピストンポンプ２０は、さらに回転軸２７を含み、この回転軸２７は、軸線方向一端部２７ａがフロントカバー２６ｂから部分的に突出した状態で、第１ベアリング２９を介してフロントカバー２６ｂに、その軸線と一致する回転軸線Ｌ２０まわりに回転可能に支持されている。また前記回転軸２７は、軸線方向他端部２７ｂが、第２ベアリング３０を介してバルブケーシング２６ｃに、前記回転軸線Ｌ２０まわりに回転可能に支持されている。回転軸２７は、回転方向Ａ２０へ回転可能である。

弁板２１は、大略的に円板状であって、回転軸２７が挿通した状態で、回転軸２７と同軸に配置されて、バルブケーシング２６ｃに固定して設けられる。この弁板２１には、吸入ポート３１と、吐出ポート３２と、抜圧ポート３３とが形成される。吸入ポート３１および吐出ポート３２は、回転軸線Ｌ２０まわりに、約１８０度ずれた位置に、周方向に延びて円弧状に形成される。

抜圧ポート３３は、吸入ポート３１付近であり、かつ吸入ポート３１に対して回転軸２７の回転方向Ａ２０の上流側に間隔をあけた位置に、形成される。抜圧ポート３３は、複数、本実施の形態では２つの抜圧孔３４，３５を有しており、各抜圧孔３４，３５は、回転軸２７の回転方向Ａ２０に間隔をあけて形成されている。また弁板２１には、吐出ポート３２から回転軸２７の回転方向Ａ２０上流側へ延びるノッチ３６が形成されている。図２には、理解を容易にするために、吸入ポート３１の位置を周方向にずらして示す。

シリンダブロック２２は、回転軸２７が同軸に挿通され、たとえばスプライン結合されて相互の回転が阻止された状態で、回転軸２７に設けられ、回転軸線Ｌ２０まわりに回転可能である。またシリンダブロック２２には、複数のピストン室３７が、周方向に等しい間隔をあけて形成され、さらに各ピストン室３７に個別に連なるシリンダポート３８が、周方向に等しい間隔をあけて形成される。各ピストン室３７は、回転軸線Ｌ２０とほぼ平行な軸線を有し、シリンダブロック２２の軸線方向一端部で開口する。各シリンダポート３８は、シリンダブロック２２の軸線方向他端部で開口する。このシリンダブロック２２は、相互間のシールを達成しかつ摺動可能に、軸線方向他端部が弁板２１に当接する状態で設けられ、シリンダブロック２２の角度位置に応じて、各シリンダポート３８が、吸入ポート３１、吐出ポート３２および抜圧ポート３３に接続される。

各ピストン２３は、大略的に円柱状であり、シリンダブロック２２の各ピストン室３７に、相互間のシールを達成した状態で部分的にそれぞれ嵌まり込んで収納され、油圧室４１を形成する。また各ピストン２３は、軸線に沿ってシリンダブロック２２に対して往復変位可能に設けられる。各ピストン２３の往復変位は、伸長方向へ変位する伸長行程と、縮退方向へ変位する縮退行程とを含んでいる。各ピストン２３の変位によって、各油圧室４１の容積がそれぞれ変化する。また各ピストン２３のピストン室３７から突出する側の軸線方向一端部４３は、外表面が球面状に形成されている。

各シュー２４は、その軸線方向一端部に軸線に垂直な当接面４４が形成されるフランジ部４５を有するとともに、軸線方向他端部で開口する嵌合部４６が形成される。各シュー２４の嵌合部４６の内表面は、球面状に形成され、この嵌合部４６にピストン２３の軸線方向一端部３３を嵌合させて、各シュー２４は、嵌合部４６および前記一端部４３の中心を回動中心として、直交３軸まわりに単独および組合わせて回動可能に、ピストン２３に連結される。

斜板２５は、シリンダブロック２２の軸線方向一端部側に設けられ、各シュー２４の当接面４４を受けて支持する平坦な支持面４７を有する。この斜板２５は、回転軸線Ｌ２０と異なる方向に延びる傾動軸線、本実施の形態では回転軸線Ｌ２０と直交する傾動軸線Ｌ２５まわりに傾動可能に設けられており、ピストンポンプ２０が備えるサーボ機構４８によって、傾動軸線Ｌ２５まわりに傾動駆動され、支持面４７の回転軸線Ｌ２０に対して成す角度が変更される。サーボ機構４８は、たとえばケーシング２６の上部に設けられる。

ピストンポンプ２０は、押さえ部材５１を、さらに含む。回転軸２７には、シリンダブロック２２よりも軸線方向一端部２７ａ寄りの部分に、外表面が球面状の球面ブッシュ５０が形成されされている。この球面ブッシュ５０の外表面が成す球の中心は、回転軸線Ｌ２０上の一点、本実施の形態では回動軸線Ｌ２０および傾動軸線Ｌ２５の交点と一致し、球面ブッシュ５０の外表面は、押え部材５１を案内する案内面となる。

押さえ部材５１は、球面ブッシュ５０の案内面で支持される状態で、案内面が成す球の中心、したがって回転軸線Ｌ２０および傾動軸線Ｌ２５の交点を回動中心として、直交３軸まわりに単独および組合わせて回動可能に、設けられる。この押さえ部材５１は、各シュー２４のフランジ部４５を係止して、各シュー２４を斜板２５の支持面４７に向けて押圧する。この状態で、各シュー２４は、斜板２５の支持面４７に沿う方向へは、押さえ部材５１に対してわずかな変位が許容されている。

ピストンポンプ２０は、シリンダブロック２２の１回転に対して、各ピストン２３が１往復する構成である。各ピストン２３の往復動作は、回転軸線Ｌ２０まわりの周方向に、相互に１８０度毎の角度位置に、最も伸長した最伸長位置と、最も縮退した最縮退位置とをそれぞれ有する。具体的には、回転軸線Ｌ２０を含みかつ傾動軸線Ｌ２２に垂直な仮想平面と、ピストン２３の軸線が一致する角度位置に、最伸長位置および最縮退位置が存在する。ピストン２３の往復変位は、最伸長位置から最縮退位置に向かう行程が縮退行程であり、最縮退位置から最伸長位置に向かう行程が伸長行程である。以下、最伸長位置および最縮退位置を死点という場合がある。

弁板２１の吸入ポート３１は、伸長行程にありかつ各死点付近を除く位置にあるピストン２３が嵌まり込むピストン室３７が、シリンダポート３８を介して接続されように形成されている。弁板２１の吐出ポート３２は、縮退行程にありかつ各死点付近を除く位置にあるピストン２３が嵌まり込むピストン室３７が、シリンダポート３８を介して接続されように形成されている。弁板２１の抜圧ポート３３は、縮退行程から伸長行程に切換る時に、死点（最伸長位置）付近にあるピストン２３が嵌まり込むピストン室３７が、シリンダポート３８を介して接続されように形成されている。

バルブケーシング２６ｃには、弁板２１の吸入ポート３１に連通する吸入通路（図示せず）が形成され、弁板２１の吐出ポート３２に連通する吐出通路（図示せず）が形成されている。吸入通路には、作動油が貯留されるタンクが接続され、吐出通路には、供給先となるアクチュエータが接続されている。ピストンポンプ２０は、原動機から動力が伝達されて、回転軸２７とともにシリンダブロック２２が回転駆動されると、シリンダブロック２２の回転に伴って各ピストン２３が往復変位し、作動油を吸入ポート３１を介して吸入し、吐出ポート３２を介して吐出することができる。これによってアクチュエータに作動油を供給し、アクチュエータを駆動することができる。

またピストンポンプ２０では、サーボ機構４８によって斜板３５の傾転角度が変化されると、ピストン２３の最伸長位置と最縮退位置との距離が変化し、ピストン２３の１往復によって吐出される作動油の吐出量が変化する。したがって斜板３５の傾転角度を変化させることによって、ピストンポンプ２０の容量を変化させることができる。

図３は、図１の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見てピストンポンプ２０の一部を示す断面図である。図３には、周方向に延びる円弧状の断面を展開して示す。シリンダポート３８の接続先が、吐出ポート３２から吸入ポート３１に切換るときに、シリンダポート３８が、吸入ポート３１および吐出ポート３２の両方に同時に接続されてしまうと、吸入ポート３１と吐出ポート３２とがシリンダポート３８を介して接続されてしまい、作動油が逆流してしまうなどの不具合を生じる。この不具合を避けるために、吐出ポート４およびシリンダポート７は、ピストン８が最も縮退した位置に到達する前に、互いに遮断されるように形成されている。具体的には、シリンダポート３８の周方向の寸法Ｗ１が、吸入ポート３１と吐出ポート３２との周方向の間隔Ｗ２よりも小さく形成されている。吸入ポート３１と吐出ポート３２との周方向の間隔Ｗ２は、吐出ポート３２の回転方向Ａ２０下流側の端部と吸入ポート３１の回転方向Ａ２０上流側の端部との間隔である。回転方向Ａ２０は、ピストン室３７およびシリンダポート３８の移動方向である。

このような構成において、抜圧ポート３３がない構成とすると、シリンダポート３８が、吐出ポート３２に対して遮断された後、ピストン室３７の作動油がピストン２３によって圧縮され、作動油の圧力が高くなった状態で、シリンダポート３８が、急激に大きな開口面積で吸入ポート３に接続されてしまう。したがってピストン室３７の作動油が噴流となって吸入ポート３１に流入し、大きな騒音を発生し、また弁板２１の壊食を生じてしまう。この騒音および壊食の原因となる噴流を防ぐために、弁板２１には、吸入ポート３１の開口を開始する部分に、２つの抜圧孔３４，３５を有する抜圧ポート３３が形成される。

２つの抜圧孔３４のうち回転方向Ａ２０上流側に配置される第１抜圧孔３４は、吐出ポート３２と周方向に間隔Ｗ３をあけて形成されている。第１抜圧孔３４と吐出ポート３２との周方向の距離Ｗ３は、シリンダポート３８の周方向の寸法Ｗ１よりわずかに小さく形成されている。第１抜圧孔３４と、２つの抜圧孔３４のうち回転方向Ａ２０下流側に配置される第２抜圧孔３５とは、周方向に間隔Ｗ４をあけて形成されている。各抜圧孔３４，３５の間隔Ｗ４は、シリンダポート３８の周方向の寸法Ｗ１より小さく形成されている。

各抜圧孔３４，３５は、回転方向Ａ２０上流側のグループと、回転方向Ａ２０下流側のグループとに分けられる。本実施の形態では、第１抜圧孔３４が回転方向Ａ２０上流側のグループに属し、第２抜圧孔３５が回転方向Ａ２０下流側のグループに属する。回転方向Ａ２０上流側のグループに属する第１抜圧孔３４は、ドレン排出場所となるケーシング２６内のシリンダブロック２２などが収納される内部空間に連通されている。回転方向Ａ２０上流側のグループに属する第２抜圧孔３５は、弁板２１の内部を通して吸入ポート３１に連通されている。各抜圧孔３４，３５は、円筒状の細孔であり、第１抜圧孔３４の内径は、第２抜圧孔３５の内径よりも小さく形成されている。

各抜圧孔３４，３５は、容量にかかわらず、シリンダポート３８に接続されているときに、ピストン室３７の作動油が吐出される流速が、噴流とならないような流速となるように形成されている。噴流となる流速の一例を示すと、たとえば抜圧孔３４，３５の内径が２ｍｍで高圧（吐出ポート）側および低圧（吸入ポート）側の圧力差が２ＭＰａの場合で、２０ｍ／ｓｅｃを超えた程度から噴流が発生する。この値は、諸条件によって変化する値であり、前記値は、あくまでも一例である。また各抜圧孔３４，３５は、シリンダポート３８が吐出ポート３２に対して遮断されてから吸入ポート３１に接続されるまでの間に、ピストン室３７から各抜圧孔３４，３５を介して吐出可能な作動液体の合計の吐出量が、予め設定される設定吐出量以上となるように形成される。この設定吐出量は、シリンダポート３８が吸入ポート３１に接続されるときにピストン室３７の作動油が噴流となって吐出されることがない圧力まで、ピストン室３７の作動油の圧力を低下させるために必要な吐出量であり、この吐出量は、ピストンポンプ２０の容量に基づいて決定される。

各抜圧孔３４，３５を流下する作動油の流量、および各抜圧孔３４，３５を介して吐出される合計の吐出量は、各抜圧孔３４，３５の内径を選択することによって、調整される。従来の技術のように、１つの抜圧孔しか形成されない構成では、可変範囲の全ての容量において、抜圧孔の流量が設定流量以下となり、かつ抜圧孔を介して吐出される吐出量が設定吐出量以上となるように、構成することはできないが、本実施の形態のように、複数の抜圧孔３４，３５を形成する構成とすれば、可変範囲の全ての容量において、抜圧孔の流量が設定流量以下となり、かつ抜圧孔を介して吐出される吐出量が設定吐出量以上となるように、構成することができる。

図４は、ピストンポンプ２０の動特性を、１つのピストン２３に着目して１回転の行程にわたって示すグラフである。図５は、ピストンポンプ２０の動特性を、１つのピストン２３に着目してピストン２３が最縮退位置付近にある状態について示すグラフである。図６は、本発明のピストンポンプ２０の動特性と、ノッチ１０および抜圧孔１１が形成される従来の技術のピストンポンプの動特性とを、比較して示すグラフである。図４において、横軸は、シリンダポート位置を示し、縦軸は、作動油の流量およびピストン室内圧を示す。図５において、横軸は、シリンダポート位置を示し、縦軸は、ピストン室内圧および開口面積を示す。図６（１）〜図６（３）において、横軸は、シリンダポート位置を示し、図６（１）において、縦軸は、ピストン室内圧を示し、図６（２）において、縦軸は、開口面積を示し、図６（３）において、縦軸は、流量を示す。シリンダポート位置は、角度位置であり、ピストン２３が最伸長位置にある角度位置が０度であり、ピストン２３が最縮退位置にある角度位置が１８０度である。流量は、ピストン室３７から吐出される流量が正である。ピストン室内圧は、ピストン室３７の作動油の圧力である。開口面積は、シリンダポート３８の開口面積である。

図４には、破線６０でピストン室内圧を示し、一点鎖線６１で吐出ポート３２を流下する作動油の流量を示し、二点鎖線６２で吸入ポート３１を流下する作動油の流量を示し、実線６３で第１抜圧孔３４を流下する作動油の流量を示す。また二点鎖線６２で示される流量のうち、符号６４で示すシリンダポート位置が１８０度付近における流量は、第２抜圧孔３５を介して吸入ポート３１に流入する作動油の流量である。図５には、一点鎖線６５でピストン室内圧を示し、実線６６で吐出ポート３２に対する開口面積を示し、破線６７で吸入ポート３１に対する開口面積を示し、二点鎖線６８で第１抜圧孔３４に対する開口面積を示す。また吸入ポート３１に対する開口面積のうち、符号６９で示す、シリンダポート位置が約１８６．５度〜約１９５．５度の角度範囲θにおける開口面積は、第２抜圧孔３５に対する開口面積である。図６には、実線で７０〜７２で本発明のピストンポンプ２０の動特性を示し、破線７３〜７５で従来の技術のピストンポンプの動特性を示す。

本実施の形態のように、弁板２１に各抜圧孔３４，３５が形成される構成は、シリンダポート３８が吸入ポート３１に直接接続される前に、ピストン室３７の作動油の圧力を低下させるために作動油を吐出させるための抜圧ポート３３に接続される開口面積を、図５に二点鎖線６８および破線６７の部分６９で示すとともに図６（２）に示すように、小さくすることはできる。さらにその開口面積は、多段的に増加するように構成されている。これによって図６（１）に示すように、従来の技術のノッチ１０を形成する構成と比較して、ピストン室３７の作動油の圧力の低下速度を小さく抑えることができる。これによって図４に実線６３および二点鎖線６２の部分６４で示すように、各抜圧孔３４，３５を流下する作動油が噴流とならないように、流量を小さく抑えることができる。さらにシリンダポート３８が吸入ポート３１に接続される前に、ピストン室３７の作動油の圧力を、シリンダポート３８が吸入ポート３１に接続されるときに噴流を生じない圧力まで低下させることができ、図６（３）に破線７５の部分７８のような吸入ポートに接続されるときの噴流の発生を、本発明の構成では図６（３）に実線７２で示すように防止することができる。

本実施の形態によれば、弁板２１には、吸入ポート３１に対して回転方向Ａ２０上流側に、抜圧ポート３３が形成されている。抜圧ポート３３は、ピストン室３７の移動に伴って、ピストン室３７に連通するシリンダポート３８を多段的に開口し、ピストン室３７が吸入ポート３１に接続される前に、ピストン室３７の作動油を充分に吐出させる。しかも２つ以上の抜圧孔３４，３５を有しており、定容量形および可変容量形の如何を問わず、抜圧孔３４，３５に噴流が生じることを防止したうえで、ピストン室３７が吸入ポート３１に接続される前に、ピストン室３７の作動油の圧力を、ピストン室３７が吸入ポート３１に接続されるときに噴流が生じない圧力まで、低下させることができる。したがって弁板２１は、ピストン室３７の作動液油が噴流となって吐出されることを防ぎ、騒音を防止することができるとともに、弁板２１の壊食を防ぐことができる。

さらにピストン室３７の移動方向下流側の抜圧孔３４に比べて噴流の生じやすいピストン室３７の移動方向上流側の抜圧孔３３は、排出場所に連通されるようにドレン接続されており、万が一噴流が生じたとしても、その噴流が吸入ポート３１に流れ込むことを防ぐことができる。これによって脈動を防ぐことができる。そしてピストン室３７の移動方向下流側の抜圧孔３４は、吸入ポート３１に連通され、ドレン流量を小さくすることができる。これによって効率を高くすることができる。

さらにピストン室３７の移動方向上流側の抜圧孔３３の開口面積を小さくして、この上流側の抜圧孔３３の噴流を確実に防ぎ、かつピストン室３７の作動油を吐出させて圧力を低下させることができる。このように上流側の抜圧孔３３でピストン室３７の作動油の圧力が低下された状態で、ピストン室３７の移動方向下流側の抜圧孔３４によって、ピストン室３７が吸入ポート３１に接続される前に、ピストン室３７から吐出される作動油の量を大きくして、ピストン室３７の作動油の圧力を大きく低下させることができる。したがって各抜圧孔３３，３４の噴流および吸入ポート３１への噴流を確実に防ぐことができる。しかもドレン流量を小さく抑え、ポンプ効率を高くすることができる。

このようにして好適なピストンポンプ２０を実現することができる。
前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえば上述の各実施の形態は、可変容量形の斜板式ピストンポンプを例に挙げて説明したけれども、固定容量形のポンプに実施されてもよい。また斜板式に限らずアキシャル式のピストンポンプに実施されてもよい。またポンプに限らず、モータに実施されてもよい。さらに前述の実施の形態では、シリンダブロック２２が一方向にだけ回転する構成として説明したけれども、正逆両方向に回転可能な構成であってもよい。この場合、吸入ポートと成る可能のあるポートの上流側に抜圧ポートを設けるようにすればよい。さらに液圧装置は、作動油以外の流体、たとえば作動水によって動作する構成であってもよい。また産業機械および建設機械以外の他の機械ならびに車両などに用いられる構成であってもよい。

本発明の実施の一形態のピストンポンプ２０の弁板２１を示す正面図である。 ピストンポンプ２０を示す断面図である。 図１の切断面線Ｓ３−Ｓ３から見てピストンポンプ２０の一部を示す断面図である。 ピストンポンプ２０の動特性を、１つのピストン２３に着目して１回転の行程にわたって示すグラフである。 ピストンポンプ２０の動特性を、１つのピストン２３に着目してピストン２３が最縮退位置付近にある状態について示すグラフである。 本発明のピストンポンプ２０の動特性と、ノッチ１０が形成される従来の技術のピストンポンプの動特性とを、比較して示すグラフである。 従来の技術のピストンポンプの弁板２を示す正面図である。 図７の切断面線Ｓ８−Ｓ８から見てピストンポンプの一部を示す断面図である。 従来の技術のピストンポンプの動特性を、１つのピストン８に着目して１回転の行程にわたって示すグラフである。 従来の技術のピストンポンプの動特性を、１つのピストン８に着目してピストンが最も縮退する位置付近にある状態について示すグラフである。

符号の説明

２０ ピストンポンプ
２１ 弁板
２２ シリンダブロック
２３ ピストン
２４ シュー
２５ 斜板
２６ ケーシング
２７ 回転軸
３１ 吸入ポート
３２ 吐出ポート
３３ 抜圧ポート
３４ 第１抜圧孔
３５ 第２抜圧孔
３７ ピストン室
３８ シリンダポート
Ａ２０ 回転方向
Ｌ２０ 回転軸線
Ｌ２５ 傾動軸線

Claims (3)

1. 回転軸と、回転軸に一体に結合され周方向に間隔をあけて複数のピストン室が形成されるシリンダブロックと、各ピストン室にシリンダブロックの回転に伴って伸長行程および縮退行程を有して往復変位する複数のピストンと、縮退行程のピストンが嵌まり込むピストン室に接続される吐出ポートおよび伸長行程のピストンが嵌まり込むピストン室に接続される吸入ポートが形成されるとともに、ピストン室が少なくとも吸入ポートに接続されるときのピストン室内の急激な圧力変動を緩慢化させるために開口面積の変化を滑らかにする面積変化緩慢化手段が形成される弁板とを備える液圧装置に設けられる弁板であって、
   ピストン室の移動に伴って縮退行程から伸長行程へ移行するときに、吸入ポートの開口を開始する部分に、ノッチを有さず、間隔をあけて２つ以上の抜圧孔を有し、ピストン室の移動方向上流側の抜圧孔はドレン排出場所に連通され、ピストン室の移動方向下流側の抜圧孔は、流路の途中で曲がり部を持ち、吸入ポートに連通されることを特徴とする弁板。
2. ピストン室の移動方向下流側の抜圧孔は、ピストン室が吸入ポートに直接接続されるときに噴流が生じないように、ピストン室の移動方向上流側の抜圧孔よりも大きい開口面積を有することを特徴とする請求項１に記載の弁板。
3. 請求項１または２に記載の弁板を備えることを特徴とする液圧装置。

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