以下、図面を参照して、この発明を実施� ��るための最良の形態である油圧ポンプ・モ� ��タおよび油圧ポンプ・モータの脈動抑止方� ��について説明する。

 図1は、この発明の実施の形態にかかる油 圧ポンプの概要構成を示す断面図である。ま た、図2は、図1に示した油圧ポンプのA-A線断� ��図である。図1および図2に示した油圧ポン� �は、シャフト1に伝達されたエンジン回転と� ��ルクとを油圧に変換し、負荷に応じた圧油� ��吐出ポートP2から吐出するものであり、斜� �3の傾斜角aを変化させることによってポンプ の吐出量を可変にすることができる可変容量 型の油圧ポンプである。

 この油圧ポンプは、ケース2およびエンド キャップ8に、ベアリング9a,9bを介して回転自 在に軸支されるシャフト1と、このシャフト1� ��スプライン構造11を介して連結され、ケー� �2およびエンドキャップ8内でシャフト1と一� �に回転駆動するシリンダブロック6と、斜板3 とを有する。シリンダブロック6は、シャフ� �1の軸を中心に周方向に等間隔かつシャフト1 の軸に平行に配置された複数のピストンシリ ンダが設けられている。複数のピストンシリ ンダ内にはシャフト1の軸に平行に往復動可� �なピストン5が挿入されている。

 各ピストンシリンダから突出する各ピス� ��ン5の先端は凹球であり、シュー4が、かし� �られ、各ピストン5と各シュー4とは一体にな っており、各ピストン5と各シュー4とは球面� ��受けを形成している。

 斜板3は、ケース2の側壁とシリンダブロ� �ク6との間に設けられ、シリンダブロック6を 臨む側には、平坦な摺動面Sを有する。各シ� �ー4は、シャフト1の回転に連動するシリンダ ブロック6の回動に伴って、この摺動面S上に� ��圧されながら円状に摺動する。このシュー4 の摺動面Sに対する押圧は、シリンダブロッ� �6のX方向側内周に設けられたリング14に支持� ��れたばね15と、このばね15によって押される 可動リング16とニードル17とが、シャフト1の� ��まわりに配置され、ニードル17に当接する� �ング状の押圧部材18によってなされる。

 ケース2の側壁には、斜板3側に臨んで突� �した半球状の2つの軸受け20,21が、シャフト1� ��軸を通り、軸に垂直に設けられている。一� ��、斜板3のケース2の側壁側には、軸受け20,21 の配置位置に対応した部分に2つの凹球が形� �され、軸受け20,21と斜板3の2つの凹球とが当� ��することによって斜板3の軸受けが形成され る。この軸受け20,21は、Z軸方向に配置される 。

 斜板3は、図2に示すようにX-Y平面に平行� �面内で傾く。この斜板3の傾きは、ケース2の 側壁側から斜板3の一端をX方向に沿って押圧� ��つつ往復動するピストン10によって決定さ� �る。このピストン10の往復動によって、斜板 3は、軸受け20,21を支点として傾く。この斜板 3の傾きによって摺動面Sも傾き、シャフト1の 回転に伴ってシリンダブロック6が回転し、� �とえば、図2に示すように、傾斜角aのとき、 シリンダブロックがX方向に向いて反時計回� �に回転すると、各シュー4が摺動面S上を円状 に摺動し、これに伴って各ピストンシリンダ 内のピストン5が往復動を行い、ピストン5が� ��板3側に移動したときに弁板7を介して吸込� �ートP1からピストンシリンダ内に油が吸引さ れ、ピストン5が弁板7側に移動したときにピ� ��トンシリンダ内の油は弁板7を介して吐出ポ ートP2から圧油として吐出される。そして、� ��の斜板3の傾きを調整することによって、吐 出ポートP2から吐出される圧油の容量を可変� ��御することができる。

 ここで、エンドキャップ8側に固定された 弁板7と、回転するシリンダブロック6とは、� ��動面Saを介して接している。図3は、摺動面S a側からみた弁板7の構成を示す図である。ま� ��、図4は、摺動面Sa近傍のシリンダブロック6 をX方向にみた構成を示す図である。図3およ� ��図4に示した弁板7の摺動面Sa側端面とシリン ダブロック6の摺動面Sa側端面とは、シャフト 1の回転軸Cを中心に接し、シリンダブロック6 が回転することによって摺動面Saを形成する� ��

 弁板7は、吸込ポートP1に連通する弁板吸� ��ポートPB1と、吐出ポートP2に連通する弁板� �出ポートPB2とを有する。弁板吸込ポートPB1� �弁板吐出ポートPB2とは、同一円弧上に設け� �れ、周方向に延びる繭形形状をなす。一方� �シリンダブロック6の摺動面Sa側には、各ピ� �トンシリンダ5が往復動する9つのシリンダボ ア25のポートが、弁板吸込ポートPB1および弁� ��吐出ポートPB2が配置される同一円弧上に、� ��間隔で繭形形状をなして設けられる。ここ� ��、図3および図4において、シリンダブロッ� �6が、X方向からみて反時計回りに回転すると 、図3において、紙面上側の弁板吐出ポートPB 2側において吐出工程が行われ、紙面下側の� �板吸込ポートPB1側において吸込工程が行わ� �ることになる。従って、この場合、図3の紙� ��左端側が、吐出工程から吸込工程に切り替� ��り、シリンダボア25内でピストン5が摺動面S a側に最も進入した上死点となり、図3の紙面� ��端側が、吸込工程から吐出工程に切り替わ� ��、シリンダボア25内でピストン5が摺動面Sa� �から最も離れた下死点となる。この下死点� �シリンダボア25が通過する場合、低圧状態か ら瞬時に高圧状態に移行することになる。

 シリンダブロック6は、シリンダボア25の� ��側壁面の円周上よりも大きい円周上であっ� ��、シリンダボア25の外側壁面から周上にず� �た位置、たとえばシリンダボア25の中間を通 る半径上に設けられた残圧ロスポート33を有� ��る。摺動面Sa側に設けられたこの残圧ロス� �ート33は、各シリンダボア25毎に設けられ、� ��リンダボア25内に通じる斜めのキリ穴34によ ってシリンダボア25と連通している。なお、� ��圧ロスポート33とキリ穴34とを、シリンダボ ア25の外側壁面から離隔した位置に設けたの� ��、各シリンダボア25の外側壁面近傍に大き� �応力が発生し、この応力発生部分を避ける� �めである。

 一方、弁板7には、残圧ロスポート33が設� ��られた円周上に対応した上死点近傍かつ吐� ��工程側の円周上であって、シリンダボア25� �弁板吐出ポートPB2との連通状態を脱した直� �にシリンダボア25に連通する位置に残圧ロス 回収ポート31が設けられる。また、弁板7には 、残圧ロスポート33が設けられた円周上に対� ��した下死点近傍かつ吸込工程側の円周上で� ��って、シリンダボア25が弁板吸込ポートPB1� �連通状態を脱した直後にシリンダボア25に連 通する位置に残圧ロス再生ポート32が設けら� ��る。さらに、弁板7には、残圧ロス回収ポー ト31と残圧ロス再生ポート32とを連通させる� �通孔としてのキリ穴が設けられ、残圧ロス� �収ポート31および残圧ロス再生ポート32を有� ��る残圧ロス再生回路30が設けられている。� �の残圧ロス再生回路30によって、吸込工程か ら吐出工程に移行するシリンダボア25内の圧� ��が昇圧される。

 また、シリンダブロック6は、各シリンダ ボア25の内側壁面の内側円周上に、シリンダ� ��ア25内に、シリンダボア25に沿った方向に斜 めに切り欠いた切欠溝43を設け、この切欠溝4 3は、摺動面Sa面でシリンダボア25に連通する� ��ートとして機能する。

 一方、弁板7には、この切欠溝43のポート� ��同一円周上に対応した下死点近傍かつ吐出� ��程側の円周上であって、シリンダボア25が� �板吐出ポートPB2と連通状態になる前に連通� �る位置に油路ポート42が設けられる。この油 路ポート42は、長いキリ穴で実現される長い� ��路を介して弁板吐出ポートPB2に連通すると� ��もに、油路40を形成する。この通路は、弁� �7およびエンドキャップ8内に設けられ、その 長さは、発生する脈動波長の1/4~1/2程度に設� �している。油路40として長い通路を設けたの は、油路40のシリンダボア25側の圧によって� �リンダボア25の内圧を昇圧させ、この昇圧後 における油路40の減圧が弁板吐出ポートPB2側� ��遅れて伝わるようにしているからである。� ��に、長い通路は、弁板吐出ポートPB2側の圧� ��搬を遅延し、緩衝させ、弁板吐出ポートPB2� ��圧変動を小さくしているとも言える。また� ��この長い通路は、非連通時にシリンダボア2 5側の内圧を次に連通するシリンダボア25との 連通前に弁板吐出ポートPB2側の圧に復旧でき る長さを有している。具体的に、シリンダブ ロック6の回転数が2000rpmで、シリンダボア25� �9つであり、脈動波の伝搬速度が1000m/sである 場合、脈動波の波長は、約3mとなる。したが� ��て、長い通路を1/2波長の長さとすると、油� ��40の長さは、約1.5mとなる。ただし、長さを1 波長以上とした場合には、油路ポート42側へ� ��圧伝搬後、弁板吐出ポートPB2側による油路4 0への圧補充が遅れ、つぎのシリンダボア25に 対する圧補充が十分でなくなってしまう。こ の油路40によって、吸込工程から吐出工程に� ��行するシリンダボア25内の圧力がさらに昇� �される。なお、油路40の長さを脈動波長の1/4 ~1/2程度として幅を持たせているのは、脈動� �形が油圧回路によって異なるからである。� �とえば、脈動波形が理想的な正弦波である� �合、最低圧から最高圧に至るまでの時間(長� ��)は1/2波長となるが、現実の油圧ポンプの脈 動波形は、小さい振幅の揺らぎノイズを含み つつ、最低圧から最高圧に至るまでの時間(� �さ)が1/4波長程度となるのが通常であるから� ��ある。

 また、弁板7には、シリンダボア25が通過� ��る周上であって、シリンダボア25が弁板吐� �ポートPB2に連通する直前に連通する位置に� �己圧絞り52が設けられる。この自己圧絞り52� ��、摺動面Sa側のポートと弁板吐出ポートPB2� �が、斜めのキリ穴53によって連通される。こ の自己圧絞り52によって、吸込工程から吐出� ��程に移行するシリンダボア25内の圧力がさ� �に昇圧される。

 さらに、弁板7には、シリンダボア25が通� ��する周上であって、シリンダボアが弁板吸� ��ポートPB1に連通する直前に連通する位置に� ��レンポート61が設けられ、このドレンポー� �61は、キリ穴62によって、弁板7とケース2と� �空間に連通される。このドレンポート61によ って、吐出工程から吸込工程に移行するシリ ンダボア25内の圧力が減圧される。

 なお、吸込工程から吐出工程に移行する� ��リンダボア25内の圧力の昇圧は、残圧ロス� �生回路30、油路40、自己圧絞り52の順で行わ� �る。また、各キリ穴は、略6mmφ程度である。

 ここで、図5~図8を参照して、この油圧ポ� ��プの動作時における脈動防止動作について� ��明する。なお、上述したようにシリンダボ� ��25は、9つのシリンダボア25a~25iが回転軸に対 して円環状に配置されている。図5において� �シリンダボア25a~25iは、図上、反時計回りに� ��転する。ここで、シリンダボア25aは、吐出� ��程が終了し、図5では、弁板吐出ポートPB2と の連通状態を脱した直後の配置状態となって いる。シリンダボア25aは、この状態でシリン ダボア25a内は高圧状態となっている。そして 、この状態の直後に、シリンダボア25aの残圧 ロスポート33aは、残圧ロス再生回路30の残圧� ��ス回収ポート31に連通状態となる。残圧ロ� �ポート33aと残圧ロス回収ポート31とが連通す ると、シリンダボア25a内の高圧作動油が残圧 ロス再生回路30のキリ穴に作用し、このキリ� ��内は高圧状態となる。このとき、残圧ロス� ��生回路30の残圧ロス再生ポート32は、塞がっ ており、残圧ロスポート33aと残圧ロス回収ポ ート31との連通状態が解除された後も、塞が� ��ており、残圧ロス再生回路30のキリ穴は一� �的に高圧状態を維持したものとなる。この� �き、下死点側において吸込工程を行ってい� �シリンダボア25fは吸込工程を終了しつつあ� �。

 その後、シリンダブロック6の回転が進む と、シリンダボア25aは、上死点を超えて吸込 工程に移行し、シリンダボア25aが弁板吸込ポ ートPB1に連通する直前に、ドレンポート61に� ��通し、シリンダボア25aの内圧は大気圧に戻� ��れ、その後、図6に示すように、弁板吸込ポ ートPB1に連通して吸引動作を開始する。

 一方、このとき、図6に示すように、シリ ンダボア25fは、弁板吸引ポートPB1との連通状 態を脱した直後で密閉状態であり、下死点通 過直前の位置にあり、吸引動作が終了すると ともに、シリンダボア25fの残圧ロスポート33f は、残圧ロス再生回路30の残圧ロス再生ポー� ��32と連通状態になる直前位置となる。この� �、残圧ロスポート33fと残圧ロス再生ポート32 とは連通状態となり、シリンダボア25aによっ て圧が供給され、残圧ロス再生回路30のキリ� ��に一時蓄えられていた高圧状態の作動油は� ��シリンダボア25fの内圧を高めることになる� ��具体的には、シリンダボア25の内圧が、弁� �吐出ポートPB2の吐出圧の略1/3程度まで昇圧� �る。

 さらに、シリンダブロック6が回転すると 、図7に示すように、シリンダボア25fは下死� �を通過し、シリンダボア25fの残圧ロスポー� �33fは、残圧ロス再生回路30の残圧ロス再生ポ ート32を通過し、連通状態から脱する。この� ��態では、シリンダボア25fの内圧は、上述し� ��ように、吐出圧の略1/3程度を維持している� ��さらに、図7に示すように、この残圧ロスポ ート33fと残圧ロス再生ポート32との連通状態� ��脱した直後に、シリンダボア25fの切欠溝43f� ��ポートと、油路40の油路ポート42とが連通状 態となり、油路40の長い通路を介して吐出圧� ��シリンダボア25f内に供給され、シリンダボ� ��25f内の内圧が昇圧される。具体的には、吐� ��圧の略1/3~3/4程度まで昇圧される。

 その後、さらにシリンダブロック6が回転 すると、図8に示すように、シリンダボア25f� �、切欠溝43fのポートが油路ポート42を通過し 、油路40との連通状態から脱する。その直後� ��、シリンダボア25fは、自己圧絞り52に連通� �、吐出圧がシリンダボア25f内に供給され、� �出圧まで昇圧される。その後、シリンダボ� �25fは、弁板吐出ポートPB2と連通し、吐出動� �が開始される。この吐出動作の開始時に、� �リンダボア15fの内圧は、吐出圧まで昇圧さ� �ているので、弁板吐出ポートPB2からの逆流� �発生せず、脈動を抑止することができる。� �お、残圧ロス再生回路30、油路40、および自� ��圧絞り52の各連通状態は、オーバーラップ� �せるようにしてもよい。

 図8に示したシリンダボア25a~25iの配置は� �図5に示したシリンダボア25a~25iの配置を、1� �のシリンダボアを反時計回りに移動した状� �と同じである。したがって、上述したシリ� �ダボア25a,25fに対する処理が、シリンダブロ� ��ク6の回転により、シリンダボア25b,25gに対� �て繰り返し行われる。このため、すべての� �リンダボア25a~25iが吐出動作に入る際に生じ� ��脈動を抑止することができる。

 なお、図9に示すように、油路40に対応す� ��油路50の弁板吐出ポートPB2側および油路ポ� �ト42側にそれぞれ絞り51,52を設けるようにし� ��もよい。この絞り51,52を設けることによっ� �、圧伝搬の位相遅れや時間的な緩衝効果を� �たらすことができるため、油路50の圧伝搬調 整や短尺化を促進することができる。なお、 残圧ロス再生回路30もキリ穴で形成されてい� ��ため、この残圧ロス再生回路30にも絞りを� �けるようにしてもよい。

 さらに、図10に示すように、油路50に対応 する油路60の長い通路の途中に、所定の体積� ��もったボリューム63を設けるようにしても� �い。たとえば、このボリューム63は、20~200cc� ��度に設定する。このボリューム63を設ける� �とによって、シリンダボアの内圧を昇圧す� �際の時間を短縮することができる。この結� �、高速回転時にもシリンダボア内の昇圧を� �うことができる。

 ここで、図11を参照して、シリンダブロッ� �6の回転に伴うシリンダボアの下死点以降の� ��ア内圧の変化とボアに流入する作動油の流� ��とについて説明する。なお、図11において� �実線はボア内圧の変化を示し、点線および� �点鎖線はボアに流入する作動油の流速を示� �、それぞれ矢印で示す方向に目盛りを設け� �いる。また、回転角θが0のときは、シリン� �ボアが下死点に位置するときである。まず� �シリンダボア25が残圧ロス再生回路30と連通� ��る領域Eaでは、残圧ロス再生回路30から最大 流速40L/minで作動油がボア内に流入し、ボア� �圧が0から130kg/cm ² まで昇圧される。その後、シリンダボア25が� ��路40と連通する領域Ebでは、油路40から最大� ��速20L/minで作動油がボア内に流入し、ボア内 圧が130~350kg/cm ² まで昇圧される。その後、シリンダボア25が� ��己圧絞り52に連通する領域Ecでは、ボア内圧 が350~400kg/cm ² に昇圧され、吐出圧400kg/cm ² とほぼ同じ圧となる。このように、徐々にボ ア内圧が昇圧され、かつ残圧ロス再生回路30� ��よび油路40では、一方向的にシリンダボア25 の内圧を昇圧しているため、シリンダボア25� ��吐出動作に入ったときに、弁板吐出ポートP B2側からの逆流をほぼ無くすことができるた� ��、脈動を抑制することができる。

 また、この実施の形態では、図12に示す� �うに、広いポンプ回転数に対して脈動を防� �することができる。ずなわち、図12では、残 圧ロス再生回路30のみを用いて脈動を抑止す� ��場合、ポンプ回転数が1000~1500rpmの領域で脈� ��を低減することができるが、ポンプ回転数� ��1500~2000rpmの領域では、ポンプ回転数の増大� ��伴って脈動が大きくなっている。これに対� ��、残圧ロス再生回路30と油路40とを用いたこ の実施の形態では、ポンプ回転数1000~2000rpmの 領域全体に対して、脈動を小さくすることが できる。

 さらに、この実施の形態では、吐出動作が� ��了したシリンダボア15内の残圧を用いて次� �吐出動作に移行するシリンダボア25内の内圧 を昇圧するようにしているので、図13に示す� ��うに、トルク効率を従来に比して高めるこ� ��ができる。たとえば、ポンプ吐出圧が200kg/c m ² のとき、トルク効率を、従来に比して2%程度� ��上させることができる。なお、図13におい� �、従来のものは、この実施の形態に示した� �路40,50,60および残圧ロス再生回路30を削除し� ��構成である。

 この実施の形態では、吸込動作から吐出� ��作に移行するシリンダボア25fの内圧を、残� ��ロス再生回路30→油路40→自己圧絞り52の順� ��で、それぞれ排他的に順次吐出圧まで昇圧� ��るようにしているため、吐出動作への移行� ��におけるシリンダボア内への急激な吐出圧� ��逆流が抑えられ、しかも広い回転数範囲の� ��動が抑制される。

 なお、上述した実施の形態では、残圧ロ� ��再生回路30を用いていたが、残圧ロス再生� �路30を用いず、油路40,50,60のみを用いるよう� ��してもよい。1つの油路40,50,60のみで昇圧が� ��能であり、逆流も生じないからである。こ� ��で、この実施の形態で用いた残圧ロス再生� ��路30は、シリンダボア25と残圧ロス回収ポー ト31との連通と、シリンダボア25と残圧ロス� �生ポート32との連通とを異なる時に行うよう にしているため、圧伝搬の遅延効果を有し、 この点で油路40,50,60とほぼ同様な効果を有す� ��ものとみることができる。したがって、残� ��ロス再生回路30に替えて長い通路をもつ油� �を用いて、複数の油路を設け、順次昇圧す� �ようにしてもよい。

 また、上述した残圧ロス再生回路30は、� �圧ロス再生回路30のキリ穴に一時、圧力を蓄 えるようにしていたが、残圧ロス回収ポート 31と残圧ロス再生ポート32とが同時に連通す� �ような構成であってもよい。

 なお、残圧ロス再生回路30が残圧ロス再� �ポート32に連通し、油路40が油路ポート42に� �通する構成として説明したが、これに限ら� �、残圧ロス再生回路30が油路ポート42に連通� ��、油路40が残圧ロス再生ポート32に連通する 構成としてもよい。ここで、残圧ロス再生ポ ート32および油路ポート42は、上述したよう� �、応力集中の高い、シリンダボア25の外周側 壁近傍の配置を避けるようにする。

 さらに、この実施の形態では、自己圧絞� ��52を用いていたが、これに替えてノッチを� �いてもよい。

 また、この実施の形態では、弁板吸込ポ� ��トPB1の半径方向の幅とシリンダボア25の半� �方向の幅とはほぼ同じに設定し、弁板吐出� �ートPB2の半径方向の幅を、シリンダボア25の 半径方向の幅よりも狭く設定している。これ によって吸込と吐出との油圧バランスを保つ ことができる。

 さらに、上述した実施の形態では、油圧� ��ンプを一例として説明したが、これに限ら� ��、油圧モータにも適用することができる。� ��圧モータの場合、高圧側が油圧ポンプの吐� ��側に対応し、低圧側が油圧ポンプの吸込側� ��対応することになる。