メニュー

油圧ポンプの構造と作動原理:油圧の基礎知識4

油圧の基礎知識

更新日:2018年5月16日(初回投稿)
著者:防衛大学校 システム工学群 機械システム工学科 教授 西海 孝夫

前回は、作動油の流れを紹介しました。今回は、作動油を吸い上げて油圧アクチュエータへと送り込む油圧ポンプを取り上げます。油圧ポンプは、メカニズムや作動油の吐出方法によって分類されます。ここでは、ほとんどの油圧ポンプで採用されている容積式ポンプおよび定容量形ポンプ・可変容量形ポンプの作動原理や特徴を解説します。

今すぐ、技術資料をダウンロードする!(ログイン)

1. 容積式ポンプとは

容積式ポンプとは、ポンプ内部にピストンやシリンダなどの部品で仕切られた密閉空間(容積室)を有しているポンプのことです。容積式ポンプは、作動油を吸入・排出する機構によって、往復運動式と回転運動式に分けられます。往復運動式ではピストンが往復運動し、回転運動式はロータなどが回転運動することで作動油を流動させます。ここでは往復運動式のピストンポンプ(図1)を例に、作動原理を解説します。容積式ポンプの作動は、以下のとおり膨張行程、吸込行程、圧縮行程、吐出行程の4つの行程に便宜上分けられます。

図1:容積式ポンプの作動概念図

図1:容積式ポンプの作動概念図

・膨張行程

膨張行程では、駆動軸が回転し、ピストンが上死点より右方向に動きます。容積室は負圧になり、吸込圧力が生じます。

・吸込行程

吸込行程では、容積室の吸込圧力と油タンクの油面にかかる大気圧との差圧が、吸込側チェック弁のばね力より大きくなると、吸込側チェック弁のボールが離れ、油タンクから作動油を吸込みます。このとき、吐出側のチェック弁は、吐出側の圧力とばね力により、ボールが押され、閉じています。

・圧縮行程

圧縮行程では、ピストンが下死点より左方向に動き、容積室の体積を圧縮させて圧力が上昇します。

・吐出行程

吐出行程では、容積室内の吐出圧力と吐出側の圧力との差圧が、吐出側チェック弁のばね力に打ち勝つと、吐出側チェック弁のボールが離れ、容積室内の作動油が押し出されます。このとき、吸込側のチェック弁は、閉じています。

2. 定容量形ポンプと可変容量形ポンプ

油圧ポンプは、駆動軸1回転によって吐出す油量を変えられないもの(定容量形ポンプ)と変えられるもの(可変容量形ポンプ)に分類されます。それぞれのポンプの作動原理や特徴を解説します。

・定容量形ポンプ

定容量形ポンプは、ポンプ駆動軸が一定回転した際に、1回転当たりの理論的な吐出量(押しのけ容積)を変えることができないポンプです。駆動機構により、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプなどの種類があります。

1:ギヤポンプ

ギヤポンプは、歯車によって作動油を吸込側から吐出側に押し出す形式のポンプです。歯車が外接するものを外接ギヤポンプ、内接するものを内接ギヤポンプといいます。今回は、ギヤポンプの中で最も一般的な外接ギヤポンプについて解説します。

外接ギヤポンプは、駆動歯車(駆動軸)、従動歯車、ボディ、前後のカバー、側板、ブッシュ、ガスケット、オイルシールなどから構成されています(図2)。フォークリフトをはじめ、建設機械・農業機械・産業機械などに用いられ、吸込性能が良く、部品点数が少ないため安価です。

図2:外接ギヤポンプ(上:内部構造図、左下:作動原理図、右下:定容量形ポンプのJIS図記号)

図2:外接ギヤポンプ(上:内部構造図、左下:作動原理図、右下:定容量形ポンプのJIS図記号)

図2の作動原理図を見てください。駆動軸によって駆動歯車が時計方向に回転すると、従動歯車は反時計方向に回転します。両歯車のかみ合いが終わって離れる瞬間、吸込側に負圧が生じ、真空作用によって作動油が吸入されます。作動油は吸込側から流入し、歯車とケーシングとの間を通って、吐出側から押し出されます。吐出側では、2個の歯車がかみ合い始める瞬間に容積室の体積が圧縮され、油を吐出します。

2:ベーンポンプ

ベーンポンプとは、平板状のベーン(羽根状の部品)を用いた油圧ポンプのことです。ベーンが溝の中を自由に運動するためのロータ、ベーンの往復運動を規制するカムリングから構成されています。ロータに作用する半径方向の圧力が釣り合っている平衡形と、釣り合っていない非平衡形に分類できます(図3)。

図3:ベーンポンプ(上:平衡形、下:非平衡形)

図3:ベーンポンプ(上:平衡形、下:非平衡形)

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

  • セミナー10月
  • 寄稿募集
  • 基礎知識一覧

ピックアップ記事

tags

  • 特集バナー0903_01
  • 特集バナー0903_02
  • 特集バナー0903_03
  • 特集バナー0903_04