JP2003184756A - 油圧ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で馬力一定制御が行える油圧ポンプ
流量制御装置を提供する。 【解決手段】斜板２２に連結したサーボシリンダ２３
と、これに連結した支点部材２４を設けた。支点部材２
４を支点として揺動アーム２５を支持した。揺動アーム
２５の両端部に第１負荷ユニット２６および第２負荷ユ
ニット２７を設け、支点まわりの偶力モーメントの釣り
合いを利用して支点を移動させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は、産業用機械や
建設用機械に適用される斜板式油圧ポンプの斜板の傾転
角を制御するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえばパワーショベル等の建設用機械
は一般に油圧を用いて駆動され、その油圧源は通常、建
設用機械に搭載された原動機（エンジン）によって駆動
される油圧ポンプである。また、一般に油圧ポンプは斜
板式のものが用いられ、負荷に応じて吐出流量を調整す
ることができるようになっている。このような吐出流量
の調整をするのは、油圧ポンプの負荷（すなわち吐出圧
力）と吐出流量との積が油圧ポンプを駆動するための動
力となることから、この駆動動力が原動機の出力を超え
ないように制御するためである。

【０００３】したがって、斜板式の油圧ポンプでは、図
３に示すように、その吐出圧力ｐと吐出流量ｑとの積が
常に一定となるように（すなわち、吐出圧力と吐出流量
との関係がいわゆる双曲線関数となるように）斜板傾転
角を制御することが望ましい。そのため、従来から吐出
圧力と吐出流量との関係がいわゆる双曲線関数となるよ
うに油圧ポンプの傾転角を制御する油圧ポンプ制御装置
が提案されている（特開昭６０−２６１９８８号公報参
照）。図４は、そのような従来の油圧ポンプ制御装置の
構成を模式的に示したものである。

【０００４】同図を参照して説明する。油圧ポンプ１は
斜板式のものであり、斜板２を備えている。この斜板２
は、これを駆動するサーボシリンダ３に連結されてお
り、サーボシリンダ３は外部からの油圧（Ｐ，Ｐｃｌ）
を受けて図中左右にスライドするようになっている。な
お、同図において油圧Ｐは油圧ポンプ１の吐出圧力であ
る。

【０００５】サーボシリンダ３にはコントロールシリン
ダ４が連結されており、これにピストン５が内蔵されて
いる。ピストン５は、バネ６によってコントロールシリ
ンダ４から突出する方向（図中左方）に付勢されてい
る。また、ピストン５は段付形状を呈しており、バネ６
に対抗するように外部油圧Ｐｆが導かれている。さら
に、コントロールシリンダ４には駒部材７が回動自在に
設けられており、その鉛直面に上記ピストン５が当接し
ている。

【０００６】上記駒部材７の水平面（上面）にはコント
ロールスプール８が当接されている。このコントロール
スプール８はスリーブ９を備えており、スリーブ９の内
部に油圧Ｐが導かれている。また、コントロールスプー
ル８の上面には上記油圧Ｐが導かれている。

【０００７】このような油圧ポンプ制御装置では、油圧
Ｐが増大するとコントロールスプール８が下方に移動す
るから、駒部材７が反時計方向に回動してピストン５を
右方へスライドさせる。このとき、ピストン５には、バ
ネ６による力Ｆｓおよび油圧Ｐｆが作用している。した
がって、ピストン５の断面積をＡｆとし、コントロール
スプールを押圧する押圧部材１０の断面積をＡｄとすれ
ば、駒部材７の回動中心軸を中心とする力のモーメント
の釣り合いは、次式のようになる。

【０００８】 Ｐ×Ａｄ×ｘ ＝ （Ｆｓ−Ａｆ×Ｐｆ）×ｙ (a) また、コントロールスプール８が下方へ移動すると、ス
リーブ９に導かれた油圧Ｐはサーボシリンダ３の右側圧
力室（大径室）へ送られる。これにより、サーボシリン
ダ３は左方へスライドし、斜板２の傾転角が小さく（流
量が小さく）なると共に、コントロールシリンダ４が左
方へスライドされる。

【０００９】コントロールシリンダ４が左方へスライド
すると、図中寸法ｘが小さくなるから、駒部材７の反時
計方向回りの力のモーメントが小さくなり、駒部材７は
時計方向に回動する。この時計方向への回動が進むと、
コントロールスプール８が上方へスライドし、上記油圧
Ｐがタンク１１へ導かれる。その結果、サーボシリンダ
３は右方へスライドし、斜板２の傾転角が大きく（流量
が大きく）なる。

【００１０】このように、駒部材７の回動中心軸まわり
のモーメントの釣り合いが成立するようにサーボシリン
ダ３が駆動される。ここで、上記(1)式を考察すると、
右辺は一定であり、寸法ｘは油圧ポンプ１の流量として
把握できるから、結局吐出圧力と吐出流量との積が一定
ということになり、吐出圧力と吐出流量との関係は、双
曲線関数として表され、理想的な流量制御が行われるこ
とになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の油圧
ポンプ制御装置は、直行する二方向についての力のモー
メントの釣り合いを原理としたものであるが、かかる原
理を利用した機構を実際の装置に組み込むことは、構造
が複雑となって困難であると共に製造コストが増大する
という問題があった。

【００１２】このため、完全な双曲線関数となる制御を
断念し、不十分ではあるが双曲線に近似した２段折れの
直線関数となる制御を行う等の方法が採られてきた。

【００１３】そこで本発明の目的は、簡単な構造で製造
コストが安く、しかも吐出流量が吐出圧力に対して高精
度な双曲線関数となるように制御することができる油圧
ポンプ制御装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】(1) 本願発明者は、上
記課題が生じる根源は、直行する二方向についての力の
モーメントの釣り合いを利用しようとした点にあるとの
考えのもと、直交する二方向についてのモーメントの釣
り合いではなく、一方向についての力のモーメントの釣
り合いを利用すること、すなわち、偶力モーメントを利
用することによって上記目的を達成することができる点
に着目した。

【００１５】言い換えると、本願発明者は、偶力モーメ
ントは、一方向（たとえば上下方向）に関して、支点の
位置に関わらず常に一定であることに着目し、これを利
用して、支点の位置（変位）を油圧ポンプの斜板傾転角
に対応させることにより、常に吐出圧力と吐出流量との
積を一定にすることが可能であると考えた。

【００１６】(2) そこで、本願に係る油圧ポンプ制御
装置は、斜板式の油圧ポンプの斜板傾転角を制御するた
めの装置であって、斜板に連結され、一方側に大径部を
有し、他方側に外力が負荷された小径部を有するサーボ
シリンダと、サーボシリンダに連結された支点部材と、
支点部材に当接し、当該当接部位を支点として揺動する
揺動アームと、上記支点を基準として揺動アームの上記
一方側に配設され、所定方向に沿って一定力を負荷する
第１負荷ユニットと、上記支点を基準として揺動アーム
の上記他方側に配設され、上記所定方向に沿って上記油
圧ポンプの吐出圧力に基づく押圧力を負荷する第２負荷
ユニットとを備え、上記第１負荷ユニットは、上記支点
を中心とする上記押圧力による力のモーメントが上記一
定力による力のモーメントよりも大きくなったときに所
定の外部油圧を上記サーボシリンダの大径部側に導くと
共に、上記押圧力による力のモーメントが上記一定力に
よる力のモーメントよりも小さくなったときに上記サー
ボシリンダの大径部側圧力を減圧するように構成されて
いることを特徴とするものである。

【００１７】この構成によれば、たとえば油圧ポンプの
吐出圧力（自己圧）を第２負荷ユニットに導くことによ
り、当該第２負荷ユニットによって上記吐出圧力に基づ
く押圧力が所定方向に沿って揺動アームの他方側に付与
される。一方、揺動アームの一方側には、第１負荷ユニ
ットによって一定力が所定方向に沿って付与される。

【００１８】このとき、油圧ポンプの負荷が大きくなる
と上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメン
トによって、支点部材によって構成される支点を中心と
して揺動アームが揺動する。これにより、第１負荷ユニ
ットが所定の外部油圧（たとえば、上記自己圧）をサー
ボシリンダの大径部側に導くから、サーボシリンダは、
小径部側に負荷された外力に抗して小径部側（すなわち
他方側）へスライドする。このとき、当該外力として
は、上記小径部に作用するバネ力のほか、上記自己圧に
よる外力を採用することができる。

【００１９】また、サーボシリンダが他方側へスライド
すると、上記支点が他方側へ移動するから、上記支点を
中心とする上記押圧力による力のモーメントが小さくな
る。そして、当該力のモーメントが上記一定力による力
のモーメントよりも小さくなると、上記支点を中心とし
て揺動アームが反対方向に揺動する。これにより、第１
負荷ユニットが上記サーボシリンダの大径部側圧力を減
圧するから、サーボシリンダは大径部側（すなわち一方
側）へスライドする。

【００２０】つまり、この構成では、揺動アームの両側
には上記所定方向に沿った一定力および押圧力が加わ
り、上記支点を中心とするモーメントが生じる。そし
て、上述ようにサーボシリンダがスライドして支点が移
動するが、これは当該支点を中心とするモーメントが常
に一定となるように移動するものである。このことを数
学的に表現すると次のようになる。

【００２１】上記支点から第２負荷ユニットまでの距離
をｘとし、第１負荷ユニットと第２負荷ユニットとの距
離をＬとすれば、次式が成立する。

【００２２】 （Ｗｆ×ｘ） ＝（Ｌ−ｘ）×Ｆｓ (b) ここで、Ｗｆは上記押圧力であり、Ｆｓは上記一定力で
ある。

【００２３】上式においてＬがｘに比べて十分大きいと
すれば、右辺は略一定と考えることができるから、結局
（Ｗｆ×ｘ）が略一定となる。またｘは、サーボシリン
ダのスライド量であり、油圧ポンプの斜板傾転角（すな
わち、吐出流量）に対応しているから、油圧ポンプの吐
出圧力と吐出流量との積が略一定となるように制御する
ことができる。

【００２４】(3) 上記第１負荷ユニットは、バネによ
り上記一定力を負荷するように構成することができる。
このようにすれば、上記一定力を簡単な構造で確実に付
与することができる。

【００２５】(4) 上記第１負荷ユニットは、ランドが
形成され、先端部が上記揺動アームに当接されたコント
ロールスプールと、コントロールスプールを収容するス
リーブと、コントロールスプールの端部に当接するよう
に配置された上記バネとを有して構成し、上記スリーブ
は、スリーブ内部に上記外部油圧を導くための第１ポー
トと、スリーブ内の圧油をドレンするための第２ポート
と、スリーブ内の圧油を上記サーボシリンダの大径側へ
送給するための第３ポートとを備え、上記コントロール
スプールは、上記所定方向にスライドされることによっ
て上記第１ポートと第２ポートとを連通させ、且つ反所
定方向にスライドされることによって上記第１ポートと
第３ポートとを連通させるように上記ランドを形成する
ことができる。

【００２６】この構成によれば、揺動アームは、特に次
のような動作を行う。

【００２７】まず、第２負荷ユニットには、上述と同様
にたとえば油圧ポンプの吐出圧力（自己圧）を導くこと
により、上記押圧力が所定方向に沿って揺動アームの他
方側に付与される。一方、揺動アームの一方側には、第
１負荷ユニットによって一定力が所定方向に沿って付与
されるが、この一定力は、上記バネによるばね力がコン
トロールスプールに作用し、コントロールスプールの先
端が揺動アームを押圧することによって付与される。ま
た、所定の外部油圧（たとえば油圧ポンプの吐出圧力）
がスリーブの第１ポートに導かれる。

【００２８】このとき、油圧ポンプの負荷が大きくなる
と上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメン
トによって、上記支点を中心として揺動アームが揺動す
る。これにより、第１負荷ユニットが作動してコントロ
ールスプールが上記反所定方向にスライドし、スリーブ
の第１ポートと第３ポートとが連通される。すなわち、
上記外部油圧が上記サーボシリンダの大径側に送給され
る。

【００２９】外部油圧がサーボシリンダの大径部側に導
かれると、サーボシリンダは、小径部に作用する所定の
外力（上述したバネ力や自己圧による外力）に抗して小
径部側（すなわち他方側）へスライドする。また、サー
ボシリンダが他方側へスライドすると、上記支点が他方
側へ移動するから、上記支点を中心とする上記押圧力に
よる力のモーメントが小さくなる。そして、当該力のモ
ーメントが上記一定力による力のモーメントよりも小さ
くなると、上記支点を中心として揺動アームが反対方向
に揺動する。これにより、上記第１負荷ユニットが作動
してコントロールスプールが上記所定方向にスライド
し、スリーブの第１ポートと第２ポートとが連通され
る。すなわち、スリーブ内の圧油がドレンされ、サーボ
シリンダは小径部側（すなわち他方側）へスライドす
る。

【００３０】つまり、この構成においても、揺動アーム
の両側には上記所定方向に沿った一定力および押圧力が
加わり、上記支点を中心とするモーメントが生じる。そ
して、上述ようにサーボシリンダがスライドして支点が
移動するが、これは当該支点を中心とするモーメントが
常に一定となるように移動するものである。このことを
数学的に表現すると次のようになる。

【００３１】上記支点から第２負荷ユニットまでの距離
をｘとし、第１負荷ユニットと第２負荷ユニットとの距
離をＬとすれば、次式が成立する。

【００３２】 （Ｗｆ×ｘ） ＝（Ｌ−ｘ）×Ｆｓ ( b) ここで、Ｗｆは上記押圧力であり、Ｆｓは上記一定力で
ある。

【００３３】この式は、上記(a)式と同様であるから、
Ｌをｘに比べて十分大きくなるように設定することによ
って、油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量との積が略一定
となるように制御することができる。

【００３４】(5) また、上記第１負荷ユニットは、上
記反所定方向に上記バネに対抗する一定の対抗力を付与
するための対抗力付与機構を備え、上記第２負荷ユニッ
トは、上記反所定方向にばね力を付与するように配置さ
れた上記バネと同一のバネと、上記所定方向に上記対抗
力を付与するように配置された上記対抗力付与機構と同
一の対抗力付与機構とを備えて構成することができる。

【００３５】この構成によれば、対抗力付与機構により
上記各バネのばね力に対抗する対抗力が付与されるか
ら、これらバネおよび対抗力付与機構により支点を中心
とした偶力モーメントが生じる。この偶力モーメント
は、支点の位置にかかわらず常に一定であるという性質
がある。

【００３６】したがってこの場合、上記支点から第２負
荷ユニットまでの距離をｘとし、第１負荷ユニットと第
２負荷ユニットとの距離をＬとすれば、次式が成立す
る。（Ｗ１＋Ｗ２）×ｘ − Ｆｓ×ｘ ＝（Ｆｓ−Ｗ
２）×（Ｌ−ｘ） (c)ここで、Ｗ１は上記押
圧力、Ｗ２は上記対抗力であり、Ｆｓは上記一定力であ
る。

【００３７】上式を整理すると、 （Ｗｆ×ｘ）＝ （Ｆｓ−Ｗ２）×Ｌ (d ) となり、（Ｗｆ×ｘ）が一定となる。この結果は、上記
偶力モーメントは常に一定であるところ、当該偶力モー
メントと釣り合うように上記支点が移動することによる
ものである。

【００３８】そして、ｘは、サーボシリンダのスライド
量であり、油圧ポンプの斜板傾転角（すなわち、吐出流
量）に対応しているから、油圧ポンプの吐出圧力と吐出
流量との積が完全に一定となるように制御することがで
きる。

【００３９】しかも、対抗力付与機構により、上記バネ
によるばね力を調整することができるから、上記吐出圧
力と吐出流量との積（一定値）を調整することができる
という利点がある。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００４１】図１は、本発明の一実施形態に係る油圧ポ
ンプ制御装置２０の構成を模式的に示した図である。

【００４２】この油圧ポンプ制御装置２０は、たとえば
建設用機械の油圧装置に適用され、第１ポンプ２１およ
び第２ポンプ（図示せず）を備えた２連式油圧ポンプユ
ニットの馬力一定制御を行うためのものである。すなわ
ち、各ポンプの負荷がどのように変化したとしても、第
１ポンプ２１の斜板２２の傾転角を最適制御することに
よって、油圧ポンプユニット全体として馬力一定制御
（油圧ポンプユニット全体として吐出圧力と吐出流量と
の積が一定となる制御）を可能とするものである。な
お、本実施形態では２連式油圧ポンプユニットを採用し
ているが、１連式の油圧ポンプやさらなる多連式油圧ポ
ンプユニットを採用することもできる。

【００４３】具体的に油圧ポンプ制御装置２０は、第１
ポンプ２１の斜板２２に連結されたサーボシリンダ２３
と、これに連結された支点部材２４と、支点部材２４を
支点として支持された揺動アーム２５と、揺動アーム２
５上の一方側に配設された第１負荷ユニット２６と、揺
動アーム２５上の他方側に配設された第２負荷ユニット
２７とを備えている。

【００４４】サーボシリンダ２３は、図に示すような段
付ロッド２８を備えており、この段付ロッド２８の中央
部が斜板２２に連結されている。段付ロッド２８は後述
のようにして左右にスライドするようになっており、こ
れによって斜板２２の傾転角が変化されるようになって
いる。

【００４５】段付ロッド２８の小径部２９には、第１ポ
ンプ２１の吐出圧力Ｐ１が導かれており、当該圧力Ｐ１
によって小径部２９が図中右側に所定の外力を受けてい
る。なお、この外力を得るために本実施形態では第１ポ
ンプ２１の吐出圧力Ｐ１を採用しているが、このように
第１ポンプの自己圧に限定されるものではなく、当該建
設用機械の油圧系の他の油圧やばね等を採用することも
できる。また、段付ロッド２８の大径部３０には、後述
するように、第１負荷ユニット２６から上記圧力Ｐ１が
一定の条件の下に導かれるようになっている。

【００４６】支点部材２４は、たとえば棒状に形成する
ことができ、その先端部３１によって揺動アーム２５を
支持する支点を構成している。支点部材２４は、段付ロ
ッド２８と一体的に構成することができるが、これを別
体として構成し、段付ロッド２８に固定するようにして
もよい。したがって、段付ロッド２８が左右にスライド
すれば、これと共に支点部材２４がスライドする。

【００４７】揺動アーム２５は、たとえば図に示すよう
に水平方向に延びる棒状部材として構成することができ
る。揺動アーム２５は、上記支点部材２４と当接してお
り、当該当接部分を支点として時計方向または反時計方
向に回動することができるようになっている。

【００４８】次に、第１負荷ユニット２６は、上記揺動
アーム２５の一方側に一定力を付与するための装置であ
る。第１負荷ユニット２６は、スリーブ３２を備えたコ
ントロールスプール３３と、これにばね力を付与するバ
ネ３４と、コントロールスプール３３と対抗するように
配置された対抗シリンダ３５（対抗力付与機構）とを備
えている。

【００４９】スリーブ３２には、第１ポート３６，第２
ポート３７および第３ポート３８が形成されている。第
１ポート３６には上記吐出圧力Ｐ１（外部油圧）が導か
れている。第２ポートは、オイルタンク３９に連通され
ており、スリーブ３２内の圧油をドレンすることができ
るようになっている。第３ポート３８は、サーボシリン
ダ２３の大径側と連通されている。

【００５０】コントロールスプール３３は、ランドが形
成された段付形状を呈しており、スリーブ３２内を図中
上下方向にスライド可能となっている。このコントロー
ルスプール３３の下端部は上記揺動アーム２５の一端部
と当接している。そして、バネ３４は、たとえばねじり
コイルばねを採用することができ、本実施形態では、コ
ントロールスプール３３を下方（所定方向）へばね力Ｆ
ｓで付勢するように設定されている。

【００５１】対抗シリンダ３５は、上記揺動アーム２５
の下方に配置されている。対抗シリンダ３５は、所定の
油圧がシリンダチューブ４０に導かれるようになってお
り、これに基づく力でシリンダロッド４１が揺動アーム
２５を上方（反所定方向）へ押し上げるようになってい
る。上記所定の油圧は、当該建設用機械の油圧回路にお
いて、適当な一定圧力Ｐｆを採用することができる。た
だし、一定圧力Ｐｆは、その圧力源を適当に選択するこ
とによって変化させることができる。

【００５２】また、第２負荷ユニット２７は、第１の吐
出圧力Ｐ１および第２ポンプの吐出圧力Ｐ２の総和に基
づく押圧力を上記揺動アーム２５の他方側に付与するた
めの装置である。第２負荷ユニット２７は、押圧ピスト
ン４２と、バネ４３と、対抗シリンダ４４とを備えてい
る。

【００５３】押圧ピストン４２は、シリンダチューブ４
５ａ，４５ｂを備えており、これに各油圧ポンプの吐出
圧力Ｐ１，Ｐ２が導かれている。押圧ピストン４２は、
上記揺動アーム２５に当接しており、上記圧力Ｐ１，Ｐ
２に基づく押圧力が図中下方（所定方向）に付与される
ようになっている。なお、この押圧力は、圧力Ｐ１，Ｐ
２の変動（すなわち各油圧ポンプの負荷の変動）に応じ
てさまざまに変動する。

【００５４】バネ４３は、上記バネ３４と同様の構成で
あり、ばね力Ｆｓで揺動アーム２５を上方（反所定方
向）に付勢している。また、対抗シリンダ４４は、上記
対抗シリンダ３５と同様の構成である。したがって、対
抗シリンダ４４は、上記圧力Ｐｆがシリンダチューブ４
０に導かれており、この圧力に基づく力でシリンダロッ
ド４１が揺動アーム２５を下方（所定方向）に押し下げ
ている。

【００５５】このような構成からなる油圧ポンプ制御装
置２０は、次のような動作を行う。

【００５６】油圧ポンプの吐出圧力（Ｐ１，Ｐ２）が第
２負荷ユニット２７に導かれているから、この圧力に基
づく押圧力が揺動アーム２５の他方側に下向きに付与さ
れる。一方、揺動アーム２５の一方側には、第１負荷ユ
ニット２６によって一定力が所定方向に沿って付与され
る。

【００５７】各油圧ポンプの負荷の総和が大きくなると
上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメント
によって、支点部材２４の先端部３１によって構成され
る支点を中心として揺動アーム２５が図中反時計まわり
に回動する。これにより、第１負荷ユニット２６のコン
トロールスプール３３が上方へ押し上げられる。コント
ロールスプール３３が上方へ移動すると、スリーブ３２
の第１ポート３６と第３ポート３７とが連通し、圧力Ｐ
１がサーボシリンダ２３の大径部３０側に導かれる。こ
れにより、段付ロッド２８は小径部２９側（他方側）へ
スライドする。

【００５８】段付ロッド２８が他方側（図中左側）へス
ライドすると、上記支点が他方側へ移動するから、上記
支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントが小
さくなる。そして、当該力のモーメントが上記一定力に
よる力のモーメントよりも小さくなると、上記支点を中
心として揺動アームが時計方向に回動する。これによ
り、コントロールスプール３３が下方へ移動して上記第
１ポート３６と第２ポート３７とが連通する。すなわ
ち、圧力Ｐ１はオイルタンク３９へ導かれ、サーボシリ
ンダ２３の大径部３０側の圧力が減圧される。したがっ
て、段付ロッド２８は大径部３０側（一方側）へスライ
ドする。

【００５９】このように本実施形態では、揺動アーム２
５の左端に押圧力が加わり、上記支点を中心とするモー
メントが生じるが、これはアーム２５の両側、両端に作
用する上記一定力と押圧ピストン４２による押圧力とに
より生じ、支点位置によらない偶力モーメントと釣り合
うように、サーボシリンダ２３の段付ロッド２８がスラ
イドして、支点位置が調整される。このことを数学的に
表現すると次のようになる。

【００６０】上記支点から第２負荷ユニット２７の対抗
ピストン４２までの距離をｘとし、第１負荷ユニット２
６のコントロールスプール３３と上記対抗ピストン４２
との距離Ｌとすれば、次式が成立する。

【００６１】 ［（P1+P2）・Ad + Pf・Af −Fs］・ｘ ＝ （L−x）・（Fs−Pf・Af） (e) ここで、Ａｄは圧力Ｐ１，Ｐ２が作用する押圧ピストン
の断面積、Ａｆは圧力Ｐｆが作用するシリンダロッド４
１の断面積である。この式を整理すると、 （P1+P2）・Ad ・ｘ ＝ L・（Fs−Pf・Af） (f) 上式の右辺は一定であるから（P1+P2）・Ad ・ｘが一定と
なる。したがって、（P1+P2）・ｘが一定である。またｘ
は、段付ロッド２８のスライド量であって第１ポンプ２
１の斜板傾転角（すなわち、吐出流量）に対応している
から、結局、各油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量との積
が全体として一定となるように制御することができる。

【００６２】このように本実施形態では、油圧ポンプの
単連／多連に関係無く、油圧ポンプユニット全体として
完全な馬力一定となる流量制御が可能となる。しかも、
上述のように、上下方向に沿う方向についての偶力モー
メントの釣り合いを原理としてサーボシリンダ２３を駆
動するから、構造を簡素化でき、実際の油圧ポンプ制御
装置に容易に組み込むことができる。

【００６３】本実施形態では、特に次のような作用効果
を奏する。

【００６４】第１負荷ユニット２６は、バネ３４により
上記一定力Ｆｓを負荷するように構成されているから、
一定力Ｆｓを簡単な構造で確実に付与することができ
る。しかも、第１負荷ユニット２６には対抗シリンダ３
５が備えられているから、バネ３４による一定力Ｆｓが
大きすぎる場合（たとえば、上記馬力一定制御における
馬力セットが大きすぎる場合）は、これを下げることが
できるという利点もある。

【００６５】また、本実施形態の変形例として、図２に
示すように、上記バネ４３および対抗シリンダ３５を省
略することもできる。

【００６６】この場合には、次式が成立する。

【００６７】 ［（P1+P2）・Ad + Pf・Af ］・ｘ ＝ （L−x）・Fs ( g) この式において右辺は、（Ｌ−ｘ）の項が入っているの
で、上記バネ４３および対抗シリンダ３５を省略すると
完全な馬力一定制御が不可能であることを示すものであ
る。しかし、実際の設計においては、Ｌをｘに比べて十
分に大きくすることが可能である。すなわち、(g)式の
右辺を略一定とすることができ、（P1+P2）とｘとの関
係は、かなり双曲線に近いものにすることができる。よ
って、使用条件を限定し調整すれば、実際に油圧ポンプ
の流量制御を行ううえで大きな支障が生じることはな
く、双曲線に近い制御が可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一方向
（所定方向）に沿う方向についての偶力モーメントの釣
り合いを原理としてサーボシリンダを駆動するから、構
造を簡素化でき、実際の油圧ポンプ制御装置に容易に組
み込むことができる。その結果、完全な馬力一定となる
流量制御を簡単に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ制御装置
の構成を模式的に示した図である。

【図２】本発明の一実施形態の変形例に係る油圧ポンプ
制御装置の構成を模式的に示した図である。

【図３】油圧ポンプの流量制御の理想曲線を示したもの
である。

【図４】従来の油圧ポンプ制御装置の構成を模式的に示
した図である。

【符号の説明】

２０ 油圧ポンプ流量制御装置 ２１ 第１ポンプ ２２ 斜板 ２３ サーボシリンダ ２４ 支点部材 ２５ 揺動アーム ２６ 第１負荷ユニット ２７ 第２負荷ユニット ２８ 段付ロッド ３１ 先端部 ３２ スリーブ ３３ コントロールスプール ３４ バネ ３５ 対抗シリンダ ３６ 第１ポート ３７ 第２ポート ３８ 第３ポート ３９ オイルタンク ４０ シリンダチューブ ４１ シリンダロッド ４２ 押圧ピストン ４３ バネ ４４ 対抗シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板式の油圧ポンプの斜板傾転角を制御
   するための装置であって、 斜板に連結され、一方側に大径部を有し、他方側に外力
   が負荷された小径部を有するサーボシリンダと、 サーボシリンダに連結された支点部材と、 支点部材に当接し、当該当接部位を支点として揺動する
   揺動アームと、 上記支点を基準として揺動アームの上記一方側に配設さ
   れ、所定方向に沿って一定力を負荷する第１負荷ユニッ
   トと、 上記支点を基準として揺動アームの上記他方側に配設さ
   れ、上記所定方向に沿って上記油圧ポンプの吐出圧力に
   基づく押圧力を負荷する第２負荷ユニットとを備え、 上記第１負荷ユニットは、上記支点を中心とする上記押
   圧力による力のモーメントが上記一定力による力のモー
   メントよりも大きくなったときに所定の外部油圧を上記
   サーボシリンダの大径部側に導くと共に、上記押圧力に
   よる力のモーメントが上記一定力による力のモーメント
   よりも小さくなったときに上記サーボシリンダの大径部
   側圧力を減圧するように構成されていることを特徴とす
   る油圧ポンプ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、 上記第１負荷ユニットは、バネにより上記一定力を負荷
   するように構成されていることを特徴とする油圧ポンプ
   制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、 上記第１負荷ユニットは、 ランドが形成され、先端部が上記揺動アームに当接され
   たコントロールスプールと、 コントロールスプールを収容するスリーブと、 コントロールスプールの端部に当接するように配置され
   た上記バネとを有し、 上記スリーブは、 スリーブ内部に上記外部油圧を導くための第１ポート
   と、 スリーブ内の圧油をドレンするための第２ポートと、 スリーブ内の圧油を上記サーボシリンダの大径側へ送給
   するための第３ポートとを有し、 上記コントロールスプールは、 上記所定方向にスライドされることによって上記第１ポ
   ートと第２ポートとを連通させ、且つ反所定方向にスラ
   イドされることによって上記第１ポートと第３ポートと
   を連通させるように上記ランドが形成されていることを
   特徴とする油圧ポンプ制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の油圧ポンプ制御装置にお
   いて、 上記第１負荷ユニットは、 上記反所定方向に上記バネに対抗する一定の対抗力を付
   与するための対抗力付与機構を備え、 上記第２負荷ユニットは、 上記反所定方向にばね力を付与するように配置された上
   記バネと同一のバネと、 上記所定方向に上記対抗力を付与するように配置された
   上記対抗力付与機構と同一の対抗力付与機構とを備えて
   いることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。