JP2003314439A - Control device of variable displacement piston pump - Google Patents
Control device of variable displacement piston pumpInfo
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- JP2003314439A JP2003314439A JP2002123327A JP2002123327A JP2003314439A JP 2003314439 A JP2003314439 A JP 2003314439A JP 2002123327 A JP2002123327 A JP 2002123327A JP 2002123327 A JP2002123327 A JP 2002123327A JP 2003314439 A JP2003314439 A JP 2003314439A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は定吐出量ポンプと定
トルク制御を行い２つの等容量を吐出する多連式可変容
量形ピストンポンプとを有する可変容量形ピストンポン
プの制御装置に関し、特に可変容量形ピストンポンプの
斜板は大容量と小容量の２流量位置を有する可変容量形
ピストンポンプの制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable displacement piston pump control device having a constant discharge pump and a multiple variable displacement piston pump for performing constant torque control and discharging two equal volumes, and more particularly to a variable displacement piston pump control device. The swash plate of a displacement type piston pump relates to a control device for a variable displacement type piston pump having two flow positions of a large displacement and a small displacement.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の斜板は大容量と小容量の２流量位
置を有する多連式可変容量形ピストンポンプとしては、
例えば図６に示すような、シリンダバレル２に複数本挿
入されたピストン３からの油圧力の合力Ｆと複数のボー
ル６によって支持された斜板５の傾転中心６′との腕の
長さによるモーメントを斜板５の傾転中心６′から一定
の距離に作用するように設けられたスプリング７による
モーメントを釣り合わせて擬似的に定トルク制御となる
ようにしたもの、或いは図１の可変容量形ピストンポン
プ（以下ピストンポンプという）２０に示すような、駆
動軸１に平行に配置された定トルクスプリング７と駆動
軸１に対して定トルクスプリング７の反対側に設けられ
たコントロールシリンダ９を持ち、それに嵌合されたコ
ントロールピストン８の加圧室１４にポンプの吐出圧力
を導きその油圧力による斜板傾転モーメントに押され、
斜板５は最大傾転ストッパ１２に当接した大容量と最小
傾転ストッパ１１に当接した小容量の２流量位置を有す
る。図７に示すように、ピストンポンプ２０の弁板４は
吸入側に吸入溝２２、吐出側に円弧状外側溝１５と円弧
状内側溝１６とが互いに干渉しない位置に設けられ、ピ
ストン３の各シリンダ室１７と連通する各ピストン３の
まゆ形外側穴１８とまゆ形内側穴１９からの吐出油が弁
板４の吐出側円弧状外側溝１５と円弧状内側溝１６とか
ら等量に分配される。2. Description of the Related Art A conventional swash plate is used as a multiple variable displacement piston pump having a large flow rate and a small flow rate.
For example, as shown in FIG. 6, the arm length between the resultant force F of the hydraulic pressure from the plurality of pistons 3 inserted in the cylinder barrel 2 and the tilt center 6 ′ of the swash plate 5 supported by the plurality of balls 6. A constant torque control is realized by balancing the moments by the springs 7 provided so that the moments by the springs 7 act at a fixed distance from the tilt center 6'of the swash plate 5, or the variable torque shown in FIG. As shown in a displacement type piston pump (hereinafter referred to as piston pump) 20, a constant torque spring 7 arranged in parallel to the drive shaft 1 and a control cylinder 9 provided on the opposite side of the constant torque spring 7 with respect to the drive shaft 1. The discharge pressure of the pump is guided to the pressurizing chamber 14 of the control piston 8 fitted therein, and is pushed by the tilting moment of the swash plate due to the hydraulic pressure.
The swash plate 5 has two flow rate positions, a large volume contacting the maximum tilt stopper 12 and a small volume contacting the minimum tilt stopper 11. As shown in FIG. 7, the valve plate 4 of the piston pump 20 is provided at a position where the suction groove 22 on the suction side and the arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16 on the discharge side do not interfere with each other. The oil discharged from the cocoon-shaped outer hole 18 and the cocoon-shaped inner hole 19 of each piston 3 communicating with the cylinder chamber 17 is distributed equally from the discharge-side arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16 of the valve plate 4. It
【０００３】また、定吐出量ポンプと多連式可変容量形
ピストンポンプを組合わせたものがあり、主にエンジン
駆動されるショベル等の建設機械に使用され、エンジン
馬力を有効に使用するため定トルク制御を行うものが多
く、全てのアクチュエータが圧油を必要としない待機状
態では、各アクチュエータの操作弁によってポンプ吐出
流量を全量タンクへ戻すオープンセンタ方式をとるもの
がある。さらに、建設機械用の油圧源としては、特開２
００１−１９３０５号公報などに開示するように、各ア
クチュエータの要求流量に応じて必要な流量のみを吐出
させる、いわゆるロードセンシングを行う形のシングル
フロー可変容量形ピストンポンプをを用いる場合もあ
る。この際は、操作弁もロードセンシングを行うため上
記したオープンセンタ方式とは異なるものとなってお
り、省エネルギー性と操作性の向上を図っていた。かか
るロードセンシングを行う方式のポンプはシングルフロ
ーであり、良好な制御を行うためにポンプの容量を制御
する制御弁のチューニングが困難でありコストの増加を
招き、さらに操作弁を含む回路・構造が複雑となり、油
圧システム全体のコストの増加がネックとなった。There is also a combination of a constant discharge pump and a multiple variable displacement piston pump, which is mainly used for construction machines such as excavators driven by an engine, and is used to effectively use engine horsepower. In many cases, torque control is performed, and in an idle state where all actuators do not require pressure oil, there is an open center system in which the pump discharge flow rate is returned to the tank entirely by the operating valve of each actuator. Further, as a hydraulic power source for construction machinery, Japanese Patent Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 001-19305, a single flow variable displacement piston pump of the type that performs so-called load sensing, which discharges only a required flow rate according to the required flow rate of each actuator, may be used. At this time, the operation valve also performs load sensing, which is different from the open center method described above, and the energy saving and the operability were improved. The pump of the method of performing such load sensing is a single flow, and it is difficult to tune the control valve for controlling the capacity of the pump to perform good control, which causes an increase in cost, and further the circuit / structure including the operation valve is It became complicated, and the increase in the cost of the entire hydraulic system was a bottleneck.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１のピスト
ンポンプ２０に示すような大容量と小容量の２流量位置
を有する従来のピストンポンプは、エンジン馬力を有効
に使用するため定トルク制御を行うが、ロードセンシン
グを行う形のような必要最小限の流量を吐出させる機能
はないので、特に全てのアクチュエータが圧油を必要と
しない待機状態（無負荷）では、図８に示す負荷圧力−
流量特性グラフでみてわかるように、最大容量を吐出す
るため、省エネルギー性と騒音の面でロードセンシング
を行う方式のポンプに劣るという課題があった。However, the conventional piston pump having the two flow positions of large capacity and small capacity as shown in the piston pump 20 of FIG. 1 uses constant torque control in order to effectively use the engine horsepower. However, since it does not have the function of discharging the minimum required flow rate like the form of performing load sensing, especially in the standby state (no load) where all the actuators do not require pressure oil, the load pressure shown in FIG.
As can be seen from the flow rate characteristic graph, since the maximum capacity is discharged, there is a problem that it is inferior to the pump of the type that performs load sensing in terms of energy saving and noise.
【０００５】本発明の課題は、定吐出量ポンプと定トル
ク制御を行いかつ大容量と小容量の２流量位置を有する
多連式可変容量形ピストンポンプとを有する可変容量形
ピストンポンプの制御装置に関し、制御弁、操作弁を含
む回路・構造が複雑で、油圧システム全体のコストの増
加を必要とするロードセンシングを行う方式の可変容量
形ピストンポンプを使用することなく、全てのアクチュ
エータが圧油を必要としない待機状態で、各アクチュエ
ータの操作弁がポンプ吐出流量を全量タンクへ戻すオー
プンセンタ方式のままで、省エネルギー化が図れる多連
式可変容量形ピストンポンプの制御装置を提供すること
にある。An object of the present invention is to control a variable displacement piston pump having a constant discharge pump and a multiple variable displacement piston pump which performs constant torque control and has two flow positions of large capacity and small capacity. Concerning the above, regarding all the actuators, all the actuators are hydraulic It is an object of the present invention to provide a control device for a multiple variable displacement piston pump that can save energy while the operating valve of each actuator returns the pump discharge flow rate to the full tank in an open center system in a standby state that does not require .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このため本発明において
は、定吐出量ポンプと定トルク制御を行い２つの等容量
を吐出する多連式可変容量形ピストンポンプとを有し、
前記可変容量形ピストンポンプは、駆動軸と共に回転す
るシリンダバレル、シリンダバレルの軸心の回りに設け
られた複数のボアに挿入されシューを介して回動可能な
斜板に摺接するピストン、シリンダバレル底面と摺接し
吐出側に円弧状外側溝と円弧状内側溝とが互いに干渉し
ない位置に設けられた弁板、駆動軸と平行に配置されて
前記斜板の一端をポンプ容量が増加する方向に付勢する
スプリング及び前記スプリングに対向して前記斜板を押
すように配置されたコントロールピストンを有する多連
式可変容量形ピストンポンプにおいて、前記複数ピスト
ンの油圧力の合力によるモーメントは前記斜板を介して
前記スプリングを押す方向に作用するようにされ、前記
コントロールピストンの加圧室には、前記定吐出量ポン
プの圧油が方向切換弁を介して導かれ、その油圧力によ
る傾転モーメントに押され前記斜板は小容量に切換えら
れるようにされ、待機状態において、前記方向切換弁を
切換ることにより、前記コントロールピストンの加圧室
に前記圧油が導かれ、前記斜板を小容量の容量位置に切
換え、前記小容量は可変容量形ピストンポンプの最大容
量の１０〜３０％の範囲の最小容量としたことを特徴と
する可変容量形ピストンポンプの制御装置を提供するこ
とにより上記課題を解決した。Therefore, the present invention has a constant discharge pump and a multiple variable displacement piston pump that discharges two equal volumes by performing constant torque control.
The variable displacement piston pump includes a cylinder barrel that rotates with a drive shaft, a piston that is inserted into a plurality of bores provided around an axis of the cylinder barrel, and that is in sliding contact with a rotatable swash plate through a shoe, a cylinder barrel. A valve plate that is in sliding contact with the bottom surface and is provided in a position where the arc-shaped outer groove and the arc-shaped inner groove do not interfere with each other on the discharge side, is arranged in parallel with the drive shaft, and has one end of the swash plate in the direction of increasing pump capacity. In a multiple variable displacement piston pump having a biasing spring and a control piston arranged so as to push the swash plate facing the spring, a moment due to the resultant force of hydraulic pressure of the plurality of pistons causes the swash plate to move. The pressure oil of the constant discharge pump is directionally cut into the pressurizing chamber of the control piston. The swash plate is guided through a valve and pushed by a tilting moment due to the hydraulic pressure, so that the swash plate is switched to a small capacity.In the standby state, the directional switching valve is switched to pressurize the control piston. The pressure oil is introduced into the chamber, the swash plate is switched to a small capacity position, and the small capacity is a minimum capacity in the range of 10 to 30% of the maximum capacity of the variable displacement piston pump. The problem has been solved by providing a control device for a variable displacement piston pump.
【０００７】かかる構成により、待機状態において、前
記方向切換弁を切換ることにより、前記コントロールピ
ストンの加圧室に前記圧油が導かれ、前記斜板を小容量
の容量位置に切換え、前記小容量を可変容量形ピストン
ポンプの最大容量の１０〜３０％の範囲の最小容量とし
たので、ロードセンシングを行う方式の可変容量形ピス
トンポンプを使用することなく、全てのアクチュエータ
が圧油を必要としない待機状態で、各アクチュエータの
操作弁がポンプ吐出流量を全量タンクへ戻すオープンセ
ンタ方式のままで、省エネルギー化が図れる可変容量形
ピストンポンプの制御装置を提供するものとなった。可
変容量形ピストンポンプの最小容量が最大容量の３０％
を越えると、損失動力が大きくなり、騒音低減効果が小
さくなり、１０％未満であると、待機状態の最小容量状
態から大きい吐出流量に移行する際に応答時間が長くな
るので、最小容量を最大容量の１０〜３０％の範囲とし
た。With such a configuration, in the standby state, by switching the direction switching valve, the pressure oil is introduced into the pressurizing chamber of the control piston, and the swash plate is switched to the small capacity position, and Since the capacity is set to the minimum capacity in the range of 10 to 30% of the maximum capacity of the variable displacement piston pump, all actuators require pressure oil without using the variable displacement piston pump of the load sensing system. In the standby state, the control valve of the variable displacement piston pump is provided, which can save energy while the operation valve of each actuator returns the pump discharge flow rate to the tank to the full amount. The minimum displacement of the variable displacement piston pump is 30% of the maximum displacement.
If the value exceeds 10%, the loss power becomes large, the noise reduction effect becomes small, and if it is less than 10%, the response time becomes long when the discharge capacity changes from the minimum capacity state in the standby state to a large discharge flow rate. The range was 10 to 30% of the capacity.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１に示す本発明の実施の形態の
可変容量形ピストンポンプの概略断面図及び定吐出量ポ
ンプを使用したピストンポンプ制御装置１０の油圧回路
図を示し、図２（ａ）に図１のピストンポンプ２０と制
御装置１０を使用した油圧回路図を示し、図２（ｂ）に
（ａ）とは異なる電磁方向切換弁を使用した制御装置の
油圧回路図を示す。図１、図２に示すように、本発明の
実施の形態のピストンポンプの制御装置に使用される可
変容量形ピストンポンプそのものは先に説明したよう
に、従来製品と同じ構造のものである。1 is a schematic sectional view of a variable displacement piston pump according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and a hydraulic circuit diagram of a piston pump controller 10 using a constant discharge pump, and FIG. 1A shows a hydraulic circuit diagram using the piston pump 20 and the control device 10 of FIG. 1, and FIG. 2B shows a hydraulic circuit diagram of the control device using an electromagnetic directional control valve different from that shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the variable displacement piston pump itself used in the control device for the piston pump according to the embodiment of the present invention has the same structure as the conventional product, as described above.
【０００９】本発明の実施の形態の可変容量形ピストン
ポンプの制御装置は、定吐出量ポンプ２１と定トルク制
御を行う多連式可変容量形ピストンポンプ（以下ピスト
ンポンプという）２０とを有し、ピストンポンプ２０
は、駆動軸１と共に回転するシリンダバレル２、シリン
ダバレル２の軸心２３の回りに設けられた複数のボア２
４に挿入されシュー１３を介して回動可能な斜板５に摺
接するピストン３、シリンダバレル２底面と摺接し吐出
側に円弧状外側溝１５と円弧状内側溝１６とが互いに干
渉しない位置に設けられた弁板４（図７）、駆動軸１と
平行に配置されて斜板５の一端をポンプ容量が増加する
方向に付勢するスプリング７及びスプリング７に対向し
て斜板５を押すように駆動軸１に対して反スプリング側
に配置されて斜板５を押すように配置されたコントロー
ルピストン８を有する。コントロールピストン８は図１
の配置に代わり、斜板５に対して反スプリング側に直列
に当接してスプリング７を押すように配置してもよい。
複数のボール６によって支持された斜板５の斜板の回動
中心６′は、シリンダバレル２に複数本挿入されたピス
トン３からの油圧力の合力Ｆによる前記回動中心６′ま
わりのモーメントと、スプリング７の力のよる前記回動
中心６′まわりのモーメントが釣り合って定トルク制御
を行うように配置され、ポンプ吐出圧が上昇するとポン
プ容量を減少するようにされて定トルク制御を行うよう
にされる。ピストンポンプ２０は図８に示す負荷圧力−
流量特性を示す。A control device for a variable displacement piston pump according to an embodiment of the present invention has a constant discharge pump 21 and a multiple variable displacement piston pump (hereinafter referred to as piston pump) 20 for performing constant torque control. , Piston pump 20
Is a cylinder barrel 2 that rotates with the drive shaft 1, and a plurality of bores 2 provided around an axis 23 of the cylinder barrel 2.
4, the piston 3 slidingly contacting the swash plate 5 which is rotatable through the shoe 13 and the bottom surface of the cylinder barrel 2 are in sliding contact with the arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16 on the discharge side. The provided valve plate 4 (FIG. 7) is arranged in parallel with the drive shaft 1 and pushes the swash plate 5 in opposition to the spring 7 and the spring 7 that biases one end of the swash plate 5 in the direction of increasing the pump displacement. As described above, the control piston 8 is arranged on the side opposite to the spring with respect to the drive shaft 1 so as to push the swash plate 5. The control piston 8 is shown in FIG.
Instead of the above arrangement, the spring 7 may be arranged so as to come into contact with the swash plate 5 on the side opposite to the spring in series.
The rotation center 6 ′ of the swash plate of the swash plate 5 supported by the plurality of balls 6 is a moment around the rotation center 6 ′ due to the resultant force F of the hydraulic pressure from the plurality of pistons 3 inserted in the cylinder barrel 2. And the moment around the rotation center 6'due to the force of the spring 7 are balanced to perform constant torque control. When the pump discharge pressure rises, the pump displacement is reduced to perform constant torque control. To be done. The piston pump 20 has a load pressure shown in FIG.
The flow rate characteristics are shown.
【００１０】コントロールピストン８の加圧室１４には
定吐出量ポンプ２１の圧油が方向切換弁２７、２７′を
介して導かれ、その油圧力による傾転モーメントに押さ
れ斜板５は最大傾転ストッパ１２に当接した大容量から
最小傾転ストッパ１１に当接した小容量に切換えられる
ようにされ、ピストンポンプ２０は大容量と小容量の２
流量位置を有する。特に全てのアクチュエータ２９が圧
油を必要としない待機状態（無負荷）では、方向切換弁
２７、２７′を切換ることにより、コントロールピスト
ン８の加圧室１４に圧油が導かれ、斜板５を小容量の容
量位置に切換える。ピストンポンプ２０の最小容量が最
大容量の３０％を越えると、損失動力が大きくなり、騒
音低減効果が小さくなり、１０％未満であると、待機状
態の最小容量状態から大きい吐出流量に移行する際に応
答時間が長くなるので、最小容量を最大容量の１０〜３
０％の範囲とした。The pressure oil of the constant discharge pump 21 is introduced into the pressurizing chamber 14 of the control piston 8 through the direction changeover valves 27 and 27 ', and is pushed by the tilting moment due to the oil pressure, so that the swash plate 5 is maximized. The piston pump 20 is configured to switch from a large capacity in contact with the tilt stopper 12 to a small capacity in contact with the minimum tilt stopper 11.
It has a flow rate position. Particularly, in a standby state (no load) in which all the actuators 29 do not need pressure oil, the pressure oil is guided to the pressurizing chamber 14 of the control piston 8 by switching the direction switching valves 27 and 27 ', and the swash plate is used. Switch 5 to the small capacity position. When the minimum capacity of the piston pump 20 exceeds 30% of the maximum capacity, the power loss is increased and the noise reduction effect is reduced, and when it is less than 10%, when the minimum capacity state in the standby state is changed to a large discharge flow rate. Since the response time becomes longer, the minimum capacity is 10-3 of the maximum capacity.
The range was 0%.
【００１１】図３の油圧回路図に示すように、本発明の
実施の形態のピストンポンプは、図７に示すように、ピ
ストンポンプ２０の弁板４は吸入側に吸入溝２２、吐出
側に円弧状外側溝１５と円弧状内側溝１６とが互いに干
渉しない位置に設けられ、ピストン３の各シリンダ室１
７と連通する各ピストン３のまゆ形外側穴１８とまゆ形
内側穴１９からの吐出油が弁板４の吐出側円弧状外側溝
１５と円弧状内側溝１６とから等量に分配され、吐出圧
力Ｐ1 、Ｐ2 として取り出される。図２の油圧回路図で
２５はさきの複数ピストン３の油圧力の合力Ｆによるモ
ーメントＦが斜板５を押す力を示し、２６はコントロー
ルピストン８の加圧室１４に方向切換弁２８の出力ポー
トＰc から定吐出量ポンプ２１の圧油による押す力を示
す。図２（ａ）は図示しないパイロット制御装置により
定吐出量ポンプ２１の信号パイロット圧油Ｐsgがパイロ
ットオペレート方向切換弁２７の入力ポート２８に入力
したとき、定吐出量ポンプ２１の圧油が斜板５を押して
最小傾転ストッパ１１に当接させ小容量とする場合を示
し、（ｂ）は図示しない電気制御装置により信号電圧が
方向切換弁２７′の電磁装置２８′に入力されたとき、
定吐出量ポンプ２１の圧油が斜板５同様に押す場合を示
す。２５′はモーメントＦの力の方向を図的に示す。こ
れら信号パイロット圧油Ｐsg、信号電圧がないときは、
方向切換弁２７、２７′は図示の位置にありコントロー
ルピストン８の加圧室１４はタンクに通じ、斜板５を押
さない。As shown in the hydraulic circuit diagram of FIG. 3, in the piston pump of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the valve plate 4 of the piston pump 20 has a suction groove 22 on the suction side and a suction groove 22 on the discharge side. The arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16 are provided at positions where they do not interfere with each other, and each cylinder chamber 1 of the piston 3 is provided.
The oil discharged from the cocoon-shaped outer hole 18 and the cocoon-shaped inner hole 19 of each piston 3 communicating with 7 is distributed in equal amounts from the discharge-side arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16 of the valve plate 4 and discharged. It is taken out as pressures P1 and P2. In the hydraulic circuit diagram of FIG. 2, a moment F due to the resultant force F of the hydraulic pressures of the plurality of pistons 3 shown above indicates the force pushing the swash plate 5, and 26 indicates the output of the directional control valve 28 to the pressurizing chamber 14 of the control piston 8. The pushing force by the pressure oil of the constant discharge pump 21 from the port Pc is shown. FIG. 2 (a) shows that when the signal pilot pressure oil Psg of the constant discharge pump 21 is input to the input port 28 of the pilot operated directional switching valve 27 by the pilot control device (not shown), the pressure oil of the constant discharge pump 21 is swash plate. 5 shows a case in which 5 is pressed to bring it into contact with the minimum tilt stopper 11 to reduce the capacity, and (b) shows a case where a signal voltage is input to the electromagnetic device 28 'of the directional control valve 27' by an electric control device (not shown).
The case where the pressure oil of the constant discharge pump 21 is pushed like the swash plate 5 is shown. 25 'shows the direction of the force of the moment F graphically. When there is no signal pilot pressure oil Psg or signal voltage,
The direction switching valves 27, 27 'are at the positions shown in the drawing, and the pressurizing chamber 14 of the control piston 8 communicates with the tank, and does not push the swash plate 5.
【００１２】図３（ａ）の油圧回路図は、図２（ａ）と
は異なるパイロットオペレート方向切換弁２７ａを有
し、図示しないパイロット制御装置により定吐出量ポン
プ２１の信号パイロット圧油Ｐsgが方向切換弁２７ａの
一方入力ポート２８ａに入力したとき、定吐出量ポンプ
２１の圧油が斜板５を押して最小傾転ストッパ１１に当
接させ小容量とした場合を示し、方向切換弁２７ａの他
方の入力ポート２８ｂには定吐出量ポンプ２１の圧油が
が導かれ、各入力ポート２８ａ、２８ｂにの受圧面積ａ
1 、ａ2 はａ1 ＝ａ2 とされ、信号パイロット圧油Ｐsg
が方向切換弁２７ａの一方入力ポート２８ａに入力した
とき、バルブスプリング２８ｃの力により方向切換弁２
７ａは左位置に切換わるようにされている。The hydraulic circuit diagram of FIG. 3 (a) has a pilot operated directional switching valve 27a different from that of FIG. 2 (a), and the signal pilot pressure oil Psg of the constant discharge pump 21 is supplied by a pilot control device (not shown). The case where the pressure oil of the constant discharge pump 21 pushes the swash plate 5 to bring it into contact with the minimum tilt stopper 11 to make a small capacity when inputting to the one input port 28a of the direction change valve 27a is shown. The pressure oil of the constant discharge pump 21 is introduced to the other input port 28b, and the pressure receiving area a to each of the input ports 28a and 28b is a.
1, a2 is a1 = a2, and signal pilot pressure oil Psg
Is input to one input port 28a of the directional control valve 27a, the force of the valve spring 28c causes the directional control valve 2 to move.
7a is adapted to be switched to the left position.
【００１３】図３（ｂ）の油圧回路図はさらに異なる実
施の形態のバルブスプリング２８ｆを有する油圧パイロ
ットオペレート方向切換弁２７ｄと、特開平６−３０７
３３０号公報に開示する可変容量形ピストンポンプ２０
ａを有し、図５に示すように、ピストンポンプ２０ａの
弁板４０は吐出側に円弧状外側溝１５と円弧状内側溝１
６とが互いに干渉しない位置に設けられ、かつ円弧状外
側溝１５と円弧状内側溝１６との間に各シリンダ室に連
通可能な連通穴４１を設け、連通穴４１の圧油は油路２
５ａを通り、方向切換弁２７ｄのパイロットポート２８
ｅに導き、パイロットポート２８ｅ内の連通穴４１の圧
油の圧力（Ｐ1 ＋Ｐ2 ）／２が方向切換弁２７ｄのバル
ブスプリング２８ｆの設定圧以下になったとき、方向切
換弁２７ｄは定吐出量ポンプ２１の圧油をコントロール
ピストン８の加圧室１４に導き、斜板５を小容量の容量
位置に切換えるようにされている。The hydraulic circuit diagram of FIG. 3 (b) is a hydraulic pilot operated directional control valve 27d having a valve spring 28f according to a different embodiment, and JP-A-6-307.
Variable displacement piston pump 20 disclosed in Japanese Patent No. 330
As shown in FIG. 5, the valve plate 40 of the piston pump 20a has a circular arc outer groove 15 and a circular arc inner groove 1 on the discharge side.
6 is provided at a position where they do not interfere with each other, and a communication hole 41 capable of communicating with each cylinder chamber is provided between the arc-shaped outer groove 15 and the arc-shaped inner groove 16, and the pressure oil in the communication hole 41 is used for the oil passage 2
5a, the pilot port 28 of the directional control valve 27d
When the pressure (P 1 + P 2 ) / 2 of the pressure oil in the communication hole 41 in the pilot port 28e becomes equal to or lower than the set pressure of the valve spring 28f of the directional control valve 27d, the directional control valve 27d discharges at a constant rate. The pressure oil of the quantity pump 21 is introduced into the pressurizing chamber 14 of the control piston 8 so that the swash plate 5 is switched to the small capacity position.
【００１４】図４は図１に示す可変容量形ピストンポン
プとは異なる実施の形態の可変容量形ピストンポンプ２
０ｂで、コントロールシリンダ９に最小容量設定の穴３
３を設け、最小傾転ストッパを省略したものである。FIG. 4 is a variable displacement piston pump 2 of an embodiment different from the variable displacement piston pump shown in FIG.
0b, hole 3 of the minimum capacity setting in the control cylinder 9
3 is provided and the minimum tilt stopper is omitted.
【００１５】[0015]
【発明の効果】かかる構成により、全てのアクチュエー
タが圧油を必要としない待機状態において、方向切換弁
を切換ることにより、コントロールピストンの加圧室に
圧油が導かれ、斜板を小容量の容量位置に切換え、前記
小容量を可変容量形ピストンポンプの最大容量の１０〜
３０％の範囲の最小容量としたので、ロードセンシング
を行う方式の可変容量形ピストンポンプを使用すること
なく、各アクチュエータの操作弁がポンプ吐出流量を全
量タンクへ戻すオープンセンタ方式のままで、省エネル
ギー化が図れる可変容量形ピストンポンプの制御装置を
提供するものとなった。ポンプの待機状態での損失動力
は、
（待機状態でのポンプ吐出圧力）×（ポンプ吐出流量）
／（ポンプ効率）
に比例するが、本発明の可変容量形ピストンポンプの制
御装置による損失動力を比較したところ、ピストンポン
プの小容量を最大容量の３０％としたポンプにおいて、
約３０％の損失動力の低減が得られた。待機状態でのポ
ンプ吐出圧力及びポンプ吐出流量が低減できることで、
ポンプ騒音及び操作弁を通過する流体音の低減ができ
る。最大吐出流量が１００Ｌ／ｍｉｎのポンプの単体で
の騒音低減効果は４〜６ｄＢであった。アクチュエータ
の操作弁がポンプ吐出流量を全量タンクへ戻すオープン
センタ方式のままで使用できるので、油圧システムのコ
スト増を抑えながら省エネルギー化を図ることができ
る。With this structure, when the directional control valve is switched in the standby state where all the actuators do not require the pressure oil, the pressure oil is guided to the pressurizing chamber of the control piston, and the swash plate is made to have a small capacity. To the capacity position of 10 to 10 times the maximum capacity of the variable capacity type piston pump.
Since the minimum capacity within the range of 30% is adopted, the operation valve of each actuator does not use a variable displacement type piston pump that performs load sensing, but the open center system that returns the pump discharge flow rate to the full tank is energy-saving. It has become possible to provide a control device for a variable displacement piston pump that can be realized. Loss power in the standby state of the pump is (pump discharge pressure in the standby state) x (pump discharge flow rate)
Although it is proportional to / (pump efficiency), the loss power by the control device of the variable displacement piston pump of the present invention is compared, and in the pump in which the small capacity of the piston pump is 30% of the maximum capacity,
A power loss reduction of about 30% was obtained. By reducing the pump discharge pressure and pump discharge flow rate in the standby state,
Pump noise and fluid noise passing through the operating valve can be reduced. The noise reduction effect of a single pump having a maximum discharge flow rate of 100 L / min was 4 to 6 dB. Since the operation valve of the actuator can be used in the open center system in which the pump discharge flow rate is completely returned to the tank, it is possible to save energy while suppressing the cost increase of the hydraulic system.
【図１】本発明の実施の形態の可変容量形ピストンポン
プの概略断面図及び定吐出量ポンプを使用したピストン
ポンプ制御装置の油圧回路図を示す。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a variable displacement piston pump according to an embodiment of the present invention and a hydraulic circuit diagram of a piston pump control device using a constant discharge pump.
【図２】（ａ）は図１のピストンポンプとパイロットオ
ペレート方向切換弁を使用した制御装置を使用した油圧
回路図を示し、（ｂ）は（ａ）とは異なる電磁方向切換
弁を使用した制御装置の油圧回路図を示す。2A is a hydraulic circuit diagram using a control device using the piston pump and the pilot operated directional control valve of FIG. 1, and FIG. 2B is a solenoid directional control valve different from that of FIG. The hydraulic circuit diagram of a control apparatus is shown.
【図３】（ａ）は図２（ａ）とは異なるパイロットオペ
レート方向切換弁を使用した制御装置の油圧回路図を示
し、（ｂ）はさらに異なる実施の形態のバルブスプリン
グを有する油圧パイロットオペレート方向切換弁と、特
開平６−３０７３３０号公報に開示する可変容量形ピス
トンポンプを使用した制御装置の油圧回路図を示す。FIG. 3 (a) is a hydraulic circuit diagram of a control device using a pilot operated directional control valve different from that of FIG. 2 (a), and FIG. 3 (b) is a hydraulic pilot operated device having a valve spring of a different embodiment. FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of a control device using a directional valve and a variable displacement piston pump disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-307330.
【図４】図１に示す可変容量形ピストンポンプとは異な
る実施の形態の可変容量形ピストンポンプの概略断面
図。4 is a schematic cross-sectional view of a variable displacement piston pump of an embodiment different from the variable displacement piston pump shown in FIG.
【図５】特開平６−３０７３３０号公報に開示する可変
容量形ピストンポンプの弁板の平面図。FIG. 5 is a plan view of a valve plate of a variable displacement piston pump disclosed in JP-A-6-307330.
【図６】従来の２流量位置を有する可変容量形ピストン
ポンプの概略断面図。FIG. 6 is a schematic sectional view of a conventional variable displacement piston pump having two flow rate positions.
【図７】（ａ）は図１の可変容量形ピストンポンプの弁
板の平面図、（ｂ）はシリンダバレルの底面図。7A is a plan view of a valve plate of the variable displacement piston pump of FIG. 1, and FIG. 7B is a bottom view of a cylinder barrel.
【図８】図１の可変容量形ピストンポンプの制御装置の
定トルク制御特性を示すＰ−Ｑ特性グラフ。8 is a PQ characteristic graph showing constant torque control characteristics of the control device for the variable displacement piston pump of FIG.
１・・駆動軸 ２、２２・・シリンダバレル
３・・ピストン
４、４０・・弁板 ５・・斜板 ６′
・・斜板の回動中心
７・・ピストン ８・・コントロールピストン
１０・・制御装置
１１・・最小傾転ストッパ １２・・最大傾転ス
トッパ
１３・・シュー １４・・コントロー
ルピストンの加圧室
１５・・円弧状外側溝 １６・・円弧状内側溝
１７・・シリンダ室
２０、２０ａ、２０ｂ・・可変容量形ピストンポンプ
２１・・定吐出量ポンプ ２３・・駆動軸軸心
２４・・ボア ２７、２７′、２７ａ・・方
向切換弁
Ｆ・・ピストンの油圧力の合力 ４１・・連通穴1 ... Drive shaft 2, 22 ... Cylinder barrel
3 ・ ・ Piston 4, 40 ・ ・ Valve plate 5 ・ ・ Swash plate 6 '
..Rotation center of swash plate 7 ..Piston 8 ..Control piston
Control device 11 Minimum tilt stopper 12 Maximum tilt stopper 13 Shoe 14 Control piston pressurizing chamber 15 Circular outer groove 16 Circular inner groove
17 ・ ・ Cylinder chamber 20, 20a, 20b ・ ・ Variable displacement type piston pump 21 ・ ・ Constant discharge pump 23 ・ ・ Drive shaft axis 24 ・ ・ Bore 27, 27 ', 27a ・ ・ Direction switching valve F ・ ・ Piston Combined force of oil pressure of 41 ...
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA10 AA16 AA24 AA33 BA12 BA13 BA32 CA03 EA13 3H070 AA01 BB04 CC12 CC13 DD53 DD55 DD58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 3H045 AA04 AA10 AA16 AA24 AA33 BA12 BA13 BA32 CA03 EA13 3H070 AA01 BB04 CC12 CC13 DD53 DD55 DD58
Claims (4)
の等容量を吐出する多連式可変容量形ピストンポンプと
を有し、前記可変容量形ピストンポンプは、駆動軸と共
に回転するシリンダバレル、シリンダバレルの軸心の回
りに設けられた複数のボアに挿入されシューを介して回
動可能な斜板に摺接するピストン、シリンダバレル底面
と摺接し吐出側に円弧状外側溝と円弧状内側溝とが互い
に干渉しない位置に設けられた弁板、駆動軸と平行に配
置されて前記斜板の一端をポンプ容量が増加する方向に
付勢するスプリング及び前記スプリングに対向して前記
斜板を押すように配置されたコントロールピストンを有
する多連式可変容量形ピストンポンプにおいて、前記複
数ピストンの油圧力の合力によるモーメントは前記斜板
を介して前記スプリングを押す方向に作用するようにさ
れ、前記コントロールピストンの加圧室には、前記定吐
出量ポンプの圧油が方向切換弁を介して導かれ、その油
圧力による傾転モーメントに押され前記斜板は小容量に
切換えられるようにされ、 待機状態において、前記方向切換弁を切換ることによ
り、前記コントロールピストンの加圧室に前記圧油が導
かれ、前記斜板を小容量の容量位置に切換え、 前記小容量は可変容量形ピストンポンプの最大容量の１
０〜３０％の範囲の最小容量としたことを特徴とする可
変容量形ピストンポンプの制御装置。1. A constant displacement pump and a multiple variable displacement piston pump that discharges two equal volumes by performing constant torque control, wherein the variable displacement piston pump is a cylinder barrel that rotates together with a drive shaft. , A piston that is inserted into a plurality of bores provided around the axis of the cylinder barrel and that slides on a swash plate that can rotate through a shoe, a piston that slides on the bottom surface of the cylinder barrel, and an arc-shaped outer groove and arc-shaped inside on the discharge side A valve plate provided at a position where the side groove does not interfere with each other, a spring arranged in parallel with the drive shaft and biasing one end of the swash plate in a direction of increasing pump capacity, and the swash plate facing the spring. In a multiple variable displacement piston pump having a control piston arranged so as to push, a moment due to a resultant force of hydraulic pressures of the plurality of pistons is applied to the spout through the swash plate. The pressure oil of the constant discharge pump is introduced into the pressurizing chamber of the control piston through the direction switching valve and is pushed by the tilting moment due to the hydraulic pressure. The swash plate can be switched to a small capacity, and in the standby state, by switching the direction switching valve, the pressure oil is introduced into the pressurizing chamber of the control piston, and the swash plate is moved to a small capacity position. , The small capacity is 1 of the maximum capacity of the variable displacement piston pump.
A variable displacement piston pump control device having a minimum displacement in the range of 0 to 30%.
対して反スプリング側に配置されて前記斜板を押すよう
に配置されるか、又は前記コントロールピストンは前記
スプリングに直列に当接してスプリングを押すように配
置されたことを特徴とする請求項１記載の可変容量形ピ
ストンポンプの制御装置。2. The control piston is arranged on the side opposite to the spring with respect to the drive shaft so as to push the swash plate, or the control piston contacts the spring in series and pushes the spring. The control device for the variable displacement piston pump according to claim 1, wherein the control device is arranged as follows.
ト方向切換弁又はソレノイド方向切換弁であることを特
徴とする請求項１記載の可変容量形ピストンポンプの制
御装置。3. The control device for a variable displacement piston pump according to claim 1, wherein the directional control valve is a hydraulic pilot operated directional control valve or a solenoid directional control valve.
記円弧状外側溝と円弧状内側溝との間に各シリンダ室に
連通可能な連通穴を設け、前記連通穴の圧油をバルブス
プリングを有する油圧パイロットオペレート方向切換弁
のパイロットポートに導き、前記パイロットポート内の
前記連通穴の圧油の圧力が前記油圧パイロットオペレー
ト方向切換弁のバルブスプリングの設定圧以下になった
とき、前記油圧パイロットオペレート方向切換弁は前記
定吐出量ポンプの圧油を前記コントロールピストンの加
圧室に導き、前記斜板を小容量の容量位置に切換えるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量形ピ
ストンポンプの制御装置。4. A valve plate of the variable displacement piston pump is provided with a communication hole between the arc-shaped outer groove and the arc-shaped inner groove, the communication hole being capable of communicating with each cylinder chamber, and the pressure oil in the communication hole is used as a valve spring. Of the hydraulic pilot operated directional control valve, and when the pressure of the pressure oil in the communication hole in the pilot port becomes equal to or lower than the set pressure of the valve spring of the hydraulic pilot operated directional control valve, the hydraulic pilot 2. The variable capacity according to claim 1, wherein the operating direction switching valve guides the pressure oil of the constant discharge pump to the pressurizing chamber of the control piston and switches the swash plate to a small capacity position. Type piston pump control device.
Priority Applications (1)
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| JP2002123327A JP3809393B2 (en) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | Control device for variable displacement piston pump |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106062288A (en) * | 2014-01-30 | 2016-10-26 | 卡特彼勒Sarl | Engine and pump control device and working machine |
| CN117189456A (en) * | 2023-11-07 | 2023-12-08 | 华侨大学 | Radial plunger hydraulic device based on sliding sleeve reversing and working method |
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2002
- 2002-04-25 JP JP2002123327A patent/JP3809393B2/en not_active Expired - Fee Related
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