JP2004150308A

JP2004150308A - Pumping installation

Info

Publication number: JP2004150308A
Application number: JP2002314503A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Tanemura; 英朗種村
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP4113414B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pumping installation capable of preventing performance diffrence in the working direction based on working tolerance. <P>SOLUTION: A swash plate 45 of a variable displacement pump 41 is operated with a double-acting inclined cylinder 46 in one direction and the other direction. There are separately installed a directional control valve 51 for controlling the direction of a working fluid output for the inclined cylinder 46, and a pressure control valve 53 for controlling the pressure of the working fluid input into the directional control valve 51. There are provided with a control signal feeding means 61 for feeding a common control signal for the directional control valve 51 and the pressure control valve 53, and a feedback means 69 for feeding back the feedback signal into the pressure control valve 53 identical to the working amount with one direction and the other direction operation of the inclined cylinder 46. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量可変手段を備えたポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量型ポンプの容量可変手段である容量可変手段の傾転方向および傾転角を制御する傾転シリンダの傾転ピストンは、１つの制御弁により位置制御され、この制御弁は、外部からの制御信号と、傾転シリンダの傾転ピストンから機械的にフィードバックされた位置情報とにより制御されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図３（ａ）は、このような容量可変手段の傾転制御システムを示す概要図であり、可変容量型ポンプ１１の容量可変手段である容量可変手段１２は、傾転シリンダ１３の傾転ピストンとしてのストローキングピストン１４により傾転作動し、中立位置にあるときはポンプ容量をゼロにし、一方に傾転したときは前進方向にポンプ吐出制御し、他方に傾転したときは後進方向にポンプ吐出制御する。
【０００４】
この傾転シリンダ１３のストローキングピストン１４は、パイロット操作型の制御弁１５で制御された前進方向のピストン作動圧ＰａＦまたは後進方向のピストン作動圧ＰａＲによって、中立位置から前進方向または後進方向に変位制御される。
【０００５】
また、制御弁１５に対して、前進方向の電気信号ＩｓＦまたは後進方向の電気信号ＩｓＲに応じて制御される１対の電磁比例弁１６から、前進方向のパイロット制御圧ＰｓＦまたは後進方向のパイロット制御圧ＰｓＲを供給するパイロット回路１７と、傾転シリンダ１３のストローキングピストン１４の位置情報を制御弁１５に機械的にフィードバックするフィードバックリンケージレバー１８とが設けられている。
【０００６】
図３（ｂ）は、制御弁１５の方向制御および絞り制御機能を示している。
【０００７】
図４は、傾転シリンダ１３および制御弁１５の詳細を示し、傾転シリンダ１３のストローキングピストン１４には、容量可変手段１２と連結されるロッド（図示せず）が液密に嵌着される内部のロッド嵌着穴２０と、ピストン外側面の凹溝２１とが設けられ、この凹溝２１内に、フィードバックリンケージレバー１８の一端に形成された頭部２２が摺動自在に嵌合され、フィードバックリンケージレバー１８の他端は、制御弁１５の弁本体２３に形成された凹部２４に嵌入され、この凹部２４内で軸部材２５により弁本体２３に回動自在に軸着されている。
【０００８】
制御弁１５の弁本体２３内には、スリーブ２６が摺動自在に嵌合され、このスリーブ２６の内部にスプール２７が摺動自在に嵌合されている。スリーブ２６には、前記フィードバックリンケージレバー１８の中間部が軸部材２８により連結され、スプール２７には、一端にスプリングカートリッジ２９が嵌着され、他端にパイロット圧の供給を受けるパイロット圧作用部３０が設けられている。
【０００９】
制御弁１５において、図４に実線で示された構造は、ストローキングピストン１４を図４右方へ変位させる前進の場合に対応するものであるが、ストローキングピストン１４を図４左方へ変位させる後進の場合に対応する構造（一部を図４に２点鎖線で示す）も、左右対称に設けられている。
【００１０】
この制御弁１５は、スリーブ２６に対するスプール２７の相対的位置関係によりストローキングピストン作動油を制御する絞り切換弁であり、通常の固定スリーブを持つ絞り切換弁と異なるのは、スリーブ２６がフィードバックリンケージレバー１８により変位される点である。
【００１１】
そして、図３（ａ）において、電気信号ＩｓＦまたはＩｓＲが１対の電磁比例弁１６の一方に入力されると、この一方の電磁比例弁１６から制御弁１５のスプール２７の一端にパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲが作用し、このパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲによりスプール２７が変位すると、ポンプ（図示せず）から供給された定格圧力Ｐｃの作動圧油がスプール２７により方向制御および絞り制御され、制御されたピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲが傾転シリンダ１３のストローキングピストン１４の一端または他端に導かれ、このストローキングピストン１４を中立位置から前進位置または後進位置へと変位させ、このストローキングピストン１４により容量可変手段１２の傾転方向および傾転角を制御することで、可変容量型ポンプ１１の吐出方向および吐出流量を可変制御している。
【００１２】
このストローキングピストン１４により容量可変手段１２が傾転動作したときに、ストローキングピストン１４とスリーブ２６とを連結しているフィードバックリンケージレバー１８も動いて、スリーブ２６をフィードバック制御し、このスリーブ２６とスプール２７との相対的位置関係が、そのときの容量可変手段１２の傾転角を維持するのに必要な作動圧油を補給できる状態に保たれる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平８−９３６５１号公報（第１頁、図１）
【００１４】
【特許文献２】
特開平８−２６１１５８号公報（第１頁、図１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
制御弁１５を製造する際に、制御弁１５の前進用構造と後進用構造とで加工公差が生ずるので、前進性能と後進性能とで差が出る。例えば、制御弁１５のスリーブ２６およびスプール２７において、前進用の油通路と後進用の油通路とが異なるため、これらの油通路の加工公差すなわち部品精度の低下が前後進での性能のばらつきとなって現われやすい問題がある。
【００１６】
また、スリーブ２６をフィードバック制御するフィードバックリンケージレバー１８は、その頭部２２がストローキングピストン１４の凹溝２１内に摺動自在に嵌合されているので、ストローキングピストン１４の凹溝２１とフィードバックリンケージレバー１８の頭部２２とが嵌合する接続部分において構造上必要とされるクリアランスが機械的がたとなり、この機械的がたが制御弁の精度を低下させ、ヒステリシス特性に悪影響を与える問題がある。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、加工公差に基づく作動方向による性能差の発生を防止でき、機械的がたによる精度低下の発生を防止できるポンプ装置を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、容量可変手段を備えた可変容量型ポンプと、可変容量型ポンプの容量可変手段を一方向および他方向に作動する複動式の流体圧アクチュエータと、複動式の流体圧アクチュエータに対して出力される作動流体を方向制御する方向制御弁と、方向制御弁に入力される作動流体を圧力制御する圧力制御弁と、方向制御弁と圧力制御弁とに共通の制御信号を供給する制御信号供給手段と、流体圧アクチュエータの一方向および他方向の作動で作動量に応じた等しいフィードバック信号を圧力制御弁にフィードバックするフィードバック手段とを具備したポンプ装置であり、複動式の流体圧アクチュエータに作用する作動流体の方向制御を方向制御弁に、またその作動流体の圧力制御を圧力制御弁に分離することで、作動方向によって流体通路が切換わる方向制御弁から、流体通路の切換のない圧力制御弁を構造的に切離すとともに、方向制御弁および圧力制御弁に制御信号供給手段より共通の制御信号を供給して作用的には連動性を確保しつつ、フィードバック手段により、流体圧アクチュエータが一方向に作動したときも他方向に作動したときも作動方向に関係なく作動量に応じた等しいフィードバック信号を、流体通路の切換のない圧力制御弁にフィードバックするので、この圧力制御弁は、方向制御弁のように作動方向によって異なる加工公差を持つ複数の流体通路の影響を受けることがなく、複動式の流体圧アクチュエータにより可変容量型ポンプの容量可変手段を一方向および他方向に作動する際に、加工公差に基づく作動方向による性能差の発生を防止できる。
【００１９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のポンプ装置における方向制御弁と圧力制御弁とに供給される共通の制御信号は、パイロット制御圧であり、方向制御弁は、一端および他端のいずれか一方に選択的にパイロット制御圧の供給を受けるスプールを備え、制御信号供給手段は、方向制御弁のスプールの一端および他端のいずれか一方に供給されるパイロット制御圧を取出して圧力制御弁に供給するシャトル弁を備えたものであり、このシャトル弁により、方向制御弁のスプールの一端および他端のいずれか一方に供給されるパイロット制御圧を取出して圧力制御弁に供給するので、構造的には分離された方向制御弁および圧力制御弁を共通のパイロット制御圧により確実に連動させることができる。
【００２０】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載のポンプ装置における流体圧アクチュエータが、作動流体により変位するピストンを備え、圧力制御弁は、一端にパイロット制御圧に基づく力を受けるスプールを備え、フィードバック手段は、流体圧アクチュエータのピストンにこのピストンが変位する一方向および他方向に対して対称形の傾斜状に設けられた斜面部と、斜面部に摺動自在に当接されこの斜面部でピストン変位量をピストン変位方向と直交する方向の変位量に変換するスライダと、スライダの変位量を力に変換して圧力制御弁のスプールの一端とは反対側に位置する他端に作用させる変換機構とを具備したものであり、可変容量型ポンプの容量可変手段を一方向および他方向に作動する複動式の流体圧アクチュエータの作動量を圧力制御弁にフィードバックするフィードバック手段として、流体圧アクチュエータのピストンに、このピストンが変位する一方向および他方向に対して対称形の斜面部を傾斜状に設け、この対称形の斜面部に、ピストン変位量をピストン変位方向と直交する方向の変位量に変換するスライダを摺動自在に当接し、このスライダの変位量を変換機構により力に変換して、圧力制御弁のパイロット制御圧に基づく力を受けるスプールの反対側に作用させることで、従来のフィードバックリンケージレバーのように構造上必要とされるクリアランスを不要としたので、機械的がたが発生せず、機械的がたによる精度低下の発生を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１において、４１は可変容量型ポンプであり、この可変容量型ポンプ４１は、駆動軸４２により回転されるシリンダブロック４３の駆動軸周囲に複数のピストン４４がそれぞれ摺動自在に嵌合され、これらのピストン４４の先端に容量可変手段としての斜板４５が配置されている。
【００２３】
各ピストン４４は、斜板４５に沿って回転することで、軸方向にストローク変位するので、斜板４５の傾き角度すなわち傾転角を変化させると、各ピストン４４のストロークも変化し、ポンプ容量を可変制御できる。
【００２４】
例えば、斜板４５が駆動軸４２に対して直角になると吐出流量がなくなり、斜板４５が一方向に傾転作動した場合と他方向に傾転作動した場合とでは、吐出と吸込とが逆転するが、その吐出流量は、傾転角に応じて変化する。
【００２５】
このような可変容量型ポンプ４１の斜板４５に対して、この斜板４５を一方向および他方向に傾転作動する複動式の流体圧アクチュエータとしての傾転シリンダ４６が設けられている。この傾転シリンダ４６は、従来の傾転シリンダ１３（図４）と同様に、シリンダ本体（図示せず）の内部に、斜板４５を傾転作動するピストンとしてのストローキングピストン４７が摺動自在に嵌合されている。このストローキングピストン４７は、両端部に設けられたスプリング４８により中立位置に保たれるとともに、左端または右端に導かれた作動流体としての作動油により反対方向へ変位される。
【００２６】
この傾転シリンダ４６のストローキングピストン４７の左端または右端に対して、方向制御弁５１から導かれた出力ライン５２が接続され、この方向制御弁５１により方向制御されたピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲの作動油がストローキングピストン４７の左端または右端に対して出力される。
【００２７】
この方向制御弁５１の入力ポートには、圧力制御弁５３から導かれた入力ライン５４が接続され、この圧力制御弁５３によって、ポンプライン５５から導かれた定格圧力Ｐｃの作動油がピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲに圧力制御されて方向制御弁５１に入力され、余剰油はタンクライン５６を経てタンク５７に排出される。
【００２８】
さらに、方向制御弁５１および圧力制御弁５３に対して、これらの方向制御弁５１と圧力制御弁５３とに共通の制御信号としてのパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを供給する制御信号供給手段６１が設けられている。
【００２９】
方向制御弁５１は、一端および他端のいずれか一方に選択的にパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲの供給を受けるスプール６２を備えている。また、圧力制御弁５３は、一端にパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲの供給を受けるスプール６３を備えている。
【００３０】
制御信号供給手段６１は、ポンプライン６４から導かれた定格圧力Ｐｃの作動油を制御して出力する１対の電磁比例弁６５を備えている。これらの電磁比例弁６５は、電気信号ＩｓＦまたはＩｓＲに応じて比例制御されたパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを出力する。これらの電磁比例弁６５から出力されたパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲは、それぞれのパイロットライン６６を経て方向制御弁５１のスプール６２の一端または他端に供給される。
【００３１】
さらに、制御信号供給手段６１は、１対の電磁比例弁６５からの各パイロットライン６６間に設けられたシャトル弁６７を備えている。このシャトル弁６７は、各電磁比例弁６５から方向制御弁５１のスプール６２の一端または他端に供給されるパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを取出し、パイロットライン６８を経て圧力制御弁５３に供給する。
【００３２】
また、傾転シリンダ４６のストローキングピストン４７と圧力制御弁５３との間には、ストローキングピストン４７の一方向および他方向の作動で作動量に応じた等しいフィードバック信号を圧力制御弁５３にフィードバックするフィードバック手段６９が設けられている。
【００３３】
図２に示されるように、前記方向制御弁５１は、弁本体７１の内部に前記スプール６２が摺動自在に嵌合された切換弁であり、このスプール６２は、両端部に設けられた弱いスプリング７２により中立位置に保たれるとともに、左端または右端にパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲが導かれると、そのパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲにより反対方向へ切換移動される。
【００３４】
さらに、前記圧力制御弁５３は、弁本体７３内に、パイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲに基づく力を一端に受ける前記スプール６３を備えている。すなわち、弁本体７３内に、シャトル弁６７から出力されたパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを受ける小ピストン７４が摺動自在に嵌合され、この小ピストン７４の先端がスプール６３の一端に当接されている。
【００３５】
また、前記フィードバック手段６９は、傾転シリンダ４６のストローキングピストン４７の外側面に、このストローキングピストン４７が変位する一方向および他方向に対して対称形の傾斜状に形成された斜面部としてのＶ形ランプ８１が設けられ、このＶ形ランプ８１に、このＶ形ランプ８１でピストン変位量をピストン変位方向と直交する方向の変位量に変換するスライダ８２が摺動自在に当接されている。このスライダ８２は、定位置に固定された筒体８３内に摺動自在に嵌合保持され、また、この筒体８３内には、スライダ８２の変位量を力に変換して圧力制御弁５３のスプール６３の一端とは反対側に位置する他端に作用させる変換機構としてのコイルスプリング８４およびリテーナ８５が設けられている。
【００３６】
コイルスプリング８４は、スライダ８２とリテーナ８５との間に嵌着されて圧縮され、スライダ８２をＶ形ランプ８１に常に押付けて機械的がたが生じないように密着させるとともに、スライダ８２の変位量から変換された反発力をリテーナ８５に伝え、リテーナ８５は、この力を圧力制御弁５３のスプール６３に作用させる。
【００３７】
次に、この図１および図２に示された実施の形態の作用を説明する。
【００３８】
１対の電磁比例弁６５の一方に電気信号ＩｓＦまたはＩｓＲが入力されると、その電気信号ＩｓＦまたはＩｓＲに応じたパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲが電磁比例弁６５から出力され、そのパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲにより方向制御弁５１のスプール６２が左右いずれか一方へ切換わる。
【００３９】
同時に、１対の電磁比例弁６５の一方から出力されたパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲは、シャトル弁６７を経て圧力制御弁５３に供給され、小ピストン７４を介しスプール６３をパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲに応じて変位させることで、定格圧力Ｐｃを元圧として制御されたピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲが発生する。
【００４０】
この圧力制御弁５３から出力されたピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲは、方向制御弁５１により方向制御されて、傾転シリンダ４６のストローキングピストン４７の左端または右端に作用し、ストローキングピストン４７をピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲに応じて、中立位置から前進位置または後進位置へと変位させ、このストローキングピストン４７により斜板４５の傾転方向および傾転角を制御することで、可変容量型ポンプ４１の吐出方向および吐出流量を可変制御する。
【００４１】
このとき、ストローキングピストン４７の変位によりＶ形ランプ８１が左右いずれの方向に移動しても、スライダ８２が、ピストン変位方向と直交する方向に、ピストン変位量に比例する変位量摺動してコイルスプリング８４を圧縮するので、このコイルスプリング８４により、リテーナ８５を介して圧力制御弁５３のスプール６３を小ピストン７４の押圧方向と対抗する方向に押圧する。
【００４２】
これにより、圧力制御弁５３のスプール６３が押し戻されるようにフィードバック制御され、この圧力制御弁５３から出力されるピストン作動圧ＰａＦまたはＰａＲが、そのときの斜板４５の傾転角を維持するのに必要な圧力状態に保たれる。
【００４３】
ここで、可変容量型ポンプ４１には、閉回路を介して車両の走行モータ（図示せず）が接続されているので、可変容量型ポンプ４１の斜板４５が一方向の前進方向に傾転すると、走行モータが正転して車両が前進し、また、可変容量型ポンプ４１の斜板４５が他方向の後進方向に傾転すると、ポンプ吸込と吐出とが入れ替わり、走行モータが逆転して車両が後進する。
【００４４】
次に、この図１および図２に示された実施の形態の効果を説明する。
【００４５】
複動式の傾転シリンダ４６に作用する作動油の方向制御を方向制御弁５１に、またその作動油の圧力制御を圧力制御弁５３に分離することで、前後進の作動方向によって作動油通路が切換わる方向制御弁５１から、前後進とも同一油通路を用いて作動油通路の切換のない圧力制御弁５３を構造的に切離すとともに、方向制御弁５１および圧力制御弁５３に制御信号供給手段６１より共通のパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを供給して作用的には連動性を確保しつつ、フィードバック手段６９により、傾転シリンダ４６が前進方向に作動したときも後進方向に作動したときも作動方向に関係なく作動量に応じた等しいフィードバック信号を、作動油通路の切換のない圧力制御弁５３にフィードバックするので、この前後進とも同一油通路を用いる圧力制御弁５３は、方向制御弁５１のように前後進の作動方向によって異なる加工公差すなわち部品精度を持つ複数の作動油通路の影響を受けることがなく、複動式の傾転シリンダ４６により可変容量型ポンプ４１の斜板４５を前進方向および後進方向に作動する際に、加工公差に基づく前後進の作動方向による性能差の発生を防止できる。
【００４６】
また、シャトル弁６７により、方向制御弁５１のスプール６２の一端および他端のいずれか一方に供給されるパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲを取出して圧力制御弁５３に供給するので、構造的には分離された方向制御弁５１および圧力制御弁５３を共通のパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲにより確実に連動させることができる。
【００４７】
さらに、可変容量型ポンプ４１の斜板４５を前進方向および後進方向に作動する複動式の傾転シリンダ４６の作動量を圧力制御弁５３にフィードバックするフィードバック手段６９として、傾転シリンダ４６のストローキングピストン４７に、このストローキングピストン４７が変位する前進方向および後進方向に対して対称形の傾斜状のＶ形ランプ８１を設け、この対称形のＶ形ランプ８１に、ピストン変位量をピストン変位方向と直交する方向の変位量に変換するスライダ８２を、コイルスプリング８４の付勢力により機械的がたが生じないように押付けて摺動自在に当接するとともに、このスライダ８２の変位量をコイルスプリング８４およびリテーナ８５により力に変換して、圧力制御弁５３のパイロット制御圧ＰｓＦまたはＰｓＲに基づく力を受けるスプール６３の反対側に作用させることで、従来のフィードバックリンケージレバーのように構造上必要とされるクリアランスを不要としたので、機械的がたが発生せず、機械的がたによる精度低下の発生を防止できるとともに、ヒステリシス特性に悪影響を与えることを防止できる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複動式の流体圧アクチュエータに作用する作動流体の方向制御を方向制御弁に、またその作動流体の圧力制御を圧力制御弁に分離することで、作動方向によって流体通路が切換わる方向制御弁から、流体通路の切換のない圧力制御弁を構造的に切離すとともに、方向制御弁および圧力制御弁に制御信号供給手段より共通の制御信号を供給して作用的には連動性を確保しつつ、フィードバック手段により、流体圧アクチュエータが一方向に作動したときも他方向に作動したときも作動方向に関係なく作動量に応じた等しいフィードバック信号を、流体通路の切換のない圧力制御弁にフィードバックするので、この圧力制御弁は、方向制御弁のように作動方向によって異なる加工公差を持つ複数の流体通路の影響を受けることがなく、複動式の流体圧アクチュエータにより可変容量型ポンプの容量可変手段を一方向および他方向に作動する際に、加工公差に基づく作動方向による性能差の発生を防止できる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、シャトル弁により、方向制御弁のスプールの一端および他端のいずれか一方に供給されるパイロット制御圧を取出して圧力制御弁に供給するので、構造的には分離された方向制御弁および圧力制御弁を共通のパイロット制御圧により確実に連動させることができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、可変容量型ポンプの容量可変手段を一方向および他方向に作動する複動式の流体圧アクチュエータの作動量を圧力制御弁にフィードバックするフィードバック手段として、流体圧アクチュエータのピストンに、このピストンが変位する一方向および他方向に対して対称形の斜面部を傾斜状に設け、この対称形の斜面部に、ピストン変位量をピストン変位方向と直交する方向の変位量に変換するスライダを摺動自在に当接し、このスライダの変位量を変換機構により力に変換して、圧力制御弁のパイロット制御圧に基づく力を受けるスプールの反対側に作用させることで、従来のフィードバックリンケージレバーのように構造上必要とされるクリアランスを不要としたので、機械的がたが発生せず、機械的がたによる精度低下の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るポンプ装置の一実施の形態を示す流体圧回路図、（ｂ）はその圧力制御弁およびフィードバック手段の略図である。
【図２】同上ポンプ装置の方向制御弁、圧力制御弁、シャトル弁およびフィードバック手段の断面図である。
【図３】（ａ）は従来のポンプ装置の一例を示す流体圧回路図、（ｂ）はその制御弁の略図である。
【図４】従来のポンプ装置の傾転シリンダおよび制御弁の断面図である。
【符号の説明】
４１可変容量型ポンプ
４５容量可変手段としての斜板
４６流体圧アクチュエータとしての傾転シリンダ
４７ピストンとしてのストローキングピストン
５１方向制御弁
５３圧力制御弁
６１制御信号供給手段
６２スプール
６３スプール
６７シャトル弁
６９フィードバック手段
８１斜面部としてのＶ形ランプ
８２スライダ
８４変換機構としてのコイルスプリング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump device provided with a variable capacity means.
[0002]
[Prior art]
The tilting piston of the tilting cylinder for controlling the tilting direction and tilting angle of the variable displacement means, which is the variable displacement means of the variable displacement pump, is position-controlled by a single control valve. It is controlled by a control signal and position information mechanically fed back from the tilt piston of the tilt cylinder (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
FIG. 3A is a schematic view showing such a displacement control system of the displacement variable means. The displacement variable means 12 which is the displacement variable means of the variable displacement pump 11 includes a displacement piston of the displacement cylinder 13. Tilting operation by the stroking piston 14, the pump capacity is set to zero when in the neutral position, the pump discharge control is performed in the forward direction when tilted to one side, and the pump is controlled in the reverse direction when tilted to the other side. Discharge control.
[0004]
The stroke piston 14 of the tilt cylinder 13 is displaced from the neutral position in the forward direction or the reverse direction by the forward piston operating pressure PaF or the backward piston operating pressure PaR controlled by the pilot-operated control valve 15. Controlled.
[0005]
Further, the control valve 15 is controlled by a pair of electromagnetic proportional valves 16 controlled in accordance with the forward electric signal IsF or the backward electric signal IsR, from the forward pilot control pressure PsF or the backward pilot control. A pilot circuit 17 for supplying the pressure PsR and a feedback linkage lever 18 for mechanically feeding back the position information of the stroke piston 14 of the tilt cylinder 13 to the control valve 15 are provided.
[0006]
FIG. 3B shows a direction control and a throttle control function of the control valve 15.
[0007]
FIG. 4 shows the tilt cylinder 13 and the control valve 15 in detail. A rod (not shown) connected to the variable capacity means 12 is fitted to the stroke piston 14 of the tilt cylinder 13 in a liquid-tight manner. An internal rod fitting hole 20 and a groove 21 on the outer surface of the piston are provided, and a head 22 formed at one end of the feedback linkage lever 18 is slidably fitted in the groove 21. The other end of the feedback linkage lever 18 is fitted into a recess 24 formed in the valve body 23 of the control valve 15, and is rotatably mounted on the valve body 23 by a shaft member 25 in the recess 24.
[0008]
A sleeve 26 is slidably fitted in the valve body 23 of the control valve 15, and a spool 27 is slidably fitted in the sleeve 26. An intermediate portion of the feedback linkage lever 18 is connected to the sleeve 26 by a shaft member 28, a spring cartridge 29 is fitted to one end of the spool 27, and a pilot pressure acting portion 30 which receives pilot pressure is supplied to the other end. Is provided.
[0009]
In the control valve 15, the structure shown by the solid line in FIG. 4 corresponds to the case of forward movement in which the stroking piston 14 is displaced rightward in FIG. 4, but the stroking piston 14 is displaced leftward in FIG. A structure corresponding to the case of the backward running (partly shown by a two-dot chain line in FIG. 4) is also provided symmetrically.
[0010]
The control valve 15 is a throttle switching valve that controls the working oil of the stroking piston according to the relative positional relationship of the spool 27 with respect to the sleeve 26. The difference between the control valve 15 and the throttle switching valve having a normal fixed sleeve is that the sleeve 26 is a feedback linkage. This is a point displaced by the lever 18.
[0011]
In FIG. 3A, when the electric signal IsF or IsR is input to one of the pair of solenoid proportional valves 16, the pilot control pressure is applied from one solenoid proportional valve 16 to one end of the spool 27 of the control valve 15. When PsF or PsR acts and the spool 27 is displaced by the pilot control pressure PsF or PsR, the operating pressure oil of the rated pressure Pc supplied from a pump (not shown) is subjected to the direction control and the throttle control by the spool 27, and the control is performed. The piston operating pressure PaF or PaR is guided to one end or the other end of the stroke piston 14 of the tilt cylinder 13 and displaces the stroke piston 14 from the neutral position to the forward position or the reverse position. By controlling the tilt direction and tilt angle of the variable capacity means 12 by the The discharge direction and the discharge flow rate of the type pump 11 is variably controlled.
[0012]
When the displacement variable means 12 is tilted by the stroke piston 14, the feedback linkage lever 18 connecting the stroke piston 14 and the sleeve 26 is also moved, and the sleeve 26 is feedback-controlled. The relative positional relationship with the spool 27 is maintained such that hydraulic pressure oil required to maintain the tilt angle of the variable capacity means 12 at that time can be supplied.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-8-93651 (page 1, FIG. 1)
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-8-261158 (page 1, FIG. 1)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
When the control valve 15 is manufactured, a processing tolerance is generated between the forward moving structure and the backward moving structure of the control valve 15, so that there is a difference between the forward moving performance and the backward moving performance. For example, in the sleeve 26 and the spool 27 of the control valve 15, the forward oil passage and the backward oil passage are different from each other. There is a problem that tends to appear.
[0016]
Since the head 22 of the feedback linkage lever 18 for feedback-controlling the sleeve 26 is slidably fitted in the groove 21 of the stroking piston 14, the feedback linkage lever 18 and the groove 21 of the stroking piston 14 are slidably fitted. The clearance required structurally at the connection portion where the head 22 of the linkage lever 18 fits becomes mechanical rattling, which reduces the accuracy of the control valve and adversely affects the hysteresis characteristics. There is.
[0017]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a pump device that can prevent a performance difference due to an operation direction based on a processing tolerance and can prevent a decrease in accuracy due to mechanical play. It is assumed that.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a variable displacement pump having a variable displacement device, a double-acting fluid pressure actuator for operating the variable displacement device of the variable displacement pump in one direction and another direction, and a double-acting fluid actuator. Directional control valve for controlling the direction of the working fluid output to the hydraulic actuator of the type, a pressure control valve for controlling the pressure of the working fluid input to the direction control valve, and common to the direction control valve and the pressure control valve A pump device comprising: a control signal supply unit that supplies a control signal of; and a feedback unit that feeds back an equal feedback signal corresponding to an operation amount to the pressure control valve in one direction and the other direction of operation of the fluid pressure actuator, By separating the directional control of the working fluid acting on the double-acting fluid pressure actuator into the directional control valve and the pressure control of the working fluid into the pressure control valve, The pressure control valve without switching the fluid passage is structurally separated from the directional control valve that switches the fluid passage depending on the direction, and a common control signal is supplied from the control signal supply unit to the directional control valve and the pressure control valve. Operationally, while ensuring interlocking, the feedback means provides an equal feedback signal according to the operation amount regardless of the operation direction when the fluid pressure actuator operates in one direction or in the other direction. Feedback to the pressure control valve without switching, the pressure control valve is not affected by a plurality of fluid passages having different machining tolerances depending on the operation direction unlike the directional control valve, and the double-acting fluid pressure When the variable displacement means of the variable displacement pump is actuated in one direction and the other by the actuator, a performance difference may occur due to the working direction based on machining tolerance. It can be prevented.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, the common control signal supplied to the directional control valve and the pressure control valve in the pump device according to the first aspect is a pilot control pressure, and the directional control valve has one end and another end. A spool selectively receiving supply of a pilot control pressure at one of its ends; and a control signal supply means for taking out a pilot control pressure supplied to one of the one end and the other end of the spool of the direction control valve. A shuttle valve for supplying to the pressure control valve; the shuttle valve extracts a pilot control pressure supplied to one of the one end and the other end of the spool of the direction control valve and supplies the pilot control pressure to the pressure control valve Therefore, the directional control valve and the pressure control valve that are structurally separated can be reliably linked by the common pilot control pressure.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the pump device according to the second aspect, the fluid pressure actuator includes a piston displaced by a working fluid, and the pressure control valve includes a spool at one end for receiving a force based on a pilot control pressure. The feedback means includes a slope portion provided on the piston of the fluid pressure actuator in a symmetrical inclined shape with respect to one direction and another direction in which the piston is displaced, and the slope portion is slidably contacted with the slope portion. And a slider for converting the piston displacement into a displacement in a direction orthogonal to the piston displacement direction, and converting the displacement of the slider into a force to act on the other end of the pressure control valve opposite to one end of the spool. A double-acting fluid pressure actuator that operates the variable displacement means of the variable displacement pump in one direction and the other direction. As feedback means for feeding back to the force control valve, the piston of the fluid pressure actuator is provided with a symmetrical slope portion in one direction and the other direction in which the piston is displaced, and the piston is provided on the symmetrical slope portion. A slider that converts the displacement into a displacement in a direction perpendicular to the piston displacement direction is slidably abutted, and the displacement of the slider is converted into a force by a converting mechanism, and the force based on the pilot control pressure of the pressure control valve is applied. By acting on the opposite side of the receiving spool, there is no need for the structurally required clearance as with the conventional feedback linkage lever, so there is no mechanical backlash, and there is no reduction in precision due to mechanical backlash. Occurrence can be prevented.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIGS.
[0022]
In FIG. 1, reference numeral 41 denotes a variable displacement pump. In the variable displacement pump 41, a plurality of pistons 44 are slidably fitted around a drive shaft of a cylinder block 43 rotated by a drive shaft 42, respectively. A swash plate 45 as a variable capacity means is disposed at the tip of these pistons 44.
[0023]
Since each piston 44 is displaced in the axial direction by rotating along the swash plate 45, when the inclination angle of the swash plate 45, that is, the tilt angle, is changed, the stroke of each piston 44 is also changed, and the pump capacity is changed. Can be variably controlled.
[0024]
For example, when the swash plate 45 is at right angles to the drive shaft 42, the discharge flow rate is lost, and when the swash plate 45 tilts in one direction and in the other direction, the discharge and suction reverse. However, the discharge flow rate changes according to the tilt angle.
[0025]
For the swash plate 45 of the variable displacement pump 41, a tilt cylinder 46 as a double-acting fluid pressure actuator for tilting the swash plate 45 in one direction and the other direction is provided. Like the conventional tilt cylinder 13 (FIG. 4), the tilting cylinder 46 slides a stroking piston 47 as a piston for tilting the swash plate 45 inside a cylinder body (not shown). They are freely fitted. The stroking piston 47 is maintained at a neutral position by springs 48 provided at both ends, and is displaced in the opposite direction by a working fluid as a working fluid guided to a left end or a right end.
[0026]
An output line 52 led from a direction control valve 51 is connected to the left end or the right end of the stroke piston 47 of the tilt cylinder 46, and the piston operating pressure PaF or PaR of which the direction is controlled by the direction control valve 51 is controlled. The hydraulic oil is output to the left or right end of the stroking piston 47.
[0027]
The input port of the direction control valve 51 is connected to an input line 54 led from a pressure control valve 53. The pressure control valve 53 allows the working oil of the rated pressure Pc led from the pump line 55 to be operated by the piston operating pressure. The pressure is controlled to PaF or PaR and input to the direction control valve 51, and the excess oil is discharged to the tank 57 via the tank line 56.
[0028]
Further, a control signal supply means 61 for supplying a pilot control pressure PsF or PsR as a control signal common to the direction control valve 51 and the pressure control valve 53 is provided for the direction control valve 51 and the pressure control valve 53. Have been.
[0029]
The directional control valve 51 includes a spool 62 selectively receiving a pilot control pressure PsF or PsR at one of one end and the other end. The pressure control valve 53 has a spool 63 at one end for receiving a pilot control pressure PsF or PsR.
[0030]
The control signal supply unit 61 includes a pair of electromagnetic proportional valves 65 that control and output hydraulic oil having the rated pressure Pc guided from the pump line 64. These electromagnetic proportional valves 65 output a pilot control pressure PsF or PsR proportionally controlled in accordance with the electric signal IsF or IsR. The pilot control pressure PsF or PsR output from these electromagnetic proportional valves 65 is supplied to one end or the other end of the spool 62 of the direction control valve 51 via the respective pilot lines 66.
[0031]
Further, the control signal supply means 61 includes a shuttle valve 67 provided between each pilot line 66 from the pair of electromagnetic proportional valves 65. The shuttle valve 67 extracts the pilot control pressure PsF or PsR supplied from one of the electromagnetic proportional valves 65 to one end or the other end of the spool 62 of the direction control valve 51, and supplies the pilot control pressure PsF or PsR to the pressure control valve 53 via the pilot line 68.
[0032]
Further, between the stroke piston 47 of the tilting cylinder 46 and the pressure control valve 53, an equal feedback signal corresponding to the operation amount is fed back to the pressure control valve 53 in one direction and the other direction of the operation of the stroke piston 47. Feedback means 69 is provided.
[0033]
As shown in FIG. 2, the direction control valve 51 is a switching valve in which the spool 62 is slidably fitted inside a valve body 71, and the spool 62 is a weak valve provided at both ends. When the pilot control pressure PsF or PsR is guided to the left end or the right end while being kept at the neutral position by the spring 72, the pilot control pressure PsF or PsR is used to switch and move in the opposite direction.
[0034]
Further, the pressure control valve 53 includes, in a valve body 73, the spool 63 that receives a force based on the pilot control pressure PsF or PsR at one end. That is, a small piston 74 that receives the pilot control pressure PsF or PsR output from the shuttle valve 67 is slidably fitted into the valve body 73, and the tip of the small piston 74 abuts one end of the spool 63. ing.
[0035]
Further, the feedback means 69 is formed on the outer surface of the stroke piston 47 of the tilt cylinder 46 as a slope formed symmetrically in one direction and the other direction in which the stroke piston 47 is displaced. A slider 82 for converting a piston displacement amount into a displacement amount in a direction orthogonal to the piston displacement direction by the V-shaped lamp 81 is slidably abutted on the V-shaped lamp 81. I have. The slider 82 is slidably fitted and held in a cylindrical body 83 fixed at a fixed position. In the cylindrical body 83, the amount of displacement of the slider 82 is converted into a force to control the pressure control valve 53. A coil spring 84 and a retainer 85 are provided as a conversion mechanism that acts on the other end of the spool 63 opposite to the one end.
[0036]
The coil spring 84 is fitted and compressed between the slider 82 and the retainer 85, and is constantly pressed against the V-shaped ramp 81 so that the slider 82 is in close contact with the V-shaped lamp 81 without mechanical backlash. Is transmitted to the retainer 85, and the retainer 85 applies this force to the spool 63 of the pressure control valve 53.
[0037]
Next, the operation of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
[0038]
When the electric signal IsF or IsR is input to one of the pair of electromagnetic proportional valves 65, a pilot control pressure PsF or PsR corresponding to the electric signal IsF or IsR is output from the electromagnetic proportional valve 65, and the pilot control pressure PsF Alternatively, the spool 62 of the direction control valve 51 is switched to either the left or right by PsR.
[0039]
At the same time, the pilot control pressure PsF or PsR output from one of the pair of electromagnetic proportional valves 65 is supplied to the pressure control valve 53 via the shuttle valve 67, and the pilot control pressure PsF or PsR is applied to the spool 63 via the small piston 74. , A piston operating pressure PaF or PaR controlled using the rated pressure Pc as the original pressure is generated.
[0040]
The piston operating pressure PaF or PaR output from the pressure control valve 53 is direction-controlled by the direction control valve 51, and acts on the left end or the right end of the stroke piston 47 of the tilt cylinder 46, thereby causing the stroke piston 47 to move toward the piston. The variable displacement pump 41 is displaced from the neutral position to the forward position or the reverse position in accordance with the operating pressure PaF or PaR, and the stroke direction and the tilt angle of the swash plate 45 are controlled by the stroking piston 47. Variably controls the discharge direction and discharge flow rate.
[0041]
At this time, even if the V-shaped ramp 81 moves in either the left or right direction due to the displacement of the stroking piston 47, the slider 82 slides in a direction orthogonal to the piston displacement direction by a displacement amount proportional to the piston displacement amount. Since the coil spring 84 is compressed, the coil spring 84 presses the spool 63 of the pressure control valve 53 via the retainer 85 in a direction opposite to the direction in which the small piston 74 is pressed.
[0042]
As a result, feedback control is performed so that the spool 63 of the pressure control valve 53 is pushed back, and the piston operating pressure PaF or PaR output from the pressure control valve 53 maintains the tilt angle of the swash plate 45 at that time. The required pressure is maintained.
[0043]
Here, since the traveling motor (not shown) of the vehicle is connected to the variable displacement pump 41 via a closed circuit, the swash plate 45 of the variable displacement pump 41 is tilted in one forward direction. Then, when the traveling motor rotates forward and the vehicle moves forward, and when the swash plate 45 of the variable displacement pump 41 tilts in the reverse direction in the other direction, the pump suction and discharge are switched, and the traveling motor reversely rotates. The vehicle moves backward.
[0044]
Next, effects of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
[0045]
By separating the directional control of the hydraulic oil acting on the double-acting tilt cylinder 46 to the directional control valve 51 and separating the pressure control of the hydraulic oil to the pressure control valve 53, the hydraulic oil passage is controlled by the forward and backward operating directions. The pressure control valve 53 without switching of the hydraulic oil passage is structurally separated from the directional control valve 51 using the same oil passage both forward and backward, and a control signal is supplied to the directional control valve 51 and the pressure control valve 53. The common pilot control pressure PsF or PsR is supplied from the means 61 and the feedback means 69 ensures the interlocking operation, and the feedback means 69 allows the tilt cylinder 46 to operate both in the forward direction and in the reverse direction. An equal feedback signal corresponding to the operation amount regardless of the operation direction is fed back to the pressure control valve 53 without switching of the hydraulic oil passage. Unlike the directional control valve 51, the pressure control valve 53 is not affected by a plurality of hydraulic oil passages having different machining tolerances, i.e., component accuracy, depending on the forward / backward operation direction, and is controlled by the double-acting tilt cylinder 46. When the swash plate 45 of the variable displacement pump 41 is operated in the forward and backward directions, it is possible to prevent a performance difference due to the forward and backward operation directions based on the processing tolerance.
[0046]
Further, the pilot control pressure PsF or PsR supplied to one of the one end and the other end of the spool 62 of the direction control valve 51 is taken out by the shuttle valve 67 and supplied to the pressure control valve 53. The direction control valve 51 and the pressure control valve 53 thus set can be reliably linked by the common pilot control pressure PsF or PsR.
[0047]
Further, as a feedback means 69 for feeding back the operation amount of the double-acting tilt cylinder 46 for operating the swash plate 45 of the variable displacement pump 41 in the forward and backward directions to the pressure control valve 53, the straw of the tilt cylinder 46 The king piston 47 is provided with an inclined V-shaped ramp 81 that is symmetrical with respect to the forward and backward directions in which the stroking piston 47 is displaced. The slider 82, which converts the displacement into a direction perpendicular to the direction, is slidably pressed by the pressing force of the coil spring 84 so that no mechanical backlash is generated, and the displacement of the slider 82 is 84 and a retainer 85 to convert the force to a pilot control pressure PsF or PsR of the pressure control valve 53. By acting on the opposite side of the spool 63 which receives the force based on the mechanical force, the clearance required for the structure as in the conventional feedback linkage lever is not required. It is possible to prevent a decrease in accuracy and to prevent a bad influence on the hysteresis characteristic.
[0048]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the directional control of the working fluid acting on the double-acting fluid pressure actuator is separated into the directional control valve, and the pressure control of the working fluid is separated into the pressure control valve, so that the working direction is controlled. The pressure control valve without switching the fluid passage is structurally separated from the directional control valve whose fluid passage is switched by the switch, and a common control signal is supplied from the control signal supply means to the directional control valve and the pressure control valve. While ensuring interlocking, the feedback means sends an equal feedback signal according to the operation amount regardless of the operation direction when the fluid pressure actuator operates in one direction or in the other direction. Since the feedback is provided to the pressure control valve without switching, this pressure control valve has the effect of multiple fluid passages having different machining tolerances depending on the operation direction, such as a directional control valve. No kick, at the time of operation of the variable capacity means of the variable displacement pump by a fluid pressure actuator of the double-acting in one direction and the other direction, can prevent the occurrence of performance differences due to the operation direction based on the machining tolerance.
[0049]
According to the second aspect of the present invention, the shuttle control valve takes out the pilot control pressure supplied to one of the one end and the other end of the spool of the direction control valve and supplies the pilot control pressure to the pressure control valve. The separated directional control valve and pressure control valve can be reliably linked by a common pilot control pressure.
[0050]
According to the third aspect of the present invention, the hydraulic pressure feedback means for feeding back the operation amount of the double-acting fluid pressure actuator which operates the displacement changing means of the variable displacement pump in one direction and the other direction to the pressure control valve, The piston of the actuator is provided with a slope symmetrically inclined with respect to one direction and the other direction in which the piston is displaced, and the symmetric slope is provided with a piston displacement amount in a direction orthogonal to the piston displacement direction. By sliding the slider for converting the amount into a slidable manner, converting the displacement amount of the slider into a force by a converting mechanism, and acting on the opposite side of the spool receiving the force based on the pilot control pressure of the pressure control valve, Eliminating the mechanical clearance required by the conventional feedback linkage lever eliminates the need for mechanical backlash. It can be prevented occurrence of decrease in accuracy that.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a hydraulic circuit diagram showing an embodiment of a pump device according to the present invention, and FIG. 1B is a schematic diagram of a pressure control valve and feedback means thereof.
FIG. 2 is a sectional view of a direction control valve, a pressure control valve, a shuttle valve, and feedback means of the pump device.
FIG. 3A is a hydraulic circuit diagram showing an example of a conventional pump device, and FIG. 3B is a schematic diagram of a control valve thereof.
FIG. 4 is a sectional view of a tilt cylinder and a control valve of a conventional pump device.
[Explanation of symbols]
41 Variable displacement pump 45 Swash plate 46 as displacement varying means Tilt cylinder 47 as fluid pressure actuator Stroking piston 51 as piston Piston control valve 53 Pressure control valve 61 Control signal supply means 62 Spool 63 Spool 67 Shuttle valve 69 Feedback means 81 V-shaped ramp as a slope portion 82 Slider 84 Coil spring as a conversion mechanism

Claims

A variable displacement pump having variable displacement means,
A double-acting fluid pressure actuator that operates the variable displacement means of the variable displacement pump in one and the other direction,
A directional control valve for directional control of a working fluid output to a double-acting fluid pressure actuator,
A pressure control valve that pressure-controls the working fluid input to the directional control valve;
Control signal supply means for supplying a common control signal to the directional control valve and the pressure control valve, and feedback for feeding back the pressure control valve an equal feedback signal corresponding to the operation amount in one direction and the other direction of operation of the fluid pressure actuator And a pump device.

A common control signal supplied to the directional control valve and the pressure control valve is a pilot control pressure,
The directional control valve includes a spool selectively receiving a pilot control pressure at one of one end and the other end,
2. The control signal supply means according to claim 1, further comprising a shuttle valve for extracting a pilot control pressure supplied to one of the one end and the other end of the spool of the direction control valve and supplying the pilot control pressure to the pressure control valve. Pumping equipment.

The fluid pressure actuator includes a piston displaced by a working fluid,
The pressure control valve includes a spool that receives a force based on the pilot control pressure at one end,
Feedback means
A slope portion provided in the piston of the fluid pressure actuator in a symmetrically inclined shape with respect to one direction and the other direction in which the piston is displaced,
A slider which is slidably abutted on a slope portion and converts a piston displacement amount into a displacement amount in a direction orthogonal to the piston displacement direction at the slope portion;
3. The pump device according to claim 2, further comprising a conversion mechanism that converts a displacement amount of the slider into a force to act on the other end of the pressure control valve opposite to one end of the spool.