JP2014190255A - Pump control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプの吐出容量を制御するポンプ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a pump control device that controls the discharge capacity of a pump.
従来より、例えば油圧ショベル等の作業機に搭載される油圧機器の駆動圧源には、エンジンによって回転駆動される斜板式多連ピストンポンプが使用される。このピストンポンプは、2組の吸入口と吐出口を備え、各吐出口から作動油が吐出される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a swash plate type multiple piston pump that is driven to rotate by an engine is used as a driving pressure source of hydraulic equipment mounted on a working machine such as a hydraulic excavator. This piston pump has two sets of suction ports and discharge ports, and hydraulic oil is discharged from each discharge port.
特許文献1には、斜板式多連ピストンポンプの吐出容量を制御するポンプ制御装置が開示されている。このポンプ制御装置は、ピストンポンプの仕事率を一定化するように斜板の傾転角を制御するレギュレータを備え、このレギュレータに導かれる元圧として、各吐出口から導かれる吐出圧を平均した平均吐出圧が用いられる。
特許文献2には、エンジンによって駆動されるピストンポンプにおいて、エアコンディショナ等の機器が動作する場合に導かれる信号圧に応じてポンプの吐出容量を制御するレギュレータが開示されている。 Patent Document 2 discloses a regulator that controls the discharge capacity of a pump in accordance with a signal pressure derived when a device such as an air conditioner operates in a piston pump driven by an engine.
しかしながら、このような従来のポンプ制御装置にあっては、信号圧の数が増えるのに伴って、レギュレータを構成するスプールの大型化を招いたり、レギュレータの構造が複雑化するという問題点があった。 However, in such a conventional pump control device, there is a problem that, as the number of signal pressures increases, the spool constituting the regulator increases in size and the structure of the regulator becomes complicated. It was.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、信号圧の数が増えても、簡便な構造のレギュレータを使用してポンプの吐出容量を制御するポンプ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a pump control device that controls the discharge capacity of a pump using a regulator having a simple structure even when the number of signal pressures increases. And
本発明は、複数の吐出口から作動流体を吐出するポンプの吐出容量を制御するポンプ制御装置であって、ポンプの吐出容量を変えるアクチュエータと、アクチュエータに導かれる制御圧を調節するレギュレータと、を備え、レギュレータは、複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧を平均した平均吐出圧が導かれる駆動圧ポートと、複数の吐出口から吐出される作動流体のうち最も高い高圧側吐出圧が導かれる元圧ポートと、信号圧が導かれる信号圧ポートと、平均吐出圧及び信号圧を受けて移動することにより高圧側吐出圧を元圧として制御圧を調節するスプールと、を備え、スプールの内部に平均吐出圧を受ける駆動圧受面が形成され、スプールの外周段部に信号圧を受ける信号圧受面が形成されることを特徴とする。 The present invention is a pump control device that controls the discharge capacity of a pump that discharges working fluid from a plurality of discharge ports, and includes an actuator that changes the discharge capacity of the pump and a regulator that adjusts the control pressure guided to the actuator. The regulator includes a drive pressure port that leads to an average discharge pressure that is an average of the discharge pressures of the working fluid discharged from the plurality of discharge ports, and the highest high-pressure side discharge pressure of the working fluid discharged from the plurality of discharge ports. An original pressure port through which the signal pressure is guided, a signal pressure port through which the signal pressure is guided, and a spool that adjusts the control pressure using the high-pressure side discharge pressure as the original pressure by moving by receiving the average discharge pressure and the signal pressure, A drive pressure receiving surface for receiving an average discharge pressure is formed inside the spool, and a signal pressure receiving surface for receiving a signal pressure is formed on the outer peripheral step portion of the spool.
本発明では、レギュレータのスプールは、ポンプの複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧を平均した平均吐出圧をスプールの内部に形成された駆動圧受面に受けて移動し、複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧のうち最も高い吐出圧を元圧としてアクチュエータに導かれる制御圧を調節する。さらに、スプールは、信号圧を外周段部の信号圧受面に受けて移動することによっても制御圧を調節する。これにより、ポンプ制御装置は、信号圧の数が増えても、スプールが大型化することを抑えられるとともに、簡便な構造のレギュレータを使用してポンプの吐出容量を制御することができる。 According to the present invention, the spool of the regulator moves by receiving an average discharge pressure obtained by averaging the discharge pressures of the working fluid discharged from the plurality of discharge ports of the pump on the driving pressure receiving surface formed inside the spool, and moves the plurality of discharges. The control pressure guided to the actuator is adjusted with the highest discharge pressure of the working fluid discharged from the outlet as the original pressure. Further, the spool also adjusts the control pressure by moving the signal pressure received on the signal pressure receiving surface of the outer peripheral step portion. As a result, the pump control device can suppress an increase in the size of the spool even when the number of signal pressures increases, and can control the discharge capacity of the pump using a regulator having a simple structure.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すポンプ制御装置1は、油圧ショベルに搭載される油圧機器の駆動圧源に設けられ、可変容量ポンプ11の吐出容量(ポンプ押しのけ容積)を制御するものである。
A
可変容量ポンプ11(以下、単に「ポンプ11」と称する。)は、例えば斜板式多連ピストンポンプが用いられる。このポンプ11は、1個の吸入口と2個の吐出口を備える。 As the variable displacement pump 11 (hereinafter simply referred to as “pump 11”), for example, a swash plate type multiple piston pump is used. The pump 11 includes one suction port and two discharge ports.
ポンプ11は、エンジン10によって駆動され、タンク(図示省略)に接続するタンクポート30から吸込通路20を通じて各吸入口から作動油を吸込み、斜板15に追従して往復動するピストン(図示省略)によって加圧され、各吐出口から吐出される。
The pump 11 is driven by the
上記の各吐出口から吐出される作動油は、それぞれ第一吐出通路21及び第二吐出通路22、各ポンプポート31、32、及びコントロールバルブ(図示省略)を通じて油圧ショベルのブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動する各油圧シリンダ、及び左右の走行モータ等に分配される。
The hydraulic oil discharged from each discharge port passes through the
一方の吐出口から吐出される圧力P1の作動油は、第一吐出通路21を通じて左の走行モータに供給される。他方の吐出口から吐出される圧力P2の作動油は、第二吐出通路22を通じて右の走行モータに供給される。コントロールバルブが左右の走行モータに供給される作動油の流量を調整することにより、車両の停止、直進走行、旋回走行が行われる。
The hydraulic oil having the pressure P1 discharged from one discharge port is supplied to the left travel motor through the
ポンプ制御装置1には、ポンプ11と並んで第一定容量ポンプ12及び第二定容量ポンプ13が設けられる。この第一定容量ポンプ12及び第二定容量ポンプ13は、ポンプ11と共通の駆動源であるエンジン10によって駆動される。第一定容量ポンプ12及び第二定容量ポンプ13は、例えばギアポンプが用いられ、吐出容量を一定とする。
The
第一定容量ポンプ12は、吸込通路20から分岐した吸込通路25を通じて作動油を吸込み、加圧した作動油を第三吐出通路23を通じてポンプポート39へと送る。この作動油は、ポンプポート39に接続するコントロールバルブ(図示省略)によって油圧ショベルのキャブ(運転席)を旋回させる旋回モータ等に供給される。
The first
第二定容量ポンプ13は、吸込通路25から分岐した吸込通路26を通じて作動油を吸込み、加圧した作動油を信号圧通路24を通じて信号圧ポート34へと送る。この作動油は、信号圧ポート34に接続する信号圧通路(図示省略)を通じてコントロールバルブを切り換える油圧駆動部等に供給される。
The second
ポンプ11、第一定容量ポンプ12、及び第二定容量ポンプ13に給排される作動流体には、作動油(オイル)を用いるが、作動油の他に例えば水溶性代替液等の作動流体を用いてもよい。
As the working fluid supplied to and discharged from the pump 11, the first
次に、ポンプ11の吐出容量を制御する構成について説明する。 Next, a configuration for controlling the discharge capacity of the pump 11 will be described.
斜板式ピストンタイプのポンプ11は、エンジン10によって回転駆動されるシリンダブロック(図示省略)と、このシリンダブロックのシリンダ内を往復動して吸い込んだ作動油を吐出するピストンと、このピストンが追従する斜板15と、この斜板15の傾転角度を大きくする方向に付勢する馬力制御スプリング48、49と、この馬力制御スプリング48、49のバネ力と同じ方向に斜板15を駆動する小径アクチュエータ47と、馬力制御スプリング48、49のバネ力及び小径アクチュエータ47の駆動力に抗して斜板15を駆動する大径アクチュエータ16(以下、単に「アクチュエータ16」と称する。)と、を備える。多連式のポンプ11は、1個の吸入口と2個の吐出口(図示省略)を備え、シリンダブロックに第一吐出通路21に連通するシリンダと、第二吐出通路22に連通するシリンダと、を備える。
The swash plate type piston type pump 11 includes a cylinder block (not shown) that is rotationally driven by the
ポンプ11は、アクチュエータ16の作動によって斜板15の傾転角度が変えられると、ピストンが斜板15に追従して往復動するストロークが変わることによって吐出容量が変えられる。
When the tilt angle of the
アクチュエータ16は、これに導かれる制御圧Pcgが高まるのに応じて斜板15の傾転角度を小さくし、ポンプ11の吐出容量を減少させるようになっている。
The
ポンプ制御装置1には、アクチュエータ16に導かれる制御圧Pcgを調整するロードセンシングレギュレータ60(以下、単に「LSレギュレータ60」と称する。)と、このLSレギュレータ60に導かれる作動油圧(制御圧)Pcを調整する馬力制御レギュレータ40(以下、単に「レギュレータ40」と称する。)と、が設けられる。
The
第二制御圧通路56には、絞り57が介装され、アクチュエータ16に導かれる制御圧Pcgの圧力変動が緩和されるようになっている。第二制御圧通路56に生じる制御圧Pcgは、制御圧ポート35から取り出され、圧力センサ(図示省略)によって検知される。
A throttle 57 is interposed in the second
レギュレータ40は、3ポート2位置切換弁であって、ポジションa、bの間で移動するスプール70(図2参照)を備える。スプール70には馬力制御スプリング48、49のバネ力が付与されるとともに、このバネ力に対抗する信号圧(駆動圧)として各吐出口に吐出される作動流体の吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveが吐出圧信号通路63を通じて導かれる。スプール70は、平均吐出圧Paveと馬力制御スプリング48、49のバネ力とが釣り合う位置に移動してポジションa、bの開度を調整する。
The
吐出圧信号通路63は、第一吐出通路21、第二吐出通路22からそれぞれ分岐する第一吐出圧信号通路61、第二吐出圧信号通路62を備え、この第一吐出圧信号通路61、第二吐出圧信号通路62に絞り64、65が介装される。吐出圧信号通路63には、第一吐出通路21に生じる吐出圧P1が絞り64を介して導かれるとともに、第二吐出通路22に生じる吐出圧P2が絞り65を介して導かれることにより、吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveが生じる。平均吐出圧Paveは平均吐出圧ポート32からも取り出されるようになっている。
The discharge
馬力制御スプリング48、49は、一端がスプール70に連結され、他端が斜板15に連係する。馬力制御スプリング49のバネ長が馬力制御スプリング48のバネ長より短く形成され、馬力制御スプリング48、49のバネ力が斜板15の傾転角及びスプール70のストロークに応じて段階的に高まるようになっている。
One end of the
レギュレータ40は、元圧通路53から第一制御圧通路55へ導かれる元圧と、第一制御圧通路55から低圧通路59へ排出することによってLSレギュレータ60に導かれる作動油圧(制御圧)Pcを調整する。
The
元圧通路53には、第一吐出通路21、第二吐出通路22からそれぞれ分岐する第一元圧通路51、第二元圧通路52と、この第一元圧通路51、第二元圧通路52のうち作動油圧P1、P2の高い方を選択的に開通させる高圧選択弁50と、を備える。
The
これにより、第一吐出通路21から第一元圧通路51に導かれる作動油圧P1と、第二吐出通路22から第二元圧通路52に導かれる作動油圧P2のうち高い方が高圧選択弁50によって取り出され、元圧通路53を通じてレギュレータ40及び小径アクチュエータ47に導かれる。
Accordingly, the higher one of the hydraulic pressure P1 guided from the
レギュレータ40は、平均吐出圧Paveに基づく信号圧と馬力制御スプリング48、49のバネ力が釣り合うように作動油圧Pcを調整する。
The
レギュレータ40には第三吐出通路23から分岐する信号圧通路29が接続され、信号圧通路29によってスプール70に導かれる第一定容量ポンプ12の吐出圧(第二信号圧)P3がバネ力に対抗する方向に作用する。第二信号圧P3は第二信号圧ポート39からも取り出されるようになっている。
A
これにより、旋回モータを駆動する第一定容量ポンプ12の負荷が高まると、吐出圧P3が上昇するのに伴って、レギュレータ40のスプール70がポジションaに切り換わる方向に移動して作動油圧Pcを高められる。
As a result, when the load of the first
さらに、レギュレータ40には外部信号圧通路28が接続され、この外部信号圧通路28によって導かれる馬力制御信号圧Piがスプール70にバネ力と同一方向に作用する。これにより、馬力制御信号圧Piが上昇すると、レギュレータ40のスプール70がポジションbに切り換わる方向に移動して作動油圧Pcを低くする。
Further, an external
LSレギュレータ60は、3ポート2位置切換弁であって、ポジションc、dの間で移動するスプール(図示省略)を備える。スプールの一端にはコントロールバルブの上流側に生じる信号圧Ppsが信号ポート36から信号通路43を通じて導かれる。スプールの他端にはコントロールバルブの下流側に生じる信号圧Plsが信号圧ポート37から信号通路44を通じて導かれる。さらに、スプールの他端にはLSスプリング14のバネ力が与えられる。スプールは、コントロールバルブの前後に生じるLS差圧(Pps−Pls)と他端に作用するLSスプリング14のバネ力とが釣り合う位置に移動してポジションc、dに切り換わる。
The
例えばブーム、アーム、バケットを駆動する各油圧シリンダ等の負荷が大きい場合には、コントロールバルブの下流側(負荷側)から信号圧ポート37に導かれる信号圧(負荷圧)Plsが上昇する。これによりLS差圧(Pps−Pls)が低下すると、図1に示すようにスプールがLSスプリング14のバネ力によってポジションcに保持される。このポジションcでは、レギュレータ40に接続される第一制御圧通路55と、アクチュエータ16に接続される第二制御圧通路56とが連通され、LSレギュレータ60からアクチュエータ16に導かれる制御圧Pcgがレギュレータ40によって調整される値Pcに基づく値になる。
For example, when the load of each hydraulic cylinder or the like that drives the boom, arm, and bucket is large, the signal pressure (load pressure) Pls led to the signal pressure port 37 from the downstream side (load side) of the control valve increases. As a result, when the LS differential pressure (Pps−Pls) decreases, the spool is held at the position c by the spring force of the
一方、ブーム、アーム、バケットを駆動する各油圧シリンダ等の負荷が小さい場合には、信号圧(負荷圧)Plsが低くなる。これによりLS差圧(Pps−Pls)が上昇すると、スプールがLSスプリング14のバネ力に抗してポジションdに切り換わる方向に移動する。このポジションdでは、第二吐出通路22から分岐して吐出圧P2が導かれる元圧通路54と、アクチュエータ16に接続される第二制御圧通路56とが連通され、制御圧Pcgが上昇する。
On the other hand, when the load of each hydraulic cylinder or the like that drives the boom, arm, and bucket is small, the signal pressure (load pressure) Pls is low. As a result, when the LS differential pressure (Pps−Pls) increases, the spool moves in a direction to switch to the position d against the spring force of the
こうしてLSレギュレータ60では、LS差圧とLSスプリング14のバネ力が釣り合うようにアクチュエータ16に導かれる制御圧Pcgを調整する。これにより、油圧シリンダの負荷が増減してもLS差圧(Pps−Pls)が略一定になるようにポンプ11の吐出容量が制御される。
Thus, the
第一制御圧通路55には絞り66が介装され、元圧通路54には絞り67が介装され、LSレギュレータ60に導かれる元圧の圧力変動が緩和されるようになっている。
A throttle 66 is interposed in the first
第一制御圧通路55と第二制御圧通路56を連通する制御圧連通路69が設けられる。この制御圧連通路69には、絞り18と逆止弁17が介装される。
A control
第二制御圧通路56の制御圧Pcgが第一制御圧通路55の作動油圧Pcより高い通常の状態では逆止弁17が閉弁している。制御圧Pcgが作動油圧Pcより所定値を越えて低下すると、逆止弁17が開弁して、第一制御圧通路55の作動油圧PcがLSレギュレータ60を迂回する第二制御圧通路56を通じてアクチュエータ16に導かれる。
In a normal state where the control pressure Pcg in the second
ポンプ制御装置1には、ポンプ回転速度が上昇するのに応じてポンプ11の吐出流量を高める調整機構が設けられる。この調整機構は、第二定容量ポンプ13から吐出される作動油を導く信号圧通路24に介装される絞り27と、この絞り27の前後差圧に応じてLSレギュレータ60のスプールを駆動する制御圧アクチュエータ90と、によって構成される。
The
制御圧アクチュエータ90には、信号圧通路24における絞り27の上流圧P4が上流側制御圧連通路94を通じて導かれるとともに、絞り27の下流圧P5が下流側制御圧連通路95を通じて導かれる。
The upstream pressure P 4 of the throttle 27 in the
ポンプ回転速度が上昇するのに応じて絞り27の前後差圧(P4−P5)が高まると、この前後差圧を受ける制御圧アクチュエータ90のピストンがLSレギュレータ60のスプールをポジションcの開度が大きくなる方向に移動する。これにより、LSレギュレータ60からアクチュエータ16に導かれる制御圧Pcgが低下し、アクチュエータ16の作動によってポンプ11の吐出容量が増大する。
When the front-rear differential pressure (P4-P5) of the restrictor 27 increases as the pump rotational speed increases, the piston of the
次に、レギュレータ40の具体的な構成について説明する。
Next, a specific configuration of the
図2に示すように、レギュレータ40は、スプール収容孔110を有する筒状のハウジング100と、スプール収容孔110に摺動自在に収容される円柱状のスプール70と、を備える。ハウジング100は、可変容量ポンプ11のケーシング(図示省略)に取り付けられる。
As shown in FIG. 2, the
スプール70は、スプール収容孔110の開口端から突出する先端部を有し、この先端部にバネ受け(図示省略)が取り付けられる。このバネ受けと可変容量ポンプ11の斜板15に連動するフィードバックピン(図示省略)の間に馬力制御スプリング48、49(図1参照)が介装される。
The
ハウジング100の基端部にはプラグ140が螺合して取り付けられる。スプール70は、馬力制御スプリング48、49によってプラグ140に向かう方向(図2にて左方向)に付勢され、その基端がプラグ140に当接することによってそのストロークが規制される。
A
ハウジング100とスプール70の基端部とプラグ140の間には背圧室130が画成される。この背圧室130は通孔(図示省略)を通じて可変容量ポンプ11のケーシング内(タンク側)に連通される。
A back pressure chamber 130 is defined between the
スプール70にはその基端に開口して軸方向に延びる軸孔79が形成される。この軸孔79にはピン96が摺動自在に収容される。このピン96は、その基端がプラグ140に当接することによって、図2にて左方向に移動することが規制される。
The
段付き円柱状のピン96は、プラグ140に当接する大径ピン部98と、この大径ピン部98より細い小径ピン部97と、その中程に形成されるピン外周段部99と、を有する。
The stepped
ハウジング100には5つのポート101〜105が形成される。これらのポート101〜105は、スプール70の径方向に延びてスプール収容孔110を貫通する。ポート101〜105は、スプール70の外周に形成される各環状溝を介して前述した各通路55、53、63、23、28(図1参照)とそれぞれ連通する。
Five
制御圧ポート101は第一制御圧通路55を構成する。この制御圧ポート101にはスプール70の作動によってLSレギュレータ60を経てアクチュエータ16に導かれる作動油圧(制御圧)Pcが生じる。
The
元圧ポート102は元圧通路53を構成する。この元圧ポート102には第一吐出通路21、第二吐出通路22の吐出圧P1、P2のうち高い方が導かれる。
The
駆動圧ポート103は吐出圧信号通路63を構成する。この駆動圧ポート103には可変容量ポンプ11の各吐出口に吐出される作動流体の吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveが導かれる。
The driving
第二信号圧ポート104は信号圧通路29を構成する。この第二信号圧ポート104には第一定容量ポンプ12から旋回モータに供給される作動油の圧力P3が導かれる。
The second
第一信号圧ポート105は外部信号圧通路28を構成する。この第一信号圧ポート105には運転モードを切り換える馬力制御信号圧Piが導かれる。
The first
スプール70の中程にはタンク圧ポート連通孔71、駆動圧ポート連通孔72、及び第二信号圧ポート連通孔73が形成される。これらのポート連通孔71〜73は、スプール70の径方向に延び、それぞれの両端がスプール70の外周に形成された環状溝に開口している。
A tank pressure port communication hole 71, a drive pressure port communication hole 72, and a second signal pressure port communication hole 73 are formed in the middle of the
スプール70の先端部にはタンク圧ポート74が形成される。このタンク圧ポート74は、スプール70の軸方向に延び、その一端がタンク圧ポート連通孔71に開口し、その他端がスプール70の先端に開口して、可変容量ポンプ11のケーシング内(タンク側)に連通する。タンク圧ポート74は、作動油圧Pcをケース内に排出する。
A
スプール70の外周には環状に突出した6つのランド部81〜86が形成される。このランド部81〜86はそれぞれの外周がスプール収容孔110の内周に摺接する。
Six land portions 81 to 86 projecting in an annular shape are formed on the outer periphery of the
スプール70が軸方向に移動してポジションaとポジションbに切り換わることによって、ランド部81、82がスプール収容孔110に対してタンク圧ポート連通孔71と元圧ポート102を選択的に開通させ、制御圧ポート101に生じる作動油圧(制御圧)Pcが調整される。
When the
スプール70がポジションaとポジションbの間にある状態では、ランド部81がタンク圧ポート連通孔71と制御圧ポート101の間を遮断するとともに、ランド部82が元圧ポート102と制御圧ポート101の間を遮断している。
In a state where the
スプール70が図2に示すようにポジションbにある状態では、タンク圧ポート連通孔71と制御圧ポート101が連通し、作動油圧Pcはケース内に排出され低下する。このとき、ランド部82が元圧ポート102と制御圧ポート101の間を遮断している。
In the state where the
スプール70が図2において右方向に移動してポジションaに切り換わると、元圧ポート102と制御圧ポート101が連通し、元圧通路53に導かれる吐出圧P1、P2のうち高い方の圧力が第一制御圧通路55を通じてLSレギュレータ60に導かれ、作動油圧Pcが上昇する。このとき、ランド部81がタンク圧ポート連通孔71と制御圧ポート101の間を遮断している。
When the
駆動圧ポート連通孔72と駆動圧ポート103は、スプール70の位置によらず常に連通している。ランド部83が駆動圧ポート103と元圧ポート102間の連通を遮断するとともに、ランド部84が駆動圧ポート103と第二信号圧ポート104間の間を遮断している。
The drive pressure port communication hole 72 and the
駆動圧ポート連通孔72の中程には、軸孔79の開口端から突出するピン96の先端95Aが臨む。駆動圧ポート連通孔72の内壁面においてピン96の先端95Aに対向する部位が駆動圧受面72Aを構成する。駆動圧受面72Aは、小径ピン部97の断面積に相当する受面面積を有する。駆動圧受面72Aに受ける平均吐出圧Paveによってスプール70が図2において右方向に移動し、スプール70の先端部がハウジング100から押し出される。
In the middle of the drive pressure port communication hole 72, the
駆動圧ポート連通孔72の内壁面においてピン96の先端95Aに対向する部位には、凹部89が形成される。凹部89は軸孔79と同軸上に形成され、ピン96の先端95Aがスプール70に干渉しないようになっている。
A recess 89 is formed in a portion of the inner wall surface of the drive pressure port communication hole 72 that faces the
軸孔79とピン96の間には、第二信号圧室121が画成される。この第二信号圧室121と第二信号圧ポート連通孔73と第二信号圧ポート104は、スプール70の位置によらず常に連通している。ランド部85が第二信号圧ポート104と第一信号圧ポート105間の連通を遮断している。
A second signal pressure chamber 121 is defined between the
ピン96のピン外周段部99は第二信号圧室121に面し、第二信号圧ポート連通孔73の内壁面においてピン96のピン外周段部99に対向する部位が前記駆動圧受面72Aを構成する。第二信号圧受面73Aは、小径ピン部97と大径ピン部98の断面積差に相当する受面面積を有する。第二信号圧受面73Aに受ける第二信号圧P3によってスプール70が図2において右方向に移動し、スプール70の先端部がハウジング100から押し出される。
The pin outer peripheral step portion 99 of the
スプール70は、小径スプール部77と、この小径スプール部77より太い大径スプール部76と、その中程に形成される外周段部78と、を有する。
The
ハウジング100のスプール収容孔110は、小径スプール部77を挿入させる小径孔部111と、大径スプール部76を挿入させる大径孔部112と、を有する。
The
ハウジング100の大径孔部112とスプール70の間には、第一信号圧室120が画成される。この第一信号圧室120と第一信号圧ポート105は、スプール70の位置によらず常に連通している。ランド部86が第一信号圧室120と背圧室130間の連通を遮断している。
A first signal pressure chamber 120 is defined between the large-
スプール70の外周段部78は第一信号圧室120に面し、小径スプール部77と大径スプール部76の断面積差に相当する部位が第一信号圧受面78Aを構成する。第一信号圧受面78Aに受ける馬力制御信号圧Piによってスプール70が図2において左方向に移動する。
The outer
次に、レギュレータ40の動作について説明する。
Next, the operation of the
スプール70の駆動圧受面72Aに受ける平均吐出圧Paveによる力が馬力制御スプリング48、49のバネ力より小さい場合には、スプール70が図2に示すようにポジションbにある。ポジションbでは、作動油圧Pcは制御圧ポート101からタンク圧ポート74へ排出され低下する。
When the force due to the average discharge pressure Pave received on the driving
一方、スプール70の駆動圧受面72Aに受ける平均吐出圧Paveによる力が馬力制御スプリング48、49のバネ力より大きくなった場合には、スプール70がポジションaに切り換わる方向(図2に右方向)に移動する。ポジションaでは、制御圧ポート101に元圧ポート102から作動油圧P1、P2のうち高い方が導かれ、制御圧ポート101の作動油圧Pcが上昇する。
On the other hand, when the force due to the average discharge pressure Pave applied to the driving
こうしてレギュレータ40は、平均吐出圧Paveに基づく信号圧と馬力制御スプリング48、49のバネ力とが釣り合うように作動油圧Pcを調整する。ポンプ11の回転速度が高まっても、平均吐出圧Paveが高まると、レギュレータ40の作動によってLSレギュレータ60を介して導かれる制御圧Pcgが高められ、ポンプ11の吐出容量が減少する。
Thus, the
油圧ショベルの制御系(図示省略)は、所定の定格回転速度でエンジン10が運転される高負荷モード(通常運転モード)と、この定格回転速度より低い回転速度でエンジン10が運転される低負荷モード(省燃費運転モード)と、に切り換えられる。馬力制御信号圧Piは、高負荷モードで高められる一方、低負荷モードで低く切り換えられる。このモードの切り換えは、運転者のスイッチ操作等によって行われるが、これに限らずエアコンディショナ(空調装置)等の作動、停止に応じて自動的に行われる構成としてもよい。
The control system (not shown) of the hydraulic excavator includes a high load mode (normal operation mode) in which the
高負荷モードから低負荷モードに切り換えられる運転時に、レギュレータ40では、馬力制御信号圧Piが低く切り換えられるのに伴って第一信号圧受面78Aに受ける馬力制御信号圧Piによる力が減少することによって、スプール70がポジションaに切り換わる方向(図2において右方向)に移動する。これによって制御圧ポート101の作動油圧Pcが高められ、ポンプ11の吐出容量が減少する。
When the operation is switched from the high load mode to the low load mode, the
また、旋回モータがキャブを旋回させる作動時に、第一定容量ポンプ12から旋回モータに供給される作動油圧P3が上昇する。このときに、レギュレータ40では、第二信号圧受面73Aに受ける第二信号圧P3が上昇することによって、スプール70がポジションaに切り換わる方向(図2において右方向)に移動する。これによって制御圧ポート101作動油圧Pcが高められ、ポンプ11の吐出容量が減少する。
Further, when the swing motor rotates the cab, the hydraulic pressure P3 supplied from the first
図3は信号圧Pave、Pi、P3とポンプ11の吐出容量との関係を示す特性図である。前記レギュレータ40の作動により平均吐出圧Paveが高まるのに応じてポンプ11の吐出容量が減少する。これにより、ポンプ11の仕事率(馬力)が略一定となるように調整され、エンジン10の回転数が増減しても運転が円滑に行われる。低負荷モードでは、馬力制御信号圧Piによるレギュレータ40の作動により高負荷モードに比べてポンプ11の吐出容量が減少する。これにより、ポンプ11の仕事率が低くなり、ポンプ11を駆動するエンジン10にかかる負荷が減らされる。旋回モータの作動時には、第一定容量ポンプ12から第二信号圧P3によるレギュレータ40の作動によりポンプ11の吐出容量が減少する。これにより、ポンプ11の仕事率がさらに低くなり、ポンプ11を駆動するエンジン10にかかる負荷が減らされる。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the signal pressures Pave, Pi, P3 and the discharge capacity of the pump 11. The discharge capacity of the pump 11 decreases as the average discharge pressure Pave increases due to the operation of the
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, there exists an effect shown below.
〔1〕レギュレータ40は、複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveが導かれる駆動圧ポート103と、複数の吐出口から吐出される作動流体のうち最も高い高圧側吐出圧P1、P2が導かれる元圧ポート102と、馬力制御信号圧Piが導かれる信号圧ポート105と、平均吐出圧Pave及び馬力制御信号圧Piを受けて移動することにより高圧側吐出圧P1、P2を元圧として制御圧Pcを調節するスプール70と、を備え、スプール70の内部に平均吐出圧Paveを受ける駆動圧受面72Aが形成され、スプール70の外周段部78に馬力制御信号圧Piを受ける信号圧受面78Aが形成されるものとした。
[1] The
これにより、レギュレータ40のスプール70は、ポンプ11の複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveをスプール70の内部に形成された駆動圧受面72Aに受けて移動し、複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧のうち最も高い吐出圧P1、P2を元圧としてアクチュエータ16に導かれる制御圧Pcを調節する。さらに、スプール70は、馬力制御信号圧Piを外周段部78の信号圧受面78Aに受けて移動することによっても制御圧Pcを調節する。こうしてポンプ制御装置1は、スプール70の内部に駆動圧受面72Aを有する構成により、スプール70の大型化を招くことなく、簡便な構造のレギュレータ40を使用してポンプ11の仕事率をポンプ11の吐出圧P1、P2及び馬力制御信号圧Piに応じて制御することができる。
Thus, the
なお、比較例として、スプールに複数の外周段部を形成し、各外周段部に吐出圧P1、P2をそれぞれ受ける駆動圧受面を設けるレギュレータを使用することが考えられる。また、他の比較例として、スプールに連動する複数のピン部材を設け、各ピン部材に吐出圧P1、P2を受ける駆動圧受面を設けるレギュレータを使用することが考えられる。これらの比較例に対して、スプール70は、その内部に吐出圧P1、P2を平均した平均吐出圧Paveを受ける駆動圧受面72Aが設けられるため、吐出圧P1、P2を受ける複数の外周段部を形成する必要がなく、その大型化が抑えられる。また、レギュレータ40は、スプール70に連動する複数のピン部材を設ける必要もなく、簡便な構造を実現できる。
As a comparative example, it is conceivable to use a regulator in which a plurality of outer circumferential step portions are formed on the spool and a driving pressure receiving surface that receives the discharge pressures P1 and P2 is provided on each outer circumferential step portion. As another comparative example, it is conceivable to use a regulator in which a plurality of pin members interlocking with the spool are provided and each pin member is provided with a driving pressure receiving surface that receives the discharge pressures P1 and P2. In contrast to these comparative examples, the
〔2〕レギュレータ40は、スプール70の内部に形成される駆動圧ポート103に連通する駆動圧ポート連通孔72と、スプール70の内部に形成され駆動圧ポート連通孔72に接続される軸孔79と、軸孔79に摺動自在に挿入されるピン96と、を備え、駆動圧ポート連通孔72の内壁面においてピン96に対向する部位が駆動圧受面72Aを構成するものした。
[2] The
これにより、スプール70の内部にピン96が収容されるとともに、駆動圧受面72Aがピン96に対向するように設けられるため、駆動圧受面72Aを設けることによってレギュレータ40がスプール70の軸方向に大型化することを抑えられる。
As a result, the
〔3〕レギュレータ40は、馬力制御信号圧Piと異なる第二信号圧P3が導かれる第二信号圧ポート104と、スプール70の内部に形成され軸孔79及び第二信号圧ポート104に連通する第二信号圧ポート連通孔73と、をさらに備え、ピン96はその中程にピン外周段部99が形成され、第二信号圧ポート連通孔73の内壁面においてピン外周段部99に対向する部位が第二信号圧P3を受ける第二信号圧受面73Aを構成するものとした。
[3] The
これにより、第二信号圧P3を受ける第二信号圧受面73Aがピン96のピン外周段部99に対向して設けられるため、第二信号圧受面73Aを設けることによってレギュレータ40がスプール70の軸方向に大型化することを抑えられる。
As a result, the second signal
〔4〕スプール70の外周段部78に受ける馬力制御信号圧Piが上昇してスプール70がポンプ11の吐出容量を増す方向に移動する高負荷モードと、スプール70の外周段部78に受ける馬力制御信号圧Piが低下してスプール70がポンプ11の吐出容量を減らす方向に移動する低負荷モードと、に切り換えられるものした。
[4] High load mode in which the horsepower control signal pressure Pi received at the outer
これにより、高負荷モードから低負荷モードに切り換えられるのに伴って、低下する馬力制御信号圧Piによってスプール70が移動して、ポンプ11の吐出容量が減らされる。低負荷モードで馬力制御信号圧Piが低下するため、第二定容量ポンプ12の駆動負荷が減らされ、ポンプ制御装置1の消費エネルギが低減される。
As a result, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したのに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. is not.
本発明のポンプ制御装置は、油圧ショベル等の作業機に限らず、他の機械、設備に設けられる流体圧供給源にも利用できる。 The pump control device of the present invention can be used not only for a working machine such as a hydraulic excavator but also for a fluid pressure supply source provided in another machine or facility.
1 ポンプ制御装置
11 ポンプ
16 アクチュエータ
40 レギュレータ
70 スプール
72 駆動圧ポート連通孔
72A 駆動圧受面
73 第二信号圧ポート連通孔
73A 第二信号圧受面
78 外周段部
78A 信号圧受面
79 軸孔
95 ピン
99 ピン外周段部
102 元圧ポート
103 駆動圧ポート
104 第二信号圧ポート
105 信号圧ポート
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ポンプの吐出容量を変えるアクチュエータと、
前記アクチュエータに導かれる制御圧を調節するレギュレータと、を備え、
前記レギュレータは、
複数の吐出口から吐出される作動流体の吐出圧を平均した平均吐出圧が導かれる駆動圧ポートと、
前記複数の吐出口から吐出される作動流体のうち最も高い高圧側吐出圧が導かれる元圧ポートと、
信号圧が導かれる信号圧ポートと、
前記平均吐出圧及び前記信号圧を受けて移動することにより前記高圧側吐出圧を元圧として前記制御圧を調節するスプールと、を備え、
前記スプールの内部に前記平均吐出圧を受ける駆動圧受面が形成され、
前記スプールの外周段部に前記信号圧を受ける信号圧受面が形成されることを特徴とするポンプ制御装置。 A pump control device that controls the discharge capacity of a pump that discharges working fluid from a plurality of discharge ports,
An actuator that changes the discharge capacity of the pump;
A regulator for adjusting a control pressure guided to the actuator,
The regulator is
A driving pressure port to which an average discharge pressure is derived by averaging the discharge pressures of the working fluid discharged from the plurality of discharge ports;
An original pressure port through which the highest high-pressure side discharge pressure is guided among the working fluid discharged from the plurality of discharge ports;
A signal pressure port through which the signal pressure is guided;
A spool that adjusts the control pressure using the high-pressure side discharge pressure as a source pressure by moving in response to the average discharge pressure and the signal pressure;
A driving pressure receiving surface that receives the average discharge pressure is formed inside the spool,
2. A pump control device according to claim 1, wherein a signal pressure receiving surface for receiving the signal pressure is formed on an outer peripheral step portion of the spool.
前記スプールの内部に形成され前記駆動圧ポートに連通する駆動圧ポート連通孔と、
前記スプールの内部に形成され前記駆動圧ポート連通孔に接続される軸孔と、
前記軸孔に摺動自在に挿入されるピンと、をさらに備え、
前記駆動圧ポート連通孔の内壁面において前記ピンに対向する部位が前記駆動圧受面を構成することを特徴とする請求項1に記載のポンプ制御装置。 The regulator is
A driving pressure port communication hole formed inside the spool and communicating with the driving pressure port;
A shaft hole formed inside the spool and connected to the drive pressure port communication hole;
A pin that is slidably inserted into the shaft hole;
2. The pump control device according to claim 1, wherein a portion of the inner wall surface of the driving pressure port communication hole facing the pin constitutes the driving pressure receiving surface.
前記信号圧と異なる第二信号圧が導かれる第二信号圧ポートと、
前記スプールの内部に形成され前記軸孔及び前記第二信号圧ポートに連通する第二信号圧ポート連通孔と、をさらに備え、
前記ピンはその中程にピン外周段部が形成され、
前記第二信号圧ポート連通孔の内壁面において前記ピン外周段部に対向する部位が前記第二信号圧Pを受ける第二信号圧受面を構成することを特徴とする請求項1または2に記載のポンプ制御装置。 The regulator is
A second signal pressure port through which a second signal pressure different from the signal pressure is guided;
A second signal pressure port communication hole formed inside the spool and communicating with the shaft hole and the second signal pressure port;
In the middle of the pin, a pin outer peripheral step is formed,
The portion of the inner wall surface of the second signal pressure port communication hole facing the pin outer peripheral step portion constitutes a second signal pressure receiving surface that receives the second signal pressure P. Pump control device.
前記スプールの外周段部に受ける信号圧が低下して前記スプールが前記ポンプの吐出容量を減らす方向に移動する低負荷モードと、に切り換えられることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のポンプ制御装置。 A high load mode in which the signal pressure received by the outer peripheral step of the spool rises and the spool moves in a direction to increase the discharge capacity of the pump;
4. The low load mode in which the signal pressure received at the outer peripheral step portion of the spool is lowered and the spool moves in a direction to reduce the discharge capacity of the pump, is switched to the low load mode. The pump control apparatus described in one.
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