JP2016050505A - ポンプ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプの駆動トルクを低減しつつ流量制御ができるポンプ装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置１００は、ポンプ１と、ポンプ１から吐出された作動流体の一部を吸込流路８１に還流させる流量制御弁２と、を備え、流量制御弁２は、弁体２１と、弁体２１の一方の端面に臨んで設けられ、吐出流路８２と連通する第一流体圧室２３と、弁体２１の他方の端面に臨んで設けられ、吐出流路８２と連通する第二流体圧室２４と、第二流体圧室２４に収装され、第二流体圧室２４を拡張する方向に弁体２１を付勢する付勢部材２２と、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する連通路８４に設けられ、第二流体圧室２４の圧力を調整する調圧装置３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ装置に関するものである。
従来から、ポンプの吐出流量を一定にするために、流量制御弁を設けたポンプ装置がある。
特許文献１には、ベーンポンプの吸入通路と吐出通路との間に接続されたドレン通路の途中に流量制御弁を設けたポンプ装置が記載されている。特許文献１に記載されたポンプ装置では、ポンプの回転数に比例してポンプ室から吐出通路に吐出された作動油は、オリフィスを通って油圧駆動装置に供給される。また、特許文献１に記載されたポンプ装置は、流量制御弁を開閉制御することにより、ベーンポンプから油圧駆動装置への作動油の供給量を概略一定量に制御するようになっている。
実開平０５−６１４８２号公報
しかしながら、特許文献１のポンプ装置では、ポンプの吐出通路に絞りを設けている。このため、絞りによって圧力損失が生じ、ポンプを駆動するためのトルクがその分必要となる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプの駆動トルクを低減しつつ流量制御が可能なポンプ装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、ポンプから吐出された作動流体の一部を吸込流路に還流させる流量制御弁が、弁体と、弁体の一方の端面に臨んで設けられ、吐出流路と連通する第一流体圧室と、弁体の他方の端面に臨んで設けられ、吐出流路と連通する第二流体圧室と、第二流体圧室に収装され、第二流体圧室を拡張する方向に弁体を付勢する付勢部材と、吐出流路と第二流体圧室とを連通する連通路に設けられ、第二流体圧室の圧力を調整する調圧装置と、を備えることを特徴とする。
第１の発明では、流量制御弁の第二流体圧室の圧力は調圧装置で調整される。流量制御弁は、吐出流路の圧力が導かれる第一流体圧室と調圧装置で調整された圧力が導かれる第二流体圧室との圧力差に応じて開閉制御される。このようにして、吐出流路に絞りを設けることなく流量制御ができる。
第２の発明は、調圧装置は、連通路に設けられたオリフィスと、オリフィスの下流側において前記連通路から分岐するリリーフ通路に設けられ、リリーフ圧を変更可能なリリーフ弁と、を備えることを特徴とする。
第３の発明は、リリーフ弁は、リリーフ圧を可変とする比例ソレノイドを備えることを特徴とする。
第４の発明は、リリーフ弁は、ポンプの回転数に応じてリリーフ圧が調整されることを特徴とする。
第２から第４の発明では、リリーフ弁のリリーフ圧を変更することによって第二流体圧室の圧力を調整することができる。したがって、簡単な構成で流量制御を行うことができる。
第５の発明は、流体圧機器が要求する圧力に応じてリリーフ弁のリリーフ圧を制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする。
第５の発明では、流体圧機器が要求する圧力が変化しても、その圧力に応じてリリーフ圧が変更されるため、吐出流路の流量を目標の流量にすることができる。
本発明によれば、ポンプを駆動するためのトルクを低減しつつ流量制御が可能となる。
本発明の実施形態に係るポンプ装置の油圧回路図である。 ポンプ装置のある目標流量でのポンプ回転数と第二流体圧室の圧力との関係を表すマップである。 第二流体圧室の圧力と比例ソレノイド印加電流との関係を表すマップである。 ポンプ装置の吐出圧力と第二流体圧室の圧力との関係を表すマップである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るポンプ装置１００について説明する。
図１はポンプ装置１００の油圧回路図である。
ポンプ装置１００は、タンク４に接続された吸込流路８１から作動流体としての作動油を吸い込み、作動油を加圧して吐出流路８２に吐出するポンプ１と、ポンプ１から吐出された作動油の一部を吸込側である吸込流路８１に還流させ、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を制御する流量制御弁２と、を備える。
ポンプ１は、固定容量型のベーンポンプである。ポンプ１は、図示しないエンジンなどの駆動装置によって回転駆動されるロータ１１と、ロータ１１に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン１２と、ロータ１１を収容すると共にロータ１１の回転に伴って内周のカム面１３ａにベーン１２の先端部が摺接するカムリング１３と、を備える。
ロータ１１には、外周面に開口部を有するスリット１４が所定間隔をおいて放射状に形成され、ベーン１２はスリット１４に摺動自在に挿入される。
スリット１４の基端側には、ポンプ１の吐出圧が導かれる背圧室１５が画成される。隣り合う背圧室１５は、ロータ１１に形成された円弧状の溝１６によって連通し、この溝１６にはポンプ吐出圧が常時導かれている。ベーン１２は、背圧室１５の圧力及びロータ１１の回転による遠心力によってスリット１４から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング１３の内周のカム面１３ａに当接する。これにより、カムリング１３の内部には、ロータ１１の外周面、カムリングのカム面１３ａ、及び隣り合う一対のベーン１２によって複数のポンプ室１７が画成される。
カムリング１３は、内周のカム面１３ａが略楕円形状をした環状の部材であり、ロータ１１の回転に伴ってポンプ室１７の容積を拡張する吸込領域１３ｂ、１３ｄと、ポンプ室１７の容積を収縮する吐出領域１３ｃ、１３ｅと、を有する。
各ポンプ室１７は、ロータ１１が１回転する過程で、カムリング１３の吸込領域１３ｂにて吸込流路８１から吸込ポート（図示せず）を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング１３の吐出領域１３ｃにて吐出ポート１８を通じて吐出流路８２へ吐出し、その後、カムリング１３の吸込領域１３ｄにて吸込流路８１から吸込ポート（図示せず）を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング１３の吐出領域１３ｅにて吐出ポート１８を通じて吐出流路８２へ吐出する。このように、各ポンプ室１７は、ロータ１１の回転に伴って拡縮し、ロータ１１が１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行う。ポンプ１のポンプ回転数Ｎは、駆動装置の回転数とともに変化する。ポンプ１は、ポンプ回転数Ｎが上昇すると吐出流量が回転数に比例して増加する。
なお、ポンプ１は、回転型形式の固定容量型であれば、ギヤポンプなどのような形式のものであってもよい。
流量制御弁２は、バルブ収容穴２５に摺動自在に挿入された弁体としてのスプール２１と、スプール２１の一方の端面に臨んで設けられた第一流体圧室２３と、スプール２１の他方の端面に臨んで設けられた第二流体圧室２４と、第二流体圧室２４内に圧縮状態で収装されスプール２１を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのリターンスプリング２２と、を備える。
スプール２１は、バルブ収容穴２５の内周面に沿って摺動する第一ランド部２１ａ及び第二ランド部２１ｂを備える。
第一流体圧室２３には、スプール２１が第一流体圧室２３の容積を収縮する方向に移動した場合にバルブ収容穴２５の底部に当接してスプール２１の所定以上の移動を規制する第一ストッパ部２１ｃが第一ランド部２１ａに結合して配置される。
第一流体圧室２３には吐出流路８２から分岐する第一連通路８３が接続され、第二流体圧室２４には吐出流路８２から分岐する第二連通路８４が接続される。また、流量制御弁２には、第一ランド部２１ａによって第一流体圧室２３と連通または遮断されるドレン通路８５が接続される。
スプール２１は、両端に画成された第一流体圧室２３及び第二流体圧室２４に導かれる作動油の圧力による荷重と、リターンスプリング２２の付勢力とがバランスした位置で止まる。
第二流体圧室２４の圧力による荷重とリターンスプリング２２の付勢力との合計荷重が、第一流体圧室２３の圧力による荷重よりも大きい場合には、リターンスプリング２２が伸長し、スプール２１は第一ストッパ部２１ｃがバルブ収容穴２５の底部に当接した状態となる。
この状態では、スプール２１の第一ランド部２１ａが、第一流体圧室２３とドレン通路８５との連通を遮断する。これにより、ポンプ１から吐出される作動油は全量が流体圧機器５０に供給される。
これに対して、第一流体圧室２３の圧力による荷重が、第二流体圧室２４の圧力による荷重とリターンスプリング２２の付勢力との合計荷重よりも大きい場合には、スプール２１はリターンスプリング２２の付勢力に抗して移動する。
この状態では、スプール２１の第一ランド部２１ａが、第一流体圧室２３とドレン通路８５とを連通させる。これにより、ポンプ１から吐出される作動油の一部は、第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１に還流する。
流量制御弁２は、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に設けられ第二流体圧室２４の圧力を調整する調圧装置３をさらに備える。調圧装置３は、第二連通路８４に設けられたオリフィス４０と、オリフィス４０の下流側において第二連通路８４から分岐し、タンク４に連通するリリーフ通路８６と、リリーフ通路８６に設けられたリリーフ弁３０と、を備える。
リリーフ弁３０は、閉弁方向に付勢するばね３１と、閉弁方向に付勢し、リリーフ圧Ｐｒを変更可能とする比例ソレノイド３２と、リリーフ通路８６の圧力を開弁方向に作用させるためのパイロット通路３３と、を備える。
リリーフ弁３０には、オリフィス４０の下流側の圧力である第二流体圧室２４の圧力Ｐ２がリリーフ通路８６及びパイロット通路３３を通じて開弁方向に付勢するように作用する。
第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が、ばね３１による付勢力と比例ソレノイド３２による付勢力との合計によって決まるリリーフ圧Ｐｒを超えた場合に、リリーフ弁３０は開弁し、第二流体圧室２４の作動油を第二連通路８４を通じてタンク４へ排出する。そして、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が、リリーフ圧Ｐｒと等しくなったときにリリーフ弁３０は閉弁する。このようにして、リリーフ弁３０は、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２をリリーフ圧Ｐｒと等しくなるように調整する。なお、比例ソレノイド３２とばね３１は、付勢力の合計が閉弁方向に付勢すればよく、比例ソレノイド３２またはばね３１のどちらかが開弁方向に付勢するものであってもよい。
コントローラ６０は、比例ソレノイド３２に印加する印加電流Ｉを制御する。また、コントローラ６０には、ポンプ回転数検出器７０が検出したポンプ１のポンプ回転数Ｎと、流体圧機器５０が要求する圧力の信号と、が入力される。なお、流体圧機器５０が要求する圧力の信号については、後述する。
コントローラ６０には、ポンプ装置１００のある目標流量でのポンプ回転数Ｎと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との関係を表すマップ（図２）及び第二流体圧室２４の圧力Ｐ２と比例ソレノイド印加電流Ｉとの関係を表すマップ（図３）が予め記憶されている。なお、目標流量とは、流体圧機器５０が必要とする予め定められた流量の値であり、図２では、ポンプ回転数Ｎｍのときにポンプ１が吐出する流量に相当する。
ポンプ装置１００は、吐出流路８２から吸込流路８１へ還流させる流量を流量制御弁２によって制御することで、ポンプ１から吐出流路８２を通じて流体圧機器５０へ供給される作動油の流量が目標流量になるように制御を行う。具体的には、コントローラ６０は、図２及び図３のマップを参照して、流量制御弁２の第二流体圧室２４の圧力Ｐ２をリリーフ弁３０を制御することによって調整し、吐出流路８２から吸込流路８１へ還流させる流量を制御する。
図２に示すマップについて説明する。ポンプ１は、ポンプ回転数Ｎが上昇すると吐出流量が回転数に比例して増加する。したがって、コントローラ６０は、図２を参照して、ポンプ１の回転数が目標流量に相当する回転数Ｎｍを超える場合には、吐出流路８２からの還流流量をポンプ回転数の増加に伴って増やすために第二流体圧室２４の圧力Ｐ２の設定圧力を下げるように制御し、回転数Ｎｍ以下の場合には、還流させないように第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を一定に制御する。
次に図３に示すマップについて説明する。第二流体圧室２４の圧力Ｐ２とリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉとは比例関係にある。具体的には、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を上昇させるためには、比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを上昇させる。これにより、リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒが上昇し、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は上昇する。これに対して、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を低下させるためには、比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを低下させる。これにより、リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒが低下し、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は低下する。
次に、ポンプ装置１００の動作について説明する。
ポンプ１は図示しないエンジンなどの駆動装置の動力によって回転駆動されることで、吸込流路８１を通じてタンク４から作動油を吸込み、作動油を加圧して吐出流路８２に吐出する。吐出流路８２に吐出された作動油は、流体圧機器５０に供給される。
ポンプ１のポンプ回転数Ｎは、駆動装置の回転数とともに変化する。ポンプ回転数Ｎが上昇すると、ポンプ１の吐出流量は回転数に比例して増加する。
ポンプ１が駆動すると、第一流体圧室２３には、吐出流路８２から第一連通路８３を通じて作動油が供給される。これにより、第一流体圧室２３には、吐出流路８２と等しい圧力が作用する。また、第二流体圧室２４には、吐出流路８２から第二連通路８４を通じて作動油が供給される。第二流体圧室２４の圧力について説明すると、ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｍ未満である場合には、ポンプ１の吐出流量は目標流量に達しないため、第二流体圧室２４の圧力は、リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒまでは上昇しない。これにより、作動油がリリーフ弁３０からリリーフされないので、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は第一流体圧室２３の圧力と等しくなる。これに対して、ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｍ以上である場合には、ポンプ１の吐出流量は目標流量以上の流量となるため、ポンプ１の吐出流量の一部を還流させるべく第二流体圧室２４の圧力Ｐ２はリリーフ弁３０によって制御される。したがって、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は、リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒと等しくなる。
また、ポンプ１が駆動すると、コントローラ６０には、ポンプ回転数検出器７０からポンプ回転数Ｎが入力される。コントローラ６０は、図２のマップを参照して入力されたポンプ回転数Ｎに対応する第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を選択する。
以下では、ポンプ装置１００が、図２における中圧特性Ｂで制御されている場合を例に説明する。なお、中圧特性Ｂについては後述する。
ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｍ以下である回転数Ｎａの場合には、ポンプ１の吐出流量は流体圧機器５０が必要とする目標流量に達しない。そのため、コントローラ６０は、図２のマップのように、ポンプ１が吐出する流量を還流させないように第二流体圧室２４の圧力Ｐ２として圧力Ｐｄを選択する。次いで、コントローラ６０は、図３のマップを参照して圧力Ｐｄに対応するリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉｄを選択する。このようにして、コントローラ６０は、リリーフ弁３０の比例ソレノイド３２に印加電流Ｉｄを印加することでリリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒを圧力Ｐｄに設定する。リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒが圧力Ｐｄに設定されると、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は、圧力Ｐｄになるまでリリーフ弁３０は解放されないため、第一流体圧室２３と第二流体圧室２４との圧力が等しくなる。これにより、第一流体圧室２３の圧力による開弁方向の付勢力と第二流体圧室２４の圧力による閉弁方向の付勢力は打ち消されるが、スプール２１はリターンスプリング２２の付勢力によって閉弁方向に付勢されるので、流量制御弁２のスプール２１は開弁せず、ポンプ１が吐出する作動油は還流されない。
ポンプ回転数Ｎが上昇し回転数Ｎｍを超えた回転数Ｎｂになると、ポンプ１の吐出流量は、流体圧機器５０が必要とする流量を超えるので余剰流量が発生する。
このとき、コントローラ６０は、図２のマップを参照して、回転数Ｎｂに対応した第二流体圧室２４の圧力Ｐ２として圧力Ｐｂを選択する。コントローラ６０は、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を圧力Ｐｄから圧力Ｐｂに低下させるために、図３のマップを参照して、圧力Ｐｄに対応するリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉｄから圧力Ｐｂに対応するリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉｂに印加電流Ｉを減少させる。これにより、比例ソレノイド３２の付勢力が低下しリリーフ圧Ｐｒが低下する。リリーフ圧Ｐｒが低下すると、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２がリリーフ圧Ｐｒになるように第二流体圧室２４から作動油が排出され、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が圧力Ｐｂに低下する。このようにして、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が圧力Ｐｄから圧力Ｐｂに低下した分、流量制御弁２のスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力は低下する。
これにより、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｂに増加したことにより吐出流量は増加するが、流量制御弁２のスプール２１が開弁し、吐出流路８２の作動油（余剰流量）が第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１へと還流されるので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。
ポンプ回転数Ｎがさらに大きく回転数Ｎｃになると、ポンプ１から吐出流路８２へ吐出される流量がさらに増加する。このとき、コントローラ６０は、図２及び図３に示すように、第２流体圧室の圧力Ｐ２を圧力Ｐｂから回転数Ｎｃに対応する圧力Ｐｅへと低下させるために、印加電流Ｉを印加電流Ｉｂから印加電流Ｉｅへ低下させる。これにより、流量制御弁２の閉弁方向への付勢力はさらに小さくなる。したがって、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｃに増加したことにより吐出流量は増加するが、吐出流路８２から吸込流路８１へと還流される作動油も増加するので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。
これに対して、ポンプ回転数が所定の回転数Ｎｍを超えた範囲で、例えば、ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｃから回転数Ｎｂへと小さくなると、ポンプ１から吐出流路８２へ吐出される流量が減少し、余剰流量も減少する。このとき、コントローラ６０は、図２及び図３のマップを参照して、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を回転数Ｎｃに対応する圧力Ｐｅから回転数Ｎｂに対応する圧力Ｐｂに上昇させるために、リリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを印加電流Ｉｅから印加電流Ｉｂへと上昇させてリリーフ圧Ｐｒを上昇させる。リリーフ圧Ｐｒが上昇すると、それに伴い第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が上昇する。したがって、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が上昇した分、流量制御弁２のスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力は上昇する。
これにより、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｂに減少したことにより吐出流量は減少するが、第一流体圧室２３を介して、吸込流路８１へと還流される作動油も減少するので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。
このように、ポンプ装置１００は、ポンプ１のポンプ回転数Ｎが変化して、ポンプ１の吐出流量が変化しても、流体圧機器５０へ供給する流量を一定に保つことができる。また、リリーフ弁３０を用いることで、簡単な構成で圧力を調整することができる。
流量を一定（目標流量）に制御しているときに、例えば、流体圧機器５０が要求する圧力が上昇すると、吐出流路８２の圧力が上昇し、第一連通路８３を通じて第一流体圧室２３の圧力も上昇する。これにより、流量制御弁２のスプール２１を開弁する方向に付勢する付勢力が大きくなり、スプール２１が開弁方向に移動する。スプール２１の開度が大きくなることで、第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１に還流される還流流量が増加し、吐出流路８２の流量が変化してしまう。このため、ポンプ装置１００は、圧力が変化しても流量を一定に保つように、圧力に応じてポンプ回転数Ｎと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との関係の特性を選択する。以下に、具体的に説明する。
コントローラ６０には、流体圧機器５０が必要とする圧力の信号が入力される。
コントローラ６０は、流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力されると、予め記憶された図２のマップの中から、流体圧機器５０が要求する圧力に応じたポンプ回転数Ｎと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との関係の特性を選択する。
例えば、中圧特性Ｂでポンプ回転数Ｎｂで制御されているときに、流体圧機器５０が要求する圧力が高くなると、コントローラ６０は、図２における高圧特性Ａを選択する。つまり、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２の設定圧力は、中圧特性Ｂの圧力Ｐｂから高圧特性Ａの圧力Ｐａに変更される。これにより、流量制御弁２のスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力は大きくなる。流体圧機器５０が要求する圧力が高くなると吐出流路８２の圧力が上昇し、第一流体圧室２３の圧力は上昇することでスプール２１の開弁方向の付勢力は大きくなるが、それに合わせて第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が上昇し流量制御弁２のスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力が大きくなる。このようにして、流量制御弁２のスプール２１の開度は、還流流量が変化しないように調整される。よって、ポンプ１の吐出流路８２の流量を一定（目標流量）に保つことができる。
また、中圧特性Ｂでポンプ回転数Ｎｂで制御されているときに、流体圧機器５０が要求する圧力が低くなると、コントローラ６０は、図２における低圧特性Ｃを選択する。つまり、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２の設定圧力は、中圧特性Ｂの圧力Ｐｂから低圧特性Ｃの圧力Ｐｃに変更される。これにより、流量制御弁２のスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力は小さくなる。流体圧機器５０が要求する圧力が低くなると吐出流路８２の圧力が低下し、第一流体圧室２３の圧力は低下することでスプール２１の開弁方向の付勢力は小さくなるが、それに合わせて第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が低下しスプール２１を閉弁する方向に付勢する付勢力が小さくなる。このようにして、流量制御弁２のスプール２１の開度は、還流流量が変化しないように調整される。よって、ポンプ１の吐出流路８２の流量を一定（目標流量）に保つことができる。
このようにして、流体圧機器５０が要求する圧力が変化しても、コントローラ６０が、圧力に応じてポンプ回転数Ｎと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との関係の特性を選択し、その特性に基づいて第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を制御するので、ポンプ１の吐出流路８２の流量を一定（目標流量）に保つことができる。
なお、図２では、高圧特性Ａ、中圧特性Ｂ、及び低圧特性Ｃのように段階的なものを示しているが、実際には、高圧特性Ａと低圧特性Ｃとの間で連続的に特性を変化させるものである。もちろん、特性を段階的に変化させるものであってもよい。なお、図２に示す中圧特性Ｂとは、高圧特性Ａと低圧特性Ｃの間にある概念的なものを例示しているに過ぎない。
なお、上記実施形態では、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力されるように構成されている。これに代えて、吐出流路８２に圧力検出器を設け、この圧力検出器の信号をコントローラ６０に入力するようにしてもよい。コントローラ６０は、圧力検出器から信号が入力されると、図２のマップを参照して、圧力検出器が検出した吐出流路８２の圧力に応じたポンプ回転数Ｎと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との関係の特性を適宜選択する。これにより、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力される場合と同様にポンプ装置１００を制御することができる。
また、コントローラ６０に、図２に示す目標流量のマップを異なる目標流量ごとに複数記憶し、流体圧機器５０からの指示に応じて目標流量に対応するマップを適宜選択するように構成してもよい。なお、目標流量を変更したマップを作成するには、グラフの折れ点となる回転数Ｎｍの位置を目標流量となるポンプ回転数の位置に変更するだけでよい。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
従来は、ポンプと流体圧機器を接続する吐出流路に絞りを設け、その上下側の圧力差に基づいて流量制御弁を制御していたが、本実施形態では、流量制御弁２は、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に設けられ第二流体圧室２４の圧力を調整する調圧装置３を備えるため、吐出流路８２に絞りを設けなくても、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定に制御でき、さらに、吐出流路８２に絞りを設けていないため圧力損失が生じないので、ポンプ１を駆動するためのトルクを低減することができる。また、流体圧機器５０が要求する圧力が変わっても、流量を一定に保つことができる。
なお、ポンプ装置１００は、流体圧機器５０の要求する圧力に応じて、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定にする流量制御を行っているが、流体圧機器５０が圧力を一定にする圧力制御を必要とするものであれば、図４に示すマップを予めコントローラ６０に記憶しておくことで、流量制御を行わずに圧力を一定にする圧力制御を行うことができる。以下に、具体的に説明する。
図４は、ポンプ１の要求圧力Ｐｐと第二流体圧室２４の圧力Ｐ２の関係を示すマップである。
コントローラ６０には、流体圧機器５０から流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐの信号が入力される。コントローラ６０は、流体圧機器５０から要求される要求圧力Ｐｐの信号が入力されると、流体圧機器５０に供給される作動油の圧力が要求圧力Ｐｐとなるように流量制御弁２を制御する。具体的には、コントローラ６０は、予め記憶された図４及び図３に示すマップを参照して、リリーフ弁３０を制御することによって流量制御弁２の第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を調整し、流量制御弁２の閉弁方向の付勢力を制御することで流体圧機器５０へ供給される作動油の圧力が要求される要求圧力Ｐｐになるように制御する。
次に、ポンプ装置１００の圧力制御について詳しく説明する。
ポンプ装置１００が圧力制御をする場合には、流量制御弁２は、圧力制御弁として機能する。
吐出流路８２の圧力が上昇して、流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐ以上になると、第一流体圧室２３の圧力も上昇するためスプール２１を開弁する方向の付勢力が大きくなる。第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は、リリーフ弁３０により制御されているため、スプール２１は第二流体圧室２４の圧力Ｐ２による荷重とリターンスプリング２２の付勢力に抗して移動する。スプール２１が移動すると、第一流体圧室２３とドレン通路８５が連通する。これにより、吐出流路８２の作動油は、第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１に還流され、吐出流路８２の圧力が低下する。
吐出流路８２の圧力が、流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐまで低下すると、第一流体圧室２３の圧力による荷重と、スプール２１を閉弁する方向に第二流体圧室２４の圧力Ｐ２による荷重とリターンスプリング２２の付勢力との合計荷重と、が釣り合い、スプール２１は釣り合いの位置で停止し、吐出圧が要求圧力Ｐｐとなる流量を吐出流路８２へ吐出する。このようにして、吐出流路８２の圧力が変化しても、流量制御弁２によって吐出流路８２の圧力を調整することにより、流体圧機器５０から要求される要求圧力Ｐｐを供給することができる。
また、流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐが変更される場合がある。例えば、流体圧機器５０から要求圧力Ｐｐを圧力ＰＭから圧力ＰＨに大きくする信号がコントローラ６０に入力されると、コントローラ６０は、まず、図４に示すマップを参照して、圧力ＰＨに対応した第二流体圧室２４の圧力Ｐｈを選択する。次いで、図３に示すマップを参照して、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が圧力Ｐｈになるような比例ソレノイド印加電流Ｉｈを選択する。このようにして選択された印加電流Ｉｈをリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２に印加することで、リリーフ圧Ｐｒを上昇させる。
これに対して、例えば、流体圧機器５０から要求圧力Ｐｐを圧力ＰＭから圧力ＰＬに小さくする信号がコントローラ６０に入力されると、コントローラ６０は、まず、図４に示すマップを参照して、圧力ＰＬに対応した第二流体圧室２４の圧力Ｐｌを選択する。次いで、図３に示すマップを参照して、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が圧力Ｐｌになるような比例ソレノイド印加電流Ｉｌを選択する。このようにして選択された印加電流Ｉｌをリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２に印加することで、リリーフ圧Ｐｒを低下させる。
このようにして、流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐが変化しても、要求圧力Ｐｐに応じてリリーフ弁３０の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを制御してリリーフ圧Ｐｒを制御することで、流量制御弁２の閉弁方向の付勢力を制御し、吐出流路８２の圧力を流体圧機器５０が要求する要求圧力Ｐｐに制御することができる。
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
本実施形態では、ポンプ装置１００は、ポンプ１から吐出された作動流体の一部を吸込流路８１に還流させる流量制御弁２を備え、流量制御弁２は、第一流体圧室２３と第二流体圧室２４との圧力差に応じてスプール２１が開閉制御され、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を調整する調圧装置３が設けられることを特徴とする。
この構成によれば、流量制御弁２の第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は、調圧装置３で調整される。流量制御弁２は、吐出流路８２の圧力が導かれる第一流体圧室２３と調圧装置３で調整された圧力Ｐｒが導かれる第二流体圧室２４との圧力差に応じて開閉制御される。したがって、吐出流路８２に絞りを設けなくても、ポンプ１の吐出流路の流量を一定に制御することができるとともに、ポンプ１を駆動するためのトルクを低減することができる。
また、本実施形態では、調圧装置３は、第二連通路８４に設けられたオリフィス４０と、オリフィス４０の下流側において第二連通路８４から分岐するリリーフ通路８６に設けられ、リリーフ圧Ｐｒを変更可能なリリーフ弁３０と、を備えることを特徴とする。
また、本実施形態では、リリーフ弁３０は、リリーフ圧Ｐｒを変更可能な比例ソレノイド３２を備えることを特徴とする。
また、本実施形態では、リリーフ弁３０は、ポンプ１のポンプ回転数Ｎに応じてリリーフ圧Ｐｒが調整されることを特徴とする。
これらの構成によれば、リリーフ弁３０によって第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を調整する。よって、リリーフ弁３０を用いることで、簡単な構成で圧力を調整することができる。
また、本実施形態では、流体圧機器５０が要求する圧力に応じて、リリーフ弁３０のリリーフ圧Ｐｒを制御するコントローラ６０をさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、流体圧機器５０が要求する圧力が変化しても、流体圧機器５０が要求する圧力に応じてリリーフ圧Ｐｒを制御することで、吐出流路８２の流量を一定にすることができる。
ポンプ装置１００は、流量制御弁２と、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に第二流体圧室２４の圧力を調整する調圧装置３と、を備えたことによって、また、流体圧機器５０が要求する圧力が変わっても、吐出流路の流量を一定に保つことができる。
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。
また、上記実施形態では、ポンプ１のポンプ回転数Ｎによって第二流体圧室の圧力Ｐ２を変化させている。これに代えて、ポンプ１が吐出する流量を検出する流量計を設け、検出された流量に応じて第二流体圧室の圧力Ｐ２を変化させてもよい。
上記実施形態では、調圧装置３は、リリーフ弁３０とオリフィス４０とを備えている。これに代えて、吐出流路８２と第二流体圧室２４との連通を制御し、かつ、第二流体圧室２４とタンク４との連通を制御する三方形の比例ソレノイド型の制御弁を第二連通路８４に設けた構成としてもよい。
１００・・・ポンプ装置、１・・・ポンプ、２・・・流量制御弁、３・・・調圧装置、４・・・タンク（吸込側）、２２・・・リターンスプリング（付勢部材）２３・・・第一流体圧室、２４・・・第二流体圧室、３０・・・リリーフ弁、
３２・・・比例ソレノイド、４０・・・オリフィス、５０・・・流体圧機器、
６０・・・コントローラ、８１・・・吸込流路（吸込側）、８２・・・吐出流路、８３・・・第一連通路、８４・・・第二連通路、８６・・・リリーフ通路

Claims (5)

  1. 流体圧機器に作動流体を供給するポンプ装置であって、
    作動流体を吸い込み、作動流体を加圧して吐出流路に吐出するポンプと、
    前記ポンプから吐出された作動流体の一部を吸込側に還流させる流量制御弁と、を備え、
    前記流量制御弁は、
    弁体と、
    前記弁体の一方の端面に臨んで設けられ、前記吐出流路と連通する第一流体圧室と、
    前記弁体の他方の端面に臨んで設けられ、前記吐出流路と連通する第二流体圧室と、
    前記第二流体圧室に圧縮状態で収装され、前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
    前記吐出流路と前記第二流体圧室とを連通する連通路に設けられ、前記第二流体圧室の圧力を調整する調圧装置と、を備えることを特徴とするポンプ装置。
  2. 前記調圧装置は、
    前記連通路に設けられたオリフィスと、
    前記オリフィスの下流側において前記連通路から分岐するリリーフ通路に設けられ、リリーフ圧を変更可能なリリーフ弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
  3. 前記リリーフ弁は、前記リリーフ圧を変更可能な比例ソレノイドを備えることを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
  4. 前記リリーフ弁は、前記ポンプの回転数に応じて前記リリーフ圧が変更されることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のポンプ装置。
  5. 前記リリーフ弁は、前記流体圧機器が要求する圧力に応じて前記リリーフ圧が変更されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のポンプ装置。
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