JP2017031954A - 可変容量油圧ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボピストンにより制御される吐出容量の変化が緩慢である。
【解決手段】可変容量油圧ポンプ装置１００の吐出容量を制御する容量制御部１１０は、大径部５ｂおよび小径部５ａを備え、吐出容量を増大あるいは減少させるサーボピストン５と、容量制御用圧が導入される小径室６と、タンク圧および容量制御用圧のいずれかが選択的に導入される大径室７と、タンク圧および大径室７のいずれかが選択的に連通される段付室８と、大径室７に容量制御用圧を導入する第１切換位置と、タンク圧を導入する第２切換位置と、前記容量制御用圧の導入および前記タンク圧の導入を阻止する第３切換位置とを有し、外部入力に応じて前記第１乃至第３切換位置のいずれかに切り換わる容量制御弁１２と、吐出容量を増大させる際は大径室７を連通させる第１切換位置に切り換わり、吐出容量を減少させる際はタンク２を連通させる第２切換位置に切り換わる切換弁１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量油圧ポンプ装置に関する。

吐出容量がサーボピストンの位置により制御される可変容量油圧ポンプ装置が知られている。特許文献１には、吐出容量を制御するサーボピストンに圧油を導く油路がサーボピストンの移動量に基づき変化する発明が開示されている。

実公平７−４４７７３号公報

特許文献１に記載されている発明では、サーボピストンの移動量が所定量未満では低応答性通路だけが開いた状態となるため、サーボピストンの動作に遅れが生じ、サーボピストンにより制御される吐出容量の変化にも遅れが生じる。

本発明による可変容量油圧ポンプ装置は、吐出容量が可変の油圧ポンプと、油圧ポンプの吐出容量を制御する容量制御部とを備える。容量制御部は、大径部および小径部を備え、第１の方向に移動すると吐出容量を増加させ、第１の方向と反対の第２の方向に移動すると吐出容量を減少させるサーボピストンと、小径部の端部に設けられ、容量制御用圧が導入される小径室と、大径部の端部に設けられ、タンク圧および容量制御用圧のいずれかが選択的に導入される大径室と、小径部および大径部の接続部に設けられ、タンク圧および大径室のいずれかが選択的に連通される段付室と、大径室に容量制御用圧を導入する第１切換位置と、大径室にタンク圧を導入する第２切換位置と、大径室への容量制御用圧の導入および大径室へのタンク圧の導入を阻止する第３切換位置とを有し、外部入力に応じて第１乃至第３切換位置に切り換わる容量制御弁と、吐出容量を増大させる際は段付室と大径室を連通させる第１切換位置に切り換わり、吐出容量を減少させる際は段付室とタンクを連通させる第２切換位置に切り換わる切換弁とを備える。

本発明によれば、吐出容量を大きくするとき、大径室から排出された圧油を段付室に導いてサーボピストンの移動を補助するので、サーボピストンの移動、すなわち油圧ポンプの容量変化を迅速に行うことができる。

第１の実施の形態における可変容量油圧ポンプ装置の油圧回路図 第２の実施の形態における可変容量油圧ポンプ装置の油圧回路図 コントローラの機能を説明するブロック図 第３の実施の形態における可変容量油圧ポンプ装置の油圧回路図

（第１の実施の形態）
以下、図１を参照して、本発明による可変容量油圧ポンプ装置の第１の実施の形態を説明する。
図１は、可変容量油圧ポンプ装置１００の油圧回路図である。可変容量油圧ポンプ装置１００は、タンク２から吸入した油を油圧システム３へ供給する。
可変容量油圧ポンプ装置１００は、吐出容量が可変な油圧ポンプ１と、容量調節機構、すなわち、吐出容量を制御する容量制御部１１０とを備える。容量制御部１１０は、油圧ポンプ１の吐出容量を調整する斜板４と、斜板４を動作させるサーボピストン５と、容量制御弁１２と、切換弁１５とを備える。

油圧ポンプ１は、不図示のエンジンから動力を得て動作し、斜板４により吐出容量が調節される。斜板４は、リンク１４を介して、サーボピストン５、および容量制御弁１２のスリーブ１２ｂと接続される。
サーボピストン５は、直径が小さい小径部５ａ、直径が大きい大径部５ｂ、および小径部５ａと大径部５ｂの接合部であり段差を有する段付部５ｃとを備える。小径部５ａの端部には小径室６が設けられ、大径部５ｂの端部には大径室７が設けられる。小径部５ａと大径部５ｂの接合部である段付部５ｃに段付室８が設けられる。大径部５ｂの受圧面積は小径部５ａの受圧面積よりも大きい。

吐出容量を大きくするとき、サーボピストン５は、小径室６に導入される容量制御用圧油により第１の方向、すなわち図示右方向へ向かう力を受ける。吐出容量を小さくするとき、サーボピストン５は、大径室７に導入される圧油により第２の方向、すなわち図示左方向へ向かう力を受ける。小径室６に導入される圧油の圧力と、大径室７に導入される圧油の圧力が等しい場合は、大径部５ｂの方が小径部５ａよりも圧力を受ける面積が大きいので、サーボピストン５は第２の方向に移動する。
サーボピストン５は、段付室８に導入される圧油により第１の方向、すなわち図示右方向へ向かう力を受ける。段付部５ｃの受圧面積は大径部５ｂの受圧面積よりも小さい。

小径室６に導入される圧油、および小径室６から排出される圧油の経路は以下のとおりである。油圧ポンプ１が圧送する圧油は、油路９、油路９から分岐する油路９ａに設けられた絞り１０を経由して小径室６に導入される。サーボピストン５の図示左方への動きにより小径室６から排出される圧油は、逆止弁１１を経由して油路９へ至る。
大径室７に導入される圧油、および大径室７から排出される圧油の移動経路は以下のとおりである。油圧ポンプ１が圧送する圧油は、油路９、容量制御弁１２、および油路１３を経由して大径室７に導入される。サーボピストン５の右方への動きにより大径室７から排出される圧油は、油路１３、容量制御弁１２を経由してタンク２へ至る。または、サーボピストン５の右方への動きにより大径室７から排出される圧油は、油路１３、切換弁１５、および油路１６を経由して段付室８へ至る。

段付室８に導入される圧油、および段付室８から排出される圧油の経路は以下のとおりである。段付室８に導入される圧油は、サーボピストン５の右方への動きにより大径室７から排出され、油路１３、切換弁１５、および油路１６を経由して段付室８へ至る。サーボピストン５の左方への動きにより段付室８から排出される圧油は、油路１６、および切換弁１５を経由してタンク２へ至る。
サーボピストン５が移動すると、小径室６、大径室７、および段付室８の容積が変化し、圧油が流入／流出する。たとえば、サーボピストン５が第１の方向、すなわち図示右方向に移動すると、小径室６には圧油が流入し、大径室７からは圧油が流出し、段付室８には圧油が流入する。

サーボピストン５が第１の方向、すなわち図示右方向に移動すると、リンク１４を介して接続された斜板４の傾転角が増加し、油圧ポンプ１の吐出容量が増加する。サーボピストン５が第２の方向、すなわち図示左方向に移動されると、リンク１４を介して接続された斜板４の傾転角が減少し、油圧ポンプ１の吐出容量が減少する。
油路９から分岐する油路９ａには、固定絞り１０および逆止弁１１が並列に設けられる。逆止弁１１は、小径室６から油路９へ向かう方向への流れのみを許容するので、油路９から小径室６へ向かう方向の流れは固定絞り１０を通過する流れである。そのため固定絞り１０による圧力損失が発生し、固定絞り１０の小径室６側の圧力は油路９側の圧力よりも圧力が低くなる。

容量制御弁１２は、スプール１２ａと、スリーブ１２ｂと、外部入力を受けるパイロットポート１２ｃと、バネ１２ｄとを備える。容量制御弁１２は３ポートを備え、各ポートはそれぞれ油路９、油路１３、およびタンク２と接続される。容量制御弁１２は、スプール１２ａとスリーブ１２ｂの相対位置により、Ａ〜Ｃの３つの状態をとる。状態Ａでは、油路１３が油路９と接続される。状態Ｂでは、全てのポートが遮断される。状態Ｃでは、油路１３がタンク２と接続される。

スプール１２ａは、パイロットポート１２ｃに作用する圧力（外部指令圧）により図示左側へ向かう力を受け、また、スプール１２ａは、バネ１２ｄのバネ圧により図示右側へ向かう力を受ける。図１に示す状態Ｂでは、バネ１２ｄのバネ圧とパイロットポート１２ｃに印加される外部指令圧、すなわち外部入力とが等しい。外部入力がバネ１２ｄのバネ圧よりも大きくなると、バネ１２ｄが圧縮されてスプール１２ａが図示左側へ移動する。外部入力がバネ１２ｄのバネ圧よりも小さくなると、バネ１２ｄが伸長されてスプール１２ａが図示右側へ移動する。すなわち、パイロットポート１２ｃの外部入力の大きさによりスプール１２ａの移動量が決定される。

スリーブ１２ｂは、サーボピストン５とリンク１４により接続される。スリーブ１２ｂは、サーボピストン５の動作と連動する。すなわち、外部入力の変更に伴う容量制御弁１２およびサーボピストン５の動きは以下のようになる。外部入力が変化してバネ１２ｄのバネ圧との平衡が崩れると、スプール１２ａが移動するがスリーブ１２ｂは移動しないので、容量制御弁１２が状態Ａまたは状態Ｃをとる。すると、サーボピストン５が図示左方向、または図示右方向に徐々に移動する。サーボピストン５に連動してスリーブ１２ｂも徐々に移動し、スリーブ１２ｂの移動量が先に移動したスプール１２ａの移動量と等しくなると、容量制御弁１２が状態Ｂをとる。以上により、容量制御弁１２およびサーボピストン５の移動が完了する。

たとえば、パイロットポート１２ｃの外部入力が変化してスプール１２ａを移動させた直後は、スプール１２ａとスリーブ１２ｂの偏差は大きい。サーボピストン５が移動を開始していないので、スリーブ１２ｂの位置も変化していないからである。このとき、たとえば容量制御弁１２は状態Ｃとなり油路１３とタンク２が連通され、偏差が大きいので大流量が流れる。その後、サーボピストン５が移動するにつれてスプール１２ａとスリーブ１２ｂの相対位置の差が減少して流量が減少し、最終的に容量制御弁１２が状態Ｂになるとサーボピストン５の移動が停止する。

切換弁１５は、固定絞り１０の前後差圧に基づき動作する。固定絞り１０の油路９側の圧力（以下、油路側圧力１５Ｐ１）および、固定絞り１０の小径室６側の圧力（以下、小径室側圧力１５Ｐ２）が、それぞれ信号伝達路を通じて切換弁１５に伝達される。バネ１５ｃのバネ圧と小径室側圧力１５Ｐ２の和よりも油路側圧力１５Ｐ１が高い場合は油路１３と油路１６とが連通し、それ以外の場合は油路１６とタンク２とが連通する。サーボピストン５が静止している状態では、小径室６と油路９の間で圧油の移動がないため、油路側圧力１５Ｐ１と小径室側圧力１５Ｐ２が等しく、切換弁１５は図示の位置をとり、油路１６がタンク２と連通する。バネ１５ｃのバネ圧は、固定絞り１０に流れがない場合、すなわち油路側圧力１５Ｐ１と小径室側圧力１５Ｐ２とが等しい場合に、段付室８をタンク２に連通させる程度の、ごく弱い圧力である。

（第１の方向への移動）
容量制御弁１２のパイロットポート１２ｃへの外部指令圧がバネ１２ｄのバネ圧とが等しい平衡状態から、外部指令圧がバネ１２ｄのバネ圧を超えた値に設定されその平衡状態が崩れて吐出容量が大きくなる動作、すなわち、サーボピストン５が図示右側である第１の方向に移動する動作について説明する。
容量制御弁１２のパイロットポート１２ｃへの外部指令圧が、バネ１２ｄのバネ圧よりも高い圧力に設定されると、スプール１２ａが図示左側に移動して容量制御弁１２が状態Ｃとなり油路１３がタンク２と連通される。油路１３がタンク２と連通されることにより、油路１３が接続される大径室７の圧力が低下するので、サーボピストン５が第１の方向、すなわち図示右側に移動する。

サーボピストン５が図示右側に移動すると、小径室６に圧油が流入する。このとき、油路９から供給される圧油は固定絞り１０を通過して小径室６に流入する。固定絞り１０の圧力損失により油路側圧力１５Ｐ１が小径室側圧力１５Ｐ２よりも高くなる。そのため、切換弁１５が図示右側である第１の方向に動き、油路１３と油路１６が連通する。すなわち大径室７の圧油は油路１３を経由してタンク２へ移動するだけでなく、油路１３、切換弁１５、油路１６を経由して段付室８へも移動する。段付室８に流入した圧油は、サーボピストン５を第１の方向に移動させる力をさらに生じさせる。

上述したサーボピストン５の図示右側への移動と連動してスリーブ１２ｂが徐々に移動し、容量制御弁１２が状態Ｂになると油路９と油路１３が遮断され、サーボピストン５の移動が終了する。サーボピストン５が停止すると小径室６への圧油の流入も停止され、固定絞り１０を通過する圧油の流れがなくなる。そのため、固定絞り１０の前後の圧力、すなわち油路側圧力１５Ｐ１と小径室側圧力１５Ｐ２とが等しくなる。そして、バネ１５ｃのバネ圧により切換弁１５が図示左側に移動し、段付室８とタンク２が連通される。

（第２の方向への移動）
容量制御弁１２のパイロットポート１２ｃへの外部指令圧がバネ１２ｄのバネ圧と等しい平衡状態から、外部指令圧がバネ１２ｄのバネ圧未満に設定されその平衡状態が崩れて吐出容量が小さくなる動作、すなわち、サーボピストン５が図示左側である第２の方向に移動する動作について説明する。
容量制御弁１２のパイロットポート１２ｃへの外部指令圧が、バネ１２ｄのバネ圧未満に設定されると、スプール１２ａが図示右側に移動して容量制御弁１２が状態Ａとなり油路９と油路１３が連通される。小径室６および大径室７は、等しく油圧ポンプ１の吐出圧を受けるが、大径部５ｂの受圧面積は小径部５ａの受圧面積よりも大きいため、大径部５ｂが受ける第１の方向の力の方が大きい。

前述のとおり、サーボピストン５が静止している状態では段付室８はタンク２と連通しているので、段付室８及び油路１６の圧力はタンク圧と同等となり、段付室８はサーボピストン５に対していずれの方向の力も発生させない。したがって、大径部５ｂと小径部５ａの受圧面積差によりサーボピストン５は第２の方向に移動する。このとき、段付室８から油が切換弁１５を介してタンクに排出される。
サーボピストン５が図示左側に移動すると、小径室６から逆止弁１１を経由して油路９へ圧油が流出する。このとき、油路側圧力１５Ｐ１は小径室側圧力１５Ｐ２以下なので、切換弁１５は油路１６をタンク２に連通させる状態を維持する。
上述したサーボピストン５の図示左側への移動と連動してスリーブ１２ｂが徐々に移動し、容量制御弁１２が状態Ｂになると油路９と油路１３が遮断され、サーボピストン５の移動が完了する。

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）可変容量油圧ポンプ装置１００は、吐出容量が可変の油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１の吐出容量を制御する容量制御部１１０とを備える。容量制御部１１０は、大径部５ｂおよび小径部５ａを備え、第１の方向に移動すると油圧ポンプ１の吐出容量を増加させ、第１の方向と反対の第２の方向に移動すると油圧ポンプ１の吐出容量を減少させるサーボピストン５と、小径部５ａの端部に設けられ、容量制御用圧、すなわち、油圧ポンプ１の吐出圧が導入される小径室６と、大径部５ｂの端部に設けられ、タンク圧および油圧ポンプ１の吐出圧のいずれかが選択的に導入される大径室７と、小径部５ａおよび大径部５ｂの接続部に設けられ、タンク圧および大径室７のいずれかが選択的に連通される段付室８とを備える。容量制御部１１０はさらに、大径室７に油圧ポンプ１の吐出圧を導入する第１切換位置と、大径室７にタンク圧を導入する第２切換位置と、大径室７への容量制御用圧の導入および大径室７へのタンク圧の導入を阻止する第３切換位置とを有し、外部入力に応じて第１乃至第３切換位置のいずれかに切り換わる容量制御弁１２と、吐出容量を増大させる際は段付室８と大径室７を連通させる第１切換位置に切り換わり、吐出容量を減少させる際は段付室８とタンク２を連通させる第２切換位置に切り換わる切換弁１５とを備える。

可変容量油圧ポンプ装置１００をこのように構成したので、容量制御部１１０を構成する各機器、要素は次のように動作する。
油圧ポンプ１の吐出容量を大きくするとき、容量制御弁１２に外部入力、すなわち外部指令圧を与えて切換え、大径室７をタンク２に連通させる。小径室６に作用している油圧ポンプ１の吐出圧でサーボピストン５は図１で右方に移動する。前述したサーボピストン５の右方への移動に伴って大径室７から圧油が排出される。また、絞り１０の前後差圧により切換弁１５が図示右側に移動し、大径室７から排出される圧油を段付室８に導く。段付室８に導入された圧油によりサーボピストン５の右方への移動がアシストされる。その結果、サーボピストン５の移動、すなわち可変容量油圧ポンプ１の容量変化を迅速に行うことができる。
一方、油圧ポンプ１の吐出容量を減少させる際、すなわち、サーボピストン５を第２の方向に移動させる際は、切換弁１５により段付室８とタンク２が連通されるので、段付室８における圧油によりサーボピストン５の移動が妨げられることはない。

（２）容量制御部１１０は、可変容量油圧ポンプ１の吐出油を小径室６へ導く油路９ａ中に設けられる絞り１０をさらに備える。切換弁１５は、小径室６にポンプ吐出油が導入される際に生じる絞り１０の前後の圧力に基づき、段付室８と大径室７を連通させる第１切換位置に切り換わる。

（３）容量制御弁１２は、サーボピストン５の位置に基づき動作するスリーブ１２ｂと、外部入力に基づき動作するスプール１２ａを備えるサーボ弁であり、スリーブ１２ｂの位置とスプール１２ａの位置の偏差に応じて第１乃至第３切換位置、すなわち状態Ａ〜Ｃのいずれかに切り換わる。
スリーブ１２ｂの位置とスプール１２ａの位置との偏差が小さくなり、容量制御弁１２の開口面積が小さくなる場合、すなわち容量制御弁１２を通ってタンク２へ流入する油量が減少した場合に以下の利点がある。すなわち、大径室７から排出された圧油は段付室８へ移動できるので背圧を低く抑えられ、サーボピストン５の移動、すなわち油圧ポンプ１の容量変化を迅速に行うことができる。

第１の実施の形態の可変容量油圧ポンプ装置１００は、上述した容量制御弁１２により次のように動作する。
外部入力がバネ１２ｄのバネ圧未満になると、容量制御弁１２は、油圧ポンプ１の吐出圧を大径室７に導入する第１切換位置（スプール１２ａが最右方位置）に切り替わる。外部入力がバネ１２ｄのバネ圧を超えると、大径室７にタンク圧を導入する第２切換位置側（スプール１２ａが左方側へ移動する位置）の所定位置にその外部指令圧に応じて切り換わる。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、切換弁１５に固定絞り１０の両端の圧力を直接導き、切換弁１５はその圧力に基づき動作するものとして説明した。しかし、切換弁１５は固定絞り１０の両端に設けられた不図示の圧力計が測定する圧力に基づき動作するようにしてもよい。

（変形例２）
上述した第１の実施の形態では、容量制御弁１２のスプール１２ａは、バネ１２ｄにより図示右向きの力を受け、パイロットポート１２ｃに入力される外部入力により図示左向きの力を受けた。すなわち、パイロットポート１２ｃに入力される外部入力がバネ１２ｄのバネ圧よりも大きい場合にスプール１２ａは図示右向きの力を受けた。
しかし、容量制御弁１２はバネ１２ｄに代えて第２のパイロットポートを備えてもよい。この場合は、第２のパイロットポートに入力される外部入力により、スプール１２ａは図示右向きの力を受ける。すなわち、第１のパイロットポートに入力される外部入力よりも、第２のパイロットポートに入力される外部入力の方が大きい場合に、スプール１２ａは図示右向きの力を受ける。

（第２の実施の形態）
図２〜３を参照して、本発明による可変容量ポンプの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、サーボピストンの動作にパイロットポンプが吐出する圧油の圧力を用いる点で、第１の実施の形態と異なる。

（構成）
図２は、第２の実施の形態における可変容量油圧ポンプ装置１００Ａの油圧回路図である。図示点線内の構成は、第１の実施の形態と同様である。
可変容量油圧ポンプ装置１００Ａは、第１の実施の形態における構成に加えて、パイロットポンプ２０、電磁比例減圧弁２２、リリーフ弁２３、圧力センサ２４、傾転センサ２５、コントローラ３０、および操作レバー２６を備える。
パイロットポンプ２０は、油圧ポンプ１とともに駆動され、常にサーボピストン５の移動に十分な吐出圧力を有する。パイロットポンプ２０が吐出する圧油は、油路２１に圧送される。
油路２１は、リリーフ弁２３、電磁比例減圧弁２２、容量制御弁１２、および小径室６に接続される。

電磁比例減圧弁２２は、コントローラ３０からの入力に基づき動作し、容量制御弁１２のパイロットポート１２ｃに印加する圧力を制御する。電磁比例減圧弁２２の１次側には油路３２が接続され、パイロットポンプ２０の吐出油が導かれている。吐出油の圧力はリリーフ弁２３で規定される。コントローラ３０からの入力で電磁比例減圧弁２２が切換動作すると、油路２１の圧力を減圧した圧油が電磁比例減圧弁２２の２次側の油路３２に供給される。
圧力センサ２４は、油圧ポンプ１の吐出圧力を測定する。圧力センサ２４が出力する測定圧力を示す信号は、ケーブル２７を経由してコントローラ３０に出力される。

傾転センサ２５は、油圧ポンプ１の吐出容量を制御する斜板４の傾転角を検出する。傾転センサ２５が出力する傾転角を示す信号は、ケーブル２７を経由してコントローラ３０に出力される。
操作レバー２６は、オペレータにより操作され、操作量に比例した電圧を発生するレバーである。操作レバー２６が出力する操作量を示す信号は、ケーブル２９を経由してコントローラ３０に出力される。

コントローラ３０は、圧力センサ２４、傾転センサ２５、および操作レバー２６からの入力に基づき、電磁比例減圧弁２２へ制御信号を出力する演算装置である。図３を参照すると、コントローラ３０は、圧力と目標傾転の関係を示す馬力制御マップ３０ａと、操作量と目標傾転の関係を示す目標傾転マップ３０ｂと、目標傾転と指令電流値の関係を示す電流値マップ３０ｃとを備える。コントローラ３０の処理は後述する。コントローラ３０の出力は、ケーブル３１を経由して電磁比例減圧弁２２に出力される。

（コントローラの機能ブロック図）
図３は、コントローラ３０の機能を説明する機能ブロック図である。コントローラ３０には、圧力センサ２４から圧力Ｐが、傾転センサ２５から傾転角ｑが、操作レバー２６から操作量Ｓが、それぞれ入力される。
コントローラ３０は、圧力センサ２４から入力された圧力Ｐと馬力制御マップ３０ａを用いて傾転角ｑ１を算出する。コントローラ３０は、操作レバー２６から入力された操作量Ｓと目標傾転マップ３０ｂを用いて、要求傾転角ｑ２を算出する。コントローラ３０は、算出した傾転角ｑ１と要求傾転角ｑ２を比較し、小さい方を選択する。以後、傾転角ｑ１と傾転角ｑ２のうち小さい方を上限傾転角ｑｒｅｆと呼ぶ。

コントローラ３０は、上限傾転角ｑｒｅｆと傾転センサ２５から入力された実傾転角ｑの偏差をΔｑとして算出する。すなわち、偏差△ｑ＝ｑｒｅｆ−ｑである。コントローラ３０は、傾転センサ２５から入力された実傾転角ｑと偏差△ｑの和を目標傾転角ｑ＋△ｑとして算出する。コントローラ３０は、目標傾転角ｑ＋△ｑと電流値マップ３０ｃを用いて、指令電流値Ｉを算出し、電磁比例減圧弁２２へ出力する。以上により、油圧ポンプ１の傾転角、すなわち吐出容量はコントローラ３０によって電子制御される。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）可変容量油圧ポンプ装置１００Ａは、油圧ポンプの吐出圧力を測定する圧力測定部、すなわち圧力センサ２４と、サーボピストン５の位置により決定される、油圧ポンプの吐出容量を制御する値、すなわち傾転角を測定する吐出容量測定部、すなわち傾転センサ２５と、オペレータにより油圧ポンプの動作に関する指令が入力される入力部、すなわち操作レバー２６と、を備える。可変容量油圧ポンプ装置１００はさらに、圧力測定部が測定する吐出圧力、吐出容量測定部が測定する値、および入力部への入力に基づき外部入力を生成し、容量制御弁に当該外部入力を出力する算出部、すなわちコントローラ３０および電磁比例減圧弁２２を備える。
可変容量油圧ポンプ装置１００Ａは、サーボピストン５の動作にパイロットポンプ２０が吐出する圧油の圧力を利用する。そのため、油圧ポンプ１の吐出圧が低い場合であってもサーボピストン５を高速に動作させ、油圧ポンプ１の吐出容量を迅速に変化させることができ、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
コントローラ３０は、ユーザによる操作レバー２６への入力操作量による要求吐出容量、すなわち要求傾転角ｑ２、および油圧ポンプ１の吐出圧力による馬力制御吐出容量、すなわち傾転角ｑ１のいずれか小さい値に基づき上限傾転角ｑｒｅｆを決定する。したがって、エンジンストールを生じさせない吐出容量を算出できる。

（第３の実施の形態）
図４を参照して、本発明による可変容量ポンプの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、切換弁１５の動作を決定する圧力の測定点が異なる点で、第１の実施の形態と異なる。

（構成）
図４は、第３の実施の形態における可変容量油圧ポンプ装置１００Ｂの油圧回路図である。小径室６と油路９の間には、固定絞りや逆止弁などの要素が設けられず、油路９が小径室６に直接接続される。
油路９と油路１３の間には、容量制御弁１２に代わって、容量制御弁１７が設けられる。容量制御弁１７は、スプール１７ａと、スリーブ１７ｂと、外部入力を受けるパイロットポート１７ｃと、バネ１７ｄと、固定絞り１７ｅと、固定絞り１７ｆとを備える。容量制御弁１７を通過する圧油の流量は、スプール１７ａとスリーブ１７ｂの相対位置により定まる。

容量制御弁１７は３ポートを備え、油路９、油路１３、およびタンク２と接続される。容量制御弁１７は、スプール１７ａとスリーブ１７ｂの相対位置に基づき、油路９と油路１３を連通させる状態（以下、状態Ａ）と、流路を遮断する状態（以下、状態Ｂ）と、油路１３をタンク２に連通させる状態（以下、状態Ｃ）をとる。
固定絞り１７ｅは、状態Ｃにおける油路１３とタンクの間に設けられる。固定絞り１７ｆは、状態Ａにおける油路９と油路１３の間に設けられる。状態Ａ〜Ｃでは、それぞれ以下の圧力がパイロット管路１８を経由して切換弁１５の一方（図示左方）の受圧部に導かれる。状態Ａでは固定絞り１７ｆの上流の圧力、状態Ｂでは油路９の圧力、状態Ｃでは固定絞り１７ｅの下流の圧力である。以下では、パイロット管路１８を経由して切換弁１５に伝達されるパイロット圧を、圧力１７Ｐと呼ぶ。

切換弁１５は、油路１３の圧力（以下、圧力１３Ｐ）、および前述の圧力１７Ｐに基づき動作する。バネ１５ｃのバネ圧と圧力１７Ｐの和よりも圧力１３Ｐが高い場合は油路１３と油路１６とが連通し、それ以外の場合は油路１６はタンク２と連通する。容量制御弁１７が流路を遮断する状態Ｂでは、油路９の圧力がパイロット管路１８を経由して切換弁１５にパイロット圧として伝達される。そのため、油路９の圧力とバネ１５ｃのバネ圧の和が圧力１３Ｐよりも高くなり、切換弁１５は図４に示す位置に切り替わっており、油路１６、すなわち段付室８がタンク２と連通する。

（第１の方向への移動）
吐出容量を増加させる際、すなわち、サーボピストン５が第１の方向に移動する際の可変容量油圧ポンプ装置１００Ｂの動作を説明する。
パイロットポート１７ｃへの外部指令圧が、バネ１７ｄのバネ圧よりも高い圧力に設定されると、スプール１７ａが図示の位置から左方に移動して油路１３がタンク２と連通される（状態Ｃ）。このとき、小径室６にはポンプ吐出圧が作用しており、サーボピストン５は第１の方向、すなわち図示右側に移動して油圧ポンプ１の吐出容量が増加する。

切換弁１５には、固定絞り１７ｅ上流の圧力である圧力１３Ｐと、固定絞り１７ｅ下流の圧力である圧力１７Ｐが左右一対の受圧部に伝達される。固定絞り１７ｅにおいて圧力損失が生じるため、バネ１５ｃのバネ圧と圧力１７Ｐの和よりも圧力１３Ｐが高くなり、切換弁１５が図示左側に移動して油路１３と油路１６が連通される。そのため大径室７の圧油は、タンク２および段付室８へ流出する。段付室８へ流入した圧油は、段付部５ｃに対してサーボピストン５を第１の方向、すなわち図示右側へ移動させる力を生じさせ、サーボピストン５の移動が促進される。

スリーブ１７ｂがスプール１７ａに対応する位置まで移動すると、油路１３がタンク２および油路９と遮断された状態、すなわち状態Ｂとなり、サーボピストン５の移動が完了する。圧油の流れがなくなると固定絞り１７ｅの前後の圧力が等しくなるので、バネ１５ｃのバネ圧により段付室８がタンク２と連通される。

（第２の方向への移動）
吐出容量を減少させる際の可変容量油圧ポンプ装置１００Ｂの動作を説明する。すなわち、サーボピストン５が第２の方向に移動する動作である。
容量制御弁１７のパイロットポート１７ｃへの外部指令圧が、バネ１７ｄのバネ圧よりも低い圧力に設定されると、スプール１７ａが図示右側に移動して油路９と油路１３が連通される。すなわち、状態Ａでは、固定絞り１７ｆ上流の圧力が圧力１７Ｐとして切換弁１５の左方の受圧部に導かれる。大径室７が受ける圧力は、固定絞り１７ｆの圧力損失により小径室６が受ける圧力よりも低いが、大径部５ｂの受圧面積は小径部５ａの受圧面積よりも大きい。そのため、小径部５ａが受ける第１の方向の力よりも、大径部５ｂが受ける第２の方向の力が大きい。

前述のとおり、サーボピストン５が静止している状態では段付室８はタンク２と連通しているので、段付室８には圧油が存在せず段付室８の圧力はサーボピストン５に対していずれの方向の力も発生させない。したがって、サーボピストン５は第２の方向に移動する。
サーボピストン５が移動を開始した後も、固定絞り１７ｆにおける圧力損失により、固定絞り１７ｆ上流の圧力１７Ｐは固定絞り下流の圧力１３Ｐよりも大きい。そのため、切換弁１５が段付室８とタンク２を連通させる状態は維持される。
サーボピストン５の移動に連動するスリーブ１７ｂの位置が、スプール１７ａに対応する位置に達すると、油路９と油路１３が遮断された状態Ｂとなり、サーボピストン５の移動が停止する。

上述した第３の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）可変容量油圧ポンプ装置１００Ｂは、吐出容量が可変の油圧ポンプ１と、吐出容量を制御する容量制御部１１０Ｂとを備える。容量制御部１１０Ｂは、大径部５ｂおよび小径部５ａを備え、第１の方向に移動すると油圧ポンプ１の吐出容量を増加させ、第１の方向と反対の第２の方向に移動すると油圧ポンプ１の吐出容量を減少させるサーボピストン５と、小径部５ａの端部に設けられ、油圧ポンプ１の吐出圧が導入される小径室６と、大径部５ｂの端部に設けられ、タンク圧および油圧ポンプ１の吐出圧のいずれかが選択的に導入される大径室７と、小径部５ａおよび大径部５ｂの接続部に設けられ、タンク圧および大径室７のいずれかが選択的に連通される段付室８と、外部入力に応じて、大径室７に油圧ポンプ１の吐出圧を導入する第１切換位置、および大径室７にタンク圧を導入する第２切換位置に切り換わる容量制御弁１７と、吐出容量を増大させる際は段付室８と大径室７を連通させる第１切換位置に切り換わり、吐出容量を減少させる際は段付室８とタンク２を連通させる第２切換位置に切り換わる切換弁１５とを備える。
容量制御弁１７は、外部入力が未満バネ１７ｄのバネ圧よりも低い圧力に設定されると油圧ポンプの１吐出圧を大径室７に導入する第１切換位置に切り換わり、外部入力がバネ１７ｄのバネ圧よりも高い圧力に設定されると大径室７にタンク圧を導入する第２切換位置に切り換わる。容量制御弁１７は、第１切換位置において油圧ポンプ１の吐出油が通過する流路に設けられた第１絞り１７ｆと、第２切換位置において大径室７から排出された圧油が通過する流路に設けられた第２絞り１７ｅとを有する。切換弁１５は、第１および第２絞り１７ｅ，１７ｆの前後の圧力に基づき動作する。

吐出容量を大きくするとき、容量制御弁１７に外部入力、すなわち外部指令圧を与えて切換え、大径室７をタンク２に連通させる。小径室６に作用している油圧ポンプ１の吐出圧でサーボピストン５は図４で右方に移動する。サーボピストン５の右方への移動に伴って大径室７から圧油が排出される。排出油が絞り１７ｅを通過するときに発生する差圧により切換弁１５を図４の右側の位置に切換え、大径室７から排出される圧油を段付室８に導く。段付室８に導入された圧油によりサーボピストン５の右方への移動がアシストされる。その結果、サーボピストン５の移動、すなわち可変容量油圧ポンプ１の容量変化を迅速に行うことができる。
サーボピストン５の現在位置とサーボピストン５が当該外部入力に対応する位置との偏差が小さくなり、タンク２へ流入する油量が減少した場合に以下の利点がある。大径室７から排出された圧油は段付室８へ流入するので大径室７、すなわち、油路１３の背圧を低く抑えられる。そのため、サーボピストン５の移動、すなわち可変容量油圧ポンプ１の容量変化を迅速に行うことができる。
油圧ポンプ１の吐出容量を減少させる際は、すなわち、サーボピストン５を第２の方向に移動させる際は、切換弁１５により段付室８とタンク２が連通されるので、サーボピストン５の移動を妨げることもない。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。たとえば、図４の可変容量油圧ポンプ装置１００Ｂでは容量制御用圧として油圧ポンプ１の吐出圧を用いたが、図２で説明したように、パイロットポンプ２０の圧油を容量制御用圧として利用してサーボピストン５を駆動するようにしてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ … 可変容量油圧ポンプ
５ … サーボピストン
５ａ … 小径部
５ｂ … 大径部
５ｃ … 段付部
６ … 小径室
７ … 大径室
８ … 段付室
１０ … 絞り
１２、１７ … 容量制御弁（容量制御弁）
１５ … 切換弁
１７ｅ、１７ｆ … 絞り
１００，１００Ａ，１００Ｂ… 可変容量油圧ポンプ装置
１１０，１１０Ｂ… 容量制御部

Claims (5)

1. 吐出容量が可変の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出容量を制御する容量制御部とを備えた可変容量油圧ポンプ装置であって、
   前記容量制御部は、
   大径部および小径部を備え、第１の方向に移動すると前記吐出容量を増加させ、第１の方向と反対の第２の方向に移動すると前記吐出容量を減少させるサーボピストンと、
   前記小径部の端部に設けられ、容量制御用圧が導入される小径室と、
   前記大径部の端部に設けられ、タンク圧および前記容量制御用圧のいずれかが選択的に導入される大径室と、
   前記小径部および前記大径部の接続部に設けられ、タンク圧および前記大径室のいずれかが選択的に連通される段付室と、
   前記大径室に前記容量制御用圧を導入する第１切換位置と、前記大径室にタンク圧を導入する第２切換位置と、前記大径室への前記容量制御用圧の導入および前記大径室へのタンク圧の導入を阻止する第３切換位置とを有し、外部入力に応じて前記第１乃至第３切換位置のいずれかに切り換わる容量制御弁と、
   前記吐出容量を増大させる際は前記段付室と前記大径室を連通させる第１切換位置に切り換わり、前記吐出容量を減少させる際は前記段付室とタンクを連通させる第２切換位置に切り換わる切換弁とを備える可変容量油圧ポンプ装置。
2. 請求項１に記載の可変容量油圧ポンプ装置において、
   前記容量制御用圧を前記小径室へ導く油路中に設けられる絞りをさらに備え、
   前記切換弁は、前記小径室に前記容量制御用圧が導入される際に生じる前記絞りの前後の圧力に基づき、前記段付室と前記大径室を連通させる前記第１切換位置に切り換わる、可変容量油圧ポンプ装置。
3. 請求項１に記載の可変容量油圧ポンプ装置において、
   前記外部入力は、前記吐出容量を減少させるときは所定値未満、増大させるときは所定値を超える入力であり、
   前記容量制御弁は、前記第１切換位置において前記容量制御用圧の油が通過する流路に設けられた第１絞りと、前記第２切換位置において前記大径室から排出された圧油が通過する流路に設けられた第２絞りとを有し、
   前記切換弁は、前記第１および第２絞り，の前後の圧力に基づき動作する、可変容量油圧ポンプ装置。
4. 請求項１に記載の可変容量油圧ポンプ装置において、
   前記油圧ポンプの吐出圧力を測定する圧力測定部と、
   前記サーボピストンの位置により決定される、前記油圧ポンプの吐出容量を制御する値を測定する吐出容量測定部と、
   オペレータにより前記油圧ポンプの動作に関する指令が入力される入力部と、
   前記圧力測定部が測定する吐出圧力、前記吐出容量測定部が測定する値、および前記入力部への入力に基づき前記外部入力を生成し、前記容量制御弁に当該外部入力を出力する算出部、とをさらに備える可変容量油圧ポンプ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変容量油圧ポンプ装置において、
   前記容量制御弁は、前記サーボピストンの位置に基づき動作するスリーブと、前記外部入力に基づき動作するスプールを備えるサーボ弁であり、前記スリーブの位置と前記スプールの位置の偏差に応じた前記第１乃至第３切換位置のいずれかに切り換わる、可変容量油圧ポンプ装置。
   

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