JP2801583B2 - 可変容量形ポンプの流量制御装置 - Google Patents

可変容量形ポンプの流量制御装置

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JP2801583B2
JP2801583B2 JP8171374A JP17137496A JP2801583B2 JP 2801583 B2 JP2801583 B2 JP 2801583B2 JP 8171374 A JP8171374 A JP 8171374A JP 17137496 A JP17137496 A JP 17137496A JP 2801583 B2 JP2801583 B2 JP 2801583B2
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政浩 松尾
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、建設機械およびそ
の他の一般の産業機械に関連して有利に実施することが
できる可変容量形ポンプの流量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】典型的な先行技術は実開昭63−193
786に開示されており、これは図4に示される。可変
容量形ポンプ1のポンプ傾転部材2に連結されたサーボ
ピストン3は、油圧室4に常時、導かれているポンプ油
圧によって図4の左方に押圧されている。この油圧室4
と対向するもう1つの油圧室5は、切換え弁6によって
タンク7に、またはポンプ1からの圧油が供給される管
路8に切換えて接続される。切換え弁6において、スプ
ール9の一端部には、ばね10が当接し、他端部にはパ
イロットピストン11が当接する。スリーブ12は、フ
ィードバックレバー13の一端部に連結され、その中間
部は支点14となっており、他端部はサーボピストン3
に連結される。
【0003】パイロットピストン11の油圧室16に
は、可変容量形ポンプ1よる油圧が導かれる。したがっ
て可変容量形ポンプ1の負荷が増大して馬力が増大し、
油圧室16の油圧Piが上昇すると、パイロットピスト
ン11はスプール9をばね10のばね力に抗して図4の
右方に変位させる。したがって油圧室5がタンク圧に低
下してサーボピストン3が図4の左方に変位する。これ
によって傾転角αが小さくなり、ポンプ1の流量が低下
する。フィールドバックレバー13は、スリーブ12を
スプール9に追従して右方に変位し、油圧室5が遮断さ
れる。こうしてパイロット圧Piの上昇に伴って可変容
量形ポンプ1の流量が減少される。
【0004】これとは逆に、油圧が低下したときには、
パイロットピストン11はばね10のばね力によって左
方に変位し、これに応じてスプール9が変位することに
よって油圧室5がポンプ圧に上昇してサーボピストン3
は右方に移動し、傾転角αが増大し、ポンプ1の流量が
増大する。スリーブ12は、レバー13によってスプー
ル9に追従して左方に変位して油圧室5が遮断される。
【0005】可変容量形ポンプ1の最大流量を段階的に
調整するために、パイロットピストン11の背後に流量
制御ピストン17が設けられる。この流量制御ピストン
17のための油圧室18に、油圧Pmが作用しないとき
には、流量制御ピストン17は図4の左方へ後退する。
これによってパイロットピストン11は油圧室16の油
圧Piが予め定める所定圧力未満では後退限の位置に変
位してサーボピストン3がストッパ15に当接するまで
変位してポンプ1の傾転角αが最大となり、第1の最大
流量が得られる。
【0006】油圧室18に油圧Pmを導くと、流量制御
ピストン17は前進限に位置してパイロットピストン1
1の後退限を図4の右方に変更する。これによってサー
ボピストン3は、ストッパ15から離間して第1最大流
量未満であるもう1つの第2の最大流量が得られる。
【0007】したがって油圧負荷の変動にかかわらず第
2の最大流量を得るために、流量制御ピストン17を右
方に変位することができるようにするには、ポンプ1の
最大負荷圧力に対応して油圧室18に導く油圧Pmを高
い圧力にする必要がある。そのようにすると油圧Pmを
発生するための油圧源の駆動に必要な動力が増大し、ま
た圧油のシール性を確実に行う必要があり、さらにまた
その油圧Pmが小さくてすむようにするには、流量制御
ピストン17の油圧室18に臨む受圧面積S2をできる
だけ大きくしなければならず、構成が大形化する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可変
容量形ポンプの吐出圧をパイロット圧Pdとして用いて
そのパイロット圧の上昇に伴って流量を減少させる構成
において、最大流量をできるだけ小さい油圧Pmで段階
的に小さく変化することができるようにした可変容量形
ポンプの流量制御装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、スリーブに嵌
挿されたスプールの一端部にばねを当接し、他端部にパ
イロットピストンを当接可能である切換え弁と、切換え
弁の油圧切換えによって作動して可変容量形ポンプの傾
転角を変えるサーボピストンと、このサーボピストンと
切換え弁のスリーブとを連動するためのフィードバック
レバーとを含み、パイロットピストンがスプールをばね
のばね力に抗して変位することによって、可変容量形ポ
ンプの流量が小さく変化される可変容量形ポンプの流量
制御装置において、パイロットピストンは、スプールの
前記他端部に当接可能である大径部と、大径部よりも小
径であって大径部からスプールとは反対側に連なる小径
部とを有し、これによって大径部と小径部との間に段差
を有し、パイロットピストンを収納するケーシングは、
前記段差が臨む第1油圧室を有し、この第1油圧室に
は、可変容量形ポンプの油圧が導かれ、前記ケーシング
にはまた、パイロットピストンの小径部の端部に当接可
能な流量制御ピストンが収納されて第2油圧室を規定
し、流量制御ピストンのパイロットピストン側への前進
位置を制御するストッパ手段が設けられ、パイロットピ
ストンの第1油圧室側の第1受圧面積は、流量制御ピス
トンの第2油圧室側の第2受圧面積よりも小さく選ばれ
ることを特徴とする可変容量形ポンプの流量制御装置で
ある。 また本発明は、流量制御ピストンは、第2油圧室に臨ん
で前記第2受圧面積を有する補助大径部と、補助大径部
よりも小径であってパイロットピストンの前記小径部の
端部に当接する補助小径部とを有し、これによって補助
大径部と補助小径部との間に補助段差を有し、前記スト
ッパ手段は、補助小径部を挿通するケーシングに形成さ
れ、かつ前記段差に当接するストッパ面によって構成さ
れることを特徴とする。 また本発明は、ケーシングには、パイロットピストンの
小径部と、流量制御ピストンの補助小径部との当接位置
でタンクに連結するドレン油路が形成されることを特徴
とする。
【0010】本発明に従えば、パイロットピストン38
の大径部と小径部との間に形成される段差はケーシング
に形成された第1油圧室43に臨み、この第1油圧室4
3に可変容量形ポンプの油圧Pdが導かれる構成とさ
れ、この第1油圧室43には、流量制御ピストン55が
臨まない構成となっており、しかも第1油圧室43に臨
むパイロットピストン38の段差42によって形成され
る第1受圧面積S1による力Pd・S1は、第2油圧室
56に臨む流量制御ピストン55の第2受圧面積S2に
よる力Pm・S2と同一方向であって、切換え弁27の
スプール36を可変容量形ポンプ25の流量が小さくす
るように変位する方向であるので、第2油圧室56に導
く油圧Pmは、第1油圧室43に導かれる可変容量形ポ
ンプの最大吐出圧にかかわらず、もっと小さい値に設定
することができる。したがってこの第2油圧室56に流
量制御ピストン55をストッパ手段60によって制限さ
れる前進位置まで押すための油圧Pmは、可変容量形ポ
ンプの負荷が大きい馬力出力時であっても、小さい値で
よい。これによって第2油圧室56に導く油圧Pmの動
力がわずかでよく、またその第2油圧室56への圧油の
シールを低い圧力に耐えることができるようにすればよ
く、構成が簡略化されることになる。 したがって本発明では、第2油圧室の油圧Pmをタンク
圧としたPm=0である状態では、ばね37によるばね
力によって、スプール36と、第1油圧室43の油圧P
dが作用しているパイロットピストン38を図1の左方
に後退させて、サーボピストン30の働きによって可変
容量形ポンプは第1の最大流量Qmax1が達成される
ように、大きな傾転角αとされる。 第2油圧室56に油圧Pmを導くことによって、流量制
御ピストン55に作用する力Pm・S2は、パイロット
ピストン38に第1油圧室43の油圧Pdによる力Pd
・S1とともに、スプール36をばね37のばね力Fに
抗して変位させ、流量制御ピストン55はストッパ手段
60による前進位置にもたらされる。したがってサーボ
ピストン30が図1の左方の小流量側に移動し、可変容
量形ポンプ25は、第1最大流量Qmax1未満の第2
の最大流量Qmax2に対応した傾転角αとされる。 本発明に従えば、パイロットピストン38の第1油圧室
43側の受圧面積S1は、流量制御ピストン55の第2
油圧室56側の第2受圧面積S2よりも小さく選ばれて
いるので、このことによって、第2油圧室56に導かれ
る油圧Pmをさらに小さくすることができる。これによ
って油圧Pmを得るための動力がわずかでよく、また圧
油のシール構造を簡略化することができる。 さらに本発明に従えば、流量制御ピストン55は、補助
大径部57と補助小径部58とによって補助段差59を
形成するように構成されており、この補助段差59に、
ケーシングのストッパ面60が当接するようにストッパ
手段が構成されるので、構成の簡略化を図ることができ
る。 本発明に従えば、パイロットピストン38の小径部41
と流量制御ピストン55の補助小径部58との当接位置
74でタンクに連結されているので、このドレン油路6
5によって、第1および第2油圧室43,56に供給さ
れる圧油の前記当接位置74での吐出圧力による圧ごも
りなどによる作動不良を防止し、パイロットピストン3
8および流量制御ピストン55の変位を確実にすること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
構成を示す断面図である。本発明に従う可変容量形油圧
ポンプ25の流量制御装置は、基本的には、可変容量形
ポンプ25のたとえば斜板またはシリンダブロックなど
の傾転部材33を傾転駆動するためのサーボ駆動手段2
6と、サーボ駆動手段26に連結される切換え弁27
と、切換え弁27を制御する流量制御手段28とを含
む。サーボ駆動手段26において、ケーシング29に
は、サーボピストン30が収納される。第1の最大流量
Qmax1に対応するサーボピストン30の変位量は、
ケーシング29に螺合する調整ボルトであるストッパ3
1によって設定される。ケーシング29のストッパ31
とは反対側の油圧室47には、管路48,49を介する
ポンプ25からの油圧が常時導かれる。油圧室40は、
管路51から、切換え弁27によって、タンクに接続さ
れ、またはポンプ25の油圧が導かれる。サーボピスト
ン30には、可変容量形ポンプ25の傾転部材33が連
結され、その傾転角度が変化される。
【0012】切換え弁27において、ケーシング本体3
4には、スリーブ35が変位自在に収納されており、こ
のスリーブ35にはスプール36が嵌挿される。スプー
ル36の一端部には、ばね37が当接される。スプール
36の他端部には、パイロットピストン38の一端部が
当接可能である。
【0013】フィードバックレバー67の一端部は、サ
ーボピストン30にピン結合される。このレバー67
は、支点68のまわりに角変位可能であり、他端部はス
リーブ35にピン結合される。
【0014】ばね37は、ばね定数が小さいコイル状ば
ね37aと、そのばね37a内に配置され、ばね37a
よりもばね定数が大きいばね37bとから成る。
【0015】スプール36の前記他端部側に配置される
パイロットピストン38は、ケーシング本体34に収納
されたシリンダ部材39内に収納され、スプール36の
前記他端部に当接可能である大径部40と、この大径部
40よりも小径であって大径部40からスプール36と
は反対側(図1の左方)に連なる小径部41とから成
る。こうしてパイロットピストン38には、大径部40
と小径部41との間に段差42を有する。
【0016】シリンダ部材39には、段差42が臨む第
1油圧室43が形成される。第1油圧室43には、油路
44,45を介して可変容量形ポンプ25からの圧油が
供給されて、アクチュエータに供給される圧油と同一の
油圧がパイロット圧Pdとして導かれる。
【0017】サーボ駆動手段26において、サーボピス
トン30の大径部30aと小径部30bとの段差に臨む
油圧室47には、管路48,49を介して可変容量形ポ
ンプ25から常時油圧が導かれる。サーボピストン30
の大径部30aの小径部30bとは反対側の端部が臨む
油圧室50は、油路51を経て切換え弁27に接続され
る。サーボピストン30の大径部30aは、調整ボルト
31によって位置が調整されるストッパ52によって、
図1における右方への変位が制限される。大径部30a
がストッパ52に当接した状態で可変容量形ポンプ25
の傾転部材33の最大の傾転角αが得られ、これによっ
て第1の最大流量Qmax1で圧油を供給することがで
きる。サーボピストン30が図1の左方に変位するにつ
れて、可変容量形ポンプ25の傾転角αが小さく変化さ
れて流量が小さくなる。
【0018】ケーシング本体34にはまた、もう1つの
シリンダ部材54が固定される。ケーシング本体34と
シリンダ部材39,54とは、ケーシングを構成する。
シリンダ部材54には、流量制御ピストン55が収納さ
れる。スプール36とパイロットピストン38と流量制
御ピストン55とは、ばね37とともに一直線上に軸線
をそれぞれ有する。
【0019】流量制御ピストン55は、シリンダ部材5
4の第2油圧室56に臨む補助大径部57と、補助大径
部57に連なり補助大径部57よりも小径であってパイ
ロットピストン38の小径部41の端部に当接する補助
小径部58とから成る。補助大径部57と補助小径部5
8との間に補助段差59が形成される。補助段差59が
シリンダ部材54に形成されたストッパ面60に当接す
ることによって、流量制御ピストン55のパイロットピ
ストン38側への前進位置が制限される。ストッパ面6
0はストッパ手段を構成する。第2油圧室56には、油
路61を介して第1最大流量Qmax1未満の第2最大
流量Qmax2を設定するための油圧Pmが導かれる。
【0020】パイロットピストン38の第1油圧室43
に臨む段差42の第1受圧面積S1は、流量制御ピスト
ン55の第2油圧室56に臨む補助大径部57の第2受
圧面積S2よりも小さく選ばれる(S1<S2)。パイ
ロットピストン38の小径部41は、シリンダ部材39
に形成された軸孔63を挿通し、ドレン室64において
流量制御ピストン55の補助小径部58の端部に当接す
る。ドレン室64は、シリンダ部材39に形成されたド
レン油路65を経てタンク66に接続される。
【0021】サーボピストン30は、前述のようにフィ
ードバックレバー67の一端部に角変位可能に連結さ
れ、このフィードバックレバー67の他端部はスリーブ
35に相互に角変位可能にピン結合される。フィードバ
ックレバー67の両端部間の中間の部分は支点68によ
って角変位可能に支持される。
【0022】図2は、図1に示される本発明の実施の一
形態の油圧回路図である。第2油圧室56に2位置電磁
開閉弁46を介して圧油を導くパイロット圧用ポンプ6
2は、可変容量形ポンプ25とともにたとえばディーゼ
ル機関などの駆動源に連結される。このポンプ62は、
たとえば小形のギアポンプなどであってもよく、油路6
1の油圧Pmは、アクチュエータ46に供給される可変
容量形ポンプ25からの最大吐出圧に比べて充分に小さ
くてよい。
【0023】図3は、図1および図2に示される可変容
量形ポンプ25の流量制御装置の特性を示す図である。
可変容量形ポンプ25による第1最大流量Qmax1を
得るために、ポンプ62による第2油圧室56の油圧P
mをタンク圧としてPm=0とする。ポンプ25の油圧
Pdがばね37によるスプール36に作用する図1の左
方へのばね力Fに比べて、 Pd・S1 < F …(1) であるとき、流量制御ピストン55は、パイロットピス
トン38によってスプール36を介するばね37のばね
力で図1の左方に後退されて押し戻されている。これに
よって油路51は、切換え弁27の働きによってタンク
圧とされる。したがってサーボ駆動手段26の油圧室5
0はタンク圧とされる。したがってサーボピストン30
はストッパ52に当接し、可変容量形ポンプ25の傾転
部材33の傾転角αは最大となる。これによってポンプ
25からは第1の最大流量Qmax1の圧油が供給さ
れ、特性70が得られる。サーボピストン30が図1の
右方端に変位することによってフィードバックレバー6
7が支点68のまわりに角変位し、そのためスリーブ3
5はスプール36に追従して図1の左方に変位し、これ
によって油路51および油圧室50は、タンク66から
遮断され、第1の最大流量Qmax1が設定されたまま
になる。
【0024】アクチュエータ46の負荷がさらに増大す
ると、これに応じてポンプ25の吐出圧、したがって第
1油圧室43のパイロット圧Pdが増大し、したがって
前述の式3が成立せず、パイロットピストン38はスプ
ール36をばね37のばね力に抗して右方に変位する。
これによって油路51および油圧室50の油圧が上昇
し、サーボピストン30は図1の左方に変位し、可変容
量形ポンプ25の流量が減少し、馬力制御が行われる。
サーボピストン30の変位によって、フィードバックレ
バー67はスリーブ35をスプール36に追従変位させ
る。
【0025】可変容量形ポンプ25の吐出圧が負荷の増
大に応じて、さらに増大すると、パイロットピストン3
8はスプール36をばね37のばね力に抗してさらに図
1の右方に変位させる。ばね37は、2つのばね37
a,37bを有する。スプール36は、その図1におけ
る右方への変位量が小さいときには、ばね定数が小さい
ばね37aのばね力に主として抗して変位されて特性7
1が得られるが、パイロットピストン38によるスプー
ル36をさらに右方に変位させる力が増大すると、ばね
定数が大きい方のばね37bによるばね力もまた増大
し、こうして図3の特性71に続いて緩やかな特性72
が得られる。
【0026】可変容量形ポンプ25によって前述の第1
の最大流量Qmax1未満の第2の最大流量Qmax2
を得るには、ポンプ62から第2油圧室56に油圧Pm
を導く。このとき、 F < Pd・S1+Pm・S2 …(2) が成立する。これによってポンプ62からの油圧Pmに
よって流量制御ピストン55の段差59はストッパ面6
0に当接し、パイロットピストン38の後退限の位置を
図1の右方に変更する。したがってスプール36は図1
の右方に変位して油路51および油圧室50の油圧が低
下してサーボピストン30はストッパ52から図1の左
方に離間し、可変容量形ポンプ25の傾転角αが小さく
変化して特性73が得られる。これによって可変容量形
ポンプ25の圧油は第2の最大流量Qmax2に設定さ
れる。サーボピストン30に連動してフィードバックレ
バー67は、スリーブ35をスプール36に追従させて
図1の右方に変位させ、油路51および油圧室50を遮
断する。その他の動作は前述の動作と同様である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、第1油圧室43に導か
れる可変容量形ポンプの吐出圧の変動にかかわらず、第
2油圧室56に導かれる油圧Pmを設定し、その第2油
圧室56に導かれる油圧Pmを、可変容量形ポンプの最
大負荷に対応する大きな馬力の出力時においても、その
可変容量形ポンプの吐出圧に比べて充分小さく設定する
ことができるので、その第2油圧室56に導かれる油圧
Pmのための動力がわずかでよく、またシール構造を簡
略化することができて、可変容量形ポンプの最大流量を
小さい値Qmax2に設定することが可能となる。
【0028】また本発明によれば、パイロットピストン
38の第1油圧室43側の第1受圧面積S1に比べて、
流量制御ピストン55の第2油圧室56側の第2受圧面
積S2未満に選ぶことによって、第2油圧室56に導く
油圧Pmをさらに低く設定することができるようにな
る。
【0029】さらに本発明によれば、流量制御ピストン
56は補助大径部57と補助小径部58とによる補助段
差59を有する構成とし、この補助段差59がケーシン
グに形成されたストッパ面60に当接して小さい方の最
大流量Qmax2を達成するときにおける流量制御ピス
トン55の前進限位置を設定するように構成したので、
構成の簡略化を図ることができるという効果もある。
【0030】また本発明によれば、パイロットピストン
38の小径部41と流量制御ピストン55の補助小径部
58との当接位置74はタンクにドレン油路65で連結
され、これによって吐出圧による圧ごもりなどの作動不
良を防止することができ、パイロットピストン38およ
び流量制御ピストン55の変位を確実に達成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の構成を示す断面図であ
る。
【図2】図1に示される本発明の実施の一形態の油圧回
路図である。
【図3】可変容量形ポンプ25の流量制御装置の特性を
示す図である。
【図4】典型的な先行技術を示す図である。
【符号の説明】
25 可変容量形ポンプ 26 サーボ駆動手段 27 切換え弁 30 サーボピストン 31 調整ボルト 33 傾転部材 34 ケーシング本体 35 スリーブ 36 スプール 37 ばね 38 パイロットピストン 40 大径部 41 小径部 42 段差 43 第1油圧室 46 アクチュエータ 55 流量制御ピストン 56 第2油圧室 57 補助大径部 58 補助小径部 59 補助段差 60 ストッパ面 62 パイロット圧用ポンプ 65 ドレン油路 66 タンク 67 フィードバックレバー 68 支点

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリーブに嵌挿されたスプールの一端部
    にばねを当接し、他端部にパイロットピストンを当接可
    能である切換え弁と、 切換え弁の油圧切換えによって作動して可変容量形ポン
    プの傾転角を変えるサーボピストンと、 このサーボピストンと切換え弁のスリーブとを連動する
    ためのフィードバックレバーとを含み、 パイロットピストンがスプールをばねのばね力に抗して
    変位することによって、可変容量形ポンプの流量が小さ
    く変化される可変容量形ポンプの流量制御装置におい
    て、 パイロットピストンは、 スプールの前記他端部に当接可能である大径部と、 大径部よりも小径であって大径部からスプールとは反対
    側に連なる小径部とを有し、これによって大径部と小径
    部との間に段差を有し、 パイロットピストンを収納するケーシングは、前記段差
    が臨む第1油圧室を有し、 この第1油圧室には、可変容量形ポンプの油圧が導か
    れ、 前記ケーシングにはまた、パイロットピストンの小径部
    の端部に当接可能な流量制御ピストンが収納されて第2
    油圧室を規定し、 流量制御ピストンのパイロットピストン側への前進位置
    を制御するストッパ手段が設けられ、 パイロットピストンの第1油圧室側の第1受圧面積は、
    流量制御ピストンの第2油圧室側の第2受圧面積よりも
    小さく選ばれることを特徴とする可変容量形ポンプの流
    量制御装置。
  2. 【請求項2】 流量制御ピストンは、 第2油圧室に臨んで前記第2受圧面積を有する補助大径
    部と、 補助大径部よりも小径であってパイロットピストンの前
    記小径部の端部に当接する補助小径部とを有し、これに
    よって補助大径部と補助小径部との間に補助段差を有
    し、 前記ストッパ手段は、 補助小径部を挿通するケーシングに形成され、かつ前記
    段差に当接するストッパ面によって構成されることを特
    徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプの流量制御装
    置。
  3. 【請求項3】 ケーシングには、パイロットピストンの
    小径部と、流量制御ピストンの補助小径部との当接位置
    でタンクに連結するドレン油路が形成されることを特徴
    とする請求項2記載の可変容量形ポンプの流量制御装
    置。
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