JP2859878B2 - 可変容量形ポンプの制御装置 - Google Patents

可変容量形ポンプの制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、可変容量形ポンプから吐出される作動油の
流量や圧力を電磁比例式流量方向制御弁によりフィール
ドバック制御する可変容量形ポンプの制御装置に関す
る。
〈従来の技術〉 従来、この種の可変容量形ポンプの制御装置として、
例えば特開昭62−225788号公報に記載のものが知られて
いる。この制御装置は、バイアススプリングに抗して斜
板を中立方向へ傾動させる斜板シリンダを有する可変容
量形ポンプと、上記斜板シリンダのシリンダ室をポンプ
の吐出ライン(オフセット位置)とタンクとに切換接続
するサーボ弁と、吐出ラインからのパイロット圧を受け
てサーボ弁の2次ポートに連通している上記シリンダ室
を吐出ラインに切換連通する安全弁と、吐出ラインに設
けた圧力センサおよび斜板に設けた斜板角センサからの
フィードバック信号と圧力設定信号および流量設定信号
との偏差に比例した制御信号を上記サーボ弁のソレノイ
ドに出力する制御アンプからなる。そして、設定信号と
フィードバック信号との偏差が大きいとき、サーボ弁を
介して斜板シリンダのシリンダ室をタンクに開放して吐
出量を増加させる一方、上記偏差が小さいとき、サーボ
弁を介してシリンダ室に吐出圧を導いて吐出量を減少さ
せて、所望のライン圧力と流量を得るようになってい
る。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記従来の制御装置は、サーボ弁がオフセ
ット位置でシリンダ室を吐出ラインに接続するようにな
っているため、吐出ラインの圧力が例えば5kg/cm2以下
の低圧である場合、設定信号とフィードバック信号の偏
差が小さくなると、低い吐出圧では斜板シリンダがバイ
アススプリングに抗して斜板を十分傾動し得ず、吐出量
が最大となって制御不能になるという欠点がある。ま
た、上記従来の制御装置は、斜板角センサが検出する傾
斜傾角を吐出量の実測値とみなしてフィードバック制御
をしているため、吐出圧と共に増大する漏れによる容積
効率の低下分だけ制御精度が悪化し、制御アンプ内に容
積効率補正回路があるものの容積効率そのものが経時変
化するため正確な補正は困難である。
そこで、本発明の目的は、吐出ラインにサーボ弁を設
けこれを制御操作弁として用い、同時に、流量のフィー
ドバックセンサとしても使用することによって、簡素か
つ安価な構成でもって、吐出圧変動や経時変化によるポ
ンプの容量効率の変化の影響を受けないで、吐出ライン
の流量や圧力を目標値に高精度に制御でき、しかも低圧
を含む全域で外乱の影響を受けにくく正確に流量を制御
できる可変容量形ポンプの制御装置を提供することであ
る。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の第1の可変容量形
ポンプの制御装置は、第1図に例示するように、可変容
量形ポンプ1の吐出ライン5に介設され、ソレノイド7a
に印加される制御信号Cの大きさに比例するように上記
吐出ライン5と負荷ライン20との間の開度を制御する電
磁比例式流量方向制御弁7と、この電磁比例式流量方向
制御弁7の上記開度を検出して、上記開度に比例した出
力信号Qを出力する弁開度検出手段8と、上記電磁比例
式流量方向制御弁7の前後の差圧に応動して上記吐出量
可変要素4を吐出ライン5とタンク14とに切換接続する
圧力制御弁9と、目標流量を表わす流量設定信号Q0と上
記弁開度検出手段8の出力信号Qとの偏差に比例した制
御信号Cを上記ソレノイド7aに出力する電子コントロー
ラ16を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第2の可変容量形ポンプの制御装置
は、上記第1の制御装置の構成機器に上記負荷ライン20
の圧力を検出して、それに対応した電気信号を出力する
圧力検出手段15を加えるとともに、電子コントローラ16
を、目標流量を表わす流量設定信号Q0と上記弁開度検出
8の出力信号Qとの偏差および目標圧力を表わす圧力設
定信号P0と上記圧力検出信号15の出力信号Pとの偏差の
増大につれて増大する制御信号Cを上記ソレノイド7aに
出力するものにしたことを特徴とする。上記電磁比例式
流量方向制御弁7は、上記ソレノイド7aに印加される制
御信号の大きさが設定値よりも小さいときに負荷ライン
20をタンク14に連通するように切り換わる弁にすること
ができる。
〈作用〉 第1の可変容量形ポンプ1の制御装置において、上記
弁開度検出手段8は、上記電磁比例式流量方向制御弁7
の開度を検出し、検出した開度に比例した出力信号Qを
電子コントローラ16に出力する。電子コントローラ16
は、目標流量を表わす流量設定信号Q0と上記弁開度検出
手段の出力信号Qとの偏差を求め、この偏差に比例した
制御信号Cを上記電磁比例式流量方向制御弁7のソレノ
イド7aに出力する。そして、ソレノイド7aは、上記制御
信号Cの大きさに上記開度を比例させる。このとき、上
記電磁比例式流量方向制御弁7の前後,つまり上記吐出
ライン5と負荷ライン20との差圧は、この差圧に応動す
る圧力制御弁9が、吐出量可変要素4を吐出ライン5と
タンク14とに切換接続するから、ポンプ1の吐出量が調
整されて常に一定に保たれるので、正確な流量制御がな
される。
即ち、電磁比例式流量方向制御弁7の吐出ライン5と
負荷ライン20との間の開度は、その開度の検出信号によ
るフィードバック制御で目標流量に対応するように一定
値に保たれ、上記制御弁7の前後の差圧は、圧力制御弁
9によるポンプ1の吐出量調整で一定値に保たれるか
ら、電磁比例式流量方向制御弁7を通過して負荷ライン
20へ向かう圧油の流量は、常に一定になる。つまり、吐
出圧の変動や経時変化でポンプ1の漏れ(容積効率)が
変化しても、圧力制御弁9が流量方向制御弁7を通過す
る圧油の流量を一定になるように斜板傾転角を調整して
しまうので、システムとして内部漏れが増えても制御流
量(流量方向制御弁7を負荷ライン20へ向かって通過す
る流量)が常に目標値になるのである。換言すれば、制
御流量は、ポンプ1の容積効率の影響を受けないで目標
流量となり、結果的に容積効率が自動補正されることに
なる。
さらに、電磁比例式流量方向制御弁7が、吐出ライン
5の圧力と負荷ライン20の圧力との間に差圧を発生させ
るので、負荷ライン20の圧力(ユーザーが使用できる圧
力)が低い場合でも、吐出ライン5の圧力を制御に必要
な最低圧力にして流量を正確に制御することができる。
第2の可変容量形ポンプの制御装置において、ブリー
ドオフ形の電磁比例式流量方向制御弁7は、電子コント
ローラ16から出力される流量設定信号Q0とスプール変位
検出手段8の出力信号Qとの偏差および圧力設定信号P0
と圧力検出手段15の出力信号Pとの偏差の増大につれて
増大する制御信号Cが印加されるソレノイド7aによっ
て、吐出ラインと負荷ライン20との間の開度が上記制御
信号Cに比例して増減され、負荷ライン20の流量,圧力
が目標流量,圧力に正確に制御される。
〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は斜板式可変容量形ポンプの制御装置の一例を
示しており、この制御装置は、斜板2をバイアススプリ
ング3に抗して中立方向に傾動させる斜板シリンダ4を
有する可変容量形ポンプ1と、このポンプ1からアクチ
ュエータ6に向かう吐出ライン5にPポートとBポート
を接続して介設したスプリングオフセット・4ポートの
電磁比例式流量方向制御弁7と、この制御弁7のスプー
ル変位,つまり吐出ライン5と負荷ライン20との間の開
度を検出してそれに対応した電気信号を出力する弁開度
検出手段としてのスプール変位センサ8と、ライン10を
経て一方のパイロットポートXに導かれる制御弁7の上
流の吐出ライン圧とライン11を経て他方(ばね9a側)の
パイロットポートYに導かれる制御弁7の下流の負荷ラ
イン圧に応動して、上記斜板シリンダ4のライン12をラ
イン13を経て吐出ライン5とタンク14とに切換接続する
圧力制御弁としての3ポートの絞り切換弁9を備える。
また、上記制御装置は、目標値たる圧力設定信号P0
流量設定信号Q0を受けるとともに、上記制御弁7の下流
の負荷ライン圧を検出する圧力センサ15および上記スプ
ール変位センサ8からの出力信号(フィードバック信
号)P,Qを受けて、圧力設定信号P0と圧力フィードバッ
ク信号Pとの偏差および流量設定信号Q0と流量フィード
バック信号Qとの偏差を求め、この偏差の増大につれて
増大する制御信号Cを上記制御弁7のソレノイド7aに出
力する電子コントローラ16を備える。さらに、制御弁7
の上流の吐出ライン5からタンク14へ分岐するリリーフ
ライン17には、ばね18a側のパイロットポートYをライ
ン19を経て上記絞り切換弁9のパイロットポートYに連
通してサージ吸収弁18を介設している。
上記電磁比例式流量方向制御弁7は、Aポートが開鎖
させた実質上3ポートの弁であり、ソレノイド7aに入力
される制御信号Cに比例してスプールがばね7bに抗して
変位する。そして、ソレノイド消磁時には図中左のシン
ボル位置にあって2次側のBポートがタンク14に連なる
Tポートに連通し、励磁に伴って図中中央のシンボル位
置に示すようにBポートが1次側のPポートおよびTポ
ートに夫々絞りを介して連通し、最大励磁時には1次側
のPポートと2次側のBポートが連通する図中右のシン
ボル位置となる。一方、上記絞り切換弁9は、パイロッ
トポートXとYの差圧による作用力がばね9aのばね力を
超えると、図中左のシンボル位置に切換わって吐出ライ
ン圧を斜板シリンダ4に導いて斜板2を中立方向に傾動
させ、吐出圧を減少させる一方、上記作用力がばね力以
下になると、図中右のシンボル位置に切換わって斜板シ
リンダ4をタンク14に開放して斜板を最大傾斜角方向に
傾動させ、吐出圧を増加させ、制御弁7の前後の差圧を
一定に保持する。また、制御弁7の急激な切り換えなど
でその前後間に一定以上のサージ圧が発生すると、サー
ジ吸収弁18が開成してサージ圧をリリーフする。
上記構成の可変容量形ポンプの制御装置の動作を次に
述べる。
電磁比例式流量方向制御弁7のスプール変位センサ8
は、その時のスプール変位即ちPポート,Bポート間の開
度により制御される流量を検出し、それに対応する電気
信号を電子コントローラ16に出力する。電子コントロー
ラ16は、目標圧力を表わす圧力設定信号P0と制御弁7の
下流側の圧力を検出する圧力センサ15からのフィードバ
ック信号Pとの偏差(P0−P)および目標流量を表わす
流量設定信号Q0とスプール変位センサ8からのフィール
ドバック信号Qとの偏差(Q0−Q)を求め、この偏差に
比例した制御信号Cを上記制御弁7のソレノイド7aに出
力する。そして、上記偏差が正のとき、制御弁7は、励
磁ソレノイドでばね7bに抗して摺動せしめられるスプー
ルによって図中の右側のシンボル位置に切り換わってP
ポート・Bポート間の開度が増大し、アクチュエータ6
へ向かう作動油の油圧と流量は目標値まで漸増する。一
方、上記偏差が負のとき、制御弁7は、ソレノイドの消
磁でばね7bによって摺動せしめられるスプールによって
図中の左側のシンボル位置に切り換わってPポート・B
ポート間の開度が減少し、かつBポート・Tポート間の
開度が増大し、アクチュエータ6ヘ向かう作動油の圧力
と流量は目標値まで漸減する。
このとき、上記制御弁7の前後の差圧は、この差圧に
応動する絞り切換弁9を介する圧油で動作する斜板シリ
ンダ4によるポンプ1の吐出量調節によって常に一定に
保持即ち圧力補償されているので、制御弁7のスプール
摺動によりアクチュエータ6への作動油の圧力,流量が
高精度に制御される。また、制御弁7のスプール変位を
制御して作動油の流量を直接フィードバック制御してい
るので、油圧系の外乱を補正するようにスプールが動作
するとともに、吐出圧の変動やポンプの経年劣化により
容積効率が変化しても、従来の斜板制御の場合と異なり
簡素かつ安価な構成でもって、容積効率の変化の影響を
受けないで、吐出ラインの流量や圧力を目標値に高精度
に制御できる。上記実施例では、上記制御弁7が差圧を
発生させるため、2次側の圧力例えば、5kg/cm2以下の
低い圧力下でも1次側には制御するのに必要な最低圧力
が保たれ、作動油の流量を目標流量に高精度に制御する
ことができる。また、上記実施例では、吐出ライン5に
圧力センサ15を設け、この検出信号をもフィードバック
信号として電子コントローラ16に入力しているので、吐
出圧をも目標値に制御することができる。
以上の説明は、本発明の第2の制御装置についてのも
のであるが、上記実施例から圧力センサ15を除き、電子
コントローラ16を、流量設定信号Q0とスプール変位セン
サ8からの流量フィードバック信号Qの偏差に応じた制
御信号Cを出力するものとすれば、本発明の第1の制御
装置の実施例が得られる。従って、この第1の制御装置
の実施例も、第1図で既に述べた実施例と同様の作用,
効果を伴って同様に動作し、吐出ラインの流量を目標流
量に高精度に制御する。
なお、本発明が上記実施例に限られないのは言うまで
もない。
〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の可変容量形ポ
ンプの制御装置は、可変容量形ポンプの吐出ラインに電
磁比例式流量方向制御弁を介設し、この流量方向制御弁
の前後の差圧に応動する圧力制御弁で可変容量形ポンプ
の吐出量可変要素を吐出ラインとタンクとに切換接続し
て上記差圧を一定に保持するとともに、上記流量方向制
御弁の吐出ライン,負荷ライン間の開度を弁開度検出手
段で検出して電子コントローラにフィードバック信号と
して入力し、この電子コントローラで流量設定信号と上
記フィードバック信号との偏差を求め、この偏差に比例
した制御信号を上記流量方向制御弁のソレノイドに出力
するようにしているので、圧力制御弁で圧力補償された
電磁比例式流量方向制御弁により作動油の流量を正確に
制御でき、弁開度による流量の直接フィードバック制御
により、外乱の影響を受けることが少なく、吐出圧の変
動やポンプの経時変化による容量効率の変化の影響を受
けずに、簡素かつ安価な構成でもって吐出ラインの流量
や圧力を目標値に正確に制御でき、さらに上記流量方向
制御弁が差圧を発生させるため、この制御弁の2次側の
吐出ラインが低圧力であっても作動油の流量,圧力を高
精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の可変容量形ポンプの制御装置の一実施
例を示す回路図である。 1……可変容量形ポンプ、2……斜板、4……斜板シリ
ンダ、5……吐出ライン、7……電磁比例式流量方向制
御弁、7a……ソレノイド、8……スプール変位センサ、
9……絞り切換弁、15……圧力センサ、16……電子コン
トローラ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧力で動作せしめられる吐出量可変要素
    (4)を有する可変容量形ポンプ(1)の制御装置にお
    いて、 上記可変容量形ポンプ(1)の吐出ライン(5)に介設
    され、ソレノイド(7a)に印加される制御信号(C)の
    大きさに比例するように上記吐出ライン(5)と負荷ラ
    イン(20)との間の開度を制御する電磁比例式流量方向
    制御弁(7)と、この電磁比例式流量方向制御弁(7)
    の上記開度を検出して、上記開度に比例した出力信号
    (Q)を出力する弁開度検出手段(8)と、上記電磁比
    例式流量方向制御弁(7)の前後の差圧に応動して上記
    吐出量可変要素(4)を吐出ライン(5)とタンク(1
    4)とに切換接続する圧力制御弁(9)と、目標流量を
    表わす流量設定信号(Q0)と上記弁開度検出手段(8)
    の出力信号(Q)との偏差に比例した制御信号(C)を
    上記ソレノイド(7a)に出力する電子コントローラ(1
    6)を備えたことを特徴とする可変容量形ポンプの制御
    装置。
  2. 【請求項2】油圧力で動作せしめられる吐出量可変要素
    (4)を有する可変容量形ポンプ(1)の制御装置にお
    いて、 上記可変容量形ポンプ(1)の吐出ライン(5)に介設
    され、ソレノイド(7a)に印加される制御信号(C)の
    大きさに比例するように上記吐出ライン(5)と負荷ラ
    イン(20)との間の開度を制御する電磁比例式流量方向
    制御弁(7)と、この電磁比例式流量方向制御弁(7)
    の上記開度を検出して、上記開度に比例した出力信号
    (Q)を出力する弁開度検出手段(8)と、上記電磁比
    例式流量方向制御弁(7)の前後の差圧に応動して上記
    吐出量可変要素(4)を吐出ライン(5)とタンク(1
    4)とに切換接続する圧力制御弁(9)と、上記負荷ラ
    イン(20)の圧力を検出し、検出した上記圧力に比例し
    た出力信号(P)を出力する圧力検出手段(15)と、目
    標流量を表わす流量設定信号(Q0)と上記弁開度検出手
    段(8)の出力信号(Q)との偏差および目標圧力を表
    わす圧力設定信号(P0)と上記圧力検出手段(15)の出
    力信号(P)との偏差の増大につれて増大する制御信号
    (C)を上記ソレノイド(7a)に出力する電子コントロ
    ーラ(16)を備えたことを特徴とする可変容量形ポンプ
    の制御装置。
  3. 【請求項3】上記特許請求の範囲第1項または第2項に
    記載の可変容量形ポンプの制御装置において、上記電磁
    比例式流量方向制御弁(7)は、上記ソレノイド(7a)
    に印加される制御信号の大きさが所定値よりも小さいと
    きに負荷ライン(20)をタンク(14)に連通するように
    切り換わる弁である可変容量形ポンプの制御装置。
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