JP3751403B2 - 可変容量形油圧ポンプの吐出量一定制御装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動操作により吐出量制御された可変容量形油圧ポンプに、必要に応じてポンプ原動機の回転数の変化に影響されずに略一定量の吐出を行わせ、例えば運搬装置やコンクリートミキサーのドラムを駆動する油圧モータ等の油圧アクチュエータを一定速度で作動させるための吐出量一定制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、可変容量形油圧ポンプの斜板等の容量制御手段を、制御された油圧の導入で作動する容量制御シリンダにより傾転移動させ、該ポンプからの吐出量を制御することは一般に行われている。また、可変容量形油圧ポンプと油圧モータを結ぶ閉回路の主回路にオリフィスを介装し、運転中の該油圧ポンプの回転数変化による吐出量変化を該オリフィスの前後の差圧の変化に置き換え、その差圧の変化を利用して油圧パイロット弁を切換作動し、この切換作動によって該油圧パイロット弁を介して該油圧ポンプの容量制御シリンダへ圧力を導き、例えば、該油圧ポンプの回転数が大きくなってその吐出量が多くなり、該差圧が増大したときは、該油圧パイロット弁を介して導かれる主回路の圧力により容量制御シリンダが該油圧ポンプの吐出量を減少させるべく作動して吐出量を一定に制御することも行われている(特開平7−310821号公報)。
【0003】
更に、可変容量形油圧ポンプを駆動する原動機でパイロットポンプを同時に駆動し、該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力を低圧リリーフ弁により制御すると共に該パイロット圧力が作用した手動式のサーボ切換弁により該油圧ポンプの複動シリンダ形の容量制御シリンダに該パイロット回路とタンク回路を切換接続する制御装置も実公昭61−10035号公報で知られている。この装置では、該原動機の回転数が変化して該ポンプの吐出量が変化することを防止するため次のような作動を行う。即ち、該原動機の回転数が変化するとパイロットポンプの吐出量が変化し、これに伴って該低圧リリーフ弁の圧力オーバーライド特性により該パイロット回路の圧力も変化し、該サーボ切換弁に作用するパイロット回路の圧力が変わる。パイロット回路の圧力はサーボ切換弁に作用しており、この圧力が変わることによって該サーボ切換弁が手動操作位置から強制的に且つ該吐出量を元に戻すようにスライドされる。例えば、該原動機の回転数が増大してポンプ吐出量が増大したときは、パイロット回路の圧力が増大し、その圧力で容量制御シリンダが可変容量形油圧ポンプのポンプ容量を少なくする方向に移動するようにサーボ切換弁を強制移動させ、容量制御シリンダが該サーボ切換弁の移動距離と同距離を追従移動したところでサーボ切換弁が閉じられて停止し、該可変容量形油圧ポンプはそのポンプ容量が減少するため原動機の回転数が増大しても手動操作したときの吐出量を維持できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のこの種の装置は、手動操作されるいくつかの弁が直線的に移動する形式にて構成され、しかも各弁が機械的に互いに連結されているが、連結された各弁の動きは各様であり、例えばカムやリンクを設けて各弁各様の動きを制御するので構造が複雑になり、部品の点数も多くなってその製作や組立調整が容易でなく、装置が大型になる欠点があった。
【0005】
本発明は、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結した形式の吐出量一定制御装置の構造を簡単化し部品点数を減少させること、及び該装置を小型化することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の目的を達成すべく、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結し、該パイロットポンプからのパイロット回路に該回路の圧力を制御する低圧リリーフ弁を設け、該可変容量形油圧ポンプの容量を制御する複動シリンダ形の容量制御シリンダへの該パイロット回路とタンク回路の接続を制御し且つ該容量制御シリンダの動きがフィードバックされた手動式のサーボ切換弁を有する該可変容量形油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室をその室内の圧力をブリードオフ制御する可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該サーボ切換弁にこれと連動する連動切換弁を連設し、該サーボ切換弁が該パイロット回路を該一方のシリンダ室に接続する切換位置にあるとき該連動切換弁に該パイロット回路の圧力を該可変絞り弁に絞り作動を行わせるべく導入する導入位置を設け、該導入位置では該原動機の回転数の増大による該パイロット回路の圧力増大に略反比例して該一方のシリンダ室の圧力を減少させ該容量制御シリンダに該油圧ポンプのポンプ容量を減少させた。
【0007】
該サーボ切換弁と連動切換弁を、スプール軸が共通し且つ該スプール軸が該手動レバーにより旋回されるロータリ弁で構成し、該サーボ切換弁を構成するスプール軸の外周に外筒を装着すると共に該外筒を上記容量制御シリンダのピストンの往復動で往復旋回自在に該ピストンに連結することが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明すると、図1はコンクリートミキサー車に本発明を適用した例の説明線図で、同図の符号1は内燃エンジンの原動機2により駆動される斜板形や斜軸形の可変容量形油圧ポンプを示し、該原動機2には該油圧ポンプ1と共にパイロットポンプ3を回転駆動するように連結した。該油圧ポンプ1は閉回路4を介してミキサー5を回転する油圧モータ6に接続される。該閉回路4には、フラッシング弁7、カットオフ弁8、高圧リリーフ弁9、9を設けるものとした。
【0009】
該可変容量形油圧ポンプ1のポンプ容量は、該油圧ポンプ1の斜板等の容量制御手段に機械的に連結したばねセンタ形で複動シリンダ形の容量制御シリンダ10により制御され、該容量制御シリンダ10の作動制御は、そのシリンダ室10a、10bに手動レバー11により操作される手動式のサーボ切換弁12で該パイロットポンプ3から延びるパイロット回路13又はタンク14から延びるタンク回路15を接続することにより行われる。該サーボ切換弁12は、該手動レバー11により動かされるスプール軸16と、該容量制御シリンダ10のピストンロッドに連杆17で連結されて該スプール軸16の動きに追従する外筒18とで構成され、その構成の詳細を後記した。該パイロット回路13には、該高圧リリーフ弁9よりもかなり低い圧力でリリーフ作動する低圧リリーフ弁19を設け、該リリーフ弁19が開弁したとき該回路13にリリーフ流量の変化すなわち原動機2の回転数変化によるオーバーライド圧力に相当する圧力変化が生じるようにした。
【0010】
該サーボ切換弁12は4ポート3位置形の弁で、これの2つのアクチュエータポートを接続回路20、21を介して容量制御シリンダー10の各シリンダ室10a、10bに夫々接続し、一方のシリンダ室10aを該接続回路20及び可変絞り弁22を介してタンク14に接続した。また、該サーボ切換弁12にこれと連動するスプール軸を有する連動切換弁23を連設し、該連動切換弁23に、該サーボ切換弁12がパイロット回路13を該一方のシリンダ室10aに接続する切換位置12aに切換られたとき、該パイロット回路13の圧力を該可変絞り弁22に導いて該絞り弁22に絞り作動を行わせる導入位置23aを設けた。該連動切換弁23は、サーボ切換弁12の作動と同時に等距離移動し、該導入位置23a以外の切換位置では該パイロット回路13の圧力が該絞り弁22を作動させないように該回路13を遮断するようにした。該パイロット回路13は、第1パイロット回路13aと第2パイロット回路13bの2本に分岐され、第1パイロット回路13aをサーボ切換弁12に接続すると共に第2パイロット回路13bを連動切換弁23へ接続し、各第1、第2パイロット回路に絞り24を夫々介在させて圧力の確保と圧力変化に対する緩衝を行うようにした。尚、該サーボ切換弁12を切換位置12aに位置させると、容量制御シリンダー10は油圧ポンプ1に閉回路4aへ吐出を行わせて油圧モータ6を正転し、逆に、切換位置12bに位置させると油圧ポンプ1は閉回路4bへ吐出して油圧モータ6が逆転する。手動レバー11の操作距離が大きいほど油圧ポンプ1からの吐出量が多くなる。
【0011】
図1の装置では、原動機2の回転により可変容量形油圧ポンプ1及びパイロットポンプ3が回転されると、手動レバー11が操作されない限りパイロットポンプ3のみが吐出作動を行い、可変容量形油圧ポンプ1から閉回路4へは吐出がない。この状態では該パイロットポンプ3の吐出量は低圧リリーフ弁19を介してタンク14へと排出されるが、該パイロットポンプ3の吐出量は原動機2の回転数に比例し、該パイロット回路13には低圧リリーフ弁8の機能によりその流量に応じた圧力即ち原動機2の回転数に応じた圧力が発生する。そして、手動レバー11を操作してサーボ切換弁12を切換位置12aに入れると、パイロット回路13の圧力が容量制御シリンダ10のシリンダ室10aに導入され、該シリンダ10が油圧ポンプ1の斜板等を傾転作動し、該油圧ポンプ1から閉回路4aへ吐出が行われ、該容量制御シリンダ10がサーボ切換弁12の操作量によって指示された距離を移動すると、その動きが連杆17によりサーボ切換弁12に伝達され、該サーボ切換弁12はパイロット回路13を閉じるフィードバック制御を行う。尚、該手動レバー11の操作で連動切換弁23は導入位置23aに切換わる。
【0012】
これで該油圧ポンプ1は閉回路4aに一定の吐出量を吐出するが、原動機2の回転数が増大して該油圧ポンプ1からの吐出量が増大すると油圧モータ6の回転数も増大して好ましくない場合がある。この場合、原動機2の回転数の増大でパイロット回路13の圧力が高まり、その圧力が一定値以上になると該可変絞り弁22がその圧力に応じて絞りを開き、一方のシリンダ室10a内をタンク14に接続してブリードオフ制御し、該シリンダ室10aの圧力を低下させるので容量制御シリンダ10のピストンが徐々に該油圧ポンプ1のポンプ容量を減少させるように移動し、その結果、原動機回転数の増大の影響を受けずに油圧ポンプ1から閉回路4に一定の流量を吐出することができる。尚、この場合、図1では明らかでないが、該サーボ切換弁12及び連動切換弁23を図4乃至図10に示すようにロータリ弁の構成とすることにより、該可変絞り弁22が開弁したとき、容量制御シリンダ10の動きが連杆17を介してサーボ切換弁12に伝達されても該サーボ切換弁12が閉じられることがなく、すなわちフィードバック制御は行われず、可変絞り弁22によるブリードオフ制御により容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aの圧力が制御され、油圧ポンプ1は前記した一定量の吐出を行う。
【0013】
図1の可変容量形油圧ポンプ1の構造は、斜板形や斜軸形等任意であり、図示の例では、図2及び図3に示したように、原動機2で回転されるポンプケース25内の駆動軸24にシリンダドラム26を取り付け、該シリンダドラム26に出没自在に設けたピストン27のストロークをスライダー28の移動により傾転角が変更される斜板29により制御する形式の斜板形可変容量形油圧ポンプを使用した。この斜板29の傾転角は、該斜板29に連杆17を介して連結したばねセンタ形の容量制御シリンダ10により制御され、その傾転角の変更でポンプ容量が可変される。
【0014】
該ポンプケース25の外側に、手動レバー11、サーボ切換弁12、連動切換弁23、連杆17及び必要な流路を備えた小型の制御ケース30を取り付け、該手動レバー11を直接操作或いは遠隔操作することにより上記した操作が行われるようにした。この場合、該サーボ切換弁12及び連動切換弁23を、図4乃至図9に示したように、これらの弁12、23のスプール軸16及び31が一体に構成され且つ手動レバー11でこのスプール軸16、31が周方向に旋回されるロータリ弁で構成し、該制御ケース30に設けたデテント機構35すなわち制御ケース30に螺着した調節ネジ36の内部のばね32で押されたボール33と該スプール軸に形成した凹孔34とで該スプール軸が所定の旋回位置に安定停止するようにした。該サーボ切換弁12のスプール軸16には、図8のようにパイロット回路13aを接続回路20、21のいずれか一方に旋回して接続し、タンク14に残りの接続回路を接続するためのランド部37を形成し、図6のように該連動切換弁23のスプール軸31には、これが導入位置23aに旋回されたときパイロット回路13bの圧力を可変絞り弁22に導く絞り穴38を形成した。また、該サーボ切換弁12のスプール軸16にサーボ機能を提供する外筒18を外挿し、図9のように制御ケース30の支軸39を中心として揺動自在に設けた連杆17の一端を該外筒18に係合させ、該連杆17の他端が該容量制御シリンダ10のピストンにより揺動されたとき、該外筒18がスプール軸16の周りを旋回して場合によってはサーボ機能を営む。該スプール軸が中立位置へ戻ることを助成するため、図7のようにピン43を設けてこれに対向するばね44、44を作用させた。
【0015】
この図4乃至図9の構成に基づく主要な作動を図10につき説明すると、手動レバー11によりスプール軸16、31を矢印方向へ旋回させた場合、サーボ切換弁12のパイロットポート40からアクチュエータポート41につながり、低圧リリーフ弁19により発生されるオーバーライド圧力がパイロット回路13a及び接続回路20を介して容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aに導かれ、他方のシリンダ室10bはタンク14に接続されるから容量制御シリンダ10は移動して油圧ポンプ1に閉回路4への吐出を行わせる。矢印方向への旋回角度が大きいと該容量制御シリンダ10の移動距離が大きくなり、油圧ポンプ1からの吐出量も多くなる。該容量制御シリンダ10の移動は、連杆17を介してサーボ切換弁12の外筒18に伝えられ、外筒18は接続回路20、21を殆ど閉じるまでスプール軸16の動きに追従して移動し、接続回路20、21が略閉じられたところで容量制御シリンダ10及び斜板29の動きが止まり、原動機回転数が変化しない限り一定量を閉回路4に吐出する。連動切換弁23の導入位置23aは、スプール軸16、31が特定の角度を旋回した位置に設けられ、図示の例では最大旋回角の約半分の位置で導入位置23aに入るようにした。従ってこの例では、手動レバー11で約半分の位置にスプール軸を旋回させたとき、油圧ポンプ1はその最大吐出量の約半分の吐出量を閉回路4に吐出し、油圧モータ6は最大回転数の約半分の回転数で回転する。そしてこの連動切換弁23が導入位置23aに位置すると共にサーボ切換弁12が略閉じている場合、原動機2の回転数が上昇するとパイロット回路13の圧力が上昇し、その圧力は連動切換弁23を介して可変絞り弁22に作用し、該絞り弁22が該圧力に応じた面積を開いて該容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aの圧力をブリードオフ制御により低下させる。これにより容量制御シリンダ10が原動機回転数の増大に略反比例してポンプ容量を小さくするよう斜板29を傾転させ、原動機回転数の増大に係わらず油圧ポンプ1から閉回路4に一定の吐出量を吐出させ、油圧モータ6を一定速度で回転させることができる。尚、該容量制御シリンダ10が斜板29の傾転角を減少させるように動いたとき、サーボ切換弁12の外筒18も動かされるが、このときは該サーボ切換弁12のパイロットポート40からアクチュエータポート41につながる面積が拡がって連杆17によるフィードバック制御が行われなくなり、ブリードオフ制御による圧力で容量制御シリンダ10が制御作動する。
【0016】
該油圧モータ6がコンクリートミキサーを回転しており、原動機2がコンクリートミキサー車の走行用エンジンである場合、原動機2が高回転して油圧ポンプ1が高回転されても、閉回路4に一定の流量を流し一定の速度でミキサーを回転できる。尚、油圧ポンプ1に接続される回路に閉回路4を接続した場合を説明したが、閉回路に代え開回路を接続するようにしてもよい。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機で駆動し、該油圧ポンプの容量制御シリンダに低圧リリーフ弁で制御した該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力をフィードバック式の手動のサーボ切換弁を介して導き、該原動機の回転数の増大に係わらず該油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室を可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該可変絞り弁にサーボ切換弁と連動する連動切換弁の導入位置を介して該パイロット回路の圧力を作用させ、該可変絞り弁にブリードオフ作動を行わせるようにしたので、該原動機の回転数が増大したとき可変絞り弁が容量制御シリンダの一方のシリンダ室の圧力をブリードオフ制御し、油圧ポンプのポンプ容量が減少されてその吐出量が回転数増大に係わらず一定となり、導入位置を備えた連動切換弁と可変絞り弁を付設するだけであるから構成が簡単で部品点数も少ないので安価になり、組立調整も容易で吐出量を一定に制御する装置を小型化できるから設置が容易になる等の効果があり、該サーボ切換弁と連動切換弁のスプール軸を共通としたロータリ弁に構成することで前記効果が一層顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す線図
【図2】図1の可変容量形油圧ポンプ部分の具体的構成を示す切断側面図
【図3】図2の右側面図
【図4】図2の要部の拡大図
【図5】図4の5−5線部分の切断平面図
【図6】図4の6−6線部分の切断平面図
【図7】図4の7−7線部分の切断平面図
【図8】図4の8−8線部分の切断平面図
【図9】図4の9−9線部分の切断平面図
【図10】図4の作動説明図
【符号の説明】
1 可変容量形油圧ポンプ、2 原動機、3 パイロットポンプ、6 油圧モータ、10 容量制御シリンダ、10a・10b シリンダ室、11 手動レバー、13・13a・13b パイロット回路、14 タンク、16・31 スプール軸、17 連杆、18 外筒、19 低圧リリーフ弁、22 可変絞り弁、23 連動切換弁、23a 導入位置、
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動操作により吐出量制御された可変容量形油圧ポンプに、必要に応じてポンプ原動機の回転数の変化に影響されずに略一定量の吐出を行わせ、例えば運搬装置やコンクリートミキサーのドラムを駆動する油圧モータ等の油圧アクチュエータを一定速度で作動させるための吐出量一定制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、可変容量形油圧ポンプの斜板等の容量制御手段を、制御された油圧の導入で作動する容量制御シリンダにより傾転移動させ、該ポンプからの吐出量を制御することは一般に行われている。また、可変容量形油圧ポンプと油圧モータを結ぶ閉回路の主回路にオリフィスを介装し、運転中の該油圧ポンプの回転数変化による吐出量変化を該オリフィスの前後の差圧の変化に置き換え、その差圧の変化を利用して油圧パイロット弁を切換作動し、この切換作動によって該油圧パイロット弁を介して該油圧ポンプの容量制御シリンダへ圧力を導き、例えば、該油圧ポンプの回転数が大きくなってその吐出量が多くなり、該差圧が増大したときは、該油圧パイロット弁を介して導かれる主回路の圧力により容量制御シリンダが該油圧ポンプの吐出量を減少させるべく作動して吐出量を一定に制御することも行われている(特開平7−310821号公報)。
【0003】
更に、可変容量形油圧ポンプを駆動する原動機でパイロットポンプを同時に駆動し、該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力を低圧リリーフ弁により制御すると共に該パイロット圧力が作用した手動式のサーボ切換弁により該油圧ポンプの複動シリンダ形の容量制御シリンダに該パイロット回路とタンク回路を切換接続する制御装置も実公昭61−10035号公報で知られている。この装置では、該原動機の回転数が変化して該ポンプの吐出量が変化することを防止するため次のような作動を行う。即ち、該原動機の回転数が変化するとパイロットポンプの吐出量が変化し、これに伴って該低圧リリーフ弁の圧力オーバーライド特性により該パイロット回路の圧力も変化し、該サーボ切換弁に作用するパイロット回路の圧力が変わる。パイロット回路の圧力はサーボ切換弁に作用しており、この圧力が変わることによって該サーボ切換弁が手動操作位置から強制的に且つ該吐出量を元に戻すようにスライドされる。例えば、該原動機の回転数が増大してポンプ吐出量が増大したときは、パイロット回路の圧力が増大し、その圧力で容量制御シリンダが可変容量形油圧ポンプのポンプ容量を少なくする方向に移動するようにサーボ切換弁を強制移動させ、容量制御シリンダが該サーボ切換弁の移動距離と同距離を追従移動したところでサーボ切換弁が閉じられて停止し、該可変容量形油圧ポンプはそのポンプ容量が減少するため原動機の回転数が増大しても手動操作したときの吐出量を維持できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のこの種の装置は、手動操作されるいくつかの弁が直線的に移動する形式にて構成され、しかも各弁が機械的に互いに連結されているが、連結された各弁の動きは各様であり、例えばカムやリンクを設けて各弁各様の動きを制御するので構造が複雑になり、部品の点数も多くなってその製作や組立調整が容易でなく、装置が大型になる欠点があった。
【0005】
本発明は、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結した形式の吐出量一定制御装置の構造を簡単化し部品点数を減少させること、及び該装置を小型化することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の目的を達成すべく、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結し、該パイロットポンプからのパイロット回路に該回路の圧力を制御する低圧リリーフ弁を設け、該可変容量形油圧ポンプの容量を制御する複動シリンダ形の容量制御シリンダへの該パイロット回路とタンク回路の接続を制御し且つ該容量制御シリンダの動きがフィードバックされた手動式のサーボ切換弁を有する該可変容量形油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室をその室内の圧力をブリードオフ制御する可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該サーボ切換弁にこれと連動する連動切換弁を連設し、該サーボ切換弁が該パイロット回路を該一方のシリンダ室に接続する切換位置にあるとき該連動切換弁に該パイロット回路の圧力を該可変絞り弁に絞り作動を行わせるべく導入する導入位置を設け、該導入位置では該原動機の回転数の増大による該パイロット回路の圧力増大に略反比例して該一方のシリンダ室の圧力を減少させ該容量制御シリンダに該油圧ポンプのポンプ容量を減少させた。
【0007】
該サーボ切換弁と連動切換弁を、スプール軸が共通し且つ該スプール軸が該手動レバーにより旋回されるロータリ弁で構成し、該サーボ切換弁を構成するスプール軸の外周に外筒を装着すると共に該外筒を上記容量制御シリンダのピストンの往復動で往復旋回自在に該ピストンに連結することが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明すると、図1はコンクリートミキサー車に本発明を適用した例の説明線図で、同図の符号1は内燃エンジンの原動機2により駆動される斜板形や斜軸形の可変容量形油圧ポンプを示し、該原動機2には該油圧ポンプ1と共にパイロットポンプ3を回転駆動するように連結した。該油圧ポンプ1は閉回路4を介してミキサー5を回転する油圧モータ6に接続される。該閉回路4には、フラッシング弁7、カットオフ弁8、高圧リリーフ弁9、9を設けるものとした。
【0009】
該可変容量形油圧ポンプ1のポンプ容量は、該油圧ポンプ1の斜板等の容量制御手段に機械的に連結したばねセンタ形で複動シリンダ形の容量制御シリンダ10により制御され、該容量制御シリンダ10の作動制御は、そのシリンダ室10a、10bに手動レバー11により操作される手動式のサーボ切換弁12で該パイロットポンプ3から延びるパイロット回路13又はタンク14から延びるタンク回路15を接続することにより行われる。該サーボ切換弁12は、該手動レバー11により動かされるスプール軸16と、該容量制御シリンダ10のピストンロッドに連杆17で連結されて該スプール軸16の動きに追従する外筒18とで構成され、その構成の詳細を後記した。該パイロット回路13には、該高圧リリーフ弁9よりもかなり低い圧力でリリーフ作動する低圧リリーフ弁19を設け、該リリーフ弁19が開弁したとき該回路13にリリーフ流量の変化すなわち原動機2の回転数変化によるオーバーライド圧力に相当する圧力変化が生じるようにした。
【0010】
該サーボ切換弁12は4ポート3位置形の弁で、これの2つのアクチュエータポートを接続回路20、21を介して容量制御シリンダー10の各シリンダ室10a、10bに夫々接続し、一方のシリンダ室10aを該接続回路20及び可変絞り弁22を介してタンク14に接続した。また、該サーボ切換弁12にこれと連動するスプール軸を有する連動切換弁23を連設し、該連動切換弁23に、該サーボ切換弁12がパイロット回路13を該一方のシリンダ室10aに接続する切換位置12aに切換られたとき、該パイロット回路13の圧力を該可変絞り弁22に導いて該絞り弁22に絞り作動を行わせる導入位置23aを設けた。該連動切換弁23は、サーボ切換弁12の作動と同時に等距離移動し、該導入位置23a以外の切換位置では該パイロット回路13の圧力が該絞り弁22を作動させないように該回路13を遮断するようにした。該パイロット回路13は、第1パイロット回路13aと第2パイロット回路13bの2本に分岐され、第1パイロット回路13aをサーボ切換弁12に接続すると共に第2パイロット回路13bを連動切換弁23へ接続し、各第1、第2パイロット回路に絞り24を夫々介在させて圧力の確保と圧力変化に対する緩衝を行うようにした。尚、該サーボ切換弁12を切換位置12aに位置させると、容量制御シリンダー10は油圧ポンプ1に閉回路4aへ吐出を行わせて油圧モータ6を正転し、逆に、切換位置12bに位置させると油圧ポンプ1は閉回路4bへ吐出して油圧モータ6が逆転する。手動レバー11の操作距離が大きいほど油圧ポンプ1からの吐出量が多くなる。
【0011】
図1の装置では、原動機2の回転により可変容量形油圧ポンプ1及びパイロットポンプ3が回転されると、手動レバー11が操作されない限りパイロットポンプ3のみが吐出作動を行い、可変容量形油圧ポンプ1から閉回路4へは吐出がない。この状態では該パイロットポンプ3の吐出量は低圧リリーフ弁19を介してタンク14へと排出されるが、該パイロットポンプ3の吐出量は原動機2の回転数に比例し、該パイロット回路13には低圧リリーフ弁8の機能によりその流量に応じた圧力即ち原動機2の回転数に応じた圧力が発生する。そして、手動レバー11を操作してサーボ切換弁12を切換位置12aに入れると、パイロット回路13の圧力が容量制御シリンダ10のシリンダ室10aに導入され、該シリンダ10が油圧ポンプ1の斜板等を傾転作動し、該油圧ポンプ1から閉回路4aへ吐出が行われ、該容量制御シリンダ10がサーボ切換弁12の操作量によって指示された距離を移動すると、その動きが連杆17によりサーボ切換弁12に伝達され、該サーボ切換弁12はパイロット回路13を閉じるフィードバック制御を行う。尚、該手動レバー11の操作で連動切換弁23は導入位置23aに切換わる。
【0012】
これで該油圧ポンプ1は閉回路4aに一定の吐出量を吐出するが、原動機2の回転数が増大して該油圧ポンプ1からの吐出量が増大すると油圧モータ6の回転数も増大して好ましくない場合がある。この場合、原動機2の回転数の増大でパイロット回路13の圧力が高まり、その圧力が一定値以上になると該可変絞り弁22がその圧力に応じて絞りを開き、一方のシリンダ室10a内をタンク14に接続してブリードオフ制御し、該シリンダ室10aの圧力を低下させるので容量制御シリンダ10のピストンが徐々に該油圧ポンプ1のポンプ容量を減少させるように移動し、その結果、原動機回転数の増大の影響を受けずに油圧ポンプ1から閉回路4に一定の流量を吐出することができる。尚、この場合、図1では明らかでないが、該サーボ切換弁12及び連動切換弁23を図4乃至図10に示すようにロータリ弁の構成とすることにより、該可変絞り弁22が開弁したとき、容量制御シリンダ10の動きが連杆17を介してサーボ切換弁12に伝達されても該サーボ切換弁12が閉じられることがなく、すなわちフィードバック制御は行われず、可変絞り弁22によるブリードオフ制御により容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aの圧力が制御され、油圧ポンプ1は前記した一定量の吐出を行う。
【0013】
図1の可変容量形油圧ポンプ1の構造は、斜板形や斜軸形等任意であり、図示の例では、図2及び図3に示したように、原動機2で回転されるポンプケース25内の駆動軸24にシリンダドラム26を取り付け、該シリンダドラム26に出没自在に設けたピストン27のストロークをスライダー28の移動により傾転角が変更される斜板29により制御する形式の斜板形可変容量形油圧ポンプを使用した。この斜板29の傾転角は、該斜板29に連杆17を介して連結したばねセンタ形の容量制御シリンダ10により制御され、その傾転角の変更でポンプ容量が可変される。
【0014】
該ポンプケース25の外側に、手動レバー11、サーボ切換弁12、連動切換弁23、連杆17及び必要な流路を備えた小型の制御ケース30を取り付け、該手動レバー11を直接操作或いは遠隔操作することにより上記した操作が行われるようにした。この場合、該サーボ切換弁12及び連動切換弁23を、図4乃至図9に示したように、これらの弁12、23のスプール軸16及び31が一体に構成され且つ手動レバー11でこのスプール軸16、31が周方向に旋回されるロータリ弁で構成し、該制御ケース30に設けたデテント機構35すなわち制御ケース30に螺着した調節ネジ36の内部のばね32で押されたボール33と該スプール軸に形成した凹孔34とで該スプール軸が所定の旋回位置に安定停止するようにした。該サーボ切換弁12のスプール軸16には、図8のようにパイロット回路13aを接続回路20、21のいずれか一方に旋回して接続し、タンク14に残りの接続回路を接続するためのランド部37を形成し、図6のように該連動切換弁23のスプール軸31には、これが導入位置23aに旋回されたときパイロット回路13bの圧力を可変絞り弁22に導く絞り穴38を形成した。また、該サーボ切換弁12のスプール軸16にサーボ機能を提供する外筒18を外挿し、図9のように制御ケース30の支軸39を中心として揺動自在に設けた連杆17の一端を該外筒18に係合させ、該連杆17の他端が該容量制御シリンダ10のピストンにより揺動されたとき、該外筒18がスプール軸16の周りを旋回して場合によってはサーボ機能を営む。該スプール軸が中立位置へ戻ることを助成するため、図7のようにピン43を設けてこれに対向するばね44、44を作用させた。
【0015】
この図4乃至図9の構成に基づく主要な作動を図10につき説明すると、手動レバー11によりスプール軸16、31を矢印方向へ旋回させた場合、サーボ切換弁12のパイロットポート40からアクチュエータポート41につながり、低圧リリーフ弁19により発生されるオーバーライド圧力がパイロット回路13a及び接続回路20を介して容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aに導かれ、他方のシリンダ室10bはタンク14に接続されるから容量制御シリンダ10は移動して油圧ポンプ1に閉回路4への吐出を行わせる。矢印方向への旋回角度が大きいと該容量制御シリンダ10の移動距離が大きくなり、油圧ポンプ1からの吐出量も多くなる。該容量制御シリンダ10の移動は、連杆17を介してサーボ切換弁12の外筒18に伝えられ、外筒18は接続回路20、21を殆ど閉じるまでスプール軸16の動きに追従して移動し、接続回路20、21が略閉じられたところで容量制御シリンダ10及び斜板29の動きが止まり、原動機回転数が変化しない限り一定量を閉回路4に吐出する。連動切換弁23の導入位置23aは、スプール軸16、31が特定の角度を旋回した位置に設けられ、図示の例では最大旋回角の約半分の位置で導入位置23aに入るようにした。従ってこの例では、手動レバー11で約半分の位置にスプール軸を旋回させたとき、油圧ポンプ1はその最大吐出量の約半分の吐出量を閉回路4に吐出し、油圧モータ6は最大回転数の約半分の回転数で回転する。そしてこの連動切換弁23が導入位置23aに位置すると共にサーボ切換弁12が略閉じている場合、原動機2の回転数が上昇するとパイロット回路13の圧力が上昇し、その圧力は連動切換弁23を介して可変絞り弁22に作用し、該絞り弁22が該圧力に応じた面積を開いて該容量制御シリンダ10の一方のシリンダ室10aの圧力をブリードオフ制御により低下させる。これにより容量制御シリンダ10が原動機回転数の増大に略反比例してポンプ容量を小さくするよう斜板29を傾転させ、原動機回転数の増大に係わらず油圧ポンプ1から閉回路4に一定の吐出量を吐出させ、油圧モータ6を一定速度で回転させることができる。尚、該容量制御シリンダ10が斜板29の傾転角を減少させるように動いたとき、サーボ切換弁12の外筒18も動かされるが、このときは該サーボ切換弁12のパイロットポート40からアクチュエータポート41につながる面積が拡がって連杆17によるフィードバック制御が行われなくなり、ブリードオフ制御による圧力で容量制御シリンダ10が制御作動する。
【0016】
該油圧モータ6がコンクリートミキサーを回転しており、原動機2がコンクリートミキサー車の走行用エンジンである場合、原動機2が高回転して油圧ポンプ1が高回転されても、閉回路4に一定の流量を流し一定の速度でミキサーを回転できる。尚、油圧ポンプ1に接続される回路に閉回路4を接続した場合を説明したが、閉回路に代え開回路を接続するようにしてもよい。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機で駆動し、該油圧ポンプの容量制御シリンダに低圧リリーフ弁で制御した該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力をフィードバック式の手動のサーボ切換弁を介して導き、該原動機の回転数の増大に係わらず該油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室を可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該可変絞り弁にサーボ切換弁と連動する連動切換弁の導入位置を介して該パイロット回路の圧力を作用させ、該可変絞り弁にブリードオフ作動を行わせるようにしたので、該原動機の回転数が増大したとき可変絞り弁が容量制御シリンダの一方のシリンダ室の圧力をブリードオフ制御し、油圧ポンプのポンプ容量が減少されてその吐出量が回転数増大に係わらず一定となり、導入位置を備えた連動切換弁と可変絞り弁を付設するだけであるから構成が簡単で部品点数も少ないので安価になり、組立調整も容易で吐出量を一定に制御する装置を小型化できるから設置が容易になる等の効果があり、該サーボ切換弁と連動切換弁のスプール軸を共通としたロータリ弁に構成することで前記効果が一層顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す線図
【図2】図1の可変容量形油圧ポンプ部分の具体的構成を示す切断側面図
【図3】図2の右側面図
【図4】図2の要部の拡大図
【図5】図4の5−5線部分の切断平面図
【図6】図4の6−6線部分の切断平面図
【図7】図4の7−7線部分の切断平面図
【図8】図4の8−8線部分の切断平面図
【図9】図4の9−9線部分の切断平面図
【図10】図4の作動説明図
【符号の説明】
1 可変容量形油圧ポンプ、2 原動機、3 パイロットポンプ、6 油圧モータ、10 容量制御シリンダ、10a・10b シリンダ室、11 手動レバー、13・13a・13b パイロット回路、14 タンク、16・31 スプール軸、17 連杆、18 外筒、19 低圧リリーフ弁、22 可変絞り弁、23 連動切換弁、23a 導入位置、
Claims (2)
- 可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結し、該パイロットポンプからのパイロット回路に該回路の圧力を制御する低圧リリーフ弁を設け、該可変容量形油圧ポンプの容量を制御する複動シリンダ形の容量制御シリンダへの該パイロット回路とタンク回路の接続を制御し且つ該容量制御シリンダの動きがフィードバックされた手動式のサーボ切換弁を設けた該可変容量形油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室をその室内の圧力をブリードオフ制御する可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該サーボ切換弁にこれと連動する連動切換弁を連設し、該サーボ切換弁が該パイロット回路を該一方のシリンダ室に接続する切換位置にあるとき該連動切換弁に該パイロット回路の圧力を該可変絞り弁に絞り作動を行わせるべく導入する導入位置を設け、該導入位置では該原動機の回転数の増大による該パイロット回路の圧力増大に略反比例して該一方のシリンダ室の圧力を減少させ該容量制御シリンダに該油圧ポンプのポンプ容量を減少させることを特徴とする可変容量形油圧ポンプの吐出量一定制御装置。
- 上記サーボ切換弁と連動切換弁を、スプール軸が共通し且つ該スプール軸が上記手動レバーにより旋回されるロータリ弁で構成し、該サーボ切換弁を構成するスプール軸の外周に外筒を装着すると共に該外筒を上記容量制御シリンダのピストンの往復動で往復旋回自在に該ピストンに連結したことを特徴とする請求項1に記載の可変容量形油圧ポンプの吐出量一定制御装置。
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