JP3768566B2 - 油圧ポンプの吐出流量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は油圧ポンプの吐出流量制御装置に関するもので、詳しくはネガチーブ方式に可変容量型油圧ポンプ（Variable Displacement Hydraulic Pump）の吐出流量を制御する油圧システムに適用されて、アクチュエータの作動時、ポンプの吐出流量が即刻的に増加されるようにした油圧ポンプの吐出流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
“ネガチーブ方式の油圧ポンプ吐出流量制御”とは可変容量型油圧ポンプの初期状態を最大流量が吐出されるように設定しておき、所定のパイロット圧力により斜板（Swash Plate）の傾転角を変化させることにより、つまり斜板の傾転角をもっと立てることにより、吐出流量が減少するように制御する方式を意味する。
【０００３】
油圧ポンプ吐出流量制御において、ネガチーブ方式が適用された従来の油圧システムは、図１に示すように、可変容量型油圧ポンプ（Ｐ）の吐出流量により複数のアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）が作動するように各々のコントロールバルブ（１、２、３）が流路（１１：センターバイパス流路）により連結される。油圧ポンプ（Ｐ）の吐出流量はコントロールバルブ（１、２、３）が全て中立時、つまり前述したアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）の何のものも作動しない時、前述した流路（１１）を通じオリフィス（１２）を経由してタンク（Ｔ）にリターンされる。一方、この流路（１１）は、コントロールバルブ（１、２、３）を通過してからパイロット流路（１３）に分岐されて、前述した油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角を変化させるためのパイロット圧力（Ｐｉ）を供給するように設置される。油圧ポンプ（Ｐ）は最大流量を吐出するように初期設定され、前述したパイロット圧力が作用すると、このパイロット圧力に比例して油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角が変化して、つまり斜板傾転角がもっと立てられて、油圧ポンプ（Ｐ）の吐出流量が減少することになる。図面のうち、“Ｑｐ”はポンプ吐出流量（“ａ”地点で測定された流量）を意味し、“Ｑｎ”は全てのコントロールバルブ（１、２、３）を経由した後の流量（“ｂ”地点で測定された流量）を意味する。
【０００４】
このように構成された油圧システムにおいて、“Ｐｉ”と“Ｑｎ”との関係及び“Ｐｉ”と“Ｑｐ”との関係はそれぞれ図２Ａ及び図２Ｂに示すようである。
【０００５】
即ち、“Ｑｎ”が増加するほどに“Ｐｉ”が増加し、それにより“Ｐｉ”が増加するほどに“Ｑｐ”は減少する。換言すれば、コントロールバルブ（１、２、３）が全て中立時、つまり前述したアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）中の何のものも作動しない時、“Ｑｎ”が最大になり（Ｑｎ＝Ｑｐ）、この際、オリフィス（１２）通過による背圧により“Ｐｉ”が増加するので、結局“Ｐｉ”により油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角が変化してポンプ吐出流量である“Ｏｐ”が減少する。一方、前述したアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）のいずれかも作動すると、ポンプ吐出流量である“Ｏｐ”の一部が作動中のアクチュエータに供給されるので、“Ｑｎ”は“Ｏｐ”からアクチュエータ供給流量だけ減少した流量となり、これに比例して“Ｐｉ”もやはり減少するので、結局ポンプ吐出流量である“Ｑｐ”が増加する。
【０００６】
換言すれば、ネガチーブ方式が適用された油圧システムでは、作動しているアクチュエータがない時は、油圧ポンプの吐出流量が自動的に減少し、アクチュエータが一つでも作動する時は、これに応じて油圧ポンプの吐出流量が自動的に増加する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際はアクチュエータが作動してもポンプ吐出流量“Ｑｐ”が即刻増加しなく、相当な遅延時間が度々発生する問題点があった。
【０００８】
その理由は、コントロールバルブ（１、２、３）のスプールストロークにより、ＯＮ／ＯＦＦ値（つまり、完全開放と完全閉鎖状態）でなく部分的に開放された状態又は部分的に閉鎖された状態の過渡期状態を有するためである。この状態は、図３に示すように、コントロールバルブ（１、２、３）の内部流路である、バイパス流路（１１）、アクチュエータ供給側流路（１４）及びリターン側流路（１５）が全てオリフィス状態になることを意味する。このような過渡期状態で、アクチュエータに高い負荷がかかると（正確に言って、前述したオリフィス（１２）通過時にかかる負荷より高い負荷がかかると）、ポンプ吐出流量“Ｑｐ”はアクチュエータ供給側流路（１４）の方には全然供給されなく、相対的に負荷が低いバイパス流路（１１）の方に全流量が流れることになる。結局、アクチュエータが作動を開始したことにかかわらず“Ｑｎ”と“Ｐｉ”は全然減少しなく、これによりポンプ吐出流量“Ｑｐ”も全然増加しない。このような現象は、ポンプ吐出流量特性がアクチュエータに作用する負荷により変化してしまうことを意味し、アクチュエータの作動時にポンプの吐出流量が即刻増加することが望ましいことにかかわらず、前述した理由で相当時間の経過後、つまり十分なスプールストロークが進行した後に始めてポンプの吐出流量が増加することになる問題点があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、ネガチーブ方式に油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧システムにおいて、ポンプの吐出流量特性がアクチュエータに作用する負荷により変動しないように制御する油圧ポンプの吐出流量制御装置及び油圧システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、アクチュエータが作動しない時にはポンプ吐出流量を減少させ、アクチュエータが作動する時には即刻ポンプ吐出流量を増加させる油圧ポンプの吐出流量制御装置及び油圧システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した本発明の目的は、油圧ポンプの斜板傾転角を変化させるためのパイロット流路から分岐されて、パイロット流路中のパイロットオイルをタンクにリターンさせる分岐流路と、この分岐流路中に設置され、所定圧力が加わると開放されるレリーフバルブとを備える油圧ポンプの吐出流量制御装置を提供することにより達成される。
【００１２】
本発明の望ましい特徴によると、前述したレリーフバルブを開放させるための前述した所定圧力は油圧ポンプの吐出圧力となることができる。
【００１３】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。
【００１４】
図４は本発明の一実施例による油圧ポンプの吐出流量制御装置が適用された油圧システムの概略的な油圧回路図である。本実施例を説明する前に、図１に説明した油圧システムと同構成要素には同図面符号をつけることを明らかにし、併せて既に説明した事項については重複説明しない。
【００１５】
図４に示すように、可変容量型油圧ポンプ（Ｐ）、この油圧ポンプ（Ｐ）の吐出流量により作動する複数のアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）、これらの制御のためのコントロールバルブ（１、２、３）、コントロールバルブ（１、２、３）が全て中立時、油圧ポンプ（Ｐ）の吐出流量をタンク（Ｔ）にリターンさせるためのバイパス流路（１１）、コントロールバルブ（１、２、３）とタンク（Ｔ）間のバイパス流路（１１）中に設置されたオリフィス（１２）、コントロールバルブ（１、２、３）を全て経由したバイパス流路（１１）から分岐されて、油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角を変化させるためのパイロット圧力（Ｐｉ）を供給するパイロット流路（１３）等は従来の油圧システムと同じである。
【００１６】
本実施例では、前述したパイロット流路（１３）が二つの流路（１３ａ及び１３ｂ）に分岐され、パイロット流路（１３）中のパイロットオイルが流路（１３ａ）を通じてはレリーフバルブ（１６）を経由してタンク（Ｔ）にリターンされ、流路（１３ｂ）を通じては油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角を変化させるように供給される。一方、レリーフバルブ（１６）は圧力設定スプリング（１７）により閉鎖状態に設定されており、流路（１８）を通じて供給される油圧がこの圧力設定スプリング（１７）の設定圧力を超過すると、レリーフバルブ（１６）が開放されて、パイロット流路（１３）のパイロットオイルの一部をタンク（Ｔ）にリターンさせることになる。流路（１８）はバイパス流路（１１）から分岐されるので、流路（１８）を通じて供給されるレリーフバルブ（１６）の開放圧力は油圧ポンプ（Ｐ）の吐出圧力となる。
【００１７】
以下、このように構成された本実施例の油圧ポンプ吐出流量制御装置の作動を説明する。
【００１８】
（１）コントロールバルブ（１、２、３）が全て中立時（つまり、アクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）の何のものも作動しない時）、“Ｑｎ”は最大となり（Ｑｎ＝Ｑｐ）、この際、オリフィス（１２）通過による背圧により“Ｐｉ”が増加するので、結局“Ｐｉ”により油圧ポンプ（Ｐ）の斜板傾転角が変化してポンプ吐出流量である“Ｑｐ”が減少する。この際、“Ｑｐ”が変化しないか減少するので、レリーフバルブ（１６）は閉鎖された状態であり、パイロット流路（１３）中のパイロットオイルはタンク（Ｔ）に全然リターンされない。
【００１９】
（２）一方、前述したアクチュエータ（Ａ、Ｂ、Ｃ）のいずれかが作動し始める過渡期状態ではコントロールバルブ（１、２、３）の各内部流路が全て部分開放されたオリフィス状態になり（図３参照）、このようなオリフィス状態により油圧ポンプ（Ｐ）の吐出圧力が増加し、この増加した圧力は流路（１８）を通じて伝達されてレリーフバルブ（１６）を開放させる。レリーフバルブ（１６）が開放されると、パイロット流路（１３）中のパイロットオイルの一部が流路（１３ａ）を通じてタンク（Ｔ）にリターンされるので“Ｐｉ”が減少し、これによりポンプ吐出流量“Ｑｐ”が増加する。
【００２０】
（３）コントロールバルブ（１、２、３）のスプールがフルストローク移動してコントロールバルブ（１、２、３）の各内部流路中のバイパス流路（１１）が完全に閉鎖されアクチュエータ供給側及び排出側流路が完全に開放されるので、“Ｑｎ”が“Ｑｐ”からアクチュエータ供給流量だけ減少した流量となり、これに比例して“Ｐｉ”もやはり減少するので、結局ポンプ吐出流量“Ｑｐ”がさらに増加することになる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の油圧ポンプ吐出流量制御装置によると、ネガチーブ方式に油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧システムに適用されて、アクチュエータに作用する負荷に応じて油圧ポンプの吐出流量特性を変動しなく、アクチュエータが作動しない時はポンプ吐出流量を減少させ、アクチュエータが作動する時は即刻ポンプ吐出流量を増加させることができるので、装置による機器の応答性を向上させ、より正確な作動性を保障することになる。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】ネガチーブ方式が適用された従来の油圧システムを示す概略的油圧回路図である。
【図２】図１の油圧システムにおいて、Ａはパイロット圧力（Ｐｉ）と全てのコントロールバルブを経由した後の流量（Ｑｎ）との関係であり、Ｂはパイロット圧力（Ｐｉ）とポンプ吐出圧力（Ｑｐ）との関係を示すグラフである。
【図３】過渡期でコントロールバルブの内部流路状態を説明するための概略的油圧回路図である。
【図４】本発明の一実施例による油圧ポンプの吐出流量制御装置が適用された油圧システムを示す概略的油圧回路図である。
【符号の説明】
Ｐ 可変容量型油圧ポンプ
Ａ、Ｂ、Ｃ アクチュエータ
Ｔ タンク
１、２、３ コントロールバルブ
１１ バイパス流路
１２ オリフィス
１３ パイロット流路
１３ａ、１３ｂ 分岐されたパイロット流路
１６ レリーフバルブ
１７ 圧力設定スプリング
１８ レリーフバルブ開放パイロット流路

Claims (4)

1. ネガチーブ方式により油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧システムにおいて、
   前記油圧ポンプの斜板傾転角を変化させるためのパイロット流路から分岐されて、パイロット流路中のパイロットオイルをタンクにリターンさせる分岐流路と、
   前記分岐流路中に設置され、所定圧力が加わると開放されるレリーフバルブと、
   一端が前記油圧ポンプ側に連結され他端が前記レリーフバルブ側に連結された流路をさらに備え、前記レリーフバルブが前記油圧ポンプの吐出油圧の程度によって開放又は閉鎖されることを特徴とする油圧ポンプの吐出流量制御装置。
2. 油圧システムにおいて、
   可変容量型油圧ポンプと、
   前記ポンプの吐出流量により作動される少なくとも一つ以上のアクチュエータと、
   前記アクチュエータの制御のため、前記油圧ポンプとタンク間に配列される少なくとも一つ以上のコントロールバルブと、
   前記ポンプから前記タンクまで前記コントロールバルブを通過するように設置されて、前記コントロールバルブが全て中立時、前記ポンプの吐出流量を前記タンクにリターンさせるバイパス流路と、
   前記コントロールバルブと前記タンク間の前記バイパス流路中に設置されたオリフィスと、
   前記コントロールバルブを全て経由した前記バイパス流路から分岐されて、前記ポンプの斜板傾転角を変化させるためのパイロット圧力を供給するパイロット流路と、
   前記パイロット流路から分岐されて、前記パイロット流路中のパイロットオイルを前記タンクにリターンさせる分岐流路と、
   前記分岐流路中に設置され、所定圧力が加わると開放されるレリーフバルブとを備えることを特徴とする油圧システム。
3. 前記レリーフバルブが前記油圧ポンプの吐出油圧の程度によって開放又は閉鎖されることを特徴とする請求項２記載の油圧システム。
4. 一端が前記油圧ポンプ側に連結され他端が前記レリーフバルブ側に連結された流路をさらに備えることにより、前記レリーフバルブが前記油圧ポンプの吐出油圧の程度によって開放又は閉鎖されることを特徴とする請求項２記載の油圧システム。

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