JP4038701B2 - 可変容量形ポンプアセンブリ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量形油圧ポンプ及びそれの制御装置、特に遠隔電気入力信号に応答して作動するポンプに関する。
【0002】
本発明は、様々な形式のポンプに使用することができるが、ポンプの吐出容積が傾動式斜板カムの移動によって制御されるアキシアルピストンポンプに使用した時に特に好都合であり、本発明をそれに関連して説明する。
【0003】
【従来の技術】
例えば、本発明が関連する形式の可変容量形油圧ポンプは、自動車の油圧系統で、すなわち様々な形式の可動(移動)車両に搭載して広範に使用されている。移動車両の用例の大部分では、可変容量形アキシアルピストンポンプは、米国特許第4,050,247号に記載されている形式の「手動コントローラ」によって制御され、この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考として本説明に含まれる。
【0004】
そのような手動コントローラは、チャージポンプから一対のストロークシリンダのうちのいずれか一方への制御圧力の伝達を制御し、ストロークシリンダは手動入力レバーの手動移動に応じて斜板カムの傾斜を、従ってポンプの吐出容積を制御する。一般的に、手動コントローラはポンプハウジングの上表面に取り付けられている。
【0005】
一定の車両用例では、運転者がポンプから離れた位置にいる時にポンプの吐出容積を制御できることが望ましい。言い換えると、運転者がポンプの「遠隔制御」を必要とする時がある。
【0006】
一例としてコンクリートトランジットミキサの場合があり、これではコンクリートを収容しているドラムが、トラックの前端部の方に配置された油圧式動力伝達装置によって回転され、作業現場で、トランジットミキサの運転者が、トランジットミキサの後部付近に立ってドラムから流出するコンクリートを監視しながら、ドラム速度を制御できることが望ましい場合が多い。
【0007】
油圧式ドラム駆動装置を備えた代表的なトランジットミキサでは、運転者からポンプ手動コントローラまでの遠隔制御が1組の機械式ケーブルで行われる。着想としては、この形式の遠隔制御は受け入れられるものであるが、一般的なケーブル構造は幾分やっかいであり、トランジットミキサ運転者の移動自由度を本来的に制限する。また、機械式ケーブルは、通常の摩耗のため、またそれを使用する環境が比較的厳しいため、定期的な点検及び交換が必要である。
【0008】
米国特許第4,183,419号は、標準手動コントローラを装備したポンプへ遠隔電気入力信号を送るようにした油圧式動力伝達装置及び制御システムを開示している。これは、手動コントローラの上部に線形電気油圧式アクチュエータを配置し、アクチュエータの出力部を手動コントローラの手動入力レバーに接続することによって達成される。残念ながら、上記引用の特許の構造では、電気油圧式アクチュエータ及び手動コントローラの両方の一定部分が、エレメントや埃、さらに制御装置の信頼性のある長期的な作動に悪影響を与える可能性がある他の物質にさらされる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決する遠隔制御可能な可変容量形ポンプを提供することである。
【0010】
本発明のさらなる目的は、標準手動コントローラを使用しながら、遠隔電気入力信号に応答するが、露出した外部リンク機構及び制御部材を必要としない可変容量形ポンプを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記及び他の目的は、ポンプ室を形成しているポンプハウジングと、該ポンプ室内に配置された回転部材群と、回転部材群と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カムと、斜板カムの変位量を変化させる第1,第2の流体圧応答手段とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリによって達成される。
【0012】
このポンプアセンブリは、また、弁ハウジングと、機械式入力部の移動に応じて流体を制御圧力源から第1,第2の流体圧応答手段のうちの一方へ流すことができる弁スプールとを設けた主制御弁手段と、斜板カムの変位量を弁スプールに伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する。
【0013】
改良式可変容量形ポンプアセンブリは、開口を形成した本体部を有して、主制御弁手段が、遠隔制御のための入力部分によってポンプハウジングから分離され、前記入力部分がポンプハウジングと弁ハウジングとの間に挟まれて配置され、フィードバックリンク機構のリンク部材が、本体部及び開口内を垂直方向に伸びていることを特徴としている。
【0014】
さらに、本体部は軸方向に延びたシリンダ内孔を備え、該シリンダ内孔 (77,79) は、前記開口によって2つの個別シリンダに分断され、このシリンダ内孔内にピストン部材が往復動可能に配置され、ピストン部材は、弁スプールに対する機械式入力部と作動係合状態にあるので、ピストンの往復動によって弁スプールを作動させることができる。
【0015】
ピストン部材は、シリンダ内孔と協働して第1,第2ピストン室を形成しており、これらは、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプールをニュートラル位置からそれぞれ第1,第2の対向方向へ移動させることができる。入力部はさらに、電気入力信号に応じて、第1,第2ピストン室内の流体圧を制御することができる電気油圧式制御装置を備えている。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照するが、これらは本発明を制限するものではなく、図1は、本発明が関連する形式の代表的な油圧式動力伝達装置を示している。
【0017】
図1の装置は、一対の流体導管15、17によって固定容量形モータ13に油圧連結された可変容量形アキシアルピストンポンプ11を備えている。ポンプ11は、回転部材群21及びチャージポンプ(制御圧力源)23に対する入力駆動部となる入力軸19を備えた公知の形式にすることができる。
【0018】
チャージポンプ23の出力部は、チェック弁25を介して導管15へ、またはチェック弁27を介して導管17へ送る主補給流体源である。当業者には公知のように、チャージポンプ23の出力部は、導管15及び17のうちの流体圧が低い方に連通される。
【0019】
ポンプ11はさらに、当該技術分野では公知のように、一対のストロークシリンダ(第1,第2の流体圧応答手段)31,33によって傾動または回動してポンプの吐出容積を変化させる斜板カム29を備えている。
【0020】
ストロークシリンダ31,33は、ここではわかりやすくするために別体のシリンダとして示されているが、シリンダに入った単一ピストンを用いながら分離した2室を形成することも知られており、以下の説明では、吐出容積を変化させる第1,第2の流体圧応答手段(吐出容積可変手段)という表現にはいずれの構造も含まれると理解されたい。
【0021】
モータ13は出力軸35を備えており、これは、図面では一例として従動輪37等の、油圧式動力伝達装置を搭載して作動させている車両を推進するために使用される負荷に連結されている。前述したように、負荷はコンクリートトランジットミキサトラックのドラム等でもよい。
【0022】
チャージポンプ23の出力は、一方の導管15または17へ送られる補給流体であると共に、以下に説明する制御機構へ導管39で送られる。図1に示されている油圧式動力伝達装置は、「閉ループ」システムと呼ばれる形式のものであり、それは主に、低圧の戻り流体がモータ13から一方の導管15または17を通ってポンプ11の入口側へ送られ、漏出流体だけが装置のタンクへ送られるだけであるからである。
【0023】
図1に示されている代表的な従来技術の油圧式動力伝達装置では、ストロークシリンダ31,33内の流体圧が、従って斜板カム29の変位量が、弁ハウジング44(図4を参照)を備えた手動操作式主制御弁43によって決定される。好ましくは、主制御弁(主制御弁手段)43は、上記米国特許第4,050,247号の開示に従って作製される。
【0024】
チャージポンプ23から出た制御流体圧は、導管39によって制御ポート45へ伝えられる。制御圧力は、制御弁用の弁スプール51の位置に応じて、一対のストローカーポート47及び49のうちの一方へ送られる。ストローカーポート47は、導管53でストロークシリンダ31と流体連通しており、ストローカーポート49は、導管55でストロークシリンダ33と流体連通している。
【0025】
制御弁43は、手動操作式制御レバー57と、弁スプール51を制御レバー57及び斜板カム29に連結するリンク機構(機械式入力部)59とを備えている。当業者には公知のように、リンク機構59は、斜板カム29の角変位量が制御レバー57の設定に一致した時に、弁スプール51をニュートラル位置へ移動させ、それによって斜板カムをその位置に維持する。
【0026】
ポンプ11は、ポンプ室63を形成するハウジング61を備えている。回転部材群21及び斜板カム29は、当業者には公知のようにしてポンプ室63内に配置されている。一例として挙げると、本発明の回転部材群21は、入力軸19によって駆動される回転シリンダ胴部と、シリンダ内を往復動する複数のピストンとを備えており、胴部の回転時にこれらのピストンがシリンダ内を軸方向移動することによって、加圧状態で流体のポンピングが行われる。
【0027】
次に、主に図2〜図4を参照しながら、本発明の制御システムを説明する。従来の技術の項で説明したように、通常は、図1に示されているように手動コントローラ11がポンプハウジング61の開口付近でポンプ11の上表面にボルトで留められて、図1に概略的に示されているように、リンク機構59が斜板カム29に連結されるようになっている。
【0028】
本発明の制御装置では、主制御弁43が、遠隔制御入力部分65によってポンプハウジング61から分離されて、この部分65がポンプハウジング61と主制御弁43との間に挟まれている。入力部分65は、入口ポート69(図4を参照)を形成した本体部67を備えており、この入口ポートは、ポンプハウジング61及び本体部67によって一般的に形成される導管によってチャージポンプ23と流体連通している。入口ポート69から、制御圧力は主制御弁43の制御ポート45へ伝えられる。
【0029】
図3にわかりやすく示されているように、本体部67は、比較的大きい開口部分73と比較的小さい開口部分75とを含む開口を備えている。両開口73及び75は、入力部分65が図4に示されている通常の水平取り付け向きにある時、本体部67の垂直方向厚みすなわち高さ全体に貫設されている。開口73及び75は、以下の説明から明らかになる理由から、本発明に重要である。
【0030】
次に、主に図4を参照しながら説明すると、本体部67はさらに、軸方向に延在したシリンダ内孔を備えており、これは実際には大開口73によって分断された2つの個別のシリンダ内孔77及び79になっている。
【0031】
当業者には理解されるように、シリンダ内孔77及び79は、その内部にピストン部材81が配置されるのであるから、正確に軸方向に整合することが重要である。ピストン部材81は、シリンダ内孔77にはまったピストン部分83と、シリンダ内孔79にはまったピストン部分85とを含む。ピストン部分83はシリンダ内孔77と協働して、プラグ部材88で密封されたピストン室87を形成しており、同様にピストン部分85はシリンダ内孔79と協働して、ピストン室89を形成している。
【0032】
本発明の制御装置では、リンク機構59が、図1に示されている従来装置の場合とは幾分異なっている。
【0033】
図3及び図4を参照すればわかるように、リンク機構は、ほぼ垂直の入力リンク91を備えており、これの下端部に設けられたピン部分93が、ピストン部材81に形成されたノッチ95にはまっている。入力リンク91は、弁ハウジング44に、それに対して回転できるようにしながら固定されている軸97回りに回動する。軸97は、図3に示されているように、弁ハウジング44から突出しており、これによって運転者は遠隔電気入力信号を手動でオーバライドすることができる。
【0034】
入力リンク91の上端部にドラグリンク99の左端部がピンで留め付けられており、それの右端部はフィードバックリンク部材101の上端部にピンで留め付けられている。弁スプール51は、図1に示された従来構造の場合と同様にして、フィードバックリンク部材101にピンで留め付けられている。
【0035】
本発明のフィードバックリンク部材101の主な違いは、本体部67の厚さすなわち高さを補償するために長くなっていることである。リンク部材101は、小開口75に挿通されて、従来通りに斜板カム29に連結されている。
【0036】
図3からわかるように、ピストン81と弁スプール51とを互いに横方向にずらして、ピストン部材81の邪魔にならないようにして、リンク部材101が本体部67及び小開口部分75を垂直方向に貫通できるようにすることが重要である。このような構造によって、良好な小型のパッケージが形成されるので、請求の発明の本質的特徴ではないが、商品として望ましい。
【0037】
次に、図4を参照しながら説明すると、チャージポンプ23の出力は、導管103を介して3位置4方ソレノイド弁(電気油圧式制御装置)105へ送られ、このソレノイド弁105は、一対の導管107及び109によるそれぞれピストン室87及び89の一方への制御圧力の伝達を制御する。
【0038】
導管103、107及び109は、ここでは概略的に示されているだけであるが、これらの導管がポンプハウジング61と本体部67とによって形成されることは、当業者には理解されるであろう。本発明の範囲内において、図2には図示されているが図4には電気リード線111及び113で概略的に示されている適当な電気入力信号に応じて、ピストン室87及び89内の流体圧を制御できる適当な電気油圧式制御装置を使用することができる。
【0039】
本実施例では、一例として、電気油圧弁105が本体部67の入口ポート69に設置されており、電気入力信号111及び113は単に「オン−オフ式」の12ボルト信号である。
【0040】
導管103内に固定オリフィス115が配置されており、これは制御装置の応答時間、すなわち斜板カム29が一方向の全変位から他方向の全変位まで移動するのに掛かる時間を制御するためのものである。言い換えると、オリフィス115が大きいほど、応答時間は高速になり、オリフィス115が小さいほど、応答時間が低速になる。
【0041】
本実施例では、斜板カムは、ニュートラルから各方向への変位量が18度であり、一例として挙げると、適当な応答時間は全「前進」から全「後退」まで8秒になるであろう。
【0042】
作用を説明すると、適当な入力信号が電気リード線111へ送られると、弁105が図4において右方へ移動して、導管103及び107を接続して室87を加圧する。そして、ピストン部材81が右方へ移動し始め、入力リンク91を軸97回りに反時計回り方向に回動させると共に、ドラグリンク99を左方へ移動させる。
【0043】
この結果、フィードバックリンク部材101が下端部回りに、すなわち斜板カム29との連結部回りに反時計回り方向に回動する。部材101のそのような移動によって、弁スプール51が左方へ移動して、制御ポート45からストローカーポート49へ制御圧力を伝えることができるようになり、これによってストロークシリンダ33が作動して、斜板カム29が図1に示された位置へ変位する。
【0044】
当業者には公知のように、上記のような斜板カム29の傾動によって追従移動が生じて、ピストン81の移動で表されるように斜板カムが指令位置へ変位した時、リンク部材101の下端部が図4の右方へ移動し、これによって弁スプール51がそれの中心のニュートラル位置へ戻る。
【0045】
以上に本発明を説明してきたが、本明細書を読んで理解すれば、当業者には本発明の様々な変更が明らかになるであろう。そのような変更はすべて、添付の請求項の範囲に入っている限り、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】可変容量形油圧ポンプ及びそれの代表的な従来の制御システムを備えた、油圧式動力伝達装置の、一部を概略的に、また一部を断面で示した図である。
【図2】図1に幾分概略的に示されているが、本発明の制御システムを備えたポンプの斜視図である。
【図3】本発明の制御システムの、ポンプから取り外した斜視図である。
【図4】図3に示されている制御システムの、一部を概略的に、また一部を軸方向断面で示した図である。
【符号の説明】
21 回転部材群
23 チャージポンプ
29 斜板カム
31,33 ストロークシリンダ
43 主制御弁
44 弁ハウジング
51 制御弁スプール
59 リンク機構
61 ポンプハウジング
63 ポンプ室
65 入力部分
67 本体部
73,75 開口
77,79 シリンダ内孔
81 ピストン部材
83,85 ピストン部分
87,89 ピストン室
105 ソレノイド弁
111,113 電気入力信号
Claims (9)
- ポンプ室(63)を形成しているポンプハウジング(61)と、
前記ポンプ室(63)内に配置された回転部材群(21)と、
この回転部材群(21)と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カム(29)と、
この斜板カム(29)の変位量を変化させる第1,第2の流体圧応答手段(31,33)と、
弁ハウジング(44)と、機械式入力部(59)の移動に応じて流体を制御圧力源(23)から前記第1,第2の流体圧応答手段(31,33) のうちの一方へ流すことができる弁スプール(51)とを設けた主制御弁手段(43)と、
前記斜板カム(29)の変位量を弁スプール(51)に伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリであって、
(a) 開口(73,75) を形成した本体部(67)を有して、前記主制御弁手段( 43 )が、遠隔制御のための入力部分( 65 )によって前記ポンプハウジング( 61 )から分離され、前記入力部分( 65 )がポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)との間に挟まれて配置され、前記フィードバックリンク機構のリンク部材( 91,101 )が、前記本体部( 67 )及び前記開口(73,75) 内を垂直方向に伸びており、
(b) 前記本体部(67)は、軸方向に延びたシリンダ内孔(77,79) を備え、該シリンダ内孔 (77,79) は、前記開口によって2つの個別シリンダに分断され、
(c) ピストン部材(81)が、シリンダ内孔(77,79) 内に往復動可能に配置されており、このピストン部材(81)は、前記機械式入力部(59)と作動係合状態にあるときに、前記ピストン部材(81)の往復動によって弁スプール(51)を作動させ、
(d) 前記ピストン部材(81,83,85)は、シリンダ内孔(77,79) と協働して第1,第2のピストン室(87,89) を形成しており、これらのピストン室は、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプール(51)をニュートラル位置からそれぞれ第1,第2の対向する方向に移動させ、
(e)さらに、電気入力信号(111,113) に応じて、前記第1,第2のピストン室(87,89) 内の流体圧を制御可能な電気油圧式制御装置(105) を備えていることを特徴とする可変容量形ポンプアセンブリ。 - 前記回転部材群(21)は、回転可能なシリンダ胴部であり、この胴部によって形成されたシリンダ内を往復動する複数のピストンとを含んでいることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 前記第1,第2の流体圧応答手段(31,33) は、斜板カム(29)に連動する第1,第2のストロークシリンダからなり、中央のニュートラル位置から第1,第2の対向する方向に前記斜板カム(29)を移動するために、前記シリンダの径方向の対向位置に設けられていることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 前記制御圧力源(23)は、入力軸(19)によって駆動されるチャージポンプ(23)を含み、前記入力軸(19)は、前記回転部材群(21)に対する入力駆動部ともなることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 前記開口(73,75) は、本体部(67)に取り囲まれ、これにより、フィードバックリンク(101) は、前記弁ハウジング(44)、本体部(67)、及びポンプハウジング(61)により全体が囲まれていることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 前記弁スプール(51)及びフィードバックリンク(101) が第1平面にあり、前記ピストン部材(81)が第2平面上にある軸を形成し、前記第1,第2平面は平行でかつ互いにオフセット状態で横断していることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 前記フィードバックリンク(91,99,101) は、ピストン部材(81)と弁スプール(51)との間の機械的連結を与え、さらに、前記リンクハウジング手段は、弁ハウジング(44)と本体部(67)により全体が囲まれていることを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- 電気油圧式制御装置(105) は、3位置4方向ソレノイド弁からなり、前記制御圧力源(23)と第1,第2ピストン室(87,89) との間の流れに対して直列に配置されていることを特徴とする請求項7記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
- ポンプ室(63)を形成しているポンプハウジング(61)と、
前記ポンプ室(63)内に配置された回転部材群(21)と、
この回転部材群(21)と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カム(29)と、
この斜板カム(29)の変位量を変化させる第1,第2の流体圧応答手段(31,33)と、
弁ハウジング(44)と、機械式入力部(59)の移動に応じて流体を制御圧力源(23)から前記第1,第2の流体圧応答手段(31,33) のうちの一方へ流すことができる弁スプール(51)とを設けた主制御弁手段(43)と、
前記斜板カム(29)の変位量を弁スプール(51)に伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリであって、
(a) ポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)に作動連結するとともに本体部(67)を有する入力部分(65)を備え、前記主制御弁手段( 43 )が、遠隔制御のための入力部分( 65 )によって前記ポンプハウジング( 61 )から分離され、前記入力部分( 65 )がポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)との間に挟まれて配置され、前記フィードバックリンク機構のリンク部材( 91,101 )が、前記本体部( 67 )及び前記開口(73,75) 内を垂直方向に伸びており、
(b) 前記本体部(67)は、軸方向に延びたシリンダ内孔(77,79) を有し、該シリンダ内孔 (77,79) は、前記開口によって2つの個別シリンダに分断され、
(c) ピストン部材(81)が、シリンダ内孔(77,79) 内に往復動可能に配置されており、このピストン部材(81)は、前記機械式入力部(59)と作動係合状態にあるときに、前記ピストン部材(81)の往復動によって弁スプール(51)を作動させ、
(d) 前記ピストン部材(81,83,85)は、シリンダ内孔(77,79) と協働して第1,第2のピストン室(87,89) を形成しており、これらのピストン室は、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプール(51)をニュートラル位置からそれぞれ第1,第2の対向する方向に移動させ、
(e) 電気入力信号(111,113) に応じて、前記第1,第2のピストン室(87,89)内の流体圧を制御できる電気油圧式制御装置(105) を備えており、
(f)前記機械式入力部(59)とフィードバックリンク機構が、前記弁ハウジング(44)、本体部(67)、及びポンプハウジング(61)により全体が囲まれていることを特徴とする可変容量形ポンプアセンブリ。
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