JP4108331B2

JP4108331B2 - 油圧ポンプ制御装置

Info

Publication number: JP4108331B2
Application number: JP2001388939A
Authority: JP
Inventors: 康生大見
Original assignee: Kawasaki Precision Machinery KK
Current assignee: Kawasaki Precision Machinery KK
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2003184756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は、産業用機械や建設用機械に適用される斜板式油圧ポンプの斜板の傾転角を制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばパワーショベル等の建設用機械は一般に油圧を用いて駆動され、その油圧源は通常、建設用機械に搭載された原動機（エンジン）によって駆動される油圧ポンプである。また、一般に油圧ポンプは斜板式のものが用いられ、負荷に応じて吐出流量を調整することができるようになっている。このような吐出流量の調整をするのは、油圧ポンプの負荷（すなわち吐出圧力）と吐出流量との積が油圧ポンプを駆動するための動力となることから、この駆動動力が原動機の出力を超えないように制御するためである。
【０００３】
したがって、斜板式の油圧ポンプでは、図２に示すように、その吐出圧力ｐと吐出流量ｑとの積が常に一定となるように（すなわち、吐出圧力と吐出流量との関係がいわゆる双曲線関数となるように）斜板傾転角を制御することが望ましい。そのため、従来から吐出圧力と吐出流量との関係がいわゆる双曲線関数となるように油圧ポンプの傾転角を制御する油圧ポンプ制御装置が提案されている（特開昭６０−２６１９８８号公報参照）。図３は、そのような従来の油圧ポンプ制御装置の構成を模式的に示したものである。
【０００４】
同図を参照して説明する。油圧ポンプ１は斜板式のものであり、斜板２を備えている。この斜板２は、これを駆動するサーボシリンダ３に連結されており、サーボシリンダ３は外部からの油圧（Ｐ，Ｐｃｌ）を受けて図中左右にスライドするようになっている。なお、同図において油圧Ｐは油圧ポンプ１の吐出圧力である。
【０００５】
サーボシリンダ３にはコントロールシリンダ４が連結されており、これにピストン５が内蔵されている。ピストン５は、バネ６によってコントロールシリンダ４から突出する方向（図中左方）に付勢されている。また、ピストン５は段付形状を呈しており、バネ６に対抗するように外部油圧Ｐｆが導かれている。さらに、コントロールシリンダ４には駒部材７が回動自在に設けられており、その鉛直面に上記ピストン５が当接している。
【０００６】
上記駒部材７の水平面（上面）にはコントロールスプール８が当接されている。このコントロールスプール８はスリーブ９を備えており、スリーブ９の内部に油圧Ｐが導かれている。また、コントロールスプール８の上面には上記油圧Ｐが導かれている。
【０００７】
このような油圧ポンプ制御装置では、油圧Ｐが増大するとコントロールスプール８が下方に移動するから、駒部材７が反時計方向に回動してピストン５を右方へスライドさせる。このとき、ピストン５には、バネ６による力Ｆｓおよび油圧Ｐｆが作用している。したがって、ピストン５の断面積をＡｆとし、コントロールスプールを押圧する押圧部材１０の断面積をＡｄとすれば、駒部材７の回動中心軸を中心とする力のモーメントの釣り合いは、次式のようになる。
【０００８】
Ｐ×Ａｄ×ｘ＝（Ｆｓ−Ａｆ×Ｐｆ）×ｙ (a)
また、コントロールスプール８が下方へ移動すると、スリーブ９に導かれた油圧Ｐはサーボシリンダ３の右側圧力室（大径室）へ送られる。これにより、サーボシリンダ３は左方へスライドし、斜板２の傾転角が小さく（流量が小さく）なると共に、コントロールシリンダ４が左方へスライドされる。
【０００９】
コントロールシリンダ４が左方へスライドすると、図中寸法ｘが小さくなるから、駒部材７の反時計方向回りの力のモーメントが小さくなり、駒部材７は時計方向に回動する。この時計方向への回動が進むと、コントロールスプール８が上方へスライドし、サーボシリンダ３の右側圧力室（大径室）の油圧Ｐｃ１がタンク１１へ導かれる。その結果、サーボシリンダ３は右方へスライドし、斜板２の傾転角が大きく（流量が大きく）なる。
【００１０】
このように、駒部材７の回動中心軸まわりのモーメントの釣り合いが成立するようにサーボシリンダ３が駆動される。ここで、上記(a) 式を考察すると、右辺は一定であり、寸法ｘは油圧ポンプ１の流量として把握できるから、結局吐出圧力と吐出流量との積が一定ということになり、吐出圧力と吐出流量との関係は、双曲線関数として表され、理想的な流量制御が行われることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の油圧ポンプ制御装置は、直交する二方向についての力のモーメントの釣り合いを原理としたものであるが、かかる原理を利用した機構を実際の装置に組み込むことは、構造が複雑となって困難であると共に製造コストが増大するという問題があった。
【００１２】
このため、完全な双曲線関数となる制御を断念し、不十分ではあるが双曲線に近似した２段折れの直線関数となる制御を行う等の方法が採られてきた。
【００１３】
そこで本発明の目的は、簡単な構造で製造コストが安く、しかも吐出流量が吐出圧力に対して高精度な双曲線関数となるように制御することができる油圧ポンプ制御装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題が生じる根源は、直交する二方向についての力のモーメントの釣り合いを利用しようとした点にあるとの考えのもと、直交する二方向についてのモーメントの釣り合いではなく、一方向についての力のモーメントの釣り合いを利用すること、すなわち、偶力モーメントを利用することによって上記目的を達成することができる点に着目した。
【００１５】
言い換えると、本願発明者は、偶力モーメントは、一方向（たとえば上下方向）に関して、支点の位置に関わらず常に一定であることに着目し、これを利用して、支点の位置（変位）を油圧ポンプの斜板傾転角に対応させることにより、常に吐出圧力と吐出流量との積を一定にすることが可能であると考えた。
【００１６】
そこで、本願に係る油圧ポンプ制御装置は、斜板式の油圧ポンプの斜板傾転角を制御するための装置であって、斜板に連結され、一方側に大径部を有し、他方側に外力が負荷された小径部を有するサーボシリンダと、サーボシリンダに連結された支点部材と、支点部材に当接し、当該当接部位を支点として揺動する直線状の揺動アームと、上記支点を基準として揺動アームの上記一方側に配設され、所定方向に一定力を負荷する第１バネを具備した第１負荷ユニットと、上記支点を基準として揺動アームの上記他方側に配置され、上記第１バネとは逆向きに同一の一定力を負荷して上記第１バネとによって揺動アームに偶力モーメントを作用させる第２バネと、上記支点を基準として揺動アームの上記他方側に配設され、上記所定方向に沿って上記油圧ポンプの吐出圧力に基づく押圧力を負荷する押圧ピストンを具備した第２負荷ユニットとを備え、上記第２負荷ユニットは、上記押圧ピストンに所定の外部油圧を導いて上記第１バネと第２バネとによる揺動アームの偶力モーメントに対向する力を揺動アームに作用させ、上記第１負荷ユニットは、上記支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントと上記一定力による偶力モーメントとによる釣り合いが崩れると、所定の外部油圧を上記サーボシリンダの大径部側に導く、又は該大径部側圧力を減圧して該押圧力による力のモーメントと偶力モーメントとが釣り合うように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、たとえば油圧ポンプの吐出圧力（自己圧）を第２負荷ユニットに導くことにより、当該第２負荷ユニットによって上記吐出圧力に基づく押圧力が所定方向に沿って揺動アームの他方側に付与される。一方、揺動アームの一方側には、第１負荷ユニットの第１バネによって一定力が所定方向に沿って付与され、他方側には上記押圧力に対抗する一定力が第２バネによって所定方向に付与され、これら第１バネと第２バネとによって、揺動アームに所定方向の偶力モーメントを作用させている。そのため、この偶力モーメントに対抗するように上記押圧力が付与されてモーメントバランスが保たれている。このようにすれば、揺動アームに偶力モーメントを作用させる上記一定力を簡単な構造で確実に付与することができる。
【００１８】
このとき、油圧ポンプの負荷が大きくなると上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメントによって、支点部材によって構成される支点を中心として揺動アームが揺動する。これにより、第１負荷ユニットが所定の外部油圧（たとえば、上記自己圧）をサーボシリンダの大径部側に導くから、サーボシリンダは、小径部側に負荷された外力に抗して小径部側（すなわち他方側）へスライドする。このとき、当該外力としては、上記自己圧による外力を採用することができる。
【００１９】
また、サーボシリンダが他方側へスライドすると、上記支点が他方側へ移動するから、上記支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントが小さくなる。そして、当該力のモーメントが上記一定力による力のモーメントよりも小さくなると、上記支点を中心として揺動アームが反対方向に揺動する。これにより、第１負荷ユニットが上記サーボシリンダの大径部側圧力を減圧するから、サーボシリンダは大径部側（すなわち一方側）へスライドする。
【００２０】
つまり、この構成では、揺動アームの両側には上記所定方向に沿った一定力および押圧力が加わり、上記支点を中心とするモーメントが生じる。そして、上述のようにサーボシリンダがスライドして支点が移動するが、これは当該支点を中心とするモーメントが常に一定となるように移動するものである。このことを数学的に表現すると次のようになる。
【００２１】
上記支点から第２負荷ユニットまでの距離をｘとし、第１負荷ユニットと第２負荷ユニットとの距離をＬとすれば、次式が成立する。
【００２２】
（Ｗｆ×ｘ）−（Ｆｓ×ｘ）＝（Ｌ−ｘ）×Ｆｓ (b)
ここで、Ｗｆは上記押圧力であり、Ｆｓは上記一定力である。
【００２３】
また距離ｘは、サーボシリンダのスライド量に応じて変化し、油圧ポンプの斜板傾転角（すなわち、吐出流量）に対応しているから、油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量との積が略一定となるように制御することができる。
【００２４】
上記第１負荷ユニットは、ランドが形成され、先端部が上記揺動アームに当接されたコントロールスプールと、コントロールスプールを収容するスリーブと、コントロールスプールの端部に当接するように配置された上記第１バネとを有して構成し、上記スリーブは、スリーブ内部に上記外部油圧を導くための第１ポートと、スリーブ内の圧油をドレンするための第２ポートと、スリーブ内の圧油を上記サーボシリンダの大径側へ送給するための第３ポートとを備え、上記コントロールスプールは、上記所定方向にスライドされることによって上記第１ポートと第３ポートとを連通させ、且つ反所定方向にスライドされることによって上記第２ポートと第３ポートとを連通させるように上記ランドを形成することができる。
【００２５】
この構成によれば、揺動アームは、特に次のような動作を行う。
【００２６】
まず、第２負荷ユニットには、上述と同様にたとえば油圧ポンプの吐出圧力（自己圧）を導くことにより、上記押圧力が所定方向に沿って揺動アームの他方側に付与される。一方、揺動アームの一方側には、第１負荷ユニットによって一定力が所定方向に沿って付与されるが、この一定力は、上記第１バネによるばね力がコントロールスプールに作用し、コントロールスプールの先端が揺動アームを押圧することによって付与される。また、所定の外部油圧（たとえば油圧ポンプの吐出圧力）がスリーブの第１ポートに導かれる。
【００２７】
このとき、油圧ポンプの負荷が大きくなると上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメントによって、上記支点を中心として揺動アームが揺動する。これにより、第１負荷ユニットが作動してコントロールスプールが上記反所定方向にスライドし、スリーブの第１ポートと第３ポートとが連通される。すなわち、上記外部油圧が上記サーボシリンダの大径側に送給される。
【００２８】
外部油圧がサーボシリンダの大径部側に導かれると、サーボシリンダは、小径部に作用する所定の外力（上述したバネ力や自己圧による外力）に抗して小径部側（すなわち他方側）へスライドする。また、サーボシリンダが他方側へスライドすると、上記支点が他方側へ移動するから、上記支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントが小さくなる。そして、当該力のモーメントが上記一定力による力のモーメント（偶力モーメント）よりも小さくなると、上記支点を中心として揺動アームが反対方向に揺動する。これにより、上記第１負荷ユニットが作動してコントロールスプールが上記所定方向にスライドし、スリーブの第１ポートと第２ポートとが連通される。すなわち、スリーブ内の圧油がドレンされ、サーボシリンダは小径部側（すなわち他方側）へスライドする。
【００２９】
つまり、この構成においても、揺動アームの両側には上記所定方向に沿った一定力および押圧力が加わり、上記支点を中心とするモーメントが生じる。そして、上述したようにサーボシリンダがスライドして支点が移動するが、これは当該支点を中心とするモーメントが常に一定となるように移動するものである。このことを数学的に表現すると次のようになる。
【００３０】
上記支点から第２負荷ユニットまでの距離をｘとし、第１負荷ユニットと第２負荷ユニットとの距離をＬとすれば、次式が成立する。
【００３１】
（Ｗｆ×ｘ）−（Ｆｓ×ｘ）＝（Ｌ−ｘ）×Ｆｓ (c)
ここで、Ｗｆは上記押圧力であり、Ｆｓは上記一定力である。
【００３２】
また、上記第１負荷ユニットは、上記反所定方向に上記第１バネに対抗する一定の対抗力を付与する第１対抗力付与機構を備え、上記第２負荷ユニットは、上記第１対抗力付与機構とは逆向きの同一の対抗力を、上記第２バネに対抗するように付与する第２対抗力付与機構を備えることができる。
【００３３】
この構成によれば、対抗力付与機構により上記各第１，第２バネのばね力に対抗する対抗力が付与されるから、これら第１，第２バネおよび対抗力付与機構により支点を中心とした偶力モーメントが生じる。この偶力モーメントは、支点の位置にかかわらず常に一定であるという性質がある。
【００３４】
したがってこの場合、上記支点から第２負荷ユニットまでの距離をｘとし、第１負荷ユニットと第２負荷ユニットとの距離をＬとすれば、次式が成立する。
【００３５】
（Ｗ１＋Ｗ２）×ｘ−Ｆｓ×ｘ＝（Ｆｓ−Ｗ２）×（Ｌ−ｘ） (d)
ここで、Ｗ１は上記押圧力、Ｗ２は上記対抗力であり、Ｆｓは上記一定力である。
【００３６】
上式を整理すると、
（Ｗｆ×ｘ）＝（Ｆｓ−Ｗ２）×Ｌ (e)
となり、（Ｗｆ×ｘ）が一定となる。この結果は、上記偶力モーメントは常に一定であるところ、当該偶力モーメントと釣り合うように上記支点が移動することによるものである。
【００３７】
そして、距離ｘは、サーボシリンダのスライド量に応じて変化し、油圧ポンプの斜板傾転角（すなわち、吐出流量）に対応しているから、油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量との積が完全に一定となるように制御することができる。
【００３８】
しかも、対抗力付与機構により、上記第１，第２バネによるばね力を調整することができるから、上記吐出圧力と吐出流量との積（一定値）を調整することができるという利点がある。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ制御装置２０の構成を模式的に示した図である。
【００４１】
この油圧ポンプ制御装置２０は、たとえば建設用機械の油圧装置に適用され、第１ポンプ２１および第２ポンプ（図示せず）を備えた２連式油圧ポンプユニットの馬力一定制御を行うためのものである。すなわち、各ポンプの負荷がどのように変化したとしても、第１ポンプ２１の斜板２２の傾転角を最適制御することによって、油圧ポンプユニット全体として馬力一定制御（油圧ポンプユニット全体として吐出圧力と吐出流量との積が一定となる制御）を可能とするものである。なお、本実施形態では２連式油圧ポンプユニットを採用しているが、１連式の油圧ポンプやさらなる多連式油圧ポンプユニットを採用することもできる。
【００４２】
具体的に油圧ポンプ制御装置２０は、第１ポンプ２１の斜板２２に連結されたサーボシリンダ２３と、これに連結された支点部材２４と、支点部材２４を支点として支持された揺動アーム２５と、揺動アーム２５上の一方側に配設された第１負荷ユニット２６と、揺動アーム２５上の他方側に配設された第２負荷ユニット２７とを備えている。
【００４３】
サーボシリンダ２３は、図に示すような段付ロッド２８を備えており、この段付ロッド２８の中央部が斜板２２に連結されている。段付ロッド２８は後述のようにして左右にスライドするようになっており、これによって斜板２２の傾転角が変化されるようになっている。
【００４４】
段付ロッド２８の小径部２９には、第１ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１が導かれており、当該圧力Ｐ１によって小径部２９が図中右側に所定の外力を受けている。なお、この外力を得るために本実施形態では第１ポンプ２１の吐出圧力Ｐ１を採用しているが、このように第１ポンプの自己圧に限定されるものではなく、当該建設用機械の油圧系の他の油圧やばね等を採用することもできる。また、段付ロッド２８の大径部３０には、後述するように、第１負荷ユニット２６から上記圧力Ｐ１が一定の条件の下に導かれるようになっている。
【００４５】
支点部材２４は、たとえば棒状に形成することができ、その先端部３１によって揺動アーム２５を支持する支点を構成している。支点部材２４は、段付ロッド２８と一体的に構成することができるが、これを別体として構成し、段付ロッド２８に固定するようにしてもよい。したがって、段付ロッド２８が左右にスライドすれば、これと共に支点部材２４がスライドする。
【００４６】
揺動アーム２５は、たとえば図に示すように水平方向に延びる棒状部材として構成することができる。揺動アーム２５は、上記支点部材２４と当接しており、当該当接部分を支点として時計方向または反時計方向に回動することができるようになっている。
【００４７】
次に、第１負荷ユニット２６は、上記揺動アーム２５の一方側に一定力を付与するための装置である。第１負荷ユニット２６は、スリーブ３２を備えたコントロールスプール３３と、これにばね力を付与する第１バネ３４と、コントロールスプール３３と対抗するように配置された対抗シリンダ３５（対抗力付与機構）とを備えている。
【００４８】
スリーブ３２には、第１ポート３６，第２ポート３７および第３ポート３８が形成されている。第１ポート３６には上記吐出圧力Ｐ１（外部油圧）が導かれている。第２ポートは、オイルタンク３９に連通されており、スリーブ３２内の圧油をドレンすることができるようになっている。第３ポート３８は、サーボシリンダ２３の大径側と連通されている。
【００４９】
コントロールスプール３３は、ランドが形成された段付形状を呈しており、スリーブ３２内を図中上下方向にスライド可能となっている。このコントロールスプール３３の下端部は上記揺動アーム２５の一端部と当接している。そして、第１バネ３４は、たとえばねじりコイルばねを採用することができ、本実施形態では、コントロールスプール３３を下方（所定方向）へばね力Ｆｓで付勢するように設定されている。
【００５０】
対抗シリンダ３５は、上記揺動アーム２５の下方に配置されている。対抗シリンダ３５は、所定の油圧がシリンダチューブ４０に導かれるようになっており、これに基づく力でシリンダロッド４１が揺動アーム２５を上方（反所定方向）へ押し上げるようになっている。上記所定の油圧は、当該建設用機械の油圧回路において、適当な一定圧力Ｐｆを採用することができる。ただし、一定圧力Ｐｆは、その圧力源を適当に選択することによって変化させることができる。
【００５１】
また、第２負荷ユニット２７は、第１の吐出圧力Ｐ１および第２ポンプの吐出圧力Ｐ２の総和に基づく押圧力を上記揺動アーム２５の他方側に付与するための装置である。第２負荷ユニット２７は、押圧ピストン４２と、第２バネ４３と、対抗シリンダ４４とを備えている。
【００５２】
押圧ピストン４２は、シリンダチューブ４５ａ，４５ｂを備えており、これに各油圧ポンプの吐出圧力Ｐ１，Ｐ２が導かれている。押圧ピストン４２は、上記揺動アーム２５に当接しており、上記圧力Ｐ１，Ｐ２に基づく押圧力が図中下方（所定方向）に付与されるようになっている。なお、この押圧力は、圧力Ｐ１，Ｐ２の変動（すなわち各油圧ポンプの負荷の変動）に応じてさまざまに変動する。
【００５３】
第２バネ４３は、上記第１バネ３４と同様の構成であり、ばね力Ｆｓで揺動アーム２５を上方（反所定方向）に付勢している。この第２バネ４３と第１バネ３４とによって、揺動アーム２５に偶力モーメントを作用させている。また、対抗シリンダ４４は、上記対抗シリンダ３５と同様の構成である。したがって、対抗シリンダ４４は、上記圧力Ｐｆがシリンダチューブ４０に導かれており、この圧力に基づく力でシリンダロッド４１が揺動アーム２５を下方（所定方向）に押し下げている。
【００５４】
このような構成からなる油圧ポンプ制御装置２０は、次のような動作を行う。
【００５５】
油圧ポンプの吐出圧力（Ｐ１，Ｐ２）が第２負荷ユニット２７に導かれているから、この圧力に基づく押圧力が揺動アーム２５の他方側に下向きに付与される。一方、揺動アーム２５の他端側には第２バネ４３によって上向きに一定力が付与されると共に、一方側には、第１負荷ユニット２６によって一定力が所定方向に沿って付与される。
【００５６】
各油圧ポンプの負荷の総和が大きくなると上記押圧力が増大し、この押圧力による力のモーメントによって、支点部材２４の先端部３１によって構成される支点を中心として揺動アーム２５が図中反時計まわりに回動する。これにより、第１負荷ユニット２６のコントロールスプール３３が上方へ押し上げられる。コントロールスプール３３が上方へ移動すると、スリーブ３２の第１ポート３６と第３ポート３８とが連通し、圧力Ｐ１がサーボシリンダ２３の大径部３０側に導かれる。これにより、段付ロッド２８は小径部２９側（他方側）へスライドする。
【００５７】
段付ロッド２８が他方側（図中左側）へスライドすると、上記支点が他方側へ移動するから、上記支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントが小さくなる。そして、当該力のモーメントが上記一定力による力のモーメントよりも小さくなると、上記支点を中心として揺動アームが時計方向に回動する。これにより、コントロールスプール３３が下方へ移動して上記第３ポート３８と第２ポート３７とが連通する。すなわち、サーボシリンダ２３の大径部３０側の圧力Ｐ１はオイルタンク３９へ導かれ、サーボシリンダ２３の大径部３０側の圧力が減圧される。したがって、段付ロッド２８は大径部３０側（一方側）へスライドする。
【００５８】
このように本実施形態では、揺動アーム２５の左端に押圧力が加わり、上記支点を中心とするモーメントが生じるが、これは揺動アーム２５の両側、両端に作用する上記一定力による偶力モーメントと押圧ピストン４２による押圧力とにより生じ、支点位置によらない偶力モーメントと釣り合うように、サーボシリンダ２３の段付ロッド２８がスライドして、支点位置が調整される。このことを数学的に表現すると次のようになる。
【００５９】
上記支点から第２負荷ユニット２７の押圧ピストン４２までの距離をｘとし、第１負荷ユニット２６のコントロールスプール３３と上記押圧ピストン４２との距離Ｌとすれば、次式が成立する。
【００６０】
［（P1+P2）・ Ad + Pf・Af −Fs］・ｘ＝（L−x）・（Fs−Pf・Af） (f)
ここで、Ａｄは圧力Ｐ１，Ｐ２が作用する押圧ピストンの断面積、Ａｆは圧力Ｐｆが作用するシリンダロッド４１の断面積である。この式を整理すると、
（P1+P2）・ Ad ・ｘ＝ L・（Fs−Pf・Af） (g)
上式の右辺は一定であるから（P1+P2）・ Ad ・ｘが一定となる。したがって、（P1+P2）・ｘが一定である。また距離ｘは、サーボシリンダのスライド量に応じて変化し、第１ポンプ２１の斜板傾転角（すなわち、吐出流量）に対応しているから、結局、各油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量との積が全体として一定となるように制御することができる。
【００６１】
このように本実施形態では、油圧ポンプの単連／多連に関係無く、油圧ポンプユニット全体として完全な馬力一定となる流量制御が可能となる。しかも、上述のように、上下方向に沿う方向についての偶力モーメントの釣り合いを原理としてサーボシリンダ２３を駆動するから、構造を簡素化でき、実際の油圧ポンプ制御装置に容易に組み込むことができる。
【００６２】
特に、本実施形態では、次のような作用効果を奏する。
【００６３】
第１負荷ユニット２６は、第１バネ３４により上記一定力Ｆｓを負荷するように構成されているから、一定力Ｆｓを簡単な構造で確実に付与することができる。また、この一定力Ｆｓと同一の一定力Ｆｓを揺動アーム２５に作用させて偶力モーメントを生じさせる第２バネ４３も、簡単な構造とすることができる。しかも、第１負荷ユニット２６には対抗シリンダ３５が備えられ、第２負荷ユニット２７には対抗シリンダ４４が備えられているから、第１バネ３４と第２バネ４３とによる一定力Ｆｓが大きすぎる場合（たとえば、上記馬力一定制御における馬力セットが大きすぎる場合）は、これを下げることができるという利点もある。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一方向（所定方向）に沿う方向についての偶力モーメントの釣り合いを原理としてサーボシリンダを駆動するから、構造を簡素化でき、実際の油圧ポンプ制御装置に容易に組み込むことができる。その結果、完全な馬力一定となる流量制御を簡単に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ制御装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】油圧ポンプの流量制御の理想曲線を示したものである。
【図３】従来の油圧ポンプ制御装置の構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
２０油圧ポンプ流量制御装置
２１第１ポンプ
２２斜板
２３サーボシリンダ
２４支点部材
２５揺動アーム
２６第１負荷ユニット
２７第２負荷ユニット
２８段付ロッド
３１先端部
３２スリーブ
３３コントロールスプール
３４第１バネ
３５対抗シリンダ
３６第１ポート
３７第２ポート
３８第３ポート
３９オイルタンク
４０シリンダチューブ
４１シリンダロッド
４２押圧ピストン
４３第２バネ
４４対抗シリンダ

Claims

斜板式の油圧ポンプの斜板傾転角を制御するための装置であって、
斜板に連結され、一方側に大径部を有し、他方側に外力が負荷された小径部を有するサーボシリンダと、
サーボシリンダに連結された支点部材と、
支点部材に当接し、当該当接部位を支点として揺動する直線状の揺動アームと、
上記支点を基準として揺動アームの上記一方側に配設され、所定方向に一定力を負荷する第１バネを具備した第１負荷ユニットと、
上記支点を基準として揺動アームの上記他方側に配置され、上記第１バネとは逆向きに同一の一定力を負荷して上記第１バネとによって揺動アームに偶力モーメントを作用させる第２バネと、
上記支点を基準として揺動アームの上記他方側に配設され、上記所定方向に沿って上記油圧ポンプの吐出圧力に基づく押圧力を負荷する押圧ピストンを具備した第２負荷ユニットとを備え、
上記第２負荷ユニットは、上記押圧ピストンに所定の外部油圧を導いて上記第１バネと第２バネとによる揺動アームの偶力モーメントに対向する力を揺動アームに作用させ、
上記第１負荷ユニットは、上記支点を中心とする上記押圧力による力のモーメントと上記一定力による偶力モーメントとによる釣り合いが崩れると、所定の外部油圧を上記サーボシリンダの大径部側に導く、又は該大径部側圧力を減圧して該押圧力による力のモーメントと偶力モーメントとが釣り合うように構成されていることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
請求項１記載の油圧ポンプ制御装置において、
上記第１負荷ユニットは、ランドが形成され、先端部が上記揺動アームに当接されたコントロールスプールと、
コントロールスプールを収容するスリーブと、コントロールスプールの端部に当接するように配置された上記第１バネとを有し、
上記スリーブは、
スリーブ内部に上記外部油圧を導くための第１ポートと、
スリーブ内の圧油をドレンするための第２ポートと、
スリーブ内の圧油を上記サーボシリンダの大径側へ送給するための第３ポートとを有し、
上記コントロールスプールは、
上記所定方向にスライドされることによって上記第１ポートと第３ポートとを連通させ、且つ反所定方向にスライドされることによって上記第２ポートと第３ポートとを連通させるように上記ランドが形成されていることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。
請求項１又は請求項２に記載の油圧ポンプ制御装置において、
上記第１負荷ユニットは、
上記反所定方向に上記第１バネに対抗する一定の対抗力を付与する第１対抗力付与機構を備え、
上記第２負荷ユニットは、
上記第１対抗力付与機構とは逆向きの同一の対抗力を、上記第２バネに対抗するように付与する第２対抗力付与機構を備えていることを特徴とする油圧ポンプ制御装置。