JP4695859B2

JP4695859B2 - 可変容量形ポンプ

Info

Publication number: JP4695859B2
Application number: JP2004267846A
Authority: JP
Inventors: 登志雄橋本; 安木秀己; 博一平出
Original assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: JP2006083738A

Description

本発明は、圧油等の液体を作動部へ供給する可変容量形ポンプに関するものである。

アクチュエータに作動油を供給する油圧パワー供給装置では、サーボモータの回転力によりその回転速度に応じた流量の圧油を移送する油圧ポンプが用いられているが、このような圧油の吐出量がサーボモータの回転速度に比例する油圧ポンプでは、圧力検出器とモータ回転速度検出器とを組み合わせてサーボモータの回転速度を制御することによってポンプ吐出量、吐出圧の制御を行っているものがある。

これは、サーボモータは速度指令信号とモータ回転速度検出信号との偏差に応じてインバータで制御されるものであり、圧力検出器によって検出されたポンプ吐出圧と圧力指令信号との偏差が演算されて得られる圧力偏差信号が、モータ回転速度検出信号に基づいて発生した非比例関数信号と加算され、この加算値と流量指令値とのいずれか小さい方が速度指令信号として使用される。

このような場合、油圧ポンプとして、圧力制御状態に入ると同時にポンプ斜板傾斜角を小さくしてポンプ容量を小さくすることによってサーボモータの必要トルクを低減でき、モータを小型化し易く、圧力制御がし易い斜板式可変容量タイプ（例えば、特許文献１参照。）が採用されることがある。

このような可変容量形ポンプは、例えば図３の油圧回路に示すように、サーボモータ等の原動機により回転駆動されて圧油を吸引、吐出するポンプ機構２０に電磁弁などからなる切換弁２２を介して容量可変機構２１が備え付けられたものであり、この容量可変機構２１では、切換弁２２のＯＮ状態（図３（ａ））にてポンプ機構２０の吐出流路から一部の自己圧が導かれてなるパイロット圧力が受圧部２３へ作用し、該受圧部２３が斜板２４を押圧してその傾斜角度を小さくし、ポンプ機構２０の吐出量が容量可変範囲の下限に切り換えられる。

また、切換弁２２のＯＦＦ状態（図３（ｂ））にてパイロット圧油の導入を止め、パイロット圧力が小さくなるに従って受圧部２３への作用が軽減され、斜板２４の押圧が解除されつつ傾斜角度が大きくなり、ポンプ機構２０の吐出量が容量可変範囲の上限に切り換えられる。このように、斜板式可変容量形油圧ポンプは、通常、ポンプ機構の吐出容量が可変範囲の上限、下限で安定する２容量ポンプとして使用される。

特開２００２−２６６７７０号公報

しかしながら、上記のような斜板式の可変容量形油圧ポンプでは、斜板角制御を自己圧で行うものであるため、小容量側に切り換え、吐出し圧力がポンプ最低調整圧力以下になると、容量可変機構は斜板を押すためのパイロット圧を確保できずに斜板角を小さい状態に維持できず、勝手に動いてしまうという無制御状態になってしまい、低圧領域においては決して安定とはならなかった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、低圧領域においても容量可変機構の制御が良好に行われて可変容量範囲の大容量側、少容量側共に安定状態が得られる可変容量形ポンプを提供することある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る可変容量形ポンプは、圧油の吐出量がサーボモータの回転速度に比例し、圧力検出器とモータ回転速度検出器とを組み合わせてサーボモータの回転速度制御することによってポンプ吐出量、吐出圧が制御されるポンプ機構と、受圧部に作用するパイロット圧力の増減に応じて機械的に変位することにより前記ポンプ機構の単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構と、該容量可変機構を大容量側に変位させるときは前記受圧部を低圧側流路に接続して前記パイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に前記ポンプ機構が圧力制御状態に入ると同時に容量可変機構を小容量側に変位させるときは前記パイロット圧力として前記ポンプ機構の自己の吐出圧力を前記受圧部に導く第２の回路接続を形成する切換弁とを備えた可変容量形ポンプにおいて、前記切換弁が第２の回路接続を形成しているときに前記受圧部側から前記ポンプ機構の吐出側流路への液体の流出を阻止して前記受圧部に作用しているパイロット圧力を封じ込める液体流出阻止手段として、前記切換弁の受圧部導入路側出口よりも前記ポンプ機構の吐出流路側に逆止弁を備えたものである。

また、請求項２に記載の発明に係る可変容量形ポンプは、請求項１に記載の可変容量形ポンプにおいて、前記液体流出阻止手段の逆止弁が、前記切換弁内に設けられているものである。

本発明の可変容量ポンプにおいては、切換弁が容量可変機構を小容量側に変位させるためにパイロット圧力としてポンプ機構の自己の吐出圧力を受圧部に導く第２の回路接続を形成しているときに受圧部側からポンプ機構の吐出側流路への液体の流出を阻止して受圧部に作用しているパイロット圧力を封じ込める液体流出阻止手段を備えたものであるため、容量可変機構を小容量側に切り換えた際に、ポンプ機構の吐出し圧力が最低調整圧力以下となっても、液体流出阻止手段により封じ込められたパイロット圧力が受圧部に作用し続けることができるため、低圧領域でも安定な制御状態が維持できるという効果がある。

本発明においては、原動機による回転駆動で液体を吸引及び吐出するポンプ機構の単位回転当たりの吐出容量を、容量可変機構にて受圧部に作用するパイロット圧力の増減に応じて機械的に変位することにより変化させるものであり、容量可変機構を大容量側に変位させるときは受圧部を低圧側流路に接続して受圧部に作用するパイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に容量可変機構を小容量側に変位させるときはパイロット圧力としてポンプ機構の自己の吐出圧力を受圧部に導く第２の回路接続を形成する切換弁とを備え、この切換弁が第２の回路接続を形成しているときに受圧部側からポンプ機構の吐出側流路への液体の流出を阻止して受圧部に作用しているパイロット圧力を封じ込める液体流出阻止手段を備えたものである。

従って、本発明の容量可変形ポンプでは、容量可変機構を小容量側に切り換えた際に、ポンプ機構の吐出し圧力が最低調整圧力以下となっても、液体流出阻止手段により封じ込められたパイロット圧力が受圧部に作用し続けることができるため、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。

本発明における液体流出阻止手段としては、まず、受圧部からポンプ機構の吐出側流路への液体の逆流を阻止する逆止弁を用いるのが最も簡便で効率的な構成として好ましい。

なお、このような液体流出阻止手段は、例えば、ポンプ機構の吐出側流路と切換弁との間、即ち、自己の吐出圧力からパイロット圧力を切換弁へ導く流路の途中に設置することが考えられる。しかしながら、切換弁の構成部品の隙間で生じる小さな液体リークが封じ込めたパイロット圧力を幾らか減じることが考えられるため、より確実にパイロット圧力を確保するために、液体流出阻止手段を、受圧部からポンプ機構の吐出側流路への液体の逆流を阻止する切換弁内のノンリーク機構によって構成するのがより望ましい。

本発明の可変容量形ポンプは、原動機による回転駆動で液体の吸引、吐出するポンプ機構に関して広く有効であり、例えば、油圧ポンプでは斜板式可変容量形ピストンポンプにおける斜板角の制御や可変容量形ベーンポンプにおけるカムリングの偏心量の制御において、小容量側への切換時に低圧領域での安定な制御状態を維持できる。

本発明の一実施例として、電磁弁からなる切換弁を用いた可変容量形油圧ポンプの油圧回路を図１に示す。図１（ａ）は容量可変機構を大容量側に変位させる第１の回路接続を形成した状態、図１（ｂ）は容量可変機構を小容量側に変位させる第２の回路接続を形成した状態をそれぞれ示すものである。

本実施例では、サーボモータ等の原動機により回転駆動されて圧油を吸引、吐出するポンプ機構１に切換弁３を介して容量可変機構４が備え付けられたものである。即ち、ポンプ機構１の吐出側流路２から分岐して一部の自己圧をパイロット圧力として導入するパイロット流路９と、容量可変機構４の受圧部５へ連通する導入路１０との間に切換弁３が接続されている。

容量可変機構４は、受圧部５に作用するパイロット圧力の増減に応じて機械的に変位することによりポンプ機構１の単位回転当たりの吐出容量を変化させるものであり、例えば斜板式可変容量形油圧ポンプでは、受圧部５がパイロット圧力の作用に応じて斜板６を押圧しその傾斜角を調整するものである。

切換弁３は、容量可変機構４を大容量側に変位させるときに受圧部５を低圧側流路に接続してパイロット圧力を低下させる第１の回路接続（ＯＦＦ状態）を形成し、且つ容量可変機構４を小容量側に変位させるときにパイロット流路９を導入路１０に接続する第２の回路接続を形成してポンプ機構１の自己の吐出圧力をパイロット圧力として受圧部５に導く。

本実施例においては、液体流出阻止手段として、逆止弁７をパイロット流路９中に設けた。この逆止弁７によって、切換弁３が第２の回路接続（ＯＮ状態）を形成しているときに、受圧部５からポンプ機構１の吐出流路２への圧油の逆流を阻止して受圧部５に作用しているパイロット圧力を封じ込めるものとした。

この封じ込めによって、本実施例による油圧ポンプでは、ポンプ機構１の吐出し圧力がポンプ最低調整圧力以下となっても、逆止弁３により封じ込められたパイロット圧力が受圧部５に作用し続けることができるため、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。なお、切換弁３が第１の回路接続を形成している状態において、ポンプ機構１の吐出し圧力は大容量側に切り換えられたものであるため、パイロット流路９へ導かれる一部の圧油も逆止弁７を越えて切換弁３に達し、ここで逆向きに戻されが、この逆流圧油も充分な大きい圧力を持ったままのものであるため、逆止弁７を逆流してポンプ機構の吐出流路２へ戻って合流できる。

さらに、本実施例では、パイロット流路９中に絞り弁８を設けた。この絞り弁８は、容量可変機構４での切換時における挙動を低減させ、ショックレス機構として働く。

なお、上記実施例では、逆止弁７を切換弁３の上流側、パイロット流路９中に設置された場合を示したが、切換弁３の構成部品等の隙間からのリークが封じ込めたパイロット圧力を低減させることも考えられることから、液体流出阻止手段を図２に示すように逆止弁１７を切換弁１３内に設けたノンリーク機構で構成すれば、ポンプ機構１の吐出圧力を小容量側へ切り換えた際に、パイロット圧力の封じ込めがより確実となり、低圧領域での制御がさらに安定して行える。

本発明の一実施例による可変容量形ポンプの油圧回路図であり、（ａ）は切換弁による第１の回路接続の形成状態、（ｂ）は切換弁による第２の回路接続の形成状態をそれぞれ示すものである。図１とは別の液体流出阻止手段の例を示す部分油圧回路図である。従来の可変容量形ポンプの油圧回路図である。

符号の説明

１，２０：ポンプ機構
２：吐出流路
３，１３，２１：切換弁
４，２２：容量可変機構
５，２３：受圧部
６，２４：斜板
７，１７：逆止弁
８，絞り弁：
９：パイロット流路
１０：受圧部導入路

Claims

圧油の吐出量がサーボモータの回転速度に比例し、圧力検出器とモータ回転速度検出器とを組み合わせてサーボモータの回転速度制御することによってポンプ吐出量、吐出圧が制御されるポンプ機構と、受圧部に作用するパイロット圧力の増減に応じて機械的に変位することにより前記ポンプ機構の単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構と、該容量可変機構を大容量側に変位させるときは前記受圧部を低圧側流路に接続して前記パイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に前記ポンプ機構が圧力制御状態に入ると同時に容量可変機構を小容量側に変位させるときは前記パイロット圧力として前記ポンプ機構の自己の吐出圧力を前記受圧部に導く第２の回路接続を形成する切換弁とを備えた可変容量形ポンプにおいて、
前記切換弁が第２の回路接続を形成しているときに前記受圧部側から前記ポンプ機構の吐出側流路への液体の流出を阻止して前記受圧部に作用しているパイロット圧力を封じ込める液体流出阻止手段として、前記切換弁の受圧部導入路側出口よりも前記ポンプ機構の吐出流路側に逆止弁を備えたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
前記液体流出阻止手段の逆止弁が、前記切換弁内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量形ポンプ。