JP6251728B2 - ポンプ吐出流量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、可変容量ポンプの吐出流量を制御するポンプ吐出流量制御装置に関するものである。

油圧ショベル等の作業機に搭載される油圧機器の駆動圧源には、エンジンによって回転駆動される可変容量ポンプが使用される。

ＪＰ２００８−２９１７３１Ａには、可変容量ポンプの吐出流量を制御するレギュレータと、定容量ポンプの吐出圧が導かれる信号圧通路に介装される抵抗器と、抵抗器の前後差圧に応じてレギュレータを駆動するアクチュエータと、を備えるポンプ吐出流量制御装置が開示されている。

ポンプ吐出流量制御装置では、抵抗器の前後差圧に応じて作動するアクチュエータがレギュレータを介して可変容量ポンプの吐出容量を調整することにより、ポンプ回転速度がばらついても可変容量ポンプの吐出流量が変化しないようにしている。

油圧ショベル等の作業機にあっては、エンジンの低回転速度域から中回転速度域の運転時では、ポンプ回転速度（エンジンの回転速度）に対するポンプ吐出流量のゲイン（変化率）を大きくして作業機の操作性を確保することが要求される。一方、エンジンの中回転速度域から高回転速度域の運転時では、ポンプ回転速度に対するポンプ吐出流量のゲインを小さくして作業機の作業効率を維持することが要求される。

本発明は、ポンプ回転速度の上昇に応じてポンプ吐出流量の変化率（ゲイン）が切り換わるポンプ吐出流量制御装置を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、レギュレータによって調整される制御圧が高まるのに応じて可変容量ポンプの吐出流量が減少するように制御されるポンプ吐出流量制御装置であって、可変容量ポンプと共通の駆動源によって駆動される定容量ポンプと、定容量ポンプから吐出される作動流体が流れる信号圧通路に介装される抵抗器と、この抵抗器の前後差圧が高まるのに応じてレギュレータを駆動して制御圧を低下させる制御圧アクチュエータと、を備え、抵抗器は、信号圧通路に互いに並列に介装される固定絞り及びチェックバルブを備え、このチェックバルブは、信号圧通路に介装されるシートと、このシートの下流側に配置されるポペットと、このポペットをシートに押し付けるスプリングと、を備え、固定絞りは、ポペットに開口して信号圧通路のシートより上流側に連通する上流側絞り孔と、上流側絞り孔に接続して信号圧通路のシートより下流側に連通する下流側絞り孔と、を有し、上流側絞り孔の断面積が下流側絞り孔の断面積より小さく形成されるポンプ吐出流量制御装置が提供される。

図１は、本発明の実施形態に係るポンプ吐出流量制御装置の油圧回路図である。 図２は、本発明の実施形態に係るポンプ吐出流量制御装置の断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るポンプ回転速度に対する制御流量及びＬＳ差圧の関係を示す特性図である。

図面を参照して、本発明の実施形態に係るポンプ吐出流量制御装置１について説明する。

図１に示すポンプ吐出流量制御装置１は、油圧ショベルに搭載される油圧機器の駆動圧源に設けられ、可変容量ポンプ１１の吐出流量を制御する。

可変容量ポンプ１１は、例えば斜板式ピストンポンプが用いられ、斜板１５の傾転角度に応じて吐出容量（ポンプ押しのけ容積）が調整される。

可変容量ポンプ１１は、エンジン１０によって駆動され、タンク（図示省略）に接続するタンクポート３０から吸込通路２０を通じて作動油を吸込み、斜板１５に追従して往復動するピストン（図示省略）によって加圧した作動油を吐出通路２１に吐出する。

可変容量ポンプ１１から吐出される作動油は、吐出通路２１を通じてポンプポート３１に送られ、ポンプポート３１に接続するコントロールバルブ（図示省略）によって油圧ショベルのブーム，アーム，又はバケットを駆動する各油圧シリンダ等に分配される。コントロールバルブは、オペレータの操作によって各油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する。

ポンプ吐出流量制御装置１には、可変容量ポンプ１１と並んで定容量ポンプ１２が設けられる。定容量ポンプ１２には、例えばギアポンプが用いられる。定容量ポンプ１２は可変容量ポンプ１１と共にエンジン１０によって駆動される。

定容量ポンプ１２は、吸込通路２０から分岐した吸込通路２３を通じて作動油を吸込み、加圧した作動油を信号圧通路２４に吐出する。

定容量ポンプ１２から吐出される作動油は、信号圧通路２４を通じて信号圧ポート３２に送られ、信号圧ポート３２に接続する信号圧通路（図示省略）を通じてコントロールバルブを切り換える油圧駆動部等に供給される。

可変容量ポンプ１１及び定容量ポンプ１２に給排される作動流体には、作動油（オイル）が用いられる。作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いてもよい。

次に、可変容量ポンプ１１の吐出流量を制御するポンプ吐出流量制御装置１の構成について説明する。

可変容量ポンプ１１は、エンジン１０によって回転駆動されるシリンダブロック（図示省略）と、シリンダブロックのシリンダ内を往復動して吸い込んだ作動油を吐出するピストンと、ピストンが追従する斜板１５と、斜板１５の傾転角度を大きくする方向に付勢する馬力制御スプリング４８，４９と、馬力制御スプリング４８，４９の付勢力に抗して斜板１５を駆動する傾転アクチュエータ１６と、を備える。アクチュエータ１６の作動によって斜板１５の傾転角度が変えられると、斜板１５に追従して往復動するピストンのストローク長さが変わり、可変容量ポンプ１１の吐出容量が変化する。

ポンプ吐出流量制御装置１には、傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇを調整するロードセンシングレギュレータ６０（以下、単に「レギュレータ６０」と称する。）と、レギュレータ６０に導かれる作動油圧（制御圧）Ｐｃを調整する馬力制御レギュレータ４０と、が設けられる。

傾転アクチュエータ１６は、馬力制御レギュレータ４０及びレギュレータ６０によって調整される制御圧Ｐｃｇが上昇すると斜板１５の傾転角度を小さくし、可変容量ポンプ１１の吐出容量を減少させる。

レギュレータ６０と傾転アクチュエータ１６とを連通する第二制御圧通路５６には、絞り５７が介装されている。絞り５７によって、傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇの圧力変動が緩和される。

馬力制御レギュレータ４０は、３ポート２位置切換弁であって、ポジション４０Ａとポジション４０Ｂとの間で移動するスプール（図示省略）を備える。スプールの一端には、馬力制御スプリング４８，４９の付勢力が付与される。スプールの他端には、元圧通路５０から分岐する分岐元圧通路５１を通じて導かれる可変容量ポンプ１１の吐出圧Ｐ１が作用する。スプールは、吐出圧Ｐ１と馬力制御スプリング４８，４９の付勢力とが釣り合う位置に移動し、ポジション４０Ａ，４０Ｂの開度を変化させる。

馬力制御スプリング４８，４９は、一端がスプールに連結され、他端が斜板１５に連係する。馬力制御スプリング４９の長さは馬力制御スプリング４８より短く形成される。馬力制御スプリング４８，４９による付勢力は、斜板１５の傾転角及びスプールの位置に応じて変化する。

スプールが受ける可変容量ポンプ１１の吐出圧Ｐ１による駆動力が馬力制御スプリング４８，４９の付勢力より小さい場合、スプールは、ポジション４０Ｂに切り換わる方向に移動する。ポジション４０Ｂでは、レギュレータ６０に接続される第一制御圧通路５５と、タンクに接続される低圧通路５９とが連通するため、第一制御圧通路５５の作動油圧Ｐｃが低下する。

一方、スプールが受ける可変容量ポンプ１１の吐出圧Ｐ１による駆動力が馬力制御スプリング４８，４９の付勢力より大きい場合、スプールは、ポジション４０Ａに切り換わる方向に移動する。ポジション４０Ａでは、レギュレータ６０に接続される第一制御圧通路５５と、吐出圧Ｐ１が導かれる分岐元圧通路５２とが連通するため、第一制御圧通路５５の作動油圧Ｐｃが上昇する。

このように馬力制御レギュレータ４０は、吐出圧Ｐ１による駆動力と馬力制御スプリング４８，４９の付勢力とが釣り合うようにレギュレータ６０に導かれる作動油圧Ｐｃを調整する。ポンプ回転速度が高くなっても、吐出圧Ｐ１の上昇に伴い馬力制御レギュレータ４０の作動によって傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇが高められるため、可変容量ポンプ１１の吐出容量は減少する。可変容量ポンプ１１の負荷（仕事率）は、ポンプ回転速度に関わらず、略一定となるように調整される。

さらに、馬力制御レギュレータ４０には馬力制御圧アクチュエータ４１が設けられる。馬力制御圧アクチュエータ４１は馬力制御信号圧ポート３６から馬力制御信号圧通路４６を通じて導かれる馬力制御信号圧Ｐｐwに応動する。

油圧ショベルの制御系は、高負荷モードと、低負荷モードと、に切り換えられる。馬力制御信号圧Ｐｐwは、高負荷モードで低くされる一方、低負荷モードで高められる。低負荷モードで馬力制御信号圧Ｐｐwが高められると、馬力制御レギュレータ４０のスプールはポジション４０Ａに切り換わる方向に移動する。このため、作動油圧Ｐｃが上昇し、可変容量ポンプ１１の負荷が低くなる。

レギュレータ６０は、３ポート２位置切換弁であって、ポジション６０Ａとポジション６０Ｂとの間で移動するスプール６１（図２参照）を備える。スプール６１の一端には吐出圧Ｐ１に基づいてコントロールバルブの上流側に生じる信号圧Ｐｐｓが信号ポート３３から信号通路４３を通じて導かれる。スプール６１の他端には油圧シリンダの負荷圧に基づいてコントロールバルブの下流側に生じる信号圧Ｐｌｓが信号ポート３４から信号通路４４を通じて導かれる。さらに、スプール６１の他端にはＬＳスプリング１４の付勢力が与えられる。スプール６１は、コントロールバルブの前後に生じるＬＳ差圧（Ｐｐｓ−Ｐｌｓ）と、後述する抵抗器７０の前後差圧（Ｐ３−Ｐ４）と、スプール６１の他端に作用するＬＳスプリング１４の付勢力と、が釣り合う位置に移動する。

例えばブーム，アーム，バケットを駆動する各油圧シリンダ等の負荷が大きい場合には、コントロールバルブの下流側（負荷側）から信号ポート３４に導かれる信号圧（負荷圧）Ｐｌｓが上昇する。信号圧Ｐｌｓが上昇したことによりＬＳ差圧（Ｐｐｓ−Ｐｌｓ）が小さくなると、図１に示すように、スプール６１はＬＳスプリング１４の付勢力によってポジション６０Ａに保持される。ポジション６０Ａでは、馬力制御レギュレータ４０に接続される第一制御圧通路５５と、傾転アクチュエータ１６に接続される第二制御圧通路５６とが連通するため、傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇは馬力制御レギュレータ４０によって調整される作動油圧Ｐｃに基づく値になる。

一方、ブーム，アーム，バケットを駆動する各油圧シリンダ等の負荷が小さい場合には、信号圧（負荷圧）Ｐｌｓが低くなる。信号圧Ｐｌｓが低くなることによりＬＳ差圧（Ｐｐｓ−Ｐｌｓ）が大きくなると、スプール６１はＬＳスプリング１４の付勢力に抗してポジション６０Ｂに切り換わる方向に移動する。ポジション６０Ｂでは、吐出圧Ｐ１が導かれる分岐元圧通路５３と、傾転アクチュエータ１６に接続される第二制御圧通路５６とが連通するため、制御圧Ｐｃｇは上昇する。

このようにレギュレータ６０は、ＬＳ差圧とＬＳスプリング１４の付勢力とが釣り合うように傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇを調整する。これにより、油圧シリンダの負荷が増減してもＬＳ差圧（Ｐｐｓ−Ｐｌｓ）が略一定になるように可変容量ポンプ１１の吐出容量が制御される。

分岐元圧通路５３には、絞り５４が介装され、レギュレータ６０に導かれる吐出圧Ｐ１の圧力変動が緩和されるようになっている。

ポンプ吐出流量制御装置１には、ポンプ回転速度が上昇するのに応じて可変容量ポンプ１１の吐出流量をどの程度の割合で変化（増加）させるかを、ポンプ回転速度の上昇に応じて調整するゲイン調整機構が設けられる。ゲイン調整機構は、定容量ポンプ１２から吐出される作動油を導く信号圧通路２４に介装される抵抗器７０と、抵抗器７０の前後差圧（Ｐ３−Ｐ４）に応じてレギュレータ６０を駆動して制御圧Ｐｃｇを調整する制御圧アクチュエータ９０と、によって構成される。

図２は、レギュレータ６０，制御圧アクチュエータ９０，及び抵抗器７０を示す断面図である。以下、これらの具体的な構成について説明する。

ポンプ吐出流量制御装置１は、第一ハウジング１０１及び第二ハウジング２０１を備える。第一ハウジング１０１には、抵抗器７０が収容される。第二ハウジング２０１には、レギュレータ６０及び制御圧アクチュエータ９０が収容される。これに限らず、第一ハウジング１０１及び第二ハウジング２０１が一体で形成される構成としてもよい。

第二ハウジング２０１には、レギュレータ６０のスプール６１を収容するスプール収容孔２０２と、制御圧アクチュエータ９０のピストン９１を収容するピストン収容孔２０３と、が同軸上に形成される。

円柱状のスプール６１とピストン９１とは、互いに同軸上に延びて一体形成される。これに限らず、スプール６１とピストン９１は、別体で形成され、互いに連結される構成としてもよい。

スプール６１は、スプール収容孔２０２の開口端から突出する先端部を有する。スプール６１の先端部と第二ハウジング２０１に取り付けられるプラグ２１０の間に圧力室２０４が画成される。圧力室２０４には、プラグ２１０に形成される信号通路（通孔）４３，信号ポート３３，及びプラグ２１０に接続される配管（図示省略）を通じてコントロールバルブの上流側に生じる信号圧Ｐｐｓが導かれる。

スプール６１は、その先端がプラグ２１０に当接することによって、図２にて右方向への移動が規制される。

スプール６１は、ピストン収容孔２０３の開口端から突出する基端部を有する。スプール６１の基端部と第二ハウジング２０１に取り付けられるガイドスリーブ２２５及びプラグ２２１の間に圧力室２０５が画成される。圧力室２０５には、第二ハウジング２０１に形成される信号通路（通孔）４４，信号ポート３４，及び第二ハウジング２０１に接続される配管（図示省略）を通じてコントロールバルブの下流側に生じる信号圧Ｐｌｓが導かれる。

ピストン収容孔２０３の開口端部にはガイドスリーブ２２５が嵌合される。ガイドスリーブ２２５の内周にスプール６１が摺動自在に挿入される。

プラグ２２１の内部には、ＬＳスプリング１４の付勢力を調整するアジャスタ機構２２０が設けられる。アジャスタ機構２２０は、プラグ２２１に螺合するアジャスタロッド２２２と、プラグ２２１の内部に摺動自在に収容されるスプリング受け２２３と、スプール６１の基端部に取り付けられるスプリング受け２２４と、を備える。コイル状のＬＳスプリング１４は、スプリング受け２２４とスプリング受け２２３の間に圧縮して介装される。アジャスタロッド２２２の螺合位置を変えることにより、ＬＳスプリング１４の付勢力が調節される。

第一ハウジング１０１と第二ハウジング２０１とには、前述の分岐元圧通路５３，第一制御圧通路５５，及び第二制御圧通路５６が形成される。スプール６１の中程には第一ランド部６２及び第二ランド部６３が形成される。スプール６１のストロークに応じて、第二制御圧通路５６と分岐元圧通路５３とが連通する開度、または第二制御圧通路５６と第一制御圧通路５５とが連通する開度が変化する。

ＬＳスプリング１４の付勢力によってスプール６１が図２に示すようにポジション６０Ａに保持される状態では、前述のように、第一制御圧通路５５と第二制御圧通路５６とが連通するため、制御圧Ｐｃｇは馬力制御レギュレータ４０によって調整される作動油圧Ｐｃに基づく値となる。

一方、スプール６１がＬＳスプリング１４の付勢力に抗して図２において左方向に移動してポジション６０Ｂに切り換わると、分岐元圧通路５３と第二制御圧通路５６とが連通するため、制御圧Ｐｃｇは上昇する。

次に、制御圧アクチュエータ９０の構成について説明する。

制御圧アクチュエータ９０は、スプール６１を駆動するピストン９１を備える。ピストン９１は、スプール６１の中程に設けられる。ピストン９１は、その外周がピストン収容孔２０３の内周に摺接して、ピストン収容孔２０３を第一圧力室９２と第二圧力室９３とに仕切る。

第一ハウジング１０１と第二ハウジング２０１には、第一圧力室９２と信号圧通路２４の抵抗器７０より上流側とを連通する上流側制御圧連通路９４と、第二圧力室９３と信号圧通路２４の抵抗器７０より下流側とを連通する下流側制御圧連通路９５と、が設けられる。

信号圧通路２４における抵抗器７０の上流側圧力Ｐ３は、上流側制御圧連通路９４を通じて第一圧力室９２に導かれ、抵抗器７０の下流側圧力Ｐ４は、下流側制御圧連通路９５を通じて第二圧力室９３に導かれる。抵抗器７０の前後差圧（Ｐ３−Ｐ４）が高まると、ピストン９１に作用する圧力差によってスプール６１は図２において右方向に移動する。この結果、ポジション６０Ａの開度、すなわち、第一制御圧通路５５と第二制御圧通路５６とが連通する開度が大きくなるので、傾転アクチュエータ１６に導かれる制御圧Ｐｃｇは、馬力制御レギュレータ４０によって調整される作動油圧値Ｐｃに基づく値になる。

次に、抵抗器７０の構成について説明する。

図１に示すように、抵抗器７０は、信号圧通路２４に互いに並列に介装される固定絞り７１及びチェックバルブ８０を備える。

図２に示すように、チェックバルブ８０は、信号圧通路２４上に設けられるシート８１と、シート８１の下流側に配置されるポペット８２と、ポペット８２をシート８１に押し付けるスプリング８９と、を備える。

第一ハウジング１０１には、ポペット８２を収容するポペット収容孔１０２が形成される。ポペット収容孔１０２の一端には、テーパ状のシート８１が形成される。

ポペット８２は、シート８１に着座する弁体部８３と、弁体部８３を支持するシャフト８４と、を備える。弁体部８３は、円柱状に形成され、シート８１に着座する部位がテーパ状に形成される。シャフト８４は、弁体部８３より小径の円柱状に形成される。ポペット８２とシャフト８４は、互いに同軸上に延びて一体形成される。これに限らず、ポペット８２とシャフト８４は、別体で形成され、互いに連結される構成としてもよい。

信号圧通路２４は、シート８１に着座するポペット８２によって上流部２４Ａと、下流部２４Ｂに仕切られる。

上流部２４Ａは、信号圧通路２４を通じて定容量ポンプ１２の吐出口に連通するとともに、上流側制御圧連通路９４を通じて制御圧アクチュエータ９０の第一圧力室９２に連通している。

下流部２４Ｂは、信号圧通路２４を通じて信号圧ポート３２に連通するとともに、下流側制御圧連通路９５を通じて制御圧アクチュエータ９０の第二圧力室９３に連通している。

固定絞り７１は、ポペット８２の内部に形成され、シート８１に着座するポペット８２を迂回して上流部２４Ａと下流部２４Ｂを連通する。

固定絞り７１は、ポペット８２の軸上に開口して上流部２４Ａに連通する上流側絞り孔７２と、上流側絞り孔７２に接続して下流部２４Ｂに連通する下流側絞り孔７３と、を備える。

上流側絞り孔７２は、ポペット８２の軸方向に延びており、その上流端は弁体部８３の先端面に開口し、その下流端は下流側絞り孔７３の中程に開口する。

下流側絞り孔７３は、ポペット８２の径方向に延びており、その両端は弁体部８３の外周にそれぞれ開口する。

定容量ポンプ１２から信号圧通路２４に吐出される作動油は、図２に矢印で示すように、上流部２４Ａから上流側絞り孔７２，下流側絞り孔７３を通じて下流部２４Ｂへと流れる。

上流側絞り孔７２の断面積は下流側絞り孔７３の断面積より小さく形成されており、固定絞り７１の流路断面積は段階的に拡大する。これにより、固定絞り７１を通過する作動油の流れに乱れが生じることが抑えられ、固定絞り７１の前後差圧が変動することを抑えられる。固定絞りは、上記構成に限らず、弁体部８３がシート８１に着座しているときに、弁体部８３とシート８１との間を僅かな作動油が流れるように、例えば、シート８１または弁体部８３に上流部２４Ａと下流部２４Ｂとを連通する溝を形成してもよい。

第一ハウジング１０１には、筒状のガイドハウジング１０３がポペット収容孔１０２に取り付けられる。シャフト８４はガイドハウジング１０３の内周に摺動自在に支持される。

ガイドハウジング１０３には、スプリング８９の付勢力を調整するアジャスタ機構１１０が設けられる。

アジャスタ機構１１０は、シャフト８４の基端部に取り付けられるスプリング受け１１４と、ガイドハウジング１０３の内部に摺動自在に収容されるスプリング受け１１３と、スプリング受け１１３の位置を調節するアジャスタロッド１１１と、を備える。

コイル状のスプリング８９は、スプリング受け１１３とスプリング受け１１４の間に圧縮して介装され、シャフト８４を軸方向に付勢する。

スプリング受け１１３は、スプリング８９の一端が当接する本体部１１６と、本体部１１６からスプリング８９の内側に突出する突出部１１５と、を有する。本体部１１６と突出部１１５は一体で形成される。これに限らず、本体部１１６と突出部１１５とを別体で形成し、互いに連結する構成としてもよい。

円柱状の本体部１１６の外周には、溝が形成され、その溝にＯリング１１７が介装される。本体部１１６の外周はＯリング１１７を介してガイドハウジング１０３の内周に摺動自在に挿入される。スプリング８９を収容する収容室としてのスプリング収容室１０７は、Ｏリング１１７によって外部に対して密封される。

突出部１１５は、本体部１１６から軸方向に延び、本体部１１６より小径の円柱状に形成され、その先端がシャフト８４の基端に対峙する。

ガイドハウジング１０３にプラグ１０４が取り付けられ、プラグ１０４にアジャスタロッド１１１が螺合して取り付けられる。

アジャスタロッド１１１の螺合位置を変えることにより、アジャスタロッド１１１に当接するスプリング受け１１３が軸方向に移動して、スプリング８９の付勢力が変えられる。これにより、チェックバルブ８０の開弁圧が変わるので、ポンプ回転速度が上昇するのに応じてチェックバルブ８０が開弁するタイミングを調節することができる。

さらに、アジャスタロッド１１１の螺合位置を変えて、スプリング受け１１３の突出部１１５をシャフト８４の基端に当接させると、弁体部８３はシート８１に当接したままとなる。この場合、ポンプ回転速度が上昇しても、チェックバルブ８０が開弁しないため、ポンプ回転速度の上昇に応じて、抵抗器７０の前後差圧は一定の割合で上昇し続ける。つまり、ポンプ回転速度が上昇しても抵抗器７０の前後差圧の変化率は切り換わることがない。

上述した構成に限らず、スプリング受け１１３とアジャスタロッド１１１が一体で形成される構成としてもよい。

ガイドハウジング１０３の内部には、スプリング８９を収容するスプリング収容室１０７が設けられる。スプリング収容室１０７は、ガイドハウジング１０３の内壁とスプリング受け１１３とシャフト８４との間に画成される。スプリング収容室１０７の容積は、ポペット８２の開閉作動時にシャフト８４が移動するのに伴って拡縮する。

シャフト８４の内部には、スプリング収容室１０７と下流部２４Ｂを連通する連通路１２０が設けられる。連通路１２０は、シャフト８４の軸方向に延びる軸孔１２１と、軸孔１２１の中程からシャフト８４の径方向に延びる通孔１２２及び通孔１２３と、を有する。軸孔１２１の一端はスプリング収容室１０７に開口し、軸孔１２１の他端は通孔１２２を通じて下流部２４Ｂに連通する。スプリング受け１１３の突出部１１５がシャフト８４の基端に当接して、軸孔１２１の一端が塞がれた状態でも、軸孔１２１は通孔１２３を通じてスプリング収容室１０７に連通する。

ポペット８２が開弁するとき、スプリング収容室１０７の作動油は連通路１２０を通じて下流部２４Ｂに流出する。ポペット８２が閉弁するとき、下流部２４Ｂの作動油は連通路１２０を通じてスプリング収容室１０７に流入することにより、ポペット８２はスムーズに開閉する。

次に、ポンプ吐出流量制御装置１がポンプ回転速度に対する可変容量ポンプ１１の吐出流量のゲインを切り換える動作について説明する。

定容量ポンプ１２のポンプ回転速度が低く、固定絞り７１の前後差圧が所定値に達するまでは、チェックバルブ８０が閉弁し、固定絞り７１が作動油の流れに付与する抵抗によって前後差圧（Ｐ３−Ｐ４）が生じる。抵抗器７０の前後差圧がポンプ回転速度の上昇に応じて高まるにつれて、レギュレータ６０のポジション６０Ａ側の開度が大きくなるため、可変容量ポンプ１１の吐出流量はポンプ回転速度の上昇に応じて所定の割合（ゲイン）で増加する。

定容量ポンプ１２のポンプ回転速度がさらに上昇して、固定絞り７１の前後差圧が所定値を越えて上昇すると、ポペット８２がスプリング８９の付勢力に抗してシート８１から離れてチェックバルブ８０が開弁し、作動油がポペット８２とシート８１間の流路と固定絞り７１の両方を流れる。抵抗器７０の流路面積が拡大して作動油の流れに付与される抵抗が小さくなることにより、ポンプ回転速度の上昇に対して抵抗器７０の前後差圧が変化する割合は小さくなる。これに伴い、可変容量ポンプ１１の吐出流量が増加する割合（ゲイン）も小さくなる。

図３は、ポンプ回転速度に対する制御流量（可変容量ポンプ１１の吐出流量）及びＬＳ差圧の関係を示す特性図である。図３において、破線は従来装置による特性を示し、実線は本発明のポンプ吐出流量制御装置１による特性を示す。従来装置では、抵抗器に固定絞りのみを備えるため、制御流量及びＬＳ差圧がポンプ回転速度の全域で一定の割合で上昇している。一方、本発明のポンプ吐出流量制御装置１における制御流量及びＬＳ差圧は、チェックバルブ８０が閉弁しているポンプ回転速度の低中速度域では従来装置より大きな割合で上昇し、チェックバルブ８０が開弁する中高速度域では従来装置より小さな割合で上昇する。

以上の本実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

ポンプ回転速度が上昇して、固定絞り７１の前後差圧が所定値を越えて上昇するのに伴ってポペット８２がスプリング８９の付勢力に抗してシート８１から離れてチェックバルブ８０が開弁する。これにより、抵抗器７０の前後差圧が変化する割合は、ポンプ回転速度の上昇に応じて小さくなり、可変容量ポンプ１１の吐出流量が増加する割合もポンプ回転速度の上昇に応じて小さく切り換わる。

これにより、ポンプ低中回転速度域では、ポンプ回転速度の変化に対する可変容量ポンプ１１の吐出流量の変化を大きくして、ポンプ回転速度に応じた作業機の操作性が確保される。一方、ポンプ中高回転速度域では、ポンプ回転速度の変化に対する可変容量ポンプ１１の吐出流量の変化が小さくなることにより、作業機の作業効率が維持される。

ポペット８２の内部に固定絞り７１が形成されることにより、ポペット８２を収容する第一ハウジング１０１に固定絞りを形成する必要がなく、簡便な構造を提供し、抵抗器７０の小型化が図れる。

固定絞り７１は、ポペット８２に開口して信号圧通路２４のシート８１より上流側に連通する上流側絞り孔７２と、上流側絞り孔７２に接続して信号圧通路２４のシート８１より下流側に連通する下流側絞り孔７３と、を有し、上流側絞り孔７２の断面積が下流側絞り孔７３の断面積より小さく形成されるため、固定絞り７１を通過する作動油の流れに乱れが生じることを抑えられ、固定絞り７１の前後差圧を安定させることができる。

ポペット８２は、信号圧通路２４のシート８１に着座する弁体部８３と、弁体部８３を支持するシャフト８４と、を有し、シャフト８４を軸方向に付勢するスプリング８９を収容するスプリング収容室１０７と、信号圧通路２４のシート８１より下流側とスプリング収容室１０７とを連通する連通路１２０と、を備えるため、信号圧通路２４のシート８１より下流側の作動油圧がスプリング収容室１０７に導かれることにより、シート８１より上流側に生じる作動油圧の変動がスプリング収容室１０７に導かれることを抑えられ、ポペット８２の開度が安定する。

ポペット８２の軸方向に変位してスプリング８９の付勢力を調節するアジャスタロッド１１１を備え、アジャスタロッド１１１がポペット８２の開弁作動を規制する位置に移動するため、アジャスタロッド１１１がポペット８２の開弁圧を調節することにより、可変容量ポンプ１１の吐出流量の変化割合が切り換えられるポンプ回転速度を変更できる。さらに、アジャスタロッド１１１がポペット８２の開弁作動を規制することにより、可変容量ポンプ１１の吐出流量の増加割合が切り換わることなく、ポンプ回転速度に応じた作業機の操作性が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したのに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本願は２０１３年３月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−６６８３６に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

1. レギュレータによって調整される制御圧が高まるのに応じて可変容量ポンプの吐出流量が減少するように制御されるポンプ吐出流量制御装置であって、
   前記可変容量ポンプと共通の駆動源によって駆動される定容量ポンプと、
   前記定容量ポンプから吐出される作動流体が流れる信号圧通路に介装される抵抗器と、
   前記抵抗器の前後差圧が高まるのに応じて前記レギュレータを駆動して前記制御圧を低下させる制御圧アクチュエータと、を備え、
   前記抵抗器は、前記信号圧通路に互いに並列に介装される固定絞り及びチェックバルブを備え、
   前記チェックバルブは、
   前記信号圧通路に介装されるシートと、
   前記シートの下流側に配置されるポペットと、
   前記ポペットを前記シートに押し付けるスプリングと、を備え、
   前記固定絞りは、
   前記ポペットに開口して前記信号圧通路の前記シートより上流側に連通する上流側絞り孔と、
   前記上流側絞り孔に接続して前記信号圧通路の前記シートより下流側に連通する下流側絞り孔と、を有し、
   前記上流側絞り孔の断面積が前記下流側絞り孔の断面積より小さく形成されるポンプ吐出流量制御装置。
2. 請求項１に記載のポンプ吐出流量制御装置であって、
   前記固定絞りは前記ポペットの内部に形成されるポンプ吐出流量制御装置。
3. 請求項１に記載のポンプ吐出流量制御装置であって、
   前記ポペットは、
   前記信号圧通路のシートに着座する弁体部と、
   前記弁体部を支持するシャフトと、を有し、
   前記シャフトを軸方向に付勢する前記スプリングを収容する収容室と、
   前記信号圧通路の前記シートより下流側と前記収容室とを連通する連通路と、をさらに備えるポンプ吐出流量制御装置。
4. 請求項１に記載のポンプ吐出流量制御装置であって、
   前記ポペットの軸方向に変位して前記スプリングの付勢力を調節するアジャスタロッドをさらに備え、
   前記アジャスタロッドが前記ポペットの開弁作動を規制する位置に移動するポンプ吐出流量制御装置。

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