JP6483978B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ装置に関するものである。

従来から、ポンプの吐出流量を一定にするために、流量制御弁を設けたポンプ装置がある。

特許文献１には、ベーンポンプの吸入通路と吐出通路との間に接続されたドレン通路の途中に流量制御弁を設けたポンプ装置が記載されている。特許文献１に記載されたポンプ装置では、ポンプの回転数に比例してポンプ室から吐出通路に吐出された作動油は、オリフィスを通って油圧駆動装置に供給される。また、特許文献１に記載されたポンプ装置は、流量制御弁を開閉制御することにより、ベーンポンプから油圧駆動装置への作動油の供給量を概略一定量に制御するようになっている。

実開平０５−６１４８２号公報

しかしながら、特許文献１のポンプ装置では、ポンプの吐出通路に絞りを設けている。このため、絞りによって圧力損失が生じ、ポンプを駆動するためのトルクがその分必要となる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプの駆動トルクを低減しつつ流量制御が可能なポンプ装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、タンク内の作動流体を吸い込み、作動流体を加圧して吐出流路に吐出するポンプと、両端部に作用する差圧に応じて動作してポンプから吐出された作動流体の一部を吸込側に還流させる第一弁体を有する流量制御弁と、第一弁体の両端部に作用する差圧を目標差圧に調整する差圧調整装置と、を備え、差圧調整装置が、第二弁体と、第二弁体の一方の端部に臨んで設けられ、かつ第二流体圧室に連通する調圧室と、第二弁体の他方の端部に臨んで設けられ、吐出流路の圧力が導かれるパイロット室と、を有し、第二弁体は、調圧室とタンクとを連通または遮断し、調圧室の圧力とパイロット室の圧力との差圧が目標差圧になるように調圧室の圧力が調整されることを特徴とする。

第１の発明では、調圧室の圧力とパイロット室の圧力との差圧が目標差圧になるように調圧室の圧力が調整されることによって、流量制御弁の第一弁体の両端部に作用する差圧が目標差圧に調整される。これにより、ポンプから吐出された作動流体は、目標差圧に応じて流量制御弁を通じて吸込側に還流されるため、吐出流路に絞りを設けることなく流量制御ができる。このように、吐出流路には絞りが設られないため、ポンプを駆動するためのトルクを低減することができる。

第２の発明は、ポンプ装置は、吐出流路と第二流体圧室とを連通する連通路に設けられたオリフィスをさらに備えることを特徴する。

第２の発明では、連通路にオリフィスを設けることで、差圧調整装置を通じて排出される作動油の流量が少なくても調圧できる。したがって、差圧調整装置を小型化できる。

第３の発明は、差圧調整装置は、調圧室に圧縮状態で収装され、第二弁体を開弁方向に付勢する付勢部材と、第二弁体を閉弁方向に付勢し、閉弁方向に付勢する付勢力が変更可能とされる比例ソレノイドと、をさらに備えることを特徴とする。

第３の発明では、比例ソレノイドを使用しているので、流量制御弁の第一弁体の両端部に作用する差圧を精度良く調整することができる。

第４の発明は、目標差圧は、ポンプの回転数に応じて調整されることを特徴とする。

第４の発明では、ポンプの回転数が変化して吐出する流量が変化しても、ポンプの回転数に応じて目標差圧が調整されるため、流体圧機器に供給される作動流体の流量を目標流量に精度よく制御することができる。

第５の発明は、目標差圧は、流体圧機器が要求する圧力に応じて調整されることを特徴とする。

第５の発明では、流体圧機器が要求する圧力が変化しても、その圧力に応じて目標差圧が調整されるため、流体圧機器に供給される作動流体の流量を目標流量に精度よく制御することができる。

本発明によれば、ポンプを駆動するためのトルクを低減しつつ流量制御が可能となる。

本発明の第１実施形態に係るポンプ装置の油圧回路図である。 ある目標流量でのポンプ回転数と目標差圧との関係を表すマップである。 目標差圧と比例ソレノイド印加電流との関係を表すマップである。 本発明の第２実施形態に係るポンプ装置のある目標流量でのポンプ回転数と目標差圧との関係を表すマップである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るポンプ装置１００について説明する。

図１はポンプ装置１００の油圧回路図である。ポンプ装置１００は、タンク４に接続された吸込流路８１から作動流体としての作動油を吸い込み、作動油を加圧して吐出流路８２に吐出するポンプ１と、両端部に作用する差圧に応じて動作してポンプ１から吐出された作動流体の一部を吸込側である吸込流路８１に還流させる第一弁体としてのスプール２１を有する流量制御弁２と、を備える。

ポンプ１は、固定容量型のベーンポンプである。ポンプ１は、図示しないエンジンなどの駆動装置によって回転駆動されるロータ１１と、ロータ１１に対して径方向に往復動自在に設けられる複数のベーン１２と、ロータ１１を収容すると共にロータ１１の回転に伴って内周のカム面１３ａにベーン１２の先端部が摺接するカムリング１３と、を備える。

ロータ１１には、外周面に開口部を有するスリット１４が所定間隔をおいて放射状に形成され、ベーン１２はスリット１４に摺動自在に挿入される。

スリット１４の基端側には、ポンプ１の吐出圧が導かれる背圧室１５が画成される。隣り合う背圧室１５は、ロータ１１に形成された円弧状の溝１６によって連通し、この溝１６にはポンプ吐出圧が常時導かれている。ベーン１２は、背圧室１５の圧力及びロータ１１の回転による遠心力によってスリット１４から抜け出る方向に押圧され、先端部がカムリング１３の内周のカム面１３ａに当接する。これにより、カムリング１３の内部には、ロータ１１の外周面、カムリングのカム面１３ａ、及び隣り合う一対のベーン１２によって複数のポンプ室１７が画成される。

カムリング１３は、内周のカム面１３ａが略楕円形状をした環状の部材であり、ロータ１１の回転に伴ってポンプ室１７の容積を拡張する吸込領域１３ｂ、１３ｄと、ポンプ室１７の容積を収縮する吐出領域１３ｃ、１３ｅと、を有する。

各ポンプ室１７は、ロータ１１が１回転する過程で、カムリング１３の吸込領域１３ｂにて吸込流路８１から吸込ポート（図示せず）を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング１３の吐出領域１３ｃにて吐出ポート１８を通じて吐出流路８２へ吐出し、その後、カムリング１３の吸込領域１３ｄにて吸込流路８１から吸込ポート（図示せず）を通じて作動油を吸込み、その吸込んだ作動油をカムリング１３の吐出領域１３ｅにて吐出ポート１８を通じて吐出流路８２へ吐出する。このように、各ポンプ室１７は、ロータ１１の回転に伴って拡縮し、ロータ１１が１回転する過程で作動油の吸込吐出を２回行う。ポンプ１のポンプ回転数Ｎは、駆動装置の回転数とともに変化する。ポンプ回転数Ｎが上昇すると、ポンプ１の吐出流量は回転数に比例して増加する。

なお、ポンプ１は、回転型形式の固定容量型であれば、ギヤポンプなどのような形式のものであってもよい。

流量制御弁２は、バルブ収容穴２５に摺動自在に挿入されたスプール２１と、スプール２１の一方の端部に臨んで設けられた第一流体圧室２３と、スプール２１の他方の端部に臨んで設けられた第二流体圧室２４と、第二流体圧室２４内に圧縮状態で収装されスプール２１を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのリターンスプリング２２と、を備える。

スプール２１は、バルブ収容穴２５の内周面に沿って摺動する第一ランド部２１ａ及び第二ランド部２１ｂを備える。

第一流体圧室２３には、スプール２１が第一流体圧室２３の容積を収縮する方向に移動した場合にバルブ収容穴２５の底部に当接してスプール２１の所定以上の移動を規制する第一ストッパ部２１ｃが第一ランド部２１ａに結合して配置される。

第一流体圧室２３には吐出流路８２から分岐する第一連通路８３が接続され、第二流体圧室２４には吐出流路８２から分岐する第二連通路８４が接続される。また、流量制御弁２には、第一ランド部２１ａによって第一流体圧室２３と連通または遮断されるドレン通路８５が接続される。

スプール２１は、両端部に画成された第一流体圧室２３及び第二流体圧室２４に導かれる作動油の圧力による荷重と、リターンスプリング２２の付勢力とがバランスした位置で止まる。

スプール２１に作用する第二流体圧室２４の圧力Ｐ２による荷重とリターンスプリング２２の付勢力との合計荷重が、スプール２１に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１による荷重よりも大きい場合には、リターンスプリング２２が伸長し、スプール２１は第一ストッパ部２１ｃがバルブ収容穴２５の底部に当接した状態となる。

この状態では、スプール２１の第一ランド部２１ａが、第一流体圧室２３とドレン通路８５との接続を遮断する。これにより、ポンプ１から吐出される作動油は全量が流体圧機器５０に供給される。

これに対して、スプール２１に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１による荷重が、スプール２１に作用する第二流体圧室２４の圧力Ｐ２による荷重とリターンスプリング２２の付勢力との合計荷重よりも大きい場合には、スプール２１はリターンスプリング２２の付勢力に抗して移動する。

この状態では、スプール２１の第一ランド部２１ａが、第一流体圧室２３とドレン通路８５とを連通させる。これにより、ポンプ１から吐出される作動油の一部は、第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１に還流する。

このように、流量制御弁２はスプール２１の両端部に作用する差圧に応じて作動する。したがって、スプール２１の両端部に作用する差圧を制御することによって、流量制御弁２を通じて吸込流路８１に還流する作動油の流量を制御することができ、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を所望の流量に制御することができる。

ポンプ装置１００は、流量制御弁２のスプール２１の両端部に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄを目標差圧Ｐｔに調整する差圧調整装置３と、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に設けられたオリフィス４０と、をさらに備える。

差圧調整装置３は、第二弁体としてのスプール３１と、スプール３１の一方の端部に臨んで設けられ、かつ第二流体圧室２４に連通する調圧室３４と、スプール３１の他方の端部に臨んで設けられ、吐出流路８２の圧力が導かれるパイロット室３５と、調圧室３４に圧縮状態で収装されスプール３１を開弁方向に付勢する付勢部材としてのばね３３と、スプール３１を閉弁方向に付勢し、閉弁方向に付勢する付勢力を変更可能とされる比例ソレノイド３２と、を備える。比例ソレノイド３２の付勢力は、印加される印加電流Ｉに応じて変化可能とされる。

調圧室３４は、第二パイロット通路８６を通じて第二連通路８４のオリフィス４０の下流側に連通する。これにより、調圧室３４は、第二パイロット通路８６及び第二連通路８４を通じて第二流体圧室２４に連通する。したがって、調圧室３４の圧力Ｐ４は、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２に等しくなる。また、パイロット室３５は、吐出流路８２から分岐する第一パイロット通路８８を通じて吐出流路８２に連通する。パイロット室３５と第一流体圧室２３は、互いに吐出流路８２に連通しているので、パイロット室３５の圧力Ｐ３は、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１に等しくなる。

差圧調整装置３には、オリフィス４０の下流側において第二連通路８４から分岐し、タンク４に連通するリリーフ通路８７が接続される。

スプール３１は、バルブ収容穴３６の内周面に沿って摺動する第三ランド部３１ａ及び第四ランド部３１ｂを備える。スプール３１の第三ランド部３１ａによってリリーフ通路８７とタンク４とが連通またはその接続が遮断される。

スプール３１は、調圧室３４及びパイロット室３５に導かれる作動油の圧力による荷重と、比例ソレノイド３２及びばね３３の付勢力とがバランスした位置で止まる。パイロット室３５の圧力Ｐ３による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との合計荷重が、調圧室３４の圧力Ｐ４による荷重とばね３３の付勢力との合計荷重よりも大きい場合には、第三ランド部３１ａによってリリーフ通路８７とタンク４との接続が遮断される。これに対して、パイロット室３５の圧力による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との合計荷重が、調圧室３４の圧力による荷重とばね３３の付勢力との合計荷重よりも小さい場合には、第三ランド部３１ａによってリリーフ通路８７とタンク４とが連通される。

コントローラ６０は、比例ソレノイド３２に印加される印加電流Ｉを制御する。また、コントローラ６０には、ポンプ回転数検出器７０が検出したポンプ１のポンプ回転数Ｎが入力される。

コントローラ６０には、ポンプ装置１００のある目標流量でのポンプ回転数Ｎと目標差圧Ｐｔとの関係を表すマップ（図２）及び目標差圧Ｐｔと比例ソレノイド印加電流Ｉとの関係を表すマップ（図３）が予め記憶されている。なお、目標流量とは、流体圧機器５０が必要とする予め定められた流量の値であり、図２では、ポンプ回転数Ｎｍのときにポンプ１が吐出する流量に相当する。また、目標差圧Ｐｔとは、流量制御弁２のスプール２１の両端部に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄの目標値である。コントローラ６０は、差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔになるように比例ソレノイド３２を制御する。

ポンプ装置１００は、吐出流路８２から吸込流路８１へ還流させる流量を流量制御弁２によって制御することで、ポンプ１から吐出流路８２を通じて流体圧機器５０へ供給される作動油の流量が目標流量になるように制御する。具体的には、コントローラ６０は、図２及び図３のマップを参照して、差圧調整装置３の動作を制御することによって第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔとなるように調整することで流量制御弁２のスプール２１の開度を調整し、ポンプ１から流体圧機器５０に供給される作動油の流量が目標流量になるように制御する。

図２に示すマップについて説明する。ポンプ１は、ポンプ回転数Ｎが上昇すると吐出流量が回転数に比例して増加する。コントローラ６０は、図２を参照して、回転数Ｎｍ以下の場合には、ポンプ１の吐出流量は目標流量に達していないため、吐出流路８２から吸込流路８１へ作動油を還流させないように目標差圧Ｐｔを０になるように制御する。また、ポンプ１の回転数が目標流量に相当する回転数Ｎｍを超える場合には、ポンプ１の吐出流量は目標流量を超えるので余剰流量が発生する。さらに、回転数Ｎｍを超える場合において、ポンプ回転数Ｎが増減すると余剰流量も増減する。そのため、ポンプ１から流体圧機器５０への供給流量を一定にするためには、ポンプ回転数Ｎの増減に伴って流量制御弁２のスプール２１の開度を調整して流量制御弁２からの還流流量を調整する必要がある。そのため、コントローラ６０は、ポンプ回転数Ｎに応じて目標差圧Ｐｔを調整する。なお、流量制御弁２のスプール２１はリターンスプリング２２によって閉弁方向に付勢されているので、スプール２１の両端部に作用する差圧Ｐｄがリターンスプリング２２の付勢力による荷重に相当する差圧Ｐｍ以上にならなければ、スプール２１は開弁されない。

次に、図３に示すマップについて説明する。目標差圧Ｐｔと差圧調整装置３の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉとは負の比例関係にある。具体的には、目標差圧Ｐｔを大きくするためには、比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを低下させる。比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを低下させると、差圧調整装置３のスプール３１の閉弁方向の付勢力が小さくなる。これにより、パイロット室３５の圧力Ｐ３と調圧室３４の圧力Ｐ４との差圧Ｐｅが大きくなるので、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄも大きくなる。これに対して、目標差圧Ｐｔを小さくするためには、比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを上昇させる。比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを上昇させると、差圧調整装置３のスプール３１の閉弁方向の付勢力が大きくなる。これにより、調圧室３４の圧力Ｐ３とパイロット室３５の圧力Ｐ４との差圧Ｐｅが小さくなるので、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄも小さくなる。

次に、ポンプ装置１００の動作について説明する。

ポンプ１は図示しないエンジンなどの駆動装置の動力によって回転駆動されることで、吸込流路８１を通じてタンク４から作動油を吸込み、作動油を加圧して吐出流路８２に吐出する。吐出流路８２に吐出された作動油は、流体圧機器５０に供給される。

ポンプ１のポンプ回転数Ｎは、駆動装置の回転数とともに変化する。ポンプ回転数Ｎが上昇すると、ポンプ１の吐出流量は回転数に比例して増加する。

ポンプ１が駆動すると、第一流体圧室２３には、吐出流路８２から第一連通路８３を通じて作動油が供給され、パイロット室３５には、吐出流路８２から第一パイロット通路８８を通じて作動油が供給される。これにより、第一流体圧室２３及びパイロット室３５には、等しい圧力が作用する。また、第二流体圧室２４には、吐出流路８２から第二連通路８４を通じて作動油が供給され、調圧室３４には、吐出流路８２から第二連通路８４及び第二パイロット通路８６を通じて作動油が供給される。これにより、第二流体圧室２４及び調圧室３４には、等しい圧力が作用する。

したがって、流量制御弁２のスプール２１の両端部に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄと、差圧調整装置３のスプール３１の両端部に作用するパイロット室３５の圧力Ｐ３と調圧室３４の圧力Ｐ４との差圧Ｐｅと、は等しくなる。

また、ポンプ１が駆動すると、コントローラ６０には、ポンプ回転数検出器７０からポンプ回転数Ｎが入力される。コントローラ６０は、図２のマップを参照して入力されたポンプ回転数Ｎに対応する目標差圧Ｐｔを選択する。

例えば、ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｍ以下の場合には、ポンプ１の吐出流量は流体圧機器５０が必要とする目標流量に達しない。そのため、コントローラ６０は、図２のマップのように、ポンプ１が吐出する流量が流量制御弁２を通じて還流しないように目標差圧Ｐｔを０に設定する。次いで、コントローラ６０は、図３のマップを参照して目標差圧Ｐｔが０になる比例ソレノイド３２の印加電流Ｉａを選択する。このようにして、コントローラ６０は、差圧調整装置３の比例ソレノイド３２に印加電流Ｉａを印加することで、目標差圧Ｐｔを０に設定する。

目標差圧Ｐｔが０に設定されると、差圧調整装置３の比例ソレノイド３２に印加電流Ｉａが印加されることで、スプール３１に作用する比例ソレノイド３２の閉弁方向の付勢力は最大となる。これにより、パイロット室３５の圧力Ｐ３による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との閉弁方向への合計荷重は、調圧室３４の圧力Ｐ４による荷重とばね３３の付勢力との開弁方向への合計荷重よりも大きくなる。したがって、差圧調整装置３のスプール３１は閉弁し、リリーフ通路８７とタンク４との接続が遮断される。これにより、調圧室３４には、吐出流路８２から第二連通路８４及び第二パイロット通路８６を通じて作動油が供給され、調圧室３４の圧力Ｐ４はパイロット室３５の圧力Ｐ３と等しくなる。これと同時に、第二流体圧室２４には、吐出流路８２から第二連通路８４を通じて作動油が供給され、第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と等しくなる。したがって、流量制御弁２の両端部に作用する差圧Ｐｄは０になる。つまり、流量制御弁２のスプール２１に作用する第一流体圧室２３の圧力Ｐ１による開弁方向の付勢力と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２による閉弁方向の付勢力とは打ち消される。このとき、流量制御弁２のスプール２１はリターンスプリング２２の付勢力によって閉弁方向に付勢されるので、流量制御弁２は閉弁する。このようにして、ポンプ１が吐出する作動油は流量制御弁２からは還流されず、ポンプ１が吐出する作動油の全量が流体圧機器５０に供給される。

ポンプ回転数Ｎが上昇し、例えば、回転数Ｎｍを超えた回転数Ｎｂになると、ポンプ１の吐出流量は、流体圧機器５０が必要とする目標流量を超えるので余剰流量が発生する。そのため、コントローラ６０は、図２のマップを参照して、目標差圧Ｐｔとして回転数Ｎｂに対応した差圧Ｐｂを選択する。

コントローラ６０は、差圧Ｐｄを０から差圧Ｐｂに上昇させるために、図３のマップを参照して、差圧０に対応する比例ソレノイド３２の印加電流Ｉａから差圧Ｐｂに対応する印加電流Ｉｂに印加電流Ｉを減少させる。これにより、スプール３１に作用する比例ソレノイド３２の付勢力が低下するので、調圧室３４の圧力による荷重とばね３３の付勢力との開弁方向への合計荷重が、パイロット室３５の圧力による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との閉弁方向への合計荷重よりも大きくなる。したがって、差圧調整装置３のスプール３１は開弁し、リリーフ通路８７とタンク４とが連通する。スプール３１が開弁すると、調圧室３４の作動油は、第二パイロット通路８６、第二連通路８４、及びリリーフ通路８７を通じてタンク４に戻される。これにより、調圧室３４の圧力Ｐ４は低下するので、パイロット室３５の圧力Ｐ３と調圧室３４の圧力Ｐ４との差圧Ｐｅは大きくなり、設定された目標差圧Ｐｂになる。差圧Ｐｅが設定された目標差圧Ｐｂになると、調圧室３４の圧力による荷重とばね３３の付勢力との合計荷重と、パイロット室３５の圧力による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との合計荷重と、が等しくなるので、差圧調整装置３のスプール３１の開度はその状態に維持される。

上述のように差圧Ｐｄと差圧Ｐｅは等しいので、差圧Ｐｅが０から差圧Ｐｂに上昇すると、差圧Ｐｄも０から差圧Ｐｂに上昇する。したがって、流量制御弁２のスプール２１はリターンスプリング２２の付勢力に抗して開弁して、吐出流路８２の作動油（余剰流量）が第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１へと還流する。これにより、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｂに増加したことにより吐出流量が増加しても、流量制御弁２が開弁して吐出流路８２の作動油（余剰流量）が第一流体圧室２３及びドレン通路８５を通じて吸込流路８１へと還流するので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。

ポンプ回転数Ｎが、回転数Ｎｂからさらに大きな回転数Ｎｃになると、ポンプ１から吐出流路８２へ吐出される吐出流量がさらに増加する。このとき、コントローラ６０は、図２及び図３に示すように、目標差圧Ｐｔを差圧Ｐｂから回転数Ｎｃに対応する差圧Ｐｃへと上昇させるために、印加電流Ｉを印加電流Ｉｂから印加電流Ｉｃへ低下させる。これにより、差圧Ｐｅが差圧Ｐｂから差圧Ｐｃへと上昇し、差圧調整装置３のスプール３１の開度が大きくなる。これと同時に、差圧Ｐｄも差圧Ｐｂから差圧Ｐｃへと上昇するので、流量制御弁２のスプール２１の開度は大きくなり還流流量が増加する。したがって、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｃに増加したことにより吐出流量が増加しても、吐出流路８２から吸込流路８１へと還流する還流流量も増加するので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。

これに対して、ポンプ回転数が所定の回転数Ｎｍを超えた範囲で、例えば、ポンプ回転数Ｎが回転数Ｎｃから回転数Ｎｂへと小さくなると、ポンプ１から吐出流路８２へ吐出される吐出流量が減少し、余剰流量も減少する。このとき、コントローラ６０は、図２及び図３のマップを参照して、目標差圧Ｐｔを回転数Ｎｃに対応する差圧Ｐｃから回転数Ｎｂに対応する差圧Ｐｂに低下させるために、差圧調整装置３の比例ソレノイド３２の印加電流Ｉを印加電流Ｉｃから印加電流Ｉｂへと上昇させる。これにより、差圧調整装置３のスプール３１に作用する比例ソレノイド３２の付勢力が上昇するので、パイロット室３５の圧力による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との閉弁方向への合計荷重が、調圧室３４の圧力Ｐ４による荷重とばね３３の付勢力との開弁方向への合計荷重よりも大きくなる。したがって、差圧調整装置３のスプール３１は閉弁方向に移動し、スプール３１の開度は小さくなる。これにより、リリーフ通路８７からタンク４へと戻される流量が減少するので、吐出流路８２からオリフィス４０を通じて供給される作動油によって調圧室３４の圧力Ｐ３が上昇する。調圧室３４の圧力Ｐ３が上昇すると、パイロット室３５の圧力Ｐ３と調圧室３４の圧力Ｐ４との差圧Ｐｅは小さくなり、設定された目標差圧Ｐｂになる。差圧Ｐｅが設定された目標差圧Ｐｂになると、調圧室３４の圧力による荷重とばね３３の付勢力との合計荷重と、パイロット室３５の圧力による荷重と比例ソレノイド３２の付勢力との合計荷重と、が等しくなるので、スプール３１の開度がその状態に維持される。

上述のように差圧Ｐｄと差圧Ｐｅは等しいので、差圧Ｐｅが差圧Ｐｃから差圧Ｐｂに低下すると、差圧Ｐｄも差圧Ｐｃから差圧Ｐｂに低下する。したがって、流量制御弁２のスプール２１は閉弁方向の付勢力が大きくなるので、開度が小さくなり還流流量が減少する。このようにして、ポンプ１の回転数が回転数Ｎｂに減少したことにより吐出流量が減少しても、吐出流路８２から吸込流路８１へと還流する還流流量も減少するので、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量は一定（目標流量）に維持される。

以上のように、ポンプ装置１００では、調圧室３４の圧力Ｐ４とパイロット室３５の圧力Ｐ３との差圧Ｐｅが目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４を調整することで、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｅを目標差圧Ｐｔに調整し、流量制御弁２からの還流流量を制御する。これにより、ポンプ１のポンプ回転数Ｎが変化して吐出流量が変化しても、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定に保つことができる。

流量を一定（目標流量）に制御しているときに、例えば、流体圧機器５０の動作によって吐出流路８２の圧力が上昇すると、第一連通路８３を通じて第一流体圧室２３の圧力Ｐ１も上昇する。これにより、流量制御弁２のスプール２１を開弁する方向に付勢する付勢力が大きくなり、スプール２１が開弁方向に移動しようとする。

ポンプ装置１００では、吐出流路８２の圧力が上昇すると、パイロット室３５の圧力も上昇するので、差圧調整装置３のスプール３１を閉弁方向に付勢する付勢力が大きくなる。したがって、スプール３１が閉弁方向に移動してスプール３１の開度が小さくなるので、リリーフ通路８７からタンク４へ戻される流量が減少する。これにより、吐出流路８２からオリフィス４０を通じて供給される作動油によって、調圧室３４の圧力Ｐ４及び第二流体圧室２４の圧力Ｐ２は上昇する。

このように、ポンプ装置１００では、吐出流路８２の圧力が上昇して第一流体圧室２３の圧力Ｐ１が上昇しても、それにともなって、差圧調整装置３によって設定された目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４及び第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が調整され、差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔに維持されるので、スプール２１の開度は変化しない。よって、流量制御弁２から還流される還流流量はほとんど変化しないため、圧力が変化しても流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に維持することができる。

これに対して、流体圧機器５０の動作によって吐出流路８２の圧力が低下すると、第一連通路８３を通じて第一流体圧室２３の圧力Ｐ１も低下する。これにより、流量制御弁２のスプール２１を開弁する方向に付勢する付勢力が小さくなり、スプール２１が閉弁方向に移動しようとする。

ポンプ装置１００では、吐出流路８２の圧力が低下すると、パイロット室３５の圧力も低下するので、スプール３１を閉弁方向に付勢する付勢力が小さくなる。したがって、スプール３１の開度が大きくなって、リリーフ通路８７からタンク４へ戻される流量が増加する。これにより、第二流体圧室２４及び調圧室３４の圧力は低下する。

このように、ポンプ装置１００では、吐出流路８２の圧力が低下して第一流体圧室２３の圧力Ｐ１が低下しても、それにともなって、差圧調整装置３によって設定された目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４及び第二流体圧室２４の圧力Ｐ２が調整され、差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔに維持されるので、スプール２１の開度は変化しない。よって、流量制御弁２から還流される還流流量はほとんど変化しないため、圧力が変化しても流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に維持することができる。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

従来は、ポンプと流体圧機器を接続する吐出流路に絞りを設け、その上下側の圧力差に基づいて流量制御弁を制御していたが、本実施形態では、調圧室３４の圧力Ｐ４とパイロット室３５の圧力Ｐ３との差圧Ｐｅが目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４を差圧調整装置３によって調整することで、流量制御弁２の第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔに調整される。これにより、吐出流路８２に絞りを設けなくても、ポンプ１から流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定に制御できる。また、吐出流路８２に絞りを設けていないため圧力損失が生じないので、ポンプ１を駆動するためのトルクを低減することができる。さらに、流量制御弁２は、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１と第二流体圧室２４の圧力Ｐ２との差圧Ｐｄで制御されるため、流体圧機器５０の動作によって吐出流路８２の圧力が変化しても、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定に保つことができる。

また、本実施形態では、差圧調整装置３によって、変動範囲の狭い調圧室３４の圧力Ｐ４とパイロット室３５の圧力Ｐ３との差圧Ｐｅを制御するので、比例ソレノイド３２の付勢力の制御範囲を大きなものとする必要がない。したがって、比例ソレノイド３２に印加される電流範囲に対して付勢力の制御範囲が小さいので、制御性を向上することができる。また、比例ソレノイド３２を小型化することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るポンプ装置２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態のポンプ装置と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

以下に、図４を参照して具体的に説明する。

流体圧機器５０が要求する圧力の変化が大きいと、吐出流路８２の圧力の変化も大きくなり、第一流体圧室２３とタンク４との差圧の変化が大きくなる。第一流体圧室２３とタンク４との差圧の変化が大きいと、流量制御弁２のスプール２１が同じ開度であっても還流流量が変化することが考えられる。また、第一流体圧室２３とタンク４との差圧が大きくなるにつれて流体の流速は速くなる。スプール２１の形状によっては、流速が速くなるとスプール２１に作用する静圧と動圧の差に起因して閉弁方向に流体力が作用し、還流流量が小さくなることが考えられる。

ポンプ装置２００では、図４に示すように、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に制御する精度を向上させるために、流体圧機器５０の圧力に基づいて、ポンプ回転数Ｎと目標差圧Ｐｔとの特性を変化させる。

ポンプ装置２００では、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力される。コントローラ６０は、流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力されると、予め記憶された図４のマップの中から、流体圧機器５０が要求する圧力に応じたポンプ回転数Ｎと目標差圧Ｐｔとの関係の特性を選択する。

例えば、中圧特性Ｂでポンプ回転数Ｎｃで制御されているときに、流体圧機器５０が要求する圧力が高くなると、コントローラ６０は、図４における高圧特性Ａを選択する。つまり、目標差圧Ｐｔの設定圧力は、中圧特性Ｂの差圧Ｐｃから高圧特性Ａの差圧Ｐｆに変更される。これにより、流量制御弁２のスプール２１に作用する差圧Ｐｄは小さくなる。流体圧機器５０が要求する圧力が高くなると吐出流路８２の圧力が上昇し、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１とタンク４との差圧が上昇する。それに合わせて差圧Ｐｄを小さくしてスプール２１の開度を小さくし、還流流量が変化しないように調整される。よって、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に保つことができる。

また、中圧特性Ｂでポンプ回転数Ｎｃで制御されているときに、流体圧機器５０が要求する圧力が低くなると、コントローラ６０は、図４における低圧特性Ｃを選択する。つまり目標差圧Ｐｔは、中圧特性Ｂの圧力Ｐｃから低圧特性Ｃの圧力Ｐｇに変更される。これにより、流量制御弁２のスプール２１に作用する差圧Ｐｄは大きくなる。流体圧機器５０が要求する圧力が低くなると吐出流路８２の圧力が低下し、第一流体圧室２３の圧力Ｐ１とタンク４との差圧が低下する。それに合わせて差圧Ｐｄを大きくしてスプール２１の開度を大きくし、還流流量が変化しないように調整される。よって、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に保つことができる。

このようにして、流体圧機器５０が要求する圧力が変化しても、コントローラ６０が、圧力に応じてポンプ回転数Ｎと目標差圧Ｐｔとの関係の特性を選択し、その特性に基づいて差圧Ｐｄ及び差圧Ｐｅを目標差圧Ｐｔになるように制御するので、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量を一定（目標流量）に保つことができる。

なお、図４では、高圧特性Ａ、中圧特性Ｂ、及び低圧特性Ｃのように段階的なものを示しているが、実際には、高圧特性Ａと低圧特性Ｃとの間で連続的に特性を変化させるものである。もちろん、特性を段階的に変化させるものであってもよい。なお、図４に示す中圧特性Ｂとは、高圧特性Ａと低圧特性Ｃの間にある概念的なものを例示しているに過ぎない。

以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ポンプ装置２００では、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力され、この圧力の信号に応じて目標差圧Ｐｔが調整される。つまり、目標差圧Ｐｔは流体圧機器５０が要求する圧力に応じて調整されるので、流体圧機器５０へ供給される作動油の流量をより一層一定に保つことができる。

上記第２実施形態では、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力されるように構成されている。これに代えて、吐出流路８２に圧力検出器を設け、この圧力検出器の信号をコントローラ６０に入力するようにしてもよい。コントローラ６０は、圧力検出器から信号が入力されると、図４のマップを参照して、圧力検出器が検出した吐出流路８２の圧力に応じたポンプ回転数Ｎと目標差圧Ｐｔとの関係の特性を適宜選択する。これにより、コントローラ６０に流体圧機器５０が要求する圧力の信号が入力される場合と同様にポンプ装置２００を制御することができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

本実施形態では、ポンプ装置１００は、両端部に作用する差圧Ｐｄに応じて動作してポンプ１から吐出された作動流体の一部を吸込流路８１に還流させるスプール２１を有する流量制御弁２と、スプール２１の両端部に作用する差圧Ｐｄを目標差圧Ｐｔに調整する差圧調整装置３と、を備え、差圧調整装置３が、スプール３１の一方の端部に臨んで設けられ、かつ第二流体圧室２４に連通する調圧室３４と、スプール３１の他方の端部に臨んで設けられ、吐出流路８２の圧力が導かれるパイロット室３５と、を有し、調圧室３４の圧力Ｐ４とパイロット室３５の圧力Ｐ３との差圧Ｐｅが目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４が調整されることを特徴とする。

この構成によれば、調圧室３４の圧力Ｐ４とパイロット室３５の圧力Ｐ３との差圧Ｐｅが目標差圧Ｐｔになるように調圧室３４の圧力Ｐ４が調整されることによって、流量制御弁２のスプール２１の両端部に作用する差圧Ｐｄが目標差圧Ｐｔに調整される。これにより、ポンプ１から吐出された作動流体は、目標差圧Ｐｔに応じて流量制御弁２を通じて吸込流路８１に還流されるため、吐出流路８２に絞りを設けることなく流量制御ができる。このように、吐出流路８２には絞りが設けられないため、ポンプ１を駆動するためのトルクを低減することができる。

また、本実施形態では、ポンプ装置１００は、吐出流路８２と第二流体圧室２４とを連通する第二連通路８４に設けられたオリフィス４０をさらに備えることを特徴する。

この構成によれば、第二連通路８４にオリフィス４０を設けることで、差圧調整装置３を通じて排出される作動油の流量が少なくても第二流体圧室２４の圧力Ｐ２を調圧できる。したがって、差圧調整装置３を小型化できる。

また、本実施形態では、差圧調整装置３は、調圧室３４に圧縮状態で収装され、スプール３１を開弁方向に付勢するばね３３と、閉弁方向に付勢する付勢力が変更可能とされる比例ソレノイド３２をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、比例ソレノイド３２を使用しているので、流量制御弁２のスプール２１の両端部に作用する差圧Ｐｄを精度良く調整することができる。

また、本実施形態では、目標差圧Ｐｔは、ポンプ１のポンプ回転数Ｎに応じて調整されることを特徴とする。

この構成によれば、ポンプ１の回転数Ｎが変化して吐出する流量が変化しても、ポンプ１の回転数Ｎに応じて目標差圧Ｐｔが調整されるため、流体圧機器５０に供給される作動流体の流量を目標流量に精度よく制御することができる。

また、本実施形態では、目標差圧Ｐｔは、流体圧機器５０が要求する圧力に応じて調整されることを特徴とする。

この構成によれば、流体圧機器５０が要求する圧力が変化しても、その圧力に応じて目標差圧Ｐｔが調整されるため、流体圧機器５０に供給される作動流体の流量を目標流量に精度よく制御することができる。

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。

上記実施形態では、ポンプ１のポンプ回転数Ｎによって目標差圧Ｐｔを変化させている。これに代えて、ポンプ１が吐出する流量を検出する流量計を設け、検出された流量に応じて目標差圧Ｐｔを変化させてもよい。

また、コントローラ６０に、図２または図４に示す目標流量のマップを異なる目標流量ごとに複数記憶し、流体圧機器５０からの指示に応じて目標流量に対応するマップを適宜選択するように構成してもよい。なお、目標流量を変更したマップを作成するには、グラフの折れ点となる回転数Ｎｍの位置を目標流量となるポンプ回転数の位置に変更すればよい。

１００，２００・・・ポンプ装置、１・・・ポンプ、２・・・流量制御弁 、３・・・差圧調整装置、２１・・・スプール（第一弁体）、２２・・・リターンスプリング（付勢部材）、２３・・・第一流体圧室、２４・・・第二流体圧室、 ３１・・・スプール（第二弁体）、３２・・・比例ソレノイド、３３・・・ばね（付勢部材）、３４・・・調圧室、 ３５・・・パイロット室、４０・・・オリフィス、５０・・・流体圧機器、６０・・・コントローラ、７０・・・ポンプ回転数検出器、８１・・・吸込流路(吸込側)、８２・・・吐出流路、８３・・・第一連通路、８４・・・第二連通路、８６・・・第二パイロット通路、 ８７・・・リリーフ通路、８８・・・第一パイロット通路

Claims (5)

1. 流体圧機器に作動流体を供給するポンプ装置であって、
   タンク内の作動流体を吸い込み、作動流体を加圧して吐出流路に吐出するポンプと、
   両端部に作用する差圧に応じて動作して前記ポンプから吐出された作動流体の一部を吸込側に還流させる第一弁体を有する流量制御弁と、
   前記第一弁体の両端部に作用する前記差圧を目標差圧に調整する差圧調整装置と、を備え、
   前記流量制御弁は、
   前記第一弁体の一方の端部に臨んで設けられ、前記吐出流路と連通する第一流体圧室と、
   前記第一弁体の他方の端部に臨んで設けられ、前記吐出流路と連通する第二流体圧室と、
   前記第二流体圧室に圧縮状態で収装され、前記第一弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記差圧調整装置は、
   第二弁体と、
   前記第二弁体の一方の端部に臨んで設けられ、かつ前記第二流体圧室に連通する調圧室と、
   前記第二弁体の他方の端部に臨んで設けられ、前記吐出流路の圧力が導かれるパイロット室と、を有し、
   前記第二弁体は、前記調圧室と前記タンクとを連通または遮断し、
   前記調圧室の圧力と前記パイロット室の圧力との差圧が前記目標差圧になるように前記調圧室の圧力が調整されることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記ポンプ装置は、
   前記吐出流路と前記第二流体圧室とを連通する連通路に設けられたオリフィスをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記差圧調整装置は、
   前記調圧室に圧縮状態で収装され、前記第二弁体を前記調圧室と前記タンクとを連通する開弁方向に付勢する付勢部材と、
   前記第二弁体を前記調圧室と前記タンクとの接続を遮断する閉弁方向に付勢し、前記閉弁方向に付勢する付勢力が変更可能とされる比例ソレノイドと、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
4. 前記目標差圧は、前記ポンプの回転数に応じて調整されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
5. 前記目標差圧は、前記流体圧機器が要求する圧力に応じて調整されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のポンプ装置。

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