JP6641848B2

JP6641848B2 - 油圧ユニット

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Publication number: JP6641848B2
Application number: JP2015195372A
Authority: JP
Inventors: 井上　貴仁; 貴仁井上; 坂本　隆幸; 隆幸坂本; 正高石川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: JP2017067218A

Description

本発明は、インバータ制御されるベーンポンプを有する油圧ユニットに関する。

従来、大容量および小容量の２つのギアポンプを備えた油圧ユニットが提案されている。このような油圧ユニットとして例えば特許文献１には、大流量が必要なときは大容量および小容量の２つのポンプを合流させ、高圧力が必要なときは小容量のポンプを単独で駆動させる油圧ユニットが記載されている。大容量のギアポンプは高価であり、また容量に限界があるため、さらなる大流量を実現するには、低価格で大流量を実現できるベーンポンプを大容量ポンプとして使用することが望まれる。

ベーンポンプは、環状のカムリングと、カムリングの内側に配置されたロータと、ロータの外周面に形成された複数のスリットにそれぞれ進退可能に配置され、カムリングの内周面に当接して複数の圧縮室を形成する複数のベーンとを有している。このようなベーンポンプでは、モータの回転速度が上昇することによって発生する遠心力や、ベーンポンプの吐出口から発生する圧力を利用することでベーンがカムリングの内周面と密着して油が流れる。

特開２００４−０１１５９７号公報

しかし特許文献１に記載の油圧ユニットでは、大容量ポンプとしてベーンポンプを使用すると、ベーンポンプの特性上、低圧、低流量の状態では、ベーンが開かずベーンポンプからは油が流れないという問題がある。この状態からモータの回転速度を上げて油を流すと、回転速度が一定以上となったときに遠心力によりベーンが開いて油が流れて流量が急変し、衝撃が生じる。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ベーンポンプに流れる油の流量を制御してベーンを開き、流量が急変する際に生じる衝撃を抑制できる油圧ユニットを提供することを目的とする。

第１の発明に係る油圧ユニットは、
アクチュエータと遮断弁とを備えた外部装置に接続される油圧ユニットにおいて、
前記遮断弁を介して前記アクチュエータに接続され、前記遮断弁とタンクとを接続する第１流路と、
前記第１流路における前記遮断弁と前記タンクとの間に設けられた第１ポンプと、
前記タンクと、前記第１流路における前記第１ポンプと前記遮断弁との間に設けられた合流部とを接続する第２流路と、
前記第２流路に設けられたベーンポンプである第２ポンプと、
前記第１ポンプおよび前記第２ポンプを駆動し、インバータ制御されるモータと、
前記第２流路における前記第２ポンプと前記合流部との間に設けられた切換部と、
前記第２ポンプから吐出された油が前記合流部を介して前記第１流路に合流する状態と、前記第２ポンプから吐出された油が前記切換部を介して前記第１流路から分流する状態とに切り換える弁と、
前記第２流路における前記切換部と前記合流部との間に設けられ、前記第１流路から油が流入するのを防止する逆止弁と、
前記第１流路における前記第１ポンプと前記合流部との間に設けられた入口部と、前記第２流路における前記第２ポンプと前記切換部との間に設けられた出口部とを接続する第３流路と、
前記第３流路を開閉する弁機構と、
を備え、
前記遮断弁が閉じた状態で、前記弁機構が前記第３流路を開放することで、前記第１ポンプから吐出された油が前記第３流路及び前記第２ポンプを介して前記タンクに流れるように構成されたことを特徴とする。

この発明では、弁機構が第１ポンプと第２ポンプとの間に配置され、第１ポンプから第２ポンプに油が流れる第３流路を開閉する。第１流路が、アクチュエータに遮断弁を介して接続されている場合において、遮断弁が閉じた状態で、第３流路が閉じている場合には、第１ポンプから油が流れて圧力が上昇して圧力制御になり、流量を増加できない。しかし、第２ポンプであるベーンポンプのベーンが閉じているときに弁機構が第３流路を開放することで、第１ポンプから第２ポンプを介して、第１ポンプの吸入側に配置されたタンクに油を流すことができ、流量制御となって流量を増加させることができる。従って、ベーンが閉じているベーンポンプを介してタンクに流れる油の流量を増加し、モータの回転数を増やすことでモータ回転速度が上昇して遠心力によりベーンを開くことができる。これらから、起動時に遮断弁が閉じた状態でもあらかじめベーンを開くことができる。そしてベーンを開くことで、ベーンポンプから油を流すことができる。あらかじめベーンを開いておくことにより、外部装置側の遮断弁を開いてアクチュエータを動作させる際、モータの回転速度が上昇してベーンが開く回転速度になったときにベーンポンプから急に大量の油が供給されることを防止し、流量が急変する際の衝撃を抑制できる。このようにベーンポンプの流量を制御してベーンを開くことで、流量急変によるアクチュエータ動作時のショックを抑制する。

第２の発明に係る油圧ユニットは、
前記第１ポンプから吐出された油の圧力を検知する圧力検知手段と、
圧力指令および流量指令を受け、前記圧力指令に応じた圧力および前記流量指令に応じたモータ回転速度になるように前記モータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記圧力指令に応じた圧力が第１閾値以下、および前記流量指令に応じた流量が第２閾値以下の状態において、前記圧力検知手段で検知された圧力が第３閾値を超えないときは、前記弁機構を開き、前記第２ポンプのベーンが開くモータ回転速度になるように前記モータを制御する。

この発明では、外部装置からの圧力指令が第１閾値以下、および外部装置からの流量指令が第２閾値以下の状態において、圧力検知手段が検知する油の圧力が第３閾値を超えないときは油が正方向に流れていない、すなわちベーンポンプのベーンが開いていないと判断する。このときに、ベーンポンプのベーンが開くモータ回転速度になるようにモータを制御することで、モータ回転速度が上昇して遠心力によりベーンを開くことができる。

第３の発明に係る油圧ユニットは、
前記制御部は、前記弁機構を開き、前記ベーンが開くモータ回転速度になるように前記モータを制御した後、前記圧力検知手段で検知された圧力が第４閾値以上になったときに、前記弁機構を閉じ、前記ベーンが開くモータ回転速度から、前記流量指令に応じたモータ回転速度になるように前記モータを制御する。

この発明では、圧力検知手段で検知した油の圧力が第４閾値以上になったときにベーンポンプが開いたと判断する。この後、外部からの流量指令に基づく流量になるようにモータを制御することで、所望の流量の油を得ることができる。

第１の発明では、弁機構が第１ポンプと第２ポンプとの間に配置され、第１ポンプから第２ポンプに油が流れる第３流路を開閉する。第１流路が、アクチュエータに遮断弁を介して接続されている場合において、遮断弁が閉じた状態で、第３流路が閉じている場合には、第１ポンプから油が流れて圧力が上昇して圧力制御になり、流量を増加できない。しかし、第２ポンプであるベーンポンプのベーンが閉じているときに弁機構が第３流路を開放することで、第１ポンプから第２ポンプを介して、第１ポンプの吸入側に配置されたタンクに油を流すことができ、流量制御となって流量を増加させることができる。従って、ベーンが閉じているベーンポンプを介してタンクに流れる油の流量を増加し、モータの回転数を増やすことでモータ回転速度が上昇して遠心力によりベーンを開くことができる。これらから、起動時に遮断弁が閉じた状態でもあらかじめベーンを開くことができる。そしてベーンを開くことで、ベーンポンプから油を流すことができる。あらかじめベーンを開いておくことにより、外部装置側の遮断弁を開いてアクチュエータを動作させる際、モータの回転速度が上昇してベーンが開く回転速度になったときにベーンポンプから急に大量の油が供給されることを防止し、流量が急変する際の衝撃を抑制できる。このようにベーンポンプの流量を制御してベーンを開くことで、流量急変によるアクチュエータ動作時のショックを抑制する。

第２の発明では、外部装置からの圧力指令が第１閾値以下、および外部装置からの流量指令が第２閾値以下の状態において、圧力検知手段が検知する油の圧力が第３閾値を超えないときは油が正方向に流れていない、すなわちベーンポンプのベーンが開いていないと判断する。このときに、ベーンポンプのベーンが開くモータ回転速度になるようにモータを制御することで、モータ回転速度が上昇して遠心力によりベーンを開くことができる。

第３の発明では、圧力検知手段で検知した油の圧力が第４閾値以上になったときにベーンポンプが開いたと判断する。この後、外部からの流量指令に基づく流量になるようにモータを制御することで、所望の流量の油を得ることができる。

本発明の実施形態に係る油圧ユニットを示す概略構成図。図１のベーンポンプの縦断面図。図２に示すIII-III線に沿った要部断面図ベーンポンプを開く制御のフローチャート。（ａ）は時間とベーンポンプの流量との関係を示すグラフ、（ｂ）は時間とベーンポンプの圧力との関係を示すグラフ、（ｃ）はモータの回転速度と流量との関係を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１に示すように、油圧ユニット３０は、タンク４０内の作動流体を例えば油圧シリンダなどのアクチュエータ４２に供給する。油圧ユニット３０は、小容量ポンプとしてギアポンプ（第１ポンプ）２５と、大容量ポンプとしてベーンポンプ（第２ポンプ）１と、電磁弁（弁機構）３８と、モータ３２と、圧力センサ（圧力検知手段）３３と、ユニット側制御部（制御部）３４とを備えている。この油圧ユニット３０は、大流量が必要なときはギアポンプ２５およびベーンポンプ１の２つのポンプから吐出された油を合流させてアクチュエータ４２に供給し、高圧力が必要なときはギアポンプ２５から吐出された油のみをアクチュエータ４２に供給する。なお、本実施形態では作動流体として油を用いるが、これに限定されないのは勿論である。

ギアポンプ２５は、タンク４０とアクチュエータ４２とを接続する第１流路５０に配設されている。タンク４０とギアポンプ２５との間に位置する第１流路５０の上流側では、タンク４０から汲み上げられてギアポンプ２５に吸入される油が流動する。ギアポンプ２５とアクチュエータ４２との間に位置する第１流路５０の下流側では、ギアポンプ２５から吐出された油がアクチュエータ４２に向かって流動する。また第１流路５０の上流側には、ベーンポンプ１が配設された後述する第２流路５１と分岐する分岐部５５が設けられている。第１流路５０の下流側には、第２流路５１と合流する合流部５６が設けられている。

ベーンポンプ１は、タンク４０と合流部５６とを接続する第２流路５１に配設されている。図２および図３に示すようにベーンポンプ１は、外側がケーシング２で覆われている。ケーシング２の内部には、軸受２Ａ及び軸受２Ｂにより回転軸３が回転自在に軸支されている。回転軸３には、キー４を介して円筒状のロータ５が回転軸３と一体的に回転可能に取り付けられている。ロータ５の外周面には、環状に配列された複数のスリット６（この可変ベーンポンプ１では１３個）が設けられている。複数のスリット６は、ロータ５を軸方向に貫通し且つ放射方向に沿って設けられており、周方向において略等間隔に配置されている。また、ロータ５の径方向外側には、環状（円環状）のカムリング７が配置されている。

複数のスリット６には、各スリット６内を径方向に進退可能に配置される複数のベーン８（この可変ベーンポンプ１では１３個）が配置されている。複数のベーン８は、ロータ５の回転によって発生する遠心力によってカムリング７の内周面に当接して、複数の圧縮室９を形成している。この可変ベーンポンプ１では、隣接する２つのベーン８、ロータ５、カムリング７、及び後述する２つの側板（第１側板２１及び第２側板２２）により１３個の圧縮室９が形成されている。なお、ロータ５、カムリング７、ベーン８等は、ケーシング２の内周面１２により形成される断面視円形状の空間に配置されている。また、回転軸３、ロータ５、及びベーン８は、図２の矢印方向に回転する。

カムリング７の径方向外側には、カムリング７の外周面に当接して、カムリング７の径方向外側からカムリング７を押圧する押圧部材１０が配置されている。この押圧部材１０は、ケーシング２の内周面１２から径方向外側に向かって延在した押圧部材収容部１３に配置されている。この押圧部材収容部１３には、外側空間１１内の作動流体（例えば油）を外部に排出する排出孔１４が形成されている。

図２に示すように、押圧部材１０は、弾性部材１５（この可変ベーンポンプ１では、バネ部材）とピストン１６により構成されている。また、押圧部材１０におけるカムリング７と反対側には、ボルト部材１７が配置されている。この可変ベーンポンプ１では、ボルト部材１７をロータ５の径方向に沿って変位させることで、ピストン１６によりカムリング７に作用する弾性部材１５の弾性力が変化し、圧縮室９内から吐出される作動流体の吐出圧力が調整される。この可変ベーンポンプ１では、カムリング７がロータ５に対して押圧部材１０と反対側に偏心した位置に配置される。すなわち、カムリング７の中心位置は、ロータ５の中心位置に対して押圧部材１０の反対側にある。このとき、カムリング７のうち押圧部材１０と反対側の外周面は、ケーシング２の内周面１２に当接している。

図３に示すように、カムリング７及びロータ５の両端面には、円筒状の第１側板２１（端面部材）及び円筒状の第２側板２２が配置されている。第１側板２１及び第２側板２２の中央には、貫通孔が形成されており、これらの貫通孔には、回転軸３が挿通されている。

第１側板２１は、圧縮室９に作動流体（例えば油）を供給する吸入孔２３と、圧縮室９内の作動流体を吐出させる吐出孔２４と、圧縮室９内の作動流体をカムリング７の径方向外側の外側空間１１に排出する連通部３１とを有している。吸入孔２３は第１流路５０に接続され、吐出孔２４は第２流路５１に接続されている。

図１に示すように、分岐部５５とベーンポンプ１との間に位置する第２流路５１の上流側では、タンク４０から流出し分岐部５５で分岐してベーンポンプ１に吸入される油が流動する。ベーンポンプ１と合流部５６との間に位置する第２流路５１の下流側には、切換部５７が設けられている。この切換部５７では、ベーンポンプ１から吐出された油が第１流路５０に合流する状態と、第１流路５０から分流する状態とに切り換えられる。

切換部５７と合流部５６との間の第２流路５１には、第１流路５０から第２流路５１に油が流入するのを防止する逆止弁３５が設けられている。第２流路５１の油が第１流路５０に合流する状態では、ベーンポンプ１から吐出された油が切換部５７および逆止弁３５を介して合流部５６に向かって流動する。

切換部５７の合流部５６と反対側の流路には、パイロット逆止弁３６が設けられている。また、パイロット逆止弁３６の下流には、外部装置側制御部４３からの信号で切り替えられる第２電磁弁３９が設けられている。第２電磁弁３９を切替えて合流部５６の流量をパイロット逆止弁３６に流すことにより、パイロット圧をかけてパイロット逆止弁３６を開き、第２流路５１の油が切換部５７からパイロット逆止弁３６を通って貯留部３７へ流れる。これにより、合流部５６に流れる油はギアポンプ２５から流れる油のみとなる。第２電磁弁３９を切替えて合流部５６の流量をパイロット逆止弁３６に流さない場合は、パイロット逆止弁３６は閉じて第２流路５１の油が切換部５７から逆止弁３５を通って合流部５６へ流れる。これら逆止弁３５とパイロット逆止弁３６とが、ポンプ容量選択ブロック６１を構成している。

第１電磁弁３８は第３流路５２の途中に配設され、第３流路５２を開閉する。第３流路５２はギアポンプ２５とベーンポンプ１との間に配置され、ギアポンプ２５から吐出された油をベーンポンプ１に流動させる。具体的には第３流路５２は、電磁弁入口部５８と、電磁弁出口部５９とを接続している。電磁弁入口部５８は、第１流路５０のギアポンプ２５より下流側、すなわちギアポンプ２５と合流部５６との間に配設されている。電磁弁出口部５９は、第２流路５１のベーンポンプ１より下流側、すなわちベーンポンプ１と切換部５７との間に配設されている。なお、第１電磁弁３８はユニット側制御部３４に電気的に接続されている。

モータ３２は、外部装置側制御部４３またはユニット側制御部３４からの指令によりインバータ制御され、ギアポンプ２５およびベーンポンプ１を駆動する。モータ３２は、ギアポンプ２５およびベーンポンプ１に接続され、かつ、ユニット側制御部３４に電気的に接続されている。

圧力センサ３３は第１流路５０のギアポンプ２５と電磁弁入口部５８との間に設けられ、ギアポンプ２５から吐出された油の圧力を検知する。そして、ポンプ容量選択ブロック６１によって合流に切り替えられている場合、または第１電磁弁３８が開いた状態のとき、圧力センサ３３はギアポンプ２５の吐出圧、及びベーンポンプ１の吐出圧を検知する。圧力センサ３３は、一端が第１流路５０の途中に電気的に接続され、他端はユニット側制御部３４に電気的に接続されている。

ユニット側制御部３４は、後述する外部装置側制御部４３から圧力指令および流量指令を受け、圧力指令に応じた圧力および流量指令に応じたモータ回転速度になるようにモータ３２を制御する。ユニット側制御部３４は外部装置側制御部４３に電気的に接続され、外部装置側制御部４３から圧力指令および流量指令を受信する。ユニット側制御部３４は外部装置側制御部４３からの各指令に基づいてモータ３２を駆動する。なお本発明のユニット側制御部３４は、外部装置側制御部４３からの各指令を受信すると共に、ベーンポンプ１のベーン８を開くために外部装置側制御部４３からの指令とは別に独自の指令を用いてモータ３２を駆動する。

油圧ユニット３０に接続された外部装置４５は、外部装置側制御部４３とアクチュエータ４２と遮断弁４６とを備えている。外部装置側制御部４３は、圧力指令および流量指令をユニット側制御部３４に送信する。外部装置側制御部４３は遮断弁４６に電気的に接続され、遮断弁４６を開閉する。

遮断弁４６は、油圧ユニット３０と、油圧ユニット３０の吐出側に設けられたアクチュエータ４２との間に配置され、外部装置側制御部４３からの指令により第１流路５０を開閉する。遮断弁４６を開いた状態では、油圧ユニット３０から吐出された油がアクチュエータ４２に供給される。一方、遮断弁４６を閉じた状態では、油圧ユニット３０から吐出された油がアクチュエータ４２に供給されるのを阻止する。また遮断弁４６は、外部装置側制御部４３に電気的に接続されている。

次に図４を参照して、外部装置側制御部４３およびユニット側制御部３４によるベーンポンプ１のベーン８を開放する制御について詳述する。なお、外部装置側制御部４３がユニット側制御部３４に対して流量ＱＩ１に応じた流量指令を送信している。また初期状態では、第１電磁弁３８が閉じられている。

まずステップＳ１でユニット側制御部３４が、外部装置側制御部４３からの圧力指令に応じた圧力が第１閾値以下かつ流量指令に応じた流量が第２閾値以下であるか否かを検知する。また、圧力指令に応じた圧力が第１閾値以下かつ流量指令に応じた流量が第２閾値以下であるときには、油圧ユニット３０側で仕事をしない待機状態となり、外部装置側制御部４３からの指令により遮断弁４６を閉じる。起動時はこの待機状態となるため、外部装置側制御部４３およびユニット側制御部３４によるベーンポンプ１のベーン８を開放する制御をこの待機状態で行うことにより、ベーンポンプ１から油が流れる準備が整う。第１閾値は、省エネ効果を得るため小さい値に設定される。また第２閾値は、保圧時に油圧回路の油の漏れ量を補充するのに十分な値であり、かつ圧力の変化に対して過敏に反応しない小さい値に設定される。

圧力指令に応じた圧力が第１閾値以下かつ流量指令に応じた流量が第２閾値以下であるときには、ベーンポンプ１のべーン８が開いていないと判断してステップＳ２に進む。一方、圧力指令に応じた圧力が第１閾値より大きいときには、待機状態での外部装置側制御部４３およびユニット側制御部３４によるベーンポンプ１のベーン８を開放する制御が既に行われてベーン８が開いていると判断し、ステップＳ６に進む。

ステップＳ２では、ユニット側制御部３４が第１電磁弁３８を開く。第１電磁弁３８を開くことで第３流路５２が開放され、ギアポンプ２５で汲み上げられた油が電磁弁入口部５８から第３流路５２および第１電磁弁３８に流入する。これにより、ベーン８が閉じているベーンポンプ１に流れる油の流量を増加し、モータ３２の回転数を増やすことでベーン８を開き易くすることができる。そして第１電磁弁３８から吐出された油は電磁弁出口部５９を介してベーンポンプ１を通過し、分岐部５５からタンク４０に戻される。このように、第１電磁弁３８が第３流路５２を開放することで、ギアポンプ２５からベーンポンプ１を介してタンク４０に油を流すことができ、流量制御となって流量を増加させることができる。従って、ベーン８が閉じているベーンポンプ１を介してタンク４０に流れる油の流量を増加し、モータ３２の回転数を増やすことでベーン８を開くことができる。

油が、電磁弁出口部５９からベーンポンプ１を通過して分岐部５５まで流れるとき、ベーンポンプ１では吐出孔２４を介して圧縮室９に作動流体が供給され、吸入孔２３から圧縮室９内の作動流体を吐出する。

ステップＳ３ではユニット側制御部３４が、ベーンポンプ１から吐出された油の圧力が第３閾値以下であるか否かを判断する。第３閾値は、回転速度が低下しても吐出圧を利用してベーン８が開いた状態を保持できる値などが設定される。なお、第１電磁弁３８が開いた状態のとき、圧力センサ３３はギアポンプ２５の吐出圧、及びベーンポンプ１の吐出圧を検知する。ベーンポンプ１から吐出された油の圧力が第３閾値以下のときは、ベーン８が閉じていると判断してステップＳ４に進む。油の圧力が第３閾値より大きいときは、ベーン８が開いていると判断し、ステップＳ６に進む。

ステップＳ４では、ユニット側制御部３４が流量ＱＩ２に応じた流量指令に設定することで、モータ３２はベーンポンプ１の流量がＱＩ２になるように駆動する。このとき、モータ３２は、ベーンポンプ１のベーン８が開くモータ回転速度になるように制御される。

流量ＱＩ２は流量ＱＩ１よりも大きい値であり、ベーンポンプ１が開くモータ回転速度とポンプ容量から算出される理論流量である。これにより図５（ａ）の時間ｔ１から時間ｔ２の間に示すように、ベーンポンプ１のモータ回転速度とポンプ容量から算出される理論流量が増加する。このとき、ベーン８は開いていないので、実際に油は流れていない。なお図５（ａ）では、この理論流量を実線Ｌ１で、ベーンポンプ１に実際に流れる油の流量を実線Ｌ２で、それぞれ示している。また、外部装置側制御部４３からの流量指令に応じた流量を一点鎖線で示している。モータ回転速度とポンプ容量から算出される理論流量が増加することで、ベーン８が開く理論流量となる。これにより、時間ｔ２でベーン８が開いて実際に油が流れ始め、ベーンポンプ１の圧力も増加する（図５（ｂ）参照）。なお図５（ｂ）では、圧力センサ３３で検知された油の圧力を実線で示している。

次にステップＳ５ではユニット側制御部３４が、ベーンポンプ１から吐出された油の圧力が第４閾値以上であるか否かを判断する（図５（ｂ）の時間ｔ３参照）。第４閾値は、モータ３２の回転速度が低下しても吐出圧を利用してベーン８が開いた状態を保持できる値や、ヒステリシスを持たせるために第３閾値よりも少し大きい値などが設定される。油の圧力が第４閾値以上のときは、ベーン８が開いたと判断してステップＳ６に進む。油の圧力が第４閾値未満のときは、ベーン８が未だ閉じていると判断してステップＳ４に戻る。

ステップＳ６では、ユニット側制御部３４が第１電磁弁３８を閉じる。これにより、ギアポンプ２５から吐出された油が、第１流路５０を合流部５６に向かって流れる。またベーンポンプ１から吐出された油が、第２流路５１を切換部５７に向かって流れる。このとき、ベーンポンプ１は図２の矢印方向に回転する。

続くステップＳ７では、ユニット側制御部３４が流量ＱＩ２に応じた流量指令から流量ＱＩ１に応じた流量指令に変更する（図５（ａ）の時間ｔ３参照）。すなわち、ユニット側制御部３４は、ベーンポンプ１が開くモータ回転速度から、外部装置側制御部４３からの流量指令に応じたモータ回転速度になるようにモータ３２を制御する。このように、第１電磁弁３８を閉じ、外部装置側制御部４３からの流量指令に基づく流量ＱＩ１に戻してモータ３２を制御することで、ポンプ容量選択ブロック６１によるポンプ容量の切替が有効となり、所望の流量の油を得ることができる。このとき、油が流れて圧力が上がると保圧状態となりモータ３２の回転速度が低下するが、吐出圧を利用してベーン８が開き、カムリング７の内周面と密着して油が流れる状態を保持する。そしてベーン８の開放制御が終了する。

本発明のベーンポンプ１の開放制御を行うことで、その後、図５（ｃ）に示すように、モータ３２の回転速度を上昇させると、ギアポンプ２５およびベーンポンプ１から得られる油の流量が比例して増加することが分かる。

[本実施形態の油圧ユニットの特徴]
本実施形態の油圧ユニット３０には以下の特徴がある。

本実施形態の油圧ユニット３０では、第１電磁弁３８がギアポンプ２５とベーンポンプ１との間に配置され、ギアポンプ２５からベーンポンプ１に油が流れる第３流路５２を開閉する。遮断弁４６が閉じた状態で、第３流路５２が閉じている場合には、ギアポンプ２５から油が流れて圧力が上昇して圧力制御になり、流量を増加できない。しかし、ベーンポンプ１のベーン８が閉じているときに、第１電磁弁３８が第３流路５２を開放することで、ギアポンプ２５からベーンポンプ１を介してタンク４０に油を流すことができ、流量制御となって流量を増加させることができる。従って、ベーン８が閉じているベーンポンプ１を介してタンク４０に流れる油の流量を増加し、モータ３２の回転数を増やすことでベーン８を開くことができる。これらから、起動時に遮断弁４６が閉じた状態でもあらかじめベーン８を開くことができる。遮断弁４６を開いてアクチュエータ４２を動作させる際、モータ３２の回転速度が上昇してベーン８が開く回転速度になったときにベーンポンプ１から急に大量の油が供給されることを防止し、流量が急変する際の衝撃を抑制できる。また、ギアポンプ２５側に圧力センサ３３が設けられているので、ベーンポンプ１からの吐出圧を圧力センサ３３で検知でき、ベーンポンプ１からの吐出圧を検知する新たな圧力検知手段が必要なくコストダウンが図れる。

本実施形態の油圧ユニット３０では、外部装置４５からの圧力指令が第１閾値以下、および外部装置４５からの流量指令が第２閾値以下の状態において、圧力センサ３３が検知する油の圧力が第３閾値を超えないときは油が正方向に流れていない、すなわちベーンポンプ１のベーン８が開いていないと判断する。このときに、ベーンポンプ１のベーン８が開くモータ回転速度になるようにモータ３２を制御することで、モータ回転速度が上昇して遠心力によりベーン８を開くことができる。そしてベーン８を開くことで、ベーンポンプ１から油が流れる準備が整う。あらかじめベーン８を開いておくことにより、外部装置４５側の遮断弁４６を開いてアクチュエータ４２を動作させる際、モータ３２の回転速度が上昇してベーン８が開く回転速度になったときにベーンポンプ１から急に大量の油が供給されることを防止し、流量が急変する際の衝撃を抑制できる。このようにベーンポンプの流量を制御してベーンを開くことで、流量急変によるアクチュエータ４２の動作時のショックを抑制する。

本実施形態の油圧ユニット３０では、圧力センサ３３で検知した油の圧力が第４閾値以上になったときにベーンポンプ１が開いたと判断する。この後、外部装置４５からの流量指令に基づく流量になるようにモータ３２を制御することで、所望の流量の油を得ることができる。また、第１電磁弁３８を閉じることで、ポンプ容量選択ブロック６１によるポンプ容量の切替えが有効となる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

前記実施形態では第１流路５０に圧力センサ３３を設けたが、これに限定されない。圧力センサ３３を第２流路５１のベーンポンプ１の下流側に設けることで、直接、ベーンポンプ１の吐出圧を検知してもよい。

１ベーンポンプ（第２ポンプ）
２５ギアポンプ（第１ポンプ）
３０油圧ユニット
３２モータ
３３圧力センサ（圧力検知手段）
３４ユニット側制御部（制御部）
３５逆止弁
３８第１電磁弁（弁機構）
５０第１流路
５１第２流路
５２第３流路

Claims

アクチュエータと遮断弁とを備えた外部装置に接続される油圧ユニットにおいて、
前記遮断弁を介して前記アクチュエータに接続され、前記遮断弁とタンクとを接続する第１流路と、
前記第１流路における前記遮断弁と前記タンクとの間に設けられた第１ポンプと、
前記タンクと、前記第１流路における前記第１ポンプと前記遮断弁との間に設けられた合流部とを接続する第２流路と、
前記第２流路に設けられたベーンポンプである第２ポンプと、
前記第１ポンプおよび前記第２ポンプを駆動し、インバータ制御されるモータと、
前記第２流路における前記第２ポンプと前記合流部との間に設けられた切換部と、
前記第２ポンプから吐出された油が前記合流部を介して前記第１流路に合流する状態と、前記第２ポンプから吐出された油が前記切換部を介して前記第１流路から分流する状態とに切り換える弁と、
前記第２流路における前記切換部と前記合流部との間に設けられ、前記第１流路から油が流入するのを防止する逆止弁と、
前記第１流路における前記第１ポンプと前記合流部との間に設けられた入口部と、前記第２流路における前記第２ポンプと前記切換部との間に設けられた出口部とを接続する第３流路と、
前記第３流路を開閉する弁機構と、
を備え、
前記遮断弁が閉じた状態で、前記弁機構が前記第３流路を開放することで、前記第１ポンプから吐出された油が前記第３流路及び前記第２ポンプを介して前記タンクに流れるように構成されたことを特徴とする油圧ユニット。
前記第１ポンプから吐出された油の圧力を検知する圧力検知手段と、
圧力指令および流量指令を受け、前記圧力指令に応じた圧力および前記流量指令に応じたモータ回転速度になるように前記モータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記圧力指令に応じた圧力が第１閾値以下、および前記流量指令に応じた流量が第２閾値以下の状態において、前記圧力検知手段で検知された圧力が第３閾値を超えないときは、前記弁機構を開き、前記第２ポンプのベーンが開くモータ回転速度になるように前記モータを制御することを特徴とする請求項１に記載の油圧ユニット。
前記制御部は、前記弁機構を開き、前記ベーンが開くモータ回転速度になるように前記モータを制御した後、前記圧力検知手段で検知された圧力が第４閾値以上になったときに、前記弁機構を閉じ、前記ベーンが開くモータ回転速度から、前記流量指令に応じたモータ回転速度になるように前記モータを制御することを特徴とする請求項２に記載の油圧ユニット。