JP6921071B2 - 油圧ポンプ制御システム - Google Patents

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本願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１６年１１月１４日に出願され、２０１５年１１月１５日に出願されたインド特許出願第３７２０／ＤＥＬ／２０１５号の利益を主張し、２０１５年１１月１５日に出願されたインド特許願第３７２１／ＤＥＬ／２０１５号の利益を主張し、これらの開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

油圧システムは、油圧及び油圧流れを使用してエネルギーを伝達するために使用される。典型的な油圧システムは、動力源（例えば、電動モータ、燃焼機関、など）からのエネルギー／動力を、アクチュエータまたは他の装置などの負荷において有用な作業を提供するために使用される油圧及び油圧流れに変換するための１つまたは複数の油圧ポンプを含む。油圧ポンプは、典型的には、シリンダを画成するロータと、シリンダ内で往復運動するピストンとを含む。入力軸は、ロータに連結され、ロータを回転させるためのトルクを供給する。ロータが入力軸の中心軸の周りで回転するにつれて、ピストンはロータのシリンダ内で往復運動し、ポンプの入力ポートに作動油を引き込ませて、ポンプの出力ポートから排出させる。可変容量形ポンプにおいて、ロータの回転毎にポンプによって排出される流体の量（すなわち、ポンプの押しのけ容積）を変化させて、負荷に応じた油圧と油圧流量要求とを一致させる。典型的には、ピストンの各シリンダ内のピストンのストローク長を変化させることにより、ポンプの押しのけ容積を変化させる。

可変容量ポンプの一例は、斜板ピストンエンジンの調整装置と称された米国特許第６，７２５，６５８号に開示されている。その開示では、斜板構造を有する軸方向ピストンエンジンの斜板を調整するために調整装置が提供される。調整装置は、ポンプハウジングのボア内に挿入された制御弁と、制御弁の弁ピストンの制御圧力を画定するアクチュエータとを含む。アクチュエータはソレノイドを含むことができる。弁ピストンに対するアクチュエータによって及ぼされる制御力が増加または減少するにつれて、新たな平衡点が、アクチュエータによって及ぼされる制御力と、再調整ばねによって及ぼされる反力との間に生じる。

一般的に言えば、本開示は、油圧ポンプ用の制御システムを対象にする。１つの可能な構成において非限定的な例では、制御システムは、ポンプの始動時に必要とされる電流を減少させて、それにより、ポンプの始動トルクを減少させるように構成される。本開示には、以下の態様を含む様々な態様が記載されているが、これらに限定されるものではない。

一態様は、可変容量形ポンプと、制御システムと、を含む、油圧ポンプシステムである。可変容量形ポンプは、ケース圧力を有するケース容積を画定するポンプハウジングと、システム出口と、ポンプハウジング内に取り付けられた回転群と、斜板とを含む。回転群は、複数のシリンダを画定するロータと、作動油をシステム出口から導出させてシステム出口圧力を提供するポンプ作用を提供するため、ロータが回転軸の周りで回転するにつれてシリンダ内を往復運動するように構成された複数のピストンとを含む。斜板は、ピストンのストローク長及びポンプの押しのけ容積を変化させるように回転軸を基準にして旋回するように構成されている。斜板は第１のポンプ変位位置と第２のポンプ変位位置との間で移動可能である。斜板は、第１のポンプ変位位置に向かって付勢されている。制御システムは、斜板のポンプ変位位置を制御するように動作する。制御システムは、ポンプハウジングのボア内に少なくとも部分的に取り付けられている。ボアは、長手方向軸を有する。制御システムは、制御ピストンと制御弁アセンブリとを含む。制御ピストンアセンブリは、第１の管端及び第２の管端を有し、ボア内で長手方向軸に沿って第１の管端と第２の管端との間で延びており、ピストンガイド管内に中空部分を画定するピストンガイド管を含む。制御ピストンアセンブリは、ボアの中に少なくとも部分的に取り付けられ、長手方向軸に沿って移動可能な制御ピストンをさらに含む。制御ピストンは、斜板からの付勢力を受けるように適合された第１ピストン端と、制御ピストンの第２ピストン端に作用する制御圧力によって生じる変位制御力を受けるように適合された第２ピストン端とを有する。付勢力及び変位制御力は、長手方向軸に沿った逆方向にある。制御ピストンは、その中に画定され少なくとも部分的にピストンガイド管を受けてピストンガイド管の中空部分と共にケース圧力室を画定するピストン穴を含む。ケース圧力室は、ケース容積と流体連通している。制御弁アセンブリは、制御ピストンの第２のピストン端に供給される制御圧力を制御する。制御弁アセンブリは、制御ピストンの第２のピストン端がケース容積及びシステム出力に選択的に流体連通することを可能にするように動作可能である。制御システムは、制御弁アセンブリを制御する弁作動システムをさらに含み、パイロット圧力を提供し得る。

別の態様は、可変容量形ポンプと、制御システムとを含む、可変容量形ポンプシステムである。可変容量形ポンプは、ケース圧力を有するケース容積を画定するポンプハウジングと、システム圧力を有するシステム出口と、ポンプハウジング内に取り付けられた回転群と、斜板とを含む。回転群は、複数のシリンダを画定するロータと、作動油をシステム出口から導出させてシステム圧力を提供するポンプ作用を提供するため、ロータが回転軸の周りで回転するにつれてシリンダ内を往復運動するように構成された複数のピストンとを含む。斜板は、ピストンのストローク長及びポンプの押しのけ容積を変化させるように回転軸を基準にして旋回するように構成される。斜板は最大変位位置と最小変位位置との間で移動可能である。斜板は、最大変位位置に向かって付勢されている。制御システムは、制御ピストンアセンブリと、制御弁アセンブリとを含む。制御ピストンアセンブリは、軸方向に移動可能な制御ピストンを含む。斜板からの付勢力を受けるように適合される第１のピストン端と、制御ピストンの第２のピストン端に作用する制御圧力によって生じる変位制御圧力を受けるように適合される第２のピストン端とを有する。付勢力及び変位制御力は、長手方向軸に沿った逆方向にある。制御弁アセンブリは、第１の弁位置、第２の弁位置、及び第３の弁位置に移動可能である。第１の弁位置において、制御ピストンの第２のピストン端はケース容積と流体連通している。第２の弁位置において、制御ピストンの第２のピストン端は、制御ピストンの第２のピストン端に加わる制御圧力が増加して制御ピストンを斜板の付勢力に抗して移動させ、それにより斜板を最小変位位置に向かって移動させるように、システム圧力と流体連通している。第３の弁位置において、制御ピストンの第２のピストン端は、制御ピストンの第２のピストン端に加わる制御圧力が減少して斜板の付勢力が制御ピストンを後ろに移動させることが可能なように、ケース容積と流体連通している。

本発明の上記の特徴及び利点ならびに他の特徴及び利点は、本教示を実施するための以下の詳細な説明を添付図面との関連において参照すれば容易に明らかになるであろう。

本開示の例示的な実施形態による可変容量形ポンプシステムの正面斜視図である。 図１Ａの可変容量形ポンプシステムの後方斜視図である。 図１Ａの可変容量形ポンプの横断面図である。 図１Ａの可変容量形ポンプシステムの概略図である。 第１の状態における図３の可変容量形ポンプシステムのポンプ制御システムの横断面図である。 第２の状態における図４のポンプ制御システムの横断面図である。 第３の状態における図４のポンプ制御システムの横断面図である。 従来技術のポンプ制御システムの動作を示す、ソレノイド電流に対する作動油流量のグラフである。 図４〜６のポンプ制御システムの動作例を示す、ソレノイド電流に対する作動油流量のグラフである。 本開示の別の例示的な実施形態による可変容量形ポンプシステムの概略図である。 第１の状態における図８の可変容量形ポンプシステムのポンプ制御システムの横断面図である。 第２の状態における図９のポンプ制御システムの横断面図である。 図９及び１０のポンプ制御システムに供給されるソレノイド電流に対する作動油流量のグラフである。 本開示のさらに別の例示的な実施形態による可変容量形ポンプシステムの正面斜視図である。 図１２Ａの可変容量形ポンプシステムの後方斜視図である。 図１２Ａの可変容量形ポンプの横断面図である。 図１２Ａの可変容量形ポンプシステムの概略図である。 図１４の可変容量形ポンプシステムのポンプ制御システムの横断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態による可変容量形ポンプシステムの概略図である。 図１６の可変容量形ポンプシステムのポンプ制御システムの横断面図である。

図面を参照して、各種実施形態について詳細に説明する。同一の参照番号は、いくつかの図面にわたって同様の部品及びアセンブリを表す。

一般に、本開示の一態様による可変容量形ポンプシステムは、油圧可変容量形ポンプ用のモジュール式電子変位制御システムを採用する。制御システムは、電流などのコマンド信号を制御システムに関して変化させることにより、オペレータがポンプ変位を制御することを可能にする。このように、ポンプの動作は便利かつ簡易である。ある種の実施例では、本開示の制御システムは、可変容量形ポンプシステムの始動時に必要とされる電流を減少させて、それにより、エネルギー、電力、及び／またはトルク要件を減少させる。ある種の実施例では、本開示による制御システムは、ポンプの始動トルク要件を減少させるために、ポンプ変位を始動時の最小変位に効率的に導くことを可能にする。ある種の実施例では、制御システムは、斜板がその最大変位位置から通常の位置（すなわち、その最小変位位置）に変化したときに、弁スプールが斜板からの付勢力に打ち勝つ必要がないように、ばね座と弁スプールとの間の隙間を提供する。その代わりに、斜板は、システム圧力を用いて最大変位位置から中立位置に移動する。さらに、フェールセーフオプションを制御システムに組み込み、最小及び最大変位の両方に対してフェールセーフオプションを構成することが可能であり、これにより、電気信号が失われたときに、要件によりポンプがフルストロークを実行することを可能にする。

本開示の可変容量形ポンプシステムは、ソレノイドアクチュエータ及びパイロット圧力弁などの異なるタイプの弁作動システムを交換可能に使用するように構成される。

ある種の実施例では、本開示による可変容量形ポンプシステムは、油圧可変ポンプの変位を制御するためのパイロット圧力を採用する。可変容量形ポンプシステムは、パイロット圧力を予め設定された値に設定することにより、エンジンの始動トルクを減少させることができ、斜板変位を減少させ、故に、始動トルクを減少させる。フェールセーフオプションを制御システムに組み込み、最小及び最大変位の両方に対してフェールセーフオプションを構成することも可能であり、これにより遠隔パイロット信号が失われたときに、要件によりポンプがフルストロークまたは脱ストロークを実行することを可能にする。油圧可変ポンプにパイロット圧力を提供する装置は、ポンプから離れて位置決めすることができ、パイロット圧力を変化させることにより、オペレータがポンプの変位を制御することを可能にする。このように、ポンプの動作は便利かつ簡易である。可変容量形ポンプシステムは、パイロット圧力をポンプから離れて供給することができるため、より少ない空間を占有することで、限られた空間で使用することができる。

図１Ａ、１Ｂ及び２を参照し、本開示の例示的な実施形態による可変容量形ポンプシステム１００を説明する。可変容量形ポンプシステム１００は、ポンプ制御システム１０４によって制御される可変容量形ポンプ１０２を含む。ポンプ制御システム１０４は、可変容量形ポンプ１０２の斜板１１６の位置を制御するように動作し、それにより、ポンプ１０２の押しのけ容積を制御する。

本実施例では、可変容量形ポンプ１０２は、斜板構造を有するアキシャルピストンポンプとして構成されている。斜板構造を有するアキシャルピストンポンプの基本構造及び動作は、関連技術分野において一般に知られているので、可変容量形ポンプ１０２の説明は、ポンプ制御システム１０４に関連する要素に限定される。

図２を参照すると、可変容量形ポンプ１０２は、ポンプハウジング１１０、回転群１１２と、入力軸１１４と、斜板１１６とを含む。

ポンプハウジング１１０は、可変容量形ポンプ１０２の構成要素の少なくともいくつかを収容するように構成されている。いくつかの実施例では、ポンプハウジング１１０は、ベース本体１１０Ａと、ベース本体１１０Ａに連結されたカバー本体１１０Ｂとを含む。ポンプハウジング１１０は、ケース圧力Ｐ_Ｃを有するケース容積２２０（図３を模式的に参照）を画定する。ケース容積２２０は、回転群１１２を潤滑及び冷却するための作動油を含むことができる。ケース容積２２０内の作動油は、ケース圧力Ｐ_Ｃで維持される。

回転群１１２は、ポンプハウジング１１０のケース容積２２０内に取り付けられており、ピストン１２４を受ける複数のピストンシリンダ１２２を画定するロータ１２０を含む。以下に説明するように、回転群１１２は、斜板１１６を基準にして軸Ａ１の周りに入力軸１１４と共に回転する。

入力軸１１４は、ポンプハウジング１１０内に回転可能に取り付けられ、回転軸Ａ１を画定する。入力軸１１４は、ロータ１２０に連結され、入力軸１１４からロータ１２０にトルクを伝達し、それにより、入力軸１１４及びロータ１２０が回転軸Ａ１の周りに共に回転することを可能にする。いくつかの実施例では、入力軸１１４とロータ１２０との間には、スプライン連結部を設けることができる。図示したように、入力軸１１４は、ポンプハウジング１１０において第１の軸受１３０及び第２の軸受１３２の上に取り付けられ、ポンプハウジング１１０を基準にして回転軸Ａ１の周りに回転可能である。

斜板１１６は、ポンプハウジング１１０内にも配置されている。斜板１１６は、中立位置Ｐ_ＭＩＮと最大変位位置Ｐ_ＭＡＸとの間で、回転軸Ａ１を基準にして旋回自在に移動可能である。本明細書では、中立位置を最小変位位置とも呼ぶことができる。斜板１１６の移動は、回転軸Ａ１を基準にして斜板１１６の角度を変化させることが理解されるだろう。回転軸Ａ１を基準にして斜板１１６の角度を変化させることは、可変容量形ポンプ１０２の押しのけ容積を変化させる。押しのけ容積は、回転群１１２の回転毎に可変容量形ポンプ１０２により変位された作動油の量である。斜板１１６が中立位置にあるとき、ポンプ変位は最小値を有する。いくつかの実施例では、最小値は変位ゼロとなり得る。斜板１１６が最大変位位置にあるとき、可変容量形ポンプ１０２は最大変位値を有する。

回転群１１２のピストン１２４は、油圧シュー１４２が取り付けられている円筒状のヘッド１４０を含む。油圧シュー１４２は、斜板１１６に対向する端面１４４を有する。典型的には、作動油は、端面１４４と斜板１１６との間に油圧軸受層を提供し、斜板１１６を基準にして回転軸Ａ１の周りの回転群１１２の回転を容易にする。斜板１１６が中立位置にあるとき、斜板１１６は、回転軸Ａ１に対してほぼ垂直であり、それにより、各ピストンシリンダ１２２内のピストン１２４のストローク長をゼロにするかまたはゼロに近づけさせる。回転軸Ａ１を基準にして斜板１１６の角度を調整することにより、対応するピストンシリンダ１２２内のピストン１２４のストローク長が調整される。斜板１１６が回転軸Ａ１を基準にして非垂直な角度で位置決めされている場合には、ピストン１２４は、回転軸Ａ１の周りのロータ１２０の回転毎に、それらの対応するロータシリンダ１２２を基準にして、１ストローク長入ったり、１ストローク長出たりを繰り返す。斜板１１６が中立位置から最大変位位置に向かって移動するにつれて、ストローク長は長くなる。ピストン１２４は、それらの対応するピストンシリンダ１２２内で往復運動するにつれて、回転群１１２は、作動油を可変容量形ポンプ１０２のシステム入口１５０（図３を模式的に参照）に引き込んで、可変容量形ポンプ１０２のシステム出力１５２（図３を模式的に参照）から押し出すポンプ作用を提供する。システム出力１５２は、ケース圧力Ｐ_Ｃ（本明細書ではタンク圧力とも呼ばれる）よりも高いシステム圧力Ｐ_Ｓを有する。

図２を続けて参照すると、制御システム１０４は、斜板１１６と相互作用し、中立位置と最大変位位置との間における斜板１１６のポンプ変位位置を制御する。例示されるように、制御システム１０４は、シリンダまたはポンプハウジング１１０によって画定されたボア１６０の中に少なくとも部分的に取り付けられる。ポンプハウジング１１０のボア１６０は長手方向軸Ａ２を有する。いくつかの実施例では、制御システム１０４は、ポンプハウジング１１０のボア１６０内に直接的に受けられて接触している。他の実施例では、スリーブをボア１６０内に配置することができ、制御システム１０４は、スリーブ内に少なくとも部分的に取り付けることができる。

制御システム１０４は、制御ピストンアセンブリ１７０と制御弁アセンブリ１７２とを含む。制御システム１０４は、弁作動システム１７４をさらに含むことができる。

図２に示すように、制御ピストンアセンブリ１７０は、ピストンガイド管１８０と制御ピストン１８２とを含む。ピストンガイド管１８０は、第１の管端１８６と、反対側の第２の管端１８８とを有し、第２の管端１８８で制御弁アセンブリ１７２に固定される。ピストンガイド管１８０は、円筒状であり、第１の管端１８６と第２の管端１８８との間に延びており、その中に中空部分２１０を画定する（図３を模式的に参照）。

制御ピストン１８２は、回転軸Ａ１を基準にして斜板１１６の位置または角度を制御するために使用される。制御ピストン１８２は、ポンプハウジング１１０のボア１６０内に少なくとも部分的に取り付けられており、長手方向軸Ａ２に沿って移動可能である。制御ピストン１８２は、長手方向軸Ａ２に沿って第１のピストン端１９２と、反対側の第２のピストン端１９４とを有する。制御ピストン１８２の第１のピストン端１９２は、斜板１１６と係合して示されている。斜板１１６を最大変位位置に向かって付勢するために、ポンプハウジング１１０内に斜板ばね１９６が設けられている。回転軸Ａ１に対する斜板１１６の角度は、ボア１６０内で制御ピストン１８２を軸方向に（すなわち、長手方向軸Ａ２に沿って）移動させることによって調整される。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４は、制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に作用する制御圧力によって生じる変位制御力を受けるように構成されている。このような変位制御圧力は、長手方向軸Ａ２に沿って斜板１１６に加えられる斜板ばね１９６の付勢力とは逆方向に画定される。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に制御圧力を加えて、制御ピストン１８２に斜板１１６を最大変位位置から中立位置に向かって移動させる。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４への制御圧力によって生じる力は、斜板１１６を最大変位位置から中立位置に向かって移動させるため、斜板ばね１９６のばね力（シリンダ１２２内の圧力によって加えられ、ピストン１２４及びシュー１４２を介して斜板１１６に伝達される力などの、斜板１１６に導入される他の力を含む）を超えなければならない。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に加えられる力が、斜板ばね１９６のばね力（斜板１１６に導入される他の力を含む）より小さいとき、斜板１１６は最大変位位置に向かって後ろに移動される。

以下に説明するように、制御ピストン１８２は、その中に画定されピストン穴２１２（図３及び４を参照）を含む。ピストン穴２１２はピストンボアとも呼ばれる。ピストン穴２１２は、ピストンガイド管１８０を少なくとも部分的に受けて、ケース圧力室２１４）を画定するように構成されている（図３及び４を参照）。いくつかの実施例では、制御ピストン１８２のピストン穴２１２は、ピストンガイド管１８０の中空部分２１０と協働し、ポンプハウジング１１０のケース容積２２０と流体連通しているチャンバ（すなわち、ケース圧力室２１４）を画定する。

図２を続けて参照すると、制御弁アセンブリ１７２は、制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に供給される制御圧力を制御するように動作する。いくつかの実施例では、制御弁アセンブリ１７２は、制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４がケース容積２２０及びシステム出力１５２に選択的に流体連通することを可能にするように動作可能である。

さらに図２を参照すると、弁作動システム１７４は、制御弁アセンブリ１７２を制御するように動作する。弁作動システム１７４は、様々なタイプのものとすることができる。図２〜１１の例示される実施例では、弁作動システム１７４は、ソレノイドエンクロージャ内にコアチューブ１７６及びコイル１７８を含むソレノイドアクチュエータとして構成される。ソレノイドアクチュエータによる作動力または偏位は、ソレノイドアクチュエータに供給される励磁電流に比例することができる。他の実施例では、弁作動システム１７４は、図１２〜１７において記載されているパイロット圧力を採用する。

いくつかの実施例では、図１及び２に示すように、ポンプ制御システム１０４は、圧力補償弁装置１０６をさらに含む。圧力補償弁装置１０６は、ポンプを設定圧力で脱ストロークすることによりポンプの圧力を制限するように動作する。設定圧力を超えると、ポンプ制御システム１０４は、ポンプ１０２のシステム出力１５２を、オーバーライドライン１５３を介して制御圧力室２３０と流体連通させる。このようにして、制御圧力室２３０は、斜板１１６を中立位置に向かって駆動するシステム圧力Ｐ_Ｓに設定され、それにより、ピストンのストローク距離を減少させ、そうでなければ所望の量を超えることになる容積出力を減少させる。オーバーライドライン１５３は、制御弁アセンブリ１７２をバイパスし、制御弁スプール２８２の位置とは無関係に、システム圧力Ｐ_Ｓを制御圧力室２３０に提供することを可能にする。オーバーライドライン１５３は、作動油が制御圧力室２３０に向かって流れることのみ可能にする一方向逆止弁１５５を含むことができる。圧力補償弁装置１０６は、図３に示すように、ソレノイド電流が失われたとき（弁作動システム１７４がソレノイドアクチュエータである場合）、または、パイロット圧力信号が失われたとき（弁作動システム１７４がパイロット圧力である場合）、最小及び最大変位の両方に対してフェールセーフオプションを有することができる。

図３〜７を参照し、ポンプ制御システム１０４の例示的な実施形態をより詳細に説明する。

図３は、可変容量形ポンプ１０２とポンプ制御システム１０４とを含む可変容量形ポンプシステム１００の概略図である。図３において、可変容量形ポンプシステム１００は、その動作を概して示すように模式的に図解されている。隙間、シール、及び他の要素などの全ての特定の構造的特徴は図３では図示されていない。

以上説明したように、制御ピストンアセンブリ１７０は、中空部分２１０を有するピストンガイド管１８０と、ピストン穴２１２を有する制御ピストン１８２とを含む。ピストンガイド管１８０の中空部分２１０及び制御ピストン１８２のピストン穴２１２は、制御ピストン１８２を通して設けられた水抜き穴２２２を介してケース容積２２０と流体連通するケース圧力室２１４を画定する。図２及び４に示すように、水抜き穴２２２は、制御ピストン１８２の第１のピストン端１９２にまたは隣接して画定することができる。ケース圧力室２１４がケース容積２２０と流体連通したままであるため、可変容量ポンプ１０２の動作の間中、ケース圧力室２１４はケース圧力Ｐ_Ｃでまたはケース圧力Ｐ_Ｃ近くで維持される。

制御ピストンアセンブリ１７０は、制御圧力室２３０をさらに含み、その中で制御圧力が制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に加えられる。いくつかの実施例では、制御圧力室２３０は、ボア１６０と、ピストンガイド管１８０と、制御ピストン１８２（すなわち、その第２のピストン端１９４）と、制御弁アセンブリ１７２とによって画定される。本明細書で説明されるように、制御圧力室２３０は、制御弁アセンブリ１７２の動作位置に応じて、ケース容積２２０（またはシステム入口１５０）及びシステム出力１５２に選択的に流体連通している。

ピストンガイド管１８０は、制御圧力室２３０とケース圧力室２１４との間に画定されたオリフィス２３２を含むことができる。オリフィス２３２は、制御圧力室２３０に生じ得る意図しない流体圧力をゆっくりと緩和するために使用される。

さらに図３を参照すると、制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置２５０、第２の弁位置２５２、及び、第３の弁位置２５４などの３つの異なる位置に移動可能である。制御弁アセンブリ１７２は第１の弁位置２５０に付勢されている。いくつかの実施例では、制御弁アセンブリ１７２は、弁作動システム１７４によって作動されていないとき（すなわち、弁作動システム１７４が動作していないとき）に、第１の弁位置２５０にある。制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置２５０から第２の弁位置２５２に、ならびに、第２の弁位置２５２から第３の弁位置２５４に移動することができる。例えば、弁作動システム１７４がソレノイドアクチュエータである場合、弁作動システム１７４に電流が供給されないか、またはほとんど供給されないとき、制御弁アセンブリ１７２は第１の弁位置２５０にある。弁作動システム１７４に供給される電流が増加するにつれて、制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置２５０から第２の弁位置２５２に移動し、その後、第３の弁位置２５４に移動する。

このように、本実施例では、弁作動システム１７４が動作していないときは、制御弁アセンブリ１７２は駆動されず、第１の弁位置２５０に留まる。第１の弁位置２５０で、制御圧力室２３０は、ケース容積２２０と流体連通しているままであり、システム出力１５２からの加圧された作動油は制御圧力室２３０に向かうことを禁止される。そのため、制御圧力室２３０は、ケース圧力Ｐ_Ｃで維持され、ケース圧力Ｐ_Ｃは制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に作用する。本明細書で説明されるように、ケース圧力Ｐ_Ｃは、斜板１１６を最大変位位置から中立位置に向かって移動させるための変位制御力を生じさせるのに十分ではない。

制御弁アセンブリ１７２が第２の弁位置２５２にあるとき、制御圧力室２３０は、システム出力１５２と流体連通している、そのため、第２のピストン端１９４に加えられる制御圧力がシステム圧力Ｐ_Ｓに増加することにより、斜板１１６を最大変位位置から中立位置に移動させるのに十分な制御力を発生させる。

制御弁アセンブリ１７２が第３の弁位置２５４にあるとき、制御圧力室２３０は、制御圧力室２３０内の制御圧力がシステム圧力Ｐ_Ｓから低下するように、ケース容積２２０と流体連通している。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に加えられる制御圧力が低下するにつれて、斜板１１６の付勢力は、制御ピストン１８２を後ろに移動させることが可能になり、斜板１１６は中立位置から最大変位位置に向かって移動する。

図４〜６を参照し、ポンプ制御システム１０４の例示的な実施形態を説明する。具体的には、図４は、本開示の例示的な実施形態による第１の状態におけるポンプ制御システム１０４の横断面図である。図５は、第２の状態におけるポンプ制御システム１０４の横断面図であり、図６は、第３の状態におけるポンプ制御システム１０４の横断面図である。

例示されるように、制御ピストンアセンブリ１７０は、ピストンガイド管１８０の第２の管端１８８に配置されたばね座２７０を含む。ばね座２７０は、ピストンガイド管１８０を基準にして長手方向軸Ａ２に沿って移動可能である。制御ピストンアセンブリ１７０は、制御ピストンアセンブリ１７０内でばね座２７０と制御ピストン１８２の第１のピストン端１９２との間に配置されたフィードバックばね２７２をさらに含む。フィードバックばね２７２は、ばね座２７０をピストンガイド管１８０の第２の管端１８８に向かって（すなわち、制御弁アセンブリ１７２の弁スプール２８２に向かって）付勢するために使用される。いくつかの実施例では、制御ピストンアセンブリ１７０は、長手方向軸Ａ２に沿って制御ピストン１８２の第１のピストン端１９２からばね座２７０に向かって延びるばねガイド２７４をさらに含む。フィードバックばね２７２は、ばねガイド２７４の周りに配置されており、ばねガイド２７４に支持されている。

さらに図４〜６を参照すると、制御弁アセンブリ１７２は、弁ハウジング２８０と、弁スプール２８２とを含む。弁ハウジング２８０は、ポンプハウジング１１０のボア１６０に少なくとも部分的に取り付けられ、長手方向軸Ａ２に沿って弁ボア２８４を画定する。弁ハウジング２８０は、第１のハウジング端２９０と反対側の第２のハウジング端２９２とを有する。第１のハウジング端２９０は、ピストンガイド管１８０の第２の管端１８８に取り付けられる。いくつかの実施例では、弁ハウジング２８０は、ピストンガイド管１８０の第２の管端１８８を受けて固定するように構成された第１のハウジング端２９０に凹部２９４を含む。第１ハウジング端２９０には、長手方向軸Ａ２に沿って弁スプール２８２に向かうばね座２７０の軸方向移動を止めるように構成された位置止め２９６が設けられている。いくつかの実施例では、位置止め２９６は、弁ボア２８４及び凹部２９４が接触し、ばね座２７０の直径よりも小さい直径（またはばね座２７０の中心を通過する最も大きい長さ）を有する縁として形成されることができる。本明細書で説明されるように、弁スプール２８２がフィードバックばね２７２の付勢力に抗してばね座２７０を押さないときは、ばね座２７０は位置止め２９６に着座し、弁スプール２８２に接触することが防止される。

ピストンガイドチューブ１８０が弁ハウジング２８０に固定されると、Ｏリングなどのシール要素３０２を、ピストンガイド管１８０の第２の管端１８８と弁ハウジング２８０の第１のハウジング端２９０との間に配置することができる。シール要素３０２は、制御圧力室２３０をケース圧力室２１４から隔離するように動作する。いくつかの実施例では、ピストンガイド管１８０の第２の管端１８８は、スナップリング３０４によって弁ハウジング２８０の凹部２９４中に締結されている。他の方法を使用して、ピストンガイド管１８０を弁ハウジング２８０に密封結合することができる。

例示されるように、弁ハウジング２８０の第２のハウジング端２９２は、ポンプハウジング１１０に固定されるように構成される。弁ハウジング２８０は、弁ハウジング２８０をボア１６０にねじ込む必要がない非ねじ締結技術を使用して、ポンプハウジング１１０に固定される。弁ハウジング２８０は単にボア１６０内に摺動されてポンプハウジング１１０に締結される。いくつかの実施例では、第２のハウジング端２９２は、ポンプハウジング１１０のボア１６０の外縁と係合するように構成された取り付けフランジ３０８を含み、弁ハウジング２８０がポンプハウジング１１０のボア１６０内にいったん摺動されると、１つまたは複数のファスナ３１０が取り付けフランジ３０８をポンプハウジング１１０に締結するために使用される。Ｏリングなどのシール要素３１２は、ポンプハウジング１１０と弁ハウジング２８０との間に配置することができる。このように、弁ハウジング２８０がポンプハウジング１１０のボア１６０内に受けられ（例えば、摺動され）ポンプハウジング１１０に締結されるので、弁ハウジング２８０は、弁ハウジング２８０がボア１６０内にねじ込まれる場合よりも、ボア１６０においてより少ない空間を占有する。ねじ結合のために、弁ハウジング２８０はその周囲に外ねじ部分を必要とし、ポンプハウジング１１０のボア１６０は、対応する内ねじ部分を必要とする。したがって、弁ハウジング２８０は、外ねじ部分ならびに典型的な弁構成要素（例えば、チャネル、穴、及び溝）を含むため、より長い長さを有するべきである。ねじ部を除去することによって、本開示の弁ハウジング２８０は、長手方向軸Ａ２に沿ってボア１６０のより小さな部分を使用し、それにより、ボア１６０の軸方向長さが一定のままであれば、制御ピストンアセンブリ１７０のより長い長さを可能にする。より長い制御ピストンアセンブリ１７０は、いくつかの利点を有する。例えば、制御ピストンアセンブリ１７０は、制御ピストン１８２のより長いストローク長を提供することができ、斜板１１６の最小変位位置と最大変位位置との間の大きな変動を可能にする。いくつかの実施例では、制御ピストンアセンブリ１７０及び制御弁アセンブリ１７２は、制御ピストンアセンブリ１７０の軸方向長さＬ１が、ボア１６０内に受けられる制御弁アセンブリ１７２の一部の軸方向長さＬ２よりも長いように構成される。他の実施例では、制御ピストンアセンブリ１７０及び制御弁アセンブリ１７２は、制御ピストンアセンブリ１７０の軸方向長さＬ１が制御弁アセンブリ１７２の軸方向長さＬ３よりも長いように構成される。

図４〜６を続けて参照すると、弁スプール２８２は、バルブボア２８４内に受けられる。弁スプール２８２は、弁作動システム１７４で駆動され、弁ハウジング２８０を基準にして長手方向軸Ａ２に沿って移動する。後述するように、弁スプール２８２は、弁ハウジング２８０内の位置に応じて、制御圧力室２３０内の制御圧力の大きさを制御することができる。弁スプール２８２は、前方端２８６と反対側の後方端２８８とを含む。弁スプール２８２の前方端２８６は、ばね座２７０に接触し、長手方向軸Ａ２に沿って、フィードバックばね２７２の付勢力に抗してばね座２７０を移動させるように構成されている。弁スプール２８２の後方端２８８は、弁作動システム１７４によって駆動されるように構成される。

例示されるように、弁ハウジング２８０の第２のハウジング端２９２は、弁作動システム１７４を取り付けるように構成される。いくつかの実施例では、弁ハウジング２８０は、第２のハウジング端２９２に画定された作動空洞３２０を含む。作動空洞３２０は、その中に弁作動システム１７４を連結するように構成される。いくつかの実施例では、取り付けアダプタ３２２（ナットまたは接続金具）が設けられ、弁ハウジング２８０の作動空洞３２０に少なくとも部分的に係合され、弁作動システム１７４を弁ハウジング２８０に接続する。シール部材３２４及び３２６は、弁ハウジング２８０と取り付けアダプタ３２２との間、ならびに、取り付けアダプタ３２２と弁作動システム１７４との間に配置することができる。

弁スプール２８２の後方端２８８は、作動空洞３２０内に延びて、作動空洞３２０内の弁作動システム１７４の出力と係合する。制御弁アセンブリ１７２は、弁スプール２８２を弁ハウジング２８０の第２のハウジング端２９２に向かって付勢するように構成されたスプール付勢部材３３０をさらに含む。いくつかの実施例では、スプール付勢部材３３０は、ばね３３２とばね座板３３４とを含む。ばね座板３３４は、作動空洞３２０に露出された弁スプール２８２の後方端２８８に固定されており、ばね３３２は、作動空洞３２０の底面とばね座板３３４との間に長手方向軸Ａ２に沿って配置されている。ばね３３２は、作動空洞３２０の底面と弁スプール２８２に連結されたばね座板３３４との間で圧縮され、それにより、弁スプール２８２を弁ハウジング２８０の第２のハウジング端２９２に向かって（すなわち、弁作動システム１７４に向かって）付勢する。

図４〜６を続けて参照すると、ばね座２７０は、その中を通して画定された流体チャネル３４０を含むことができ、ケース圧力室２１４と制御弁アセンブリ１７２の弁スプール２８２の前方端２８６との間で流体連通を提供する。いくつかの実施例では、弁スプール２８２は、長手方向軸Ａ２に沿ってその中に画定された流体チャネル３４２を含む。弁スプール２８２の流体チャネル３４２は、弁スプール２８２の前方端２８６と作動空洞３２０との間に流体連通を提供するように構成される。したがって、ばね座２７０の流体チャネル３４０及び弁スプール２８２の流体チャネル３４２は、制御ピストンアセンブリ１７０のケース圧力室２１４と制御弁アセンブリ１７２の作動空洞３２０との間の流体連通を可能にする。この構成は、弁スプール２８２の反対側の軸方向端（すなわち、前方端２８６及び後方端２８８）が同一の圧力、すなわちケース圧力Ｐ_Ｃとなることを可能にする。これはまた、ピストンガイド管１８０の軸方向両端を同じ圧力に維持し、それにより、システムの大部分を低圧に維持する。この構成により、システムにおいてシールを提供することが容易になる。

例示されるように、ピストンガイド管１８０及び制御ピストン１８２は、制御圧力室２３０とケース圧力室２１４との間にシールが設けられるように、インタフェース３５４（図４及び５）に係合される。ピストンガイド管１８０と制御ピストン１８２との間の係合は、制御ピストン１８２のストロークの間、インタフェース３５４に留まる。インタフェース３５４の軸方向長さは、制御ピストン１８２が制御弁アセンブリ１７２から離れるように動かされるとき減少される。しかしながら、減少されたインタフェース３５４は、ケース圧力室２１４と制御圧力室２３０との間の適切なシールをさらに設けるように構成される。

再び図４〜６を参照し、本開示の例示的な実施形態によるポンプ制御システム１０４を用いて、斜板１１６を調整する方法を説明する。本実施例では、弁作動システム１７４は、励磁電流に比例する作動力を生成するソレノイドアクチュエータである。明確にするために、弁作動システム１７４は、図４〜６に関してソレノイドアクチュエータと交換可能に参照される。

図４は、ソレノイドアクチュエータ１７４が動作していない（すなわち、励磁されていない）とき、弁スプール２８２が第１の動作ステージ（本明細書では初期位置、第１の位置、またはゼロ電流位置とも呼ばれる）にあることを示す。弁スプール２８２は、スプール付勢部材３３０によってこの位置に付勢されている。弁スプール２８２の第１の動作ステージは、図３において記載されているように、第２の弁位置２５２の前の第１の弁位置２５０から始まるステージに対応する。このように、制御圧力室２３０は、オリフィス２３２を介してケース容積２２０と流体連通しており、ポンプ出口１５２（すなわち、システム圧力Ｐ_Ｓ）とは流体連通しておらず、斜板１６６は、そのため最大変位位置（すなわち、ストローク位置）にある。

図４に示すように、ポンプ制御システム１０４は、弁スプール２８２が第１の動作ステージ（すなわち、第１の弁位置２５０）にあるとき、弁スプール２８２の前方端２８６とばね座２７０との間に隙間３５０が画定されるように構成される。第１の動作ステージの間、ばね座２７０は、弁ハウジング２８０の位置止め２９６に当接し、隙間３５０は、ばね座２７０が弁スプール２８２に係合することを禁止する。したがって、フィードバックばね２７２は、弁スプール２８２に力を及ぼさない。制御圧力室２３０は、システム出力１５２から遮断されている。制御圧力室２３０がオリフィス２３２を介してケース圧力室２１４と流体連通しているため、制御圧力室２３０は、ケース圧力室２１４の圧力（すなわち、ケース圧力Ｐ_Ｃ）と同一圧力またはそれに近い圧力に維持される。ケース圧力Ｐ_Ｃは、斜板１１６からの付勢力を超える第２のピストン端１９４に作用する力を発生させない。したがって、斜板１１６は、最大変位位置に留まる。

いくつかの実施例では、弁スプール２８２は、一定量の電流がソレノイドアクチュエータ１７４に供給されるまで、第１の動作ステージに留まる。ソレノイドアクチュエータ１７４に供給される電流が徐々に増加するにつれて、弁スプール２８２はばね座２７０に向かって移動し、隙間３５０を減少させる。図５は、弁スプール２８２の前方端２８６がばね座２７０に当接するまで弁スプール２８２が移動し、隙間３５０を除去することを示す。図５において、弁スプール２８２は、第２の動作ステージにある。弁スプール２８２が第２の動作ステージにあるとき（図５）、制御圧力室２３０は、システム出力１５２と流体連通するようになり、加圧された作動油が制御圧力室２３０に流入することが可能となる。したがって、制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に作用する制御圧力が増加し、これにより、斜板１１６の付勢力を超える力を発生させることができる。いくつかの実施例では、制御圧力は、システム圧力Ｐ_Ｓにまで増加することができる。その結果、斜板１１６は、図５に示すように、中立位置に移動し、それにより、ポンプ１０２を最小変位まで脱ストロークする。いくつかの実施例では、隙間３５０は、弁スプール２８２がばね座２７０に接触するとき、制御圧力室２３０はシステム出力１５２に開放されており、ケース容積２２０から遮断されるように、構成される（オリフィス２３２が小さすぎて、この場合には効果が得られないため）。これは、図３において記載されているような第２の弁位置２５２に対応する。いくつかの実施例では、隙間３５０は調整可能である。

励磁電流が、第２の動作ステージの後（すなわち、弁スプール２８２がばね座２７０に接触した後）、さらに増加するにつれて、弁スプール２８２はさらに制御ピストンアセンブリ１７０に向かって（またはその中に）移動し、ばね座２７０をピストンガイド管１８０内に押し込む。弁スプール２８２の位置が変化するにつれて、制御圧力室２３０は、ケース容積２２０と流体連通するようになり、それにより、制御圧力室２３０内の制御圧力を減少させる。これは、図６に示すような第３の動作ステージに対応する。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に作用する制御圧力が、斜板１１６の付勢力よりも小さい力を発生する圧力に変化するにつれて、斜板１１６は、最大変位位置に向かってストロークして移動する。斜板１１６が最大変位位置に向かって移動するにつれて、斜板１１６に係合する制御ピストン１８２はフィードバックばね２７２を圧縮し、ソレノイドアクチュエータ１７４（弁スプール２８２に作用する）によって発生されたソレノイド力に抗して作用させる。ばね座２７０に及ぼされる力Ｆ１が、弁スプール２８２からの逆の力Ｆ２といったん釣り合いがとられると、斜板１１６は特定の角度に維持され、特定量の作動油の変位を発生させる。図６は、制御システム１０４がこの平衡状態にあることを示し、これは、本明細書において第３の動作ステージとも呼ばれる。第３の動作ステージでは、斜板１１６の角度は、ソレノイドアクチュエータ１７４に印加される電流の量に比例して変化することができる。具体的には、電流がソレノイドアクチュエータ１７４に対して増加するにつれて、斜板１１６の角度が大きくなり、最大変位位置に向かって移動する。このように、ソレノイドアクチュエータ１７４を制御することにより、ポンプ１０２の変位を直線的に調整することができる。したがって、本明細書では、平衡状態は、ポンプ動作状態と呼ぶことができる。

図７Ｂを参照すると、図４〜６の制御システムの動作を表すため、ソレノイド電流に対する作動油流量のグラフが図示されている。グラフは、上述の３つの動作ステージを示す。

例示されるように、ポンプ１０２は、ソレノイドアクチュエータ１７４に電流が供給されないときに最大変位状態にある。これは、図７Ｂにおいて第１のセグメント３７０として示されており、これは、図４において示される第１の動作ステージに対応する。最大変位状態における制御システム１０４の動作は、図４に示されている。ポンプ１０２の最大変位は、電流が第１の電流（本実施例では、例えば、約２００〜３００ｍＡ）にまで増加するまで維持される。第１の電流に達すると、ポンプ１０２は最小変位状態に変化する。これは、図７Ｂにおいて第２のセグメント３７２として示されており、図５に示される第２の動作ステージに対応する。ポンプ１０２の最小変位は、第２の電流（本実施例では、例えば、約４００ｍＡ）に達するまで維持される。ソレノイドアクチュエータ１７４に供給される電流が第２の電流よりも多い場合には、ポンプ１０２は、図７Ｂにおいて第３のセグメント３７４に示される平衡状態に移行する。これは、図６に示される第３の動作ステージに対応する。平衡状態では、ポンプ１０２の変位は、ソレノイドアクチュエータ１７４に供給される電流の量に比例して制御される。ソレノイド電流が増加するにつれて、作動油の流量は増加し、平衡状態の間は、その逆も同様である。

図４〜６において記載されている制御システム１０４は、例えばＢｏｓｃｈ Ｒｅｘｒｏｔｈ ＡＧ（Ｌｏｈｒ ａｍ Ｍａｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能なシステムなどの従来技術の制御システムよりもいくつかの利点を有する。このような従来技術の制御システムの特徴は図７Ａに示されている。例示されるように、平衡状態またはポンプ動作状態に達するために、本開示の制御システム１０４よりも多くの電流をソレノイドアクチュエータ１７４に供給する必要がある。従来技術の制御システムは、斜板を最大変位位置から中立位置に変化させるのに弁スプールが最初に斜板からの付勢力に打ち勝つ必要があるため、より多くのソレノイド電流を必要とする。先行技術の制御システムは、システム動作の開始時に大量のソレノイド電流を必要とし、その後、流体変位を低下させるために電流を減少させる。対照的に、本開示の制御システム１０４は、斜板１１６が最大変位位置から中立位置に変化したときに、弁スプール２８２が斜板１１６からの付勢力に打ち勝つ必要がないように、ばね座２７０と弁スプール２８２との間に隙間３５０を提供する。代わりに、斜板１１６は、制御圧力室２３０に引き込まれるシステム圧力Ｐ_Ｓを使用して最大変位位置から中立位置に移動する。したがって、本開示の制御システム１０４は、システム動作の開始時に大量のソレノイド電流を必要とせず、その後、流体変位を低下させるために電流を減少させる必要もない。また、システムの始動トルクを減少させることも可能である。

ばね座２７０、位置止め２９６、及び弁スプール２８２を含む制御システム１０４は、隙間３５０を正確に画定して、第１の弁位置２５０と第２の弁位置２５２との間の距離を決定するように構成される。以上説明したように、隙間３５０は、弁作動システム１７４ではなくシステム圧力Ｐ_Ｓが斜板１１６を最大変位位置から中立位置に移動させることを可能にする。

図８〜１１を参照し、ポンプ制御システム１０４の別の例示的な実施形態を説明する。本実施例におけるポンプ制御システム１０４は、図３〜７の実施例におけるポンプ制御システム１０４と同様に構成されている。したがって、第１の実施例の説明は、本実施例のため参照により本明細書に組み込まれる。同様または類似の特徴または要素が示されている場合には、可能な場合には同一の参照番号が使用される。本実施例の以下の説明は、主として第１の実施例との相違点に限定されるものである。

図８は、本開示の第２の実施形態による可変容量形ポンプシステム１００の概略図である。例示されるように、本実施例の制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置４５０及び第２の弁位置４５２などの２つの異なる位置に移動可能である。制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置４５０に付勢されている。いくつかの実施例では、制御弁アセンブリ１７２は、弁作動システム１７４によって作動されていないとき（すなわち、弁作動システム１７４が動作していないとき）、第１の弁位置４５０にある。制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置４５０から第２の弁位置４５２に移動することができる。例えば、弁作動システム１７４がソレノイドアクチュエータである場合、弁作動システム１７４に電流が供給されないか、または、ほとんど供給されないとき、制御弁アセンブリ１７２は第１の弁位置４５０にある。弁作動システム１７４に供給される電流が増加するにつれて、制御弁アセンブリ１７２は、第１の弁位置４５０から第２の弁位置４５２に移動する。

このように、本実施例では、弁作動システム１７４が動作していないときには、制御弁アセンブリ１７２は駆動されず、第１の弁位置４５０に留まる。第１の弁位置４５０では、制御圧力室２３０は、加圧された作動油がシステム出力１５２から制御圧力室２３０に引き込まれるように、システム出力１５２と流体連通している。この位置では、制御圧力室２３０は、ケース容積２２０と連通していない。

したがって、制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に加えられる制御圧力は、斜板１１６を中立位置に維持するのに十分な制御力を発生させるシステム圧力Ｐ_Ｓとすることができる。

制御弁アセンブリ１７２が第２の弁位置４５２にあるとき、制御圧力室２３０は、ケース容積２２０と流体連通しているが、システム出力１５２とは流体連通していない。したがって、制御圧力室２３０内の制御圧力がシステム圧力Ｐ_Ｓから低下する。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に加えられる制御圧力が下がるにつれて、斜板１１６の付勢力が制御ピストン１８２を後ろに移動させることが可能となり、斜板１１６は中立位置から最大変位位置に向かって移動する。

図９及び１０を参照すると、本開示の第２の実施例によるポンプ制御システム１０４を用いて、斜板１１６を調整する方法が記載されている。具体的には、図９は、本開示の例示的な実施形態による、第１の状態におけるポンプ制御システム１０４の横断面図である。図１０は、第２の状態におけるポンプ制御システム１０４の横断面図である。第１の実施例と同様に、本実施例の弁作動システム１７４は、励磁電流に比例する作動力を発生するソレノイドアクチュエータである。明確にするために、弁作動システム１７４は、図９及び１０に関してソレノイドアクチュエータと交換可能に参照される。

図９は、ソレノイドアクチュエータ１７４が動作していない（例えば、励磁されていない）とき、弁スプール２８２が第１の動作ステージ（本明細書では初期位置またはゼロ電流位置とも呼ばれる）にあることを示す。弁スプール２８２は、スプール付勢部材３３０によってこの位置に付勢されている。弁スプール２８２の第１の動作ステージは、図８において記載されているような第１の弁位置４５０に対応する。このように、制御圧力室２３０は、システム出力１５２と流体連通しており、斜板１６６は、最小変位位置（すなわち、脱ストローク位置）にある。

図３〜７のポンプ制御システム１０４とは異なり、ポンプ制御システム１０４は、弁スプール２８２が第１の動作ステージ（すなわち、第１の弁位置４５０）にあるとき、弁スプール２８２の前方端２８６とばね座２７０との間に隙間（または非常に小さなギャップ）を有さない。第１の動作ステージでは、ばね座２７０は、弁ハウジング２８０の位置止め２９６に当接し、弁スプール２８２は、フィードバックばね２７２の付勢力に抗してばね座２７０を押さない。したがって、フィードバックばね２７２は、弁スプール２８２に力を及ぼさない。制御圧力室２３０は、システム出力１５２に開放されている。制御圧力室２３０がシステム出力１５２と流体連通しているため、制御圧力室２３０は、システム圧力Ｐ_Ｓと同一圧力またはそれに近い圧力に維持される。システム圧力Ｐ_Ｓは、斜板１１６からの付勢力を超える、第２のピストン端１９４に作用する力を発生させる。したがって、斜板１１６は、最小変位位置に留まる。

励磁電流が増加するにつれて、弁スプール２８２は制御ピストンアセンブリ１７０に向かって（またはその中に）移動し、ばね座２７０をピストンガイド管１８０内に押し込む。弁スプール２８２の位置が変化するにつれて、制御圧力室２３０は、ケース容積２２０と流体連通するようになり、それにより、制御圧力室２３０内の制御圧力を減少させる。これは、図８に記載するような第２の弁位置４５２に対応する。制御ピストン１８２の第２のピストン端１９４に作用する制御圧力が、斜板１１６の付勢力よりも小さい力を発生する圧力に変化するにつれて、斜板１１６は、最大変位位置に向かってストロークして移動する。斜板１１６が最大変位位置に向かって移動するにつれて、斜板１１６に係合する制御ピストン１８２はフィードバックばね２７２を圧縮し、ソレノイドアクチュエータ１７４によって発生されたソレノイド力に抗して作用させる（弁スプール２８２に作用する）。ばね座２７０に及ぼされる力Ｆ１が、弁スプール２８２からの逆の力Ｆ２といったん釣り合いがとられると、斜板１１６は特定の角度に維持され、特定量の作動油の変位を発生させる。図１０は、制御システム１０４がこの平衡状態にあることを示し、これは、本明細書において第２の動作ステージとも呼ばれる。第２の動作ステージでは、斜板１１６の角度は、ソレノイドアクチュエータ１７４に印加される電流の量に比例する。具体的には、電流がソレノイドアクチュエータ１７４に対して増加するにつれて、斜板１１６の角度が大きくなり、最大変位位置に向かって移動する。このように、ソレノイドアクチュエータ１７４を制御することにより、ポンプ１０２の変位を直線的に調整することができる。したがって、平衡状態は、本明細書では、ポンプ動作状態と呼ぶことができる。

図１１は、図９及び１０のポンプ制御システム１０４に供給されるソレノイド電流に対する作動油流量のグラフである。

図１２〜１７を参照すると、ポンプ制御システム１０４が異なる弁作動システム１７４によって操作されるように構成されていることが記載されている。図１２〜１７の例示される実施例では、ポンプ制御システム１０４は、遠隔装置から供給されるパイロット流体の圧力に接続され、制御されることができる。例えば、弁作動システム１７４は、Ｅａｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から入手可能なＶｉｃｋｅｒｓ（登録商標）などの比例減圧弁または比例圧力制御弁を含むことができる。このような比例減圧弁は、電気入力に応じて減圧設定が調整可能な電気油圧比例圧力パイロットのステージを含むことができる。出口圧力は、ソレノイド動作型比例パイロット弁によって制御することができる。

図１２及び１３を参照すると、可変容量形ポンプシステム１００は、パイロット流体を受け取るためのポート５００を提供している。いくつかの実施例では、ポート５００は、異なるタイプの弁作動システム１７４を交換可能に嵌合するように構成される。例えば、ポート５００は、ソレノイドアクチュエータまたは比例減圧弁のどちらかを取り付けるように構成されている。このようなソレノイドアクチュエータは、図４〜６に示すように、システム１００のポート５００に直接取り付けることができる。このような比例減圧弁は、そこから延び、ホースの自由端にホース接続金具を有する油圧ホースを含むことができ、ホース接続金具は、ポート５００に係合される。このように、比例減圧弁を可変容量形ポンプシステム１００から離れて設置することができ、ひいては、可変容量形ポンプシステム１００は、設置のためにより少ない空間を占有する。

以上説明したように、ポート５００には、取り付けアダプタ３２２が設けられている。取り付けアダプタ３２２は、ソレノイドアクチュエータやパイロット圧力を提供する装置を含む異なる弁作動システム１７４を交換可能に係合するように構成されている。例示されるように、ポート５００は、システム１００が使用されていないときに、プラグ５０２で閉じることができる。

このように、本開示によるポンプ制御システム１０４は、ポンプ制御システム１０４が、任意のベースポンプアセンブリ１０２を異なるタイプの弁作動システム１７４（例えば、ソレノイドアクチュエータまたはパイロット圧力のどちらか）と交換可能に使用できるようにすることが可能であるため、上述のポンプ制御システム１０４の異なる実施例の各々を実装するために、部品または構成要素を削減できる。ポンプ制御システム１０４はまた、既存のポンプアセンブリ１０２に後付けすることもできる。

図１４は、本開示の例示的な実施形態による、比例パイロット圧力を利用する可変容量形ポンプシステム１００の概略図である。本実施例のシステム１００は、ソレノイドアクチュエータ１７４が比例圧力制御装置に置き換えられている点を除いて、図３のシステム１００と同様に動作する。比例圧力制御装置は、システム１００のポート５００に接続され、異なる圧力を有するパイロット流体を提供する。制御弁アセンブリ１７２は、図３を参照して説明されるように、第１、第２、第３の弁位置２５０、２５２、２５４に移動可能である。簡潔にするために、図３におけるシステム１００についての説明は、本実施例のために参照によって組み込まれており、本実施例における可変容量形ポンプシステム１００の構成及び動作を省略する。

図１５を参照すると、弁スプール２８２は、図４に示されるように、第１の動作ステージにある。本実施例では、弁スプール２８２は、弁スプール２８２の後方端２８８に直接作用する比例パイロット圧力によって動作する。弁スプール２８２の軸位置は、ポート５００に引き込まれるパイロット流体の圧力を調整することにより制御され、図３〜６の実施例の場合と同様に、励磁電流を調整して弁スプール２８２の軸位置を制御する。パイロット圧力を変更することにより、システム１００は、図４〜６を参照して説明されるように制御される。

図１６は、本開示の別の例示的な実施形態による、比例パイロット圧力を利用する可変容量形ポンプシステム１００の概略図である。本実施例のシステム１００は、ソレノイドアクチュエータ１７４が比例圧力制御装置に置き換えられている点を除いて、図８のシステム１００と同様に動作する。比例圧力制御装置は、システム１００のポート５００に接続され、異なる圧力を有するパイロット流体を提供する。制御弁アセンブリ１７２は、図８を参照して説明されるように、第１及び第２の弁位置４５０及び４５２内に移動可能である。簡潔にするために、図８におけるシステム１００についての説明は、本実施例のために参照によって組み込まれており、本実施例における可変容量形ポンプシステム１００の構成及び動作を省略する。

図１７を参照すると、弁スプール２８２は、図９に示されるように、第１の動作ステージにある。本実施例では、弁スプール２８２は、弁スプール２８２の後方端２８８に直接作用する比例パイロット圧力によって動作する。弁スプール２８２の軸位置は、ポート５００に引き込まれるパイロット流体の圧力を調整することにより制御され、図９及び１０の実施例の場合と同様に、励磁電流を調整して弁スプール２８２の軸位置を制御する。パイロット圧力を変更することにより、システム１００は、図９及び１０を参照して説明されるように制御される。

いくつかの実施例では、図１２〜１７において採用される弁スプール２８２は、弁スプール２８２の前方端２８６と作動空洞３２０との間に流体連通がないように、流体チャネル３４２を含まない。このように、パイロット圧力は、ケース圧力室２１４を加圧することなく、及び／または、ケース容積２２０に漏れることなく、作動空洞３２０内の弁スプール２８２の後方端２８８に完全に作用することができる。

上記の様々な実施例及び教示は、単なる例示として提供され、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。当業者は、本明細書に例示され説明された例示的な実施例及び用途に従うことなく、ならびに、本開示の真の精神及び範囲から逸脱することなく、なされ得る様々な修正及び変更を容易に認識するであろう。

Claims (15)

1. 油圧ポンプシステムであって、
   可変容量形ポンプであって、
   ケース圧力を有するケース容積を画定するポンプハウジングと、
   システム出口と、
   前記ポンプハウジング内に取り付けられた回転群であって、
   複数のシリンダを画定するロータと、
   作動油を前記システム出口から導出させてシステム出口圧力を提供するポンプ作用を提供するため、前記ロータが回転軸の周りで回転するにつれて前記シリンダ内を往復運動するように構成された複数のピストンと、を含む前記回転群と、
   前記ピストンのストローク長及び前記ポンプの押しのけ容積を変化させるように前記回転軸を基準にして旋回するように構成された斜板であって、前記斜板は第１のポンプ変位位置と第２のポンプ変位位置との間で移動可能であり、前記斜板は前記第１のポンプ変位位置に向かって付勢されている、斜板と、を含む、可変容量形ポンプと、
   前記斜板のポンプ変位位置を制御するための制御システムであって、前記制御システムは前記ポンプハウジングのボア内に少なくとも部分的に取り付けられており、前記ボアは長手方向軸を有し、前記制御システムは、
   制御ピストンアセンブリであって、
   ピストンガイド管であって、第１の管端及び第２の管端を有し、前記ピストンガイド管内に、前記ボア内で前記長手方向軸に沿って前記第１の管端と前記第２の管端との間で延びる、中空部分を画定する、ピストンガイド管と、
   前記ボアの中に少なくとも部分的に取り付けられ、前記長手方向軸に沿って移動可能な制御ピストンであって、前記制御ピストンは、前記斜板からの付勢力を受けるように適合された第１のピストン端と、前記制御ピストンの第２のピストン端に作用する制御圧力によって生じる変位制御力を受けるように適合された前記第２のピストン端とを有し、前記付勢力及び前記変位制御力は、前記長手方向軸に沿った逆方向にあり、前記制御ピストンは、その中に画定され少なくとも部分的に前記ピストンガイド管を受けて前記ピストンガイド管の前記中空部分と共にケース圧力室を画定するピストン穴を含み、前記ケース圧力室は前記ケース容積と流体連通している、制御ピストンと、を含む、制御ピストンアセンブリと、
   前記制御ピストンの前記第２のピストン端に供給される前記制御圧力を制御するための制御弁アセンブリであって、前記制御ピストンの前記第２のピストン端が前記ケース容積及び前記システム出力に選択的に流体連通することを可能にするように動作可能である、制御弁アセンブリと、を含む、制御システムと、を含む、油圧ポンプシステム。
2. 前記制御システムは、前記制御弁アセンブリを制御し、パイロット圧力を提供するように動作する弁作動システムをさらに含む、請求項１に記載の油圧ポンプシステム。
3. 前記制御ピストンアセンブリは、
   前記ピストンガイド管の前記第２の管端に配置され、前記ピストンガイド管を基準にして前記長手方向軸に沿って移動可能なばね座と、
   前記制御ピストンアセンブリ内で前記ばね座と前記制御ピストンの前記第１のピストン端との間に配置され、前記ばね座を前記ピストンガイド管の前記第２の管端に向かって付勢するフィードバックばねと、を含む、請求項１または２のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
4. 前記制御ピストンアセンブリは、
   前記長手方向軸に沿って前記制御ピストンの前記第１のピストン端から前記ばね座に向かって延びるばねガイドであって、それにより前記フィードバックばねが前記ばねガイドの周りに配置される、ばねガイドを含む、請求項３に記載の油圧ポンプシステム。
5. 前記制御ピストンアセンブリは、
   前記制御ピストンの前記第２のピストン端に前記制御圧力が内部で加えられる制御圧力室であって、前記ケース容積及び前記システム出力のどちらかと選択的に流体連通する前記制御圧力室と、
   前記ピストンガイド管上に設けられ、前記制御圧力室と前記ケース圧力室との間に画定されたオリフィスと、を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
6. 前記制御弁アセンブリは、
   前記ポンプハウジングの前記ボアに少なくとも部分的に取り付けられ、前記長手方向軸に沿って弁ボアを画定する弁ハウジングと、
   前記制御ピストンの前記第２のピストン端に供給される前記制御圧力の大きさを制御するために、前記長手方向軸に沿って前記弁ボア内を摺動するように構成された弁スプールであって、前記長手方向軸に沿って前記フィードバックばねの付勢力に抗して前記ばね座を移動させるように構成された前方端と、前記弁作動システムによって駆動される後方端とを有する、前記弁スプールと、を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
7. 前記弁ハウジングは、第１のハウジング端と前記第２のハウジング端とを有し、前記第１のハウジング端は、前記ピストンガイド管の前記第２の管端に結合し、の前記長手方向軸に沿って前記弁スプールに向かう前記ばね座の移動を止めるように構成された位置止めを含み、前記第２のハウジング端は、前記弁作動システムを取り付けるように構成されている、請求項６に記載の油圧ポンプシステム。
8. 前記弁ハウジングは、前記第２のハウジング端に画定された作動空洞を含み、前記弁スプールの前記後方端は、前記作動空洞に延びて前記作動空洞内で前記弁作動システムと係合する、請求項７に記載の油圧ポンプシステム。
9. 前記制御弁アセンブリは、前記弁スプールを前記弁ハウジングの前記第２のハウジング端に向かって付勢するように構成されたスプール付勢部材を含む、請求項８に記載の油圧ポンプシステム。
10. 前記ばね座は、その中に画定され、前記ケース圧力室と前記弁スプールの前記前方端との間で流体連通を提供する流体チャネルを含む、請求項６〜９のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
11. 前記弁スプールは、前記制御ピストンアセンブリの前記ケース圧力室が前記弁スプールの前記前方端及び前記作動空洞に流体連通するように、その中に画定され、前記弁スプールの前記前方端と前記作動空洞との間に流体連通を提供する流体チャネルを含む、請求項１０に記載の油圧ポンプシステム。
12. 前記弁スプールは、第１の位置と第２の位置と第３の位置との間で移動可能であり、前記弁作動システムが動作していないときは、前記弁スプールは第１の位置に付勢され、前記弁作動システムは、前記第１の位置から前記第２の位置に、かつ前記第２の位置から前記第３の位置に前記弁スプールを移動させるように動作可能であり、
    前記弁スプールが前記第１の位置にあるとき、前記弁スプールの前記前方端は、所定距離で前記ばね座から離間しており（前記ばね座は、前記弁ハウジングの前記位置止めに着座しており）、前記制御ピストンの前記第２のピストン端は、前記ケース容積と流体連通しており、
    前記弁スプールが前記第１の位置から前記第２の位置に駆動されるにつれて、前記弁スプールの前記前方端は、前記ばね座に向かって移動し、前記制御ピストンの前記第２のピストン端は、前記制御ピストンの前記第２のピストン端に加えられる前記制御圧力が増大して前記制御ピストンを前記斜板の前記付勢力に抗して移動させ、それにより前記斜板を前記第２のポンプ変位位置に向かって移動させるように、前記システム出力と流体連通するようになり、
    前記弁スプールが前記第２の位置から前記第３の位置に駆動されるにつれて、前記弁スプールの前記前方端は、前記フィードバックばねの前記付勢力に抗して前記ばね座を移動させ、前記制御ピストンの前記第２のピストン端は、前記制御ピストンの前記第２のピストン端に加わる前記制御圧力が減少して前記斜板の前記付勢力が前記制御ピストンを後ろに移動させるように、ケース容積と流体連通するようになる、請求項６〜１１のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
13. 前記弁スプールは、前記弁作動システムによって第１の位置と第２の位置との間で駆動され、前記弁作動システムが作動していないときは、前記弁スプールは前記第１の位置に付勢され、
    前記弁スプールが前記前記第１の位置にあるとき、前記制御ピストンの前記第２のピストン端は、前記制御ピストンの前記第２のピストン端に加わる前記制御圧力が前記制御ピストンを前記斜板の前記付勢力に抗して移動させて前記斜板を前記第２のポンプ変位位置に維持するように構成されるように、前記システム出力と流体連通しており、
    前記弁スプールが前記第１の位置から前記第２の位置に駆動されるにつれて、前記弁スプールの前記前方端は、前記フィードバックばねの前記付勢力に抗して前記ばね座を移動させ、前記制御ピストンの前記第２のピストン端は、前記制御ピストンの前記第２のピストン端に加わる前記制御圧力が減少して前記斜板の前記付勢力が前記制御ピストンを後ろに移動させることが可能なように、ケース容積と流体連通するようになる、請求項６〜１１のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
14. 前記制御弁アセンブリの前記弁ハウジングは、少なくとも部分的に前記ポンプハウジングの前記ボア内に摺動され、１つまたは複数のファスナで前記ポンプハウジングに締結され、前記制御ピストンアセンブリの軸方向長さは、前記制御弁アセンブリの軸方向長さよりも前記長手方向軸において長くなるように構成される、請求項６〜１３のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
15. 前記弁ハウジングは、前記第１のハウジング端に凹部を有し、前記凹部は前記ピストンガイド管の前記第２の管端を受けて固定するように構成され、前記凹部は前記位置止めを含み、前記ピストンガイドの前記第２の管端と前記弁ハウジングの前記第１のハウジング端との間にシール要素が配置されており、前記ピストンガイド管の前記第２の管端は、前記弁ハウジングの前記凹部の中にスナップリングで締結されている、請求項７〜１４のいずれかに記載の油圧ポンプシステム。
    

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