JPH02146280A - 高応答制御ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、可変要素の変位をバネ力に対向する油圧力
の制御によって行なうことにより吐出流量を可変する高
応答制御性を有する可変容量形ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来の可変容量形ポンプとしては１例えば第４図に示す
ようなものがある。

この可変容量形ポンプは、ポンプ部１の吐出流量をバネ
２ａに対抗する加圧室２ｂの油圧力を制御することによ
って斜板等の可変要素２を変位させて可変するものであ
り、その変位量（吐出流量に対応する）をポテンショメ
ータ等の変位検出器３で検出し、それを−旦電気信号に
変換して電流制御回路４にフィードバックして外部から
与えられる流量設定値と比較し、その間の偏差を無くす
ように比例電磁制御弁５を制御して可変要素２の加圧室
２ｂの油圧力を、タンク６又はポンプ吐出ライン７へ連
通する開度を調整する制御を行なうことにより、可変要
素２を所定の設定吐出量位置になるようにしている。

そして、このように流量調整による制御が行なわれるの
は吐出ロアａに接続されている外部のアクチュエータが
通常運転されている場合であり。

例えばそのアクチュエータがストロークエンド等で停止
した場合には、ポンプ吐出ライン７の圧力は次第に上昇
し、その圧力は圧力センサ８によって検出されてｆｆｉ
流制御回路４に入力される。

そして、その検出圧力値が外部から与えら九た圧力設定
値を越えると、電流制御回路４は比例電磁制御弁５に可
変要素２がポンプ部１の吐出流量をｌ１１８零（カット
オフ状態）にする位置に近づけるように制御電流を流し
、ポンプ吐出ライン７の圧力がそれ以上高くならないよ
うにする。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の可変容量形ポンプは、
ポンプ吐出ライン７の圧力が急激に上昇した場合、その
過大なピーク圧力発生時に流量制御から圧力制御状態に
移行させるためには、一般的にポンプ吐出ライン７にリ
リーフ弁等の圧力制御弁を設ける必要があった。

そして、この圧力制御への移行を可変容量形ポンプのみ
によって行なうためには、比例電磁制御弁５はポンプ部
１の吐出流量を減少させるように、高い応答性で可変要
素２の加圧室２ｂへ大流量の油を流して、可変要素２の
シリンダを吐出流量が減少する方向（第３図で右方）に
速やかに制御する必要がある。

ところが、比例電磁制御弁５を通して一度に大流量の油
を流す場合には、そのバルブ部分がフローフォースの影
響を受けるために、それが十分に開ききるまでの時間に
遅れが生じやすい。また、特に比例電磁制御弁に大型の
バルブを使用している場合には、バルブ作動部の重量が
重くなるためにそのバルブを高い応答性で作動させよう
とするとより大きな駆動電流が必要となり、コスト面で
も高価になるという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明による高応答制御ポンプは、可変要
素の変位をバネ力に対向する油圧力の制御によって行な
うことにより吐出流量を可変する可変容量形ポンプにお
いて、 外部から与えられる流量設定値と実際の検出流量値との
偏差に応して出力される電流を入力し、その入力電流に
比例した開度で上記可変要素の油圧力が作用する加圧室
をタンク又は上記可変容量形ポンプのポンプ吐出ライン
に連通させるように制御する比例電磁制御弁と、 その比例電磁制御弁と上記ポンプ吐出ラインとの間の流
路に設けた絞りと、 通常時には上記加圧室を比例電磁制御弁及び絞りを介し
てポンプ吐出ラインに連通ずる第１の流路に連通し、上
記ポンプ吐出ラインの急激な圧力上昇時には上記加圧室
を第１の流路と直接そのポンプ吐出ラインに連通ずる第
２の流路とに共に連通させるように上記絞りの前後差圧
によって切り換わる切換弁とを設けたものである。

〔作　用〕

このように構成した高応答制御ポンプによれば、通常時
にはポンプ吐出ラインは急激な圧力」−昇がないので、
絞り前後の差圧は殆ど発生しないために切換弁は可変要
素の加圧室を第１の流路に連通し、比例電磁制御弁は外
部から与えられる流量設定値と実際の検出流量値との偏
差に応じて、加圧室をタンク又はポンプ吐出ラインにそ
の偏差に応じた開度で連通させ、可変要素を設定吐出量
位置になるように制御する。したがって、ポンプの吐出
流量が流量設定値になる。

また、ポンプ吐出ラインに急激な圧力上昇が生じると、
絞りの前後差圧が大きくなるために切換弁が加圧室を第
１の流路と第２の流路とに共に連通させるように切り換
わり、加圧室にはその第１と第２の流路から合流した大
流量の油が瞬時に流れ込み、可変要素が高い応答性によ
ってポンプの吐出流量を減少させる方向に変位すると共
に大量の吐出油を加圧室に消費する。したがって、ポン
プ吐出ラインの急激な圧力上昇を直ぐに抑えることがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図はこの発明の一実施例を示す高応答制御ポンプの
構成を示す油圧回路図である。

この高応答制御ポンプ１０は、例えば斜板等からなる可
変要素１１の変位をバネ１２のバネ力に対抗する油圧力
の制御によって行なうことにより吐出流量Ｑを可変する
可変容量形ポンプであり、外部から与えられる流量設定
値ＱＳＥＴと実際の検出流量値ＱＤＥとの偏差に応じて
圧力される電流ｒを入力し、その入力電流に比例した開
度で可変要素１１の油圧力が作用する加圧室１１ａをタ
ンク１８又はポンプ部１５のポンプ吐出ライン１６に連
通させるように制御する比例電磁制御弁１日を備えてい
る。

また、この高応答制御ポンプ１０は、比例電磁制御弁１
９とポンプ吐出ライン１６との間の流路３４に設けた絞
り２日と、通常時には加圧室１１ａを比例電磁制御弁１
９及び絞り２９を介してポンプ吐出ライン１６に連通ず
る第１の流路３１に連通し、ポンプ吐出ライン１６の急
激な圧力上昇時にはその加圧室１１ａを第１の流路３１
と直接そのポンプ吐出ライン１日に連通ずる第２の流路
３２とに共に連通させるように絞り２日の前後差圧によ
って切り換わる切換弁２３とを設けている。

さらに、この高応答制御ポンプ１０は、外部から与えら
れる流量設定値ＱＳＥＴと変位検出器１３からの検出流
量値ＱＤＥとの偏差に応じて比例電磁制御弁１日へ出力
する電流工を制御すると共に、外部から与えられる圧力
設定値Ｐ　ＳＥＴと後述する圧力センサ１７からの圧力
検出値ＰＤＥとを入力して、その圧力検出値ＰＤＥが圧
力設定値Ｐ　ＳＥＴを越えると、可変要素１１がポンプ
部１５の吐出流量Ｑを略零（カットオフ状態）にする位
置に近づけるように電流工を制御する電流制御回路２０
とを備えている。

そして、この高応答制御ポンプ１０は、吸入口２７から
導入した油を吐出口２８からポンプ外部へ吐出し、その
ポンプ部１５は、ポンプ要素２２と可変要素１１とから
なり、そのポンプ要素２２が図示しない原動機によって
回転駆動される駆動軸１４に接続されており、可変要素
１１は加圧室１１ａのバネ１２に対向する油圧力を制御
することによってピストン１１ｂを移動させて５例えば
斜板の傾斜角を調整して吐出流量Ｑを可変するようにな
っている。

ポンプ部１５の検出流量値ＱＤＥは、可変要素１１の変
位量（例えば斜板の場合にはそれを支持する軸の回転角
等）を検出するポテンショメータ等による変位検出器１
３によって、吐出流量Ｑに対応する変位で検出が行われ
、それを電流制御回路２０に送出する。

切換弁２３は、ポンプ吐出ライン１６が例えば吐出ライ
ンブロック等によってその負荷圧が急激に高くなり、絞
り２９の前後差圧が切換弁２３を第１図で右方に押すよ
うに作用しているバネ２３ａのバネ力を超えたときに第
１図で左方の位置に切り換わり、加圧室ｔｔａを第１の
流路３１と第２の流路３２とに共に連通ずるようになり
、それ以外の通常時にはその加圧室１１ａを第１の流路
３１にのみ接続する図示の位置になるようになっている
。

圧力センサ１７は１例えば半導体ゲージ式の圧力センサ
を使用し、ポンプ吐出ライン１６に連通ずる内部通路を
介して吐出圧を常に検出するようにしている。

比例電磁制御弁１９は、そのソレノイド１９ａへの入力
電流工が最大であるときに第１図に示す位置から最も右
方に移動して、可変要素１１の加圧室１１ａをタンクラ
イン２４を通してタンク１８に全開し、入力電流■の減
少に伴ってその入力電流工に比例した開度でこれを除々
に絞って（左方へ移動）加圧室１１ａを流路３４を通し
てポンプ吐出ライン１６側に除々に開き始める。

電流制御回路２０は、差動増幅器としてのアンプ２０ａ
と比較器としてのアンプ２０ｂ及び出力アンプ２０ｃの
３つのアンプからなり、アンプ２０ａは流量信号入力端
子２５に外部から流量設定値Ｑ　ＳＥＴを入力すると共
に変位検出器１３から検出流量値ＱＤＥを入力し、アン
プ２０ｂは圧力信号入力端子２日に外部から圧力設定値
Ｐ　ＳＥＴを入力すると共に圧力センサ１７から圧力検
出値ＰＤＥを入力する。

そして、アンプ２０ａは、流量設定値ＱＳＥＴに対する
検出流量値ＱＤＥの偏差に応じた信号を出力アンプ２０
ｃに出力する。また、アンプ２０ｂは、圧力検出値ＰＤ
Ｅが圧力設定値ＰＳヒＴを越えたときにカットオフ信号
を出力アンプ２０ｃに出力する。

出力アンプ２０ｃは、このアンプ２０ｂからのカットオ
フ信号が入力されるまでは、アンプ２０ａの出力信号に
応じた電流■をソレノイド１９゜に出力して、比例電磁
制御弁１日を第１図の位置から右方へその電流Ｉの大き
さに比例して移動させる。

そして、アンプ２０ｂからカットオフ信号が入力される
と、出力アンプ２０Ｃは比例電磁制御弁１９のソレノイ
ド１９ａに、可変要素１１がポンプ部１５の吐出量を略
零（カットオフ状態）にする位置に近づけるようにする
電流工を流す。

このように、出力アンプ２０ｃはアンプ２０ｂからカッ
トオフ信号を入力するまでは、アンプ２０ａの出力信号
に応じて比例電磁制御弁１日を制御し、カットオフ信号
を入力した後は可変要素１１がカットオフ状態になるよ
うに比例電磁制御弁１９を制御する入力情報によって出
力を選択する機能を有している。

次に、上記のように構成したこの実施例の作用を説明す
る。

この高応答制御ポンプ１０の始動時には、切換弁２３は
第１図に示す位置にあり、可変要素１１はポンプ要素２
２によって吐呂圧が生じるまでは、バネ１２の矢示Ａ方
向へのバネ力によってピストン１１ｂが最も左方に移動
した最大吐出流量位置にある。

ここで、ポンプ要素２２が始動されると、流量設定値Ｑ
　ＳＥＴの偏差に応じた電流工が電流制御回路２０から
ソレノイド１９ａに与えられ、それにより比例電磁制御
弁１９が作動し、第１の流路３１がタンク１８又は流路
３４へ制御される開度で連通ずる。

そして、可変要素１１のピストン１１ｂ（図示しない斜
板等を駆動する）は、第１図の矢示Ａ方向に付勢するバ
ネ１２のバネ力に対向する加圧室１１ａの油圧力の低下
に伴って、設定流量位置へ移動制御されるが、このピス
トン１１ｂの変位は変位検出器１３によって刻々と検出
され、それが吐出流量Ｑに対応する検出流量値ＱＤＥと
してアンプ２０ａにフィードバックされる。

したがって、可変要素１１のピストン１１ｂが設定流量
位置に達すると、アンプ２０ａの偏差が零になり、比例
電磁制御弁１日がバランスする位置に制御され、可変要
素１１のピストン１１ｂが所定の位置に制御されてポン
プ部１５が流量設定値Ｑ　ＳＥＴで吐出を行なう。

このようにして、この高応答制御ポンプ１０は。

ポンプ吐出ライン１６に急激な圧力上昇がない通常時に
は絞り２９の前後差圧はほとんど生じないので、切換弁
２３はバネ２５ａの第１図で右方へ作用するバネ力によ
って図示の位置に保たれ、可変要素１１の加圧室１１ａ
が第１の流路３１に連通した状態で、その吐出流量Ｑが
流量設定値Ｑ　ＳＥＴに保たれる。

ところで、ポンプ吐出ライン１６が例えば吐出ラインブ
ロック等によってその圧力が急激に上昇すると、流路３
４の絞り２９の前後に大きな差圧が発生するため、切換
弁２３の位置が第１図で左方へ移動し、加圧室１１ａを
第１の流路３１と第２の流路３２とに共に連通させる位
置に切り換わる。

したがって、加圧室１１ａには、ポンプ吐出ライン１６
から流路３４の絞り２９、比例電磁制御弁１日及び切換
弁２３を通って第１の流路３１から流入する油と、ポン
プ吐出ライン１６から直接節２の流路３２を通って流入
する油とが合流した大流量の油が瞬時に流れ込むので、
可変要素１１のピストン１１ｂが第１図で右方の吐出流
量を減少させる方向に高い応答性で戻されると共に、ピ
ストン１１ｂを移動するのに大量の油を消費するため、
ポンプ吐出ライン１６にほとんど油を吐出せず、急激な
圧力上昇を直ぐに抑えることができ、回路の安全を保つ
ことができる。

また、この高応答制御ポンプ１０では、ポンプ吐出ライ
ン１６の吐出圧力を常に圧力センサ１７が圧力検出値Ｐ
ＯＥとして検出し、それをアンプ２０ｂに出力している
ので、その圧力検出値ＰＤＥが外部から与えられた圧力
設定値ＰＳＥ丁を越えると、アンプ２０ｂは出力アンプ
２０ｃに対してカットオフ信号を出力し、出力アンプ２
０Ｃがソレノイド１９ａへ可変要素１１がポンプ部１５
の吐出流量Ｑを略零にする位置に近づけるようにする電
流Ｉを出力する。

したがって、比例電磁制御弁１日が可変要素１１を吐出
量が略零になるカットオフ位置になるように第１の流路
３１をポンプ吐出ライン１日に連通する流路３４へ開く
ので、加圧室１１ａに絞り２９を介したポンプ吐出ライ
ン１６からの油が流入して可変要素１１が変位量零（ピ
ストン１１ｂが最も右方へ移動）のカットオフ状態にな
る。

なお、比例電磁制御弁１９は、入力電流Ｉが消失すると
バネ力で自動復帰して、可変要素１１の加圧室１１ａを
ポンプ吐出ライン１６に流路３４の絞り２９を介して全
開で連通させる第１図に図示の位置になる。したがって
、万一電気系の故障によりソレノイド１９ａへの入力が
断たれた場合には、可変要素１１はカッｌ−オフ状態に
なるので安全である。

第２図はこの発明の他の実施例を示し、第１図に対応す
る部分には同一の符号を付してそれらの説明は省略する
。

この実施例による高応答制御ポンプ３０は、前述の実施
例に対し、ポンプ吐出ライン１６の流路３４との分岐点
よりも下流側で圧力センサ１７の圧力検出部よりも上流
側の位置に、クラッキング圧力を可変要素１１の最低作
動圧力よりも若干（２〜１０ｋｇ／ａｍ”）高く設定し
たシーケンス弁２１を設けた点のみが異なる。

このようにしても、前述の実施例と同様に、ポンプ吐出
ライン１日に急激な圧力上昇が生じた場合には、その圧
力上昇を高い応答性によって直ぐに抑えることができる
。

さらに、この実施例によれば、ポンプ吐出ライン１６の
シーケンス弁２１の下流側の吐出口２８に取付けられた
図示しないアクチュエータが作動する負荷側圧力が、可
変要素１１の最低作動圧力以下の低圧である場合であっ
ても、ポンプ吐出ライン１６のシーケンス弁２１の上流
側の圧力は、そのシーケンス弁２１のクラッキング圧力
を可変要素１１の最低作動圧力よりも若干高く設定して
いるため、可変要素１１の最低作動圧力よりも高い圧力
で保持されるので、ポンプ部１５の吐出流量Ｑを制御す
ることができる。

第３図はこの発明のさらに異なる他の実施例を示し、第
１図及び第２図に対応する部分には同一の符号を付して
それらの説明は省略する。

この実施例による高応答制御ポンプ４０は、第１図の実
施例に対し、切換弁２３と可変要素１１の加圧室１１ａ
との間の流路に安全弁３５を設けた点のみが異なる。

このようにしても、前述の第１図及び第２図の実施例と
同様に、ポンプ吐出ライン１６に急激な圧力上昇が生じ
た場合には、その圧力上昇を高い応答性によって直ぐに
抑えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による高応答制御ポ
ンプは、ポンプ吐出ラインに急激な圧力上昇が生じると
切換弁が切り換わって、可変要素の加圧室に第１と第２
の流路を合流させた大流量の油が流入し、可変要素を高
い応答性によって吐出流量を減少させる方向に変位させ
るので、ポンプ吐出ラインの急激な圧力上昇を直ぐに抑
えることができる。

したがって、サージ吸収弁が不用であると共に比例電磁
制御弁に大型のバルブを使用している場合であっても、
それを大電流で制御したり大幅なコストアップをするこ
となしに、ポンプ吐出ラインの急激な圧力上昇を高い応
答性で抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す高応答制御ポンプの
構成を示す油圧回路図。 第２図はこの発明の他の実施例を示す第１図と同様な油
圧回路図、 第３図はこの発明のさらに異なる他の実施例を示す第１
図及び第２図と同様な油圧回路図、第４図は従来の可変
容量形ポンプの例を示す油圧回路図である。 １０．３０．４０・・・高応答制御ポンプ１１・・・可
変要素　　　　１１ａ・・・加圧室１２・・・バネ　　
　　　　１３・・・変位検出器１５・・・ポンプ部　　
　　１６・・ポンプ吐出ライン１７・・・圧力センサ　
　　１８・・・タンク１日・・・比例電磁制御弁　２０
・・・電流制御回路２１・・・シーケンス弁　　２３・
・・切換弁２９・・・絞り　　　　　　３１・・・第１
の流路３２・・・第２の流路　　　３４・・・流路・安
全弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　可変要素の変位をバネ力に対向する油圧力の制御に
   よつて行なうことにより吐出流量を可変する可変容量形
   ポンプにおいて、 外部から与えられる流量設定値と実際の検出流量値との
   偏差に応じて出力される電流を入力し、その入力電流に
   比例した開度で前記可変要素の油圧力が作用する加圧室
   をタンク又は前記可変容量形ポンプのポンプ吐出ライン
   に連通させるように制御する比例電磁制御弁と、 該比例電磁制御弁と前記ポンプ吐出ラインとの間の流路
   に設けた絞りと、 通常時には前記加圧室を前記比例電磁制御弁及び絞りを
   介してポンプ吐出ラインに連通する第１の流路に連通し
   、前記ポンプ吐出ラインの急激な圧力上昇時には前記加
   圧室を前記第１の流路と直接そのポンプ吐出ラインに連
   通する第２の流路とに共に連通させるように前記絞りの
   前後差圧によつて切り換わる切換弁とを設けたことを特
   徴とする高応答制御ポンプ。