JPH0375759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は可変容量形の液圧装置、詳しくは可
変容量ポンプと、吐出圧力に応動いて絞り量を可
変とした圧力式可変絞り弁と、位置制御弁及びフ
ローコンペンセータバルブとを備えた可変容量形
液圧装置に関する。

一般に可変容量ポンプは、可変制御要素と該要
素を操作する操作プランジヤとを備え、このプラ
ンジヤをプレツシヤコンペンセータバルブ（以下
PC弁と略称する）を介して移動制御することに
より、前記可変制御要素を制御して、前記PC弁
で設定した設定圧力のもとで前記ポンプの容量制
御を行なうべくしている。

ところで前記ポンプの容量制御は、PC弁を用
いた所謂プレツシヤコンペンセータ制御であり、
ロングランプ（簡易定馬力）制御や定馬力制御は
行なえないことから、前記ポンプのプレツシヤコ
ンペンセータ制御と共に、ロングランプ制御や定
馬力制御などの流量制御を行なうべく、前記ポン
プの吐出通路に可変絞り弁を介装させ、該絞り弁
の一次側に前記PC弁とフローコンペンセータバ
ルブ（以下FC弁と略称）とを介装させて成る可
変容量形液圧装置を開発提案したのである。（特
願昭55−177752号） 具体的には、第５図に示すごとく、可変容量ポ
ンプＡの吐出通路１７に、吐出圧力に応動して絞
り量を可変とした圧力式可変絞り弁２０を介装さ
せ、この絞り弁２０の二次側に位置制御弁６０を
接続させると共に、前記絞り弁２０とポンプＡと
の間に前記FC弁４０を、一端を前記吐出通路１
７に、かつ、他端を絞り弁２０の二次側で前記位
置制御弁６０の一次側に連通させて設け、またポ
ンプＡとFC弁４０との間に、一端を前記吐出通
路１７に連通させたPC弁５０を設け、このPC弁
５０と前記FC弁４０とを制御通路４７を介して
接続させ、この通路４７を前記ポンプＡにおける
操作プランジヤ１４の背面室１４ａに連通させた
ものである。

尚、第５図において８０は前記位置制御弁６０
の二次側に接続するシリンダである。

しかして前記ポンプＡから吐出される流体の圧
力が、前記PC弁５０で設定した圧力より小さく、
かつ、絞り弁２０の前後の圧力差がFC弁４０の
設定圧力より小さい場合には、該FC弁４０及び
前記PC弁５０を作動させることなく、つまりポ
ンプＡにおける操作プランジヤ１４を作動させる
ことなく、該ポンプＡから最大流量で流体を吐出
させ、また前記流体の負荷圧力が上昇し、絞り弁
２０の開度を小さくすることにより、絞り弁２０
前後の差圧がFC弁４０の設定圧力より上昇した
ときには、該FC弁４０を作動させ、これに伴な
い制御通路４７及びPC弁５０を介して前記プラ
ンジヤ１４の背面室１４ａへと制御圧を送り、該
プランジヤ１４を作動させて、ポンプＡからの流
体吐出量を調整してフローコンペンセータ制御を
行なうと共に、流体の吐出圧力がPC弁５０の設
定圧力に達したときには、該PC弁５０によりプ
レツシヤコンペンセータ制御を行ない、第４図の
実線グラフで示すごとく、ポンプＡの定馬力制御
を行なうべくしたのである。この第４図について
は、後で詳述する。

ところで前記液圧装置によれば、第４図に示す
ごとき定馬力制御は可能であるが、第４図の特性
範囲以内での流量制御はできないのであり、しか
もフエザーリング機能も有していないのである。

従つて、前記制御弁６０の二次側に接続される
作業機械を制御する場合、作業工程などによつて
は第４図の特性範囲以内での流量制御で充分であ
るにも拘わらず、前記定馬力制御を行なつて、エ
ネルギー損失を招いたのである。

本発明は以上のごとき問題に鑑みて発明したも
ので、目的は、低圧感知形のシヤツトル弁を用
い、該シヤツトル弁を位置制御弁と可変絞り弁と
に関連させることにより、定馬力制御範囲以内で
のポンプ吐出流量の制御を可能ならしめると共
に、フエザーリング機能を備えさせ、省エネルギ
ー化を可能としたものである。

さらに詳しくは、可変容量ポンプＡの吐出通路
１７に、吐出圧力に応動して絞り量を可変とした
圧力式可変絞り弁２０を介装すると共に、該絞り
弁２０の二次側に位置制御弁６０を介装し、か
つ、フローコンペンセータバルブ４０を設けて、
該バルブ４０にフイードバツクライン３１を接続
する一方、このフイードバツクライン３１に、一
対の第１及び第２入口ポート７１，７２と一つの
出口ポート７３とを備えた低圧感知形シヤツトル
弁７０の前記出口ポート７３を接続すると共に、
前記第１入口ポート７１を前記絞り弁２０の二次
側に接続し、前記第２入口ポート７２を前記位置
制御弁６０の二次側に接続して前記フイードバツ
クライン３１を前記絞り弁２０の二次側と位置制
御弁６０の二次側とに切換えるようにしているこ
とを特徴とするもので、前記制御弁６０を制御す
ることにより、前記シヤツトル弁７０を介して、
前記可変絞り弁２０の絞り量如何に拘わらず、
FC弁４０を制御し、定馬力制御範囲以内での流
量制御を行なうべくしたのである。

以下本発明の可変容量形液圧装置を図面の実施
例によつて説明する。

第１図は可変容量形液圧装置として斜板式アキ
シヤルピストンポンプＡであつて、ハウジング１
内に、軸受２，３を介して１本の駆動軸４を支持
し、この駆動軸４に１対のシリンダブロツク５，
５をスプライン結合すると共に、各シリンダブロ
ツク５，５ごとに、それぞれ斜板６，６を設けた
２連式ポンプを示している。

本発明装置は、第１図に示した２連式ポンプ以
外、単一ポンプを含むあらゆる可変容量形液圧機
械に適用できる。

第１図に示した液圧装置は、２連式ポンプであ
るが、構造が同一なので説明上左側のポンプにつ
いて説明する。

しかして、第１図に示したポンプＡにおける前
記シリンダブロツク５は、多数のピストン７を往
復動自由に設けており、これら各ピストン７の頭
部には、リテイナ８により支持されたシユー９が
それぞれ取付けられ、これらシユー９が前記斜板
６に接触している。

この斜板６は、トラニオン軸１０を介して、一
定の傾斜角の範囲で、揺動自由に支持され、180゜
変位した位置にピン結合した連結ロツド１１，１
２を介して、前記斜板６を最大傾斜角となる方向
に押圧するバイアスプランジヤ１３と、斜板６の
傾斜角を調整する操作プランジヤ１４とにそれぞ
れ連結している。

前記バイアスプランジヤ１３は、操作プランジ
ヤ１４より径が小さくなつていて、前記ハウジン
グ１のエンドキヤツプ１ａに固定した筒体１５に
移動自由に支持され、前記筒体１５と、前記プラ
ンジヤ１３の頭部との間にスプリング１６を介装
すると共に、前記プランジヤ１３の背面室１３ａ
は前記ポンプＡの高圧側圧力通路即ち、後記する
吐出通路１７に連通させ、前記プランジヤ１３に
吐出圧力が作用するごとく成している。

また、前記操作プランジヤ１４は、前記エンド
キヤツプ１ａに固定の筒体１８に移動自由に支持
され、その背面室１４ａには、後記する制御通路
４７が開口していて、制御圧が前記操作プランジ
ヤ１４の背面に作用するごとく成している。

しかして、前記操作プランジヤ１４に、制御通
路４７からの制御圧が作用していない場合には、
前記斜板６はその傾斜角が最大となり、最大吐出
量が得られるようになり、また、前記操作プラン
ジヤ１４に制御圧が作用すると、前記斜板６の傾
斜角が調整され、その傾斜角に見合つた吐出量が
得られるようになる。

また前記ポンプＡには、第２図に詳しく示すご
とく、ポンプＡの吐出通路１７に、吐出圧に応動
して絞り量を可変とした圧力式可変絞り弁２０を
介装すると共に、一端側に吐出圧力を作用させ、
他端側に、コイルスプリングから成る押圧体４５
の押圧力と、前記絞り弁２０の二次側における負
荷圧力とを作用させるスプール４３と、該スプー
ル４３の前記押圧体４５方向への移動により開口
して、前記吐出通路１７に連通する前記制御通路
４７とを備えたFC弁４０を設け、前記制御通路
４７を、前記操作プランジヤ１４の背面室１４ａ
に接続し、ロングランプ制御又は定馬力制御が行
なえるようにしている。

また前記吐出通路１７における前記絞り弁２０
の二次側で後記する負荷側通路３０には、比例形
のセンタークローズド式位置制御弁６０を接続
し、この制御弁６０の二次側にシリンダ８０を接
続して、前記絞り弁２０から制御弁６０を経て送
られる圧力流体により、シリンダ８０のピストン
を作動させるべくしている。

第２及び第３図に示す液圧装置は、第４図に示
すごとくプレツシヤコンペンセータ制御付き定馬
力制御を行なうべくしており、前記FC弁４０と
PC弁５０とを組合わせ使用している。

前記液圧装置に用いる前記圧力式可変絞り弁２
０は、圧力に応動して絞り量を可変とし、圧力マ
ツチした流量に制御するためのもので、弁本体２
１に、スプール室２２を設けて、該スプール室２
２に、長さ方向両端に１対の第１及び第２ランド
２３ａ，２３ｂをもつスプール２３を移動自由に
内装し、前記第１ランド２３ａの外側に、ばね定
数の異なる大径コイルスプリング２４と小径コイ
ルスプリング２５とを調整ねじ体２６を介して設
けると共に、前記第２ランド２３ｂの外側にピス
トン２７を設ける一方、前記弁本体２１に、前記
スプール室２２に開口する環状室２８を設けて、
この環状室２８に、前記吐出通路１７を接続し
て、この環状室２８と前記第２ランド２３ｂとの
間にオリフイス２９を形成し、そして前記オリフ
イス２９の二次側で前記制御弁６０の一次側に
は、前記スプール室２２と常時連通する負荷側通
路３０と、前記FC弁４０のフイードバツクライ
ン３１とを接続すると共に、前記ピストン２７の
背面室２７ａには、前記吐出通路１７と連通する
高圧通路３２を接続するものである。

又、前記スプリング２４，２５は、前記FC弁
４０が作動し始める吐出圧力を設定するもので、
二つのスプリング２４，２５を設けたのは、ポン
プの制御特性を第４図のごとく中折れ状とし、理
論定馬力特性に近似させるためである。

即ち、前記小径コイルスプリング２５は、大径
コイルスプリング２４より長さが短かくなつてい
て、吐出圧力が低い場合には、前記大径コイルス
プリング２４の力のみが前記スプール２６に作用
し、吐出圧力の上昇により、前記小径コイルスプ
リング２５が作用することになる。そして、前記
各スプリング２４，２５の押圧力が前記ピストン
２７に作用する吐出圧力に打勝つ場合、前記スプ
ール２３は移動せず、前記オリフイス２９の開度
は最大開度に保持されるのであり、前記吐出圧力
の上昇により前記スプール２３が移動すると前記
オリフイス２９の開度が減少し、前記オリフイス
２９を通る流量が制御されるのであつて、この流
量制御により次に説明する前記FC弁４０が作動
し始めるのである。

又、前記FC弁４０は、吐出圧力と負荷圧力と
の差圧を前記押圧体４５により一定に設定し、前
記吐出圧力と負荷力圧との差圧を検出するもの
で、第２図のごとくスプール室４２をもつた弁本
体４１の前記スプール室４２に、前記スプール４
３を移動自由に内装すると共に、前記スプール４
３の一端側に前記吐出通路１７と連通する連通路
４４を接続して、吐出圧力を作用させると共に、
前記スプール４３の他端側に前記押圧体４５を設
けて、この押圧体４５の収容室４６に、後記する
フイードバツクライン３１を接続する一方、前記
弁本体４１に、前記スプール室４２に開口し、前
記スプール４３の前記押圧体４５側への移動によ
り前記吐出通路１７と連通する前記連通路４４に
連通する前記制御通路４７を設けたもので、第２
図においては、前記PC弁５０と並設している。

このPC弁５０は、最高圧力を設定するもので、
前記FC弁４０を構成する弁本体４１に前記スプ
ール室４２と並列にスプール室５１を設けて、こ
のスプール室５１にスプール５２を移動自由に内
装すると共に、前記スプール室５１の一端側を、
前記連通路４４に開放して、前記スプール５２に
吐出圧力を作用させ、また、他端側にはコイルス
プリングから成り、最高圧力を設定する押圧体５
３の収容室５４を連通状に設けて、この収容室５
４に前記押圧体５３を吐出圧力に対向するごとく
設け、前記収容室５４をタンクに連通させたもの
である。

しかして、本発明は、以上の如く構成する液圧
装置において、１対の第１及び第２入口ポート７
１，７２と一つの出口ポート７３をもち、かつ、
互に連結された２つの第１及び第２弁体７４，７
５を備えた低圧感知形のシヤツトル弁７０を用
い、該シヤツトル弁７０を前記ポンプＡの配管系
に介装することにより、第４図に示す定馬力制御
範囲以内での流量制御を行なうごとくしたもので
ある。

具体的には、第３図に明らかなごとく、前記シ
ヤツトル弁７０の第１入口ポート７１を前記絞り
弁２０の二次側に接続し、出口ポート７３を前記
フイードバツクライン３１を介して前記収容室４
６に接続すると共に、前記シヤツトル弁７０の第
２入口ポート７２を前記制御弁６０の二次側に接
続させて、該制御弁６０の動作で変化する負荷側
圧力と、前記絞り弁２０の二次側圧力との比較に
より、その差圧がスプリング７６力より大きい場
合には、前記シヤツトル弁７０を作動させ、第２
入口ポート７２をフイードバツクライン３１に連
通させ、これに伴ないFC弁４０を制御して定馬
力制御範囲以内での流量制御を行なうべくしたの
である。

本発明は以上のごとく構成したもので、前記ポ
ンプＡを駆動させると、吸入通路１９から吸入さ
れる流体が吐出通路１７に吐出され、該通路１７
を流れる流体は可変絞り弁２０及び位置制御弁６
０を介してシリンダ８０に送られ、該シリンダ８
０のピストンが作動される。

しかして前記吐出通路１７を流れる流体の圧力
が、絞り弁２０により設定した圧力より低く、か
つ絞り弁２０前後の差圧がFC弁４０の設定圧力
より小さい場合、前記FC弁４０は作動せず、従
つてポンプＡの斜板６は最大傾斜角となつて、最
大流量で絞り弁２０から流出されるのであり、即
ち第４図の実線グラフに示すごとく、絞り弁２０
による設定圧力に達するまでのａ範囲において
は、最大流量で流体が流出されるのである。

また、吐出通路１７を流れる流体の圧力が、絞
り弁２０の設定圧力より高くなつたときには、ス
プール２３の移動によりオリフイス２９の開度が
減少されて、吐出通路１７の圧力がさらに高くな
り、これに伴ないFC弁４０が作動されて、制御
通路４７を介して操作プランジヤ１４を動作さ
せ、斜板６の傾斜角が調整されて吐出流量が減少
されるのであり、即ち第４図のｂ範囲において、
FC弁４０によるフローコンペンセータ制御が行
なわれるのであり、このｂ範囲においては、前述
したごとくFC弁４０に２つのスプリング２４，
２５を介装させたことにより、中折状のグラフと
なる。

また前記吐出通路１７の流体圧力が、さらに高
くなつて、PC弁５０による設定圧力を越えたと
きには、該PC弁５０が作動され、斜板６を介し
て吐出流量がカツトオフされるのであり、即ち、
第４図のｃ範囲において、PC弁５０によるプレ
ツシヤコンペンセータ制御が行なわれるのであ
る。

ところで前記液圧装置を用いてシリンダ８０を
作動させるとき、その作動途中において、前記制
御弁６０を制御して、前記シリンダ８０に至る流
量を絞つたり、クローズドセクシヨンに切換える
場合がある。

今、第４図に示した点ｄの流量が必要な場合、
前記制御弁６０を絞り込むのであつて、この絞り
込みにより、前記絞り弁２０の二次側圧力P₁と
前記制御弁６０の二次側圧力P₂の圧力差がスプ
リング７６力より大きくなると、これに伴ない、
前記シヤツトル弁７０の各弁体７４，７５が、第
３図において上方に切換えられ、該シヤツトル弁
７０の第２入口ポート７２と出口ポート７３が連
通させて、前記制御弁６０の二次側が前記FC弁
４０に連通されるのである。従つて、前記絞り弁
２０の一次側と連通し、吐出圧力Ｐ、換言すると
前記絞り弁２０の一次側圧力P₀が作用する前記
FC弁４０の一端側と、前記吐出圧力Ｐに対抗す
る押圧体４５の収容室４６とに差圧が生じ、この
結果、吐出圧力Ｐ即ち一次側圧力P₀が前記絞り
弁２０の設定圧力より低くとも、換言すると前記
絞り弁２０の絞り量が小で、二次側圧力P₁と一
次側圧力P₀との差圧が小さくとも、前記FC弁４
０が作動し、ポンプＡの吐出流をが最大流量から
第４図ｄ点の流量に減少するのである。

尚、第４図において、ａ領域において吐出圧力
Ｐが上昇するにつれて、前記絞り弁２０における
一次側圧力P₀と二次側圧力P₁との差圧P₀−P₁が
増大するので、前記制御弁６０を一定開度に保持
しても、前記差圧の増大に伴ない、流量Ｑも僅か
に減少するが、ｂ領域に入ると、前記差圧は一定
になるので、点ｅ、即ち定馬力線に達するまでは
吐出圧力Ｐの増加に拘わらず、一定流量が得られ
るのである。また、前記点ｅにおける圧力より吐
出圧力Ｐが増大すれば、前記絞り弁２０の二次側
圧力P₁と前記制御弁６０の二次側圧力P₂とは、
圧損を無視すれば実質的に同圧となるので、吐出
流量は、定馬力線に沿つて変化することになる。

又、前記制御弁６０をクローズドセクシヨンに
切換えた場合、前記シヤツトル弁７０の第２入口
ポート７２がタンクに開放することになるので、
前記FC弁４０の収容室４６がタンク圧となり前
記FC弁４０が作動してポンプＡの吐出流量を
ほゞ零とし、低い吐出圧力Pfで圧力補償する所
謂フエザーリングが可能となるのである。

以上の如く、前記制御弁６０の操作で、前記シ
ヤツトル弁７０を介して前記FC弁４０を作動さ
せることにより、ポンプＡの定馬力制御範囲内に
おいて、前記ポンプＡの吐出流量の制御が可能と
なるし、また、フエザーリングも可能となるので
ある。

以上説明したごとく、本発明の液圧装置では、
前記フローコンペンセータバルブ４０に接続する
フイードバツクライン３１に、該フイードバツク
ライン３１を、前記圧力式可変絞り弁２０の二次
側と、位置制御弁６０の二次側とに切換える低圧
感知形シヤツトル弁７０を接続していることによ
り、簡単な構成でありながら、前記位置制御弁６
０を切換制御してシヤツトル弁７０を介して可変
絞り弁２０の絞り量如何に拘わらずFC弁４０を
作動させることにより、定馬力制御範囲以内で、
ポンプ流量を低流量とする流量補償が行なえるの
であり、従つて前記制御弁の二次側に接続される
作業機械の制御時に、作業工程などにより定馬力
制御範囲以内での流量制御で充分である場合に
は、定馬力制御を行なうことなく、それ以下の流
量で運転させられるので、余分なポンプ動力の消
費をなくし省エネルギーが可能となり、しかも定
馬力制御範囲以内において、低圧で圧力補償する
フエザーリングも可能となるのであつて、省エネ
ルギー化を一層促進できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液圧装置の一
部切欠平面図、第２図はその要部の断面図、第３
図は同装置のシンボル図、第４図は定馬力制御特
性図、第５図は従来例を示すシンボル図である。 Ａ……ポンプ、１７……吐出通路、２０……可
変絞り弁、３１……フイードバツクライン、４０
……フローコンペンセータバルブ、６０……位置
制御弁、７０……シヤツトル弁、７１……第１入
口ポート、７２……第２入口ポート、７３……出
口ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変容量ポンプＡの吐出通路１７に、吐出圧
   力に応動して絞り量を可変とした圧力式可変絞り
   弁２０を介装すると共に、該絞り弁２０の二次側
   に位置制御弁６０を介装し、かつ、フローコンペ
   ンセータバルブ４０を設けて、該バルブ４０にフ
   イードバツクライン３１を接続する一方、このフ
   イードバツクライン３１に、一対の第１及び第２
   入口ポート７１，７２と一つの出口ポート７３と
   を備えた低圧感知形シヤツトル弁７０の前記出口
   ポート７３を接続すると共に、前記第１入口ポー
   ト７１を前記絞り弁２０の二次側に接続し、前記
   第２入口ポート７２を前記位置制御弁６０の二次
   側に接続して前記フイードバツクライン３１を前
   記絞り弁２０の二次側と位置制御弁６０の二次側
   とに切換えるようにしていることを特徴とする可
   変容量形液圧装置。