JPH04143471A - 可変容量形ポンプの制御装置 - 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〕 本発明は、可変容量形ポンプの制御装置に関し、特に１
組の電磁比例減圧制御弁を介して圧力及び流量を電気的
に制御可能とし、且つ圧抜きの応答性を高めかつサージ
圧を緩和し得るようにしたものに関する。

〔従来技術〕

最近、可変容量杉油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量とを
夫々設定圧力と設定流量とするように電気的に制御する
制御装置が種々提案され実用に供されている。

例えば、実開昭６２−４１８８３号公報には、圧力制御
の為の比例電磁リリーフ弁と、流量制御の為の比例電磁
三方制御弁と、固定オリフィスと、固定オリフィスの前
後の差圧が一定となるように傾転角可変機構の油圧を制
御するコンペンセータ弁と、安全弁とを備え、吐出流量
が設定流量となるように傾転角を制御しつつ吐出圧力が
設定圧力となるように傾転角を制御するようにした制御
装置が提案されている。

また、特開平１−１５９４７７号公報には、比例電磁制
御弁と、吐出圧と吐出流量の検出信号及び圧力設定信号
と流量設定信号を受けて比例電磁制御弁にソレノイド駆
動電流を出力する制御アンプと、安全弁とを備え、閉リ
ーブ的に圧力及び流量を制御する制御装置が提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の公報の制御装置では、圧力制御と流量制御の為の
２組の比例電磁制御弁が必要で、構成部品が多く、構造
が複雑化し、製作コストが高価になること、また固定オ
リフィスで差圧を発生する為に常時油圧をリリーフさせ
て固定オリフィス内に油圧の流れを確保する必要がある
のでランニングコスト的に不利であること、などの問題
がある。

後者の公報の制御装置では、１組の比例電磁制御弁を設
けることから構造が全体的に簡単化しているけれども、
負荷油量が多く圧力制御中にその多量の負荷油量の油圧
を低下させる場合などにおいてポンプの傾転角を逆傾転
させて圧抜きをすることになるので、圧力制御の応答性
に欠けること、また負荷の油圧シリンダがストロークエ
ンドに達したときに発生するサージ圧を効果的に吸収す
ることが出来ないこと、などの問題がある。

本発明の目的は、部品数が少なく構成が簡単で、圧力制
御で圧抜きするときの応答性に優れ、サージ圧吸収性に
優れた可変容量形ポンプの制御装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置は、傾転
角を変えるサーボピストン機構を備えた可変容量形ポン
プにおいて、サーボピストン機構のサーボ大室から吐出
油路へ至る油路に介設され、吐出圧と制御圧とを受け吐
出圧と制御圧との差圧の減少に応じて傾転角を増大させ
るようにサーボ大室の油圧を調節する差圧式スプール弁
と、吐出圧を受け吐出圧を減圧してソレノイド駆動電流
に応じた制御圧を発生させる電磁比例減圧制御弁と、吐
出圧を電気信号に変換する圧力検出手段及び吐出流量を
電気信号に変換する流量検出手段と、上記両検出手段の
出力を受けるとともに圧力設定信号及び流量設定信号を
受け、圧力設定信号と検出圧力の偏差と、流量設定信号
と検出流量の偏差のうち、傾転角が小さくなる方の偏差
に基いてソレノイド駆動電流を調整して出力する制御手
段と、吐出油路に接続されるとともに制御圧をパイロッ
ト圧として受けるパイロット式リリーフ弁とを備えたも
のである。

第２請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置は、第１
請求項の可変容量形ポンプの制御装置において、上記電
磁比例減圧制御弁は吐出圧と制御圧との差圧がソレノイ
ド駆動電流に比例した差圧となるように制御圧を設定す
る差圧式電磁比例減圧弁であるものである。

〔作用〕

第１請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置において
は、制御手段は、圧力設定信号と検出圧力の偏差と、流
量設定信号と検出流量の偏差のうち、傾転角が小さくな
る方の偏差に基いてソレノイド駆動電流を調整し出力す
る。電磁比例減圧制御弁は、吐出圧を受けて吐出圧を減
圧じてソレノイド駆動電流に応じた制御圧を発生させる
。差圧式スプール弁は、吐出圧と制御圧とを受け、吐出
圧と制御圧との差圧の減少に応じて傾転角を増大させる
ようにサーボピストン機構のサーボ大室の油圧を調節す
る。

いま、圧力設定信号と検出圧力の偏差が十分に大きく、
この偏差よりも流量設定信号と検出流量の偏差が小さい
場合において、流量設定信号が増加すると、ソレノイド
駆動電流が増加して制御圧が上昇し、吐出圧と制御圧と
の差圧が減少するので差圧式スプール弁は傾転角を増大
させるようにサーボ大室の油圧を調節する。これにより
、吐出流量が増大すると流量設定信号と検出流量の偏差
が減少していってその偏差が略零になると、ソレノイド
駆動電流は減少し、差圧式スプール弁は静定状態に復帰
する。

以上のように、圧力設定信号と検出圧力及び流量設定信
号と検出流量とに従って圧力制御と流量制御とがなされ
ることになる。

次に、パイロット式リリーフ弁について説明すると、圧
力設定信号に近い検出圧力となっている状態において、
圧力設定信号が大幅に小さく切換えられると、制御圧が
大幅に低下するのでパイロット式リリーフ弁がリリーフ
作動し、高い応答性でもって圧抜きがなされる。

また、負荷油圧シリンダに油圧を充填中にストロークエ
ンドに達すると、負荷圧力が急激に上昇し、設定圧力を
越えるためポンプはカットオフ状態に切換えられるが、
このカットオフ状態への移行時に油圧回路にサージ圧が
発生し始める（すなわち、負荷圧力が設定圧力を越えて
増加する）と、負荷圧力と制御圧の差圧が増大しパイロ
ット式リリーフ弁がリリーフ作動するので、サージ圧を
低く抑えることが出来る。

第２請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置において
は、基本的に第１請求項と同様の作用が得られる。

加えて、電磁比例減圧制御弁は吐出圧と制御圧との差圧
がソレノイド駆動電流に比例した差圧となるように制御
圧を設定するので、差圧式スプール弁は常にソレノイド
駆動電流に比例した位置に保持される。つまり、流量制
御時において吐出圧が変動しても差圧式電磁比例減圧制
御弁は、吐出圧、制御圧が油圧力としてこの制御弁にフ
ィードバックされているため、常に差圧を一定に保持す
るのでスプール弁は吐出圧変動の影響を受けず、吐出流
量が変動することがない。

〔発明の効果〕

第１請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置によれば
、１組の電磁比例減圧制御弁と差圧式スプール弁を介し
て圧力制御と流量制御を行なうことが出来るので、部品
数が少なく構成が簡単化し、製作コストが安価になる。

パイロット式リリーフ弁を設けたことにより圧抜きの応
答性を高め、かつサージ圧を低く抑えることが出来る。

加えて、差圧発生の為に油圧を常時リリーフさせる必要
がないので、ランニングコスト的に育利である。

第２請求項に係る可変容量形ポンプの制御装置によれば
、基本的に第１請求項と同様の効果が得られる。

加えて、差圧式スプール弁を常にソレノイド駆動電流に
比例した位置に保持し、流量制御を高精度に行なうこと
が出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、第１図に示すように斜板式可変容量形アキ
シャルピストン油圧ポンプｌの制御装置に本発明を適用
した場合の実施例である。

油圧ポンプｌは電動モータ２で駆動され、油圧ポンプｌ
の斜板１ａの傾転角を変えるサーボピストン機構３が設
けられ、サーボピストン機構３のサーボピストン４の小
径部はサーボ小室５に臨み、大径部はサーボ大室６に臨
み、サーボピストン４は斜板１ａに連結されている。サ
ーボ小室５に導入された吐出圧Ｐｄによる力とバネ７の
弾性力でサーボピストン４は右方へ付勢され、またサー
ボ大室６の油圧（サーボ圧）による力でサーボピストン
４は左方へ付勢されている。

この油圧ポンプｌの制御装置は、サーボ大室６へ油圧を
給排する差圧式スプール弁１０と、このスプール弁ｌＯ
のスプールの右端に付加する制御圧Ｐｃを発生させ、る
差圧式電磁比例減圧制御弁２０と、固定絞り３０と、制
御圧Ｐｃをパイロット圧として受けるパイロット式リリ
ーフ弁４０（圧抜き兼サージ吸収弁）と、吐出ライン８
の吐出圧Ｐｄを電気信号に変換する圧力センサ５ｏと、
斜板１ａの傾転角を電気信号に変換する傾転角センサ６
０（流量検出手段）と、両センサ５０・６０の出力を受
けるとともに外部の圧力設定器からの圧力設定信号と流
量設定器からの流量設定信号とを受けて減圧制御弁２０
のソレノイドへ駆動電動ｉを出力する制御器７０と、安
全弁８０とを備えている。

上記スプール弁ｌＯのスプールは、吐出圧Ｐｄで右方へ
付勢されまた制御圧Ｐｃとバネ１１のバネ力で左方へ付
勢され、吐出圧Ｐｄと制御圧Ｐｃとの差圧ΔＰがバネ力
よりも大きいときにスプール弁１０は供給位置となって
油圧サーボ大室６に供給し、また差圧ΔＰがバネ力より
も小さいときに排出位置となってサーボ大室６のサーボ
圧をタンクへ排出し、また差圧ΔＰがバネ力に等しいと
きに静定位置となる。但し、供給全開から静定位置に亙
って開度は漸減しまた排出全開から静定位置に亙って開
度は漸減する。このように、スプール弁ｌＯは差圧ΔＰ
の減少に応じて排出位置側へ移行してサーボ圧を低下さ
せるので、傾転角が増大することになる。

吐出ライン８から制御圧ポート１２へ至る油路９には固
定絞り３０と減圧制御弁２０とが直列状に介設され、減
圧制御弁２０のスプールは、吐出圧Ｐｄとソレノイドの
磁力で左方へ付勢されまた制御圧Ｐｃとバネ２１のバネ
力で右方へ付勢されている。この減圧制御弁２０におい
て、駆動電流ｉが一定で静定状態のときには差圧ΔＰの
増大に応じて供給位置側へ切換えられて差圧ΔＰの増大
が修正され、また差圧ΔＰの減少に応じて排出位置側へ
切換えられて差圧ΔＰの減少が修正されるので、駆動電
流ｉに比例した差圧ΔＰであって駆動電流ｉの増加に応
じて減少する差圧ΔＰとなる制御圧Ｐｃが発生する（第
４図参照）。但し、減圧制御弁２０の開度は供給全開か
ら零に亙って漸減しまた排出全開から零に亙って漸減す
るようになっている。

次に、制御器７０は、第２図に示すように、圧力設定信
号と検出圧力信号とを受けてその偏差εアを出力する第
１加減算器７１と、流量設定信号と検出傾転角信号とを
受けてその偏差ε。を出力する第２加減算器７２と、こ
れら加減算器７１・７２の出力を受けて傾転角が小さく
なる方の偏差εを選択し出力する選択回路７３と、上記
偏差εを増幅して駆動電流ｉを出力するアンプ７４とを
備えている。上記偏差εと駆動電流ｉの関係は、第３図
のように偏差εの増減に比例して駆動電流ｉが増減する
ようになっている。

パイロット式リリーフ弁４０は、吐出ライン８に接続さ
れるとともにそのパイロットポートに油路４Ｉを介して
制御圧Ｐｃを受け、吐出圧Ｐｄと制御圧Ｐｃとの差圧Δ
Ｐがバネ４１で設定される所定値よりも大きくなったと
きにリリーフ作動するようになっている。

安全弁８０は、油路９のうちの減圧制御弁２゜と制御圧
ポート１２間に接続され、制御圧Ｐｃがバネ８１で設定
される所定値よりも大きくなったときにリリーフ作動す
るようになっている。尚、固定絞り３０は安全弁８０の
小形化の為に設けたものである。

上記油圧ポンプ１の制御装置の作用について説明する。

油圧ポンプ１の始動後、偏差ε、〉偏差ε。の場合には
流量制御が優先的に実行される。即ち、偏差ε。が大き
いので、偏差εが大きく、駆動電流ｉが増加し、減圧制
御弁２０が供給位置へ切換えられて制御圧Ｐｃが増加し
、差圧ΔＰが減少するので、スプール弁ｌＯが排出側へ
切換えられて傾転角が増大し、吐出流量が増加する。そ
の結果、偏差ε。つまり偏差εが減少していくのに応じ
て駆動電流ｉも減少し、＃Ｊｍ圧Ｐｃも低下していき、
偏差ε。＝０となり、駆動電流ｉはｉ＝ｉ、となり、減
圧制御弁２０が静定状態となり、スプール弁ｌＯも静定
状態となる。こうして、設定流量に等しい吐出流量とな
る。

この流量制御の間、吐出圧Ｐｄが漸増していくこともあ
るが、差圧ΔＰは駆動電流ｉで制御され、吐出圧Ｐｄの
影響を受けないので、吐出圧Ｐｄの変動が流量制御に影
響を及ぼすことがない。

その後、吐出圧Ｐｄが増加し、偏差ε、〈偏差ε。とな
ると、偏差ε、が選択され、吐出圧が設定圧となるよう
に偏差ε、に従って圧力制御がなされることになる。

次に、負荷油圧シリンダがストロークエンドに達したと
きには、第５図に示すように吐出圧Ｐｄの急増に伴なっ
て油圧ポンプｌの傾転角を急減させてカットオフ状態に
切換えることになるが、サージ圧が発生し始めて差圧Δ
Ｐが所定値以上になると、リリーフ弁４０がリリーフ作
動するので、サージ圧が仮想線へのように立上ることは
なく実線Ｂのように低く抑えられる。

このことは、吐出ライン８の吐出圧Ｐｄを圧抜きする場
合も同様で、高い設定圧に等しい吐出圧Ｐｄから低い設
定圧に切換えられた場合に、制御圧Ｐｃが低く切換えら
れるので、差圧ΔＰが所定値以上となってリリーフ弁４
０がリリーフ作動する。従って、油量の多少に拘わらず
高い応答性でもって圧抜きを行なうことが出来る。

尚、流量制御状態において減圧制御弁２０とスプール弁
ｌＯとが静定状態にあるとき、たとえ吐出圧Ｐｄが低下
したり上昇したりしても、差圧式電磁比例減圧弁２０の
自動調圧作用により制御圧Ｐｃは吐出圧Ｐｄに応じて調
整され、差圧ΔＰを一定に保持するためスプール弁１０
は不動であり、ポンプ吐出流量は影響を受けない。

本実施例に係る油圧ポンプの制御装置によれば、１組の
差圧式電磁比例減圧制御弁２０と、制御器７０と、スプ
ール弁１０と、リリーフ弁４０などを主体とする少数の
部品からなる簡単な構成の装置でもって圧力制御と流量
制御とを行なうことができること、吐出圧Ｐｄの圧抜き
を高い応答性でもって行ない得ること、サージ圧を低く
抑えることが出来ること、安全弁８０を小型化し得るこ
と、差圧ΔＰの発生の為に常時吐出油圧の一部をリリー
フさせる必要がないのでランニングコスト的に有利であ
ること、などの効果が得られる。

尚、上記差圧式電磁比例減圧制御弁２０の代りに、吐出
圧Ｐｄを減圧して駆動電流ｉに応じた制御圧Ｐｃを発生
させる非差圧式の電磁比例減圧制御弁を用いることも出
来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は油圧ポン
プの制御装置の全体構成図、第２図は制御器の構成図、
第３図は偏差に対する駆動電流の特性図、第４図は駆動
電流に対する差圧の特性図、第５図はサージ圧説明用の
線図である。 ｌ・・可変容量杉油圧ポンプ、　　３・・サーボピスト
ン機構、　６・・サーボ大室、　　１０・・差圧式スプ
ール弁、　２０・・差圧式電磁比例減圧制御弁、　４０
・・パイロット式リリーフ弁、５０・・圧力センサ、　
　６ｏ・・傾転角センサ、７０・・制御器。 特許出願人　　　　川崎重工業株式会社第 図 第２図 第３図 υ 偏差を 第 図 第 図 時藺

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）傾転角を変えるサーボピストン機構を備えた可変
   容量形ポンプにおいて、 サーボピストン機構のサーボ大室から吐出油路へ至る油
   路に介設され、吐出圧と制御圧とを受け吐出圧と制御圧
   との差圧の減少に応じて傾転角を増大させるようにサー
   ボ大室の油圧を調節する差圧式スプール弁と、 吐出圧を受け吐出圧を減圧してソレノイド駆動電流に応
   じた制御圧を発生させる電磁比例減圧制御弁と、 吐出圧を電気信号に変換する圧力検出手段及び吐出流量
   を電気信号に変換する流量検出手段と、上記両検出手段
   の出力を受けるとともに圧力設定信号及び流量設定信号
   を受け、圧力設定信号と検出圧力の偏差と、流量設定信
   号と検出流量の偏差のうち、傾転角が小さくなる方の偏
   差に基いてソレノイド駆動電流を調整して出力する制御
   手段と、 吐出油路に接続されるとともに制御圧をパイロット圧と
   して受けるパイロット式リリーフ、弁とを備えたことを
   特徴とする可変容量形ポンプの制御装置。
2. （２）上記電磁比例減圧制御弁は吐出圧と制御圧との差
   圧がソレノイド駆動電流に比例した差圧となるように制
   御圧を設定する差圧式電磁比例減圧弁であることを特徴
   とする第１請求項に記載の可変容量形ポンプの制御装置
   。