JPH05332245A - 車両用油圧システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷房負荷に応じて可変容量ポンプの吐出容量
を増加あるいは減少し、圧縮機の回転数を冷房負荷に応
じて調整し、冷房能力の過不足を抑制する。 【構成】 可変容量ポンプ２１の主油路２２に定容量油
圧モータ２３を接続する。前記主油路２２とポンプ２１
の制御シリンダ１９の制御室１９ａとを制御通路３１に
より連通する。そして該制御通路３１の途中に容量制御
弁３２と電磁式切換弁５０を直列に接続し、エアコンス
イッチ５１により切換弁５０を制御油圧供給ポート５２
とドレンポート５３との間で切換え可能にする。又、前
記容量制御弁３２には圧縮機２４の吸入管路２５内の吸
入冷媒ガス圧力を作用する感圧室４６を有するベローズ
４５を設ける。吸入冷媒ガス圧力Ｐｓの変動により、制
御シリンダ１９の制御室１９ａに供給する制御油圧Ｐｃ
を調整し、冷房負荷の変動によりポンプ２１の吐出容量
を調整し、冷房能力の過不足を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空調用圧縮機及びパワー
ステアリング機構を搭載した車両における油圧システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧システムとして実開昭６２−
９７３０２号公報に開示されたものがある。このシステ
ムは可変容量油圧ポンプの吐出ポートに接続した主油路
に対し定容量型油圧モータを接続している。又、この油
圧モータの出力軸には冷房装置の圧縮機を連結してい
る。さらに、可変容量油圧ポンプのポンプ吐出容量制御
機構に該ポンプの吐出圧を導いて該ポンプ容量を減少さ
せるパイロット回路を設け、該バイロット回路には前記
主油路途上に介在した絞りの前後の圧力差が設定値を越
えると作動して該パイロット回路を開通させるパイロッ
ト弁を介在させている。

【０００３】上記油圧システムは油圧モータの負荷が大
きく変動した場合、油圧モータのオーバーランを防止す
ることができるが、圧縮機の冷房負荷と無関係に油圧ポ
ンプの吐出容量が制御されるので、適正な冷房装置の運
転を行うことができないという問題があった。

【０００４】一方、斜板式可変容量ピストンポンプとし
て実開昭６０−１９７７６号公報に示すものが提案され
ている。このポンプは回転軸と一体的に回転するシリン
ダブロック内のピストンが斜板の傾角に応じた距離の往
復動を行い、シリンダブロックに対して摺接関係にある
バルブプレート上の吸入ポート及び吐出ポートを介して
作動油の吸入及び吐出を行うようになっている。又、前
記斜板の傾角は復帰バネによって常には最大になる方向
に押圧付勢され、この斜板の傾角を変更するための制御
シリンダが吐出通路内の高圧の作動油によって動作され
ると、斜板がその傾角を減少する方向に移動制御され
て、吐出容量を最小容量に調整することができるように
なっている。

【０００５】ところが、上述の構成になるポンプでは、
上記復帰バネが斜板傾角を増大方向に付勢すべく配置さ
れており、ポンプの停止時、シリンダブロックの各摺動
間隙を介して圧油の漏出によって吐出系圧力が低下する
ため、制御シリンダによる対抗力は消失して斜板は復帰
バネの弾性力により最大傾角を保って静止する。従っ
て、次期運転時のポンプは最大斜板傾角つまり最大容量
で起動される結果、立上りトルクが極めて大きくなると
いう避け難い不具合がある。しかも同ポンプは制御シリ
ンダの作動油圧が得られないので、斜板傾角を零度近傍
に保持したごく小容量の運転継続が不能であり、無負荷
時にはクラッチ機構を設けてポンプへの入力を遮断する
必要がある。

【０００６】特に、ダンプトラック等特装車両の荷役装
置に用いられるポンプの伝動系では、自動変速機に付設
された動力取出装置（ＰＴＯ）とポンプとの間に介装さ
れる伝動軸や電磁クラッチが、構成の複雑化と共にコス
トアップを招く。又、仮に電磁クラッチを省略し、動力
取出装置のオン、オフによって直接ポンプの駆動制御を
行うようにしたとすれば、動力取出装置の断接に伴って
シフトレバーのレンジ切換えを頻繁に繰り返さなければ
ならず、操作の煩雑化が避けられない。

【０００７】上記問題を解消するため本願出願人は、荷
役指令等単なるスイッチのオン、オフ操作のみで、稼働
状態にあるポンプの実質的な容量制御が達成でき、しか
も簡単な構成により非荷役状態から荷役状態への切換操
作時にポンプの容量を最小（ほぼ零）容量から最大容量
へ速やかに切換えることができる可変容量型斜板式ピス
トンポンプを提案している。このポンプを使用した油圧
システムとして、図７に示すようにエンジンＥによって
回転される可変容量型油圧ポンプ２１の主油路２２に定
容量油圧モータ２３を接続し、該油圧モータ２３により
圧縮機２４を回転するようになっている。又、前記主油
路２２の途中には絞りＫを設け、その絞りＫの前後の油
圧を容量制御弁６０によって制御通路３１から油圧ポン
プ２１の制御シリンダ１９に供給し、ポンプ２１の吐出
容量を制御するようになっている。又、前記制御通路３
１には電磁切換弁５０が接続され、エアコンスイッチ５
１により制御油圧供給ポート５２とドレンポート５３と
の二位置で切替え可能になっている。そして、前記絞り
Ｋによって発生する油の差圧を利用し、その差圧が一
定、つまり容量が一定となるよう制御シリンダ１９の制
御室１９ａの圧力を制御し、ポンプ２１の斜板１１の傾
斜角度を調整し、ポンプ２１の回転数に関係なく吐出容
量を一定に制御するようになっている。従って、その発
生した吐出圧油により定容量モータ２３が駆動され、モ
ータ２３に直結された圧縮機２４が駆動される。このと
きポンプ吐出容量が一定であるため定容量モータ２３が
一定回転数に保たれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の油圧
システムにおいては、圧縮機２４の回転数が一定である
ため圧縮機の発生し得る冷房能力は効率が一定と仮定す
れば一定となる。そのため冷房負荷の大きい場合や反対
に小さい場合において冷房能力の過不足が発生するとい
う問題を解消することはできない。

【０００９】この発明の目的は上記従来技術に存する問
題点を解消して、冷房負荷に応じて可変容量ポンプの吐
出容量を増加あるいは減少し圧縮機の回転数を冷房能力
に応じて調整することができ、冷房能力の過不足を抑制
することができる油圧システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
斜板の傾角を常に縮小して容量を減少させる向きに付勢
する復帰バネと、これに対向して該斜板の傾角を増大し
て容量を増大させる向きに付勢する感圧制御手段とを有
して、動力供給源に直結された可変容量型斜板式ピスト
ンポンプと、上記可変容量型斜板式ピストンポンプの主
油路上に介在された定容量型油圧モータと、該定容量型
油圧モータにより回転される冷房装置用の圧縮機とを備
えている。又、この発明は前記油圧モータ上流側の主油
路と、前記斜板式ピストンポンプの感圧制御手段の制御
室とを連通して、前記主油路から制御室へ制御油圧を供
給するための制御通路と、上記制御通路の途中に接続さ
れ、該制御通路を開路する制御圧油供給ポート及び制御
室を油タンク側に連通するドレンポートを有する電磁式
切換弁と、上記電磁式切換弁を切換動作するためのエア
コンスイッチとを備えている。さらに、この発明は前記
制御通路上に介在され、前記感圧制御手段の制御室への
制御油圧を調整する弁体及び該弁体を閉路方向へ付勢す
る付勢部材を有する容量制御弁と、前記容量制御弁の弁
体と対応して設けられ、前記圧縮機からの冷房負荷に応
じて弁体による制御通路の開度を調整する調整部材とを
備えている。

【００１１】

【作用】エアコンスイッチがＯＦＦされて電磁式切換弁
がドレンポートに保持された状態では、可変容量型斜板
式ピストンポンプの感圧制御手段の制御室がドレンポー
トを介して油タンクに還元されるので、該ポンプは動力
供給源が起動されても斜板の傾角が最小の最小容量状態
に保持される。このため、ポンプからは最少の油が主油
路を介して定容量油圧モータに供給されるが、油量が少
ないため該油圧モータは停止状態に保持される。

【００１２】又、エアコンスイッチがＯＮされると、電
磁式切換弁が開路ポートに切り換え保持されて制御通路
から感圧制御手段の制御室に圧油が供給され、このため
該ポンプの斜板の傾角が最大となり、最大吐出容量に切
り換えられる。従って、油圧モータが回転されて圧縮機
が駆動される。

【００１３】このとき、冷房装置の圧縮機の冷房負荷が
変動すると、調整部材により容量制御弁の弁体による制
御通路の開口度が調整されて、感圧制御手段の制御室へ
の油圧が調整され、このためポンプの吐出容量が冷房負
荷に応じて適正に調整される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図５に基づいて説明する。この油圧システムに使用され
る可変容量型油圧ポンプ２１としては斜板式ピストンポ
ンプが用いられている。このピストンポンプ２１を図５
に基づいて説明すると、センターハウジング１の前
（左）端面にはフロントハウジング２が接合固定され、
センターハウジング１の後（右）端面にはリヤエンドカ
バー３が接合固定され、それらの内部にはクランク室４
が形成されている。前記フロントハウジング２とエンド
カバー３の対向端壁間には回転軸５がベアリング６，７
により支持されており、その外端部に連結された図示し
ない動力取出装置（ＰＴＯ）又はベルト、プーリによっ
て動力供給源としてのエンジンＥ等により直接回転され
るようになっている。

【００１５】又、前記回転軸５にはシリンダブロック８
がスプラインによって同期回転可能に結合されており、
該シリンダブロック８内には複数のシリンダボア９が回
転軸５と平行に形成されている。これらのシリンダボア
９内にはそれぞれシュー１０を介して斜板１１に係留さ
れるピストン１２が往復動可能に収容されている。又、
回転軸５と一体的に回転するシリンダブロック８内のシ
リンダボア９がバルブプレート１３に透設した円弧状を
なす吸入ポート１４及び吐出ポート１５と交互に連通さ
れる。これにより作動油が吸入ポート１４からシリンダ
ボア９内に吸入され、シリンダボア９内の作動油は吐出
ポート１５から吐出される。なお、前記リヤエンドカバ
ー３には前記吸入ポート１４及び吐出ポート１５と連通
する吸入通路１６及び吐出通路１７が形成されている。

【００１６】前記斜板１１は復帰バネ１８により常には
その傾角を零容量に等しい最小傾角（約０．１〜４°）
に変位する方向、つまり最小容量位置に付勢されてい
る。又、前記リヤエンドカバー３には感圧制御手段とし
ての制御シリンダ１９が片持ち支持され、該シリンダ１
９内には制御ピストン２０が回転軸５と平行に、かつ同
方向に往復動可能に収容されている。このピストン２０
の先端面が斜板１１の一部に係留した球体を押動して斜
板１１の傾角を該復帰バネ１８の弾性力に抗して増大さ
せる向きに押動することにより、ピストン１２のストロ
ークを変更し、吐出容量を調整することができるように
なっている。従って、油圧回路の停止時においては前記
制御シリンダ１９内の制御室１９ａが大気圧となってい
るので、前記復帰バネ１８の弾性力により斜板１１が図
５において傾角が最小となる最小容量位置に付勢保持さ
れる。なお、図５において２ａは斜板１１の最大傾角を
規制するストッパである。

【００１７】次に、油圧システム全体の構成を説明する
と、前記可変容量型油圧ポンプ２１の吐出通路１７には
主油路２２介して定容量油モータ２３が接続されてい
る。このモータ２３の出力軸には圧縮機２４が連結され
ている。圧縮機２４の吸入管路２５及び吐出管路２６に
は冷房装置を構成するコンデンサ２７とエバポレータ２
８が接続され、圧縮された冷媒ガスにより車室内の冷房
を行うようになっている。

【００１８】前記主油路２２と制御シリンダ１９の制御
室１９ａとは制御通路３１によって連通されている。こ
の制御通路３１の途中には容量制御弁３２と、後述する
電磁切換弁５０とが直列に接続されている。

【００１９】前記容量制御弁３２の構成について説明す
ると、そのケーシング３３は図５に示すように前記リヤ
エンドカバー３の側面に接合固定されている。このケー
シング３３には前記吐出通路１７と接続される吐出通路
３３ａが形成されている。又、該吐出通路３３ａと前記
制御室１９ａは前述した制御通路３１によって連通さ
れ、その途中に容量制御弁３２が介在されている。

【００２０】図３に示すようにケーシング３３のスプー
ル収容室３３ｂ内には、弁体としてのスプール３４が往
復直線移動可能に収容されている。このスプール３４に
は第１〜第３の大径部３５〜３７が形成され、各大径部
間には第１及び第２の環状溝３８，３９が形成されてい
る。又、前記スプール収容室３３ｂの端部には蓋４０が
螺合され、該蓋４０と前記スプール３４との間には付勢
部材としてのバネ４１が介在され、このバネ４１により
スプール３４が前記制御通路３１を閉鎖する方向に付勢
保持されている。又、前記バネ４１の収容室は第１背圧
室４２となっていて、スプール３４の右端面側に設けた
第２背圧室４３と連通路４４を介して互いに連通されて
いる。

【００２１】前記第２背圧室４３内には調整部材として
のベローズ４５が収容され、該ベローズ４５の内側に形
成された感圧室４６は蓋板４７によって密閉され、感圧
室４６はパイロット通路４８によって前述した圧縮機２
４の吸入管路２５と連通されている。そして、吸入管路
２５の吸入圧力Ｐｓが増大するとパイロット通路４８を
介して感圧室４６内に作用し、スプール３４をバネ４１
の付勢力に抗して図３において左方（制御通路３１を開
放する）へ押圧するようになっている。ケーシング３３
には制御シリンダ１９と油タンクＴとを連通可能なドレ
ンポート４９が形成されている。

【００２２】又、図１に示すように制御通路３１の前記
容量制御弁３２下流側には電磁式切換弁５０が接続され
ている。この切換弁５０はエアコンスイッチ５１によっ
てオン，オフ制御されるようになっている。そしてオン
状態においては制御油圧供給ポート５２に切換られて制
御通路３１が開放され、反対にオフされた状態でドレン
ポート５３に切換えられて制御シリンダ１９の制御室１
９ａ内が油タンクＴと連通されるようにしている。

【００２３】なお、この実施例では図示しないがオイル
フィルタ、オイルクーラー、高圧カットスイッチ等を備
えている。次に、前記のように構成した油圧システムに
ついて、その作用を説明する。

【００２４】今、図１に示すようにエアコンスイッチ５
１がオフされて電磁式切換弁５０がドレンポート５３に
切り換えられた状態では、制御シリンダ１９の制御室１
９ａが制御通路３１を介して油タンクＴと連通開放され
る。このため、ポンプ２１の斜板１１の傾斜角は最小
（ほぼ零度）となり、ポンプ２１が起動されてもポンプ
の主油路２２に送られる油量はほぼ零（容量制御弁３
２、電磁式切換弁５０、油圧モータ２３における洩れ量
は流れる）となり、油圧モータ２３は回転せず圧縮機２
４は停止された状態となる。

【００２５】又、圧縮機２４が停止された状態では、冷
房装置の吸入管路２５内の吸入冷媒ガスの圧力Ｐｓが冷
房負荷に応じて大気圧以上に高められ、この高い吸入ガ
ス圧力Ｐｓがパイロット通路４８を通して流量制御弁３
２の感圧室４６内に作用するため、ベローズ４５により
スプール３４がバネ４１の付勢力に抗して制御通路３１
を開放する位置に保持されている。

【００２６】次に、エアコンスイッチ５１がオンされ
て、電磁式切換弁５０が制御油圧供給ポート５２に切り
換えられると、制御シリンダ１９の制御室１９ａは供給
ポート５２を介して容量制御弁３２の制御油圧Ｐｃ（コ
ントロール圧）ポートと接続される。このため、吐出通
路３３ａ内の吐出油圧Ｐｄが制御油圧Ｐｃとして制御通
路３１から制御室１９ａに送られ、制御ピストン２０に
より斜板１１の傾斜角が増大され、ポンプ２１の吐出容
量が増大される。この制御油圧Ｐｃが設定値を越えると
斜板１１の傾斜角が最大となり最大容量で運転される。

【００２７】とろろで、容量制御弁３２のバネ４１と反
対側に設けられたベローズ４５内の感圧室４６には、圧
縮機２４の吸入冷媒ガス圧力Ｐｓが導かれ、この圧力Ｐ
ｓと前記バネ４１の付勢力とがバランスする位置に容量
制御弁３２内のスプール３４が移動保持される。そし
て、圧縮機の継続運転により冷房負荷が減少して吸入管
路２５内の吸入ガス圧力Ｐｓが低下すると、スプール３
４が図３の右方、つまり制御通路３１の開度を減少して
制御油圧Ｐｃを低下する方向に移動される。このため斜
板１１の傾斜角が減少し、ポンプ２１の吐出容量が減少
する。又、これに伴って油圧モータ２３及び圧縮機２４
の回転が低下し、吸入冷媒ガス圧力Ｐｓが上昇に転じ
る。

【００２８】この吸入圧力Ｐｓが上昇すると、スプール
３４が図３においてバネ４１の付勢力に抗して左方、つ
まり制御通路３１の開度を増大して制御油圧Ｐｃを高く
する方向に移動される。このため高い制御油圧Ｐｃが制
御室１９ａに供給され、斜板１１の傾斜角が増大し容量
が増加する。従って、油圧モータ２３の回転数が上昇し
圧縮機２４の吸入圧力Ｐｓが低下に転ずる。

【００２９】上述したスプール３４の開閉制御は吸入冷
媒ガス圧力Ｐｓの設定値Ｐｓｏを境にして連続的に繰り
返し行なわれ、吸入圧力Ｐｓは設定値Ｐｓｏに保たれる
ように制御される。

【００３０】又、冷房負荷が小さくなり冷房を要しない
条件下では、前記吸入圧力Ｐｓが前記設定値Ｐｓｏより
もさらに低下するので、図４に示すようにスプール３４
が制御通路３１を閉鎖し、かつ制御シリンダ１９の制御
室１９ａと油タンクＴを連通するドレンポート４９に切
り換えられる。このため斜板１１の傾斜角が減少してポ
ンプ２１は吐出容量が殆ど零の最小容量状態で一時的に
運転される。

【００３１】又、ポンプ２１の駆動源であるエンジンＥ
の回転数が変化した場合においても、圧縮機２４の吸入
圧力Ｐｓが容量制御弁３２にフィードバックされている
ため、同様に設定値Ｐｓｏを境にして前述したポンプ２
１の吐出容量制御動作が行われる。

【００３２】このように前記実施例では冷房負荷が高い
時、つまり圧縮機２４の吸入冷媒ガス圧力Ｐｓが上昇し
た場合には、可変容量型油圧ポンプ２１の吐出容量が増
加し圧縮機の回転数が上昇するため冷房能力が上昇す
る。又、冷房負荷が小さいとき、つまり吸入冷媒ガス圧
力Ｐｓが減少した場合には、油圧ポンプ２１の吐出容量
が低下し圧縮機２４の回転数が減少し冷房能力が低下す
る。このため車両においてクールダウン特性が改善さ
れ、冷えすぎ等がなくなり冷房能力の過不足が防止され
る。

【００３３】次に、この発明の別の実施例を図６に基づ
いて説明する。この実施例においては前記第１実施例で
使用したベローズ４５を省略し、容量制御弁３２のバネ
４１の収容室（第１背圧室４２）に対向する側に吸入冷
媒ガス圧力Ｐｓを直接作用させる第２背圧室４３を形成
する。そして、スプール３４の吸入冷媒ガス圧力Ｐｓが
作用する部分には油と冷媒を分離するために例えばピス
トンリング、Ｏリング等のシール材を設けている。シー
ル材の数は図のように一つではなくて数段用いてシール
性を向上してもよい。

【００３４】なお、この別の実施例におけるその他の構
成及び作用については前述のものと同様である。この発
明は前記実施例のみに限定されるものではなく、次のよ
うに具体化することも可能である。

【００３５】前記制御シリンダ１９に代えて、例えばベ
ローズタイプの感圧制御手段（図示略）を使用するこ
と。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、冷房負荷
に応じて可変容量ポンプの吐出容量を増大あるいは減少
し圧縮機の回転数を冷房負荷に応じて調整することがで
き、冷房能力の過不足を抑制することができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した油圧システムのエアコン停
止状態を示す回路図である。

【図２】本発明を具体化した油圧システムのエアコン動
作状態を示す回路図である。

【図３】容量制御弁の開路状態を示す断面図である。

【図４】容量制御弁の閉路状態を示す断面図である。

【図５】可変容量ポンプの断面図である。

【図６】この発明の別の実施例を示す容量制御弁の断面
図である。

【図７】従来の油圧システムの回路図である。

【符号の説明】

１１ 斜板、１７ 吐出通路、１８ 復帰バネ、１９
感圧制御手段としての制御シリンダ、１９ａ 制御室、
２０ ピストン、２１ 可変容量型斜板式ピストンポン
プ、２２ 主油路、２３ 定容量型油圧モータ、２４
圧縮機、２５吸入管路、２６ 吐出管路、３１ 制御通
路、３２ 容量制御弁、３４ 弁体としてのスプール、
４１ 付勢部材としてのバネ、４２ 第１背圧室、４３
第２背圧室、４４ 連通路、４５ 調整部材としての
ベローズ、４６ 感圧室、４８パイロット通路、４９，
５３ ドレンポート、５０ 電磁式切換弁、５１ エア
コンスイッチ、５２ 制御油圧供給ポート、Ｅ 動力供
給源としてのエンジン、Ｔ 油タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板の傾角を常に縮小して容量を減少さ
   せる向きに付勢する復帰バネと、これに対向して該斜板
   の傾角を増大して容量を増大させる向きに付勢する感圧
   制御手段とを有して、動力供給源に直結された可変容量
   型斜板式ピストンポンプと、 上記可変容量型斜板式ピストンポンプの主油路上に介在
   された定容量型油圧モータと、 該定容量型油圧モータにより回転される冷房装置用の圧
   縮機と、 前記油圧モータ上流側の主油路と、前記斜板式ピストン
   ポンプの感圧制御手段の制御室とを連通して、前記主油
   路から制御室へ制御油圧を供給するための制御通路と、 上記制御通路の途中に接続され、該制御通路を開路する
   制御圧油供給ポート及び制御室を油タンク側に連通する
   ドレンポートを有する電磁式切換弁と、 上記電磁式切換弁を切換動作するためのエアコンスイッ
   チと、 前記制御通路上に介在され、前記感圧制御手段の制御室
   への制御油圧を調整する弁体及び該弁体を閉路方向へ付
   勢する付勢部材を有する容量制御弁と、 前記容量制御弁の弁体と対応して設けられ、前記圧縮機
   からの冷房負荷に応じて弁体による制御通路の開度を調
   整する調整部材とにより構成した車両用油圧システム。