JPH06105075B2 - 油圧ポンプ用の出力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、調節圧によって一方向へ押圧されると共に制
御ばねにより他方向へ押圧された調整ピストンを有する
流体調整手段を備え、該制御ばねの他端は該調整ピスト
ンに作用する調整圧を制御する出力制御弁の制御スライ
ダに連結され、該制御スライダは該制御ばね以外に油圧
ポンプの作動媒体の圧力の作用を受けるように構成され
た油圧ポンプ用の出力制御装置に関するものである。

この種の制御装置は、複数台ポンプの同時関連制御に関
する例えばドイツ公告公報第2038968号に述べられてい
る。このような制御装置は個々のポンプを制御するのに
も適している。

通常、出力制御された又は圧力制御された可変形の油圧
ポンプは、ばねシステムによって又は調整装置の調整ピ
ストンに作用するばねによって無負荷時には最大吐出量
に調節されて保持される。油圧ポンプによって吐出され
た作動媒体の圧力が上昇すると、油圧ポンプは適当な制
御システムを用いて、例えば上記周知のものとして述べ
たような制御装置を用いて、装置の制御特性に応じて比
較的少量の吐出量に設定される。しかし、これは油圧ポ
ンプの最大吐出量を必要としないときでも油圧ポンプが
最大の吐出量を吐出することを意味するものである。こ
れによれば、特に油圧ポンプに接続された負荷装置で出
力が消費されない無負荷運転時に、油圧ポンプが不必要
に最大吐出量を吐出して極めて高い損失が生ずることに
なる。

この欠点を避けるために、本発明は初めに述べた種類の
出力制御装置を次のように改良すること、即ち油圧ポン
プが無負荷運転状態にある時には最小の吐出量に調整さ
れるように改良することを課題とするものである。この
課題を解決するために、本発明によれば、初めに述べた
種類の出力制御装置に於て、制御ばねと作動媒体の圧力
とが出力制御弁の制御スライダ（制御スプール）の一側
に同一方向に作用し、他側には該制御ばねに対向するば
ねによって予備張力が与えられ、そして調整ピストンに
作用する調整圧媒体の調整圧を低下させるように該出力
制御弁が制御作動し、該出力制御弁には油圧ポンプの無
負荷状態において調整圧を遮断する切換弁が付属した出
力制御装置が提案される。

制御装置をこのように構成することによって、油圧ポン
プの駆動開始時の吐出量を僅かな或いは零にさえ制御す
るものである。この出力制御は次のように行われる。即
ち、出力が上昇すると、油圧ポンプの調整装置の調整ピ
ストンに於ける調整圧が低下し、これに伴って比較的僅
かな吐出量になるように油圧ポンプの調整ピストンの戻
り位置が増加される。前記した従来技術のものでは、調
整圧が上昇すると出力も上昇するように作動する。

本発明に基づく制御装置にあっては制御ばねが、また本
発明のより目的に叶った構成のものにあっては制御ばね
に平行に配設された調整ピストンにおける調整ばねが油
圧ポンプの吐出量を少なくするように設定する。

本発明の更に目的に叶った構成のものでは、調整ピスト
ンは制御ばね或いは調整ばねの作用する側にピストン面
を備え、このピストン面は調整ピストンの他側にある調
整圧が作用するピストン面よりも小さく、この面にポン
プの作動媒体の圧力が作用する。僅かな吐出量に油圧ポ
ンプをリセットすることは、油圧ポンプから何等の出力
が取り出されなかったり或いは所定の取出し出力を下ま
わって越えた時に、作動媒体の圧力により行われる。

本発明に基づく制御装置によって、油圧ポンプに対する
損害を起さずにコールドスタートが可能になる。という
のは、このポンプは決して即座に最大吐出量でスタート
しないからであり、油圧ポンプの循環出力が最小に低減
されるからである。本発明の基本思想は、出力制御装置
に切換機能が付属していることであり、この装置は油圧
ポンプにおける予め与えうる最小の取出し出力以下で出
力制御を切り、油圧ポンプを最小の吐出量に戻すもので
ある。この切換機能を実施する切換弁は、本発明の目的
に叶った実施例にあっては、出力制御弁の前、或いは該
出力制御弁に平行で調整ピストンに通ずる制御導管内に
配設された方向制御弁であり、この弁は油圧ポンプの無
負荷の状態で制御導管をドレンに接続する。切換弁とし
て機能する出力制御装置内の方向制御弁の形状及び配置
は、本発明によれば種々の方法で行うことが出来る。

第１の実施例のものにあっては、方向制御弁は一方の側
へはばねによって、また他側へは作動媒体の圧力によっ
て、次のように作動する。即ち、圧力がなくなった時、
ばねが方向制御弁を調整圧媒体のドレン位置へ切換える
ように作動させる。

そのための切換信号として、油圧ポンプから送り出され
る作動媒体の絶対圧が使用される。方向制御弁が設けら
れることによって、所定の絶対圧以下では方向制御弁が
ドレンへ向けて開き、その結果調整圧が減少し、そして
油圧ポンプは小さな吐出量に変更される。

第２の実施例のものにあっては、方向制御弁は一方へは
ばねによって、他方へは油圧ポンプの後方に接続された
装置の制御圧によって、次のように作動する。即ち、制
御圧がなくなると、ばねは方向制御弁を調節圧媒体のド
レン位置に切換わるように作動させる。切換作動は、こ
の場合第１の実施例の如く作動媒体の圧力によって開始
されるのではなく、油圧ポンプの後方に接続された任意
の装置の制御圧によって開始される。この場合、第２の
実施例のより目的に叶った構成のものにあっては、一定
圧の調整圧媒体が後方に接続された装置からチエック弁
及び方向制御弁を介して調整ピストンに通ずる制御導管
内に供給され、且つ出力制御弁とこれの前に配設された
チエック弁とを介して制御導管へ油圧ポンプの作動媒体
から調整圧媒体が誘導される。ここに述べた両方のチエ
ック弁は、各調整圧媒体源を互いに分離しておくために
必要なものである。

第３の実施例のものにあっては、切換作動を実施するた
めの方向制御弁は、出力制御弁の前に配設されており、
該方向制御弁には、一方へはばねと該ばねと平行に作用
する油圧ポンプで駆動される負荷装置の負荷圧力が、ま
た他方へは作動媒体の圧力が作用している。この場合、
調整圧媒体は、方向制御弁と出力制御弁を介して制御導
管に供給され、作動媒体の圧力と負荷圧力との間に予め
設定した差が生ずると、方向制御弁は調整圧媒体のドレ
ン位置へと切換わる。この切換作動を行うために、油圧
ポンプの作動媒体の圧力と負荷装置の圧力との間に所定
の圧力差が予め与えられる。

切換作動を行うための制御装置の前記した３種の実施例
の夫々にあっては、切換作動を開始するためには個別の
パラメーターが利用される。第１の実施例では、このパ
ラメーターは油圧ポンプから供給される作動媒体の圧力
の高さであり、第２の実施例にあっては、パラメーター
は外部の制御圧力の高さであり、そして第３の実施例に
あっては、パラメーターは油圧ポンプの作動媒体の圧力
と負荷装置の負荷圧力との圧力差である。

本発明の他の合目的的な構成のものにおいては、制御導
管内の出力制御弁には圧力を遮断するための弁が後方に
配設されており、該弁は一方へはばね、また他方へは油
圧ポンプの作動媒体の圧力が作用しており、作動媒体の
予め与えられた最大圧力において、該弁は調整圧媒体の
ドレン位置へ切換わるように作動する。このような圧力
遮断はそれ自身周知のものである。

ここに述べた３種の実施例を添付図面に基づき詳細に説
明する。

３つの図面において、同一部分には同じ参照番号が付さ
れている。３つの実施例にあっては単に切換の方法が異
なっているに過ぎない。

油圧ポンプ（１）は、作動媒体を作動導管（２）内へ供
給する。油圧ポンプ（１）の吐出量の変動の調節は、比
較的大きなピストン面（４）と比較的小さなピストン面
（５）とを有する調整ピストン（３）によって行う。最
大吐出量の位置と最小吐出量の位置は、V_max及びV_minで
示されている。調整ピストン（３）の比較的大きい方の
ピストン面（４）は制御室（６）内にあり、それに制御
導管（７）が通じており、該制御導管（７）は油圧ポン
プ（１）の作動導管（２）と連結されており、そして制
御室（６）には調整圧媒体が供給されるようになってい
る。

制御導管（７）には出力制御弁（８）及び圧力遮断用の
弁（９）が介在される。制御導管（７）の出力制御弁
（８）に並んで（第１図及び第２図）、又は前に（第３
図）、方向制御弁として構成された切換弁（10）が設け
られる。

調整ピストン（３）の比較的小さい方のピストン面
（５）は、シリンダー室（11）内にあり、この室は制御
導管（７）に前記各弁の前方で接続される。シリンダー
室（11）内に作用する圧力は、調整ピストン（３）に対
して同じ方向に作用する調整ばね（12）を支援するのに
役立つ。調整ピストン（３）に、調整ばね（12）と平行
に制御ばね（13）が作用し、該制御ばね（13）の他端は
出力制御弁（８）の制御スライダ即ちスプール（14）に
支えられる。該スプール（14）の制御ばね（13）と同じ
側に、導管（15）及び制御導管（７）を介して油圧ポン
プ（１）の作動媒体の圧力が作用する。該スプール（1
4）の他側は、ばね（16）に支持されている。圧力遮断
用の弁（９）はスプール（17）を備え、該スプール（1
7）は一方がばね（18）で支持され且つ他方が導管（1
9）を介して作用する作動圧力媒体の圧力により支持さ
れる。

方向制御弁として構成された切換弁（10）は、制御スプ
ール（20）を備えている。第１図による実施例にあって
は、切換弁（10）は出力制御弁（８）に平行に配設され
ている。該切換弁（10）の制御スプール（20）は、一方
がばね（21）で支承され、他方には出力制御弁（８）の
前方の制御導管（７）を介して油圧ポンプ（１）の作動
媒体の圧力が作用する。該切換弁（10）の流入側は、導
管（22）を介して出力制御弁（８）の後方の制御導管
（７）と接続される。

第２図による実施例にあっては、制御スプール（20）を
備えた切換弁（10）は、前記と同様に出力制御弁（８）
に平行に配設されており、その流入側は導管（22）を介
して出力制御弁（８）の後方の制御導管（７）に接続さ
れる。該制御スプール（20）は一方へばね（21）によっ
て付勢されている。該制御スプール（20）の他方には、
導管（23）を介して油圧ポンプ（１）の後方に接続され
た装置の制御圧が作用する。多数の後方に接続された装
置の変動する制御圧も、夫々チエック弁（24）を介して
導管（23）に導入することが出来る。図示の例では、４
つの異なった接続部が示されている。該切換弁（10）の
流出側（又は機能的には第２の流入側）は、チエック弁
（25）及び導管（26）を介して油圧ポンプ（１）の後方
に接続された装置の一定制御圧を導入すべく接続され
る。

第３図による実施例の場合、制御スプール（20）を有す
る切換弁（10）は、出力制御弁（８）に機能的に前方に
配設されている。即ち、制御導管（７）は、油圧ポンプ
（１）の作動導管（２）から導管（27）を介して切換弁
（10）の流入側に接続され、該切換弁（10）の流出側と
導管（28）は出力制御弁（８）の流入側に接続され、該
出力制御弁（８）の流出側は導管（29）及び圧力遮断用
の弁（９）を介して制御室（６）への制御導管（７）に
通じている。切換弁（10）のスプール（20）は、ばね
（21）と、該ばね（21）に平行に作用する導管（30）を
介して油圧ポンプによって駆動される負荷装置の圧力と
で一方へ押圧され、さらに導管（31）及び制御導管
（７）を介して連通した作動導管（２）からの油圧ポン
プ（１）の作動媒体の作動圧で他方へ押圧される。

これら弁のスプールの略図的に示した切換位置は、特に
説明を加えない。スプールの切換位置は、切換の機能を
後で述べるためにそれぞれａ及びｂが記入されている。
圧力のかからないドレンはそれぞれ符号（32）で示して
ある。

第１図による実施例の作動は次の通りである。

１）油圧ポンプ（１）のスタート及びアイドリング状態
においては、調整ピストン（３）はばね（12）の力を受
けて図面で左方に位置し、そして油圧ポンプ（１）は最
小吐出量（残留循環量）V_minに設定される。作動導管
（２）内の圧力は、作動媒体の僅かな循環量に対応して
低い。該作動導管（２）から分岐する制御導管（７）内
には実際に何らの調整圧も発生しない。出力制御弁
（８）のスプール（14）は、ばね（16）の力を受けて切
換位置ｂにある。制御導管（７）及び制御室（６）内に
は実際的な調整圧が供給されない。切換弁（10）のスプ
ール（20）は、切換位置ａにあり、そのため制御導管
（７）及び制御室（６）内には何等圧力が加わり得な
い。この制御導管（７）はドレン（32）と連結されてい
る。弁（９）のスプール（17）は切換位置ａにある。

２）作動導管（２）に負荷装置が切換接続されると同時
に、該作動導管（２）内の作動圧力が上昇する。切換弁
（10）のスプール（20）は、制御導管（７）内で上昇す
る制御圧によってばね（21）に抗して切換位置ｂへと動
かされる。制御導管（７）と制御室（６）のドレン（3
2）への接続は遮断され、その結果、切換位置ｂにある
出力制御弁（８）により、制御導管（７）及び制御室
（６）内には作動導管（２）内の作動圧力に相当する調
整圧が生じることになる。調整ピストン（３）は、図面
において右の方へ移動され、そして油圧ポンプ（１）は
最大の吐出量V_maxに変動する。ピストン面（４）に作用
する調整圧の力は、同じ制御圧が比較的小さなピストン
面（５）に作用して発生する力とばね（12）及び制御ば
ね（13）の力を加えた力よりも大きい。

ばね（16）の力は、調整ピストン（３）によって予め張
力を与えられた制御ばね（13）の力と、同じ方向でスプ
ール（14）に作用する制御導管（７）内の制御圧による
力を加えた力よりも大きい。それ故スプール（14）は切
換位置ｂに留まる。

３）作動導管（２）内の圧力、従って制御導管（７）内
の作動媒体の圧力が、或る予め設定された値を越えた時
に、出力制御が有効になる。出力制御弁（８）のスプー
ル（14）は、導管（15）内に発生する制御圧によって切
換位置ａの方向に動かされる。制御導管（７）及び制御
室（６）内を支配する調整圧は、ドレンに排除され、調
整ピストン（３）は油圧ポンプ（１）をより僅かな吐出
量の方向へ調整するために図面において左の方へと動
く。この出力制御は、制御導管（７）と制御室（６）内
の調整圧を下げ、油圧ポンプ（１）の出力損失を増大さ
せるもので、これは予定レベルよりも大きく出力を増大
させるための特殊な場合の典型的な出力制御に相当す
る。切換弁（10）は切換位置ｂに留まる。

４）出力制御に関する付加的な圧力制御は、周知の方法
で行われる。作動導管（２）および制御導管（７）内が
予め設定された圧力以上になると、弁（９）のスプール
（17）は、ばね（18）の力に抗して導管（19）内の圧力
によって切換位置ｂへと動かされる。制御導管（７）及
び制御室（６）は圧力のかからないドレンと接続され、
調整ピストン（３）は図面において左のほうへ動き、そ
して油圧ポンプ（１）は最小の吐出量V_minに調整され
る。

出力制御弁（８）のスプール（14）は切換位置ａに留ま
る。

第１図に説明した切換状態は、油圧ポンプのスタート時
又はアイドリング時の先に第１項で述べた状態である。

第２図による実施例の作動は次の如くである。

１）油圧ポンプ（１）のスタート時及びアイドリング時
において、調整ピストン（３）はばね（12）の力を受け
て図面で左の位置にあり、油圧ポンプ（１）は最小の吐
出量V_minに調節されている。出力制御弁（８）のスプー
ル（14）は、ばね（16）の力を受けて切換位置ｂにあ
る。弁（９）は、ばね（18）の力を受けて切換位置ａに
ある。切換弁（10）のスプール（20）は、ばね（21）の
力を受けて切換位置ａにあり、その結果、制御導管
（７）及び制御室（６）は圧力のかからないドレンと接
続されている。

２）出力制御の対応点以下の本発明に従う調整装置の作
動にあっては、導管（23）を介して油圧ポンプ（１）の
後方に接続された負荷装置の変動する制御圧が、切換弁
（10）のスプール（20）に作用する。チエック弁（25）
及び導管（26）を介して後方に接続された装置の一定の
制御圧が制御導管（７）及び制御室（６）内に達し、そ
の結果、調整ピストン（３）は右の方へ移動され、そし
て油圧ポンプ（１）は最大吐出量V_maxへと調整される。
出力制御弁（８）のスプール（14）は切換位置に留ま
る。というのは、作動導管（２）及び制御導管（７）に
おいて、導管（15）を介してスプール（14）に作用する
作動圧力は、出力制御の対応点以下となっているからで
ある。それに応じて弁（９）のスライダ（17）は切換位
置ａに留まる。導管（２）内の作動圧、従って導管
（７）内の制御圧が導管（26）内に生ずる一定制御圧よ
り高くなると、弁（８）（９）（10）の切換位置を維持
しながらチエック弁（25）は閉じ、そして出力制御弁
（８）の前方の開いたチエック弁（33）を介して調整圧
媒体として作動圧力媒体が導管（７）及び制御室（６）
内へと流入する。この実施例にあっては、油圧ポンプ
（１）の後方に接続された負荷（消費）装置の一定制御
圧は、単に位置V_minからV_maxへと調整ピストン（３）の
切換作動を行うために利用される。

３、４）出力制御及び圧力制御の作動は、第１図による
実施例に関連して述べたと同じ方法で行われるので、そ
の説明を省略する。

第２図に示した切換位置は、前に第１項において述べた
スタート時又はアイドリング時における位置に対応す
る。

第３図による実施例の作動は次の如くである。

１）スタート時及びアイドリング時において、調整ピス
トン（３）は図示した左の位置にあり、その結果、油圧
ポンプは最小の吐出量V_minに位置している。切換弁（1
0）のスプール（20）は、ばね（21）の力を受けて切換
位置ｂにある。出力制御弁（８）のスプール（14）は、
ばね（16）の力を受けて切換位置ｂにあり、その結果、
制御室（６）は導管（７）、切換位置ａにある弁
（９）、切換位置ｂにある出力制御弁（８）、及び切換
位置ｂにある切換弁（10）を介して圧力のかからないド
レンと連結されている。従って、調整ピストン（３）は
ばね（12）の力を受けて左の方のV_minへと移動される。

２）出力制御の対応点以下で作動する時、及び油圧ポン
プ（１）の後方に接続された負荷（消費）装置に負荷圧
力が生ずる時に、この負荷圧力は導管（30）を介して切
換弁（10）のスプール（20）にも及び、該スプール（2
0）を切換位置ａへ移動させる。制御導管（７）及び導
管（27）内へ及ぶ作動導管（２）の作動媒体の圧力は、
導管（28）、（29）及び制御導管（７）を介して制御室
（６）内へも作用する。

３、４）出力制御及び圧力制御は、作動導管（２）にお
ける、第１図による実施例と関連して述べたのと同一の
方法で制御導管（７）における一定の圧力高さから行わ
れるものである。

第３図に示した切換装置は、先の作動についての第３項
に記述の出力制御に相当するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の一実施例の概略線図、第２
図はその他の実施例の概略線図、第３図はその更に他の
実施例の概略線図である。 （１）……油圧ポンプ、（３）……調整ピストン （４）（５）……ピストン面、（７）制御導管 （８）……出力制御弁、（９）……弁 （10）……切換弁（方向切換弁） （12）……調整ばね、（13）……制御ばね （14）……スプール（制御スライダ） （16）（18）（21）……ばね、（25）（33）……チエッ
ク弁

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】調整圧によって一方向へ押圧されると共に
   制御ばねにより他方向へ押圧された調整ピストンを有す
   る流体調整手段を備え、該制御ばねの他端は該調整ピス
   トンに作用する調整圧を制御する出力制御弁の制御スラ
   イダに連結され、該制御スライダは該制御ばね以外に油
   圧ポンプの作動媒体の圧力の作用を受けるように構成さ
   れた油圧ポンプ用の出力制御装置に於て、前記制御ばね
   （13）と作動媒体の圧力とが前記出力制御弁（８）の制
   御スライダ（14）の一側に同一方向に作用し、該制御ス
   ライダ（14）の他側に制御ばね（13）と対向するばね
   （16）により予備張力が与えられ、該出力制御弁（８）
   は流体調整手段の調整ピストン（３）に作用する調整圧
   を低下するように制御作動し、該出力制御弁（８）に油
   圧ポンプ（１）が無負荷状態のときに調整圧をドレンへ
   排除して減少することにより該ポンプ（１）の吐出量を
   減少させる切換弁（10）を付設したことを特徴とする油
   圧ポンプ用の出力制御装置。
2. 【請求項２】制御ばね（13）に対して平行に調整ピスト
   ン（３）に作用する調整ばね（12）が配設されており、
   該調整ばね（12）が調整ピストン（３）を油圧ポンプ
   （１）の吐出量を少量とする方向へ予備張力を与えてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。
3. 【請求項３】調整ピストン（３）は制御ばね（13）及び
   調整ばね（12）の側にピストン面（５）を備え、該ピス
   トン面（５）は調整ピストン（３）の他側の調整圧が作
   用するピストン面（４）よりも小さく且つこの面（４）
   に油圧ポンプ（１）の作動媒体の圧力が作用することを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】切換弁（10）は、出力制御弁（８）の前ま
   たは該出力制御弁（８）と平行に、調整ピストン（３）
   に通じる制御導管（７）内に配設された方向制御弁で構
   成され、該弁（10）は油圧ポンプ（１）の無負荷状態に
   おいて制御導管（７）をドレンに接続することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置。
5. 【請求項５】方向制御弁（10）は一方向へはばね（21）
   により押圧されると共に他方向へは作動媒体の圧力で押
   圧され、該圧力が無くなるとばね（21）が方向制御弁
   （10）を調整圧媒体のドレン位置へと切換えることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。
6. 【請求項６】方向制御弁（10）は一方向へはばね（21）
   により押圧されると共に他方向へは油圧ポンプ（１）の
   後方に接続された装置の制御圧によって押圧され、該制
   御圧が予定値以下になるとばね（21）が方向制御弁（1
   0）を調整圧媒体のドレン位置へと切換えることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。
7. 【請求項７】一定圧力の調整圧が油圧ポンプ（１）の後
   方に接続した装置からチエック弁（25）及び方向制御弁
   （10）を介して調整ピストン（３）に通じる制御導管
   （７）内に供給され、且つ出力制御弁（８）及びこの弁
   に対して前に配設されたチエック弁（33）を介して制御
   導管（７）に供給される調整圧は油圧ポンプ（１）の作
   動媒体から誘導されることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項に記載の装置。
8. 【請求項８】方向制御弁（10）は出力制御弁（８）の前
   に配設され且つ一方向へはばね（21）と油圧ポンプ
   （１）によって駆動される負荷装置の負荷圧力で押圧さ
   れ、且つ他方向へは作動媒体の圧力で押圧され、そして
   調整圧は方向制御弁（10）及び出力制御弁（８）を介し
   て制御導管（７）に供給され、作動媒体の圧力と負荷圧
   力との間に予め設定した差があるときは、方向制御弁
   （10）が調整圧媒体のドレン位置へ切換わることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の装置。
9. 【請求項９】調整圧は油圧ポンプ（１）の作動媒体から
   誘導されるものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項に記載の装置。
10. 【請求項１０】制御導管（７）内の出力制御弁（８）の
    後方には圧力遮断用の弁（９）が配設され、この弁
    （９）は一方へはばね（18）により押圧され、他方へは
    油圧ポンプ（１）の作動媒体の圧力によって押圧されて
    作動し、該作動媒体の圧力が予め設定した最大圧力にな
    ると該弁（９）は調整圧媒体のドレン位置に切換わるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第９項の何れ
    かに記載の装置。