JPH0688575A - 可変容量型油圧ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容量制御弁の小型化を図り、組立工数を削減
できるようにした可変容量型油圧ポンプ制御装置を提供
する。 【構成】 サーボアクチュエータ４の油圧室９，１０を
補助ポンプ１３とタンク２とに選択的に切換換続する容
量制御弁を３ポート３位置の電磁式方向切換弁３１によ
って構成する。容量制御弁を電磁式方向切換弁３１のみ
で構成でき、小型化を図ることができると共にサーボア
クチュエータ４に補助ポンプ１３から圧油を給排する管
路３２，３４と電磁式方向切換弁３１との接続箇所を減
らすことができ、管路３２等の加工および配管，接続作
業を大幅に簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル、
油圧クレーン等の建設機械に設けられ、油圧ポンプから
の圧油の吐出量を可変に制御するのに好適に用いられる
可変容量型油圧ポンプ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２および図３に従来技術による可変容
量型油圧ポンプ制御装置を示す。

【０００３】図において、１は図示しない原動機によっ
て駆動される可変容量型の油圧ポンプを示し、該油圧ポ
ンプ１は、例えば斜軸型、斜板型等の油圧ポンプが用い
られ、弁板、斜板等の容量可変部１Ａを傾転することに
よって容量（吐出量Ｑ）を可変とする構成になってい
る。そして、該油圧ポンプ１はタンク２内の作動油を圧
油として主管路３内に吐出させることにより、この圧油
を制御弁等を介して油圧アクチュエータ（いずれも図示
せず）に供給するようになっている。

【０００４】４は油圧ポンプ１に付設されたサーボアク
チュエータを示し、該サーボアクチュエータ４は、段付
筒状に形成され、内周側が大径穴５Ａ、小径穴５Ｂとな
ったシリンダ５と、該シリンダ５の両端を施蓋すべく該
シリンダ５の両端にボルト（図示せず）等を介して着脱
可能に取付けられた第１および第２のカバー６，７と、
シリンダ５の大径穴５Ａ、小径穴５Ｂ内に摺動可能に挿
嵌された大径部８Ａ，小径部８Ｂを有し、該大径部８
Ａ，小径部８Ｂがカバー６，７との間に大径の油圧室９
と小径の油圧室１０とを画成したサーボピストン８とか
らなり、該サーボピストン８の小径部８Ｂはリンク１１
を介して油圧ポンプ１の容量可変部１Ａに連結されてい
る。

【０００５】また、該サーボアクチュエータ４のカバー
６，７には後述する補助ポンプ１３からの圧油を油圧室
９，１０内に給排する給排口６Ａ，７Ａが形成され、油
圧室９，１０内に給排された圧油によりサーボピストン
８は矢示Ａ，Ｂ方向に摺動されるようになっている。そ
して、該サーボピストン８は矢示Ａ，Ｂ方向に摺動変位
するときに、油圧ポンプ１の容量可変部１Ａをリンク１
１を介して矢示Ｃ，Ｄ方向に傾転駆動し、油圧ポンプ１
の容量（吐出量Ｑ）を減少または増大させるようになっ
ている。

【０００６】１２はシリンダ５の段部５Ｃ近傍に位置し
て大径穴５Ａ内をタンク２に接続したドレン管路を示
し、該ドレン管路１２は油圧室１０内からシリンダ５の
小径穴５Ｂとサーボピストン８の小径部８Ｂとの間の隙
間（図示せず）を介して大径穴５Ａ側に漏出してくる圧
油をタンク２内へと排出させるようになっている。ま
た、該ドレン管路１２はサーボピストン８が矢示Ａ方向
に摺動して大径部８Ａとシリンダ５の段部５Ｃとの間の
空間が負圧となったときに、タンク２内の作動油をこの
空間内に補給し、負圧の発生を抑えるようになってい
る。

【０００７】１３は油圧ポンプ１と共に原動機によって
駆動されるサーボ圧源としての補助ポンプを示し、該補
助ポンプ１３の吐出側は管路１４を介してサーボアクチ
ュエータ４の給排口７Ａに接続され、補助ポンプ１３か
らの圧油を油圧室１０内に給排するようになっている。
また、管路１４は接続点１５で他の管路１６，１７と接
続され、該管路１７の先端側はタンク２と接続されてい
る。そして、管路１６の先端側はサーボアクチュエータ
４の給排口６Ａに接続され、油圧室９内に補助ポンプ１
３からの圧油を給排するようになっている。

【０００８】１８，１９はサーボアクチュエータ４の油
圧室９，１０に圧油を給排する容量制御弁としての電磁
弁を示し、該電磁弁１８，１９はソレノイド部１８Ａ，
１９Ａとばね１８Ｂ，１９Ｂとを有し、常時はばね１８
Ｂ，１９Ｂにより閉弁位置（イ）に切換えられるように
なっている。そして、該電磁弁１８，１９は後述のコン
トローラ２２から制御信号が出力され、ソレノイド部１
８Ａ，１９Ａが励磁されたときにばね１８Ｂ，１９Ｂに
抗して開弁位置（ロ）に切換えられる。ここで、電磁弁
１８は補助ポンプ１３の吐出側と接続点１５との間に位
置して管路１４の途中に設けられ、電磁弁１９は管路１
７の途中に設けられている。

【０００９】そして、電磁弁１８が開弁位置（ロ）とな
り、電磁弁１９が閉弁位置（イ）となったときには、補
助ポンプ１３からの圧油が管路１４，１６を介してサー
ボアクチュエータ４の油圧室９内に供給され、サーボピ
ストン８の受圧面積は大径部８Ａが小径部８Ｂより大き
いから、該サーボピストン８は矢示Ｂ方向に摺動変位
し、電磁弁１８，１９を図示の如く共に閉弁位置（イ）
に切換えたときには、サーボピストン８の摺動は停止さ
れる。また、電磁弁１８が閉弁位置（イ）となり、電磁
弁１９が開弁位置（ロ）となったときには、サーボアク
チュエータ４の油圧室１０内に補助ポンプ１３からの圧
油が供給され、油圧室９内の圧油は管路１６，１７を介
してタンク２へと排出されるから、サーボピストン８は
矢示Ａ方向に摺動変位し、電磁弁１９を閉弁して油圧室
９内の圧油の排出を断つまでは矢示Ａ方向側に変位し続
ける。

【００１０】２０は油圧ポンプ１に付設され、容量可変
部１Ａの傾転角を検出する傾転角検出手段としての傾転
角センサを示し、該傾転角センサ２０はサーボアクチュ
エータ４により容量可変部１Ａが矢示Ｃ，Ｄ方向に傾転
されたときに、該容量可変部１Ａの傾転角を油圧ポンプ
１の吐出量Ｑに対応する値として検出し、これをコント
ローラ２２に出力するようになっている。また、前記主
管路３の途中には油圧ポンプ１から吐出される圧油の圧
力を油圧アクチュエータの負荷圧Ｐとして検出する圧力
検出手段としての圧力センサ２１が設けられ、この圧力
センサ２１は負荷圧Ｐに対応する圧力検出信号をコント
ローラ２２に出力するようになっている。

【００１１】２２はマイクロコンピュータ等によって構
成されるコントローラを示し、該コントローラ２２はそ
の入力側が前記圧力センサ２１および傾転角センサ２０
等に接続され、出力側が電磁弁１８，１９のソレノイド
部１８Ａ，１９Ａ等に接続されている。

【００１２】従来技術による可変容量型油圧ポンプ制御
装置は以上の如き構成を有するもので、原動機によって
油圧ポンプ１が駆動されると、前記コントローラ２２は
原動機が例えば所定の回転数となった状態で、圧力セン
サ２１が検出した負荷圧Ｐに基づき、以下のようにして
油圧ポンプ１の容量可変部１Ａを傾転駆動し、該油圧ポ
ンプ１の容量としての吐出量Ｑを、図３に示す特性線の
如く可変に制御し、油圧ポンプ１を駆動する原動機に過
負荷が作用してエンジンストールが起きるのを防止する
と共に、原動機の限られた馬力を有効に活用するように
している。

【００１３】まず、圧力センサ２１からの負荷圧Ｐが図
３に例示する圧力Ｐa から圧力Ｐbまで低下したときに
は油圧ポンプ１の吐出量Ｑを、例えば吐出量Ｑa から吐
出量Ｑb まで増大させるべく、電磁弁１８のソレノイド
部１８Ａにコントローラ２２から制御信号を出力して電
磁弁１８を開弁位置（ロ）に切換え、補助ポンプ１３か
らの圧油を管路１４，１６を介してサーボアクチュエー
タ４の油圧室９内に供給し、サーボピストン８を矢示Ｂ
方向に摺動させることによって、油圧ポンプ１の容量可
変部１Ａを矢示Ｄ方向に傾転させ、油圧ポンプ１の容量
（吐出量Ｑ）を増大させる。そして、傾転角センサ２０
で容量可変部１Ａの傾転角を検出し、この傾転角が吐出
量Ｑb に対応する角度となったときには、コントローラ
２２からの制御信号の出力を停止して電磁弁１８を閉弁
位置（イ）に切換え、油圧室９内への圧油の供給を停止
させることにより、サーボピストン８の矢示Ｂ方向への
摺動を停止させる。

【００１４】また、圧力センサ２１からの負荷圧Ｐが図
３に示す圧力Ｐb から圧力Ｐa まで上昇したときには、
油圧ポンプ１の吐出量Ｑを吐出量Ｑb から吐出量Ｑa ま
で減少させるべく、コントローラ２２から電磁弁１９の
ソレノイド部１９Ａに制御信号を出力して電磁弁１９を
開弁位置（ロ）に切換え、補助ポンプ１３からの圧油を
サーボアクチュエータ４の油圧室１０に供給し、油圧室
９内の圧油を管路１６，１７を介してタンク２内に排出
させ、サーボピストン８を矢示Ａ方向に摺動させること
によって、油圧ポンプ１の容量可変部１Ａを矢示Ｃ方向
に傾転させ、該油圧ポンプ１の吐出量Ｑを減少させる。
そして、傾転角センサ２０による検出角度が吐出量Ｑa
に対応する角度となったときには、電磁弁１９を閉弁位
置（イ）に切換え、油圧室９からの圧油の排出を断つこ
とにより、サーボピストン８の矢示Ｂ方向への摺動を停
止させる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による可変容量型油圧ポンプ制御装置では、２個
の電磁弁１８，１９をそれぞれ各管路１４，１７の途中
に設けて容量制御弁としているため、各電磁弁１８，１
９の設置に大きなスペ−スが必要となり、容量制御弁の
小型化を図るのが困難であるという問題がある。

【００１６】また、従来技術による可変容量型油圧ポン
プ制御装置では、各電磁弁１８，１９と各管路１４，１
７とを接続する最低４箇所の接続部に加え、さらにサー
ボアクチュエータ４に圧油を給排する管路１４に管路１
６及び管路１７との接続点１５を設ける必要があり、管
路１４，１７等の加工および配管，接続作業が煩雑であ
り、組立工数が多くなってしまうという問題がある。

【００１７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は容量制御弁の小型化を図り、組
立工数を削減できるようにした可変容量型油圧ポンプ制
御装置を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が採用する構成の特徴は、容量制御弁を、コン
トローラからの制御信号により切換制御され、サーボア
クチュエータの油圧室をサーボ圧源とタンクとに選択的
に切換接続する少なくとも３ポート３位置の電磁式方向
切換弁によって構成したことにある。

【００１９】

【作用】上記構成により、容量制御弁を１個の電磁式方
向切換弁で構成できるから、容量制御弁を大幅に小型化
できる。

【００２０】また、少なくとも３ポート３位置の電磁式
方向切換弁を用いることにより、サーボアクチュエータ
にサーボ圧源から圧油を給排する管路と電磁式方向切換
弁との接続箇所を減らすことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１に基づき説明す
る。なお、実施例では前記従来技術と同一の構成要素に
同一符号を付しその説明を省略するものとする。

【００２２】図中、３１は容量制御弁としての３ポート
３位置の電磁式方向切換弁を示し、該電磁式方向切換弁
３１は高圧ポート３１Ａ，低圧ポート３１Ｂ，流出入ポ
ート３１Ｃが設けられた図示しない弁ケーシングと、該
弁ケーシング内に摺動可能に設けられたスプール３１Ｄ
と、該スプール３１Ｄの軸方向両端側に対向して設けら
れた一対のソレノイド部３１Ｅ，３１Ｆおよび一対のば
ね３１Ｇ，３１Ｈとから大略構成されている。ここで、
該電磁式方向切換弁３１は高圧ポート３１Ａが管路３２
を介してサーボアクチュエータ４の給排口７Ａと補助ポ
ンプ１３の吐出側に、低圧ポート３１Ｂは管路３３を介
してタンク２に、流出入ポート３１Ｃは管路３４を介し
てサーボアクチュエータ４の給排口６Ａにそれぞれ接続
され、常時はスプール３１Ｄが各ばね３１Ｇ，３１Ｈに
より閉弁位置（イ）に保持されている。そして、コント
ローラ３５から該電磁式方向切換弁３１のソレノイド部
３１Ｅまたはソレノイド部３１Ｆに制御信号が出力さ
れ、該ソレノイド部３１Ｅまたはソレノイド部３１Ｆが
励磁されたときにスプール３１Ｄがばね３１Ｈまたはば
ね３１Ｇに抗して開弁位置（ロ）または開弁位置（ハ）
に切換えられるようになっている。

【００２３】３５はコントローラを示し、該コントロー
ラ３５は従来技術で述べたコントローラ２２とほぼ同様
にマイクロコンピュータ等によって構成され、その入力
側が圧力センサ２１および傾転角センサ２０等に接続さ
れ、出力側が前記電磁式方向切換弁３１の各ソレノイド
部３１Ｅ，３１Ｆに接続されている。そして、該コント
ローラ３５は前記電磁式方向切換弁３１の各ソレノイド
部３１Ｅ，３１Ｆに制御信号を出力し、サーボアクチュ
エータ４の油圧室９，１０を補助ポンプ１３とタンク２
との間で以下のようにして切換接続する。

【００２４】即ち、該スプール３１Ｄが開弁位置（ロ）
となったときには、補助ポンプ１３からの圧油が管路３
２，３４を介してサーボアクチュエータ４の油圧室９内
に供給され、サーボピストン８は矢示Ｂ方向に摺動変位
し、油圧ポンプ１の容量可変部１Ａを矢示Ｄ方向に傾転
させる。また、該電磁式方向切換弁３１が開弁位置
（ハ）となったときには、サーボアクチュエータ４の油
圧室１０内に補助ポンプ１３からの圧油が供給され、油
圧室９内の圧油は管路３３，３４を介してタンク２へと
排出されるから、サーボピストン８は矢示Ａ方向に摺動
変位し、電磁式方向切換弁３１のスプール３１Ｄを閉弁
位置（イ）に切換えて油圧室９内の圧油の排出を断つま
では矢示Ａ方向の摺動を続ける。

【００２５】本実施例による可変容量型油圧ポンプ制御
装置は以上に述べた構成を有するもので、その基本的な
作動においては従来技術によるものと格別差異はない。

【００２６】然るに、本実施例による可変容量型油圧ポ
ンプ制御装置では、サーボアクチュエータ４の油圧室
９，１０を管路３２，３４を介して補助ポンプ１３とタ
ンク２とに接続する容量制御弁を３ポート３位置の電磁
式方向切換弁３１によって構成し、該電磁式方向切換弁
３１をコントローラ３５からの制御信号により補助ポン
プ１３とタンク２とに選択的に切換接続するようにした
から、従来技術の如く２個の電磁弁を用いた場合に比し
て容量制御弁の大幅な小型化を図ることができる。

【００２７】また、３ポート３位置の電磁式方向切換弁
３１を用いたことにより、サーボアクチュエータ４の給
排口６Ａ，７Ａに補助ポンプ１３からの圧油を給排する
管路３２，３３，３４と電磁式方向切換弁３１の各ポー
ト３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃとの接続箇所を３箇所にまで
減少でき、管路３２の途中に従来技術で述べた接続点１
５のような分岐路を用いる必要がなくなるから、管路３
２等の加工および配管，接続作業を大幅に簡略化でき
る。

【００２８】さらに、コントローラ３５は電磁式方向切
換弁３１の各ソレノイド部３１Ｅ，３１Ｆに制御信号を
出力して一個のスプール３１Ｄを駆動するだけでよいか
ら、油圧ポンプ１の容量（吐出量Ｑ）を応答性良く制御
することができる等、種々の効果を奏する。

【００２９】なお、前記実施例では、油圧ポンプ１の吐
出量Ｑを負荷圧Ｐに基づき図３に示す特性線に沿って制
御するものとして述べたが、本発明はこれに限らず、例
えばロードセンシングシステムを用いて油圧ポンプ１の
吐出量Ｑを制御するようにしてもよい。

【００３０】また、容量制御弁としての電磁式方向切換
弁３１は３ポート３位置のものに限らず、例えばセンタ
バイパス管路を有した５ポート３位置の電磁式方向切換
弁等、種々の電磁式方向切換弁を適宜に採用してもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、容
量制御弁をコントローラからの制御信号により切換制御
され、サーボアクチュエータの油圧室をサーボ圧源とタ
ンクとに選択的に切換接続する少なくとも３ポート３位
置の電磁式方向切換弁によって構成したから、従来技術
の如く２個の電磁弁を用いた場合に比して容量制御弁を
大幅に小型にでき、容量切換時の応答性を向上できる。

【００３２】また、少なくとも３ポート３位置の電磁式
方向切換弁を用いることにより、サーボアクチュエータ
にサーボ圧源から圧油を給排する管路と電磁式方向切換
弁との接続箇所を減少でき、管路等の加工および配管，
接続作業を大幅に簡略化することができ、組立工数を軽
減できる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による可変容量型油圧ポンプ制
御装置を示す油圧回路図である。

【図２】従来技術による可変容量型油圧ポンプ制御装置
を示す油圧回路図である。

【図３】図２に示す可変容量型油圧ポンプ制御装置の負
荷圧と吐出量との関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ １Ａ 容量可変部 ２ タンク ４ サーボアクチュエータ ８ サーボピストン ９，１０ 油圧室 １３ 補助ポンプ（サーボ圧源） ２０ 傾転角センサ（傾転角検出手段） ２１ 圧力センサ（圧力検出手段） ３１ 電磁式方向切換弁（容量制御弁） ３５ コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 重孝 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 本澤 幸裕 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機によって駆動され、容量可変部を
   有した可変容量型の油圧ポンプと、油圧室に圧油が給排
   されることによってサーボピストンを摺動変位させ、該
   油圧ポンプの容量可変部を傾転駆動するサーボアクチュ
   エータと、該サーボアクチュエータの油圧室にサーボ圧
   源からの圧油を給排する電磁式の容量制御弁と、前記油
   圧ポンプの容量可変部の傾転角を検出し、傾転角検出信
   号を出力する傾転角検出手段と、前記油圧ポンプから吐
   出された圧油の圧力を検出し、圧力検出信号を出力する
   圧力検出手段と、前記傾転角検出手段からの傾転角検出
   信号と前記圧力検出手段からの圧力検出信号とに基づ
   き、前記容量制御弁に制御信号を出力するコントローラ
   とからなる可変容量型油圧ポンプ制御装置において、前
   記容量制御弁は前記コントローラからの制御信号により
   切換制御され、前記サーボアクチュエータの油圧室を前
   記サーボ圧源とタンクとに選択的に切換接続する少なく
   とも３ポート３位置の電磁式方向切換弁によって構成し
   たことを特徴とする可変容量型油圧ポンプ制御装置。