JPH0723589Y2 - 可変容量形ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は可変容量形の油圧ポンプに関するものである。

（従来技術及びその問題点） 従来の可変容量形ポンプとして、例えば実開昭62-41883
号公報に記載されたものがある。この可変容量形ポンプ
は、第２図のように、ポンプ本体51の吐出流量を変化さ
せるための可変要素52を駆動する油圧を、電磁比例制御
弁53により制御することによってポンプ本体51の吐出流
量を制御するものであった。すなわち、可変要素52の変
位を検出する変位検出器54の出力信号と外部の流量設定
器55の出力信号との偏差に応じた信号を出力する比較増
幅器56の出力信号によりソレノイド57を励磁させて電磁
比例制御弁53を駆動し、可変要素52の油室がポンプ本体
51の吐出ポート58に連通する状態とタンク59に連通する
状態とに切換えると同時に、その流路の開度を比較増幅
器56の出力信号に比例して調節するものである。なお第
２図において、61は負荷、62は圧力補償弁、63は固定絞
り、64は圧力検出器、65は圧力設定器、66は比較増幅
器、67は電磁比例リリーフ弁、68は安全弁である。

しかしながら、このような従来の構成では、電磁比例制
御弁53を用いて、ソレノイド57により直接電磁比例制御
弁53のスプールを駆動しているので、ソレノイド57の出
力に限界があり、電磁比例制御弁53を大容量にできない
ことから、ポンプ本体51を大容量にできないという不都
合があった。すなわち、ポンプ本体51の容量が大きい場
合、電磁比例制御弁53の容量もそれに応じて大きくなけ
れば、可変要素52を迅速に変位させることができず、制
御の応答速度に問題が生じる。また、ソレノイド57によ
り直接電磁比例制御弁53のスプールを駆動すると、ソレ
ノイド57によるスプールの吸引力がソレノイド57の励磁
電流とスプールの位置との双方により変化することか
ら、例えばスプールのストローク量が大きくなると吸引
力が不足する等、設計上複雑な問題を生じ、例えばスプ
ールのストローク量と開口度との関係の選択に自由度が
小さくなる等、設計上の自由度が小さいという不都合も
あった。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、可変要素駆動用油圧により駆動される可変要
素３の変位に応じてポンプ本体１の吐出流量が変化する
可変容量形ポンプにおいて、油圧比例制御弁13の制御ポ
ート13dに供給される制御用油圧に応じて前記可変要素
駆動用の油圧シリンダ装置４の油室4aに至る圧油流路16
をポンプ本体１の吐出ポート1aに連通する状態とドレン
流路14に連通する状態とに油圧比例制御弁13で切換え自
在とし、かつ前記油圧比例制御弁13の制御ポート13dに
作用する制御用油圧に比例して前記可変要素駆動用油圧
シリンダ装置４の油室4aに至る圧油流路16の開度を可変
とし、前記可変要素３の変位を検出する変位検出器８
と、この変位検出器８の出力信号と外部の流量設定器36
の出力信号との偏差の大きさに応じて出力信号が増減す
る流量制御用比較増幅器35と、入力ポート18bがポンプ
本体１の吐出ポート1aに連通しかつ出力ポート18aが前
記油圧比例制御弁13の制御ポート13dに連通して前記比
較増幅器35からの出力信号に比例した油圧を油圧比例制
御弁制御用油圧として前記油圧比例制御弁13に供給する
電磁比例減圧弁18とを設け、油圧シリンダ装置４のピス
トンロッド4bに可変要素３の一端を連結して油室4aに油
圧が給排されることにより、可変要素３が、流量設定器
36と出力信号の偏差が０になる方向へ回動され、設定器
の指令に応じた吐出流量となるように構成したことを特
徴とする可変容量形ポンプである。

（作用） 可変要素３の変位を検出する変位検出器８の出力信号と
外部の流量設定器36の出力信号との偏差に応じた信号が
比較増幅器35から電磁比例減圧弁18に出力され、電磁比
例減圧弁18は比較増幅器35からの出力信号に比例した油
圧を油圧比例制御弁制御用油圧として油圧比例制御弁13
に供給する。これにより油圧比例制御弁13は、電磁比例
減圧弁18からの油圧比例制御弁制御用油圧に応じて可変
要素駆動用油圧の圧油流路をポンプ本体１の吐出ポート
1aに連通する状態とドレン流路14に連通する状態とに切
換え、かつ油圧比例制御弁制御用油圧に比例して可変要
素駆動用油圧の圧油流路の開度を調節する。これにより
可変要素３の変位が制御され、ポンプ本体１の吐出流量
が流量設定器36に設定された流量になる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図は本考案の一実施例における可変容量形ポンプの
油圧回路図で、１はポンプ本体であり、このポンプ本体
１は、図外の駆動装置により駆動軸２を介して駆動さ
れ、具体的には斜板である可変要素３の傾斜角度に応じ
た流量の作動油を吐出ポート1aから吐出する。前記可変
要素３は、油圧シリンダ装置４によりポンプ本体１の吐
出流量が少なくなる方向（第１図では反時計回りの方
向）に付勢され、バイアスピストン５によりポンプ本体
１の吐出流量が多くなる方向（第１図では時計回りの方
向）に付勢されている。前記油圧シリンダ装置４は、油
室4aに圧油が供給されることによりピストンロッド4bが
伸展して前記可変要素３を反時計回りの方向に付勢す
る。また前記バイアスピストン５はばね６の復元力と油
室７に供給される圧油との双方の力により前記可変要素
３を時計回りの方向に付勢する。そして前記可変要素３
の変位は、例えばポテンショメータ等により構成された
変位検出器８により検出される。

前記ポンプ本体１の吐出ポート1aは、流路10を介して負
荷11に連通しており、流路10から分岐した流路12は油圧
比例制御弁13のポート13aに接続されている。油圧比例
制御弁13のポート13bはドレン流路14を介してタンク15
に連通しており、油圧比例制御弁13のポート13cは流路1
6を介して圧力補償弁17のポート17aに連通している。油
圧比例制御弁13の制御ポート13dは電磁比例減圧弁18の
出力ポート18aに流路19を介して連通しており、電磁比
例減圧弁18の入力ポート18bは前記流路12から分岐した
流路20に接続されている。前記油圧比例制御弁13は、制
御ポート13dに供給される油圧に応じて、ポート13aとポ
ート13cとを連通させる状態と、ポート13bとポート13c
とを連通させる状態とに切換わると共に、その開度が制
御ポート13dに供給される油圧に比例して変化する。ま
た前記電磁比例減圧弁18は、入力ポート18bに供給され
る圧油を減圧して、制御信号入力端に入力される信号に
比例した圧力に出力ポート18aを制御する。

前記流路20から分岐した流路22は、固定絞り23を介して
電磁比例リリーフ弁24に接続されており、前記流路12か
ら分岐した流路26は前記圧力補償弁17のポート17bに接
続されている。圧力補償弁17のポート17cは流路27を介
して前記油圧シリンダ装置４の油室4aに連通しており、
圧力補償弁17の一方の制御ポート17dには前記流路12か
ら分岐した流路28が接続されている。圧力補償弁17の他
方の制御ポート17eには前記流路22の前記固定絞り23と
電磁比例リリーフ弁24との間から分岐した流路29が接続
されており、流路29から分岐した流路30には安全弁31が
接続されている。前記流路12には圧力検出器32が配置さ
れており、流路12から分岐した流路33は前記油室７に接
続されている。前記電磁比例リリーフ弁24は、制御信号
入力端に入力される信号に応じた圧力になるまでは、流
路22の圧油をドレンさせない。また前記圧力補償弁17
は、一方の制御ポート17dに供給される圧油と他方の制
御ポート17eに供給される圧油との圧力差に応じて、ポ
ート17aとポート17cとを連通させる状態とポート17bと
ポート17cとを連通させる状態とに切換わると共に、前
記圧力差に比例してその開度が変化する。

前記変位検出器８の出力端は流量制御用の比較増幅器35
の一方の入力端に接続されており、比較増幅器35の他方
の入力端には外部の流量設定器36の出力端が接続されて
いる。比較増幅器35の出力端は前記電磁比例減圧弁18の
制御信号入力端に接続されている。前記圧力検出器32の
出力端は圧力制御用の比較増幅器37の一方の入力端に接
続されており、比較増幅器37の他方の入力端には外部の
圧力設定器38の出力端が接続されている。比較増幅器37
の出力端は前記電磁比例リリーフ弁24の制御信号入力端
に接続されている。前記比較増幅器35,37は、演算増幅
器等により構成されており、各々の両入力端に入力され
る入力信号の偏差に応じた出力信号を出力する。

なお第１図において、40〜43はタンクである。

次に作用を説明する。図外の駆動装置により駆動軸２を
介してポンプ本体１が駆動されると、可変要素３の傾斜
角に応じた流量の作動油が吐出ポート1aから吐出され、
流路10を介して負荷11に供給される。そして、可変要素
３の傾斜角は変位検出器８により検出され、その検出信
号は比較増幅器35に入力される。比較増幅器35は、変位
検出器８からの信号と流量設定器36からの信号との偏差
に応じた信号を電磁比例減圧弁18に出力する。これによ
り電磁比例減圧弁18は、吐出ポート1aからの圧油を減圧
して、比較増幅器35からの信号に応じた圧力の圧油を油
圧比例制御弁制御用油圧として油圧比例制御弁13の制御
ポート13dに供給する。これにより油圧比例制御弁13
は、制御ポート13dに供給された圧油の圧力に応じて動
作する。すなわち、ポンプ本体１の吐出ポート1aからの
吐出流量が流量設定器36に設定されたれ値に達していな
いものとすると、流量設定器36からの出力信号は変位検
出器８からの出力信号よりも大きく、比較増幅器35はそ
の偏差に応じた信号を電磁比例減圧弁18に供給し、電磁
比例減圧弁18はその信号に応じた油圧を油圧比例制御弁
13に供給して、これにより油圧比例制御弁13はポート13
bとポート13cとを連通させる状態に切換わると共に、そ
の開度が電磁比例減圧弁18からの油圧に比例した開度に
なる。このとき、吐出ポート1aからの吐出圧はまだ低い
ので圧力補償弁17はポート17aとポート17cとを連通させ
る状態に切換わっており、したがって油圧シリンダ装置
４の油室4aの圧油は圧力補償弁17と油圧比例制御弁13と
を介してタンク15にドレンされる。これにより油圧シリ
ンダ装置４の油室4aの圧力が低下するので、可変要素３
はバイアスピストン５により付勢されて吐出量が大きく
なる方向（第１図では時計回りの方向）に回動し、吐出
ポート1aからの吐出量が増加する。この可変要素３の変
位は変位検出器８により検出され、変位検出器８の出力
信号が大きくなるので、流量設定器36の出力信号との偏
差が小さくなり、比較増幅器35の出力信号が小さくなっ
て、電磁比例減圧弁18から油圧比例制御弁13に供給され
る油圧も小さくなる。したがって油圧比例制御弁13のポ
ート13bとポート13cとを連通させる流路の開度も小さく
なり、可変要素３の回動速度は次第に遅くなる。そして
吐出ポート1aからの吐出流量が流量設定器36に設定され
た流量に達すると、変位検出器８からの出力信号と流量
設定器36からの出力信号との偏差が零になり、比較増幅
器35は予め設定された所定の大きさの信号を出力する。
これにより電磁比例減圧弁18は比較増幅器35からの信号
に応じた油圧を油圧比例制御弁13に供給し、油圧比例制
御弁13はポート13aとポート13cとの連通もポート13bと
ポート13cとの連通も絞り状態で許容する中立の状態に
なる。したがって油圧シリンダ装置４の油室4aからの圧
油の流出が阻止され、可変要素３の回動が停止して、吐
出ポート1aから設定値に等しい吐出流量で作動油が吐出
され、負荷11に供給される。

一方、吐出ポート1aからの吐出圧は圧力検出器32により
検出され、圧力設定器38に設定された値との偏差に応じ
た信号が比較増幅器37から電磁比例リリーフ弁24に供給
されて、電磁比例リリーフ弁24は、比較増幅器37からの
信号の大きさにより、ある圧力までは流路22を遮断して
いる。したがって吐出ポート1aからの作動油の吐出圧が
設定圧よりも低い時には遮断し、吐出圧が高くなると、
ある設定した圧力からドレン流量が増加し始める。そし
て、吐出圧が高くなって圧力補償弁17の一方の制御ポー
ト17dに供給される油圧と他方の制御ポート17eに供給さ
れる油圧との差圧が予め設定された所定の値よりも大き
くなると、圧力補償弁17は、ポート17bとポート17cとを
連通させる状態に切換わると共に、その開度が差圧に比
例した開度になる。したがって油圧シリンダ装置４の油
室4aに圧油が供給され、可変要素３が油圧シリンダ装置
４のピストンロッド4bにより付勢されて吐出ポート1aか
らの吐出流量が少なくなる方向（第１図では反時計回り
の方向）に次第に回動し、吐出ポート1aからの吐出流量
が次第に減少して吐出圧が低くなる。次に吐出圧が低く
なって圧力補償弁17の一方の制御ポート17dに供給され
る油圧と他方の制御ポート17eに供給される油圧との差
圧が予め設定された所定の値よりも小さくなると、圧力
補償弁17は、ポート17aとポート17cとを連通させる状態
に切換わると共に、その開度が差圧に反比例した開度に
なる。このとき、圧力補償弁17の制御により既に可変要
素３が変位しているので、油圧比例制御弁13はポート13
bとポート13cとを連通させる状態に切換わっており、し
たがって油圧シリンダ装置４の油室4aの圧油が圧力補償
弁17と油圧比例制御弁13とを介してタンク15にドレンさ
れ、可変要素３がバイアスピストン５により付勢されて
吐出ポート1aからの吐出流量が多くなる方向に次第に回
動し、吐出ポート1aからの吐出流量が次第に増加して吐
出圧が高くなる。このように、圧力補償弁17により吐出
ポート1aからの吐出圧が一定に維持される。

そして負荷11としての例えばシリンダ装置がストローク
限に達した場合のように、流路10の圧力が上昇し続ける
場合は、上記の圧力補償弁17による圧力制御によっても
圧力検出器32による検出圧力が上昇を続け、圧力設定器
38に設定した設定圧に達する。すると、電磁比例リリー
フ弁24が最大の流量で流路22の圧油をドレンするので、
流路29の油圧が大きく低下し、圧力補償弁17はポート17
bとポート17cとを連通させる状態に切換わると共に、そ
の開度が最大になる。これにより油圧シリンダ装置４の
油室4aに多量の圧油が供給され、可変要素３が吐出ポー
ト1aからの吐出流量が小さくなる方向に限界まで回動
し、ポンプ本体１の吐出ポート1aからは作動油が吐出さ
れなくなる。

このように、変位検出器８からの信号と流量設定器36か
らの信号との偏差に応じた信号を出力する比較増幅器35
の出力信号により電磁比例減圧弁18を制御し、この電磁
比例減圧弁18からの圧油により油圧比例制御弁13を作動
させるようにしたので、従来のように電磁比例制御弁53
を用いて、ソレノイド57により直接電磁比例制御弁53の
スプールを駆動する場合のように、ソレノイド57の出力
に限界があり、電磁比例制御弁53を大容量にできないこ
とから、ポンプ本体51を大容量にできないという不都合
や、ソレノイド57により直接電磁比較制御弁53のスプー
ルを駆動すると、ソレノイド57によるスプールの吸引力
が、ソレノイド57の励磁電流とスプールの位置との双方
により変化することから、例えばスプールのストローク
量が大きくなると吸引力が不足する等、設計上複雑な問
題を生じ、例えばスプールのストローク量と開口度との
関係の選択に自由度が小さくなる等、設計上の自由度が
小さいというような不都合がことごとく解消され、大容
量の可変容量形ポンプを構成できると共に、設計上の自
由度が大きく、さらには電磁比例減圧弁18を作動させる
ソレノイドは小出力のもので足りるのでコストダウンを
実現できる。

（別の実施例） 上記実施例においては、変位検出器８としてポテンショ
メータを用いたが、本考案はこのような構成に限定され
るものではなく、例えば差動トランス等、他の各種検出
器を用いてもよい。また変位検出器８としてセルシン等
を用いて可変要素３の傾斜角度を検出するようにしても
よい。

また、圧力制御の方式は上記実施例の構成に限定される
ものではなく、各種の変形が可能であることは勿論であ
る。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、変位検出器８か
らの信号と流量設定器36からの信号との偏差に応じた信
号を出力する比較増幅器35の出力信号により電磁比例減
圧弁18を制御し、この電磁比例減圧弁18からの圧油によ
り油圧比例制御弁13を作動させるようにしたので、従来
のように電磁比例制御弁53を用いて、ソレノイド57によ
り直接電磁比例制御弁53のスプールを駆動する場合のよ
うに、ソレノイド57の出力に限界があり、電磁比例制御
弁53を大容量にできないことから、ポンプ本体51を大容
量にできないという不都合や、ソレノイド57により直接
電磁比例制御弁53のスプールを駆動すると、ソレノイド
57によるスプールの吸引力が、ソレノイド57の励磁電流
とスプールの位置との双方により変化することから、例
えばスプールのストローク量が大きくなると吸引力が不
足する等、設計上複雑な問題を生じ、例えばスプールの
ストローク量と開口度との関係の選択に自由度が小さく
なる等、設計上の自由度が小さいというような不都合が
ことごとく解消され、大容量の可変容量形ポンプを構成
できると共に、設計上の自由度も大きく、さらには電磁
比例減圧弁18を作動させるソレノイドは小出力のもので
足りるのでコストダウンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における可変容量形ポンプの
油圧回路図、第２図は従来の可変容量形ポンプの油圧回
路図である。 １……ポンプ本体、1a……吐出ポート、３……可変要
素、８……変位検出器、13……油圧比例制御弁、13d…
…制御ポート、14……ドレン流路、18……電磁比例減圧
弁、18a……出力ポート、18b……入力ポート、35……比
較増幅器、36……流量設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高瀬 勉 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−170572（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−41883（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−41884（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】可変要素駆動用油圧により駆動される可変
   要素３の変位に応じてポンプ本体１の吐出流量が変化す
   る可変容量形ポンプにおいて、油圧比例制御弁13の制御
   ポート13dに供給される制御用油圧に応じて前記可変要
   素駆動用の油圧シリンダ装置４の油室4aに至る圧油流路
   16をポンプ本体１の吐出ポート1aに連通する状態とドレ
   ン流路14に連通する状態とに油圧比例制御弁13で切換え
   自在とし、かつ前記油圧比例制御弁13の制御ポート13d
   に作用する制御用油圧に比例して前記可変要素駆動用油
   圧シリンダ装置４の油室4aに至る圧油流路16の開度を可
   変とし、前記可変要素３の変位を検出する変位検出器８
   と、この変位検出器８の出力信号と外部の流量設定器36
   の出力信号との偏差の大きさに応じて出力信号が増減す
   る流量制御用比較増幅器35と、入力ポート18bがポンプ
   本体１の吐出ポート1aに連通しかつ出力ポート18aが前
   記油圧比例制御弁13の制御ポート13dに連通して前記比
   較増幅器35からの出力信号に比例した油圧を油圧比例制
   御弁制御用油圧として前記油圧比例制御弁13に供給する
   電磁比例減圧弁18とを設け、油圧シリンダ装置４のピス
   トンロッド4bに可変要素３の一端を連結して油室4aに油
   圧が給排されることにより、可変要素３が、流量設定器
   36と出力信号の偏差が０になる方向へ回動され、設定器
   の指令に応じた吐出流量となるように構成したことを特
   徴とする可変容量形ポンプ。