JPH0794820B2

JPH0794820B2 - 流体制御装置

Info

Publication number: JPH0794820B2
Application number: JP62095927A
Authority: JP
Inventors: 寿久翠; 亨石垣; 亨渡辺
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS63259179A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、建設機械などに使用され、エンジンで可変
容量形ポンプと固定容量形の制御ポンプを駆動し、制御
ポンプからの吐出流体で可変容量形ポンプの吐出量制御
部を制御して可変容量形ポンプの吐出量を制御するよう
にした流体制御装置に関する。

＜従来の技術＞従来、この種の流体制御装置としては第６図に示すよう
なものがある（実公昭52−6769号公報）。この流体制御
装置はエンジン１に可変容量形ポンプ２と固定容量形の
制御ポンプ３を連動させ、可変容量形ポンプ２と油圧モ
ータ５とをメインライン４によって接続すると共に、上
記可変容量形ポンプ２の斜板６を制御する斜板制御シリ
ンダ７と上記制御ポンプ３との中間にサーボ弁８を設け
た制御ライン９によって接続している。

そして、エンジン１の回転数を定格回転数（アイドリン
グ以上で最大回転数に近い回転数）に保持した状態で、
可変容量形ポンプ２の斜板６の傾きをサーボ弁８によっ
て斜板制御シリンダ７を介して制御することにより、可
変容量形ポンプ２の１回転当たりの吐出量を制御して、
油圧モータ５の回転数を可変制御するようにしている。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら、上記従来の流体制御装置では、エンジン
１の回転数を常に定格回転数に保持した状態で、サーボ
弁８によって斜板６の傾きを変えて可変容量形ポンプ２
の吐出量を制御しているため、可変容量形ポンプ２の斜
板６を中立位置に復帰して吐出量を略零にした状態で
も、エンジン１は定格回転数で回転することになり、エ
ンジン１の燃料消費量が多くなり、動力損失が大きいと
いう問題がある。

また、上記従来の流体制御装置では、エンジン１の回転
数が常に一定の値になるように制御しつつ、可変容量形
ポンプ２の斜板６の傾きを変えて、吐出量を制御してい
るため、エンジン１の回転数と斜板６の傾きとを個別に
制御しなければならず、操作が煩雑になり、構造が複雑
になり、コストアップを招くという問題がある。

そこで、第１の発明の目的は、エンジンの回転数に応じ
て自動的に可変容量形ポンプの１回転当たりの吐出量を
変化させることができ、さらにエンジンの回転数と可変
容量形ポンプの吐出量との関係を表わす特性曲線がエン
ジンの一定回転数を境とする２つの部分からなる流体制
御装置を提供することにある。

さらに、第２の発明の目的は、第１の発明の目的に加え
て、可変容量形ポンプが流体を吐出し始めるエンジンの
回転数および可変容量形ポンプが最大流量を吐出するエ
ンジンの回転数を調整できる流体制御装置を提供するこ
とである。

＜問題点を解決する手段＞上記目的を達成するため、第１の発明の流体制御装置
は、第１図に例示するように、可変制御要素21に連結し
た吐出量制御シリンダ22,23に導かれた流体圧力が上昇
するにつれて吐出量を増大させる構造の可変容量形ポン
プ12と固定容量形の制御ポンプ13とをエンジン11に連動
させ、上記制御ポンプ13の流体圧力を上記吐出量制御シ
リンダ22,23に導く制御ライン26から分岐した第１分岐
ライン41に絞り39を設けると共に、上記制御ライン26か
ら分岐した第２分岐ライン53にシーケンス弁51と絞り52
を設けたことを特徴としている。

第２の発明の流体制御装置は、可変制御要素21に連結し
た吐出量制御シリンダ22,23に導かれた流体圧力が上昇
するにつれて吐出量を増大させる構造の可変容量形ポン
プ12と固定容量形の制御ポンプ13とをエンジン11に連動
させ、上記制御ポンプ13の流体圧力を上記吐出量制御シ
リンダ22,23に導く制御ライン26から分岐した第１分岐
ライン41に絞り39を設け、上記制御ライン26から分岐し
た第２分岐ライン53にシーケンス弁51と絞り52を設け、
上記制御ライン26から分岐した第３分岐ライン56に可変
絞り55を設けたことを特徴としている。

＜作用＞第１の発明において、エンジン11の回転数を増大させる
と、制御ポンプ13の単位時間当たりの吐出量が増大し、
そのため第１分岐ライン41の絞り39の上流側の圧力が増
大する。この絞り39の上流側の圧力は制御ライン26を通
して可変容量形ポンプ12の可変制御要素21に連結した吐
出量制御シリンダ22,23に導かれる。したがって、エン
ジン11の回転数が一定値以上になると、可変容量形ポン
プ12は流体を吐出し始め、その後、エンジン11の回転数
の増大に応じて可変容量形ポンプの１回転当たりの吐出
量が増大する。さらにエンジン11の回転数が増大する
と、第２分岐ライン53のシーケンス弁51が開き、絞り39
に加えて、第２分岐ライン53の絞り52からも制御ライン
の流体がタンクに排出される。したがって、この場合、
エンジン11の回転数に対する可変容量形ポンプ12の１回
転当たりの吐出量の増大する関係は絞り39と絞り52との
両方の開口面積によって定まる。したがって、シーケン
ス弁51が開いた後は、エンジン11の回転数の増大に対す
る可変容量形ポンプ12の吐出量の増大する率は変化し、
すなわち、第２図に示すように、シーケンス弁51が開い
た入力回転数を変曲点Ｔとする２つの曲線部分からなる
特性曲線で入力回転数に対する吐出量を制御でき、エン
ジン11の回転数に対するアチュエータの動作速度の制御
が２つの特性でもって行われる。

また、上記エンジン11の回転数変化に対応する制御ライ
ン26の上流側の流体圧力の増減に、直ちに吐出量制御シ
リンダ22,23を応答させるから、エンジン11の回転数に
可変容量形ポンプ12の吐出量を応答性よく追従させるこ
とができる。

第２の発明においては、第１の発明の構成に加えて、第
３分岐ライン56に可変絞り55を設けているので、この可
変絞り55の開度を調整することによって、可変容量形ポ
ンプ12が吐出を始めるエンジンの回転数および可変容量
形ポンプ12が最大流量を吐出するエンジン11の回転数が
調整される。

＜実施例＞以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図に示すように、エンジン11に可変容量形ポンプ12
と固定容量形の制御ポンプ13とを直結して連動させてい
る。上記可変容量形ポンプ12にアクチュエータとしての
車両走行用の油圧モータ15をメインライン16,17により
連結して閉回路を形成している。

上記可変容量形ポンプ12の可変制御要素としての斜板21
の傾斜角を制御する吐出量制御シリンダとしての斜板制
御シリンダ22,23は、中間に切換弁25を有する制御ライ
ン26,27,28を介して制御ポンプ13に接続している。上記
可変容量形ポンプ12は斜板21を中立位置から両方向に傾
斜させることによって、両方向に流体を吐出することが
できる。また、上記可変容量形ポンプ12は、斜板制御シ
リンダ22に加わる流体圧力と斜板制御シリンダ23に加わ
る流体圧力との差圧が一定圧力以上になると、斜板21が
一定角度以上傾斜して、流体を吐出し始め、その差圧の
増大につれて斜板21の傾斜角が増大して吐出量が増大す
るようになっている。

上記制御ポンプ13の吐出口と切換弁25のポンプポートＰ
との間の制御ライン26には前後の差圧が例えば2kg/cm²
で開くシーケンス弁37を設け、このシーケンス弁37と制
御ポンプ13との間からタンク38に第１分岐ライン41を分
岐させている。この第１分岐ライン41に上流側より順次
絞り39とリリーフ弁40を設けている。上記絞り39とリリ
ーフ弁40との間の第１分岐ライン41にはチェック弁42,4
3を介してメインライン16,17を接続して、上記リリーフ
弁40の設定圧でメインライン16,17に流体を補給できる
ようにしている。すなわち、上記制御ポンプ13は可変容
量形ポンプ12の吐出量を制御するための流体を供給する
他に、メインライン16,17の流体の量が不足する場合に
メインライン16,17に流体をチャージする機能を有す
る。また、上記絞り39とリリーフ弁40との間の第１分岐
ライン41と切換弁25のタンクポートＴとを中間にチェッ
ク付き絞り弁45を有する戻りライン46によって接続して
いる。

また、上記シーケンス弁37と切換弁25のポンプポートＰ
との間の制御ライン26と上記戻りライン46とは、中間に
差圧が2kg/cm²以上、例えば4kg/cm²で開くシーケンス弁
51と可変絞り52を有する第２分岐ライン53によって接続
し、さらに、中間に可変絞り55を有する第３分岐ライン
56によっても接続している。さらに、上記切換弁25の負
荷ポートA,Bを斜板制御シリンダ23,22に制御ライン27,2
8によって夫々接続している。また、上記制御ライン27
と制御ライン28とを通常は全閉でクラッチと同じ作用を
する可変絞り57を有するライン59によって接続してい
る。

尚、61は制御ポンプの吸い込みラインに設けたフィル
タ、62はクーラーである。

上記構成の流体装置は次のように動作する。

いま、車両を前進させるために、切換弁25を右のシンボ
ル位置に切り換え、クラッチと同じ作用をするバイパス
用の絞り弁57を全閉にしておく。そしてエンジン11のア
クセルペダルを踏み込んで、エンジン11の回転数を上昇
させると、エンジン11に連動する制御ポンプ13の吐出流
量が増大する。制御ポンプ13から吐出した流体は第１分
岐ライン41の絞り39を通り、リリーフ弁40を押し開いて
タンクに排出される。メインライン16,17に油が充満さ
れていない場合には、チェック弁42,43を通してメイン
ライン16,17に油が補給される。このメインライン16,17
へ油を補給するチャージ圧力はリリーフ弁40の設定圧力
である。エンジン11の回転数が低くて制御ポンプ13の吐
出量が少なく、第１分岐ライン41の絞り39の前後の差圧
が2kg/cm²以下の場合、すなわち、制御ライン26のシー
ケンス弁37の前後の圧力差が2kg以下でシーケンス弁37
が閉鎖された状態では、斜板制御シリンダ22,23には第
３分岐ライン56により戻りライン46の同一の流体圧力
（リリーフ弁40の設定圧力）が導かれ、斜板21は傾転せ
ず、可変容量形ポンプ12は空転し、流体を吐出しない。
さらに、エンジン11の回転数が上昇し、制御ポンプ13か
らの吐出流量が増大すると、シーケンス弁37の１次側と
２次側との差圧が2kg/cm²を超えて、シーケンス弁37は
開放され、その下流側に制御ポンプ13からの吐出流体が
供給され始める。そうすると、制御ライン26の流体は第
３分岐ライン56の可変絞り55を介して戻りライン46に流
出する。そして、可変絞り55の１次側の圧力Paは斜板制
御シリンダ23に導かれ、２次側の圧力Pbは斜板制御シリ
ンダ22に導かれるが、上記可変絞り55と絞り39によって
発生する差圧つまりコントロール圧力（Pa−Pb）が斜板
21を傾斜させる値に達するまでは、可変容量形ポンプ12
は油を吐出しない。さらにエンジン11の回転数が増大し
て制御ポンプ13の入力回転数が増大して、上記コントロ
ール圧力（Pa−Pb）が一定以上になって、斜板21を傾斜
させる値に達すると、斜板21が傾動し可変容量形ポンプ
12はメインライン16に流体を吐出し始める。このように
可変容量形ポンプ12が油を吐出し、かつ、シーケンス弁
51が閉鎖している状態では、制御ポンプ13の入力回転数
に対応して可変容量形ポンプ12の吐出量が変動する。特
に、エンジン11つまり制御ポンプ13の入力回転数に対す
るコントロール圧力（Pa−Pb）の増加率は、絞り39と可
変絞り55の開口面積に依存する。したがって、可変絞り
55の開度を調整すれば、上記増加率を変化させることが
でき、結果的に、制御ポンプ13の入力回転数に対する可
変容量形ポンプ12の吐出量を調整できる。

さらに、エンジン11の回転数が増大し、上記コントロー
ル圧力（Pa−Pb）がシーケンス弁51の前後の差圧（4kg/
cm²）以上に増大すると、第２分岐ライン53のシーケン
ス弁51が開放され、制御ライン26の流体は、第２分岐ラ
イン53の可変絞り52を通って戻りライン46からタンクに
バイパスされることになる。このときの制御ポンプ13の
入力回転数の変化に対するコントロール圧力（Pa−Pb）
は絞り39と可変絞り52と可変絞り55との全開口面積によ
って与えられる。また、斜板21が最大角傾斜した最大流
量を吐出するエンジン11の回転数の調整はシーケンス弁
51が開放された後に動作することになる可変絞り52の開
度を調整することによって行なわれる。

一方、エンジン11の回転数が減少して、絞り39の前後の
差圧（Pa−Pb）がシーケンス弁37を開放する差圧2kg以
下になると、上記シーケンス弁37が閉鎖して、斜板制御
シリンダ23,22には同一圧力の流体が導かれることにな
り、斜板21は直ちに中立位置に復帰して、吐出量が零に
なる。このようにシーケンス弁37の作用でエンジン11の
回転数に対する可変容量形ポンプ12の吐出開始点と吐出
停止点とが一致するので、ヒステリシスがなくなる。

上記の動作をさらに明確に説明するため、可変絞り52,5
5とシーケンス弁37,51を選択的に動作させた状態を第２
図乃至第５図を参照しながら説明する。

第２図はシーケンス弁37を取り去り、第３分岐ライン56
の可変絞り55を全閉にし、第１分岐ライン41の絞り39と
第２分岐ライン53のシーケンス弁51および可変絞り52の
みを動作させた状態での制御ポンプ13の入力回転数Ｎと
可変容量形ポンプ12の吐出量Ｑとの関係を示したもので
ある。この場合、シーケンス弁51の前後の差圧が一定圧
力以下でシーケンス弁51が閉じているときは、絞り39の
みから流体が排出されるから横軸から点Ｔまでの曲線部
分と、シーケンス弁51が開き、絞り39と可変絞り52を通
して流体が排出されるＴを越える曲線部分との変曲点を
持った特性曲線が得られる。このように、第２分岐ライ
ン53のシーケンス弁51を動作させて、用途に合わせて入
力回転数、吐出量の特性を変化させることができるので
ある。

また、第３図は第１分岐ライン41の絞り39、第２分岐ラ
イン53のシーケンス弁51および可変絞り52に加わえて、
第３分岐ライン56の可変絞り55を機能させたもので、第
２図に示す変曲点Ｔをもった状態で、可変容量形ポンプ
12の吐出開始あるいは最大吐出時の制御ポンプ13の入力
回転数Ｎを、可変絞り55の開度を調整することによって
変えることができることを示すものである。

第４図は、第１分岐ライン41の絞り39と制御ライン26の
シーケンス弁37は機能させるが、他の可変絞り52と可変
絞り55とを全閉にして、これらの機能をなくした状態を
示すものである。この場合、シーケンス弁37の設定圧力
によって可変容量形ポンプ12が吐出を開始する入力回転
数Ｎを確実に設定することができ、またエンジン11の回
転数の増大に伴って可変容量形ポンプ12の吐出量を増大
させる一方、エンジン11の回転数を減少させて可変容量
形ポンプ12の吐出量を減少させる際に、第４図中破線で
示すように途中においてヒステリシスがあっても、シー
ケンス弁37の閉鎖時、すなわちシーケンス弁37の設定圧
力以下になる入力回転数Ｎにおいて、シーケンス弁37が
閉じてコントロール圧力（Pa−Pb）が零となって、入力
回転数Ｎが一定以下になると直ちに吐出量が零になり、
吐出量が零になる入力回転数にはヒステリシスがないこ
とを示している。

第５図は、第４図に示すものの構成に加えて、第２分岐
ライン53のシーケンス弁51と可変絞り52を機能させて、
入力回転数Ｎ、吐出量Ｑの特性曲線に変曲点Ｔをもたせ
たものである。

上記実施例では制御ポンプ13にメインライン16,17への
油の補給を行うチャージポンプの役も兼ねさせたが、制
御ポンプとチャージポンプの機能を分離してチャージポ
ンプを別に設けてもよい。また、上記実施例では、第１
分岐ライン41にリリーフ弁40を設けて、メインライン1
6,17に油をチャージするようにしているが、油の補給を
行なわない場合には、リリーフ弁40を取り去ってもよ
い。また、斜板制御シリンダは一個だけを使用してもよ
い。また、メインラインは開回路であってもよい。

＜効果＞以上より明らかなように、この第１の発明の流体制御装
置は、エンジンに可変容量形ポンプと固定容量形の制御
ポンプを連動させ、制御ラインにより制御ポンプの流体
圧力を可変容量形ポンプの可変制御要素に連結した吐出
量制御シリンダに導き、制御ラインの流体を、絞りを有
する第１分岐ラインによってタンクに排出しているの
で、エンジン回転数の増大に応じて制御ラインの圧力を
増大させて、エンジンの回転数の制御のみで可変容量形
ポンプの吐出量を制御でき、したがって、従来の如くエ
ンジンを常に定格回転数で駆動する必要がなくなり、動
力損失を少なくできる。また、エンジンの回転数のみの
制御で可変容量形ポンプの１回転当たりの吐出量を制御
することができるので、エンジンと可変容量形ポンプと
を従来の如く個別に制御する必要がなくなり、操作が簡
単で、構造が簡単になり、コストが低減する。

また、第１の発明の流体制御装置は、制御ラインの流体
を絞りを有する第１分岐ラインによってタンクに排出す
ると共に、シーケンス弁と絞りを設けた第２分岐ライン
によってタンクに排出しているので、エンジンの回転数
に対する制御ラインの圧力の増大率をシーケンス弁が開
くまでの時点と、シーケンス弁が開いた後の時点とで変
化させることができ、エンジンの回転数に対する可変容
量形ポンプと吐出流量の制御を２つの異なる曲線部分か
らなる特性曲線でもって行うことができる。

また、上記エンジンの回転数に対応する固定容量形の制
御ポンプの吐出量の増減に、直ちに吐出量制御シリンダ
を応答させるから、エンジンの回転数に可変容量形ポン
プの吐出量を応答性よく追従させることができる。

また、第２の発明の流体制御装置は、第１の発明の構成
に加えて、さらに可変絞りを設けた第３分岐ラインによ
って制御ラインの流体をタンクに排出しているので、可
変絞りの開度を調整することによって、可変容量形ポン
プが吐出を開始するエンジンの回転数および可変容量形
ポンプが最大流量を吐出するエンジンの回転数を自在に
調整することができ、種々の用途に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の流体回路図、第2,3,4,5
図はこの発明の流体装置の特性図、第６図は従来の流体
制御装置の回路図である。 11……エンジン、12……可変容量形ポンプ、 13……制御ポンプ、15……油圧モータ、 16,17……メインライン、21……斜板、 22,23……斜板制御シリンダ、 26,27,28……制御ライン、 37,51……シーケンス弁、39……絞り、 40……リリーフ弁、41……第１分岐ライン、53……第２
分岐ライン、 56……第３分岐ライン、52,55,57……可変絞り。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変制御要素（21）に連結した吐出量制御
シリンダ（22,23）に導かれた流体圧力が上昇するにつ
れて吐出量を増大させる構造の可変容量形ポンプ（12）
と固定容量形の制御ポンプ（13）とをエンジン（11）に
連動させ、上記制御ポンプ（13）の流体圧力を上記吐出量制御シリ
ンダ（22,23）に導く制御ライン（26）から分岐した第
１分岐ライン（41）に絞り（39）を設けると共に、上記
制御ライン（26）から分岐した第２分岐ライン（53）に
シーケンス弁（51）と絞り（52）を設けたことを特徴と
する流体制御装置。
【請求項２】可変制御要素（21）に連結した吐出量制御
シリンダ（22,23）に導かれた流体圧力が上昇するにつ
れて吐出量を増大させる構造の可変容量形ポンプ（12）
と固定容量形の制御ポンプ（13）とをエンジン（11）に
連動させ、上記制御ポンプ（13）の流体圧力を上記吐出量制御シリ
ンダ（22,23）に導く制御ライン（26）から分岐した第
１分岐ライン（41）に絞り（39）を設け、上記制御ライ
ン（26）から分岐した第２分岐ライン（53）にシーケン
ス弁（51）と絞り（52）を設け、上記制御ライン（26）
から分岐した第３分岐ライン（56）に可変絞り（55）を
設けたことを特徴とする流体制御装置。