JPH0794822B2

JPH0794822B2 - 流体制御装置

Info

Publication number: JPH0794822B2
Application number: JP62095929A
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: JPS63259181A

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、原動機で可変容
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５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
装置は原動機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、原動機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、原動機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、
原動機１は定格回転数で回転することになり、原動機１
の燃焼消費量が多くなり、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、原動機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、原動機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、この発明の目的は、原動機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、可変容量形ポンプの１回転
当たりの吐出量を最大吐出量以下の一定吐出量に規制で
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、この発明の流体制御装置は、
第１図に例示するように、吐出量制御部22,23に導かれ
た流体圧力が一定圧力以上になると、その流体圧力の増
大につれて吐出量を増大す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とを原動機11に連動させ、
上記制御ポンプ13の吐出口と上記吐出量制御部22,23と
を制御ライン26によって接続する一方、上記制御ライン
26からタンクに分岐した分岐ライン41に絞り39を設け、
上記制御ライン26からタンクに分岐した今一つの分岐ラ
イン49に該分岐ライン49を開放と閉鎖とに切り換える切
換弁47とリリーフ弁48を設けたことを特徴としている。

＜作用＞原動機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の吐
出量制御部に導かれる。したがって、原動機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、原動機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
らに原動機11の回転数が増大したとする。そして、分岐
ライン49の切換弁47が上記分岐ライン49を開放している
ときはリリーフ弁48が動作し、可変容量形ポンプ12の吐
出量制御部22,23には、原動機11の回転数が上昇して
も、制御ライン26の圧力は、リリーフ弁48の設定圧力以
上には上昇しない。したがって、制御ライン26の圧力が
リリーフ弁48の設定圧になった後は、原動機11の回転数
が増大しても、可変容量形ポンプ12の１回転当たりの吐
出量は一定となる。

一方、上記切換弁47が上記分岐ライン49を閉鎖したとき
は、リリーフ弁48は動作せず、したがって、原動機11の
回転数の増大に対する可変容量形ポンプ12の１回転当た
りの吐出量は最大吐出量まで増大する。すなわち、切換
弁47の切換えおよびリリーフ弁の設定条件によって、可
変容量形ポンプ12の１回転当たりの吐出量制御範囲を複
数段階に切換えることができる。

＜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の斜板21の傾斜角を制御する吐
出量制御部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に分岐ライン41を分岐さ
せている。この分岐ライン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
との間の分岐ライン41にはチェック弁42,43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。

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51と可変
絞り52を有する分岐ライン53によって接続し、また、中
間に可変絞り55を有する分岐ライン56によっても接続し
ている。さらに、上記制御ライン26の上記分岐ライン56
より下流側と上記戻りライン46の上記チェック付き絞り
弁45より上流側とを、上流側より順次切換弁47と例えば
差圧8kg/cm²で動作するリリーフ弁48を有する分岐ライ
ン49によって接続している。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27,28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、さらにパイロ
ット圧によってクラッチとして動作するパイロット操作
切換弁31を有するライン32によっても接続している。

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、切換弁47のシンボル位置をV₁にし
て、分岐ライン49を閉鎖して、リリーフ弁48が動作しな
いようにし、そして、クラッチと同じ作用をするバイパ
ス用の絞り弁57とパイロット操作切換弁31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、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2k
g/cm²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が
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、分岐ライン53のシーケンス弁5
1が開放され、制御ライン26の流体は、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。

さらに、エンジン11の回転数が増大すると、コントロー
ル圧力（Pa−Pb）は上記変化特性に従って増大し、やが
て斜板21は最大角傾斜して可変容量形ポンプ12の１回転
当たりの吐出量は最大となる。

次に、上記切換弁47をシンボル位置V₂に切換えて、リリ
ーフ弁48が動作するようにし、エンジン11の回転数を増
大させたとする。そして、制御ライン26の圧力がリリー
フ弁48の設定圧力になると、リリーフ弁48が動作して制
御ライン26,27の圧力はリリーフ弁48により25kg/cm²に
保たれ、戻りライン46、制御ライン28の圧力はリリーフ
弁40の設定圧に保たれる。その結果、斜板21は両制御ラ
イン27,28の圧力差に対応した傾斜角に保たれ、それ以
後は、エンジン11の回転数が如何に増大しても可変容量
形ポンプ12の１回転当たりの吐出量は一定に固定され
る。このように、リリーフ弁48の設定圧によって、斜板
21の最大傾斜角を規定して、制御モードを変えることに
よって、最大流量を多段に設定できるのである。なお、
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
の回転数の調整はリリフー弁48の動作、非動作に拘わら
ずシーケンス弁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。

次に、エンジン11の回転数が減少して、コントロール圧
力（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、復帰時のエンジ
ン11の回転数に対する吐出量の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、第３図を参照
しながら説明する。

第３図は制御ポンプ13の入力回転数Ｎと可変容量形ポン
プ12の１回転当たりの吐出量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39,5
5から流体が排出されるから横軸上の点Ｓ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点Ｔを越える曲線部分との
変曲点Ｔを持った特性曲線が得られる。その後、切換弁
47がシンボル位置V₁に位置するときは、吐出量は点線の
ように可変絞り52,55と絞り39の開度によって与えられ
る変化率で増加し、最大吐出量点Ｘに到達する。一方、
上記切換弁47がシンボル位置V₂に位置するときは、点Ｌ
においてリリーフ弁48が動作して斜板21の傾斜角が固定
され、１回転当たりの吐出量は実線のように一定とな
る。このように、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と共に、切換弁47を切換えること
によって可変容量形ポンプ12の１回転当たりの吐出量の
制御範囲を２段階に切換えることができるのである。

また、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矢印のごとく変えることができ
る。

上記実施例と異なる次の実施例は、可変容量形ポンプ12
の１回転当たりの最大吐出量を３段に設定することがで
きる流体回路であり、第１図の２位置切換弁47を３位置
切換弁64に、またリリーフ弁48を２つのリリーフ弁65,6
6に置き換えたものである。第１図と同じ部分の図およ
び説明は省略し、異なる部分を第２図に示す。この流体
回路は制御ライン26上の点Ｃと上記３位置切換弁64の１
次側の一方のポートをライン67で接続し、上記切換弁64
の２次側の一方のポートをリリーフ弁65を有するライン
68を介して上記戻りライン46上の点Ｄに接続し、切換弁
64の２次側の他方のポートをリリーフ弁66を有するライ
ン69を介して戻りライン46上の点Ｄに接続する。ここ
で、例えば上記リリーフ弁65は25kg/cm²で動作し、リリ
ーフ弁66は上記リリーフ弁65の設定圧よりも高い流体圧
で動作するように設定する。

この流体回路の動作は第４図に示すように、３位置切換
弁64のシンボル位置が中立位置にあるときは、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１回転
当たりの吐出量曲線は入力回転数の増加と共に可変絞り
55の開度で決まる点Ｓより吐出を開始し、シーケンス弁
51が動作し始める変曲点Ｔを越えて、斜板21の傾斜角が
最大となる最大吐出量点Ｘに到る曲線となる。また、３
位置切換弁64がシンボル位置V₃に位置するときは、変曲
点Ｔを越えた点Ｌにおいて制御ライン26の圧力がリリー
フ弁65の設定圧に達してリリーフ弁65が動作するので、
斜板21の傾斜角が固定され、以後１回転当たりの吐出量
は実線のように一定となる。また、３位置切換弁64がシ
ンボル位置V₄に位置するときは、上記変曲点Ｌを越えた
点Ｍにおいてリリーフ弁66が動作して、斜板21の傾斜角
が点Ｌの場合よりも吐出量増大側に傾いた位置で固定さ
れ、以後１回転当たりの吐出量は一点鎖線のように一定
となる。このように、３位置切換弁64を切換えることに
よって可変容量形ポンプ12の１回転当たりの最大吐出量
を３段に設定することができる。

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、分岐
ライン41にリリーフ弁40を設けて、メインライン16,17
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。

＜発明の効果＞以上より明らかなように、この発明の流体制御装置は、
原動機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、制御ポンプの吐出口と可変容量形ポンプの吐
出量制御部とを制御ラインによって連結する一方、制御
ラインの流体を、絞りを有する分岐ラインによってタン
クに排出しているので、原動機回転数の増大に応じて制
御ラインの圧力を増大させて、原動機の回転数の制御の
みで可変容量形ポンプの吐出量を制御でき、したがっ
て、従来の如く原動機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、原動機の
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、原動機と可変容量
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、この発明の流体装置は、切換弁とリリーフ弁を有
する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、切換弁によって上記分岐ラインを開放
と閉鎖とに切り換えてリリーフ弁の動作を制御して、可
変容量形ポンプの１回転当たりの吐出量制御範囲を複数
の段階に切換えることができ、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図は他
の実施例の流体回路図、第３図は第１図の実施例におけ
る吐出量特性図、第４図は第２図の実施例における吐出
量特性図、第５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、 40,48……リリーフ弁、 41,49,53,56……分岐ライン、 47……切換弁、52,55,57……可変絞り。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出量制御部（22,23）に導かれた流体圧
力が一定圧力以上になると、その流体圧力の増大につれ
て吐出量を増大す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）とを原動機（11）に連動
させ、上記制御ポンプ（13）の吐出口と上記吐出量制御部（2
2,23）とを制御ライン（26）を介して接続する一方、上
記制御ライン（26）からタンクに分岐した分岐ライン
（41）に絞り（39）を設け、上記制御ライン（26）から
タンクに分岐した今一つの分岐ライン（49）に、該分岐
ライン（49）を開放と閉鎖とに切り換える切換弁（47）
とリリーフ弁（48）を設けたことを特徴とする流体制御
装置。