JPH10274167A - 可変容量形ポンプの流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一のレギュレータを用いて、可変容量形ポ
ンプの流量制御装置の正流量制御または負流量制御を行
う。 【解決手段】 レギュレータ２７は、パイロット圧Ｐｉ
の増加に応じて可変容量形ポンプ２５の吐出流量が増加
する特性を有する。電磁比例減圧弁２８は、駆動電流の
増加に応じてパイロット圧Ｐｉが増加する特性を有し、
前記レギュレータ２７に装着される。したがって、可変
容量形ポンプ２５の流量制御装置２６は駆動電流の増加
に応じて前記ポンプ２５の吐出流量が増加する正流量制
御を行うことができる。また、前記電磁比例減圧弁２８
に代えて、駆動電流の増加に応じてパイロット圧Ｐｉが
減少する特性を有する電磁逆比例減圧弁７１をレギュレ
ータ２７に装着することによって、前記ポンプ２５の流
量制御装置は、駆動電流の増加に応じて前記ポンプ２５
の吐出流量が減少する負流量制御を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械およびそ
の他の一般の産業機械に使用される可変容量形ポンプの
流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルおよび油圧クレーンなどの
建設機械に使用される可変容量形ポンプには、このポン
プを駆動する原動機が過負荷にならないように流量制御
装置が設けられる。このような可変容量形ポンプの流量
制御装置には一般的に、パイロット圧の増加に応じて可
変容量形ポンプの吐出流量が増加する正流量制御と、パ
イロット圧の増加に応じて可変容量形ポンプの吐出流量
が減少する負流量制御とがある。

【０００３】図９は、従来技術である可変容量形ポンプ
１の流量制御装置２の構成を示す油圧回路図である。前
記流量制御装置２は、レギュレータ３とパイロット圧調
整手段２２とを含み、可変容量形ポンプ１は傾転部材１
２を含み、流量制御装置２は前記傾転部材１２の傾動角
αを変化させて可変容量形ポンプ１の流量を制御する。
レギュレータ３は、切換弁５とサーボピストン６とフィ
ードバックレバー７とを含む。切換弁５は、スリーブ８
に嵌挿されたスプール９の一端部にばね１０を当接さ
せ、他端部にパイロットピストン１１が当接可能に設け
られる。サーボピストン６は、切換弁５の油圧切換えに
よって作動して可変容量形ポンプ１の傾転部材１２の傾
転角αを変えるように傾転部材１２に連結される。フィ
ードバックレバー７は、このサーボピストン６と切換弁
５のスリーブ８とを連動するように設けられる。

【０００４】パイロット圧調整手段２２は、電磁逆比例
減圧弁４と、補助ポンプ１７と、制御手段２１と、タン
ク１５ａと、管路２３とを含む。タンク１５ａに接続さ
れた補助ポンプ１７は、管路２３を介して電磁逆比例減
圧弁４の入力ポートに接続される。電磁逆比例減圧弁４
の出力ポートは、管路１８を介してパイロットピストン
１１を押圧するためのパイロット圧Ｐｉが供給される油
圧室１９に接続される。

【０００５】サーボピストン６は、油圧室１３に常時導
かれているポンプ油圧によって図９の左方へ押圧されて
いる。この油圧室１３とは反対側のもう１つの油圧室１
４は、タンク１５または可変容量形ポンプ１からの圧油
が供給される管路１６に切換弁５によって切換可能に接
続される。補助ポンプ１７によって供給される作動油の
圧力である１次圧は、電磁逆比例減圧弁４によって減圧
されて管路１８から油圧室１９にパイロット圧Ｐｉが作
用し、このパイロット圧Ｐｉによってパイロットピスト
ン１１は制御されてスプール９を押す。

【０００６】ばね１０のスプール９への押付け力がパイ
ロットピストン１１の押付け力よりも上回ると、スプー
ル９は図９の左方へ変位し、油圧室１４にはポンプ油圧
が導かれ、サーボピストン６は図９の右方へ変位して可
変容量形ポンプ１の傾転角αが減少する。スリーブ８は
フィードバックレバー７の一端部に連結され、その中間
点は支点２０となっており、他端部はサーボピストン６
に連結される。したがって、スリーブ８は、フィードバ
ックレバー７によってサーボピストン６と連動してスプ
ール９に追従し、スプール９の変位量だけ変位すると、
油圧室１４をポンプ油圧から遮断する。これによってサ
ーボピストン６は停止する。サーボピストン６が最右方
にあるとき、可変容量形ポンプ１の吐出流量は最小とな
る。

【０００７】これとは逆に、パイロットピストン１１の
スプール９への押付け力がばね１０のばね力よりも上回
ると、スプール９は図９の右方へ変位し、油圧室１４は
タンク１５に連通し、サーボピストン６は図９の左方へ
変位して可変容量形ポンプ１の傾転角αが増加する。し
たがって、スリーブ８はフィードバックレバー７によっ
てサーボピストン６と連動してスプール９に追従し、ス
プール９の変位量だけ変位すると、油圧室１４をタンク
１５から遮断する。これによってサーボピストン６は停
止する。サーボピストン６が最左方にあるとき、可変容
量形ポンプ１の吐出流量は最大となる。

【０００８】パイロットピストン１１を制御するパイロ
ット圧Ｐｉは、電磁逆比例減圧弁４によって制御され、
この電磁逆比例減圧弁４は制御手段２１からの駆動電流
の増加に応じて減少するパイロット圧力Ｐｉを発生す
る。したがって電磁逆比例減圧弁４の駆動電流が増加す
ると可変容量形ポンプ１の吐出流量は減少し、前記駆動
電流が減少すると可変容量形ポンプ１の吐出流量は増加
する。したがって正流量制御用レギュレータ３と電磁逆
比例減圧弁４とを用いて負流量制御を行うことができ
る。

【０００９】また、流量制御装置２の正流量制御を行う
には、図９の切換弁５の向きを左右逆向きにしてレギュ
レータ３を負流量制御用レギュレータとし、電磁逆比例
減圧弁４を設けることによって実現され、たとえば特開
平５−１８０１６８号公報に開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら流量制御
装置２を負流量制御から正流量制御に変換するには、上
述のように切換弁５の向きを変える必要があるが、単純
にスリーブ８およびスプール９の向きを逆にすればよい
というわけではなく、流量制御装置２のケーシングに設
けられるスリーブ８およびスプール９に連通する孔の位
置、パイロットピストン１１およびばね１０の配置、サ
ーボピストン６の向きなどを変えなければならず、実質
上、全く別の構造のレギュレータ３を製造しなければな
らない。

【００１１】したがって負流量制御の流量制御装置の正
流量制御の流量制御装置とでは、レギュレータの共通化
が図れないため、レギュレータの汎用性が低く、流量制
御装置の製造コストが高くなるという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、レギュレータの構成を変
更せずに正流量制御および負流量制御のいずれかの流量
制御を行うことができる可変容量形ポンプの流量制御装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、パイロットピ
ストンによって切換弁を変位させ、この切換弁によって
サーボピストンを変位させ、このサーボピストンによっ
て可変容量形ポンプの吐出流量を変化させるレギュレー
タと、前記パイロットピストンへのパイロット圧を調整
するパイロット圧調整手段とを備える可変容量形ポンプ
の流量制御装置において、パイロット圧調整手段は、駆
動電流の増加に応じて前記パイロット圧が増加する電磁
比例減圧弁、および駆動電流の増加に応じて前記パイロ
ット圧が減少する電磁逆比例減圧弁のいずれか一方を有
し、電磁比例減圧弁および電磁逆比例減圧弁は、前記レ
ギュレータにいずれもが装着可能とされ、これらの電磁
比例減圧弁および電磁逆比例減圧弁のいずれか一方が前
記レギュレータに選択的に装着されることを特徴とする
可変容量形ポンプの流量制御装置である。本発明に従え
ば、可変容量形ポンプの流量制御装置は、たとえば正流
量制御用の前記レギュレータと、前記電磁比例減圧弁を
有するパイロット圧調整手段とを含む。正流量制御用レ
ギュレータは、パイロット圧の増加に応じて可変容量形
ポンプの吐出流量を増加させる特性を有し、電磁比例減
圧弁は、駆動電流の増加に応じてパイロット圧が増加す
る特性を有する。この電磁比例減圧弁によってパイロッ
トピストンは制御される。このように構成された可変容
量形ポンプの流量制御装置は、電磁比例減圧弁に供給さ
れる駆動電流の増加に応じて吐出流量が増加し、電気的
に正流量制御を行うことができる。これに代えて、前記
正流量制御用レギュレータに前記電磁逆比例減圧弁を有
するパイロット圧調整手段を装着した場合、電磁逆比例
減圧弁は駆動電流の増加に応じてパイロット圧が減少す
る特性を有しているので、このように構成された可変容
量形ポンプの流量制御装置は駆動電流の増加に応じて前
記ポンプの吐出流量が減少し、電気的に負流量制御を行
うことができる。以上のように、レギュレータの構成を
変更せずに同一のレギュレータに電磁比例減圧弁および
電磁逆比例減圧弁のいずれもが装着可能とされ、これら
の電磁比例減圧弁および電磁逆比例減圧弁のいずれか一
方を選択的に装着することによって、正流量制御用の前
記流量制御装置および負流量制御用の前記流量制御装置
のいずれか一方を容易に実現することができる。これに
よって、流量制御装置のレギュレータの共通化を図り、
レギュレータの汎用性を向上することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る可変容量形ポンプ２５の流量制御装置２６の構成を示
す油圧回路図であり、図２は流量制御装置２６の具体的
構成を示す縦断面図である。可変容量形ポンプ２５の流
量制御装置２６は、レギュレータ２７と電磁比例減圧弁
２８を有するパイロット圧調整手段５３とを含む。レギ
ュレータ２７は、基本的には、可変容量形ポンプ２５の
たとえば斜板またはシリンダブロックなどの傾転部材３
６を傾転駆動するためのサーボ駆動手段３７と、サーボ
駆動手段３７に連結される切換弁３１と、切換弁３１を
制御する流量制御手段３８とを含む。サーボ駆動手段３
７は、ケーシング４１とこのケーシング４１に収納され
るサーボピストン３４とを含む。サーボピストン３４
は、小径部３４ａと、この小径部３４ａの外径よりも大
きな外径を有する大径部３４ｂとを有する。またケーシ
ング４１には、サーボピストン３４の小径部３４ａ側端
部に臨む油圧室３９と、サーボピストン３４の大径部３
４ｂ側端部に臨む油圧室４０とが設けられる。サーボピ
ストン３４には前記傾転部材３６が連結され、その傾転
角αを変化させることによって可変容量形ポンプ２５の
吐出流量Ｑを変化させる。

【００１５】切換弁３１は、筒状のケーシング４２を有
し、ケーシング４２にはスリーブ２９が変位自在に収納
されており、このスリーブ２９にはスプール３０が嵌挿
される。スプール３０の一端部には、パイロットピスト
ン３３の一端部が当接可能に設けられる。ケーシング４
２には、切換弁３１の入力ポート４６、出力ポート４７
およびタンクポート５２とが形成される。

【００１６】フィードバックレバー３５の一端部は、サ
ーボピストン３４にピン結合される。このレバー３５
は、支点４３のまわりに角変位可能であり、他端部はス
リーブ２９にピン結合される。

【００１７】流量制御手段３８は、直円柱状のパイロッ
トピストン３３と、このパイロットピストン３３が摺動
可能に嵌め込まれ、かつケーシング４２の一端部に装着
されるシリンダ４４とを有する。シリンダ４４は、その
軸線と同軸に設けられる透孔を有し、小径部４４ａと、
この小径部４４ａの外径よりも大きな外径を有する大径
部４４ｂとを有し、大径部４４ｂは、ケーシング４２の
一端部に装着される。シリンダ４４は、小径部４４ａと
大径部４４ｂとの間に段差を有し、この段差とケーシン
グ４２の一端面とは同一平面上に設けられる。シリンダ
４４にパイロットピストン３３が嵌挿された状態におけ
るシリンダ４４の内周面およびパイロットピストン３３
の他端面に臨む空間は、後述のパイロット圧Ｐｉの圧油
が供給される油圧室４５である。シリンダ４４の小径部
４４ａには、電磁比例減圧弁２８および後述の電磁逆比
例減圧弁７１の両方が装着可能である。

【００１８】パイロット圧調整手段５３は、電磁比例減
圧弁２８と、定容量形ポンプである補助ポンプ４９と、
制御手段４８と、タンク５１ａと、管路５９とを含む。
補助ポンプ４９は、タンク５１ａに接続されるととも
に、電磁比例減圧弁２８の入力ポートに管路５９を介し
て接続される。電磁比例減圧弁２８の出力ポートは、管
路６０を介して油圧室４５に接続される。電磁比例減圧
弁２８は、ケーシング４２にボルト６１によって固定さ
れる。また、電磁比例減圧弁２８は、制御手段４８から
の駆動電流Ｉによって駆動され、図３に示されるよう
に、駆動電流Ｉの増加に応じて、補助ポンプ４９から供
給される作動油の１次圧Ｐ１を減圧した２次圧であるパ
イロット圧Ｐｉが増加する特性を有している。

【００１９】ディーゼル機関などの原動機５０によって
駆動される可変容量形ポンプ２５は、タンク５１から作
動油を吸い上げて管路５５に導く。管路５５から分岐し
た管路５６は、入力ポート４６に接続される。管路５６
から分岐した管路５７は、油圧室３９に接続される。出
力ポート４７と油圧室４０との間には管路５８が接続さ
れ、タンクポート５２はタンク５１に接続される。

【００２０】補助ポンプ４９は、タンク５１から作動油
を吸い上げて、電磁比例減圧弁２８の入力ポートに接続
される管路５９に導く。電磁比例減圧弁２８の出力ポー
トと油圧室４５との間は管路６０が接続される。電磁比
例減圧弁２８のタンクポートはタンク５１ａに接続され
る。

【００２１】油圧室３９には、管路５７を介する前記ポ
ンプ２５からの圧油が常時導かれる。電磁比例減圧弁２
８への駆動電流Ｉが入力されていないときには、ばね３
２の押付け力によってスプール３０は図１および図２の
左方へ変位し、切換弁３１の入力ポート４６と出力ポー
ト４７とが連通して管路５６と管路５８とが連通し、前
記ポンプ２５からの圧油が油圧室４０に導かれる。各油
圧室３９，４０の作動油の圧力は同じであるけれども、
サーボピストン３４の大径部３４ｂ側端面の受圧面積
は、サーボピストン３４の小径部３４ａ側端面の受圧面
積よりも大きいので、サーボピストン３４の両端部に作
用する押圧力に差が生じ、これによってサーボピストン
３４は図１および図２の右方に変位する。したがって、
前記ポンプ２５の傾転角αは減少する。サーボピストン
３４が変位すると、スリーブ２９はフィードバックレバ
ー３５によってサーボピストン３４と連動してスプール
３０に追従し、スプール３０の変位量だけ変位すると油
圧室４０はポンプ油圧から遮断され、サーボピストン３
４は停止する。このようにして電磁比例減圧弁２８へ駆
動電流Ｉが入力されず、パイロット圧Ｐｉが最小とな
り、サーボピストン３４が最右方に変位したとき前記ポ
ンプ２５の傾転角αは最小となって、前記ポンプ２５の
吐出流量Ｑは、図４に示されるように最小となる。

【００２２】油圧室４５のパイロット圧Ｐｉが上昇して
パイロットピストン３３の押付け力がばね３２のばね力
を上回ると、スプール３０は図１および図２の右方へ変
位し、切換弁３１の出力ポート４７とタンクポート５２
とが連通して油圧室４０とタンク５１とが連通する。し
たがってサーボピストン３４は図１および図２の左方へ
変位し、前記ポンプ２５の傾転角αは増加する。サーボ
ピストン３４が変位すると、スリーブ２９はフィードバ
ックレバー３５によってサーボピストン３４と連動して
スプール３０に追従し、スプール３０の変位量だけ変位
すると、油圧室４０はタンク５１から遮断される。した
がってサーボピストン３４は停止する。このようにして
電磁比例減圧弁２８へ入力される駆動電流Ｉが最大とな
り、パイロット圧Ｐｉが最大となり、サーボピストン３
４が最左方に変位したとき、前記ポンプ２５の傾転角α
は最大となって前記ポンプ２５の吐出流量Ｑは、図４に
示されるように最大となる。

【００２３】レギュレータ２７は、図４に示されるよう
に、パイロット圧Ｐｉの増加に応じて前記ポンプ２５の
吐出流量Ｑが増加する正流量制御を行い、電磁比例減圧
弁２８は、図３に示されるように、駆動電流Ｉの増加に
応じてパイロット圧Ｐｉが増加する特性を有しているの
で、前記流量制御装置２６は、図５に示されるように、
駆動電流Ｉの増加に応じて、前記ポンプ２５の吐出流量
Ｑが増加する正流量制御を行うことができる。

【００２４】図６は、負流量制御を行うときの可変容量
形ポンプ２５の流量制御装置７０の構成を示す油圧回路
図である。前記ポンプ２５の流量制御装置７０は、前述
のレギュレータ２７と電磁逆比例減圧弁７１を有するパ
イロット圧調整手段７２とを含む。パイロット圧調整手
段７２は、電磁逆比例減圧弁７８と、補助ポンプ４９
と、制御手段４８と、タンク５１ａと、管路５９とを含
む。補助ポンプ４９はタンク５１ａに接続されるととも
に、電磁逆比例減圧弁７１の入力ポートに管路５９を介
して接続される。電磁逆比例減圧弁７１の出力ポート
は、管路６０を介して油圧室４５に接続される。電磁逆
比例減圧弁７１は、制御手段４８からの駆動電流Ｉによ
って駆動され、図７に示されるように、駆動電流Ｉの増
加に応じて前記パイロット圧Ｐｉが減少する特性を有し
ている。前述のレギュレータ２７は正流量制御を行い、
電磁逆比例減圧弁７１は前述のような特性を有している
ので、図８に示されるように、駆動電流Ｉが入力されて
いないとき、油圧室４５のパイロット圧Ｐｉは最大とな
り、パイロットピストン３３のスプール３０への押付け
力がばね３２のばね力を上回り、前述のポンプ２５の傾
転角αは最大となって前記ポンプ２５の吐出流量Ｑは最
大となる。

【００２５】駆動電流Ｉが入力されて駆動電流Ｉが増加
すると、図７に示されるように駆動電流Ｉの増加に応じ
てパイロット圧Ｐｉは減少し、ばね３２の押付け力がパ
イロットピストン３３の押付け力を上回るとスプール３
０は左方に変位して前記ポンプ２５の傾転角αが減少し
て前記ポンプ２５の吐出流量Ｑは減少する。駆動電流Ｉ
がさらに増加し、パイロット圧Ｐｉが最小となると、前
記ポンプ２５の傾転角αは最小となり、前記ポンプ２５
の吐出流量Ｑは最小となる。したがって前記流量制御装
置７０は、図８に示されるように駆動電流Ｉの増加に応
じて前記ポンプ２５の吐出流量Ｑが減少する負流量制御
を行うこととなる。このように同一のレギュレータ２７
に電磁比例減圧弁２８および電磁逆比例減圧弁７１のい
ずれもが装着可能とされ、これらの電磁比例減圧弁２８
および電磁逆比例減圧弁７１のいずれか一方を選択的に
装着することによって正流量制御用の前記流量制御装置
２６および負流量制御用の前記流量制御装置７０のいず
れか一方を実現することができるので、流量制御装置２
６，７０のレギュレータ２７の共通化を図り、レギュレ
ータ２７の汎用性を向上することができる。

【００２６】図１〜図８に示される本発明の実施の形態
において、レギュレータ２７には正流量制御用レギュレ
ータを用いているが、本発明の実施の他の形態として、
レギュレータに負流量制御用レギュレータを用い、この
レギュレータに電磁逆比例減圧弁７１を装着することに
よって、流量制御装置は正流量制御を行うことができ、
またこの負流量制御用レギュレータに電磁比例減圧弁２
８を装着することによって、流量制御装置は負流量制御
を行うことができる。

【００２７】以上のように本発明の各実施の形態では、
電磁比例減圧弁２８および電磁逆比例減圧弁７１の両方
がレギュレータ２７に装着することができるように構成
されており、レギュレータ２７の正流量制御または負流
量制御を行うことができるように構成された１種類だけ
を製造しておくことによって、たとえば顧客からの注文
に応じて電磁比例減圧弁２８および電磁逆比例減圧弁７
１のいずれかを選択すればよいので、正流量制御用の前
記ポンプ２５の流量制御装置２６および負流量制御用の
前記ポンプ２５の流量制御装置のいずれであっても短時
間に製造することができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、たとえ
ば正流量制御用レギュレータに電磁比例減圧弁が装着さ
れた可変容量形ポンプの流量制御装置は、電磁比例減圧
弁に供給される駆動電流の増加に応じて可変容量形ポン
プの吐出流量が増加し、また正流量制御用レギュレータ
に電磁逆比例減圧弁が装着された可変容量形ポンプの流
量制御装置は、電磁逆比例減圧弁に供給される駆動電流
の増加に応じて可変容量形ポンプの吐出流量が減少す
る。したがって同一のレギュレータに電磁比例減圧弁お
よび電磁逆比例減圧弁のいずれもが装着可能とされ、こ
れらの電磁比例減圧弁および電磁逆比例減圧弁のいずれ
か一方を選択的に装着することによって正流量制御用の
前記流量制御装置および負流量制御用の前記流量制御装
置のいずれか一方を容易に実現することができる。これ
によって前記流量制御装置のレギュレータの共通化を図
り、レギュレータの汎用性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である可変容量形ポンプ
２５の流量制御装置２６の構成を示す油圧回路図であ
る。

【図２】流量制御装置２６の具体的構成を示す縦断面図
である。

【図３】電磁比例減圧弁２８のパイロット圧特性を示す
グラフである。

【図４】レギュレータ２７の流量特性を示すグラフであ
る。

【図５】流量制御装置２６の流量特性を示すグラフであ
る。

【図６】負流量制御を行うときの可変容量形ポンプ２５
の流量制御装置７０の構成を示す油圧回路図である。

【図７】電磁逆比例減圧弁７１のパイロット圧特性を示
すグラフである。

【図８】流量制御装置７０の流量特性を示すグラフであ
る。

【図９】従来技術である可変容量形ポンプ１の流量制御
装置２の構成を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

２５ 可変容量形ポンプ ２６，７０ 流量制御装置 ２７ レギュレータ ２８ 電磁比例減圧弁 ２９ スリーブ ３０ スプール ３１ 切換弁 ３２ ばね ３３ パイロットピストン ３４ サーボピストン ３５ フィードバックレバー ３７ サーボ駆動手段 ３８ 流量制御手段 ５３，７２ パイロット圧調整手段 ７１ 電磁逆比例減圧弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロットピストンによって切換弁を変
   位させ、この切換弁によってサーボピストンを変位さ
   せ、このサーボピストンによって可変容量形ポンプの吐
   出流量を変化させるレギュレータと、前記パイロットピ
   ストンへのパイロット圧を調整するパイロット圧調整手
   段とを備える可変容量形ポンプの流量制御装置におい
   て、 パイロット圧調整手段は、駆動電流の増加に応じて前記
   パイロット圧が増加する電磁比例減圧弁、および駆動電
   流の増加に応じて前記パイロット圧が減少する電磁逆比
   例減圧弁のいずれか一方を有し、 電磁比例減圧弁および電磁逆比例減圧弁は、前記レギュ
   レータにいずれもが装着可能とされ、これらの電磁比例
   減圧弁および電磁逆比例減圧弁のいずれか一方が前記レ
   ギュレータに選択的に装着されることを特徴とする可変
   容量形ポンプの流量制御装置。