JPS5898684A - 可変容量ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変容量ポンプの制御装置に関するものである
。

１台の原動機により複数台のポンプを駆動する場合のよ
うに全ポンプの入力馬力の和を一定値以下に制御するこ
とが必要な場合がある。この場合に各ポンプの人力馬力
の制限値を一定値１例えば原動機馬力を等分した値に設
定するとあるポンプの実質消費馬力が少ない場合には原
動機出力馬力に余裕が出るが、これを他のポンプで利用
することが出来ないという不都合が生じる。このため一
つのポンプの消費馬力に応じて他のポンプの入力馬力の
制限値を変化させる方法がとられている−０例えば２台
のポンプの場合についてみると、全人力馬力を２αとす
ると、一方のポンプの消費馬力がβとすれば他方のポン
プの設定馬力は２α−βに制御され全体としての許容馬
力は２αと一定値になるように制御される。可変容量ポ
ンプにおいては吐出圧力と吐出流量とによって消費馬力
が定まるので、一定馬力以下に制限するためには吐出圧
力に応じて吐出流量を制限する方法がとられる。

可変容量ポンプがアキシアルピストンポンプであり吐出
油量が傾転角度を変えることにより変えられる場合の従
来の方法の例を第１図に示す。可変容量ポンプ１の吐出
流路６における吐出圧力Ｐｄ、の変動に応じて流量制御
レギュレータ２のサーボ弁４を作動させて大径室７の圧
力を制御し、サーボピストン５を変位させることにより
サーボピストン５に連結されている傾転レバー６を動か
して可変容量ポンプ１の傾転量を制御するという方法に
より馬力制限が行なわれる。他ポンプの消費馬力に応じ
てこの馬力制限値を変えるため他のポンプと吐出圧力Ｐ
ｄ２によりパイロット装置４ａを勤かし、他ポンプの吐
出圧Ｐｄ２の変動に応じてサーボ弁４を作動させて可変
容量ポンプの傾転角を制御し吐出流量を制限した。これ
により他ポンプの吐出圧力変動による消費馬力の変動に
応じて当該ポンプの流量を制御することＫより、当該ポ
ンプが使用できる馬力量を制限して複数のポンプの全馬
力を一定馬力に近（なるように制御していた。このよう
な従来のポンプ制御装置では、第２図に示すように縦軸
を流量Ｑ１横軸を吐出圧力Ｐｄにとった場合に、理想的
な馬力曲線Ａ１＋Ａ２に対して、その馬力曲線に近似す
る形で、流量制御が行われてきた。例えばサーボ弁の馬
力設定用ばね４ｂとして２つのばねを用い、２つの直ｍ
　Ａｈａ　、　Ａｌｂに沿って馬力曲線Ａ１に近似する
状態で吐出圧力Ｐｄと吐出流量Ｑとの関係を制御してい
た。ここで他のポンプの吐出圧力Ｐｄ２が低下してＡ２
の馬力曲線まで該当ポンプの使用可能馬力が増加した場
合第２図における直線ＡｌａとＡ、ｂよりなる制御線は
縦座榛軸に沿って平行移動した形になるため制御線はＡ
２ａ、Ａ２ｂとなり馬力量ＨＡ　２　Ｋ対する近似精度
が悪くなるという欠点があった。このため理想的な馬力
曲線に沿って制御（第２図Ａ２ａ’、Ａ２ｂ　）すれば
利用できる吐出流量に比べて可成り低い吐出流量に制御
されることになり、複数のポンプ全体として一定の馬力
を有効に利用しようとしてポンプの吐出流量を他のポン
プの馬力変動に応じて制御するにもかかわらず、実際は
一定馬力より可成り低い馬力しか利用できないことにな
り、作業効率はあまり高めることはできなかった。

本発明は上記の如〈従来のポンプ制御装置では複数台の
ポンプを全体として一定馬力で駆動する場合に効率よ（
入力馬力を利用できなかったという欠点を解消し、一定
の馬方を効率よくフルに利用できるようにポンプ吐出流
量を制御するポンプ制御装置を提供することを目的とし
ている。

本発明は上記の目的を可変容量ポンプの流量制御レギュ
レータのサーボ弁のパイロット圧力をリリーフ弁で制御
し該リリーフ弁にそのリリーフ弁のばねと直列に制御ピ
ストン装置を設け、その制御どストン装置に段付ピスト
ンと該段付ピストンをすＩＪ−）弁のばねに向って押圧
する複数のばねとを設け、段付ピストンの２つのパイロ
ット室に当該ポンプの吐出圧力と他のポンプの吐出圧力
とを導くとともに、リリーフ弁のパイロット圧力として
、他ポンプの吐出圧力をも作用させるように１〜だ制御
装置により達成した。

本発明によりポンプの吐出圧力に対する最大吐出流量設
定値が他のポンプの吐出圧力の変動に対して第２図に示
す馬力近似＃　Ａｌａ　、　Ａｕｂが縦軸と横軸の両方
向に平行移動し馬力曲線Ａ２に対する理想的な近似線Ａ
Ｚ　＆’　＋　Ａ２　ｂとなり、効率よく一定馬力内で
動力を利用するようなポンプの流量制御が可能になった
。

本発明の詳細を第６図に示す実施例により説明する。

第３図においては、２台のアキシアルピストン型可変容
歇ポンプ１１と１２が１つの原動機により駆動される例
を示すが、ポンプは２台に限定されるものではない。

第１の可変容量ポンプ（第１主ポンプと略称する）１１
と第２の可変容量ポンプ（第２主ポンプと略称する）１
２とは第３図においては全く同様に形成されいわば対称
的な関係にあるので第１主ポンプ１１について以下説明
する。第２主ポンプ１２の関連部分は第１主ポンプ１１
の関連部分に対応する部分には同一符号を付し、第１主
ポンプ１１の関連部分との区別を明らかにするため符号
に「′」を符す。

主ポンプの流量制御レギュレータ１３はサーボ弁１４と
サーボピストン装置１５とを有し、サーボピストン装置
１５のピストンロンド１５ａとサーボ弁１４のスリーブ
１４ａとが傾転レバー１１ａ又は１２ａＫ連結されてい
る。

主ポンプ１１の吐出流路１６は切換弁１ノを介してアク
チュエータ（図示せず）に連結されている。

流量制御レギュレータ１５を制御するために制御装置１
８が設けられる。制御装置１８は作動源、例えば補助ポ
ンプの吐出路あるいはパイロット圧力に応じて吐出流量
を制御する場合のパイロット流路に接続された制御流路
１９を有し、該制御流路１９は固定絞り２０を経て流量
制御レギュレータ１３のサーボ弁１４に接続されサーボ
弁１４のパイロット圧力となる。絞り２０と、サーボ弁
との間の制御流路１９にＩＪ　ＩＪ−フ弁２１が接続さ
れている。ポンプの吐出流量は流量制御レギュレータに
より該流路１９の圧力に比例して制御される。

リリーフ弁２１はタンクと接続される排出口を開閉する
ピストンに対し、ばね２２の力に対抗して排出口を開（
方向に制御流路１９の圧力と同時に第２主ポンプ１２の
吐出圧力を作用させる。すなわち第２主ポンプ１２の吐
出流路１６′に接続される導管２８′とリリーフ弁２１
とを接続しである。

導管２８′にはＩＪ　ＩＪ−）弁２１に導入する圧力を
吐出流路１６′の圧力に対し減圧する減圧弁２６′を設
けることができる。

更にＩＪ　ＩＪ−フ弁２１のばね２２．には直列に制御
ピストン装置２４が連結される。制御ピストン装置２４
は段付ピストン２５を有し、該段付ピストン２５を収容
するケーシング２６との間に２つのパイロット室が形成
され、その一方に第１主ポンプの吐出流路１６が流路２
７により接続され、他方にはＩＪ　リーフ弁２１と同様
に第２主ポンプ１２の吐出流路１６′が流路２８′によ
り接続されている。

段付ピストン２５の先端ロッド部分かばね２２と連結さ
れており、該ピストンは馬力設定ばね５５゜５６によっ
てばね２２側へ押圧されている。第３図のリリーフ弁を
減圧弁に置き換えた場合の例を第４図に示す。第６図に
示す制御装置１８σ）具体的構造の一例を第５図に示す
。

制御装置１８のケーシング３０に円筒穴３１及び円筒穴
３２が形成され、円筒穴３１及び３２はそれぞれケーシ
ング６０の端部に開口し、その開口部をそれぞれ蓋３３
．３４により閉鎖されている。

円筒穴３１と円筒穴３２とを連結する形で段付ピストン
２５を摺動自在に収容する段付穴２６が形成されている
。

円筒穴６１部は第６図のＩＪ　Ｉ７−フ弁２１に対応す
る部分である。円筒穴５１にはスリーブ６６が嵌入され
ており、ケーシング３ｏ内において内方端部に開口し開
口端に弁座６７が形成される円筒穴３８が設けられてい
るっ円節穴６８には第１環状四部３９と第２環状凹部４
０とが形成されている。第２環状凹部４Ｄより更にスリ
ーブ３６の内方に段付円筒穴４１が形成され、段付円筒
穴４１は中間に形成された第３環状凹部４４により円筒
穴側の直径の大なる部分と直径の小なる部分とに分離さ
れている。円筒穴４１の一番奥には袋穴部４２が形成さ
れている。前記第１環状凹部５９はケーシング３０に形
成された流路４６を介して第３図における制御流路１９
の固定絞り２９の下流側に接続している。第３環状凹部
４４はケーシング６０に形成された流路４５を介して第
３図における流路２８′を経て第２主ポンプ１２の吐出
路１６′に接続している。前′配装穴４２はケーシング
３゜に形成された流路４６を介して制御導管１９に接続
している。また第２環状凹部４０は、タンクへの戻り流
路に接続されている。

スＩＪ−プろ６の段付円筒穴部４１には段付プランジャ
−４７が摺動自在に嵌入され、円筒穴３８にはＩＪ　Ｉ
Ｊ−フ弁用ピストン４８が摺動可能に嵌入されている。

リリーフ弁用ピストン４８は円筒穴３８の第１環状凹部
から第２環状凹部に至る範囲で摺動するランド部４８ａ
とスリーブ６６の外方に突出−し前記弁座３７に着座す
る弁体部４８・ｂとを有する。更にリリーフ弁用ピスト
ン４８の外端面はばね座として形成されリリーフ弁用ば
ね２２の先端ロッド部分２５ａが当接している。

段付円筒部２６の小径部の外端部に形成された第１パイ
ロツト室５０はケーシング６０内に形成された流路５１
により第４図に示す当該ポンプの吐出圧を導入する流路
２７と接続されている。段付円筒部２６の大径部の小径
側端部に形成された第２パイロツト室５２はケーシング
６ｏに形成された流路５６を介して第２主ポンプ１２の
吐出路１６′に接続された導管２８′と接続される。

段付ピストン２５の大径ピストン部は円筒穴部６２の中
に突入し二段ばね座板５４が固定されている。二段ばね
座板５４にはばね定数が小さく自然長の長い第１ばね５
５とばね定数が大きく自然長の短い第２ばね５６の一端
が固定されている。

円筒穴部３２の中には更に対向２段ばね座板５７が摺動
可能に装着されており１通常は第１ばね５５が着座して
いる。

第１蓋６５には調整ねじ５８がねじ込まれ、該調整ねじ
５８の端部がスリーブ−５６に当接するか固定され、調
整ねじ５８のねじ込み量によりスリーブろ６の軸方向の
ケーシングに対する相対位置が調節されすＩＪ−フばね
２２の圧縮量が調節される１３調整ねじ５８はナツト５
９により調整位置にロックされる。

第２蓋ろ４には調整ねじ６０がねじ込まれ、その先端が
対向ばね座板５７に当接するか固定されているので調整
ねじ６０のねじ込み量により対向ばね座５７の位置が調
整され、第１ばね５５の初期圧縮量及び第２ばね５６の
接触開始位置が調整される。調整ねじ６０に調整位置で
ナツト６１によりロックされる。

本制御装置の作動について説明する。

第５図及び第５図に示す装置において制御装置１８の制
御ピストン装置２４の摺動穴２６には当該ポンプである
第１主ポンプ１１の吐出圧力と別のポンプである第２主
ポンプ１２の吐出圧力とが導入されている。制御ピスト
ン装置２４０段付ピストン２５の第１パイロツト室の受
圧面積なａ。

第２パイロツト室の受圧面積をｂとすると、第５図の第
１パイロツト室５０に第１主ポンプ１１の吐出圧Ｐｄ１
が第２パイロツト室５２には第２主ポンプ１２の吐出圧
Ｐｄ２が導入しであるので、段付ピストン２５はａＰｄ
ｌ　＋ｂＰｄ２の力で図の右方へ押圧される。

制御装置１８のリリーフ弁２１にはリリーフ弁用ピスト
ンに第２主ポンプの吐出圧Ｐｄ２と制御流路１９のパイ
ロット圧Ｐｃｌとばね２２０力が作用している。第５図
において段付プランジャー４１の小径部端面の受圧面積
をｃ１第３環状凹部４４における受圧面積をｄとすると
、袋穴４２にはパイロット圧Ｐｃｌが、第６環状凹部４
４には第２主ポンプの吐出圧Ｐｄ２が作用しているので
段付プランジャー４１はｃＰｃｌ　＋　ｄＰｄ２の力で
図の右方へ押圧される。

リリーフ弁用ピストン４８には段付プランジャー４７が
当接することによりｃＰｅｌ＋ｄＰｄ２の図において右
方向−＼の力とばね２２により図において左方向の押圧
力を受け、段付プランジャー４７の押圧力がばね２２の
力より弱いときはリリーフ弁用ピストン４８は弁座３７
に着座し、制御流路１９とタンクとの間の流路を閉じて
いる。ばね２２の力はばね座板４９の位置により設定さ
れるが、そのばね座板４９の位置は制御ピストン装置２
４０段付ピストン２５の位置で設定される。段付ピスト
ン２５の位置はポンプの吐出圧力Ｐ　ｄｌ、　Ｐ　ｄｚ
により図の右方へ押圧される力　ａＰｄ１＋ｂｐｄ２と
図において左方へ押圧する第１ばね５５と第２ばね５６
の力によって定まる。今第２主ポンプの吐出圧力Ｐｄ２
が一定の時、第１主ポンプの吐出圧力Ｐｄ、によって段
付ピストン２５の位置が定まり、これによってばね２２
の力が定まるので、流路１９の圧力即ちポンプの吐出流
量を定めるパイロット圧力Ｐｃｌはばね２２の力に対応
する値に制御される。

ここで制御ピストン装置２４０段付ピストン２５が第１
）了ね５５のみの作用を受けているときは段付ピストン
２５の位置に応じて例えば第６図の近似馬力直線Ａｌａ
に沿ってパイロット圧力ＰＣＩを第１主ポンプＰｄ！の
吐出圧力の変動に応じて制御する。段付ピストン２５が
第１ばね５５と第２ばね５６の両方の作用を受けるとき
は第６図の近似馬力直線Ａｌｂに沿って制御する。

今第２主ポンプ１２の吐出圧力Ｐｄ２がΔＰｄ２りは低
下すると、段付ピストン２５に作用する右方向の力ａＰ
　ｄｌ＋　ｂ　Ｐ　ｄｚはａＰｄ＋　＋　ｂ（Ｐｄ２−
△Ｐｄ２　）即ちａ　（Ｐｄｌ　−−△Ｐｄ２）　十ｂ
Ｐｄ２となり、−ΔＰｄ２だけ実ａ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　ａ質の第１主ポン
プの吐出圧力Ｐｄ、より小さな力が作用することになる
。またリリーフ弁２１においては段付プランジャー４７
に作用する力布方向の力ｃ　Ｐ　ｃｌ　＋　ｄ　Ｐ　ｄ
ｚはｃ（Ｐｃｌ−一△Ｐｄｚ）＋ｄＰｄｚとなるので、
実質のパイロット圧力Ｐｃｌに対して見かけ上プランジ
ャに働くパイロット出力は一ΔＰｄ２だけ低くなる。即
ちパイロット圧力ＰＣ１か一△Ｐｄ２だけ高い状態でバ
ランスする。すなわち、第６図において馬力的＃Ａｔに
対する近似馬力線Ａ１ａ＋Ａｔｂ上の点は第２主ポンプ
の吐出圧力Ｐｄ２のΔＰｄ２だけの変化により横軸に示
す第１主ポンプの吐゛出圧力Ｐｄ、の値においては一Δ
Ｐｄ２、縦軸に示すパイロント圧力Ｐｃ１Ｏ値において
は止ΔＰｄｚだけ高い値をとることかできるので、ベク
トルの合成より制御装置１８は第２主ポンプの吐出圧力
のΔＰｄ２の減少により馬力曲線Ａｔの近似馬力線Ａｔ
ａ、Ａｔｂから別の馬力線Ａ２　ａ　、　Ａ２ｂに移行
して流量制御を行なうことになるのでａ、ｂ、ｃ、ｄの
値を適切にとれば、理想馬力曲線Ａ２に極めて近い近似
馬力線にそって制御することか可能となる。

これにより従来のように別のポンプの吐出圧力の変動に
したがって馬力曲線からの近似度が悪化することなくい
つもそれぞれの馬力曲線に最も近似した状態でポンプの
流量制御を行なうことが可ｉヒになった。

別の実施例を第７図に示す。流量制御レギュレータのサ
ーボ弁１４０馬力設定用ばねとして第３図及び第５図に
示−す第１ばね５５と第２ばね５６に相当するばねを配
置し、そのばねに対向してサーボ弁１４のスプールを押
圧するように制御ピストン装置２４を設ける。制御ピス
トン装置２４は第３図の例と同様に段付ピストン２５を
有し、２つのパイロット室には流路２７により第１主ポ
ンプ１１の吐出圧力Ｐｄ１が、又流路２Ｂ′により第２
主ポンプ１２の吐出圧力Ｐｄ２が導入される。

一方策２制御ピストン装置６５をサーボ弁１４に前記制
御ピストン装置２４とは反対側から作用するように配置
する。すなわち第２制御ピストン装置６５のピストンロ
ンドはサーボ弁１４のばね５５．５６のためのばね座板
と連結されるっ第２制御ピストン装置６５には前記流路
２８′を介して第２主ポンプ１２の吐出圧力ｐａｔが導
入され、ピストンは吐出圧力Ｐｄ２とそれに対抗するば
ね６６の力とが作用する。

制御ピストン装置２４０段付ピストン２５は第６図及び
第５図の例と同様ａＰｄ１＋　ｂＰｄ２の力でばね５５
，５６の力と対抗してサーボ弁１４のスプールを押圧す
るため、第２図、横軸方向に馬力設定値を移動させるこ
とになる。また第２制御ピストン装置６５はばね６６の
力と対抗する第２ポンプの吐出圧力Ｐｄ２によりＰｄ２
の上昇に従って流縦設定値を減小させる方向にサーボ弁
を作動させるので第２図の縦軸方向に馬力設定値を移動
させることになる。従って流量制御レギュレータのサー
ボ弁１４を制御ピストン装置２４と第２制御ピストン装
置６５で直接制御することにより第３図及び第５図の例
と全く同じ効果が得られる。

このように本考案によれば、従来技術による馬力線図移
動とは異なり理想馬力線図に極めて近い近似馬力線図へ
の移動を行なうことが可能となるので、一定馬力内にお
ける各ポンプへの馬力の分配を行なう時の効率の低下を
極めて減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変容量ポンプの制御装置の説明略図、
第２図は従来の制御装置による制御の場合の馬力曲線の
移動についての説明図、第３図は本発明に係る制御装置
の説明略図、第４図は本発明の制御装置の別の回路例、
第５図は本発明の具体的構造の一例を示す断面図、第６
図は本発明による馬力曲線の移動についての説明図、第
７図は本発明の別の実施例の説明略図である。 １１・・・第１主ポンプ　　１２・・・第２主ポンプ１
３・・・流量制御レギュレータ １４・・・サーボ弁　　　　１５・・・サーボピストン
１６・・・吐出流路　　　　１８・・・制御装置１９・
・・制御流路　　　　２０・・・固定絞り２１・・・リ
リーフ弁　　　　２２・・・ばね２４・・・制御ピスト
ン装置 ２５・・・段付ピストン　　２７・・・流路２８・・・
流路 ５５・・・第１ばね（複数のばね） ５６・・・第２ばね（複数のばね） ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）全体馬力を一定値以下に制限される複数のポンプ
   の一つとして使用される可変容量ポンプの制御装置にお
   いて、パイロット圧力に応じてポンプの吐出流量を制御
   するレギュレータと、該パイロット圧力を制御する絞り
   及びリリーフ弁と、該ＩＪ　ＩＪ−フ弁の圧力設定用ば
   ねの荷重を変化させる段付ピストン機構を有し、該リリ
   ーフ弁はそのポペットのばねと対抗する側にパイロット
   圧力とともに別ポンプ吐出圧力が作用するように構成さ
   れて、パイロット通路に設けた絞りとレギュレータとの
   間に接続され、該ピストン機構は２つのパイロット室の
   圧力の上昇とともに馬力設定用ばねをたわめる方向に変
   位することによってＩＪ　ＩＪ−フ弁の圧力設定用ばね
   の荷重を減少させるように構成されて、該パイロット室
   の一方には該ポンプの自己吐出圧力、他方には別ポンプ
   吐出圧力が導かれていることを特−フ弁を減圧弁とし、
   減圧弁２次側をレギュレータに接続した制御装置。 （３）流量制御レギュレータを有する可変容量ポンプの
   前記流量制御レギュレータを作動する制御装置において
   、流量制御レギュレータのサーボ弁の一端に接続される
   制御ピストン装置と、サーボ弁の他端に馬力設定用のば
   ねを介して接続される第２制御ピストン装置とを有し、
   制御ピストン装置は段付ピストンを有し、段付ピストン
   の第１パイロツト室には当該ポンプの吐出圧力が第２パ
   イロツト室には別のポンプのＤＪｌＩＥ力が導かれ段付
   ピストンが当該ポンプの吐出圧と別のポンプの吐出圧に
   より前記サーボ弁に押圧され、前記第２制御ピストン装
   置には前記別のポンプの吐出圧力が導かれ該圧力によっ
   て前記サーボ弁に設けられた馬力設定用のばねの荷重を
   弱める方向に押圧されるように構成されたことを特徴と
   する可変容量ポンプの制御装置。