JPS5922073B2 - 油圧装置における油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 掘削機、油圧クレン等の建設機械には、一つの原動機（
エンジン）により二つの可変容量形油圧ポンプを駆動す
る油圧装置が設置されている。

この発明はその油圧装置における油圧ポンプの制御装置
に関するものである。

まず、第１図に示す従来の油圧ポンプの制御装置につい
て説明する。

可変容量形油圧ポンプ（以下油圧ポンプという）２１．
２２は図示してない原動機（エンジン）により駆動され
る。

油圧ポンプ２１，２２の斜板を制御する操作系はリンク
２３によりたがいに結合されており、リンク２３はシリ
ンダ２４におさめたピストンに連結されているとともに
スリーブ２６に連結されている。

シリンダ２４のピストンロンド側にはばね２５がおさめ
られている。

スリーブ２６にはスプール２７がはめこまれており、ス
プール２７と一体のピストン２８はシリンダ２９におさ
められている。

ピストン２８のスプール２７と反対側のロッドは小シリ
ンダ３０にはめこまれている。

スプール２７にはばね３３が当てられている。

シリンダ２９の左室は油圧ポンプ２２の吐出側に、小シ
リンダ３０は油圧ポンプ２１の吐出側につらねられてい
る。

シリンダ２４はスプール２７を介して減圧弁３１をそな
えた油圧源３２または油タンクに接続されるようになっ
ている。

油圧ポンプ２１，２２の吐出量は、ばね２５とシリンダ
２４の圧力とのバランスにともない、リンク２３で同時
に制御される。

スプール２７の位置は、ばね３３の力とそれに対抗する
ピストン２８の押付力とにより決まる。

スプール２７とスリーブ２６とは、油圧ポンプ２１，２
２０吐出量をスプール２７の位置に応じた量に制御する
、いわゆるサーボバルブとして作動する。

減圧弁３１は油圧源３２からの圧油の圧力を調整し、シ
リンダ２４の圧力を変えて油圧ポンプ２１，２２０吐出
量を制御するためのものである。

油圧ポンプ２１．２２が斜板制御を行う同じ形式のもの
であれば、両者の吐出量は常に同一になる。

そこで、両油圧ポンプ２１，２２を駆動する原動機の負
荷Ｈは、油圧ポンプ２１，２２の吐出量をそれぞれＱｌ
、Ｑ２とし、圧力をＰ１ｔＰ２とすれば、Ｑ□−Ｑ
２ ＝Ｑｏとなるから、Ｈ＝Ｋ（ｐＩＱｏ ＋ｐｚＱｏ
）−ＫＱｏ（ｐｘ＋ｐ２）で示される。

ただし、Ｋは比例定数である。第３図において、ＡＢは
回路の設定圧力により決凍る値、ＣＤは油圧ポンプ容量
の最大値により決まる値であり、ＢＣが前述の吐出圧力
の和と吐出量との積が一定になる線である。

一般に、このＢＣＯ値は、原動機の出力を越えないよう
に設定される。

−第１図の回路の負荷が第３図のＡＢＣＤ内にあ
れば、油圧ポンプの吐出量は減圧弁３１によシ制御され
る圧力に比例し、その値は任意に決められる。

回路の負荷が第３図中のＸで示す点、すなわち、油圧ポ
ンプ２１．２２０吐出量がそれぞれＱＸ％圧力がｐｌＸ
、ｐ２ｘであるとき、一方の油圧ポンプの負荷が増加し
、その圧力がｐ２ｘからｐ２ｙに上昇した場合を考える
。

第１図で、負荷Ｘでバランスしていたスプール２７は、
圧力上昇にともなうピストン２８の押付力の増大により
、ばね３３を縮めて図において右方へ移動する。

この結果、シリンダ２４の圧力が開放され、ばね２５に
よりシリンダ２４内のピストンとともにリンク２３が動
かされ、油圧ポンプの吐出量が減少する。

その動きはリンク２３を介してスリーブ２６に伝わり、
スプール２７の移動量に応じた吐出量になった点で動き
は停止する。

これを第３図について述べると、Ｘで稼動していた油圧
ポンプは、負荷の上昇によりその吐出量がｑｘから（ｌ
ｙへと減少し、全体としての負荷の値を一定に保ってい
る。

上述の説明かられかるように、従来の制御装置では、制
限内の負荷でも、それぞれの油圧ポンプの吐出量を単独
に制御することが不可能であり、また、一方の油圧ポン
プの負荷が増大して全体の負荷の和が制限を越えると、
必然的に両方の油圧ポンプの吐出量が減少する等の不都
合が生じる。

この発明の目的は、二つの油圧ポンプの吐出量をそれぞ
れ単独に制御することができ、かつ、それぞれの出力の
和を一定制限内におさめることができる油圧ポンプの制
御装置を提供するにある。

この発明は、一つの原動機にそれぞれ出力馬力を制限す
るための押しのけ容積可変装置を備えた二つの可変容量
形油圧ポンプを接続し、前記押しのけ容積可変装置は押
しのけ容積可変機構を作動させるサーボシリンダと、前
記押しのけ容積可変機構に連動するスリーブ内にスプー
ルを挿入し、かつ、スプールの一端側に可変容量形油圧
ポンプの自己吐出圧力を導く室を設け、他端側にばねを
設けた第１．第２の二つのサーボパルブト、第１のサー
ボバルブのばね力を変化させるピストンを挿入したシリ
ンダとを備え、前記第１のサーボパルプの入力ポートに
油圧源及び油タンクを連通させ、出力ポートにサーボシ
リンダを連通させ、前記第２のサーボパルプの入力ポー
トに油圧源及び油タンクを連通させ、出力ポートに相手
可変容量形油圧ポンプの第１のサーボバルブのばね力を
変化させるピストンを挿入したシリンダを連通させたこ
とを特徴とする。

以下、第２図に示すこの発明の一実施例を、第４ａ図、
第４ｂ図の特性線図を参照して説明する。

可変容量形油圧ポンプ（以下油圧ポンプという）１．１
′は図示していない原動機（エンリンクにより駆動され
る。

サーボシリンダ（以下シリンダという）３にはばね２を
当てたピストンがおさめられており、そのピストンの動
きは、油圧ポンプ１の斜板（押しのけ容積可変機構）の
制御手段に連結されているとともに、リンク４を介して
スリーブ５，６に連結されている。

スリーブ５にはスプールγが挿入され、スリーブ６には
スプール８が挿入されている。

スプール７に対向させて設置したシリンダ１６にはピス
トン１５がおさめられており、スプール７とピストン１
５との間にはばね１３が設けられている。

スプール７と一体のピストン９はシリンダ１１に挿入さ
れている。

スプール８にはばね１４が当てられており、スプール８
と一体のピストン１０はシリンダ１２に挿入されている
。

シリンダ３はスプール７、減圧弁１７を含む回路により
制御系の油圧源１８に接続されており、シリンダ１１，
１２は油圧ポンプ１の吐出側に接続されている。

油圧ポンプ１′の制御系続中において、上記した番号２
〜１７にそれぞれダラシをつけたものは、それぞれ同じ
ものを示す。

シリンダ１６はスプール８′を介して油圧源１８に接続
され、シリンダ１６′はスプール８を介して油圧源１８
に接続されている。

油圧ポンプ１は、シリンダ３に供給される圧油の圧力と
それに対抗するばね２とのバランスにより吐出量が制御
される。

リンク４はポンプ吐出量に比例した変位をスリーブ５お
よび６に伝達する。

スプール７の位置は、ピストン９に対する油圧により押
付力とばね１３とのバランスにより決まり、スプール８
の位置は、ピストン１０に対する油圧による押付力とば
ね１４とのバランスにより決まる。

シリンダ３内の圧力は減圧弁１７により制御される。

ばね１３は一端をピストン１５で押されており、シリン
ダ１６内に油圧が作用した時に、ピストン１５０行程だ
けその設定長さが縮められる。

スリーブ５とスプール７との組合せおよびスリーブ６と
スプール８との組合せはそれぞれサーボバルブとして作
動し、前者は減圧弁１７からの圧力を制御し、後者は油
圧源１８からの圧力を制御する。

以下、説明の便宜上スリーブ５とスプール７との組合せ
をサーボバルブ５−７と呼び、スリーブ６とスプール８
との組合せをサーボバルブ６−８と呼ぶ。

油圧ポンプ１′側でも同様とする。第４ａ図、第４ｂ図
の油圧ポンプの特性線図において、原動機の出力の１／
２をそれぞれＢＩＣｌ。

Ｂ２Ｃ２で示す。

両図において横軸は圧油の流量を表わし、縦軸は圧力を
表わす。

サーボバルブ６−８が油圧源１８からの圧力をシリンダ
１６′に伝達する限界を、前述のＢ１Ｃ１の値から一定
値だけ小さい値であるＢ′１０′１ に設定する（第
４ａ図参照）。

この設定はピストン１０の行程およびばね１４を選定す
ることによって達成される。

サーボバルブ５−７が減圧弁１７からの圧力をシリンダ
３に伝達する限界を、油圧源１８からの圧力がサーボバ
ルブ６’−８’を通じてシリンダ１６に達している場合
には、原動機出力の１／２にＢ１Ｃ１とＢ／１Ｃ’ｌと
の差を加えた値Ｂｌｌ、 Ｃ；／ （第４ａ図参照）に
セットし、シリンダ１６の圧力がサーボバルブ５’−８
’を通じて開放された場合には、原動機出力の１／２
、すなわちＢ１Ｃ１になるように、ピストン１５０行程
およびばね１３を選定する。

油圧ポンプ１′の系統についても同様とする。

第４ｂ図は油圧ポンプ１′の特性線図で、Ｂ２Ｃ２がＢ
１Ｃ１に対応し、Ｂ′２０′２がＢ／、 ＣＩ、に対
応し、Ｂｏｌ、 ｃｌｊ、、１．：ＢＩＢ、 Ｃ１／、
に対応する。

第４ａ図、第４ｂ図において、Ｂ１Ｃ１およびＢ２Ｃ２
を原動機出力Ｅの１／２、すなわち１／２Ｅとし、Ｂ′
１Ｃ′１およびＢ′２Ｃ′２を１／２Ｅ−αとし、Ｂ／
ｉ Ｃ／／、およびＢ’４ Ｃ’４を１／２Ｅ＋αとす
る。

油圧ポンプ１が第４ａ図中のＸｌで運転されている場合
には、サーボバルブ６−８は油圧源１８の圧力をシリン
ダ１６′に伝達し、したがって、サーボバルブ５’−７
’の設定値はＢ多Ｃ″２となる。

この時、油圧ポンプ１′の負荷がＢ／６ Ｃ１／、上に
あっても、原動機にかかる負荷は（１／２Ｅ−α）＋（
１／２Ｅ＋α）−Ｅとなる。

油圧ポンプ１′の負荷が増大し、圧力が上昇した場合に
は、サーボバルブ５′−７′の作用で、その吐出量はそ
の上昇圧力とバランス点ｙまで減少する。

したがって、この時の原動機にかかる負荷は、前と変化
なく、（１／２Ｅ−α）＋（１／２Ｅ十α）＝Ｅとなる
。

上記と逆の場合についても、全く同様である。

また、両方の油圧ポンプ１，１′の負荷がともに（１／
２Ｅ−α）より大きい場合には、それぞれのサーボバル
ブ５−７．５’−７’の設定値は１／２Ｅとなっている
ゆえ、原動機にかかる負荷は１／２Ｅ＋１／２Ｅ＝Ｅと
なる。

以上説明したこの発明によれば下記の効果が得られる。

すなわち、一つの原動機でともに駆動される二つの油圧
ポンプの吐出量をそれぞれ単独に制御することができ、
また、一方の油圧ポンプの負荷が小さい場合、他方の油
圧ポンプの出力制限の値を大きくすることにより、原動
機の出力を有効に利用できる。

この場合、一方の油圧ポンプが負荷の変動により吐出量
が変化すると同時に、他方の油圧ポンプの吐出量が変化
することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一つの原動機で駆動される二つの可変容量形油
圧ポンプの従来の制御装置を示す系統図、第２図はこの
発明の一実施例を示す系統図、第３図は第１図の制御装
置における油圧ポンプの特性線図、第４ａ図および第４
ｂ図は第２図の制御装置における油圧ポンプの特性線図
である。 １．１′・・・・・・可変容量形油圧ポンプ、２，２′
・・・・・・ばね、３，３′・・・・・・シリンダ、４
，４′・・・・・・リンク、５，５’、６，６’ ・・
・・・・スリーブ、７゜７’、８，８’・・・・・・ス
プール、９，９’、１０゜１０′ ・・・・・・ピスト
ン、 １１ 、 １１’ 、 １２，１２’・・・
・・・シリンダ、１３，１３′・・・・・・ばね、１４
，１４’・・・・・・ばね、１５，１５′・・・・・・
ピストン、１６，１６’・・・・・・シリンダ、１７，
１７′・・・・・・減圧弁、１８・・・・・・油圧源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一つの原動機にそれぞれ出力馬力を制限するための
   押しのけ容積可変装置を備えた二つの可変容量形油圧ポ
   ンプを接続し、前記押しのけ容積可変装置は押しのけ容
   積可変機構を作動させるサーボシリンダと、前記押しの
   け容積可変機構に連動するスリーブ内にスプールを挿入
   し、かつ、スプールの一端側に可変容量形油圧ポンプの
   自己吐出圧力を導く室を設け、他端側にばねを設けた第
   １゜第２の二つのサーボバルブと、第１のサーボバルブ
   のばね力を変化させるピストンを挿入したシリンダとを
   備え、前記第１のサーボバルブの入力ポートに油圧源及
   び油タンクを連通させ、出力ポートにサーボシリンダを
   連通させ、前記第２のサーボバルブの入力ポートに油圧
   源及び油タンクを連通させ、出力ポートに相手可変容量
   杉油圧ポンプの第１のサーボバルブのばね力を変化させ
   るピストンを挿入したシリンダを連通させたことを特徴
   とする油圧装置における油圧ポンプの制御装置。