JPS5944508B2 - 液圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液圧装置、詳しくは、主軸の回転でポンプ動作
を行ない、可変制御要素の変位量の調整により吐出量を
可変とした液圧装置に関するもので、既存の可変容量型
ポンプを改変することなく、ポンプにおけるハウジング
に改良システムを組合わせることにより、第３図乃至第
６図に示した如くポンプにおける吐出量のあらゆる可変
特性が得られると共に、可変制御要素を変位させて、吐
出量を調整するとき、前記可変制御要素の変位の方向如
何を問わず、常に応答性がよく、しかも、ヒステリシス
現象がなく調整が行なえるのであり、しかも第７図に示
した如く主軸の回転数が増減しても、この主軸の回転数
に関係なく一定の吐出量特性が得られる液圧装置を提供
せんとするものである。

従来、此種装置として、例えば特公昭３９−２７９７６
号公報に示されているような圧力流体ポンプが提供され
ている。

このポンプは、可変制御要素を構成する斜板の傾斜位置
を制御する揺動レバーに、作動シリンダに内装したサー
ボピストンを連結すると共に、該サーボピストンに制御
ピストンを前記サーボピストンに対し移動可能に構成し
て、前記制御ピストンの移動により前記作動シリンダに
おける、前記サーボピストンの左右両側に設ける左右両
作用室の一方に、制御圧を作用させて前記サーボピスト
ンを移動させ、揺動レバーの変位量を調整すべく構成し
たものである。

ところが、前記ポンプによると、前記制御ピストンを一
方向に移動させて前記サーボピストンを同じ方向に移動
させている状態から、前記制御ピストンを反対方向に移
動させて前記サーボピストンを同じ反対方向に移動させ
る場合、サーボピストンの応答性がきわめて悪くなる問
題があり、しかも、前記斜板を、その最大傾斜位置から
中立位置及び中立位置から最大傾斜位置に調整する場合
吐出圧の変化に対応する吐出量の変化を一定にできず、
調整方向の変化において、吐出圧−吐出量の制御特性に
ヒステリシス現象が生ずる問題がある。

本発明は以上の如き欠点に鑑み発明したもので。

目的とする所は、既存の液圧装置、換言すれば可変容量
型ポンプを改変することなくそのハウジング内に組込ん
で斜板などの可変制御要素の変位量を調整する制御装置
の操作又は該装置の部品を僅かに変更することにより、
あらゆる可変特性が得られ、しかも該特性にヒステリシ
ス現象がなく、かつ、可変制御要素の応答性を常に良好
にできると共に、主軸の回転数が変化しても常に一定の
吐出量が得られる構造簡単で安価な液圧装置を提供する
点にある。

即ち、本発明は、主軸の回転でポンプ動作を行ない、可
変制御要素の変位量の調整により吐出量を可変とした液
圧装置にお°いて、前記可変制御要素を中立位置から最
大変位位置に変位させるスプリングを設けると共に、シ
リンダ室に操作シリンダを内装して該シリンダを、前記
可変制御要素に対し進出後退移動自在に支持する一方、
前記操作シリンダに対しスプールを進入、退出移動可能
に成し、前記スプールの中間部に小径部を設けて、該小
径部に互に独立した圧力室を形成し、之等圧力室を夫々
吐出ラインに連通した通路に開口すると共に、之等通路
の前記吐出ライン接続部間に絞り機構を介装して二つの
圧力室に圧力差を発生させ、この圧力差により前記スプ
ールを移動させるごとく構成すると共に、前記スプール
とシリンダとの間に２等シリンダとスプールとの相対移
動により開口面積が変化するようにした可変オリフィス
を形成して、前記スプールの進入移動により該オリフィ
スを所要の開口面積として、スプールを介して導入する
ようにした液圧装置の吐出流体を前記オリフィスから前
記シリンダ室に導入し、制御圧として前記操作シリンダ
の背面側に作用させ、前記スプリングに抗して前記シリ
ンダを進出移動させ、前記可変制御要素の変位量を中立
位置方向に調整すべく成すと共に、前記シリンダ室にお
けるシリンダの背面側に、タンクに開放するドレン通路
を設け、かつ前記シリンダに、タンクに開放する圧抜通
路を設けて、前記スプールの退出移動により、前記オリ
フィスを閉じたとき、前記シリンダ室を前記ドレン通路
及び圧抜通路を介してタンクに開放し、前記スプリング
により前記シリンダを後退移動させ、前記可変制御要素
の変位量を最大変位位置方向に調整すべく成し、前記ス
プールの移動量に比例して吐出量を可変として、前記主
軸の回転数に関係なく吐出量を一定値に保持すべくした
ことを特徴とするものである。

以下本発明装置の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示した液圧装置は斜板式アキシアルプランジャ
ポンプであって、この第１図において１は中空のハウジ
ング本体で、その一側面にはカバー２が固定されている
。

このハウジング本体１の内部には軸受３，４を介して主
軸５が回転自由に支持されており、該主軸５には、その
中間部に形成したスプライン部６を介してシリンダブロ
ック７が共に回転可能に支持せられている。

このブロック７には多数のプランジャ８が、所定のスト
ロークで往復動自由に設けられており、これらの各プラ
ンジャ８の先端にはリテイナ９により支持されたシュー
１０が夫々取付けられ、該シュー１０を介して可変制御
要素を構成する斜板１１に接触している。

この斜板１１はトラニオン軸１２を支点として一定の傾
斜角の範囲内で揺動自在となっており、前記シュー１０
が接触する側の背面とハウジング本体１の内側面との間
にはスプリング１３を介装して、常に斜板１１の傾斜角
を最大にするように作用させている。

従ってこの状態で主軸５を駆動してシリンダブロック７
を回転させると各プランジャ８が往復動し、この往復動
により最大吐出量が得られるのであり、又斜板１１の傾
斜角を調整することにより任意の吐出量が得られるので
ある。

尚第１図において１４はバルブプレート、１５はスプリ
ング受けである。

しかして、本発明は、以上の如く構成したポンプのハウ
ジング本体１に、次に説明する斜板１１の傾斜角を調整
し、吐出量を可変にする制御装置２０を組込んで高精度
な種々の可変特性が得られるようにしたのである。

この制御装置２０は、第２図に示した如く構成されるも
ので、斜板１１に接当し、該斜板１１を操作する操作シ
リンダ２１と、該シリンダ２１に対し移動自在に取付け
られるスプール２２及び前記シリンダ２１とスプール２
２との間に形成される可変オリフィス並びに前記スプー
ル２２を移動させるための移動手段とを備えている。

尚この制度装置２０はハウジング本体１に組込むに際し
、ハウジング本体１に内腔部１６を形成する他、内腔部
１６を形成した組立体を形成して、この組立体をハウジ
ング本体１に固定すべく成してもよい。

次にこの制御装置２０について詳記すると、前記操作シ
リンダ２１はハウジング本体１に設けた内腔部１６に移
動自在に挿入されるもので、その一端は前記の如く斜板
１１に接当すると共に、該一端部には前記内腔部１６の
開口端に係合する頭部２１ａが設けられ、他端には前記
スプール２２の先端部分を受入れるシリンダ内室２１ｂ
が設けられている。

そしてこのシリンダ２１の他端側における内腔部１６は
径が大きくなっていて、該シリンダ２１の周りにはシリ
ンダ室２４が形成されており、前記シリンダ内室２１ｂ
とこのシリンダ室２４との間には所要大きさの貫通孔２
１ｃが設けられ、２等画室２１ｂ、２４を互に連通ずる
と共に、後記するスプール２２に形成する半径方向の通
路２２ａとにより可変オリフィスを形成するのである。

又前記スプール２２は、操作シリンダ２１と同様前記内
腔部１６に挿入され、その先端部分はシリンダ２１のシ
リンダ内室２１ｂに突入し、該シリンダ２１に対し移動
自在に構成されるのである。

そして、このスプール２２の中間部には小径部を設け、
該小径部を挾んで両側に位置するスプール断面積Ｓ１．
Ｓ２−を同面積と成し、該小径部と内腔部１６との間に
互に独立した圧力室２５ａ。

２５ｂを形成し、２等圧力室２５ａ、２５ｂを夫夫吐出
ラインに連通した通路２６に開口すると共に、この開口
部間の通路２６に絞り機構３０を介装して、吐出圧Ｐを
、圧力室２５ａには直接に、また圧力室２５ｂには絞り
機構３０を介して（Ｐ−△Ｐ）として作用させ、圧力室
２５ａ 、２５ｂ間に圧力差（△Ｐ）を発生させ、該圧
力差（△Ｐ）によりスプール２２を移動すべく成すので
ある。

又、圧力室２５ａは、スプール２２に設けた通路２２ｂ
を介して、前記した半径方向の通路２２ａと連通してお
り、前記吐出圧が該通路２２ａに導入されるようになっ
ている。

更に、圧力室２５ｂ内には内腔部１６に固定したスプリ
ング受け２７とスプール２２との間に張設するスプリン
グ２８が内装され、該スプリング２８によりスプール２
２を前記シリンダ２１から離れる方向Ｃ図において左方
向）に押圧している。

しかして、この状態では前記通路２２ａとシリンダ２１
の貫通孔２１ｃとはオーバーラツプしており、この通路
２２ａと貫通孔２１ｃとにより形成されるオリフィスは
閉じていることになる。

又、第２図において２１ｄはシリンダ２１のシリンダ内
室２１ｂ−から頭部２１ａに延び、該頭部先端で開口す
る圧抜通路である。

即ち、スプール２２を移動し、オリフィスを介して制御
圧をシリンダ室２４に作用させる際、この制御圧が急上
昇して操作シリンダ２１を移動し過ぎると、貫通孔２１
ｃがシリンダ内室２１ｂに通じるので、この時制御圧の
異常上昇分だけ該内室２１ｂから通路２１ｄを経てタン
クＴに圧抜され、之により正常に戻るのである。

又、前記圧抜通路２１ｄは、スプール２２の退出方向の
移動により、前記オリフィスを閉じたとき、前記シリン
ダ室２４を、次に説明するドレン通路１７とともにタン
クＴに開放し、前記スプリング１３により操作シリンダ
２１を後退移動させるのである。

そして前記ドレン通路１７は、シリンダ室２４からハウ
ジング本体１の内部へ通じる通路で、該シリンダ室２４
内の圧力をメータアウト制御する役割を果たすものであ
る。

しかして、この通路１７から適量をドレンさせることに
より前記シリンダ２１に作用する圧力を安定化させ得る
のである。

因みに、スプール２２を所定量右方向にストロークさせ
、斜板１１を所定量傾斜させ、斜板１１が定常状態にあ
るときには、可変オリフィスが若干量開口し、スプール
２２の通路２２ａまで導かれた高圧流体は該可変オリフ
ィスで減圧され、この減圧力が斜板１１復帰力、即ちス
プリング１３力と斜板モーメントとの総合力と釣合う。

このとき、ドレン通路１７からは少量の一定流量が継続
して流通しているのであり、この少量ドレン量があれば
斜板１１が安定することは経験的に確認されている。

しかして以上の構成において、第２図に示した状態、即
ちスプール２２及び操作シリンダ２１が最も左側に位置
する状態では斜板１１は最大傾斜角となっており、プラ
ンジャ８により吐出される吐出量は最大となる。

この状態で主軸５を回転すればプランジャ８により吐出
圧Ｐの流体の一部は吐出ラインから通路２６に至り、圧
力室２５ａには直接、又圧力室２５ｂには絞り機構３０
を介して（Ｐ−△Ｐ）で作用し、応等圧力室２５ａ。

２５ｂ間には（△Ｐ）なる圧力差が発生し、この差圧に
よりスプール２２を進入移動させることになる。

しかして、吐出圧の増加により、前記スプール２２が進
入移動すると、通路２２ａと貫通孔２１ｃとで形成され
るオリフィスが開き、吐出圧Ｐが圧力室２５ａから通路
２２ｂ 、２２ａに至り、オリフィスにより制御されて
、制御圧として貫通孔２１ｃからシリンダ室２４の操作
シリンダ２１の背面側に作用し、操作シリンダ２１を進
出移動させて斜板１１の傾斜角を中立位置に調整するこ
とができるのである。

即ち、前記シリンダ室２４に導入される圧力は斜板１１
に対抗する圧力として作用するもので、吐出圧が増加す
れば、この増加圧力に比例して導入される圧力も増加す
るので、この力を打消すように斜板１１が中立位置に近
づくことになり、之により増加した圧力は零となり前記
の如く斜板１１に対抗する力に自動的に保たれるのであ
る。

又この作用はスプール２２の変位により追従して行なわ
れるもので、この斜板１１の追従動作は瞬間的である。

又、スプール２２が吐出圧の減少により退出移動する場
合、該移動によりオリフィスが閉じると共に、シリンダ
室２４が前記ドレン通路１７及び圧抜通路２１ｄを介し
てタンクＴに連通ずるので、シリンダ室２４の圧力が迅
速に低下して、スプリング１３により操作シリンダ２１
は、スプール２２の退出移動量に応じて迅速に後退でき
、斜板１１の変位量を最大変位位置方向に調整できるの
である。

従って、この実施例によればスプール２２の移動量に比
例してポンプ吐出量を可変にできるのであり、絞り機構
３０の開口面積を変えたり、スプール２２の移動並びに
停止時期及び移動速度を制御することにより吐出量の可
変特性を容易に、且つ精度よく第３図乃至第６図の如く
変更できるのである。

即ち第３，４図の特性を得る場合はスプール２２の移動
開始を吐出圧のある値即ち、第３図においてイ点で行な
うのであり、又５図に示した特性を得る場合は吐出圧の
高まりに対応してポンプ駆動と同時にスプール２２を移
動することにより得られるものであり、又第６図に示し
た特性を得るには吐出圧がイ点になるまではスプール２
２の移動を行なわないようにすると共に、このイ点の吐
出圧でスプール２２を移動するのであり、白点に至るま
で該スプール２２の吐出圧の高まりに対し大きく移行す
るのであり、そしてこの口点にまで吐出圧が高まればス
プール２２の移動量を吐出圧の高まりに対し少なくする
ことにより得られるのである。

しかして、前記スプール２２の進入、退出移動のいずれ
の場合でも、スプール２２を介して導入される吐出流体
を前記可変オリフィスを介し、制御圧として操作シリン
ダ２１の背面側に作用させて、斜板１１の変位量を調整
するごとくしたから、斜板１１を最大位置から中立位置
に、また、中立位置から最大変位位置の何れの方向に調
整する場合でも、応答性よく調整できながら、吐出圧と
対応する吐出量の前記可変特性を一定にできるのであっ
て、変位方向の相違により吐出量の制御にヒステリシス
現象が生じないのである。

尚、スプリング２８はスプール２２を外力により移動さ
せ、吐出圧が下った後元へ戻す際に補助的に作用する軽
荷重のもので、可変特性には何ら関与するものでない。

ところで、第２図の制御装置２０において、可変絞り３
０を所定の開口面積に調整しておけば、主軸５の回転数
が高まっても吐出量を常に一定にすることができるので
ある。

更に詳記すれば、ポンプ回転数の増加に伴なう吐出量の
増大により高まる吐出圧に対応して吐出量が減少するよ
うに、即ち斜板１１の傾斜角度を中立位置に近づけるよ
うに、前記絞り３０の開口面積を予め設定しておけば回
転数の増加に相当する吐出圧の高まりにより該増加量に
見合う吐出量の減少が生じることになり、従って回転数
が増加しても第７図に示した如く一定の吐出量とするこ
とができるのである。

従って例えば自動車などのエンジンを動力源として主軸
５を回転させる場合、このエンジンの出力に変動があっ
ても常にその吐出量を一定にできるのである。

尚、以上の実施例では何れも斜板式アキシアルプランジ
ャポンプについて説明したが、その地回変容量形ベーン
ポンプの場合でも同様である。

即ちこの場合は図示していないが、カムリングが可変制
御要素であって、制御装置２０の操作シリンダ２１の頭
部２１ａをこのカムリングに接当させるのである。

又以上の実施例において可変オリフィスを形成するスプ
ール２２の通路２２ａ及び該通路に連通ずる通路２２ｂ
は何れも出来る丈細径とすることが好ましい。

これはオリフィスがアンダラツプする時、吐出圧が急激
に上昇してもこれらの通路がクッション作用をし、サー
ジ圧力の発生を防止できることによるものである。

又第３図乃至第６図に示した可変特性は代表的な例を示
しただけで、この可変特性はスプールの移動時期、及び
移動量並びに移動速度を制御することにより無数に得ら
れるものである。

以上のごとく本発明は、前記スプールを進入移動させる
ことにより、可変オリフィスを開き、前記スプールを介
して導入するようにした液圧装置の吐出流体を前記町変
オリフィスから操作シリンダの背面側に制御圧として作
用させ、前記操作シリンダをスプリングに抗して迅速に
進出移動させるごとくしたから、可変制御要素の変位量
を中立位置方向に前記スプールの移動に応じて応答性よ
く確実に調整できることは勿論、しかも前記スプールを
退出移動させることにより、前記可変オリフィスを閉鎖
させると共に前記シリンダ室を前記ドレン通路及び圧抜
通路を介してタンクに開放させるので、前記操作シリン
ダを前記スプリングにより迅速に後退移動させられ、前
記可変制御要素の変位量を最大変位位置方向に前記スプ
ールの移動に応じて応答性よく確実に調整できるのであ
る。

要するに液圧装置の出力を前記スプールの進入、退出の
いずれの移動の場合でも応答性よく、かつ移動量に比例
して確実に可変することができるのである。

しかも、スプールの進入、退出移動のいずれの場合でも
、スプールを介して導入される吐出流体を前記町変オリ
フィスを介し、制御圧として操作シリンダの背面側に作
用させて、前記可変制御要素の変位量を調整するごとく
したから、前記可変制御要素を最大変位位置から中立位
置に、また、中立位置から最大変位位置の倒れの方向に
調整する場合でも、吐出圧の変化に対する吐出量の変化
を一定にできるのであって、変位方向の相違により吐出
圧に対する吐出量の制御にヒステリシス現象が生じない
のである。

即ち基本的にヒステリシス現象が生じない構造にできる
のである。

また、絞り機構の開口面積を変えるだけで、主軸の回転
数に関係なく一定吐出量が得られるので、例えば油圧シ
リンダや液圧モータなどのアクチュエータに対し一定の
流量で液体を供給でき、一定の動作での作動を期待でき
るのである。

また、絞り機構の開口面積を変えて、スプールの移動量
を制御することにより、第３図乃至第６図に示したよう
な多種多様な可変特性が得られ、部品を多種にわたって
入れ換える必要は全くなく、多くの部品を共通に用いる
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

画面は本発明装置の実施例を示すもので、第１図はその
縦断面図、第２図は要部の拡大断面図、第３図乃至第６
図は吐出量の可変特性図、第７図は回転数に対する吐出
量の関係図である。 １１・・・・・・斜板、２１・・・・・・操作シリンダ
、２１ｃ・・・・・・貫通孔、２２・・・・・・スプー
ル、２２ａ・・・・・・通路、２５ａ、２５ｂ・・・・
・・圧力室、２６・・・・・・通路、３０・・・・・・
絞り機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸の回転でポンプ動作を行ない、可変制御要素の
   変位量の調整により吐出量を可変とした液圧装置におい
   て、前記可変制御要素を中立位置から最大変位位置に変
   位させるスプリングを設けると共に、シリンダ室に操作
   シリンダを内装して該シリンダを、前記可変制御要素に
   対し進出後退移動自在に支持する一方、前記操作シリン
   ダに対しスプールを進入、退出移動可能に成し、前記ス
   プールの中間部に小径部を設けて、該小径部に互に独立
   した圧力室を形成し、之等圧力室を夫々吐出ラインに連
   通した通路に開口すると共に、之等通路の前記吐出ライ
   ン接続部間に絞り機構を介装して二つの圧力室に圧力差
   を発生させ、この圧力差により前記スプールを移動させ
   るごとく構成すると共に、前記スプールとシリンダとの
   間に２等シリンダとスプールとの相対移動により開口面
   積が変化するようにした可変オリフィスを形成して、前
   記スプールの進入移動により該オリフィスを所要の開口
   面積として、スプールを介して導入するようにした液圧
   装置の吐出流体を前記オリフィスから前記シリンダ室に
   導入し、制御圧きして前記操作シリンダの背面側に作用
   させ、前記スプリングに抗して前記シリンダを進出移動
   させ、前記可変制御要素の変位量を中立位置方向に調整
   すべく成すと共に、前記シリンダ室におけるシリンダの
   背面側に、タンクに開放するドレン通路を設け、かつ前
   記シリンダに、タンクに開放する圧抜通路を設けて、前
   記スプールの退出移動により、前記オリフィスを閉じた
   とき、前記シリンダ室に前記ドレン通路及び圧抜通路を
   介してタンクに開放し、前記スプリングにより前記シリ
   ンダを後退移動させ、前記可変制御要素の変位量を最大
   変位位置方向に調整すべく成し、前記スプールの移動量
   に比例して吐出量を可変として、前記主軸の回転数に関
   係なく吐出量を一定値に保持すべくしたことを特徴とす
   る液圧装置。