JPS60261988A - 可変容量型ポンプ用定出力レギユレ−タ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はパワーショベル等の建設機械に多く用いられる
可変容量型ポンプにおける出力変動をモーメント量とし
て捉えて出力を一定に保持する定出力レギュレータに係
シ、特に−・台の原動機に多連にポンプを接続した場合
に相手ポンプ出力に応じて自己ボング出力ｔｐｌ整する
ようにした定出力レギュレータに関する。

〔発明の背景〕

建設機械に多く採用されている斜板ポンプや斜軸ポンプ
等の可変容量型ポンプでは、出カ一定制御を行わせるた
めに、レギュレータ金偏えている。

ポンプ出力は吐出圧と吐出流量の積として評価できるの
で、出カ一定制御を行うためには吐出流量と吐出圧の座
標にて双曲線特性、ｔ−得る必要がある。

従来、レギュレーク構造の簡易化のために、二段ばねに
よる双曲線近似が一般的に行われており、通常、パルプ
スプールを挾んで一端にポンプ吐出圧を作用させ、他端
にある一定圧でばね定数が変化する二段ばね全作用させ
ることにより、ばね定数の変換点を境界として特性線の
傾きを変え双曲線に近似した特性を得ている。この例と
しては特開昭５１−１５８０２号公報と示されたものが
ある。

しかし、上記はねによる近似手段では充分な制御精度が
得られないため、近年の制御精度向上の要望によ′シ、
モーメントフィードバックによる双曲線制御が提案され
ている。この方式によれば出力を揺動可能なプレートに
吐出圧とその作用点距離の積が一定となるようにモーメ
ントとして作用させ、設定出力に対応する反対モーメン
トラ与え、出力モーメントが一定となるようにフィード
バックをかけ作用点を吐出圧に応じて位置移動させる。

それ故、高い精度で双曲線特性を得ることができる。

ところで、上述の如き可変容量ポンプを一台の原動機で
複数台駆動する場合、原動機出力會有効に利用するため
には、各ポンプ出力上固定とせず、相手ポンプに応じて
出力全増減し、原動機出力と複数のポンプ出力の総和が
等しい関係を維持するようにポンプ出力を制御すること
が望ましい。

Ｎ　しかしながら・双曲線特性を得る０と０できるそ−
メントフィードバック方式による定出力レギュレータに
対し、多連ポンプとした場合の一方のポンプ消費動力に
応じて他方のポンプ消費可能動力を変更する機構を設け
ることは、可動部分が多く、構造が複雑化してしまい、
制御精度が良好である性質を利用した多連ポンプ装置管
得ることができなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点に着目し、多連ポンプ装−
に用いる可変容量型ポンプの出力を一定にする定出力レ
ギュレータであって、簡単な構造で精度良く、個別流量
制御による全出力制御を行うことができる定出力レギュ
レータを提供すること全目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明に係る可変容量型ポ
ンプ用定出力レギュレータの特徴的構成は、ポンプ吐出
圧と設定圧とのモーメントバランスｔ−検出するバラン
スプレートと、このバランスプレートのバランス変動に
応じて油圧通路を切換　誓えてポンプ傾転角を加減する
パルプ手段を設けてなる可変容量型ポンプ用定出力レギ
ュレータにおいて゛、前記設定圧管付与するばね付勢手
段管設け、このばね付勢手段に・は当該ポンプ駆動用原
動機に接続された他のポンプの吐出圧を導き、該吐出圧
をばね付勢方向と反対方向に付勢させたことにある。

上記構成により、設定出力全相手ポンプ出力に応じて減
じ、これをモーメントプレートに対するモーメントとし
て作用させ、かつ自身のポンプ出力もモーメントとして
反対方向から作用させることにより、個別流量制御管相
手ポンプ出力に応じて行い、かつ原動機出力を最大に利
用した全出力制御も同時に行うことができる。そしてポ
ンプ定出力制御管簡単な構造で双曲線特性として実施で
きるのである。

〔発明の実施例〕

以下に本発明に係る可変容量型ポンプ用定出力しギ二レ
ータの実施例を図面金参照して詳細に説明する。

第１図は実施例の定出力レギュレータ構造を示す断面図
である。この定出力レギュレータはケーシングｌＯ内に
制御ピストン１２ｔ−軸方向移動可能に装着している。

制御ピストン１２は可変容量型の例えば斜板ポンプに′
おける斜板に制御ビン１４を介して連継され、制御ピス
トン１２の往復移動に応じて斜板の傾斜角を変更させる
。制御ピストン１２の両端はケーシング１０に形成した
圧力室１６Ａ、１６Ｂに挿入され、両室での受圧面積差
を与えることにより、等しい圧力が導入された場合に一
方向に移動可能な構成となっている。

実施例では、図面右側の圧力室１６Ａに自己ポンプ吐出
圧Ｐｔ　’に導いて小受圧面積とされたピストン端に作
用させ、他方の圧力室１６Ｂに対してはパルプ機構が界
在された油圧路１８が開口され、大受圧面積とされ次ビ
ヌトン端にパルプ機構により自己ポンプ吐出圧Ｐ１ある
いはタンクに通じる開放圧を作用させるようにしている
。

上記制御ピストン１２にはその側方（図中上方向）に延
設されたフィードバックアーム２０が取付けられている
。このフィードバックアーム２０の延長端にはパイロッ
トピン２２が自己ポンプ吐山王Ｐ】の背圧を受けて突出
されている。自己圧Ｐｌは前記右圧力室１６Ａに開口す
るピストン内通路２４Ａとこれに続くアーム内通路２４
Ｂによりビン後端に導かれている。また、アーム２０の
先端には一端を固定軸２８で枢着されパイロットビン２
２と直交するレバー２６が揺動可能に取付けられ、レバ
ー２６にはパイロットビン２２により固定軸２８まわり
の回転モーメント全作用させている。レバー２６の揺動
先端にはローラ３０が取付けられ、このローラ３０全モ
ーメントバランス機構のバランスプレート３２に接触さ
せている。

モーメントバランス機構を構成するバランスプレート３
２は５字状に形成され、中央部を固定ビン３４に取付け
、当該ビン３４のまわりに自由回転可能となっている。

このバランスプレート３２−　には上述したようにレバ
ー２６が接触しているが、接触部位は一方の脚部とされ
、この脚部に油ってローラ３０が制御ピストン１２に追
従して転勤移動が可能となっている。したがって、自己
圧ｐｔに基づく作用力Ｆによるバランスプレート３２へ
の作用点は、制御ピストン１２の移動に伴なって変動し
、固定ビン３４間距離Ｘが変化する。一方、上記吐出圧
Ｐ、によシバランプレート３２に生じる図中時計方向の
回転モーメントＦ−Ｘと反対方向の回転モーメントが生
じるように、出力設定機構３６によってバランスプレー
ト３２の他方の脚部に付勢力を与えている。出力設定機
構３６はバランスプレート３２に直接当接され比接触ば
ね座３８Ａと、ケーシング１０に装着された固定はね座
３８Ｂとを有し、両者の間に設定はね４０’ｔ−介装し
ている。したがって、設定はね４０の付勢力ｆ１とその
作用点から固定ビン３４までの距離りに応じた回転モー
メントｆｌ・Ｌがバランスプレート３２に生じるのであ
る。

上述ノモーメントバランス機構によれば、設定ばね４０
に基づくモーメントｆ１・Ｌと自己圧Ｐに基づくモーメ
ントＦ−ｘの大小関係により、パラ　□） ンスプレート３２に回転変位が生じることになる。

したがってこの変位をパルプ操作に利用し、出カ一定制
御含行うことができるので、実施例では出力設定機構３
６と対向してパルプ手段４２を配置している。このパル
プ手段４２は前記１設定ばね４０のコイル中心線と同軸
上に配置されたパルプスプール４４およびこれを嵌挿し
ているスリーブ４６を有している。スリーブ４６には自
己ポンプ吐出圧Ｐ＋′ｔ−導入する回路圧導入ポート４
８と、前記制御ピストン１２の大受圧面積側端部が挿入
されている圧力室１６Ｂへの連絡ポート５０とが形成さ
れている。また、スプール４４には前記両ボート４８．
５０を断続し得る円周溝５２と、一方の圧力室連絡ポー
ト５０をタンクに連通させるタンク通路５４とが形成さ
れている。スプール４４はバランスプレート３２に出力
設定機構３６と反対方向の回転モーメントラ与えるべく
、その脚部に直接圧接されており、これはスプール後端
に密着させたばね座５６を介して調整はね５８の付勢力
の作用により行われている。このため、バランスプレー
ト３２に付与する設定出力に相当する回転モーメントは
、調整ばね５８による付勢力ｔ”ｆｚとした場合、（ｆ
ｌ　ｆｚ）・Ｌとして与えられる。

なお、調整ばね５８の後部ばね受けケーシング】０に行
わせている、 また、前記パルプスプール４４には、当該レギュレータ
を備えたポンプとともに同じ原動機により駆動される他
のポンプの出力に応じて、設定出力を加減する出力調整
手段６０による押圧力を作用させている。出力調整手段
６０は前記調整ばね５８の内側に配置した制御ばね６２
を有し、この制御ばね６２の一端ｔ−調整ばね５８と同
じくスプール後端ばね座５６に当接し、他端を可動ばね
座６４にて支持している。可動はね座６４はピストンピ
ン６６により後端面から押圧されておシ、ピストンピン
６６はこれ全内挿するシリンダ室６８に導入される相手
ポンプ吐出圧Ｐｚｋ受けて突出されるようになっている
。ピストンピン６６はシリンダ室６８に拡径部を装着し
て可動はね座６４に向けて突出されるもので、拡径部に
よりそのストローク量Ｓが規制されている。シリンダ室
６８に導入される相手圧Ｐ２はシリンダ７０に穿輯した
ボート７２により導かれる。

このように構成された定出力レギュレータの作用は次の
ようになる。

実施例のレギュレータを備えた可変容積型ポンプが駆動
されると、実際の吐出圧、すなわち自己圧Ｐ１はパイロ
ットビン２２を押圧してこれを突出させ、レバー２６の
時計まわり方向のモーメントとして作用し、更にレバー
先端のローラ３０がバランスプレート３２に接触押圧し
て該プレート３２に時計まわりのモーメントを生じさせ
る。ここでローラ３０による付勢力Ｆは自己圧Ｐ１に比
例した大きさとなる。また、可変容量型ポンプの斜板傾
転角が制御ピストン１２の移動量と正確な比例関係にあ
るものとすれば、前記傾転角は吐出流量Ｑに対応するの
で、制御ピストン１２の移動量は流量変動量と比例関係
にあり、したがってローラ３０とバランスプレート３２
の接触点と固定ビン３４との間の距離ｘｔ−吐出流量に
対応させることができる。それ故、ポンプ出力Ｐ−Ｑｔ
−一定にするには比例するＦ−Ｘのモーメント量會一定
に保持すればよい。

今、相手ポンプが作用しない状態では、バランスプレー
ト３２に生じる実出力に対応する七−メントＦ−ｘと反
対方向の設定出力に対応するモーメントは、設定および
調整ばね４０．５８の付勢力の差（ｆ＋　ｆｔ）と作用
点距離りの積として現われる。したがって、ポンプ出力
が設定出力より高くなった場合には、モーメントバラン
スが変動し、バランスプレート３２に時計まわりの回転
変位として現われる。この結果、パルプスプール４４は
突出し、回路圧導入ボート４８と圧力室連絡ボート５０
相互を連通させ、制御ピストン１２に右方向移動會与え
る。このピストン１２の移動はポンプ吐出流量を減じる
ように斜板傾斜角を小さくし、この動作が同時にローラ
３０のプレート３２への作用点距離Ｘにフィードバック
され、Ｘが小さくなってモーメントＦ−ｘ　を小さくす
る。そして設定モーメン）　（ｆ＋　ｆｔ）・Ｌに一致
した時点で停　ｉ止し、定常動作を行うのである。ポン
プ出力が設定出力より低くなったときは圧力室１６Ｂが
タンク開放され、各要素は反対動作を行う。斯かること
から、相手ポンプが作用しない場合にはＶ−Ｘ＝（ｆｔ
　ｆｔ）・Ｌの関係を保持し、出力Ｐ−Ｑを一定にする
制御層高い精度で行うことができる。

次に、同一原動機により駆動される相手ポンプを作動さ
せると、相手ポンプ吐出圧Ｐ２は出力調整手段６０のシ
リンダ室６８内に導入されているので、この相手圧Ｐ２
に応じて制御ばね６２は弾圧付勢麺能會発揮し、バルブ
スプール４４を調整はね５８と同方向に押圧付勢する。

この制御はね６２による付勢力′ｌ１−ｆ３とすると、
設定出力としてバランスプレート３２に働くモーメント
は、（ｆ＋−ｆｚ−ｆｓ）・Ｌとなシ、相手′ポンプの
出力に応じて加減されるのである。この場合、相手ポン
プの吐出圧か高くなり双曲線特性制御の開始圧力に達し
た場合に、前記出力制御手段６０のピストンピン６６が
ストローク端に達してそれ以上移動しないようにｓｔ−
決定し、このときに設定出力モーメント（ｆｌｆｔ　ｆ
ｓ）・Ｌは固定値と７１、複数ポンプの同時負荷時の設
定出力とするのである。それ故、当該レギュレータを備
えたポンプの初期出力（ｆ＋　ｆｓ）・Ｌを原動機出力
に一致させておくことにより、常に原動機出力を最大に
利用して多連の各ポンプを駆動できるのである。もちろ
ん、相手ポンプ圧としては複数の他ポンプの合計圧とし
て作用させれば、二台以上のポンプを゛接続して個別流
量制御による全出力制御上行うことができるのは明らか
である。これは出力調整手段６０？！−並列配置してバ
ランスプレート３２に当接させるようにすることで可能
である。

また、上記実施例では、出力調整手段６０のピストンピ
ン６６のストローク量Ｓを確定した構造゛としているが
、相手圧Ｐ！が上昇してもピストンピン６６がストロー
ク端に達しないようにすれば、相手ポンプが可変容量型
でなく、固定容量型ポンプとした場合でも全出力制御が
できる。これは制御はね６２としてはね定数の高いもの
を使用し、ピストンビア６６に拡径部全般けない構造と
しつつシリンダ７０の胴長を長くすることにょ９容易に
達成できる。

なお、相手ポンプ吐出圧による設定出力の調整はバルブ
手段４２の後端にて設定はね４０に対する対向付勢力と
して与えるようにしているが、設定ばね４０の付勢力を
直接波じるようにすることもできる。

更に出力調整手段６０はバルブ手段４２と別にピストン
ピン６６會バランスプレート３２に直接当てる構成とす
ることも可能である。モーメントバランス機構実施例に
限定されず他の機構のものに適用できるのはいう壕でも
なく、この例を第２図に示す。すなわち、これは、ケー
シング内に、枢着点７６”！わりに揺動可能な杆体７８
と、この杆体７８に枢着（枢着点を８０とする）された
Ｌ字形状の杆体８２とからなるモーメントバランス機構
８４が設けられている。Ｌ字形状杆体８２は回転ローラ
８４によって下方から支持されるとと−もに、ポンプ８
６の吐出圧が作用しているパイロットヒン２２と杆体７
８とによって符号Ｍｌで示される時計まわりのモーメン
トが与えられており、さらに、Ｌ字形縦棒状部側面とケ
ーシングとの間に介装されている設定ばね４０によって
符号Ｍ２で示される反時計まわシの回転モーメントが与
えられている。この二つのモーメントＭ１とＭ２とが均
９合ってモーメントバランスするとともに、杆体７８に
よってＬ字形状杆体８２の左方向への移動が抑止され、
第２図に示されるような中立位置に保持されている。な
お、杆体８２を挾んだ設定ばね４０の反対側にはバルブ
手段４２ｖｉ−設けている。

〔発明の効果〕

以」＝説明したように、不発明に係る定出力レギュレー
タによれば、モーメントフィードバック方式により双曲
線特性にて高い出カ一定制御を個々のポンプにつき行う
ことができるとともに、相手ポンプ吐出圧に応じて走出
力値全加減することが簡単表構成によって達成でき、も
って多連ポンプを原動機出力の有効利用を図って駆動し
全出力制御４行うことができるのである。　）

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る定出力レギュレータの断１０・・
・ケーシング、１２・・・制御ピストン、１６Ａ、１６
Ｂ・・・圧力室、２０・・・フィードバックアーム、２
６・・・レバー、３０・・・ローラ、３２・・・バラン
スプレート、３６・・・出力設定機構、４０・・・設定
ばね、４２・・・パルプ手段、４４・・・バルブスプー
ル、５８・・・調整ばね、６０・・・出力調整手段、６
２・・・制御ばね、６６・・ピストンピン、６８・・・
シリンダ室。 代理人　鵜　沼　辰　之

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポンプ吐出圧と設定圧と１のモーメントバラン
   スを検出するバランスプレートと、このバランスプレー
   トのバランス変動に応じて油圧通路を切換えてポンプ傾
   転角を加減するパルプ手段全般けてなる可変容竺型ポン
   グ用定出力レギュレータにおいて、前記設定圧を付与す
   るばね付勢手段全役け、このばね付勢手段には当該ポン
   プ駆動用原動機に接続された他のポンプの吐出圧を導き
   、該吐出正金ばね付勢方向と反対方向にぜ勢させたこと
   を特徴とする可、変容量型ポンプ、用定出力レギュレー
   タ。