JPS63259181A - 流体制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、建設機械などに使用され、原動機で可変容
量形ポンプと固定容量形の制御ポンプを駆動し、制御ポ
ンプからの吐出流体で可変容量形ポンプの吐出量制御部
を制御して可変容量形ポンプの吐出ｍを制御するように
した流体制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の流体制御装置としては第５図に示すよう
なものがある（実公昭５２−６７６９号公報）。この流
体制御装置は原動機１に可変容量形ポンプ２と固定容量
形の制御ポンプ３を連動させ、可変容量形ポンプ２と油
圧モータ５とをメインライン４によって接続すると共に
、上記可変容量形ポンプ２の斜板６を制御する斜板制御
シリンダ７と上記制御ポンプ３との中間にサーボ弁８を
設けた制御ライン９によって接続している。

そして、原動機１の回転数を定格回転数（アイドリング
以上で最大回転数に近い回転数）に保持した状態で、可
変容量形ポンプ２の斜板６の傾きをサーボ弁８によって
斜板制御シリンダ７を介して制御することにより、可変
容量形ポンプ２の１回転当たりの吐出量を制御して、油
圧モータ５の回転数を可変制御するようにしている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の流体制御装置では、原動機ｌ
の回転数を常に定格回転数に保持した状態で、サーボ弁
８によって斜板６の傾きを変えて可変容量形ポンプ２の
吐出量を制御しているため、可変容量形ポンプ２の斜板
６を中立位置に復帰して吐出量を略零にした状態でも、
原動機ｌは定格回転数で回転することになり、原動機Ｉ
の燃料消費量が多くなり、動力損失が大きいという問題
がある。

また、上記従来の流体制御装置では、原動機Ｉの回転数
が常に一定の値になるように制御しつつ、可変容量形ポ
ンプ２の斜板６の傾きを変えて、吐出量を制御している
ため、原動機ｌの回転数と斜板６の傾きとを個別に制御
しなければならず、操作が煩雑になり、構造が複雑にな
り、コストアップを招くという問題がある。

そこで、この発明の目的は、原動機の回転数に応じて自
動的に可変容量形ポンプの１回転当たりの吐出量を変化
させることができ、さらに、可変容量形ポンプの１回転
当たりの吐出量を最大吐出ｍ以下の一定吐出量に規制で
きる流体制御装置を提供することである。

く問題点を解決する手段〉 上記目的を達成するため、この発明の流体制御装置は、
第１図に例示するように、吐出量制御部２２．２３に導
かれた流体圧力が一定圧力以上になると、その流体圧力
の増大につれて吐出量を増大する構造の可変容量形ポン
プ１２と固定容量形の制御ポンプ１３とを原動機１１に
連動させ、上記制御ポンプ１３の吐出口と上記吐出量制
御部２２．２３とを制御ライン２６によって接続する一
方、上記制御ライン２６からタンクに分岐した分岐ライ
ン４１に絞り３９を設け、上記制御ライン２６からタン
クに分岐した今一つの分岐ライン４９に切換弁４７とリ
リーフ弁４８を設けたことを特徴としている。

く作用） 原動機ＩＩの回転数を増大させると、制御ポンプＩ３の
単位時間当たりの吐出量か増大し、そのため分岐ライン
４１の絞り３９の上流側の圧力が増大する。この絞り３
９の上流側の圧力は制御ライン２６を通して可変容量形
ポンプ１２の吐出量制御部に導かれる。したがって、原
動機１１の回転数が一定値以上になると、可変容量形ポ
ンプ１２は流体を吐出し始め、その後、原動機１１の回
転数の増大に応じて可変容量形ポンプの１回転当たりの
吐出量が増大する。さらに原動機１１の回転数が増大し
たとする。そして、分岐ライン４９の切換弁４７が開放
しているときはリリーフ弁４８が動作し、可変容量形ポ
ンプ１２の吐出量制御部２２゜２３には、原動機１１の
回転数が上昇しても、制御ライン２６の圧力は、リリー
フ弁４８の設定圧以上には上昇しない。したがって、制
御ライン２６の圧力がリリーフ弁４８の設定圧になった
後は、原動機】１の回転数が増大して乙、可変容量形ポ
ンプ１２の１回転当たりの吐出量は一定となる。

一方、上記切換弁４７を閉鎖したときは、リリーフ弁４
８は動作せず、したがって、原動機１１の回転数の増大
に対する可変容量形ポンプ１２の１回転当たりの吐出量
は最大吐出量まで増大する。

すなわち、切換弁４７の切換えおよびリリーフ弁の設定
条件によって、可変容量形ポンプ１２の１回転当たりの
吐出量制御範囲を複数段階に切換えることができる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図に示すように、エンジン１１に可変容量形ポンプ
１２と固定容量形の制御ポンプ１３とを直結して連動さ
せている。上記可変容量形ポンプ１２にアクチュエータ
としての車両走行用の油圧モータ１５をメインライン１
６．１７により連結して閉回路を形成している。

上記可変容量形ポンプ１２の斜板２１の傾斜角を制御す
る吐出１制御部としての斜板制御シリンダ２２．２３は
、中間に切換弁２５を有する制御ライン２６，２７．２
８を介して制御ポンプ１３に接続している。上記可変容
量形ポンプＩ２は斜板２１を中立位置から両方向に傾斜
させることによって、両方向に流体を吐出することがで
きる。

また、上記可変容量形ポンプ１２は、斜板制御シリンダ
２２に加わる流体圧力と斜板制御シリンダ２３に加わる
流体圧力との差圧が一定圧力以上になると、斜板２１が
一定角度以上傾斜して、流体を吐出し始め、その差圧の
増大につれて斜板２１の傾斜角が増大して吐出量が増大
するようになっている。

上記制御ポンプ１３の吐出口と切換弁２５のポンプボー
トＰとの間の制御ライン２６には前後の差圧が例えば２
　ｋｇ／ｃｍ”で開くシーケンス弁３７を設け、このソ
ーケンス弁３７と制御ポンプ１３との間からタンク３８
に分岐ライン４１を分岐させている。この分岐ライン４
１に上流側より順次絞り３９とリリーフ弁４０を設けて
いる。上記絞り３９とリリーフ弁４０との間の分岐ライ
ン４１にはチェック弁４２．４３を介してメインライン
１６゜１７を接続して、上記リリーフ弁４０の設定圧で
メインライン１６．１７に流体を補給できるようにして
いる。すなわち、上記制御ポンプ１３は可変容量形ポン
プ１２の吐出量を制御するための流体を供給する他に、
メインラインｌ　６，１７の流体の債が不足する場合に
メインライン１６．１７に流体をチャージする機能を有
する。また、上記絞り３９とリリーフ弁４０との間の分
岐ライン４１と切換弁２５のタンクボートＴとを中間に
チェック付き絞り弁４５を有する戻りライン４６によっ
て接続している。

上記シーケンス弁３７と切換弁２５のポンプボートＰと
の間の制御ライン２６と上記戻りライン４６とは、中間
に差圧が２　ｋｇ７ｃｍ”以上、例えば４ｋｇ／Ｃｘ”
で開くシーケンス弁５１と可変絞り５２を有する分岐ラ
イン５３によって接続し、また、中間に可変絞り５５を
有する分岐ライン５６によってら接続している。さらに
、上記制御ライン２６の上記分岐ライン５６より下流側
と上記戻りライン４６の上記チェック付き絞り弁４５よ
り上流側とを、上流側より順次切換弁４７と例えば差圧
８ｋｇ／ａｘ”で動作するリリーフ弁４８を存する分岐
ライン４つによって接続している。上記切換弁２５の負
荷ボートＡ、Ｂを斜板制御シリンダ２３．２２に制御ラ
イン２７．２８によって夫々接続している。また、上記
制御ライン２７と制御ライン２８とを通常は全開でクラ
ッチと同じ作用をする可変絞り５７を有するライン５９
によって接続し、さらにパイロット圧によってクラッチ
として動作するパイロット操作切換弁３１を有するライ
ン３２によっても接続している。

尚、６１は制御ポンプの吸い込みラインに設けたフィル
タ、６２はクーラーである。

上記構成の流体装置は次のように動作する。

いま、車両を前進させるために、切換弁２５を右のシン
ボル位置に切り換え、切換弁４７のシンボル位置をＶｌ
ｌこして、分岐ライン４９を閉鎖して、リリーフ弁４８
が動作しないようにし、そして、クラッチと同じ作用を
するバイパス用の絞り弁５７とパイロット操作切換弁３
１を全開にしておく。

そしてエンジン１１のアクセルペダルを踏み込んで、エ
ンジン１１の回転数を上昇させると、エンジン１１に連
動する制御ポンプ１３の吐出流量が増大する。制御ポン
プ１３から吐出した流体は分岐ライン４１の絞り３９を
通り、リリーフ弁４０を押し開いてタンクに排出される
。メインライン１６．１７に油が充満されていない場合
には、チェック弁４２．４３を通してメインライン１６
．１７に油が補給される。このメインライン１６．．１
７へ油を補給するチャージ圧力はリリーフ弁４０の設定
圧力である。エンジン１１の回転数が低くて制御ポンプ
１３の吐出量が少なく、分岐ライン４１の絞り３９の前
後の差圧が２ｋｇ／ａｍ″以下の場合、すなわち、制御
ライン２６のシーケンス弁３７の前後の圧力差が２　ｋ
ｇ／ｃｙｉ”以下でシーケンス弁３７が閉鎖された状態
では、斜板制御シリンダ２２゜２３には分岐ライン５６
により戻りライン４６の同一の流体圧力（リリーフ弁４
０の設定圧力）が導かれ、斜板２１は傾転せず、可変容
量形ポンプＩ２は空転し、流体を吐出しない。

さらに、エンジン１１の回転数が上昇し、制御ポンプ１
３からの吐出流量が増大すると、ンーケンス弁３７の１
次側と２次側との差圧が２に９／ｃＲ”を超えて、シー
ケンス弁３７が開放され、その下流側に制御ポンプ１３
からの吐出流体が供給され始める。そうすると、制御ラ
イン２６の流体は分岐ライン５６の可変絞り５５を介し
て戻りライン４６に流出する。そして、可変絞り５５の
１次側の圧力Ｐａは斜板制御シリンダ２３に導かれ、２
次側の圧力Ｐｂは斜板制御シリンダ２２に導かれるが、
上記可変絞り５５と校り３９によって発生する差圧つま
りコントロール圧力（Ｐａ−Ｐｂ）が斜板２１を傾斜さ
せる値に達するまでは、可変容１形ポンプ１２は油を吐
出しない。さらにエンジン１１の回転数が増大して制御
ポンプ１３の人力回転数が増大して、上記コントロール
圧力（Ｐａ−Ｐｂ）が一定態上になって、斜板２１を傾
斜させる値に達すると、斜板２１が傾動し可変容量形ポ
ンプ１２はメインライン１６に流体を吐出し始める。こ
のように可変容量形ポンプ１２が油を吐出し、かつ、シ
ーケンス弁５１が閉鎖している状態では、制御ポンプ１
３の入力回転数に対応して可変容量形ポンプ１２の吐出
量が変動する。特に、エンジン１１つまり制御ポンプ１
３の入力回転数に対するコントロール圧力（Ｐａ−Ｐｂ
）の増加率は、絞り３９と可変絞り５５の開口面積に依
存する。したがって、可変絞り５５の開度を調整すれば
、上記増加率を変化させることができ、結果的に、制御
ポンプ１３の入力回転数に対する可変容量形ポンプ１２
の吐出量を調整できる。

さらに、エンジン２の回転数が増大し、上記コントロー
ル圧力（ｒ’ａ−Ｐｂ）がシーケンス弁５１の前後の差
圧（４ｋｇ７ｃｍり以上に増大すると、分岐ライン５３
のシーケンス弁５１が開放され、制御ライン２６の流体
は、分岐ライン５３の可変絞り５２を通って戻りライン
４６からタンクにバイパスされることになる。このとき
の制御ポンプ１３の入力回転数の変化に対するコントロ
ール圧力（Ｐａ−Ｐｂ）は絞り３９と可変絞り５２と可
変絞り５５との全開口面積によって与えられる。

さらに、エンジン１１の回転数が増大すると、コントロ
ール圧力（Ｐａ−Ｐｂ）は上記変化特性に従って増大し
、やがて斜板２１は最大角傾斜して可変容量形ポンプ１
２の１回転当たりの吐出量は最大となる。

次に、上記切換弁４７をシンボル位置Ｖ、に切換えて、
リリーフ弁４８が動作するようにし、エンジン１１の回
転数を増大させたとする。そして、制御ライン２６の圧
力がリリーフ弁４８の設定圧になると、リリーフ弁４８
が動作して制御ライン２６．２７の圧力はリリーフ弁４
８により２５に９７ｃｍ”に保たれ、戻りライン４６、
制御ライン２８の圧力はリリーフ弁４０の設定圧に保た
れる。その結果、斜板２１は両制御ライン２７．２８の
圧力差に対応した傾斜角に保たれ、それ以後は、エンジ
ンｌ！の回転数が如何に増大しても可変容量形ポンプＩ
２の１回転当たりの吐出量は一定に固定される。このよ
うに、リリーフ弁４８の設定圧によって、斜板２１の最
大傾斜角を規定して、制御モードを変えることによって
、最大流量を多段に設定できるのである。なお、斜板２
１が最大角傾斜した最大流ｍを吐出するエンジン１１の
回転数の調整はリリーフ弁４８の動作、非動作に拘わら
ずシーケンス弁５１が開放された後に動作するこ（とに
なる可変絞り５２の開度を調整することによって行なわ
れる。

次に、エンジン１１の回転数が減少して、コントロール
圧力（Ｐａ−Ｐｂ）がシーケンス弁３７を開放する差圧
２に９以下になると、上記シーケンス弁３７が閉鎖して
、斜板制御シリンダ２３．２２には同一圧力の流体が導
かれることになり、斜板２Ｉは直ちに中立位置に復帰し
、復帰時のエンジン１１の回転数に対する吐出量のヒス
テリシスがなくなる。

上記の動作をさらに明確に説明するため、第３図を参照
しながら説明する。

第３図は制御ポンプ１３の入力回転数Ｎと可変容量形ポ
ンプ１２の１回転当たりの吐出量Ｑとの関係を示したも
のである。この場合、シーケンス＃Ｆ５１の前後の差圧
が一定圧力以下でシーケンス弁５１が閉じているときは
、絞り３９．５５から流体が排出されるから横軸上の点
Ｓから点Ｔまでの曲線部分と、シーケンス弁５１が開き
絞り３９と可変絞り５２を通して流体が排出される点Ｔ
を越える曲線部分との変曲点Ｔを持った特性曲線が得ら
れる。その後、切換弁４７がシンボル位置ｖ１に位置す
るときは、吐出量は点線のように可変絞り５２．５５と
絞り３９の開度によって与えられる変化率で増加し、最
大吐出量点Ｘに到達する。

一方、上記切換弁４７がシンボル位置Ｖ、に位置すると
きは、点しにおいてリリーフ弁４８か動作して斜板２１
の傾斜角が固定され、１回転当たりの吐出量は実線のよ
うに一定となる。このように、分岐ライン５３のシーケ
ンス弁５１を動作させて、用途に合わせて人力回転数、
吐出量の特性を変化させることができると共に、切換弁
４７を切換えることによって可変容重形ポンプ１２の１
回転当たりの吐出量の制御範囲を２段階に切換えること
ができるのである。

また、可変容量形ポンプ１２の吐出開始あるいは最大吐
出時の制御ポンプ１３の人力回転数Ｎを、可変絞り５５
の開度を調整することによって矢印のごとく変えること
ができる。

上記実施例と異なる次の実施例は、可変容量形ポンプ１
２の１回転当たりの最大吐出量を３段に設定することが
できる流体回路であり、第１図の２位置切換弁４７を３
位置切換弁６４に、またリリーフ弁４８を２つのリリー
フ弁６５．６６に置き換えたものである。第１図と同じ
部分の図および説明は省略し、異なる部分を第２図に示
す。この流体回路は制御ライン２６上の点Ｃと上記３位
置切換弁６４の１次側の一方のボートをライン６７で接
続し、上記切換弁６４の２次側の一方のボートをリリー
フ弁６５を有するライン６８を介して上記戻りライン４
６上の点りに接続し、切換弁６４の２次側の他方のボー
トをリリーフ弁６６を有するライン６９を介して戻りラ
イン４Ｇ上の点りに接続する。ここで、例えば上記リリ
ーフ弁６５は２５　ｋｇ７ｃｍ２で動作し、リリーフ弁
６６は上記リリーフ弁６５の設定圧よりも高い流体圧で
動作するように設定する。

この流体回路の動作は第４図に示すように、３位置切換
弁６４のシンボル位置が中立位置にあるときは、制御ポ
ンプ１３の入力回転数に対する可変容量形ポンプ１２の
１回転当たりの吐出量曲線は人力回転数の増加と共に可
変絞り５５の開度で決まる点Ｓより吐出を開始し、シー
ケンス弁５１が動作し始める変曲点Ｔを越えて、斜板２
１の傾斜角が最大となる最大吐出量点Ｘに到る曲線とな
る。また、３位置切換弁６４がシンボル位置Ｖ３に位置
するときは、変曲点Ｔを越えた点しにおいて制御ライン
２６の圧力がリリーフ弁６５の設定圧に達してリリーフ
弁６５が動作するので、斜板２１の傾斜角が固定され、
以後１回転当たりの吐出ｍは実線のように一定となる。

また、３位置切換弁６４がシンボル位置ｖ４に位置する
ときは、上記変曲点りを越えた点Ｍにおいてリリーフ弁
６６が動作して、斜板２１の傾斜角が点■７の場合より
も吐出量増大側に傾いた位置で固定され、以後１回転当
たりの吐出量は一点鎖線のように一定となる。このよう
に、３位置切換弁６４を切換えることによって可変容量
形ポンプ１２の１回転当たりの最大吐出量を３段に設定
することができる。

上記実施例では制御ポンプ１３にメインライン１６．１
７への油の補給を行うチャージポンプの役し兼ねさせた
が、制御ポンプとチャージポンプの機能を分離してチャ
ージポンプを別に設けてもよい。また、上記実施例では
、分岐ライン４１にリリーフ弁４０を設けて、メインラ
イン１６．１７に浦をチャージするようにしているが、
油の補給を行なわない場合には、リリーフ弁４０を取り
去ってもよい。また、斜板制御シリンダは一個だけを使
用してもよい。また、メインラインは開回路であっても
よい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の流体制御装置は、
原動機に可変容量形ポンプと固定容量形の制御ポンプを
連動させ、制御ポンプの吐出口と可変容量゛形ポンプの
吐出量制御部とを制御ラインによって連結する一方、制
御ラインの流体を、絞りを有する分岐ラインによってタ
ンクに排出しているので、原動機回転数の増大に応じて
制御ラインの圧力を増大させて、原動機の回転数の制御
のみで可変容量形ポンプの吐出ｍを制御でき、したがっ
て、従来の如く原動機を常に定格回転数で駆動する必要
がなくなり、動力損失を少なくできる。

また、原動機の回転数のみの制御で可変容量形ポンプの
１回転当たりの吐出量を制御することができるので、原
動機と可変容量形ポンプとを従来の如く個別に制御する
必要がなくなり、操作か簡単で、構造が簡単になり、コ
ストが低減する。

また、この発明の流体装置は、切換弁とリリーフ弁を有
する分岐ラインによって制御ラインの流体をタンクに排
出しているので、切換弁によって上記分岐ラインを開閉
して、リリーフ弁の動作を制御して可変容量形ポンプの
１回転当たりの吐出量制御範囲を複数の段階に切換える
ことができ、種々の用途に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の流体回路図、第２図は他
の実施例の流体回路図、第３図は第１図の実施例におけ
る吐出量特性図、第４図は第２図の実施例における吐出
量特性図、第５図は従来の流体制御装置の回路図である
。 １１・・・エンジン、１２・・・可変容量形ポンプ、１
３・・・制御ポンプ、１５・・・油圧モータ、１６．１
７・・・メインライン、　　２１・・・斜板、２２．２
３・・・斜板制御シリンダ、 ２６．２７．２８・・・制御ライン、 ３７．５１・・・シーケンス弁、　　３９・・・絞り、
４０．４８・・・リリーフ弁、 ４１．４９，５３．５６・・・分岐ライン、４７・・・
切換弁、　　　５２，５５．５７・・・可変絞り。 特　許　出　願　人　ダイキン工業株式会社代　理　人
　弁理士　前出　葆　ほか２名ｗｃｉ図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吐出量制御部（２２，２３）に導かれた流体圧力
   が一定圧力以上になると、その流体圧力の増大につれて
   吐出量を増大する構造の可変容量形ポンプ（１２）と、
   固定容量形の制御ポンプ（１３）とを原動機（１１）に
   連動させ、 上記制御ポンプ（１３）の吐出口と上記吐出量制御部（
   ２２，２３）とを制御ライン（２６）を介して接続する
   一方、上記制御ライン（２６）からタンクに分岐した分
   岐ライン（４１）に絞り（３９）を設け、上記制御ライ
   ン（２６）からタンクに分岐した今一つの分岐ライン（
   ４９）に切換弁（４７）とリリーフ弁（４８）を設けた
   ことを特徴とする流体制御装置。