KR20150108881A - 펌프 토출 유량 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

레귤레이터에 의해 조정되는 제어압이 높아짐에 따라서 가변 용량 펌프의 토출 유량이 감소하도록 제어되는 펌프 토출 유량 제어 장치이며, 신호압 통로에 개재 장착되는 저항기의 전후 차압이 높아짐에 따라서 레귤레이터를 구동하여 제어압을 저하시키는 제어압 액추에이터를 구비하고, 저항기는 신호압 통로에 서로 병렬로 개재 장착되는 고정 교축부 및 체크 밸브를 구비하고, 체크 밸브는 신호압 통로에 개재 장착되는 시트와, 시트의 하류측에 배치되는 포핏과, 포핏을 시트에 가압하는 스프링을 구비한다.

Description

펌프 토출 유량 제어 장치{PUMP DISCHARGE FLOW-RATE CONTROL DEVICE}
본 발명은, 가변 용량 펌프의 토출 유량을 제어하는 펌프 토출 유량 제어 장치에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 작업기에 탑재되는 유압 기기의 구동압원에는, 엔진에 의해 회전 구동되는 가변 용량 펌프가 사용된다.
JP2008-291731A에는, 가변 용량 펌프의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터와, 정용량 펌프의 토출압이 유도되는 신호압 통로에 개재 장착되는 저항기와, 저항기의 전후 차압에 따라서 레귤레이터를 구동하는 액추에이터를 구비하는 펌프 토출 유량 제어 장치가 개시되어 있다.
펌프 토출 유량 제어 장치에서는, 저항기의 전후 차압에 따라서 작동하는 액추에이터가 레귤레이터를 통하여 가변 용량 펌프의 토출 용량을 조정함으로써, 펌프 회전 속도가 변동되어도 가변 용량 펌프의 토출 유량이 변화되지 않도록 하고 있다.
유압 셔블 등의 작업기에 있어서는, 엔진의 저회전 속도 영역으로부터 중회전 속도 영역의 운전 시에서는, 펌프 회전 속도(엔진의 회전 속도)에 대한 펌프 토출 유량의 게인(변화율)을 크게 하여 작업기의 조작성을 확보하는 것이 요구된다. 한편, 엔진의 중회전 속도 영역으로부터 고회전 속도 영역의 운전 시에서는, 펌프 회전 속도에 대한 펌프 토출 유량의 게인을 작게 하여 작업기의 작업 효율을 유지하는 것이 요구된다.
본 발명은, 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 펌프 토출 유량의 변화율(게인)이 전환되는 펌프 토출 유량 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 레귤레이터에 의해 조정되는 제어압이 높아짐에 따라서 가변 용량 펌프의 토출 유량이 감소하도록 제어되는 펌프 토출 유량 제어 장치이며, 가변 용량 펌프와 공통인 구동원에 의해 구동되는 정용량 펌프와, 정용량 펌프로부터 토출되는 작동 유체가 흐르는 신호압 통로에 개재 장착되는 저항기와, 이 저항기의 전후 차압이 높아짐에 따라서 레귤레이터를 구동하여 제어압을 저하시키는 제어압 액추에이터를 구비하고, 저항기는 신호압 통로에 서로 병렬로 개재 장착되는 고정 교축부 및 체크 밸브를 구비하고, 이 체크 밸브는 신호압 통로에 개재 장착되는 시트와, 이 시트의 하류측에 배치되는 포핏과, 이 포핏을 시트에 가압하는 스프링을 구비하는 펌프 토출 유량 제어 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 펌프 토출 유량 제어 장치의 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 펌프 토출 유량 제어 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 펌프 회전 속도에 대한 제어 유량 및 LS 차압의 관계를 나타내는 특성도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 펌프 토출 유량 제어 장치(1)에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 펌프 토출 유량 제어 장치(1)는, 유압 셔블에 탑재되는 유압 기기의 구동압원에 설치되고, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량을 제어한다.
가변 용량 펌프(11)는, 예를 들어 경사판식 피스톤 펌프가 사용되고, 경사판(15)의 틸팅 각도에 따라서 토출 용량(펌프 배수 용적)이 조정된다.
가변 용량 펌프(11)는 엔진(10)에 의해 구동되고, 탱크(도시 생략)에 접속하는 탱크 포트(30)로부터 흡입 통로(20)를 통해서 작동유를 흡입하고, 경사판(15)에 추종해서 왕복 이동하는 피스톤(도시 생략)에 의해 가압한 작동유를 토출 통로(21)에 토출한다.
가변 용량 펌프(11)로부터 토출되는 작동유는, 토출 통로(21)를 통해서 펌프 포트(31)에 보내지고, 펌프 포트(31)에 접속하는 컨트롤 밸브(도시 생략)에 의해 유압 셔블의 붐, 아암, 또는 버킷을 구동하는 각 유압 실린더 등으로 분배된다. 컨트롤 밸브는 오퍼레이터의 조작에 의해 각 유압 실린더에 공급되는 작동유의 유량을 조정한다.
펌프 토출 유량 제어 장치(1)에는 가변 용량 펌프(11)와 함께 정용량 펌프(12)가 설치된다. 정용량 펌프(12)에는, 예를 들어 기어 펌프가 사용된다. 정용량 펌프(12)는 가변 용량 펌프(11)와 함께 엔진(10)에 의해 구동된다.
정용량 펌프(12)는 흡입 통로(20)로부터 분기한 흡입 통로(23)를 통해서 작동유를 흡입하고, 가압한 작동유를 신호압 통로(24)에 토출한다.
정용량 펌프(12)로부터 토출되는 작동유는 신호압 통로(24)를 통해서 신호압 포트(32)에 보내지고, 신호압 포트(32)에 접속하는 신호압 통로(도시 생략)를 통해서 컨트롤 밸브를 전환하는 유압 구동부 등에 공급된다.
가변 용량 펌프(11) 및 정용량 펌프(12)에 급배되는 작동 유체에는, 작동유(오일)가 사용된다. 작동유 대신에 예를 들어 수용성 대체액 등의 작동 유체를 사용해도 좋다.
다음에, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량을 제어하는 펌프 토출 유량 제어 장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
가변 용량 펌프(11)는 엔진(10)에 의해 회전 구동되는 실린더 블럭(도시 생략)과, 실린더 블럭의 실린더 내를 왕복 이동해서 흡입한 작동유를 토출하는 피스톤과, 피스톤이 추종하는 경사판(15)과, 경사판(15)의 틸팅 각도를 크게 하는 방향으로 가압하는 마력 제어 스프링(48, 49)과, 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력에 대항해서 경사판(15)을 구동하는 틸팅 액추에이터(16)를 구비한다. 액추에이터(16)의 작동에 의해 경사판(15)의 틸팅 각도가 바뀌게 되면, 경사판(15)에 추종해서 왕복 이동하는 피스톤의 스트로크 길이가 바뀌어, 가변 용량 펌프(11)의 토출 용량이 변화된다.
펌프 토출 유량 제어 장치(1)에는, 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg를 조정하는 로드 센싱 레귤레이터(60)[이하, 간단히 「레귤레이터(60)」라고 칭함]와, 레귤레이터(60)에 유도되는 작동 유압(제어압) Pc를 조정하는 마력 제어 레귤레이터(40)가 설치된다.
틸팅 액추에이터(16)는 마력 제어 레귤레이터(40) 및 레귤레이터(60)에 의해 조정되는 제어압 Pcg가 상승하면 경사판(15)의 틸팅 각도를 작게 하고, 가변 용량 펌프(11)의 토출 용량을 감소시킨다.
레귤레이터(60)와 틸팅 액추에이터(16)를 연통하는 제2 제어압 통로(56)에는, 교축부(57)가 개재 장착되어 있다. 교축부(57)에 의해, 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg의 압력 변동이 완화된다.
마력 제어 레귤레이터(40)는 3 포트 2 위치 전환 밸브이며, 포지션(40A)과 포지션(40B) 사이에서 이동하는 스풀(도시 생략)을 구비한다. 스풀의 일단부에는, 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력이 부여된다. 스풀의 타단부에는, 원압 통로(50)로부터 분기하는 분기 원압 통로(51)를 통해서 유도되는 가변 용량 펌프(11)의 토출압 P1이 작용한다. 스풀은 토출압 P1과 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력이 적합한 위치로 이동하고, 포지션(40A, 40B)의 개방도를 변화시킨다.
마력 제어 스프링(48, 49)은 일단부가 스풀에 연결되고, 타단부가 경사판(15)에 연계된다. 마력 제어 스프링(49)의 길이는 마력 제어 스프링(48)보다 짧게 형성된다. 마력 제어 스프링(48, 49)에 의한 가압력은, 경사판(15)의 틸팅각 및 스풀의 위치에 따라서 변화된다.
스풀이 받는 가변 용량 펌프(11)의 토출압 P1에 의한 구동력이 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력보다 작은 경우, 스풀은 포지션(40B)으로 전환되는 방향으로 이동한다. 포지션(40B)에서는 레귤레이터(60)에 접속되는 제1 제어압 통로(55)와, 탱크에 접속되는 저압 통로(59)가 연통하므로, 제1 제어압 통로(55)의 작동 유압 Pc가 저하된다.
한편, 스풀이 받는 가변 용량 펌프(11)의 토출압 P1에 의한 구동력이 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력보다 큰 경우, 스풀은 포지션(40A)으로 전환되는 방향으로 이동한다. 포지션(40A)에서는 레귤레이터(60)에 접속되는 제1 제어압 통로(55)와, 토출압 P1이 유도되는 분기 원압 통로(52)가 연통하므로, 제1 제어압 통로(55)의 작동 유압 Pc가 상승한다.
이와 같이 마력 제어 레귤레이터(40)는, 토출압 P1에 의한 구동력과 마력 제어 스프링(48, 49)의 가압력이 적합하도록 레귤레이터(60)에 유도되는 작동 유압 Pc를 조정한다. 펌프 회전 속도가 높게 되어도, 토출압 P1의 상승에 수반하여 마력 제어 레귤레이터(40)의 작동에 의해 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg가 높게 되므로, 가변 용량 펌프(11)의 토출 용량은 감소한다. 가변 용량 펌프(11)의 부하(일률)는 펌프 회전 속도에 관계없이, 대략 일정하게 되도록 조정된다.
또한, 마력 제어 레귤레이터(40)에는 마력 제어압 액추에이터(41)가 설치된다. 마력 제어압 액추에이터(41)는 마력 제어 신호압 포트(36)로부터 마력 제어 신호압 통로(46)를 통해서 유도되는 마력 제어 신호압 Ppw에 응하여 작동한다.
유압 셔블의 제어계는, 고부하 모드와, 저부하 모드로 전환된다. 마력 제어 신호압 Ppw는, 고부하 모드에서 낮게 되는 한편, 저부하 모드에서 높게 된다. 저부하 모드에서 마력 제어 신호압 Ppw가 높게 되면, 마력 제어 레귤레이터(40)의 스풀은 포지션(40A)으로 전환되는 방향으로 이동한다. 이로 인해, 작동 유압 Pc가 상승하고, 가변 용량 펌프(11)의 부하가 낮게 된다.
레귤레이터(60)는 3 포트 2 위치 전환 밸브이며, 포지션(60A)과 포지션(60B) 사이에서 이동하는 스풀(61)(도 2 참조)을 구비한다. 스풀(61)의 일단부에는 토출압 P1에 기초하여 컨트롤 밸브의 상류측에 생기는 신호압 Pps가 신호 포트(33)로부터 신호 통로(43)를 통해서 유도된다. 스풀(61)의 타단부에는 유압 실린더의 부하압에 기초하여 컨트롤 밸브의 하류측에 생기는 신호압 Pls가 신호 포트(34)로부터 신호 통로(44)를 통해서 유도된다. 또한, 스풀(61)의 타단부에는 LS 스프링(14)의 가압력이 부여된다. 스풀(61)은 컨트롤 밸브의 전후에 생기는 LS 차압(Pps-Pls)과, 후술하는 저항기(70)의 전후 차압(P3-P4)과, 스풀(61)의 타단부에 작용하는 LS 스프링(14)의 가압력이 적합한 위치로 이동한다.
예를 들어 붐, 아암, 버킷을 구동하는 각 유압 실린더 등의 부하가 큰 경우에는, 컨트롤 밸브의 하류측(부하측)으로부터 신호 포트(34)에 유도되는 신호압(부하압) Pls가 상승한다. 신호압 Pls가 상승한 것에 의해 LS 차압(Pps-Pls)이 작게 되면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 스풀(61)은 LS 스프링(14)의 가압력에 의해 포지션(60A)으로 유지된다. 포지션(60A)에서는, 마력 제어 레귤레이터(40)에 접속되는 제1 제어압 통로(55)와, 틸팅 액추에이터(16)에 접속되는 제2 제어압 통로(56)가 연통하므로, 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg는 마력 제어 레귤레이터(40)에 의해 조정되는 작동 유압 Pc에 기초하는 값이 된다.
한편, 붐, 아암, 버킷을 구동하는 각 유압 실린더 등의 부하가 작은 경우에는, 신호압(부하압) Pls가 낮게 된다. 신호압 Pls가 낮게 됨으로써 LS 차압(Pps-Pls)이 크게 되면, 스풀(61)은 LS 스프링(14)의 가압력에 대항해서 포지션(60B)으로 전환되는 방향으로 이동한다. 포지션(60B)에서는, 토출압 P1이 유도되는 분기 원압 통로(53)와, 틸팅 액추에이터(16)에 접속되는 제2 제어압 통로(56)가 연통하므로, 제어압 Pcg는 상승한다.
이와 같이 레귤레이터(60)는 LS 차압과 LS 스프링(14)의 가압력이 적합하도록 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg를 조정한다. 이에 의해, 유압 실린더의 부하가 증감해도 LS 차압(Pps-Pls)이 대략 일정하게 되도록 가변 용량 펌프(11)의 토출 용량이 제어된다.
분기 원압 통로(53)에는 교축부(54)가 개재 장착되고, 레귤레이터(60)에 유도되는 토출압 P1의 압력 변동이 완화되도록 되어 있다.
펌프 토출 유량 제어 장치(1)에는 펌프 회전 속도가 상승함에 따라서 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량을 어느 정도의 비율로 변화(증가)시킬지를, 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 조정하는 게인 조정 기구가 설치된다. 게인 조정 기구는, 정용량 펌프(12)로부터 토출되는 작동유를 유도하는 신호압 통로(24)에 개재 장착되는 저항기(70)와, 저항기(70)의 전후 차압(P3-P4)에 따라서 레귤레이터(60)를 구동하여 제어압 Pcg를 조정하는 제어압 액추에이터(90)에 의해 구성된다.
도 2는 레귤레이터(60), 제어압 액추에이터(90) 및 저항기(70)를 도시하는 단면도이다. 이하, 이들의 구체적인 구성에 대해 설명한다.
펌프 토출 유량 제어 장치(1)는, 제1 하우징(101) 및 제2 하우징(201)을 구비한다. 제1 하우징(101)에는 저항기(70)가 수용된다. 제2 하우징(201)에는 레귤레이터(60) 및 제어압 액추에이터(90)가 수용된다. 이에 한정하지 않고, 제1 하우징(101) 및 제2 하우징(201)이 일체로 형성되는 구성으로 해도 좋다.
제2 하우징(201)에는 레귤레이터(60)의 스풀(61)을 수용하는 스풀 수용 구멍(202)과, 제어압 액추에이터(90)의 피스톤(91)을 수용하는 피스톤 수용 구멍(203)이 동축 상에 형성된다.
원기둥 형상의 스풀(61)과 피스톤(91)이란, 서로 동축 상에 연장되어 일체 형성된다. 이에 한정되지 않고, 스풀(61)과 피스톤(91)은 별도의 부재로 형성되고, 서로 연결되는 구성으로 해도 좋다.
스풀(61)은 스풀 수용 구멍(202)의 개구 단부로부터 돌출된 선단부를 갖는다. 스풀(61)의 선단부와 제2 하우징(201)에 설치되는 플러그(210) 사이에 압력실(204)이 구획 형성된다. 압력실(204)에는, 플러그(210)에 형성되는 신호 통로(통과 구멍)(43), 신호 포트(33) 및 플러그(210)에 접속되는 배관(도시 생략)을 통해서 컨트롤 밸브의 상류측에 생기는 신호압 Pps가 유도된다.
스풀(61)은, 그 선단이 플러그(210)에 접촉함으로써, 도 2에서 우측 방향으로의 이동이 규제된다.
스풀(61)은 피스톤 수용 구멍(203)의 개구 단부로부터 돌출된 기단부를 갖는다. 스풀(61)의 기단부와 제2 하우징(201)에 설치되는 가이드 슬리브(225) 및 플러그(221) 사이에 압력실(205)이 구획 형성된다. 압력실(205)에는, 제2 하우징(201)에 형성되는 신호 통로(통과 구멍)(44), 신호 포트(34) 및 제2 하우징(201)에 접속되는 배관(도시 생략)을 통하여 컨트롤 밸브의 하류측에 생기는 신호압 Pls가 유도된다.
피스톤 수용 구멍(203)의 개구 단부에는 가이드 슬리브(225)가 끼워 맞추게 된다. 가이드 슬리브(225)의 내주에 스풀(61)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다.
플러그(221)의 내부에는, LS 스프링(14)의 가압력을 조정하는 조절 기구(220)가 설치된다. 조절 기구(220)는 플러그(221)에 나사 결합하는 조절 로드(222)와, 플러그(221)의 내부에 미끄럼 이동 가능하게 수용되는 스프링 받이부(223)와, 스풀(61)의 기단부에 설치되는 스프링 받이부(224)를 구비한다. 코일 형상의 LS 스프링(14)은 스프링 받이부(224)와 스프링 받이부(223) 사이에 압축되어 개재 장착된다. 조절 로드(222)의 나사 결합 위치를 바꿈으로써, LS 스프링(14)의 가압력이 조절된다.
제1 하우징(101)과 제2 하우징(201)에는, 전술한 분기 원압 통로(53), 제1 제어압 통로(55) 및 제2 제어압 통로(56)가 형성된다. 스풀(61)의 중간 정도에는 제1 랜드부(62) 및 제2 랜드부(63)가 형성된다. 스풀(61)의 스트로크에 따라서, 제2 제어압 통로(56)와 분기 원압 통로(53)가 연통하는 개방도 또는 제2 제어압 통로(56)와 제1 제어압 통로(55)가 연통하는 개방도가 변화된다.
LS 스프링(14)의 가압력에 의해 스풀(61)이 도 2에 도시하는 바와 같이 포지션(60A)에 유지되는 상태에서는, 전술한 바와 같이, 제1 제어압 통로(55)와 제2 제어압 통로(56)가 연통하므로, 제어압 Pcg는 마력 제어 레귤레이터(40)에 의해 조정되는 작동 유압 Pc에 기초하는 값이 된다.
한편, 스풀(61)이 LS 스프링(14)의 가압력에 대항해서 도 2에 있어서 좌방향으로 이동해서 포지션(60B)으로 전환되면, 분기 원압 통로(53)와 제2 제어압 통로(56)가 연통하므로, 제어압 Pcg는 상승한다.
다음에, 제어압 액추에이터(90)의 구성에 대해 설명한다.
제어압 액추에이터(90)는 스풀(61)을 구동하는 피스톤(91)을 구비한다. 피스톤(91)은 스풀(61)의 중간 정도에 설치된다. 피스톤(91)은, 그 외주가 피스톤 수용 구멍(203)의 내주에 미끄럼 접촉하여, 피스톤 수용 구멍(203)을 제1 압력실(92)과 제2 압력실(93)로 구획한다.
제1 하우징(101)과 제2 하우징(201)에는, 제1 압력실(92)과 신호압 통로(24)의 저항기(70)보다 상류측을 연통하는 상류측 제어압 연통로(94)와, 제2 압력실(93)과 신호압 통로(24)의 저항기(70)보다 하류측을 연통하는 하류측 제어압 연통로(95)가 설치된다.
신호압 통로(24)에 있어서의 저항기(70)의 상류측 압력 P3은 상류측 제어압 연통로(94)를 통해서 제1 압력실(92)로 유도되고, 저항기(70)의 하류측 압력 P4는 하류측 제어압 연통로(95)를 통해서 제2 압력실(93)로 유도된다. 저항기(70)의 전후 차압(P3-P4)이 높아지면, 피스톤(91)에 작용하는 압력차에 의해 스풀(61)은 도 2에 있어서 우측 방향으로 이동한다. 이 결과, 포지션(60A)의 개방도, 즉, 제1 제어압 통로(55)와 제2 제어압 통로(56)가 연통하는 개방도가 커지므로, 틸팅 액추에이터(16)에 유도되는 제어압 Pcg는, 마력 제어 레귤레이터(40)에 의해 조정되는 작동 유압값 Pc에 기초하는 값이 된다.
다음에, 저항기(70)의 구성에 대해 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 저항기(70)는 신호압 통로(24)에 서로 병렬로 개재 장착되는 고정 교축부(71) 및 체크 밸브(80)를 구비한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 체크 밸브(80)는 신호압 통로(24) 상에 설치되는 시트(81)와, 시트(81)의 하류측에 배치되는 포핏(82)과, 포핏(82)을 시트(81)에 가압하는 스프링(89)을 구비한다.
제1 하우징(101)에는 포핏(82)을 수용하는 포핏 수용 구멍(102)이 형성된다. 포핏 수용 구멍(102)의 일단부에는 테이퍼 형상의 시트(81)가 형성된다.
포핏(82)은 시트(81)에 착좌하는 밸브체부(83)와, 밸브체부(83)를 지지하는 샤프트(84)를 구비한다. 밸브체부(83)는 원기둥 형상으로 형성되고, 시트(81)에 착좌하는 부위가 테이퍼 형상으로 형성된다. 샤프트(84)는 밸브체부(83)보다 소직경의 원기둥 형상으로 형성된다. 포핏(82)과 샤프트(84)는 서로 동축 상에 연장되어 일체 형성된다. 이에 한정되지 않고, 포핏(82)과 샤프트(84)는 별도의 부재로 형성되고, 서로 연결되는 구성으로 해도 좋다.
신호압 통로(24)는 시트(81)에 착좌하는 포핏(82)에 의해 상류부(24A)와, 하류부(24B)로 구획된다.
상류부(24A)는 신호압 통로(24)를 통해서 정용량 펌프(12)의 토출구에 연통함과 함께, 상류측 제어압 연통로(94)를 통해서 제어압 액추에이터(90)의 제1 압력실(92)에 연통하고 있다.
하류부(24B)는 신호압 통로(24)를 통해서 신호압 포트(32)에 연통함과 함께, 하류측 제어압 연통로(95)를 통해서 제어압 액추에이터(90)의 제2 압력실(93)에 연통하고 있다.
고정 교축부(71)는 포핏(82)의 내부에 형성되고, 시트(81)에 착좌하는 포핏(82)을 우회해서 상류부(24A)와 하류부(24B)를 연통한다.
고정 교축부(71)는 포핏(82)의 축 상에 개구되어 상류부(24A)에 연통하는 상류측 교축 구멍(72)과, 상류측 교축 구멍(72)에 접속해서 하류부(24B)에 연통하는 하류측 교축 구멍(73)을 구비한다.
상류측 교축 구멍(72)은 포핏(82)의 축방향으로 연장되어 있고, 그 상류 단부는 밸브체부(83)의 선단면에 개구되고, 그 하류 단부는 하류측 교축 구멍(73)의 중간 정도에 개구된다.
하류측 교축 구멍(73)은 포핏(82)의 직경 방향으로 연장되어 있고, 그 양단부는 밸브체부(83)의 외주에 각각 개구된다.
정용량 펌프(12)로부터 신호압 통로(24)에 토출되는 작동유는, 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이, 상류부(24A)로부터 상류측 교축 구멍(72), 하류측 교축 구멍(73)을 통해서 하류부(24B)로 흐른다.
상류측 교축 구멍(72)의 단면적은 하류측 교축 구멍(73)의 단면적보다 작게 형성되어 있고, 고정 교축부(71)의 유로 단면적은 단계적으로 확대된다. 이에 의해, 고정 교축부(71)를 통과하는 작동유의 흐름에 흐트러짐이 생기는 것이 억제되고, 고정 교축부(71)의 전후 차압이 변동되는 것을 억제된다. 고정 교축부는, 상기 구성으로 한정되지 않고, 밸브체부(83)가 시트(81)에 착좌하고 있을 때에, 밸브체부(83)와 시트(81) 사이를 약간의 작동유가 흐르도록, 예를 들어 시트(81) 또는 밸브체부(83)에 상류부(24A)와 하류부(24B)를 연통하는 홈을 형성해도 좋다.
제1 하우징(101)에는 통 형상의 가이드 하우징(103)이 포핏 수용 구멍(102)에 설치된다. 샤프트(84)는 가이드 하우징(103)의 내주에 미끄럼 이동 가능하게 지지된다.
가이드 하우징(103)에는 스프링(89)의 가압력을 조정하는 조절 기구(110)가 설치된다.
조절 기구(110)는 샤프트(84)의 기단부에 설치되는 스프링 받이부(114)와, 가이드 하우징(103)의 내부에 미끄럼 이동 가능하게 수용되는 스프링 받이부(113)와, 스프링 받이부(113)의 위치를 조절하는 조절 로드(111)를 구비한다.
코일 형상의 스프링(89)은 스프링 받이부(113)와 스프링 받이부(114) 사이에 압축되어 개재 장착되어, 샤프트(84)를 축 방향으로 가압한다.
스프링 받이부(113)는 스프링(89)의 일단부가 접촉하는 본체부(116)와, 본체부(116)로부터 스프링(89)의 내측으로 돌출된 돌출부(115)를 갖는다. 본체부(116)와 돌출부(115)는 일체로 형성된다. 이에 한정되지 않고, 본체부(116)와 돌출부(115)를 별도의 부재로 형성하고, 서로 연결하는 구성으로 해도 좋다.
원기둥 형상의 본체부(116)의 외주에는 홈이 형성되고, 그 홈에 O링(117)이 개재 장착된다. 본체부(116)의 외주는 O링(117)을 통해서 가이드 하우징(103)의 내주에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다. 스프링(89)을 수용하는 수용실로서의 스프링 수용실(107)은 O링(117)에 의해 외부에 대해 밀봉된다.
돌출부(115)는 본체부(116)로부터 축방향으로 연장되고, 본체부(116)보다 소직경의 원기둥 형상으로 형성되고, 그 선단이 샤프트(84)의 기단부에 대치한다.
가이드 하우징(103)에 플러그(104)가 설치되고, 플러그(104)에 조절 로드(111)가 나사 결합해서 설치된다.
조절 로드(111)의 나사 결합 위치를 바꿈으로써, 조절 로드(111)에 접촉하는 스프링 받이부(113)가 축방향으로 이동하여, 스프링(89)의 가압력이 바뀌게 된다. 이에 의해, 체크 밸브(80)의 개방 밸브압이 바뀌므로, 펌프 회전 속도가 상승함에 따라서 체크 밸브(80)가 개방되는 타이밍을 조절할 수 있다.
또한, 조절 로드(111)의 나사 결합 위치를 바꿔서, 스프링 받이부(113)의 돌출부(115)를 샤프트(84)의 기단부에 접촉시키면, 밸브체부(83)는 시트(81)에 접촉한 상태가 된다. 이 경우, 펌프 회전 속도가 상승해도, 체크 밸브(80)가 개방되지 않으므로, 펌프 회전 속도의 상승에 따라서, 저항기(70)의 전후 차압은 일정한 비율로 계속해서 상승한다. 즉, 펌프 회전 속도가 상승해도 저항기(70)의 전후 차압의 변화율은 전환되는 일이 없다.
상술한 구성으로 한정되지 않고, 스프링 받이부(113)와 조절 로드(111)가 일체로 형성되는 구성으로 해도 좋다.
가이드 하우징(103)의 내부에는, 스프링(89)을 수용하는 스프링 수용실(107)이 설치된다. 스프링 수용실(107)은 가이드 하우징(103)의 내벽과 스프링 받이부(113)와 샤프트(84) 사이에 구획 형성된다. 스프링 수용실(107)의 용적은 포핏(82)의 개폐 작동 시에 샤프트(84)가 이동하는 데 수반해서 확장 수축한다.
샤프트(84)의 내부에는, 스프링 수용실(107)과 하류부(24B)를 연통하는 연통로(120)가 설치된다. 연통로(120)는 샤프트(84)의 축방향으로 연장되는 축 구멍(121)과, 축 구멍(121)의 중간 정도로부터 샤프트(84)의 직경 방향으로 연장되는 통과 구멍(122) 및 통과 구멍(123)을 갖는다. 축 구멍(121)의 일단부는 스프링 수용실(107)에 개구되고, 축 구멍(121)의 타단부는 통과 구멍(122)을 통해서 하류부(24B)에 연통한다. 스프링 받이부(113)의 돌출부(115)가 샤프트(84)의 기단부에 접촉하여, 축 구멍(121)의 일단부가 폐쇄된 상태라도, 축 구멍(121)은 통과 구멍(123)을 통해서 스프링 수용실(107)에 연통한다.
포핏(82)이 밸브 개방될 때, 스프링 수용실(107)의 작동유는 연통로(120)를 통해서 하류부(24B)에 유출된다. 포핏(82)이 밸브 폐쇄될 때, 하류부(24B)의 작동유는 연통로(120)를 통해서 스프링 수용실(107)에 유입됨으로써, 포핏(82)은 원활하게 개폐된다.
다음에, 펌프 토출 유량 제어 장치(1)가 펌프 회전 속도에 대한 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량의 게인을 전환하는 동작에 대해 설명한다.
정용량 펌프(12)의 펌프 회전 속도가 낮고, 고정 교축부(71)의 전후 차압이 소정값에 도달할 때까지는, 체크 밸브(80)가 폐쇄되고, 고정 교축부(71)가 작동유의 흐름에 부여하는 저항에 의해 전후 차압(P3-P4)이 생긴다. 저항기(70)의 전후 차압이 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 높아짐에 따라, 레귤레이터(60)의 포지션(60A)측의 개방도가 크게 되므로, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량은 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 소정의 비율(게인)로 증가한다.
정용량 펌프(12)의 펌프 회전 속도가 더 상승하여, 고정 교축부(71)의 전후 차압이 소정값을 초과해서 상승하면, 포핏(82)이 스프링(89)의 가압력에 대항해서 시트(81)로부터 이격되어 체크 밸브(80)가 개방되고, 작동유가 포핏(82)과 시트(81) 사이의 유로와 고정 교축부(71)의 양쪽을 흐른다. 저항기(70)의 유로 면적이 확대되어 작동유의 흐름에 부여되는 저항이 작게 됨으로써, 펌프 회전 속도의 상승에 대해 저항기(70)의 전후 차압이 변화되는 비율은 작게 된다. 이에 수반하여, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량이 증가하는 비율(게인)도 작게 된다.
도 3은 펌프 회전 속도에 대한 제어 유량[가변 용량 펌프(11)의 토출 유량] 및 LS 차압의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 3에 있어서, 파선은 종래 장치에 의한 특성을 나타내고, 실선은 본 발명의 펌프 토출 유량 제어 장치(1)에 의한 특성을 나타낸다. 종래 장치에서는, 저항기에 고정 교축부만을 구비하므로, 제어 유량 및 LS 차압이 펌프 회전 속도의 전체 영역에서 일정한 비율로 상승하고 있다. 한편, 본 발명의 펌프 토출 유량 제어 장치(1)에 있어서의 제어 유량 및 LS 차압은, 체크 밸브(80)가 폐쇄되어 있는 펌프 회전 속도의 저중속도 영역에서는 종래 장치보다 큰 비율로 상승하고, 체크 밸브(80)가 개방되는 중고속도 영역에서는 종래 장치보다 작은 비율로 상승한다.
이상의 본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 작용 효과를 발휘한다.
펌프 회전 속도가 상승하여, 고정 교축부(71)의 전후 차압이 소정값을 초과해서 상승하는 데 수반하여 포핏(82)이 스프링(89)의 가압력에 대항해서 시트(81)로부터 이격되어 체크 밸브(80)가 개방된다. 이에 의해, 저항기(70)의 전후 차압이 변화되는 비율은 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 작게 되고, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량이 증가하는 비율도 펌프 회전 속도의 상승에 따라서 작게 전환된다.
이에 의해, 펌프 저중회전 속도 영역에서는 펌프 회전 속도의 변화에 대한 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량의 변화를 크게 하여, 펌프 회전 속도에 따른 작업기의 조작성이 확보된다. 한편, 펌프 중고회전 속도 영역에서는, 펌프 회전 속도의 변화에 대한 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량의 변화가 작게 됨으로써, 작업기의 작업 효율이 유지된다.
포핏(82)의 내부에 고정 교축부(71)가 형성됨으로써, 포핏(82)을 수용하는 제1 하우징(101)에 고정 교축부를 형성할 필요가 없어, 간편한 구조를 제공하고, 저항기(70)의 소형화가 도모된다.
고정 교축부(71)는 포핏(82)에 개구되어 신호압 통로(24)의 시트(81)보다 상류측에 연통하는 상류측 교축 구멍(72)과, 상류측 교축 구멍(72)에 접속해서 신호압 통로(24)의 시트(81)보다 하류측에 연통하는 하류측 교축 구멍(73)을 갖고, 상류측 교축 구멍(72)의 단면적이 하류측 교축 구멍(73)의 단면적보다 작게 형성되므로, 고정 교축부(71)를 통과하는 작동유의 흐름에 흐트러짐이 생기는 것을 억제할 수 있어, 고정 교축부(71)의 전후 차압을 안정시킬 수 있다.
포핏(82)은 신호압 통로(24)의 시트(81)에 착좌하는 밸브체부(83)와, 밸브체부(83)를 지지하는 샤프트(84)를 갖고, 샤프트(84)를 축 방향으로 가압하는 스프링(89)을 수용하는 스프링 수용실(107)과, 신호압 통로(24)의 시트(81)보다 하류측과 스프링 수용실(107)을 연통하는 연통로(120)를 구비하므로, 신호압 통로(24)의 시트(81)보다 하류측의 작동 유압이 스프링 수용실(107)에 유도됨으로써, 시트(81)보다 상류측에 생기는 작동 유압의 변동이 스프링 수용실(107)에 유도되는 것을 억제할 수 있어, 포핏(82)의 개방도가 안정된다.
포핏(82)의 축 방향으로 변위시켜 스프링(89)의 가압력을 조절하는 조절 로드(111)를 구비하고, 조절 로드(111)가 포핏(82)의 개방 밸브 작동을 규제하는 위치로 이동하므로, 조절 로드(111)가 포핏(82)의 개방 밸브압을 조절함으로써, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량의 변화 비율이 전환되는 펌프 회전 속도를 변경할 수 있다. 또한, 조절 로드(111)가 포핏(82)의 개방 밸브 작동을 규제함으로써, 가변 용량 펌프(11)의 토출 유량의 증가 비율이 전환되는 일 없이, 펌프 회전 속도에 따른 작업기의 조작성이 얻어진다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타냈는 데 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정되는 취지는 아니다.
본원은 2013년 3월 27일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-66836에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 인용된다.

Claims (5)

  1. 레귤레이터에 의해 조정되는 제어압이 높아짐에 따라서 가변 용량 펌프의 토출 유량이 감소하도록 제어되는 펌프 토출 유량 제어 장치이며,
    상기 가변 용량 펌프와 공통인 구동원에 의해 구동되는 정용량 펌프와,
    상기 정용량 펌프로부터 토출되는 작동 유체가 흐르는 신호압 통로에 개재 장착되는 저항기와,
    상기 저항기의 전후 차압이 높아짐에 따라서 상기 레귤레이터를 구동하여 상기 제어압을 저하시키는 제어압 액추에이터를 구비하고,
    상기 저항기는, 상기 신호압 통로에 서로 병렬로 개재 장착되는 고정 교축부 및 체크 밸브를 구비하고,
    상기 체크 밸브는,
    상기 신호압 통로에 개재 장착되는 시트와,
    상기 시트의 하류측에 배치되는 포핏과,
    상기 포핏을 상기 시트에 가압하는 스프링을 구비하는, 펌프 토출 유량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 교축부는 상기 포핏의 내부에 형성되는, 펌프 토출 유량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 교축부는,
    상기 포핏에 개구되어 상기 신호압 통로의 상기 시트보다 상류측에 연통하는 상류측 교축 구멍과,
    상기 상류측 교축 구멍에 접속해서 상기 신호압 통로의 상기 시트보다 하류측에 연통하는 하류측 교축 구멍을 갖고,
    상기 상류측 교축 구멍의 단면적이 상기 하류측 교축 구멍의 단면적보다 작게 형성되는, 펌프 토출 유량 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포핏은,
    상기 신호압 통로의 시트에 착좌하는 밸브체부와,
    상기 밸브체부를 지지하는 샤프트를 갖고,
    상기 샤프트를 축 방향으로 가압하는 상기 스프링을 수용하는 수용실과,
    상기 신호압 통로의 상기 시트보다 하류측과 상기 수용실을 연통하는 연통로를 더 구비하는, 펌프 토출 유량 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포핏의 축 방향으로 변위시켜 상기 스프링의 가압력을 조절하는 조절 로드를 더 구비하고,
    상기 조절 로드가 상기 포핏의 개방 밸브 작동을 규제하는 위치로 이동하는, 펌프 토출 유량 제어 장치.
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