JPH03124981A - 可変容量型ポンプ - 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、例えば射出成形機などにおけるシリンダ等
のアクチュエータに作動圧油を供給する可変容量型ポン
プに関し、特に吐出量可変要素へ操作力を与えるための
操作ピストンの圧力室内のパイロット圧油圧力を、単一
の比例電磁制御弁を用いて吐出圧および吐出流量の測定
電気量に基づく閉ループフィードバック制御方式で制御
することにより、操作ピストンを変位させて吐出量可変
要素の位置制御をし、これによって吐出圧力および吐出
流量をコントロールする可変容量型ポンプに関するもの
である。

［従来の技術］ 特開昭６２−５５４８４号公報には、圧力と流量の設定
を電気信号で与え、吐出量可変要素の変位制御を単一の
比例電磁制御弁による閉ループの電気−油圧制御系で行
うことにより、吐出ラインに流量制御弁を挿入すること
なくポンプ吐出量と流量を可変要素の変位によって制御
するようにしたロードセンシング制御方式の可変容量型
ポンプが示されている。

この可変容量型ポンプでは、吐出量可変要素へ操作力を
与えるための操作ピストンの圧力室内のパイロット圧力
を、自己の吐出圧油の一部の導入により増圧またはタン
クへの導出により降圧させるように、単一の比例電磁制
御弁を用いて吐出圧および吐出流量の測定電気量に基づ
く閉ループフィードバック制御をすることにより、吐出
量可変要素を操作ピストンを介してばね力に対抗して位
置制御し、設定圧力以下では吐出流量を設定値に保つと
共に吐出圧が設定圧力に達したときには前記可変要素を
吐出流量が必要最小限になるカットオフ位置に変位させ
ている。

このタイプの可変容量型ポンプにおいては、吐出ライン
中に流量制御弁を挿入することなく、自己圧により吐出
量可変要素の変位量を制御することによって吐出流量と
吐出圧とを制御しているため、特に数ｊ２　／ｍｉｎ程
度の微小流量制御状態の低圧時に吐出流量が設定値より
多くなる傾向がある。

すなわち、−数的な可変容量型ポンプと同様に前述のタ
イプの従来の可変容量型ポンプでもフルカットオフ時の
可変要素の安定性を向上させるためのパイロット流れの
ドレン量の主要量を確保するために、操作ピストンがフ
ルカットオフ位置に達したときに操作ピストンによりト
レンへ開かれるブリード穴が前記圧力室の周壁の特定の
位置に固定的に穿たれているが、制御流量が数Ｉｔ　／
ｍｉｎ程度の微小流量になると、操作ピストンはほぼフ
ルカットオフ位置と同等の位置で作動し、パイロット流
量がブリード穴からトレンへ逃げる状態となる。このた
め、小流量制御状態で圧力を下げて行くと圧力室に作用
するパイロット圧力も低下し、それに応じてパイロット
流量も低下するため、ブリード穴からのパイロット流量
の逃げ量との兼合いでパイロット圧が立たなくなる。

したがって操作ピストンを押し込むことができなくなり
、可変要素がばね力で吐出量増加方向へ変位してしまい
、吐出流量が指令に反して増加して吐出量を制御するこ
とができなくなるという短所があった。

この短所を解決するために、実開昭６４−０４１６８１
号には、可変容量型ポンプに補助ポンプを連結して二速
式ポンプにし、吐出量可変要素を制御するパイロット圧
を可変容量型ポンプの負荷への吐出ラインから供給する
と共に、この吐出ラインの圧力が所定の圧力値以下にな
ったときに、パイロット圧油を外部の補助ポンプから補
うことにより微小流量制御状態での低圧時におけるパイ
ロット流量の不足分を補充し、低圧からカットオフ時ま
で安定した制御流量を負荷に供給することができるよう
にした自己圧−外部パイロット圧切換方式の可変容量型
ポンプがこの出願の出願人から提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の前記自己圧−外部パイロット圧切換方式の可変容
量型ポンプでは、第２図に示すように、自己圧制御時の
負荷への実吐出ＦｃＱはメインポンプの理論吐出土から
前記比例電磁制御弁等のパイロット弁でのドレン量およ
び吐出量可変要素におけるドレン量を差引いた値となっ
ており、一方、負荷圧が低下して補助ポンプによる外部
パイロット制御に切り換わるとメインポンプ吐出量から
の前記ドレン量の差引きがなくなるので、比例型６ｎ制
御弁が同じ制御入力で作動しているかぎり第２図にハツ
チングで示したように負荷への吐出量が前記差引きドレ
ン量に相当する分だけ設定値よりも多くなってしまい、
低圧領域の特に小流量制御状態で負荷への吐出流量か正
確に制御できないという問題が生じる。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、低圧領域で吐出量が設定値より多くなることを
簡単な電気回路の付設によって前記パイロット切換に伴
って阻止し、低圧領域を含めて直線的な吐出圧−流量特
性をもった自己圧−外部パイロット圧切換方式の可変容
量型ポンプを１是イ共することを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ この発明の可変容量型ポンプは、吐出量可変要素へ操作
力を与えるための操作ピストンの圧力室内のパイロット
圧油圧力を単一の比例電磁制御弁を用いて吐出圧および
吐出流量の測定電気量に基づく閉ループフィードバック
制御方式で制御することにより操作ピストンを変位させ
て吐出量可変要素の位置制御をする可変容量型ポンプで
あり、前記吐出量可変要素による吐出量制御を受けるメ
インポンプ要素と、該メインポンプ要素と共に回転駆動
される外部パイロット圧油吐出用の補助ポンプ要素と、
前記メインポンプ要素からの吐出圧が予め定められた切
換圧力以上のときは前記メインポンプ要素の吐出圧油の
一部をパイロット圧油として前記比例電磁制御弁へ導く
と共に前記メインポンプ要素からの吐出圧が前記切換圧
力以下のときは前記補助ポンプ要素の吐出圧をパイロッ
ト圧油として前記比例電磁制御弁へ導くようにパイロッ
トラインを切り換える切換弁装置を備え、更に前述の課
題を解決するために、前記補助ポンプ要素の吐出圧を前
記パイロット圧油として前記比例電磁制御弁へ導く際に
前記吐出圧の測定電気量に応じて前記比例電磁制御弁へ
の流量設定指令信号の振幅を予め定められた補正流量分
だけ減じる流ユ補正電気回路を更に備えたものである。

［作　用］ この発明においては、メインポンプ要素による自己圧パ
イロット制御状態から負荷圧が低下して前記切換弁装置
により補助ポンプによる外部パイロット制御に切り換わ
ると、メインポンプ吐出量からの前記ドレン量の差引き
がなくなるのに応じて、前記吐出圧の測定電気量に応答
して前記流量補正電気回路が前記比例電磁制御弁への流
量設定指令信号の振幅を前記差引ぎドレン量に相当する
流量分だけ減少させ、従って同じ設定流量指令信号ポン
プが作動していてもメインポンプの吐出量が前記差引き
ドレン量に相当する分だけ少なくなるので、外部特性と
しての圧力−流量特性が低圧領域を含めて全域で直線状
に設定値に従うようになる。この動作は可逆的であり、
負荷圧が低圧領域から上昇してメインポンプが外部パイ
ロット制御状態から自己圧パイロット制御状態に切り換
わる場合には前記補正が行なわれなくなり、補正量相当
分の吐出量がパイロットラインへ前記ドレン量分として
補われることになる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例に係る可変容量型ポンプの
構成を一部ブロック図形式で示す電気−油圧回路図であ
る。

この実施例の可変容量型ポンプは、原動機（図示せず）
で回転駆動される可変容量型のメインポンプ要素１１と
、このポンプ要素１１の押退は容積をその変位によって
変えてメインポンプの吐出量を変化させる吐出量可変要
素（例えばアキシャルピストンポンプでは斜板ヨーク）
１２と、ヨークリターンばねＩ３などの力に対抗して前
記可変要素１２を変位させるためにその尾端の圧力室１
４ａの油圧力で変位制御される操作ピストン１４とを含
む可変容量型ポンプアッセンブリーを備えている。この
ポンプのパイロット圧の制御のための各要素、すなわち
、比例′Ｎ、６１制御弁１５、安全弁１６、パイロット
リリーフ弁２１および制御アンプ装置２０などは、例え
ばポンプハウジングの端部カバーなどに組付けられる。

この他に、ポンプ吐出量に対応した量として可変要素１
２の変位量を電気信号として検出する変位検出器１７お
よびポンプ吐出圧を電気信号として検出する圧力センサ
１８が設けられており、アンプ装置２０の入力端子１９
ａ、１９ｂに入力された圧力と流量の各設定指令信号に
対して各々フィードバック信号を与えている。

以上がメインポンプの構成であり、後述するパイロット
ラインｐｐに圧油が与えられたときに、パイロット切換
圧設定用のリリーフ弁５の設定圧力の範囲内で、吐出量
可変要素１２へ操作力を与えるだめの操作ピストン１４
の圧力室１４ａのパイロット圧油圧力を、比例電磁制御
弁１５を用いてメインポンプ要素１１の吐出圧および吐
出流量の測定電気量に基づく閉ループフィードバラク制
御により制御し、操作ピストン１４を変位させて可変要
素１２の位置制御をし、流量・圧力の制御を行なう。

この実施例では、吐出圧力Ｐが前記リリーフ弁５の設定
圧力以下となる低圧領域においてはパイロット圧油は全
量が補助ポンプ４から与えられるようになっている。す
なわち補助ポンプ４は例えばポンプ本体ハウジングの端
部カバー側に設けられており、この補助ポンプ４は、メ
インポンプ要素１１のロータ回転軸に直結されている。

補助ポンプ４の吐出圧力は前記リリーフ弁５によって上
限を規制されている。補助ポンプ４の吐出口とパイロッ
トラインＰＰとの間に接続されているのはセレクタ弁６
であり、このセレクタ弁６は、パイロット圧油の導入路
をメインポンプ目と補助ポンプ４との何れかの吐出ライ
ンに切り換える油圧パイロット方式の切換弁からなって
いる。すなわち、セレクタ弁６はメインポンプ１１の吐
出圧と前記リリーフ弁５で制御された補助ポンプ４の吐
出圧とを両端に受けて作動し、この作動によってメイン
ポンプ吐出圧がリリーフ弁５の設定圧以上のときはメイ
ンポンプ１１からの吐出圧油の一部をパイロットライン
９へ導入し、メインポンプ吐出圧がリリーフ弁５の設定
圧以下のと各は補助ポンプ４からの吐出圧油をパイロッ
トライン９へ導入する。

制御アンプ装置２０の設定流量信号入力端子１９ｂ側に
挿入されているのは流量補正電気回路２２であり、この
流量補正電気回路２２は総合特性としてメインポンプ１
１の吐出圧ＰＬが前記パイロットリリーフ弁５の設定圧
Ｐ１に対してＰ、、＞Ｐ＋で補正量が平、ｐＬ≦Ｐ１′
で端子１９ｂの設定流量信号に対して所定の設定補正量
だけ振幅を減じる補正特性を持つものである。

流量補正電気回路２２は図示の例では四つの端子２３ａ
、２：ｌｂ、２３ｃ、２３ｄを有し、構成要素として、
圧力検出信号の加算演算要素２４と、零リミッタ回路２
５と、振幅リミッタ回路２６およびそのリミッタレベル
調整器２７と、流量信号の加算演算要素２８とを備えて
いる。

前記端子２３ａ前記圧カセンサ１８からの吐出圧検出信
号（正価）を受けて前記加算演算要素２４の一方の入力
端へ与え、この加算演算要素２４の他方の入力端に接続
された前記端子２３ｂへは、調整可能な設定手段２１に
よって前記パイロットリリーフ弁５の設定圧に対応して
設定された切換圧設定信号（負値）が人力されている。

また前記端子２３ｃは前記流量設定信号入力端子１９ｂ
から流量設定信号を受取り、さらに前記端子２３ｄはア
ンプ装置２０へ補正済みの流量指令を与える。

圧力検出信号の加算演算要素２４では前記圧力センサ１
８からの吐出圧検出信号（正価）と前記切換圧設定信号
（負値）との加算が行なわれ、これは実質的には減算処
理である。

加算演算要素２４の出力を受は取る前記；リミッタ回路
２５は、ＰＬ＞Ｐ、で出力をτレベルに保ち、ＰＬ≦Ｐ
１でＰＬに比例した負の出力を生じる。この出力は振幅
リミッタ回路２６で振幅の絶対値が所定レベルＱｅに制
限され、この制限レベルＱｃは前記調整器２７によって
予め定められている。すなわち調整器２７によるリミッ
タレベルの設定は前述補正量を与えるものであり、個々
のポンプについてそのパイロット系のドレン量の大きさ
に応じて設定調整されるものである。

振幅リミッタ回路２６からの出力は、ｐ、＞ｐ、て；レ
ベル、Ｐ、≦Ｐ、でＰＬに比例し且つ振幅をＱＣに制限
された負の補正信号であり、これが流量信号の加算演算
要素２８で端子１９ｂからの設定流量信号に加算される
。この場合も流量設定信号が正値であるので実質上は流
量設定信号から前記補正信号を減算する処理が行なわれ
る。

このようにして、吐出圧ＰＬがＰ、以下の低圧領域にお
けるアンプ装置２０への流量指令の減算補正か行なわれ
るので、前記変位検出器１７からの流量フィードバック
信号による比例型６ｎ制御弁１５の閉ループ流量制御は
、ＰＬ＞Ｐｌでは流量補正を受けず、ＰＬ≦Ｐ、のとき
のみ設定補正量Ｑｃだけ流量指令が減少した状、態で行
なわれ、結果として低圧領域からカットオフ圧力までの
広い圧力範囲に亙って設定流量信号に対応した直線的な
流量特性が得られるようになるものである。

尚、前記補助ポンプ４としては、前記リリーフ弁５の設
定圧以下の低圧領域の負荷圧においてメインポンプ要素
１１の吐出量可変要素１２の制御に必要なパイロット油
圧を供給し、従ってその特性としては吐出圧の昇圧・降
圧のレスポンスに優れ、サージ圧や負荷変動に安定なシ
ョックの少ないものが好ましい。

Ｕ発明の効果］ この発明は以上説明したように、低い負荷圧の制御領域
において前記切換弁装置により補助ポンプによる外部パ
イロット制御に切り換わると、そのときのメインポンプ
吐出圧に応答して流量補正電気回路が前記比例電磁制御
弁への流量指令を前記差引ぎトレン量に相当する分たけ
減少させるので、同し流量設定指令信号が人力されてい
ても負荷への吐出量には前記差引ぎドレン量に相当する
分か含まれなくなり、外部特性として低圧領域を含めて
全域で直線状に設定値に従う圧力−流量特性をもった可
変容量型ポンプを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る可変容量型ポンプの構
成を一部ブロック図形式で示す電気−油圧回路図、第２
図は圧力−流量特性を説明する線図である。 （主要部分の符号の説明） ４・・・補助ポンプ、５・・・パイロット切換圧設定用
リリーフ弁、６・・・セレクタ弁、７・・・切換弁要素
、９・・・パイロットライン、＋１・・・メインポンプ
要素、１２・・・吐出量可変要素、１４・・・操作ピス
トン、１５・・・比例電磁制御弁、２２・・・流量補正
電気回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吐出量可変要素へ操作力を与えるための操作ピストンの
   圧力室内のパイロット圧油圧力を単一の比例電磁制御弁
   を用いて吐出圧および吐出流量の測定電気量に基づく閉
   ループフィードバック制御方式で制御することにより操
   作ピストンを変位させて吐出量可変要素の位置制御をす
   る可変容量型ポンプであって、前記吐出量可変要素によ
   る吐出量制御を受けるメインポンプ要素と、該メインポ
   ンプ要素と共に回転駆動される外部パイロット圧油吐出
   用の補助ポンプ要素と、前記メインポンプ要素からの吐
   出圧が予め定められた切換圧力以上のときは前記メイン
   ポンプ要素の吐出圧油の一部をパイロット圧油として前
   記比例電磁制御弁へ導くと共に前記メインポンプ要素か
   らの吐出圧が前記切換圧力以下のときは前記補助ポンプ
   要素の吐出圧をパイロット圧油として前記比例電磁制御
   弁へ導くようにパイロットラインを切り換える切換弁装
   置を備えたものにおいて、 前記補助ポンプ要素の吐出圧を前記パイロット圧油とし
   て前記比例電磁制御弁へ導く際に前記吐出圧の測定電気
   量に応じて前記比例電磁制御弁への流量設定指令信号の
   振幅を予め定められた補正流量分だけ減じる流量補正電
   気回路を更に備えたことを特徴とする可変容量型ポンプ
   。