JPH03213683A - 容積ポンプの制御装置 - 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） 本発明は容積形ポンプの吐出容量及び吐出圧を制御する
装置に関するものである。

（従来の技術） 容積ポンプは、これからの吐出圧で作動される機器が要
求する必要最少量を吐出するのが、ポンプ駆動エネルギ
ーを節約する上で好ましい。

そのための吐出容量制御装置としては従来、特開平１−
２６２３７４号公報に記載の如くポンプの吸入通路を開
度調整してポンプの容量制御を行うようにしたものがあ
る。この種容量制御装置においては従来上記の文献に示
されている如く、ポンプ吐出圧を圧力センサにより検出
し、これからの情報に暴きマイクロコンピュータでステ
ップモータを介しポンプ吸入通路内の可変絞りを開度制
御して容量制御を行うのが一般的であった。

（発明が解決しようとする課題） しかし、かかる容量制御系は圧力センサ、マイクロコン
ピュータ及びステップモータが夫々に高価であるため、
コスト上不利になるのを免れないし、加えて大きなステ
ップモータをポンプに付設する必要があって大きなポン
プ設置スペースを必要とする等の問題を有する。

又、従来の容量制御装置はポンプ吐出圧までをも機器の
作動に要求される値に制御しようとするものでなく、機
器が作動上必要とする圧力が低い場合に、ポンプ吐出圧
が過大となるのを禁じ得ない。つまり機器の作動圧回路
には通常、安全上リリーフ弁が接続されており、上記の
ように機器の要求圧が低い状態ではその作動流体消費量
も少なく、作動圧回路の内圧がリリーフ弁の開弁圧まで
上昇する。従って、ポンプ吐出圧が機器の要求圧に対し
過大となってしまい、両者の差圧分だけポンプの駆動エ
ネルギーが浪費されることとなる。

例えば、アクティブサスペンション装置に用いられるポ
ンプの場合、停車中や、良路直進走行中はサスペンショ
ンストローク制御シリンダの要求圧が最低レベルとなる
が、ポンプ吐出圧は最大のリリーフ弁開弁圧相当値とな
り、両者間の差圧分だけポンプ駆動エネルギーが無駄に
消費されることになる。

本発明は、前記したコスト上及びスペース上の不利を生
ずることのない別の容量制御系を構築し、合せてこの系
を利用して吐出圧力の制御をも可能にした制御装置を提
供することにより上述の各種の問題を一挙に解消−する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明による容積ポンプの制御装置は、 吸入通路を絞り手段により開度制御して流量制御可能な
容積ポンプにおいて、 該ポンプの吐出圧を容量制御圧としてこれに応動すると
共に、この容量制御圧に対向する向きに吐出圧制御力を
受けてこれにも応動し、開度を決定される弁手段により
前記絞り手段を構成したものである。

（作　用） 容積ポンプは吸入通路より作動流体を吸入して吐出する
ことで所定のポンプ作用を行う。この間、弁手段は、ポ
ンプ吐出圧を容量制御圧として、又これに対向する向き
に吐出圧制御力を夫々受け、これらによる力が釣合うよ
うな開度にされてポンプ吸入通路を開度制御する。よっ
て、一方でポンプ容量をポンプ吐出圧に応じ制御してポ
ンプ吐出圧により作動される機器の要求容量にマツチさ
せることができ、他方でポンプ吐出圧を吐出圧制御力に
より任意に変更して作動機器の要求にマツチさせること
ができる。

ところでかかる制御装置によれば、弁手段も含めて高価
な部品や大型の部品を必要とせず、制御すべき容積ポン
プが高価になったり、設置スペースの確保が困難な程に
大型化するのを回避することができる。又それにもかか
わらず、容量制御のみでなく、ポンプ吐出圧までをも制
御することができ、このポンプ吐出圧を機器の要求圧に
マツチさせ得てポンプ駆動エネルギーの浪費を防止する
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ１に適
用した本発明制御装置２の一実施例を示す。

ポンプｌはポンプハウジング３を具え、これにポンプ駆
動軸４を貫通して軸受５，６により回転自在に支持する
。これら軸受間において軸４に偏心カム４ａを一体成形
し、この偏心カムをポンプハウジング３に形成した吸入
室７内に収納する。偏心カム４ａの外周にリング８を回
転自在に嵌合し、リング８の外周に円周方向等間隔に配
して例えば１０個のラジアルピストン９（図面では１個
のみを示す）を対設する。これら各ラジアルピストン９
は偏心カムリング８の径方向へ延在させてポンプハウジ
ング３に形成した対応する固定シリンダ１０内に摺動自
在に嵌合する。固定シリンダ１０の外部開口端をプラグ
１１により閉塞してこのプラグ１１及びラジアルピスト
ン９間に吐出室１２を画成する。

各ラジアルピストン９は偏心カムリング８に近い端部を
閉塞された有底スリーブ形状とし、ばね１３により偏心
カムリング８に押圧する。そして各ラジアルピストン９
の周壁には、ラジアルピストンのストローク中吸入室７
内に出没する位置に配してサイドポート１４を形成する
。

ポンプ駆動軸４の図中右端を動力供給端とし、これに近
いポンプ駆動軸４０箇所をシール１５によりポンプハウ
ジング３に対し封止する。ポンプ駆動軸４の他端は、ポ
ンプハウジング３に添設した通路メンバ１６に対しシー
ル１７で封止する。通路メンバ１６は吸入通路１８及び
吐出通路１９を有するものとし、吐出通路１９は固定シ
リンダ１０と同し数だけ形成する。吸入通路１８はポン
プハウジング３に形成した連絡ポート２０により吸入室
７に通じさせ、各吐出通路１９はポンプハウジング３に
形成した連絡ポート２１により対応する吐出室１２に通
じさせる。

連絡ボート２１及び吐出通路１９間にデリバリバルブ２
２を設け、このバルブはその開弁圧以上の圧力が連絡ポ
ート２１から供給される時開いてこのポートから吐出通
路１９へ作動流体を供給し、逆向きの作動流体を一切許
容しない形式のものとする。

ポンプハウジング３から遠い通路メンバ１６の側に端蓋
２３を添設し、これに全ての吐出通路１９と通ずる１個
の条溝２４を形成する他、該条溝に至る吐出ポート２５
を形成する。吐出ポート２５に、これからの圧力を蓄圧
するアキュムレータ２６及び該圧力により作動される圧
力作動機器２７を持った作動圧回路２８を接続する。

次に本発明による制御装置２を説明するに、これはリザ
ーバ２９から吸入回路３０に達した作動流体が吸入通路
１８に流入する量を調整するもので、弁手段としてのス
プール弁３１を具える。このスプール弁は弁本体３２内
にスプール３３を摺動自在に嵌合して構成し、弁本体３
２に吸入回路３０を接続ずべき入口室３４、及び吸入通
路１８に通ずるべき出口室３５を夫々形成する。スプー
ル３３はそのストロークに応じ開度変化する可変絞り３
６を入口室３４及び出口室３５間に提供する。スプール
３３の図中右端にはこれを可変絞り３６の開度増大方向
に付勢するばね３７をフリーピストン３８を介して作用
させ、スプール３３の他端にはフィードバックプランジ
ャ３９を突当て、回路４０により作動圧回路２８内のポ
ンプ吐出圧を容量制御圧として作用させる。なお、スプ
ール３３の当該他端が臨む室４９はスプール３３に設け
た連通孔３３ａで出口室３５に連通させ、この出口室の
圧力によるスプール押圧力を打ち消す。

弁本体３２には更に、可変絞り３６をバイパスし、入口
室３４及び出口室３５間を短絡する固定オリフィス４１
を形成する。

ばね３７は、フリーピストン３８により出口室３５から
区画された室４２内に収納し、この室４２及び出口室３
５間を通ずる連通孔３８ａをフリーピストン３８に形成
して、連通孔３８ａを経由する室３５．４２間での作動
流体の置換流動によりフリーピストン３８が自由にスト
ロークし得るようにする。

フリーピストン３８を挟んでスプール弁３１の反対側に
電磁手段としての電磁ソレノイド４３を同軸に対設する
。この電磁ソレノイド４３はスプール弁本体３２に螺合
したケース４４を具え、これにコイル４５を収納する。

そして、コイル４５の中心を貫通し、これへの通電量に
応じた電磁力を図中左方に受ける摺動可能なブツシュロ
ッド４６をフリーピストン３８に突当てる。

コイル４５への通電量は、入力情報４７に応じ圧力作動
機器２７の作動圧上限値を指令するコントローラ４８に
より制御し、当該通電量を、例えば機器２７の作動圧指
令上限値、又はこれに配管抵抗にともなう圧力損失分を
加算したポンプ吐出圧に対応させる。

上記実施例の作用を次に説明する。

爽／１作里 ポンプ駆動軸４はこれへの供給動力により回転され、こ
の軸４と一体の偏心カム４ａはリング８を介し各ラジア
ルピストン９を固定シリンダ１０内で往復動させる。各
ラジアルピストン９はこの往復動中、ポンプ駆動軸４の
軸線から遠去かるストローク域においてサイドポート１
４がシリンダ１０により塞がれた後吐出室１２内の作動
流体を加圧する。

そして、この作動流体はデリバリバルブ２２の開弁圧以
上になると、このバブル２２を開きつつ吐出通路１９に
吐出される。このようにして各通路１９に吐出された作
動流体は条溝２４に集合し、吐出ボート２５より作動圧
回路２８に至ってアキュムレータ２６に蓄圧されると共
に、機器２７の作動に供される。

一方各うシアルピストン９は、ポンプ駆動軸４の軸線に
向かうストローク中サイドボート１４が吸入室７に開口
した後において、この吸入室７内の作動流体サイドボー
ト１４より吐出室１２内に流入させて補充し、次の吐出
に備える。この時吸入室７内にはリザーバ２９内の作動
流体が吸入回路３０、入口室３４、可変絞り３６、出口
室３５、吸入通路１８及び連絡ボート２０を経て補充さ
れる。

麗１尉里 上記ポンプ作用中、ボート２５からのポンプ吐出流量は
以下の如く容量制御される。

スプール３３は、図中左端にフィードバックプランジャ
３９を介し回路２８内の圧力（ポンプ吐出圧）を作用さ
れ、図中右端にばね３７のばね力及びブツシュロッド４
６からの電磁力（コントローラ４８で制御されるコイル
４５への通電量により決まる）を作用され、両端への力
がバランスする位置に停止する。

圧力作動機器２７がその作動により多量の作動流体を必
要とする間、回路２８内の圧力（ポンプ吐出圧）は低下
する。この時、回路２８内の圧力を容量制御圧としてプ
ランジャ３９を介し入力されるスプール３１は、当該圧
力低下によりスプール３３を上記のバランス状態からば
ね３７及びブツシュロッド４６からの電磁力により図中
左行され、可変絞り３６を開度増大させる。よって、リ
ザーバ２９から吸入室７への作動流体吸入限界が大きく
なり、その分吸入室７から吐出室１２への作動流体供給
能力、従ってポンプ吐出流量が大きくなって、これを圧
力作動機器２７の要求にマツチさせることができる。

一方、圧力作動機器２７が作動しない時とか、僅かな作
動流体した必要としない作動状態にある時は、回路２８
内の圧力（ポンプ吐出圧）は上昇する。

この時スプール弁３１は当該圧力上昇によりスプール３
３を図中右行されて可変絞り３６を開度減少させる。よ
って、リザーバ２９から吸入室７への作動流体供給能力
、従ってポンプ吐出流量が小さくなって、これを圧力作
動機器２７が要求する必要量に抑えることができる。

以上の容量制御によれば、ポンプ回転数（軸４の回転数
）の上昇につれ増大するポンプ吐出量の上限値を機器２
７の要求流量にマツチするよう制御することができ、従
ってポンプ駆動トルクを必要最小限のものにしてポンプ
駆動エネルギーの浪費を防止することができる。

ところでこのような容量制御に当り、本例の如き構成を
採用すれば、従来のように高価な圧力センサや、マイク
ロコンピュータや、ステップモータを必要とすることな
しに、又大型のステップモータをポンプに付設すること
なしに所定の吐出流量制御を行うことができ、コスト上
及びスペース効率上大いに有利である。

なお、スプール３３が図中右方へフルストロークすると
、可変絞り３６が全閉するが、この状態でも固定オリフ
ィス４１が入口室３４及び出口室３５間を制限開度で通
じ、若干ながら吸入室７への作動流体流を補償するため
、スプール３３がこの状態にロックされたとしてもピス
トン９の焼付きを防止することができる。

肚１Ｊヨ匪律 コントローラ４８は入力情報４７を基に圧力作動機器２
７の作動圧上限値を指令するものであるが、加えてこの
作動圧上限値に応じた電流をコイル４５に供給する。こ
の電流は、例えば作動圧回路２８内が上記の上限値とな
るよう当該上限値に、配管抵抗にともなう圧力損失分を
加算した圧力値に対応した電流値とする。

つまりコントローラ４８は圧力作動機器の作動圧上限値
を上昇させるよう指令する時、その分コイル４５への通
電量も増大する。この時、電磁ソレノイド４３はブツシ
ュロッド４６からスプール３３への図中左向きの電磁力
を大きくする。これにより、スプール３３への図中右向
きのポンプ吐出圧による力と、スプール３３への図中左
向きのばね３７及び上記ＭＴｌｉ力による力とはより高
いポンプ吐出圧でバランスすることとなり、ポンプ吐出
圧を圧力作動機器２７の作動圧上限値にマツチさせるこ
とができ、ポンプ吐出圧が要求圧に対し過大になってポ
ンプ駆動エネルギーが浪費されるのを防止することがで
きる。

以上の吐出圧制御により第３図の如きポンプ作動特性が
得られ、従って従来不可欠だった前記のリリーフ弁が不
要になる。なお圧力作動機器２７が複数個存在する場合
、そのうちの最も高い作動圧上限値に応じコイル４５へ
の通電量を決める必要があることは言うまでもない。

第２図は本発明の他の例を示し、本例ではフリーピスト
ン３８に第１図の如く連通孔３８ａを設けて室４２を出
口室３５へ通じる代りに、室４２を入口室３４に通ずる
容積変化補償路５１を弁本体３２に形成する。

第１図の例ではスプール３３が可変絞り３６の開度増大
方向へ急速にストロークする時、これに追従するフリー
ピストン３８が室４２内にキャビテーションを生じさせ
て出口室３５内の作動流体を一部室４２内に引き込み、
ポンプ吐出作用の応答遅れを生ずるが、本例では室４２
内への作動流体の引き込みが入口室３４内の作動流体で
もってなされるため、ポンプ吐出作用の上記応答遅れを
防止することができる。又、同様の理由から室４２内の
圧力変化が小さくなり、スプール弁３１の発振も抑制す
ることができる。

なお第１図及び第２図の例では、出口室３５内の圧力を
連通孔３３ａにより室４９に導いて、出口室３５内の圧
力によるスプール３３の押圧力を打ち消させるようにし
たが、出口室３５内の圧力は可変絞り３６の開度に応じ
変化しているため、この圧力変化によりスプール３３が
不安定となって可変絞りを開度変化させるという悪循環
が懸念される。

第４図はこの問題解決のため、室４９を弁本体３２に形
成した通路６１により入口室３４に通じさせ、室４９内
を無圧状態に保ってスプール３３のストロークを妨げな
いようにする。この場合室４９内か変動圧力を入力され
ないため、スプール３３が不安定になるのを回避するこ
とができる。勿論この場合、スプール３３に加わる図中
右向きの力が小さくなる分、フィードバックプランジャ
３９の断面積を大きくする必要があることは言うまでも
ない。

（発明の効果） かくして本発明容積ポンプの制御装置は上述の如く、ポ
ンプの吸入通路を開度制御する絞り手段を、ポンプ吐出
圧に応動する弁手段（図示例ではスプール弁３１）で構
成し、容量制御するようになしたから、この弁手段が比
較的安価且つ小型であることによって、容量制御装置を
付設したポンプをコスト上有利なものにし得ると共に、
該ポンプのスプール効率を高めることができる。

又この容量制御装置に吐出圧制御力（図示例ではソレノ
イド４３による電磁力）を逆向きに作用させ、該容量制
御装置を利用してポンプ吐出圧の制御も行うよう構成し
たから、ポンプ吐出圧を作動機器の要求圧にマツチさせ
得てポンプ駆動エネルギーの浪費を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御装置の一実施例を示すラジアルピス
トンポンプの断面図、 第２図は本発明の他の例を示す第１図と同様な断面図、 第３図は第１図及び第２図に示すポンプの作用特性図で
、 第４図は本発明の更に他の例を示す第１図と同様な断面
図である。 ■・・・固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ２・・
・本発明制御装置　　　４・・・ポンプ駆動軸７・・・
吸入室　　　　　　　８・・・偏心カムリング９・・・
ラジアルピストン　　１０・・・固定シリンダ１２・・
・吐出室　　　　　　　１４・・・サイドポート１８・
・・吸入通路　　　　　　１９・・・吐出通路２２・・
・デリバリバルブ　　　２４・・・条溝２５・・・吐出
ポート ３１・・・スプール弁（弁手段） ３３・・・スプール　　　　　　３４・・・吸入室３５
・・・出口室　　　　　　　３６・・・可変絞り４０・
・・容量制御圧回路 ４３・・・電磁ソレノイド（電磁手段）４５・・・コイ
ル ５１・・・容量変化補償路 ４８・・・コントローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入通路を絞り手段により開度制御して流量制御可
   能な容積ポンプにおいて、 該ポンプの吐出圧を容量制御圧としてこれに応動すると
   共に、この容量制御圧に対向する向きに吐出圧制御力を
   受けてこれにも応動し、開度を決定される弁手段により
   前記絞り手段を構成したことを特徴とする容積ポンプの
   制御装置。 ２、請求項１において、前記吐出圧制御力を電磁手段に
   より発生させ、この電磁手段を、ポンプ吐出圧により作
   動される圧力作動機器のコントローラで、吐出圧制御力
   が圧力作動機器の作動圧上限値に応じた値となるよう制
   御する構成にした容積ポンプの制御装置。 ３、請求項１又は２において、前記弁手段の出口室を区
   画するフリーピストンを介し前記吐出圧制御力を弁手段
   に入力するようにし、前記フリーピストンにより前記出
   口室から仕切られた室を弁手段の入口側に通じさせる容
   積変化補償路を設けた容積ポンプの制御装置。