JPH04295191A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は容積形ポンプの吐出容量
および吐出圧を制御する装置に関するものである。

【０００２】

【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
容量制御装置として、本願出願人は先に特願平２−８５
０６号に記載の如く、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を提案済みであ
る。この容量制御装置においては、弁手段は、ポンプ吐
出圧を容量制御圧として入力されてそれに応動するとと
もに、この容量制御圧に対向する方向に吐出圧制御力を
受けて応動し、容量制御圧による力と吐出圧制御力とが
釣合うような開度に、作動流体を吸入する吸入通路の開
度を制御する。この開度制御により、ポンプ容量をポン
プ吐出圧に応じて制御してポンプ吐出圧によって作動さ
れる機器の要求容量に適合させるとともに、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
圧に適合させることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のポンプに
おいて、スプール開口面積に対する吐出流量の変化は図
５に示すようになり、開口面積の小さい領域では面積変
化に対する流量変化量が大きくなり、スプールの微小変
位に対し流量変化量が過大になってスプール弁による流
量制御特性が不安定になる。この不安定現象を改善する
には、例えばスプールストロークに対するスプール開口
面積を図６に実線で示すように２次曲線的に変化させれ
ばよく、具体的にはスプール端面に切欠くことにより図
６の２次曲線的な特性を実現する。

【０００４】しかしながら上記特性となるようにポンプ
のスプール端面を切欠いて構成した場合、スプール開口
面積が所定面積に達するまでのストロークが同図に点線
で示す切欠かない場合に比べて不所望に増加してしまう
。このストロークの増加は、スプールをストロークさせ
る電磁比例ソレノイドのストロークの最大値が通常２ｍ
ｍ程度であるため吸収しきれず、スプール径の大型化で
対処せざるを得ない。ところがスプール径を大型化する
と、フリクションの増大により容量制御圧（ポンプ吐出
圧）に対する流量特性の制御精度が低下し、容量制御圧
による力の反力となるスプリングが大型化し、さらにス
プールの慣性質量の増加により応答性が悪化する不具合
が生じる。

【０００５】本発明は開度制御特性の異なる複数組の弁
手段を組合わせて使用することにより、上述した問題を
解決することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の容積ポンプの制御装置は、ポンプ吐出圧を容量制御圧
として入力されて該容量制御圧に応動するとともに、該
容量制御圧に対向する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を具え、この弁手段によ
り吸入通路を開度制御して流量制御し得るようにした容
積ポンプにおいて、前記弁手段を複数組設け、夫々の開
度制御特性を互いに異なるものにしたことを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、容積ポンプが吸入通路より作
動流体を吸入して吐出することにより所定のポンプ作用
をなす間、吸入通路を夫々個別に開度制御するために設
けた複数の弁手段は、夫々、ポンプ吐出圧を容量制御圧
として受けるとともにこれと対向する方向に吐出圧制御
力を受け、これらによる力が釣合うような開度にされて
前記吸入通路を開度制御する。このとき、各弁手段は、
夫々の開度制御特性を互いに異なるものに設定されてい
るため、ポンプ全体における開度制御特性としては上記
各開度制御特性を重畳したものが得られる。したがって
前記各弁手段の開度制御特性を適宜設定することにより
、ストローク増に伴う弁の大型化を招くことなく図６に
実線で示す特性とほぼ同様の開度制御特性が得られ、安
定した流量制御特性の容積ポンプを実現することができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１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の一実施例を示す断面
図である。ポンプ１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およ
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。

【０００９】ポンプ駆動軸４の図示右端を動力供給端と
し、これに近いポンプ駆動軸４の箇所をシール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１
６に対しシール１７で封止する。通路メンバ１６は吸入
通路１８および吐出通路１９を有するものとし、吐出通
路１９は固定シリンダ１０と同じ数だけ形成する。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２
０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。連絡ポート２１および吐出通
路１９間にデリバリバルブ２２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から供給されると
き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およ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。

【００１０】次に本発明による制御装置２を説明する。 この制御装置２はリザーバ２９から吸入回路３０−１，
３０−２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３１−１
，３１−２を具える。これらスプール弁は、図１のＡ−
Ａ断面図である図２に示すように、弁本体３２，　５０
内にスプール３３を軸方向　（図示左右方向）に摺動自
在に嵌合したものであり、以下に示すようにばね３７−
１，３７−２の特性のみが異なっている。弁本体３２は
弁本体５０の左端部に螺合され、弁本体３２の内部には
フィードバックプランジャ３９を案内する軸方向の切欠
３２ａが形成されている。弁本体５０は、図３（ａ）　
およびそのＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である図３（ｂ
），　（ｃ）に示すように、吸入回路３０−１，３０−
２を接続すべき入口室３４と、スプール３３を嵌合すべ
き軸方向のスリーブ５１と、スリーブ５１に設けた円周
溝５２に入口室３４を連通させる油路５３と、吸入通路
１８に通ずるべき出口室３５と、スリーブ５１に設けた
円周溝５４に出口室３５を連通させる油路５５とを形成
されている。この弁本体５０に嵌合したスプール３３は
、図１に示すように、そのストロークに応じて開度変化
する可変絞り３６を入口室３４および出口室３５間に提
供する。

【００１１】弁本体５０のスリーブ５１の内部において
、図２に示すように、スプール３３の右端部に切欠３３
ａ　を設け、スプール３３を可変絞り３６の開度増大方
向に付勢するばね３７−１，３７−２を作用させる。ば
ね３７−１，３７−２はばね定数およびセット力を夫々
個別に設定されており、これらばね３７−１，３７−２
によってスプール弁３１−１，３１−２の開度制御特性
を夫々異なるものに設定している。なおスプール弁３１
−１，３１−２の開度制御特性を個別設定するためには
ばね３７−１，３７−２の特性を異なるものにする代わ
りに、スプール径を夫々異なるものにしてもよい。また
、スプール３３の図示左端にはフィードバックプランジ
ャ３９を突当て、容量制御圧回路４０−１，４０−２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。

【００１２】スプール弁のスプール３３の図示右端寄に
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４
５の中心を貫通し、これへの通電量に応じた電磁力を図
示左方に受ける摺動可能なプッシュロッド４６をスプー
ル３３の図示右端に突当てる。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、またはこれに
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。

【００１３】上記実施例の作用を説明する。まずポンプ
作用について説明すると、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１４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
、このバルブ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、吐出ポート２５より作動圧回路２８に
至ってアキュムレータ２６に蓄圧されるとともに、機器
２７の作動に供される。一方各ラジアルピストン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ポー
ト１４が吸入室７に開口した後において、この吸入室７
内の作動流体をサイドポート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。 このとき吸入室７内にはリザーバ２９内の作動流体が吸
入回路３０−１，３０−２、入口室３４、油路５３、円
周溝５２、スリーブ５１、円周溝５４、油路５５、可変
絞り３６、出口室３５、吸入通路１８および連絡ポート
２０を経て補充される。

【００１４】次に容量制御について説明すると、上記ポ
ンプ作用中、ポート２５からのポンプ吐出流量は以下の
如く容量制御される。作動圧回路２８内のポンプ吐出圧
は容量制御圧回路４０−１，４０−２を経て、スプール
弁３１−１，３１−２において夫々、弁本体３２の内部
に設けた切欠３２ａに導かれ、フィードバックプランジ
ャ３９に作用してそれを図示右方にストロークさせる。 このフィードバックプランジャ３９のストロークにより
、スプール３３は、その図示左端に前記ポンプ吐出圧に
よる力を作用されてその力はスプール弁３１−１，３１
−２を閉じる　（開度を小さくする）　方向に作用する
。また、スプール３３は、その図示右端にばね３７−１
，３７−２のばね力およびプッシュロッド４６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）　を前記とは逆方向に作用され
、前記ポンプ吐出圧による力とこのばね力および電磁力
による力とが平衡する位置に停止する。圧力作動機器２
７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
とき、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３１−１，３１−２は、
当該圧力低下によりスプール３３を上記の平衡状態から
ばね３７およびプッシュロッド４６からの電磁力により
図示左行され、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、したが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の要求に適合させることができ
る。一方、圧力作動機器２７が作動しないときとか、僅
かな作動流体しか必要としない作動状態にあるときは、
回路２８内の圧力　（ポンプ吐出圧）　は上昇する。こ
のときスプール弁３１−１，３１−２は当該圧力上昇に
よりスプール３３を図示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、したが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２７の要求流量に適合するよう制御す
ることができ、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。

【００１５】ところでこのような容量制御に当り、本例
の構成においてはスプール弁３１−１，３１−２のばね
３７−１，３７−２の特性（ばね定数、セット力）を異
なるものに設定してあるため、例えばばね３７−１を具
えるスプール弁３１−１におけるスプールストロークに
対するスプール開口面積の特性を図４の一点鎖線、ばね
３７−２を具えるスプール弁３１−２におけるスプール
ストロークに対するスプール開口面積の特性を図４の点
線に設定した場合、ポンプ１全体としては図４に実線で
示すほぼ２次曲線的な特性となり、これは図６に実線で
示す２次曲線的な特性に近似する、所望の特性に他なら
ない。したがってスプール開口面積に対する吐出流量を
図５に示す２次曲線的な特性からほぼリニアな特性に変
更して、スプールストロークの全域に亘って安定した吐
出流量制御を実現することができ、さらにスプールスト
ロークを増加させない構成としたから、前記従来例にお
けるスプール径の大型化に伴う種々の不具合を無くすこ
ともできる。

【００１６】次に吐出圧制御について説明すると、コン
トローラ４８は入力情報４７を基に圧力作動機器２７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
う指令するとき、その分コイル４５への通電量も増大す
る。このとき、電磁ソレノイド４３はプッシュロッド４
６からスプール３３ヘの図示左向きの電磁力を大きくす
る。これによりスプール３３への図示右向きのポンプ吐
出圧による力と、スプール３３への図示左向きのばね３
７および上記電磁力による力とは、より高いポンプ吐出
圧で平衡することとなり、ポンプ吐出圧を圧力作動機器
２７の作動圧上限値に適合させることができ、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。したがって、
ポンプ吐出圧を必要最小限の圧力に任意に設定してエネ
ルギー消費を大幅に低減することができる。

【００１７】なお本発明は上述した例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更を加え得ること勿論である。 例えば、本例では容積ポンプとして固定シリンダ型ラジ
アルピストンを用いた例を示したが、この代わりに回転
入力の作用により吸入、吐出を行う容積ポンプを用いて
もよい。

【００１８】

【発明の効果】かくして本発明の容積ポンプの制御装置
は上述の如く、開度制御特性の異なる複数組の弁手段を
組合わせて使用したから、前記各弁手段の開度制御特性
を適宜設定することにより、ストローク増に伴う弁の大
型化を招くことなく図６に実線で示す特性とほぼ同様の
開度制御特性が得られ、安定した流量制御特性の容積ポ
ンプを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】（ａ）　は上記実施例の弁本体の軸線上におけ
る断面図であり、（ｂ）　は（ａ）　のＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）　は（ａ）　のＣ−Ｃ断面図である。

【図４】同例のスプールストロークに対するスプール開
口面積の特性を示す特性図である。

【図５】従来例のスプール開口面積に対する吐出流量の
特性を示す特性図である。

【図６】従来例のスプールストロークに対するスプール
開口面積の特性を示す特性図である。

【符号の説明】

１　　固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ（容積ポ
ンプ）． ２　　本発明制御装置 １８　　吸入通路 ３０−１　　吸入回路 ３０−２　　吸入回路 ３１−１　　スプール弁　（弁手段） ３１−２　　スプール弁　（弁手段） ３２　　弁本体 ３３　　スプール ３４　　入口室 ３５　　出口室 ３６　　可変絞り ３７−１　　ばね ３７−２　　ばね ４０−１　　容量制御圧回路 ４０−２　　容量制御圧回路 ４３　　電磁ソレノイド ４８　　コントローラ ５０　　弁本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポンプ吐出圧を容量制御圧として入力
   されて該容量制御圧に応動するとともに、該容量制御圧
   に対向する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を具え、この弁手段により吸入通路
   を開度制御して流量制御し得るようにした容積ポンプに
   おいて、前記弁手段を複数組設け、夫々の開度制御特性
   を互いに異なるものにしたことを特徴とする、容積ポン
   プの制御装置。