JPH0663501B2 - 可変容量形液圧ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可変容量形液圧ポンプ、詳しくは、可変制御
要素と、該要素の変位量を調整するコントロールプラン
ジャ及び、スプールと定馬力ばねとをもち、前記プラン
ジャを操作する定馬力制御弁を備え、定馬力制御を行な
うようにした可変容量形液圧ポンプに関する。

（従来の技術） 従来、定馬力制御弁を用いて定馬力制御を行なうように
した可変容量形液圧ポンプにおいて、定馬力制御の範囲
で吐出圧力に対する吐出流量を制御するようにした所謂
ネガティブ流量制御可能としてものが提案されている。

この液圧ポンプは、特開昭60−113076号公報に記載さ
れ、また、第６図に示したように、吐出圧力作用室（6
1）とネガティブ圧力作用室（62）及びこれら作用室（6
1）（62）を区画して二次側開口部（63）との間でオリ
フィス（Ｏ_１）（Ｏ_２）を形成するランド（64）をもつ
スプール（65）を備え、このスプール（65）の一側に二
次側圧力作用室（66）を設けた定比減圧弁（60）を用
い、この減圧弁（60）の前記吐出圧力作用室（61）に吐
出圧通路（67）を接続し、また、前記ネガティブ圧力作
用室（62）にネガティブ圧通路（68）を接続すると共
に、前記減圧弁（60）の二次側開口部（63）を定馬力制
御弁（図示せず）の作用室に操作通路（69）を介して連
通させ、前記減圧片（60）で減圧した二次側圧力（減圧
圧力）を定馬力制御弁に作用させて定馬力制御を行な
い、また、前記ネガティブ圧力作用室（62）にネガティ
ブ圧力を作用させることにより、前記スプール（65）を
作動させて、吐出圧力に対するポンプ流量を、定馬力制
御弁で設定する定馬力制御の範囲内で所望の値に制御で
きるようにしたものである。

尚、第６図において、（70）はセンサーピン、（71）
は、前記二次側開口部（63）を二次側圧力作用室（66）
に連通する連通路で、前記スプール（65）に設けてい
る。又（72）は前記スプール（65）のリターンばね、
（73）はタンク通路である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の如く定比減圧弁（60）を用い、減圧した二次側圧
力を定馬力制御弁に作用させて定馬力制御を行なうもの
であるから、定馬力制御弁に用いる定馬力設定ばねは吐
出圧力を直接作用させている場合に比較して弱いばねを
用いることができるのであるが、定比減圧弁（60）を定
馬力制御弁とは別に形成するものであるから、それだけ
構造が複雑になりコスト高になるばかりか、前記減圧弁
（60）を利用してネガティブ流量制御を行なうものであ
るから、前記減圧弁（60）のポーテングの精度が要求さ
れ、その加工が煩雑となる問題があったし、また、ネガ
ティブ流量制御は行なえるけれども、定馬力特性は定馬
力ばねの特性で決定されてしまい、この定馬力ばねで設
定する定馬力特性を自由に変更することはできないので
あり、それだけ汎用性に乏しい問題もあった。

本発明の目的は、定馬力制御弁のもとに定馬力制御を行
なうことができながら、吐出流量を、定馬力制御の範囲
内の任意な値に調整できる所謂ネガティブ流量制御を、
簡単な構成で行なえ、それでいて、定馬力ばねを変更す
ることなくこの定馬力ばねで設定する定馬力特性を任意
に変更できる所謂馬力制限制御を行なうことのできるよ
うにしたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記した問題点を解決するため、可変制御要
素（1a）と、該要素（1a）の変位量を調整するコントロ
ールプランジャ（1b）及び、スプール（19）と定馬力ば
ね（21,22）とをもち、前記プランジャ（1b）を操作す
る定馬力制御弁（２）を備え、定馬力制御を行なうよう
にした可変容量形液圧ポンプにおいて、前記スプール
（19）の反ばね側に、吐出圧力の作用で前記スプール
（19）を前記定馬力ばね（21,22）に抗して押動するピ
ストン（20）を配設して、このピストン（20）と前記ス
プール（19）との間に、前記ピストン（20）の押動作用
を前記スプール（19）に伝え、且つ、パイロット圧力の
作用で前記ピストン（20）の押動作用に制限を与え、前
記定馬力ばね（21,22）で設定する定馬力特性を変更す
る馬力制限制御弁（３）を設ける一方、この馬力制限制
御弁（３）に対し前記定馬力ばね（21,22）の反対側
に、前記ピストン（20）を摺動自由に保持し、ネガティ
ブ圧力の作用で、前記ピストン（20）の押動作用と関連
なく前記馬力制限制御弁（３）を介して、前記スプール
（19）を、前記定馬力ばね（21,22）に抗して押動する
ネガティブ流量制御弁（４）を設けていることを特徴と
するものである。

（作用） 吐出圧力の作用でピストン（20）を動作させ、かつ定馬
力制御弁（２）のスプール（19）を定馬力ばね（21,2
2）に抗して押動させることにより定馬力制御を行な
い、パイロット圧力の作用により、前記馬力制限制御弁
（３）を動作させて前記ピストン（20）の押動作用に制
限を与えることにより定馬力ばね（21,22）で設定する
定馬力特性を第４図に示した実線から点線又は鎖線の特
性に変更する馬力制限制御が行なえ、更に、ネガティブ
圧力の作用により、前記ネガティブ流量制御弁（４）を
動作させ、前記スプール（19）を定馬力ばね（21,22）
に抗して押動させることにより吐出圧力に対する吐出流
量を、定馬力特性の範囲内で任意に調整できる所謂ネガ
ティブ流量制御が行なえるのである。

（実施例） 第１図に示したものは、１対の可変容量形液圧ポンプ
（１）（１）を１台のエンジン（図示せず）により駆動
するように成すと共に、前記各ポンプ（１）（１）にそ
れぞれ後記する定馬力制御弁（２）を設けて個別に定馬
力制御を行なうようにしたものである。

前記ポンプ（１）は、主として斜板から成る可変制御要
素（1a）と、この可変制御要素（1a）の変位量を調整す
るコントロールプランジャ（1b）とを備え、このコント
ロールプランジャ（1b）を、定馬力制御弁（２）により
操作して前記可変制御要素（1a）の変位量を調整する如
く成すのであって、この変位量調整は第２図の如く構成
するのである。

第２図に示したものは、前記可変制御要素（1a）とした
のであって、可変制御要素（1a）としてクレードル形斜
板を用い、前記コントロールプランジャ（1b）を３分割
して前記液圧ポンプ（１）のハウジング（11）に移動可
能に支持すると共に、その中間部位を連結ピン（1c）を
介して前記斜板（1a）から延びる連結体（1d）を連結
し、そして、前記コントロールプランジャ（1b）の長さ
方向一端側には、制御圧作用室（12）を設けて、後記す
る定馬力制御弁（２）から延びる制御通路（13）を接続
し、また、他端側にはリターンばね（14）を設けると共
に、前記液圧ポンプ（１）の吐出通路（1A）と接続する
押圧室（15）を設けている。

しかして、前記制御圧作用室（12）に制御圧力（PS）が
作用していない場合、つまりタンクライン（Ｔ）に接続
する場合、前記コントロールプランジャ（1b）は、前記
押圧室（15）に作用する吐出圧力とリターンばね（14）
による押力で、第２図において最大限左方に押圧されて
おり、前記連結ピン（1c）を介して連結する前記斜板
（1a）も最大変位位置に位置することになり、吐出量は
最大となるのであり、また、制御圧力（PS）が前記制御
圧作用室（12）に作用し、前記した押力に打勝つと前記
プランジャ（1b）は第２図において右動し、前記斜板
（1a）を最大変位位置から中立位置の方向に制御され、
吐出量を最大流量から減少させ得るのである。

次に、前記コントロールプランジャ（1a）を制御する定
馬力制御弁（２）について説明する。

この定馬力制御弁（２）は第３図のように前記液圧ポン
プ（１）のハウジング（11）における前記コントロール
プランジャ（1b）の配設位置近くに設けるのであって、
前記ハウジング（11）にスプール室（16）を設けて、こ
のスプール室（16）にスプール孔（17）をもつガイドス
リーブ（18）を摺動自由に挿嵌し、このガイドスリーブ
（18）のスプール孔（17）に２ランド形式のスプール
（19）を摺動自由に挿嵌すると共に、該スプール（19）
の一側方には、定馬力特性を設定する二つの定馬力ばね
（21）（22）を設け、前記スプール（19）の反ばね側に
は、吐出圧力作用室（23）に臨み、吐出圧力の作用で、
前記スプール（19）を前記ばね（21）（22）に抗して押
動するピストン（20）を、後記する馬力制限制御弁
（３）を介して設ける一方、前記ガイドスリーブ（18）
の一側には、前記斜板（1a）から延びる連結板（1d）に
突設するフィードバックピン（1e）が対接していて、前
記斜板（1a）の動きを前記ガイドスリーブ（18）にフィ
ードバックするように成している。

又、前記ハウジング（11）には、前記スプール（19）の
各ランド間に設ける圧力室（24）を吐出通路（1A）に連
通する圧力通路（25）と、前記スプール（19）の移動で
開く制御通路（13）とを設けており、前記ピストン（2
0）の動作で前記スプール（19）が移動すると、前記制
御通路（13）が前記圧力室（24）に連通し、前記スプー
ル（19）のランドと前記ガイドスリーブ（18）の連通孔
との間に形成するオリフィスを介して流れる制御圧（P
S）の流体を前記制御通路（13）から前記コントロール
プランジャ（1b）における制御圧作用室（12）に導き、
前記プランジャ（1b）を動作させるのである。

又、前記ハウジング（11）には、前記スプール室（16）
と同一軸線上のシリンダ孔（26）を設けて、このシリン
ダ孔（26）にシリンダ（27）を取付け、このシリンダ
（27）に馬力制限制御弁（３）及び前記ピストン（20）
を摺動自由に保持するネガティブ流量制御弁（４）を摺
動自由に内装するのであって、前記馬力制限制御弁
（３）の前部、即ち、前記定馬力制御弁（２）のスプー
ル側には、パイロット圧力作用室（28）を画成してこの
作用室（28）をパイロット通路（29）に接続させるので
あり、また、前記吐出圧力作用室（23）は、前記ネガテ
ィブ流量制御弁（４）の中間部に形成して、この作用室
（23）にネガティブ流量制御弁（４）に保持する前記ピ
ストン（20）の一端側を臨ませると共に、前記作用室
（23）を吐出通路（1A）に連通路（30）を介して接続さ
せるのである。そして、更に前記ネガティブ流量制御弁
（４）の背面側には、ネガティブ圧力作用室（31）を画
成して、この作用室（31）をネガティブ通路（32）に接
続させるのである。

第３図に示した前記馬力制限制御弁（３）は、２段ピス
トンにより構成するもので、前記ピストン（20）とスプ
ール（19）との間に介装して、前記ピストン（20）の押
動作用を前記スプール（19）に伝えると共に、パイロッ
ト圧力（Pi）の作用で前記ピストン（20）の押動作用に
制限を与えるようにしており、この押動作用の制限によ
り、第４図の如く前記定馬力ばね（21）（22）で設定す
る定馬力特性を変更する所謂馬力制限制御が行なえるの
である。

また、前記ネガティブ流量制御弁（４）は、前記馬力制
限制御弁（３）の背面側、即ち、前記馬力制限制御弁
（３）に対し前記定馬力ばね（21,22）の反対側に配設
し、前記ネガティブ圧力作用室（31）にネガティブ圧力
（Pn）を作用させることにより、前記ピストン（20）の
押動作用と関連なく前記馬力制限制御弁（３）を介して
前記スプール（20）を定馬力ばね（21）（22）に抗して
押動させるものであって、その受圧面積は、前記ピスト
ン（20）の受圧面積に対し1:16の割合としており、前記
ネガティブ圧力（Pn）の作用による前記した動作で第５
図に示した如く定馬力特性の範囲内で吐出圧力に対する
吐出流量を変更する所謂ネガティブ流量制御が行なえる
のである。

又、第３図において、（41）は前記定馬力ばね（21）
（22）を収容するばね室（42）をタンクに開放するタン
ク通路であり、（43）は前記ガイドスリーブ（18）のリ
ターンばねである。

また、（５）は、プレッシャコンペンセータバルブであ
って、弁本体（50）のスプール孔（51）にスプール（5
2）を摺動自由に内装し、このスプール（52）の一端側
に吐出通路（1A）と連通する圧力室（53）を設けると共
に、他端側に吐出量を最小流量に制御するPC圧力を設定
するPC設定ばね（54）を設け、更に、前記スループ（5
2）が前記ばね（54）に抗して移動するとき開口するPC
制御通路（55）を設けており、吐出圧力が設定圧力を越
えると、前記スプール（52）をPC設定ばね（54）に抗し
て移動させ、前記吐出通路（1A）に連通する前記圧力室
（53）を、前記PC制御通路（55）に開口させ、吐出圧力
（Ｐ_０）を制御圧として前記PC制御通路（55）から、前
記馬力制限制御弁（３）の通路（56）を介して、この馬
力制限制御弁（３）とネガティブ流量制御弁（４）との
間に形成するPC圧力作用室（57）に作用させ、前記馬力
制限制御弁（３）を介して前記定馬力制御弁（２）のス
プール（19）を動作させ、前記制御通路（13）を前記圧
力通路（25）に連通させて、前記コントロールプランジ
ャ（1b）を最大限右動させ、前記斜板（1a）を中立位置
に移動させて吐出量を最小流量に制御するのである。

次に以上の如く構成する液圧ポンプの作用を説明する。

第３図の状態は、前記制御通路（13）がタンク通路（4
1）に連通していて、前記斜板（1a）が最大傾斜角とな
って最大流量が吐出されている状態である。

この状態で先ずネガティブ圧力（Pn）を零にすると、吐
出圧力（Ｐ_０）の上昇に応じて前記定馬力制御弁（２）
の作動により、前記吐出圧力（Ｐ_０）に対応する吐出流
量（Ｑ）に制御され、第４図に示した所望の定馬力特性
に制御されるのである。

即ち、ネガティブ（Pn）を零にすると、前記ネガティブ
流量制御弁（４）は動作せず、所定位置に静止したまゝ
となるのであって、この状態で吐出圧力（Ｐ_０）が上昇
し、定馬力ばねで設定する圧力を越えると、前記ピスト
ン（20）が右動し、前記馬力制限制御弁（３）を介して
前記スプール（19）を押動させ、前記制御通路（13）を
圧力通路（25）に連通する圧力室（24）に開口させるの
であって、吐出流量（Ｑ）は、吐出圧力（Ｐ_０）に対し
所望の値に調整され、定馬力制御が行なわれるのであ
る。

尚、この場合の定馬力特性は、パイロット圧力（Pi）の
選択により第４図の如く任意の選択できる。因みに、第
４図において２点鎖線で示したものは、パイロット圧力
（Pi）を零としたものであり、１点鎖線で示したものは 5kg・ｆ／cm^２、実線で示したものは9.6kg・ｆ／cm^２、
点線で示したものは25kg・ｆ／cm^２としたものであっ
て、点線で示した定馬力特性の容量を、２点鎖線で示し
た基準容量に対し100％増大したとした場合、実線で示
した容量は基準容量に対し50％、１点鎖線で示した容量
は35％増大することになり、100％増大した容量の定馬
力特性に対しそれぞれ馬力制限が行なわれることにな
る。

しかして、今実線で示した定馬力特性を選択して定馬力
制御を行なっている際、前記ネガティブ圧力（Pn）を上
昇させると、この定馬力特性の範囲内で吐出圧力
（Ｐ_０）に対する吐出流量（Ｑ）を、前記定馬力特性の
もとに定められる吐出流量より低い流量に調節できるの
である。

即ち、前記ネガティブ流量制御弁（４）の受圧面積は、
前記ピストン（20）の受圧面積に対し1:16の割合で設定
しているのであるから、第４図において実線で示した定
馬力特性を選択した場合、定馬力制御弁（２）が動作を
開始する吐出圧力（Ｐ_{０ １}）（例えば108kg・ｆ／c
m^２）に対しＰ_{０ １}／16（例えば6.75kg・ｆ／cm^２）を
越えるネガティブ圧力（Pn）を作用させることにより、
吐出流量（Ｑ）は第５図の如く変化することになる。

例えば吐出圧力（Ｐ_０）が前記圧力（Ｐ_{０ １}）のとき、
吐出流量（Ｑ）を前記吐出圧力（Ｐ_{０ １}）に対応する吐
出流量（Ｑ_０）から（Ｑ_１）に減少させたい場合には、
第４図実線で示した定馬力特性における吐出流量
（Ｑ_１）対応する吐出圧力（Ｐ_{０ ２}）（例えば140kg・
ｆ／cm^２）に対しＰ_{０ ２}／16（例えば8.75kg・ｆ／c
m^２）に相当するネガティブ圧力（Pn_１）を作用させる
ことにより、吐出圧力（Ｐ_０）が（Ｐ_{０ １}）（例えば10
8kg・ｆ／cm^２）でありながら、吐出流量（Ｑ）を前記
圧力（Ｐ_{０ １}）に対応す吐出流量（Ｑ_０）より低い吐出
流量（Ｑ_１）に減少させられるのである。

尚、前記ネガティブ圧力（Pn）を（Pn_１）に保持して前
記した流量制御を行なっている状態で負荷が増大する
と、吐出圧力（Ｐ_０）も増大するが、この吐出圧力（Ｐ
_１）が（Ｐ_{０ ２}）になるまでは、吐出流量（Ｑ）は前記
した（Ｑ_１）に維持される。そして、吐出圧力（Ｐ_０）
が前記（Ｐ_{０ ２}）を越えると、前記ピストン（20）が動
作し、吐出流量（Ｑ）は、第４図に示した実線の定馬力
特性に則り、例えば吐出圧力（Ｐ_{０ ３}）に対応して前記
（Ｑ_１）より低い吐出流量（Ｑ_２）に制御され、吐出圧
力及び吐出流量との積が一定となる定馬力制御に復帰す
るのである。

以上説明したのは、定馬力特性として第４図実線で示し
たものを選択したものであるが、パイロット圧力（Pi）
により任意に選択できる他の定馬力特性においても同様
のネガティブ流量制御が行なえる。また、前記ネガティ
ブ圧力（Pn）として、所定の圧力（Pn_１）について説明
したが、このネガティブ圧力（Pn）も任意に設定できる
のである。

又、第３図に示した実施例は、前記馬力制限制御弁
（３）及びネガティブ流量制御弁（４）を前記定馬力制
御弁（２）を構成するスプール（19）と同一軸線上に直
列状に配置したが、斯くすることにより、装置全体をコ
ンパクトにでき、設置スペースも少なくできる点で有利
となるけれども、本発明はこの直列配置に限定されるも
のでない。

（発明の効果） 本発明は以上の如く、可変制御要素（1a）と、該要素
（1a）の変位量を調整するコントロールプランジャ（1
b）及び、スプール（19）と定馬力ばね（21,22）とをも
ち、前記プランジャ（1b）を操作する定馬力制御弁
（２）を備え、定馬力制御を行なうようにした可変容量
形液圧ポンプにおいて、前記スプール（19）の反ばね側
に、吐出圧力の作用で前記スプール（19）を前記定馬力
ばね（21,22）に抗して押動するピストン（20）を配設
して、このピストン（20）と前記スプール（19）との間
に、前記ピストン（20）の押動作用を前記スプール（1
9）に伝え、且つ、パイロット圧力の作用で前記ピスト
ン（20）の押動作用に制限を与え、前記定馬力ばね（2
1,22）で設定する定馬力特性を変更する馬力制限制御弁
（３）を設ける一方、この馬力制限制御弁（３）に対し
前記定馬力ばね（21,22）の反対側に、前記ピストン（2
0）を摺動自由に保持し、ネガティブ圧力の作用で、前
記ピストン（20）の押動作用と関連なく前記馬力制限制
御弁（３）を介して、前記スプール（19）を、前記定馬
力ばね（21,22）に抗して押動するネガティブ流量制御
弁（４）を設けていることを特徴とするものであるか
ら、定馬力制御が行なえながら、パイロット圧力（Pi）
の選択により、前記定馬力ばね（21,22）で設定する定
馬力特性を任意に変更できる所謂馬力制限制御が行な
え、しかも、所定の定馬力特性の範囲内でで吐出圧力に
対する吐出流量を任意に調整できる所謂ネガティブ流量
制御も行なえるのであって、汎用性に富み、かつ、動力
損失を大幅に減少できる液圧ポンプを提供できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第２図は
液圧ポンプにおけるコントロールプランジャ部分を断面
した部分断面図、第３図は要部の断面図、第４図は馬力
制限制御及びネガティブ流量制御を説明する吐出圧力−
吐出流量特性図、第５図はネガティブ流量制御を説明す
るネガティブ圧力−吐出流量特性図、第６図は従来例を
示す説明図である。 （１）……液圧ポンプ （1a）……可変制御要素 （1b）……コントロールプランジャ （1A）……吐出通路 （２）……定馬力制御弁 （３）……馬力制限制御弁 （４）……ネガティブ流量制御弁 （19）……スプール （20）……ピストン （21,22）……定馬力ばね （23）……吐出圧力作用室 （28）……パイロット圧力作用室 （31）……ネガティブ圧力作用室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変制御要素（1a）と、該要素（1a）の変
   位量を調整するコントロールプランジャ（1b）及び、ス
   プール（19）と定馬力ばね（21,22）とをもち、前記プ
   ランジャ（1b）を操作する定馬力制御弁（２）を備え、
   定馬力制御を行なうようにした可変容量形液圧ポンプに
   おいて、前記スプール（19）の反ばね側に、吐出圧力の
   作用で前記スプール（19）を前記定馬力ばね（21,22）
   に抗して押動するピストン（20）を配設して、このピス
   トン（20）と前記スプール（19）との間に、前記ピスト
   ン（20）の押動作用を前記スプール（19）に伝え、且
   つ、パイロット圧力の作用で前記ピストン（20）の押動
   作用に制限を与え、前記定馬力ばね（21,22）で設定す
   る定馬力特性を変更する馬力制限制御弁（３）を設ける
   一方、この馬力制限制御弁（３）に対し前記定馬力ばね
   （21,22）の反対側に、前記ピストン（20）を摺動自由
   に保持し、ネガティブ圧力の作用で、前記ピストン（2
   0）の押動作用と関連なく前記馬力制限制御弁（３）を
   介して、前記スプール（19）を、前記定馬力ばね（21,2
   2）に抗して押動するネガティブ流量制御弁（４）を設
   けていることを特徴とする可変容量形液圧ポンプ。