JPH0671889B2 - 容積式ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動力舵取装置等の流体圧アクチュエータに作
動流体を供給するベーンポンプ等の容積式ポンプの制御
装置に関する。

〔従来技術〕

従来この種の容積式ポンプの制御装置は、例えば第３図
に示す如く、シリンダ21とその内部に摺動自在に設けた
スプール22により、シリンダ21内のスプール22の両側に
第１室23と第２室24を備えた流量制御弁20を形成し、第
１室23に開口する入口ポート25と出口ポート26をそれぞ
れ容積式ポンプ１の吐出ポートと吸入ポートに連通す
る。そしてこの容積式ポンプ１の吐出ポートを流体圧ア
クチュエータ10、例えばサーボ弁11及びパワーシリンダ
12からなる動力舵取装置に接続する供給通路２には制御
絞り４を設け、第２室24には制御通路７を介して供給通
路２の制御絞り４の下流側に接続して流体圧アクチュエ
ータ10に供給すべき制御流量を制御している。すなわ
ち、ポンプ回転数が小さい間は制御流量特性は容積式ポ
ンプ１の吐出流量特性と一致しポンプ回転数に比例して
増加するが、ポンプ回転数が増加して吐出流量が所定の
値を超え制御絞り４の前後の圧力損失が所定の値を超え
れば、スプール22をその両側の圧力差によりスプリング
27に抗して移動させて出口ポート26を開き、戻し通路３
を介して余分の吐出流量を容積式ポンプ１の吸入ポート
にバイパスして制御流量特性が一定の値となるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、流体圧アクチュエータ10の作
動状態如何に拘わらず、常に所定量の圧力流体が供給通
路２の後半部2bを介して流体圧アクチュエータ10に供給
される。流体圧アクチュエータ10は不作動状態において
も一定の流通抵抗を有しているので、この不作動状態に
おいては前記所定量の圧力流体は制御絞り４、流体圧ア
クチュエータ10及び配管の流通抵抗により圧力損失を生
じ、またこれに応じて出口ポート26においても圧力損失
を生じ、このために容積式ポンプ１が無駄なエネルギを
消費するという問題があった。

本発明は流体圧アクチュエータ10が不作動状態であって
必要とする負荷圧力が低いとき、例えば動力舵取装置に
おいてはハンドル操作を行っていないときのベーンポン
プ１による無駄なエネルギの消費を減少させて、流体圧
アクチュエータ10が作動状態となって必要とする負荷圧
力が高くなった場合の制御流量特性は従来と同程度に維
持しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明により容積式ポンプの制御装置は、
第１図及び第２図の実施例に示す如く、シリンダ21とそ
の内部に摺動自在に設けたスプール22により、シリンダ
21内のスプール22の両側に第１室23と第２室24を備えた
流量制御弁20を形成し、第１室23に開口する入口ポート
25と出口ポート26をそれぞれ容積式ポンプ１の吐出ポー
トと吸入ポートに連通し、この容積式ポンプ１の吐出ポ
ートを流体圧アクチュエータ10に接続する供給通路２に
は制御絞り４を設け、この制御絞り４の上流側を前記第
１室23に接続し、前記制御絞り４の下流側を前記第２室
24に接続し、前記制御絞り４前後の差圧によって前記ス
プール22を摺動させ前記出口ポート26の開度を制御する
ようにした容積式ポンプの制御装置において、排出通路
36に接続された第１ポート46と、前記第２室24に接続さ
れた第２ポート47とを開口した切替シリンダ41とその内
部に摺動自在に設けた切替スプール42により、切替シリ
ンダ41内の切替スプール42の一側に前記供給通路２の前
記制御絞り４の下流側に接続された受圧室43を備え、同
受圧室43に加わる圧力の増加に応じて前記切替スプール
42を摺動させて第１ポート46と第２ポート47を前記圧力
が小さいときは連通させ、同圧力が大きくなれば非連通
とする切替弁40を形成したことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

流体圧アクチュエータ10の不作動状態においては、制御
絞り４の下流側の圧力は小さいので受圧室43内の圧力も
小となり、切替弁40の第１ポート46と第２ポート47は連
通されて、流量制御弁20の第２室24は排出通路36に連通
される。従って、流量制御弁20の第２室24内の圧力はほ
ぼ零となり、スプール22は第１図に示す如く、第１室23
内の圧力により合されて出口ポート26を全開にする。従
ってこの状態においては、容積式ポンプ１から吐出され
る作動流体はほとんど全量は圧力損失なしに戻し通路３
にバイパスされる。流体圧アクチュエータ10が作動すれ
ば制御絞り４の下流側の圧力が増大するので、受圧室43
内の圧力も大となり、これにより第１ポート46と第２ポ
ート47は非連通とされる。したがって、この状態では流
量制御弁20の第２室24は制御絞り４の下流側にのみ連通
され、第３図に示す従来技術と同様な制御流量特性が得
られる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、流体圧アクチュエータ10
の不作動状態においては容積式ポンプからの作動流体は
ほとんど全量が圧力損失なしにバイパスされて流体圧ア
クチュエータに供給されないので無駄なエネルギを消費
することがなく、流体圧アクチュエータの作動状態では
従来と同様の制御流量特性を得ることができる。しか
も、制御流量特性を得るために従来より設けられている
流量制御弁を利用し、これを切替弁により制御して上記
圧力損失なしのバイパスを行っているので、構造がそれ
程複雑となることがない。

〔実施例〕

以下に、第１図及び第２図に示す実施例の説明をする。
流量制御弁20はシリンダ21とその内部に軸方向摺動自在
に設けられたスプール22よりなり、シリンダ21内にはス
プール22の両側に第１室23と第２室24が形成されてい
る。第１室23には軸方向に間をおいて入口ポート25と出
口ポート26が開口され、出口ポート26は入口ポート25よ
りスプール22に接近して設けられている。入口ポート25
は供給通路２の前半部2aを介してベーンポンプ（容積式
ポンプ）１の吐出ポートに連通され、また、出口ポート
26は戻し通路３を介してベーンポンプ１の吸入ポートに
連通されている。第２室24内にはスプール22を第１室23
側に向けて付勢するスプリング27を設け、自由状態にお
いてはスプール22の第１室23側のランド部が出口ポート
26を閉じまたは小開度（第２図参照）としている。

第１室23は、供給通路２の後半部2bを介して流体圧アク
チュエータ10に連通され、この後半部2bの一部には制御
絞り４が設けられている。流体圧アクチュエータ10は、
図示の実施例においては、サーボ弁11及びパワーシリン
ダ12よりなる自動車の動力舵取装置であり、サーボ弁11
は操舵ハンドルに加わる手動操舵トルクに応動し、供給
通路２より供給される作動流体を制御してパワーシリン
ダ12に送って舵取装置にアシスト力を与え、使用後の作
動流体を排出通路５よりリザーバ６に戻すものである。

図示の実施例においては、制御絞り４はシリンダ２の一
部に形成され、またスプール22には同軸に第１室23を通
るロッド28aを固定するとともにその先端にプランジャ2
8を設け、スプール22が出口ポート26の開度を小とした
状態においてはロッド28aが制御絞り４内に位置し（第
２図参照）、スプール22が出口ポート26を全開とした状
態においては、プランジャ28が制御絞り４内に位置して
（第１図参照）制御絞り４の実効的開口面積を小とする
ようにする。

また本実施例においては、流量制御弁20の第２室24と供
給通路２の制御絞り４より下流側との間を結ぶ制御通路
30に切替弁40を設けている。切替弁40は切替シリンダ41
と、その内部に軸方向摺動自在に設けられた切替スプー
ル42よりなり、切替シリンダ41内の切替スプール42の両
側には受圧室43と低圧室45が形成され、切替スプール42
の左右のランド部の間には切替弁室44が形成されてい
る。切替シリンダ41には、受圧室43側より低圧室45側に
向って３個のポート46,47,48が開口され、第２ポート47
は常に切替弁室47に開口され、第１及び第３ポート46,4
8は切替スプール42の摺動により選択的に開閉されて切
替弁室47に連通される。第１ポート46は排出通路36によ
りリザーバ６に、第２ポート47は制御通路30の後半部30
bを介して流量制御弁20の第２室24に、第３ポート48は
制御通路30の前半部30aを介して供給通路２の制御絞り
４より下流側にそれぞれ連通されている。また、受圧室
43はパイロット通路35により前記制御絞り４より下流側
に連通され、低圧室45は排出通路37によりリザーバ６に
連通されている。低圧室45内には切替スプール42を受圧
室43側に向て付勢するスプリング49を設ける。切替弁40
の切替スプール42は、自由状態においてはスプリング49
によ受圧室43側に位置して第２ポート47を第１ポート46
に連通し、受圧室43に所定以上の圧力が加わればスプリ
ング49に抗して低圧室45側に位置して第２ポート47を第
３ポート48に連通するものである。

次に、自動車の動力舵取装置における上記実施例の作動
につき説明する。ハンドルを操舵しない状態において
は、供給通路２の後半部2bを通って動力舵取装置10に送
られる作動流体はサーボ弁11内のバイパス路を通って排
出通路５からリザーバ６に戻される。この状態において
はサーボ弁11の流通抵抗は比較的小さく、従って制御絞
り４より下流側の圧力も比較的低いので、第１図に示す
如く、切替弁40の切替スプール42は、スプリング49の付
勢力により押されて受圧室43側に位置する。従って、流
量制御弁20の第２室24は制御通路30の後半部30bより第
２ポート47,切替弁室44、第１ポート46及び排出通36を
通ってリザーバ６に連通されて内圧が零となるので、第
１室23の内圧によりスプリング27に抗してスプール22を
最も第２室24側に移動させて出口ポート26を全開とし、
供給通路２の前半部2aを通ってベーンポート１から流量
制御弁20に供給される作動流体のほゞ全量を圧力損失な
しに戻し通路３よりベーンポンプ１にバイパスして戻
す。

ハンドルを操舵すれば、サーボ弁11は加えられた手動操
舵トルクに応動し、供給通路２の後半部2bより供給され
る作動流体を制御してパワーシリンダ12に送るので、供
給通路２の後半部2b内の圧力は上昇する。この上昇した
圧力はパイロット通路35を介して切替弁40の受圧室43に
伝えられ、従って第２図に示す如く、切替スプール42は
スプリング49の付勢力に抗して低圧室45側に移動する。
これにより、流量制御弁20の第２室24は制御通路30の後
半部30bから第２ポート47,切替弁室44,第３ポート48及
び前半部30aを通って供給通路２の制御絞り４より下流
側に連通される。すなわち、この状態においては、エン
ジンにより駆動されるベーンポンプ１の回転数の変動に
より入口ポート25から供給される作動流体の量が増減す
れば、流量制御弁20のスプール22が移動して出口ポート
26の開度を自動的に変え、制御絞り４を通って動力舵取
装置10に供給される制御流量がほゞ一定となるようにな
り、サーボ弁11により制御されてパワーシリンダ12に供
給され操舵装置に通常のアンスト力を与える。また、こ
の状態においてベーンポンプ１の回転数が一層増大して
所定の値を超えれば、プランジャ28により制御絞り４の
実効的面積を小として、高回転数域においては一段低下
した制御流量特性が得られるようになる。なお、供給通
路２の後半部2bを経て流体圧アクチュエータ10に供給さ
れた量の作動流体は吸入通路3aを経てリザーバ６よりベ
ーンポンプ１に吸入される。

上記実施例は流体圧アクチュエータ10が自動車の動力舵
取装置の場合につき説明したが、本発明は、不作動状態
においては流通抵抗により或る負荷圧力を有し、作動状
態となればこの負荷圧力が上昇する特性を有する流体圧
アクチュエータ10ならば適用することができ、また容積
式ポンプ１もベーンポンプに限らずギヤポンプやねじポ
ンプ等のように連続して作動流体を供給する容積式ポン
プならば使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による容積式ポンプの制御装
置の一実施例の構造図で、それぞれ低圧時及び高圧時に
おける作動状態を示し、第３図は従来技術の構造図であ
る。 符号の説明 １……容積式ポンプ、２……供給通路、４……制御絞
り、10……流体圧アクチュエータ、20……流量制御弁、
21……シリンダ、22……スプール、23……第１室、24…
…第２室、25……入口ポート、26……出口ポート、36…
…排出通路、40……切替弁、41……切替シリンダ、42…
…切替スプール、43……受圧室、46……第１ポート、47
……第２ポート、48……第３ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダとその内部に摺動自在に設けたス
   プールにより、シリンダ内のスプールの両側に第１室と
   第２室とを備えた流量制御弁を形成し、前記第１室に開
   口する入口ポートと出口ポートをそれぞれ容積式ポンプ
   の吐出ポートと吸入ポートに連通し、この容積式ポンプ
   の吐出ポートを流体圧アクチュエータに接続する供給通
   路には制御絞りを設け、この制御絞りの上流側を前記第
   １室に接続し、前記制御絞りの下流側を前記第２室に接
   続し、前記制御絞り前後の差圧によって前記スプールを
   摺動させ前記出口ポートの開度を制御するようにした容
   積式ポンプの制御装置において、排出通路に接続された
   第１ポートと、前記第２室に接続された第２ポートとを
   開口した切替シリンダとその内部に摺動自在に設けた切
   替スプールにより、切替シリンダ内の切替スプールの一
   側に前記供給通路の前記制御絞りの下流側に接続された
   受圧室を備え、同受圧室に加わる圧力の増加に応じて前
   記切替スプールを摺動させて第１ポートと第２ポートを
   前記圧力が小さいときは連通させ、同圧力が大きくなれ
   ば非連通とする切替弁を形成したことを特徴とする容積
   式ポンプの制御装置。