JPH0756265B2 - 可変容量型ポンプ - Google Patents

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/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、一般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ド
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/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、流量制御状態でありな
がらパイロット圧油がブリード穴からドレンへ逃げる状
態となる。このような微小流量制御状態で吐出圧力を下
げて行くと、圧力室に作用するパイロット圧力の低下に
応じてパイロット流量が低下する一方で、ブリード穴か
らの流出量はあまり変化しないので、吐出ラインから圧
力室に導入されるパイロット圧油の殆どがブリード穴か
ら逃げてしまうことになり、その結果、微小流量制御に
必要なパイロット圧力が立たなくなる。

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連式ポンプ
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、低圧からカトッオフ圧まで安定し
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３図に示すように、自己圧制御時の
負荷への実吐出量Ｑはメインポンプの理論吐出量から前
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制御電磁弁が
同じ制御入力で作動しているかぎり第３図にハッチング
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が正確に制
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
簡単な弁要素の付設によって前記パイロット切換に連動
して阻止し、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
量型ポンプを提供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ラインに
おける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、前記吐出ラインへ圧油を供給
するために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、前記操作
ピストンがカットオフ制御装置にあるときに該操作ピス
トンによって開かれることによりパイロット圧油のうち
少なくとも前記可変要素を制御位置に安定保持するに必
要な流量を前記圧力室内からドレンへ流出させるブリー
ド穴が前記圧力室の周壁の所定位置に設けられている形
式の可変容量型ポンプであって、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切換
弁装置の作動に連動して前記メインポンプ要素の吐出圧
油の一部を予め定められた流量でタンクラインへ逃がす
流量補正弁要素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、前記切換弁装置に連動して前記
流量補正弁要素が前記メインポンプ吐出量から前記差引
きドレン量に相当する分の流量をタンクラインへ分流さ
せて逃がし、従って比例制御電磁弁が同じ制御入力で作
動しても負荷への吐出量には前記差引きドレン量に相当
する分が含まれなくなるので、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、逆に前記流量補正弁要素でタンクラインへ逃がして
いた流量分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を示す油圧回路図であり、
第２図は流量補正弁要素を含む切換弁装置の構造の一例
を示す断面図である。

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の押退け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13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14a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、比例電磁制
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12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の圧力と流量の各設定値入力端子19a,19bに各々フィ
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
圧油P_p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
へ操作力を与えるための操作ピストン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ッ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P_Pとの間に接続されているのは複合セレクタ弁装
置６であり、このセレクタ弁装置６は、第２図にも示す
ように、パイロット圧油の導入路をメインポンプ11と補
助ポンプ４との何れかの吐出ラインに切り換える切換弁
要素７と、この切換弁要素７にピン10を介して連動する
流量補正弁要素８とからなっている。即ち、セレクタ弁
装置６はバルブボディ60に同軸上に向かい合って形成さ
れた一対の筒状穴61と62を備え、一方の穴61には切換弁
要素７が、他方の穴62には流量補正弁要素８が配置さ
れ、切換弁要素７の動作は、筒状穴61と62の間に通され
たピン10によって流量補正弁要素８に機械的に伝達さ
れ、これにより流量補正弁要素８が切換弁要素７に連動
して作動するようになっている。

切換弁要素７は、バルブボディ60の穴61内に先端面との
間で油室70を形成するように固定されたスリーブ71と、
このスリーブ71の尾端に当接して間に油室72を形成する
ように穴61に固定されたスリーブ73と、油室72内に配置
されたボール弁体74とを備えている。

スリーブ71には、油室72内でボール弁体74によって開閉
される弁座口75が設けられており、この弁座口75は油室
70に通じている。また、スリーブ73には、油室72内でボ
ール弁体74によって開閉される弁座口76がスリーブ71の
弁座口75に対面するように設けられており、さらにスリ
ーブ73には弁座口76に通じる別の油室77が設けられてい
る。

油室72はスリーブ71に設けられた開口78およびバルブボ
ディ60内の通路63を介してパイロットライン９に連通
し、油室70にはバルブボディ60内の通路64を介してメイ
ンポンプ11の吐出圧油が導かれ、油室77にはバルブボデ
ィ60内の通路65を介して補助ポンプ４の吐出圧油が導か
れている。

このような構成を備えた切換弁要素７では、油室70側の
メインポンプ吐出圧が油室77側の補助ポンプ吐出圧より
も高いときは、ボール弁体74が弁座口76に着座され、従
って油室70と油室72とが連通されると共に油室72と油室
77との連通が遮断され、パイロットライン９へは油室70
からメインポンプ11の吐出圧油が導かれる。一方、油室
77側の補助ポンプ吐出圧が油室70側のメインポンプ吐出
圧よりも高いときは、ボール弁体74が弁座口75側に着座
され、従って油室72と油室77とが連通されると共に油室
70と油室72との連通が遮断され、パイロットライン９へ
は油室77から補助ポンプ４の吐出圧油が導かれる。

流量補正弁要素８は、バルブボディ60の穴62内に先端面
との間で油室80を形成するように螺合されたスリーブ83
と、このスリーブ83内の油室81内に配置されたボール弁
体84と、ボール弁体84をスリーブ83の油室81内の先端側
に開口された弁座口85に着座させるばね86と、スリーブ
83内の油室81の尾端側を閉鎖すると共にばね86を支持す
るばね受けプラグ82とを備えている。スリーブ83の先端
の弁座口85は油室80に通じており、この油室80はバルブ
ボディ60内の通路66を介してドレンへ連通し、一方、ス
リーブ83内の油室81にはスリーブ83に設けられた開口87
とバルブボディ60内の通路67とを介してメインポンプ11
の吐出圧油が導かれている。

流量補正弁要素８のボール弁体84は、油室81内のばね86
により弁座口85に向かって付勢されており、また、切換
弁要素７のボール弁体74が弁座口75に着座するときに
は、このばね86による力に対向して前記連動用のピン10
を介して切換弁要素７のボール弁体74により押し戻され
るようになっている。即ち、切換弁要素７のボール弁体
74が弁座口76側にあるときは、ピン10がボール弁体84を
介してばね86の力で切換弁要素７側に移動されるので、
ボール弁体84はばね86によって弁座口85に着座し、従っ
て油室81と油室80との連通が遮断される。一方、切換弁
要素７のボール弁体74が弁座口75側に着座するときに
は、ピン10がボール弁体74によって押されて流量補正弁
要素側８に移動するので、このピン10の移動によってボ
ール弁体84がばね86に抗して押し戻され、従って押し戻
されたリフト量だけボール弁体84が弁座口85から離れ、
このリフト量に対応した開度で油室81と油室80とが弁座
口85を介して連通される。このときの開度は、ピン10の
長さと弁座口75,85間の距離で定まる。

流量補正弁要素８は第２図の例ではスリーブ83の螺入螺
出によって絞り開度を調整可能である。尚、そのような
開度調整可能な弁構成に代えて、開閉弁に固定絞りを組
合せたものとしてもよい。

セレクタ弁装置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、この作動によって前記切換弁要素７はメ
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
定圧以下のときは補助ポンプ４からの吐出圧油をパイロ
ットライン９へ導入する。これに連動して前記流量補正
弁要素８はメインポンプ吐出圧がリリーフ弁５の設定圧
以上のときは閉鎖状態となり、メインポンプ吐出圧がリ
リーフ弁５の設定圧以下のときはメインポンプ11からの
吐出圧油の一部を或る設定された絞り開度、即ち前述自
己圧パイロット制御時におけるパイロット系のドレン量
の和に相当する通過流量を与える開度でタンクラインDR
へ逃がす。

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。

［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、それに連動して流量補正
弁要素が前記メインポンプ吐出量から前記差引きドレン
量に相当する分の流量をタンクラインへ分流させて逃が
すので、比例制御電磁弁が同じ制御入力で作動しても負
荷への吐出量には前記差引きドレン量に相当する分が含
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油圧回路図、第２図は
流量補正弁要素を含む切換弁装置の構造の一例を示す断
面図、第３図は圧力−流量特性を説明する線図である。 ４……補助ポンプ、５……パイロット切換圧設定用リリ
ーフ弁、６……複合セレクタ弁装置、７……切換弁要
素、８……流量補正弁要素、９……パイロットライン、
11……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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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ラインにおける吐出圧および
   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、前記吐出ラインへ圧油を供給するために前記吐
   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、前記操作ピストンがカット
   オフ制御位置にあるときに該操作ピストンによって開か
   れることによりパイロット圧油のうち少なくとも前記可
   変要素を制御位置に安定保持するに必要な流量を前記圧
   力室内からドレンへ流出させるブリード穴が前記圧力室
   の周壁の所定位置に設けられているものにおいて、 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切換弁装置の作動
   に連動して前記メインポンプ要素の吐出圧油の一部を予
   め定められた流量でタンクラインへ逃がす流量補正弁要
   素を更に備えたことを特徴とする可変容量型ポンプ。