JPS59115478A - 可変吐出し量ポンプ - 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】 本発明は可変吐出し量圧力補正ポンプに係るものである
。更に詳細にいえば、本発明はサーボ機構が圧力補正機
構の圧力設定値を調節する可変吐（３） 出し量圧力補正ポンプに係るものである。

可変吐出し量圧力補正ポンプは複数の液圧作動子に駆動
流体を送ろ液圧系統に使用できろ。そのような系統にお
いては、可変吐出し量ポンプは電動機の如き原動機によ
り駆動する。このポンプは低圧の流体な貯槽から入口々
孔に引き入れ流体を加圧下に出口々孔から液圧作動子を
作動させる流れ制御弁に送る。圧力補正器の機能はポン
プの出口々孔におけろ流体圧力を一定の設定圧力に保持
することである。補正器は出口における流体の圧力が圧
力調圧器の圧力設定値以下に下がるとポンプの吐出し部
を増し出口におけろ流体の圧力が圧力補正器の設定値を
超−えるとポンプの吐出し量を減少することにより出口
の流体圧力の変化に応答する。

航空機に使用する如きある液圧系統にお（・ては、圧力
調圧器の圧力は任意の一時点に作動する液圧作動子のす
べてに対して適当な圧力流体存在するようにするに十分
高い値に設定する。複数の液圧（４） 作動子がきわめて頻繁に作動しても（航空機の発着中の
如く）設定圧力をこの高いレベルに保持し液圧系統が作
動時のほんの僅かな部分中に高い圧力設定値の出力圧力
が必要である。圧力補正器の圧力は液圧系統が通常に作
動中圧力補正器の設定値を変えることが困難なのでこの
高いレベルに設定する。

ポンプの圧力補正器を液圧作動子の予想されろ最大負荷
に（すなわち、考えられる最悪の場合に）必要な高いし
ばルに設定することに関連する１つの問題はすべての液
圧系統において流体が１ストン、スプールおよびその他
の内部機構を通りある程度漏洩し流体の漏洩量が圧力の
増大に伴い増大するということである。漏洩量は一層大
型の原動機を必要とする大きい圧送能力を有するポンプ
で埋め合わせする必要がある。これがため航空機には特
に好ましくないことであるがユニットの重量を増す。圧
力補正器を高（・設定値に保持することに伴う別の問題
は圧力の増大と共にポンプを駆動するに要する動力が指
数的に増大するということである。動力の所要量が増大
するに従い、燃料消費量が増し原動機から消散する必要
のある廃熱量もまた増大する。圧力補正器の設定値を高
く保持することに伴う更に別の問題は多くの場合に液圧
作動子を作動させるに要する動力がポンプの利用できる
能力より町成り小であるということである。従って、液
圧作動子に流体を供給するため流れ制御弁を作動させろ
と、高い圧力流体を液圧シリンダに必要なしばルにまで
絞ることによりエネルギーが浪費される。これがため更
にまた熱を消散させる必要が生じることになる。

複数の液圧作動子を作動させる系統用に圧力補正器の圧
力設定値をこの系統の予想した負荷需要を満たすよう調
節でき従って圧力補正器の圧力設定値をこの系統におけ
ろすべての液圧作動子を同時に作動させるに必要な出力
圧力以下に保持できろ可変吐出し量圧力補正ポンプを提
供することが望ましい。圧力補正器の圧力設定値を調節
する系統は電力か液圧流体の供給が中断した場合に圧力
補正器の圧力設定値を当該系統におけるすべての液圧作
動子を同時に作動させる需要を満たすに十分な最大値に
するようフェイルセーブでなげればならない。

本発明は流体入口と、流体出口と最大の流体吐出し位置
と最少の流体吐出し位置との間を可動な吐出し量調節機
構とを有する圧力補正可変吐出し量ポンプに係るもので
ある。圧力補正機構は出口における流体の圧力を一定し
た設定値に保持する。

この機構は互いに共働して吐出し量調節機構に接続され
た制御口孔を形成するスプールとスリーブとを含んでい
ろ。ばねがスプールに作用して圧力補正器の圧力を設定
する。サーボ弁がスリーブに接続されスリーブのある部
分に制御流体を供給してスリーブをばねとスプールとに
相対的に動かして圧力補正器の圧力設定値を調節する。

スリーブに作用する制御流体の圧力はサーボ弁に供給さ
れた電流に正比例する。サーボ弁への電流の供給が中断
すると、制御流体の圧力は最小に下がりスＩＪ−ブは圧
力補正器が最大の圧力設定値となる位置に動かされる。

（力 第１図を参照すると、可変吐出し量軸方向ピストンポン
プ１０がハウジング１２内に回転可能に装着された胴１
１を含み、胴はその回転軸線を中心として円周方向に等
間隔にした複数のピストン孔１４を有している。ピスト
ン１６がそれぞれの孔１４内に収容されている。ピスト
ン１６の孔１４から突出している部分の端部にはポール
１８が形成されている。ボール１８はそれぞれシュー２
２に設けたソケット２０に収容されシュー２２をピスト
ン１６に枢着している。ピストンシュー２２はそれぞれ
枢着されたスラスト板２４にシュー押さえ機構（図示せ
ず）により圧接して保持されている。胴１１を電動機ま
たはヂイゼルエンジン（図示せず）の如き原動機により
回転させろと、ピストン】６の端部におけるシュー２２
はスラスト板２４０表面上を摺動する。もしスラスト板
２４がその表面が胴１１の軸線に対し垂直な中立位置す
なわち最少吐出し位置に傾斜すると、ピストン１６は孔
１４内で往復運動する。ピスト７１６が往復運動するに
従い、低圧の流体が入口々（８） 孔２６から引き出され高圧の流体が出口々孔２８から排
出されろ。

ばね３０の一端３２がポンプノ・ウジング２に取り付け
られ他端３４がスラスト板２４の一端の表面３６に圧接
している。このようにして、スラスト板２４はその最大
吐出し位置、すなわち、第１図に示した最大傾斜角度位
置に向は偏倚せしめられる。ハウジング１２に設けた孔
４０がピストン４２を収容し、このヒ０ストンはスラス
ト板２４のばね３０が係合している表面３６を設けた端
部とは反対の端部に設けた表面４４に作用する。流体が
孔４０に供給されろピストン４２をスラスト板の表面４
４に圧接するよう運動させスラスト板２４をばね３０の
力にさからい後記する減少した吐き出し量位置にヒ０ボ
ット運動させろ。

流体出口２８内の圧力は圧力補正機構５０により設定す
る。圧力補正機構５０は摺動可能なスリーブ５６を収容
する長さ方向孔５４を有する・・ウジング５２を含んで
いる。スリーブ５６に設けた軸孔５４が中心の制御陵部
６２と各端部に１対の陵部６４．６６を有する摺動可能
なス・プール６０を収容している。スリーブ５６は通路
７０によりポンプの出口々孔２８に接続された口孔６８
を有している。口孔６８はまた陵部６４の両側に開放し
ている１対の半径方向孔７２．７４によりスプール孔５
８に接続されている。従って、出口の圧力流体はスプー
ル６８と制御陵部６２の片側とに供給されろ。スプール
の孔６８の右側は静止したヒ０ストン７８により閉じら
れている拡大孔７６に開放し、ピストン７８は孔７６に
収容されスリーブ５６とスプール６０とに近付けないよ
う孔７６を閉じているプラグ８０に圧接している。ピス
トン７８が孔５８の端部を閉じているので、出口の流体
圧力は孔５８内に封じ込められ孔７６の底に形成された
リング状表面８２に作用してスリーブ５６を左方に偏倚
させる。スリーブ５６の外面８６に設けた肩部８４がス
リーブ収容孔９０を有する案内８８に係合するとスリー
ブ５６の左方寄り運動は停止せしめられろ。案内８８は
第２の案内９２により適当な位置に保持され、この第２
の案内９２はスリーブ５６の拡大端部とこの第２の案内
に係合するプラグ８０とを収容する孔９４を有している
。後記するが、案内８８．９２間にはハウジングの通路
９８からスリーブ５６の肩部８４により形成された部分
にまで制御流体用の通路を形成する間隙が設んであるこ
とを注目する必要がある。更にまた、孔７６の底部の表
面８２０面積はスリーブ５６の外面の肩部８４の面積の
半分である。

スリーブ５６は通路１０８を介して斜板係合ピストン４
２に接続された制御口孔１０６を有している。スリーブ
の孔５４の左端は拡大した空所１１０に開放して℃・る
。空所１１０から通路１１２を経てタンクに流体が排出
される。スプール６０の制御陵部６２の左方部分もまた
空所１１０に接続している。スプール６０の左端は空所
１１０内に突出した帽子形エレメント】１４を受けてい
る。

エレメント１１４は補正ばね１１６の一端を受けている
。ばね１１６の他端は調節ねじ１１８に係合しこのねじ
はスプール６０とスリーブ５６とに（１１） 軸線方向に並び空所１１０の一部分を形成している。調
節ねじを回わすことによりスプール６０の端部に作用す
る補正ばね１１６の力を増減して出口２８における流体
の圧力設定値を増減する。圧力補正機構５０の作用を次
に説明する。

前にも述べたように、出口々孔２８の圧力流体は通路７
０と半径方向の孔７２．７４とを経てスプールの孔５８
に供給される。この流体は制御陵部６２の右側に作用し
てスプール６０を補正機構５０の圧力を設定する補正ば
ね１１６の力にさからいスプールを左方に押圧する。も
し制御陵部６２に作用する出口々孔２８の流体の圧力が
補正機構５０の圧力設定値を超えばね１１６に打ち勝つ
と、制御陵部６２は制御口孔１０６の左方に動かされ出
口の圧力流体は通路１０８を通り孔４０内に流入してピ
ストン４２に作用する。ピストン４２はスラスト板の表
面４４に作用してスラスト板２４０角度を減少しポンプ
１０の吐出し量を減少する。出口々孔２８の圧力流体は
その圧力が補正機構５０の設定値になるまでポンプの吐
出し量（１２） を減少するようピストン４０に供給される。この際に、
ばね１１６の力によりスプール６０を右方に動かし制御
陵部６２は制御口孔１０６をおおい出力の圧力流体がピ
ストン４２にまで流れるのを防止する。

もし出口々孔２８の流体の圧力が補正機構５０のばね１
１６が設定する圧力以下に下がると、ばね１１６の力に
よりスプール６０と制御陵部６２とを制御口孔１０６の
右方に動かす。これにより口孔１０６と通路４０とをタ
ンクに接続された空所１１０に開放する。これがため流
体を孔４０から排出させスラスト板２４をポンプの吐出
し量を増す位置に動かす。出口２８の流体の圧力が補正
機構５０の設定値になるまで口孔４０は空所１１０に開
放したままである。この際に、出口２８の流体の圧力に
よりスプール６０を左方に動かし陵部６２は制御口孔１
０６を密封する。

圧力補正機構５０の圧力設定値を調整するサーボ弁１２
０を次に説明する。サーボ弁１２０は本出願人に譲渡さ
れ本願に参照しである米国特許第３．４０１，７１１号
に記載した一般型式の電気流体ジェットパイプ単口孔サ
ーボ弁である。補正機構５０の圧力設定値を調節するサ
ーボ弁１２００機能は簡単である。この弁の機能は本発
明では出口々孔２８における圧力の流体である制御流体
を７・ウジング１２に次いでスリーブ５６の外面に形成
された肩部８４に供給してスリーブ５６を補正ばね１１
６に相対的に動かすことである。第１図において、スリ
ーブ５６は最大限左方に動いた位置にしである。この位
置では、肩部８４が案内８８に衝合している。この位置
にあると補正機構５０を最大限の圧力に設定する。これ
は制御口孔１０６が通路１０８の左方に最大限移動して
いるからである。これには制御陵部６２が出口々孔の圧
力流体を通路１０８とピストン４２とに流れさせる（こ
のことは出口２８の圧力がばね１１６の設定値になる時
生じる）に十分左方に動かされろ以前に制御陵部６２に
作用する圧力流体を最大限圧縮８る必要がある。スリー
ブ５６が第１図に示した位置から右方にどの位置にあっ
ても補正はね１１６を僅かしか圧縮する必要がないので
出口々孔２８の流体に低い圧力で制御口孔１０６を露出
させるよう制御陵部６２を動か仕るようにする。従って
、スリーブ５６が右方に動がされるに従い、圧力補正機
構５０の圧力設定値は減少せしめられる。

本発明の電気流体サーボ弁１２０は当業界で良く知られ
ているようにジェット管１２４を曲げるよう作動するト
ルクモータ１２２を含んで（・る。

制御流体は出口々孔２８から通路（図示せず）を経てジ
ェット管１２４に連続的に供給されろ。制御流体はジェ
ット管１２４からハウジングの通路９８に接続された受
は口孔１２６に排出する。通路９８は案内８８．９２間
の間隙を介してスリーブ５６の表面８４に接続されてい
る。従って、制御流体はスリーブの表面８６に作用して
スリーブ５６を右方に動かし補正機構５０の圧力設定値
を下げる。フィート９ノミツクばね１２８がジェット管
１２４とスリーブ５６の外面に設けた溝１３０との間に
接続されている。フィート９ノミツクばね１２８はジェ
ット管１２４に作用するトルクモータ１２２とスリーブ
５６の位置との間の指令ループを閉じろ。

トルクモータ１２２に電流が供給されないと、ジェット
管１２４は曲げられず受は口孔１２４から約１　ｍｍ、
（０，００４インチ）変位せしめられる。

補正ばね１１６が補正機構５０を最初２１０に９／ｃ１
ｎ２（３００Ｑ　ｐｓ乙）に設定すると仮定するとトル
クモータ１２２に電流が供給されていない特約１０１．
５に９／ｃｍ２（］　４５０　ｐｓｉ’）　ノ流体が受
は口孔１２６とスリーブ５６の外面の肩部８４とに供給
されろ。肩部８４の面積がスリーブ５８．７６間に形成
されたリング状表面８２の面積の２イ音であるから、出
口々孔２８内にあってスリーブの表面８２に作用する流
体がスリーブ５６が右方に動く以前に２１０に９／ｃｒ
ｎ２（３０００Ｐｓｉ）であるときはＩ　Ｏ５に９／Ｃ
１ｎ２（１５００ｐｓｉ）以上の制御圧力が肩部８４に
作用する必要がある。肩部８４に作用する制御流体の圧
力を増大させるにはジェット管１２４を受は口孔１２６
に向は偏倚させる必要がある。

第３図を参照すると、追加の電流をトルクモータ１２２
に供給すると、制御圧力は１０５に９／ｃｒｎ２（１５
００ｐｓ′ｉ）上に増大してスリーブ５６を右方に動か
し始め次いで減少する。追加の電流がトルクモータ１２
２に供給されるに従（・制御圧は増太し、このことが起
きるとスリーブ５６が右方に運動していて圧力補正機構
５０の設定値が減少せしめられているのでジェット管１
２４は受は口孔１２６に近付くよう動く。圧力補正機構
の圧力設定値が減少せしめられるに従い、出口々孔２８
内の流体の圧力もまた減少せしめられる。第２図を参照
すると、トルクモータ１２２に供給される電流が増大せ
しめられるに従い圧力補正機構５０の設定値もまた減少
せしめられる。約４ミリアン深アの場合に補正機構の設
定値は最大限減少する。

トルクモータ１２２への電流入力が４ミリアンはアの場
合に、ジェット管１２４は受は口孔１２６上に中心法め
される。もし４ミリアンＲア以」二の電流がトルクモー
タ１２２に供給されると、ジェット管１２４は受は口孔
１２６の反対側に変位せしめられポンプの補正設定値は
トルクモータへの電流入力が４ミリアン深アから減少せ
しめられる場合と同様に増大する。

第２図と第３図とを参照すると、補正機構５゜の圧力設
定値の変化がトルクモータ１２２に供給された電流に対
し直線的であることが判る。もし電力が下がりトルクモ
ータ１２２への電力入力がゼロにまで減少するとスリー
ブ５６が補正機構５０を最大値に設定する最も左方の位
置にとどまるということを認識する必要がある。もし電
力サージがあり過剰量の電流がトルクモータ１２２に供
給されろとスリーブ５６はまた最も左方の位置に移動す
る。更にまた、もしスリーブの肩部８４に作用する液圧
流体の圧力が線路がフィルタかが詰まるといった如き伺
らかの理由で下がると、スリーブ２６はまたその最も左
方の位置に移動する。

電気流体サーボ弁１２０がスリーブ５６を動がし補正機
構５０の圧力設定値を調節するよう示しであるが、任意
型式のサーボ弁機構も使用できる。

サーボ弁は電気流体により作動するもの以外にも厳密に
機械的、空気作動または液圧作動のものでも良い。補正
機構５０の圧力設定値を調節するのにある型式のサーボ
弁がスリーブを動かせるだけで良い。サーボ弁は航空機
の操縦士室の如き遠隔個所から操作できるものでなけれ
ばならずまたフェイルセーブでなければならない。

以上の説明により、本発明のサーボ弁で調節した補正機
構５０が遠隔個所からポンプの出口圧力を任意のレベル
に設定できまたフェイルセーフであることが判る。更に
また、補正機構５０の圧力設定値がサーボ弁１２０への
電流入力に比例する。

本発明の１つの好ましく・具体例を示して説明したが、
本発明の原理と配置とを逸脱することなく種々変形でき
ることは当業者には明かなことと思う０

【図面の簡単な説明】

第１図は可変吐出し量ポンプに接続された本発明に係る
電気流体サーボ弁により調節される補正機構の断面図、
第２図は圧力補正器の圧力設定値と電気流体サーボ弁へ
の電流入力との間の関係を示すグラフ、第３図は制御圧
力と電気流体サーボ弁への電流入力との間の関係を示す
グラフである。 １０・・・ポンプ、２４・・・吐出し量調節機構、２６
゜２８・・・入口および出口、３０・・・偏倚手段、５
０・・・圧力補正機構、５２・・・ハウジング、５４・
・・第１の孔、５６・・・スリーブ、５８・・・長さ方
向の孔、６０・・・スプーツへ６２・・・制御陵部、１
０６・・・制御口孔、１０８・・・導管手段、１１２・
・・低圧導管、１１６・・・ばね、１．２２．　１２４
．、　１２８・・・制御流体供給手段。 （外４名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体入口および流体出口と；最大流体吐出し位置
   と最少流体吐出し位置との間を可動な吐出し量調節機構
   と；吐出し量調節機構を最大吐出し位置に向は偏倚させ
   る手段と；出口内の流体の圧力を一定の設定値に保持す
   る圧力補正機構であってハウジングと、ハウジングに設
   けた第１の孔と、第１の孔内に収容されたスリーブと、
   スリーブに設けた長手方向の孔と、長手方向の孔内に収
   容されたスプールと、スリーブに設けた制御口孔と共働
   するようスプールに設けた制御陵部とおよび圧力補正機
   構の圧力を設定するためスプールに作用するばねとを有
   している圧力補正機構と；制御口孔を吐出し量調節機構
   に接続する導管手段とから成り；出口の圧力流体を制御
   陵部の片側に供給し、低圧導管を制御陵部の反対側に接
   続し、出口における流体の圧力が圧力補正機構の圧力設
   定値を超えたとき出口の圧力流体を制御口孔と吐出し量
   調節機構とに連絡させこれにより吐出し量調節機構を偏
   倚手段に打ち勝たせてポンプの吐出し量を減少するよ５
   にスプールが移動し、また出口における流体の圧力が圧
   力補正機構の圧力設定値以下に下がったとき低圧導管を
   制御口孔と吐出し量調節機構とに接続させこれにより偏
   倚手段がポンプの吐出し量を増大させるのをゆるすべく
   スプールが移動するようにしである可変吐出し量のポン
   プであって、ばねとスプールとに相対的に制御口孔の位
   置を変えそれにより圧力設定機構の圧力設定値を変える
   よう第１の孔内でスリーブを動かす手段を設けたことを
   特徴とする可変吐出し量ポンプ。
2. （２）スリーブに設けられた第１の部分であって出口の
   圧力流体が作用しこれによりスリーブと制御口孔とをば
   ねに向は偏倚させて圧力補正機構の圧力設定値を増大す
   る第１の部分とスリーブに設けられかつ第１の部分より
   大きい第２の部分と、第２の部分に制御流体を供給する
   手段とを含み制御流体は第２の部分に供給されこれによ
   りスリーブと制御口孔とをばねから遠ざかるよう動かし
   それにより圧力補正機構の圧力設定値を下げ、圧力設定
   値が制御流体の圧力に比例するようにした特許請求の範
   囲第１項の可変吐出し量ポンプ。
3. （３）制御流体を供給する手段が、ジェット管およびト
   ルクモータを有するジェット管電気流体サーボ弁とスリ
   ーブおよびジェット管に接続されたフィート９バツク装
   置とを含み、第２の部分に供給される制御流体の圧力が
   トルクモータへの電流入力に比例し、ゼロの′電流入力
   では、最少の圧力制御流体を第２の部分に供給し圧力補
   正器がその最大圧力設定値に維持されるようにした特許
   請求の範囲第２項の可変吐出し量目ソンプ。