JPS599755B2 - 可変容量形液圧ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変容量形液圧ポンプに関する。

詳しくは、吐出圧の変化に応答して吐出流量を所定犬流
量から零流量まで制御するごとくしだ液圧ポンプに関す
る。

従来、吐出圧の変化に応答して吐出流量を所定流量から
零流量（漏れ流量を含む）まで制御するごとくした液圧
ポンプは、特開昭４９−７６１０４号公報に示されてい
るごとくすでに知られている。

この従来の液圧ポンプは、第３図に示したごとく、斜板
から成る可変制御要素Ｓの変位量を調整する操作プラン
ジャＰと、該プランジャＰの前記可変制御要素Ｓへの移
動を制御するスプールＶとを用い、ポンプの吐出圧変化
により、前記スプールＶを作動させて、前記操作プラン
ジャＰを移動させ、該プランジャＰの移動により、前記
可変制御要素Ｓを変位させて流量を制御するごとくした
ものである。

尚、第３図において、Ａはポンプの吐出通路に接続する
圧力ラインであり、Ｂは前記スプールＶの移動により開
口する制御通路、Ｔはタンクラインである。

また、ＳＰ１は前記スプール■を吐出圧に対向する方向
に押圧する抑圧体であり、ＡＪはその調整ボルト、また
ＳＰ２は前記可変制御要素Ｓを最大位置に付勢するスプ
リングである。

しかして、この液圧ポンプによれば、第２図のごとき流
量吐出圧特性の制御が行なえるのであるが、流量応答性
が悪い問題があった。

即ち、以上の如く構成する液圧ポンプにおける流量応答
は、流量減少の場合と流量増大の場合との二通りがあり
、流量減少のプロセスは、第２図Ａ点で示した低圧大容
量の状態から圧力が第２図Ｂ点のごとく上昇すると、前
記スプールＶが変位し、この変位により開口する制御通
路Ｂを介して吐出圧が操作プランジャＰの背面室Ｐ１に
導入され、この導入により該操作プランジャＰを可変制
御要素Ｓ側へ押出して、該可変制御要素Ｓを変位させ、
この変位により流量を減少し、高圧小容量の状態（第２
図Ｃ点）を経て高圧零流量（第２図Ｄ点）に至る過程を
辿るのであり、また流量増大のプロセスは、前記プロセ
スとは逆で、高圧零流量の状態Ｄ点から圧力が下降する
と前記スプールＶは押圧体ＳＰ１によりそのランドが前
記開口を閉鎖するごとく復帰し、次いで該ランドの背面
側（二次側）が開口し始め、前記通路Ｂをタンクライン
Ｔに連通させ、操作プランジャＰの背面室Ｐ１をこの通
路Ｂ及び前記開口を介してタンクラインＴに解放するこ
とにより、操作プランジャＰを可変制御要素Ｓから離れ
る方向に変位させて、該要素Ｓを変位させ、この変位に
より流量を増加し、高圧小容量の状態Ｃ点及び高圧大容
量Ｂ点又は低圧大容量Ａ点に至る過程を辿るのである。

所で以上のプロセスにおいて、流量減少の場合及び流量
増大の場合で圧力降下が著るしく第２゛図Ａ点の圧力ま
で一挙に降下する場合は問題がないのであるが、流量増
大のプロセスにおいて圧力降下が少ない状態で流量が増
大する場合、即ち第２図においてＤ点からＣ点又はＤ点
からＢ点に移行する場合、圧力降下により前記スプール
■が抑圧体ＳＰ１の作用で復帰しても、圧力降下が少な
いときには、タンクラインＴへの開口が狭く、操作プラ
ンジャＰの背面室Ｐ，の解放が遅れることになり、従っ
て、操作プランジャＰの変位も遅れ、流量を増大させる
までに長い時間を要し、流量応答が遅くなるのである。

即ち、前記操作プランジャＰの可変制御要素Ｓ側への移
動を制御するスプールＶのランドと、該ランドにより開
かれる前記操作プランジャＰの背面室Ｐ１への通路Ｂ、
との関係は、該通路２をスプール室に直接開口させ、こ
の開口部の内径を前記ランド幅とほゾ同一にしている。

この構成は、スプール室内壁を中ぐりし、環状室を形成
して、この環状室に前記通路Ｂを開口させ、スプールＶ
が僅かに動いても開口面積が大きくなるようにした構成
に比し、前記背面室Ｐ１の圧力を安定させられるのであ
るが、反面スプール■の移動により背面面Ｐ１がタンク
ラインＴに解放されても、該スプールＶのランドにより
、この解放ラインが絞られてしまうのである。

そのため背面室Ｐ０に流入している流体容積分の流体の
解放が遅れるのである。

しかもこのプロセスにおける圧力波形をみるとＤ点から
前記Ｃ点又はＢ点に至るまでに瞬間的にこれらＣ点又は
Ｂ点より低圧となる圧力降下が生ずるのであり、かつ、
この圧力降下は流量応答が遅い程それ丈低圧まで降下す
るのである。

従って、１つの液圧ポンプで、例えば負荷駆動用シリン
ダのピストン送り動作と、クランプやチャックのつまみ
動作とを行なっている場合、このつまみ動作がゆるんだ
り解放されたりして、把持しているワークなどを落とし
たり、つまみがゆるんだりして問題が生ずる。

即ち、前記つまみ動作には第２図に示したＥ点に相当す
る圧力が最低必要とする場合に、前記ｗ力降下がこのＥ
点圧力以下になると、つ′まみ動作がゆるんだり、解放
されたりしてワークなどのつまみ動作がゆるんだり落し
てしまうのである。

そこで本発明は以上の如き問題点に鑑み発明したもので
、目的は吐出圧の上昇により開口し、操作プランジャの
背面室を圧力ラインに連通ずる通路の途中にタンクライ
ンに通ずるバイパス通路を設けて、前記通路の圧力ライ
ンへの連通遮断時、前記操作プランジャの背面室を、前
記バイパス通路及びタンクラインを介して、タンクに開
放することにより、流量応答性を速くシ、特に高圧零流
量の状態から吐出圧が僅か降下して流量を急増加させる
べく制御する場合、即ち、第２図に示した流量一圧力特
性におけるＤ点からＣ点又はＤ点からＢ点に制御する場
合の流量応答性を速くすることのできる液圧ポンプを提
供する点にある。

又、本発明の構成は、前記スプールの移動により開口す
る通路の途中に、操作プランジャの背面室に連通ずるバ
イパス通路を設けて、該バイパス通路に前記操作プラン
ジャの操作圧力より低い圧力で開くバイパス弁を介装し
、該バイパス弁の二次側に、タンクラインを接続して、
前記バイパス弁の閉鎖時、前記背面室をタンクに開放す
るごとく成すと共に、前記バイパス通路と並列の前記通
路に背面室からの流れのみを許す逆止弁を介装すること
により、ポンプ吐出圧の降下に伴ない流量を増加させる
場合、前記操作プランジャの背面室を、前記バイパス通
路及びタンクラインを介してタンクに開放し、前記操作
プランジャの動作を機敏に行なえるようにして、前記吐
出力の圧力降下に伴なう流量増加の応答性を良好にし、
前記した問題を解決したのである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳記する。

図に示した液圧ポンプは斜板式アキシアルプランジャポ
ンプであって、図において１は中空のハウジング本体で
、その一側面にはカバー２が固定されている。

このハウジング本体１の内部には、軸受３，４を介して
主軸５が回転自由に支持されており、該主軸５には、そ
の中間部に形成したスプライン部６を介してシリンダブ
ロック７が共に回転可能に支持せ．られている。

このブロック７には多数のピストン８が所定のストロー
クで往復動自由に設けられており、これらの各ピストン
８の先端にはリティナ９により支持されたシュー１０が
夫々取付けられ、該シュー１０を介して可変制御要素を
構成する斜板１１に接触している。

この斜板１１はトラニオン軸１２を支点として一定の傾
斜角の範囲内で揺動自在となっており、前記シュー１０
が接触する側の背面とハウジング本体１の内側面との間
には、スプリング１３を介装して、常に斜板１１の傾斜
角を最犬にするように作用させている。

従って、この状態で主軸５を駆動してシリンダブロック
７を回転させると、各ピストン８が往復動し、この往復
動により最大吐出量が得られるのであり、又、斜板１１
の傾斜角を調整することにより、任意の吐出量が得られ
るのである。

又、１４はバルブプレート、１５はスプリング、１６は
該スプリング１５の受けである。

また、２１は以上の如く構成するポンプの前記斜板１１
の傾斜角を調整し、吐出流量を可変にする操作プランジ
ャであり、２２はこのプランジャ２１を前記斜板１１側
へ変位させるスプールである。

前記プランジャ２１はハウジング本体１に固定のブロッ
ク２０に設けたシリンダ室ａに移動自由に挿嵌されるも
ので、その一端は前記の如く斜板１１に接当すると共に
、他端にはシリンダ室ａ内壁との間に背面室ｂを形成し
ている。

又、前記スプール２２は、前記ブロック２０に設けるス
プール孔２３に移動自由に内装するのであって、前記ス
プール孔２３は吐出ライン２４に通ずる圧力ライン２５
に連通しており、該圧力ライン２５を介して作用する吐
出圧により、スプール２２を移動させるごとく成すので
ある。

そして該スプール２２の背面側には前記移動に対抗する
コイルスプリングなどから成る抑圧体２６を設けるので
あって、抑圧体２６により前記スプール孔２３に導入さ
れる吐出圧に対抗し、この吐出圧が一定圧力以上になる
までこれらスプール２２の移動を阻止するのである。

また、この抑圧体２６は、高圧小容量の制御時における
圧力に相当する押圧力に設定するのであって、この設定
は圧力調整ねじ２７により行なう。

また、前記スプール孔２３には、この抑圧体２６に抗し
て前記スプール２２が移動することにより、前記圧力ラ
イン２５ど連通し、抑圧体２６により復帰するとき、タ
ンクライン２８と連通する通路２９を設けて、該通路２
９を前記操作プランジャ２１の背面室ｂに連通させるの
であり、かつ、この通路２９の途中に前記背面室ｂに連
通ずるバイパス通路３０を設け、該バイパス路３０に前
記操作プランジャ２１の操作圧力より低い圧力で開くハ
イパス弁３１を介装し、このバイパス弁３１の二次側に
、タンクライン２８に通ずる通路３５を接続し、前記バ
イパス弁３１の閉鎖時、前記背面室ｂをタンクライン２
８に連通させるごとく成すと共に、前記バイパス通路３
０と並列の前記通路２９に、背面室ｂからの流れのみを
許す逆止弁３２を介装するのである。

前記バイパス弁３１は、前記ブロック２０に設ける弁孔
３３に内装され、スプリングなどの抑圧体３４により一
方側に押圧されて前記バイパス通路３０を閉鎖するので
あり、該バイパス弁３１の二次側弁孔３３ａは、前記通
路３５を介して、前記スプール孔２３の二次側、即ちタ
ンクライン２８の連通側スプール孔２３ａに連通させる
のであって、このバイパス弁３１の閉鎖時、前記操作プ
ランジャ２１の背面室ｂは、バイパス通路３０からバイ
パス弁３１の二次側弁孔３３及び通路３５、スプール２
２の二次側スプール孔２３ａを介してタンクライン２８
に開放されるのである。

又、前記抑圧体３４による押圧力は、操作プランジャ２
１の操作圧力（例えば１０〜１５ｋｇ／ｃＩ？Ｌ）より
低い圧力（例えば５ ｋｇ／ｃｒｉ ）とするのであっ
て、流量減少のプロセスにおいて吐出圧が上昇し、前記
スプール２２が開き、吐出流体が通路２９に流れるとき
、この吐出流体の圧力でバイパス弁３１を開放し、バイ
パス通路３０の前記通路３５との連通を遮断し、前記バ
イパス通路３０を介して吐出流体を背面室ｂに導くよう
にするのである。

更に、前記逆止弁３２は、前記流量減少のプロセスにお
いてスプール２２が開いて吐出流体が通路２９に流れる
とき、その全量をバイパス通路３０に導いてバイパス弁
３１を開き、このバイパス弁３１により、前記タンクラ
イン２８への通路３５と背面室ｂとの連通を断つごとく
成して、前記吐出流体が背面室ｂを側路して通路３５へ
流出するのを防止するのである。

そして、この逆止弁３２は流量増大のプロセスにおいて
吐出圧が降下し、前記スプール２２が押圧体２６により
押戻されて通路２９が二次側スプール孔２３ａに僅かに
開口するとき、該通路２９が圧力低下して開き背面室ｂ
からの流れを許すのであって、前記バイパス弁３１の閉
鎖に先立ち、前記通路２９を介して、前記背面室ｂをタ
ンクライン２Ｂに開放するためのものである。

即ち、前記通路２９の圧力低下でバイパス弁３１は、前
記押圧体３４の働らきで閉鎖するけれども、この閉鎖は
瞬時に行なわれることなく、前記背面室ｂに通ずるバイ
パス路３０を、前記通路３５に開放する前に、前記バイ
パス弁３１の閉動作に伴ない、前記バイパス弁３１の一
次側におけるバイパス路３０と二次側におけるバイパス
路３０との連通が絞られるのであって、この絞り過程時
に生ずる前記バイパス弁３１の前後差圧、即ち前記した
一次側と二次側との差圧で前記逆止弁３２を作動させ、
前記バイパス弁３１の閉動作時、この逆止弁３２を介し
て前記背面室ｂを前記通路２９からタンクライン２Ｂに
開放できるようにしたものである。

尚、前記通路２９の圧力低下による前記バイパス弁３１
の閉動作により、前記背面室ｂに通ずる二次側バイパス
路３０が前記通路３５に開放すれば、前記背面室ｂの容
積分の流体は、バイパス弁３１を内装する二次側弁孔３
３ａ１前記した通路３５を介してタンクライン２８に開
放される。

しかして以上説リした構成において、第１図のごとく、
斜板１１が最大傾斜角となっている場合には、最大流量
のもとに流体が吐出されるのであって、圧力が前記抑圧
体２６の押圧力に打勝つまではスプール２２は移動せず
、最大流量のま＼維持される。

そして圧力が前記押圧力に打勝てば、スプール２２は第
１図において右方へ移動し通路２９を開口し、圧力ライ
ン２５からの流体はこの通路２９からバイパ久通路３０
に至り、バイパス弁３１を押開いて操作プランジャ２１
の背面室ｂに入り、該操作プランジャ２１を右方へ移動
させ、斜板１１の傾斜角度を小さくするのである。

尚、前記通路２９の開口は、前記スプール孔２３との間
でオリフィスを形成するのであり、このオリフイスによ
り減圧されて、この減圧圧力が前記背面室ｂに作用する
のである。

但し、この減圧は斜板の回転モーメントとばね１３とに
対抗するだけの圧力である。

即ち、斜板１１の回転モーメントは斜板角の位置に関係
なく、略々一定値をとるように設計されているもので、
前記背面室ｂに作用する減圧は前記した如く、この回転
モーメントとぼね１３との和で決まるのである。

従って、前記オリフイスの開口面積が僅かに大きくなる
と減圧も僅かに大きくなるが、これは即座にその増加分
を打消すように斜板１１の角度が小さくなるもので、そ
の作用は瞬間的に行なわれる。

即ち、サーボ機構の働らきをもつ。斯くて、ポンプ吐出
圧の上昇に伴ない、前記作用が繰返されて斜板１１の傾
斜角度はポンプ吐出圧に対応して小さくなるのであり、
スプール２３の作動により最終的にはその傾斜角度が零
近くなり、吐出圧ＰＣで吐出量は零となるのである。

次にこの流量零の状態から圧力降下が生じ、抑圧体２６
の押圧力がスプール２２の一次側に作用する圧力に打勝
てば、スプール２２は押圧体２６の作用で左方へ復帰し
、通路２９を閉鎖し、次いで該通路２９を二次側スプー
ル孔２３ａに開放するのである。

この開放は圧力降下が著るしいときは全開となり、この
開口部を介して背面室ｂをタンクライン２８に直ちに開
放できるのであるが、圧力降下が少ないときは、僅かな
開口となる。

所がこの発明においては、通路２９が二次側スプール孔
２３ａに僅かでも開くと、バイパス弁３１の閉動鎖する
が、この閉動作に伴ない、前記バイパス路３０の完全な
閉鎖に先立って、先ず逆止弁３２が開動作し、前記背面
室ｂを前記通路２９を介してタンクライン２８に開放す
るのであり、次ニハイハス弁３１が抑圧体３４の作用で
バイパス通路３０を閉じ、背面室ｂに通ずる該通路３０
の二次側を前記バイパス弁３１の二次側弁孔３３ａに開
口させるのであり、背面室ｂを前記弁孔３３ａ１通路３
５を介して、タンクライン２８に連通させ、該背面室ｂ
内の流体を迅速に流出させられるのである。

従って、短時間で背面室ｂがタンクに開放されるので、
操作プランジャ２１も迅速に左方へ移動し、斜板１１の
傾斜角を大きくシ、圧力変化後に僅かな遅れだけで流量
を増大させられるのである。

以上の如く本発明によれば、流量増大を行なうプロセス
において、圧力降下が著るしい場合は勿論、圧力降下が
少なくとも、操作プランジャの背面室に導入されている
流体を、所定圧力以下の降下で直ちに、即ち、逆止弁及
びバイパス弁から直ちにタンクへ解放させられるのであ
り、従って、短時間で操作プランジャを操作でき、迅速
に流量を応答させられるのである。

また、流量増大を行なう過程で、圧力応答に比し流量応
答が僅かな遅れだけで追従するので、この応答時におけ
る圧力低下を小さくでき、従って、１つのポンプで負荷
駆動用シリンダの送りを動作とクランプやチャックのつ
まみ動作とを行なう場合、このつまみ動作に必要な圧力
は常に維持でき、クランプなどで把持するワークのつか
み力がゆるんだり、該ワークを落としてしまうようなこ
とを解決できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はその概略
縦断面図、第２図は流量一圧力特性図、第３図は従来例
を示す概略断面図である。 １１・・・・・・斜板、２１・・・・・・操作プランジ
ャ、２２・・・・・・スプール、２６・・・・・・押圧
体、２９・・・・・・通路、３０・・・・・・バイパス
通路、３１・・・・・・ハイハス弁、３２・・・・・・
逆止弁、ｂ・・・・・・背面室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変制御要素の変位量の調整により吐出量を可変と
   した液圧ポンプにおいて、前記可変制御要素の変位量を
   調整する操作プランジャと該プランジャの前記可変制御
   要素への移動を制御するスプールとを設け、該スプール
   の一端側に抑圧体を、また他端側にポンプの吐出圧を導
   いて、吐出圧の上昇により前記スプールを移動させるご
   とく成し、このスプールの移動により圧力ラインと連通
   ずる通路を設けて、該通路を前記操作プランジャの背面
   室に連通させ、前記吐出圧の変動により、該プランジャ
   を操作し、可変制御要素を変位させるごとく成す一方、
   前記通路の途中に前記背面室に連通ずるバイパス通路を
   設けて、該バイパス通路に前記操作プランジャの操作圧
   力より低い圧力で開くバイパス弁を介装し、該バイパス
   弁の二次側に、タンクラインを接続して、前記バイパス
   弁の閉鎖時前記背面室をタンクに開放するごとく成すと
   共に、前記バイパス通路と並列の前記通路に、背面室か
   らの流れのみを許す逆止弁を介装したことを特徴とする
   可変容量形液圧ポンプ。