JPS60233386A - 油圧ポンプの入力制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 この発明は一つの原動機で駆動される二つの可変容量杉
油圧ポンプの入力制御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

第１図は従来の油圧ポンプの入力制御装置を示す図であ
る。図において１は原動機、２はトランスミッション、
３ａ、３ｂはトランスミッション２を介して原動機１に
より駆動される可変容量杉油圧ポンプ、４ａ、４ｂは油
圧ポンプ３ａ、３ｂのレギュレータ、５ａ、５ｂは制御
シリンダ、６ａ、６ｂは制御ピストン、７ａ、７ｂは制
御ピストン６ａ、６ｂと制御シリンダ５ｄ、５ｂとの間
に設けられたバネ、８ａ、８ｂは制御シリンダ５ａ、５
ｂのピストンロッドで、ピストンロッド８ａ、８ｂの変
位量によりすなわち制御ピストン６ａ、６ｂ（制御部材
）の変位量により、油圧ポンプ３ａ、３ｂの押しのけ容
積すなわち傾転角が制御される。９ａ、９ｂ、１０ａ、
１０ｂはそれぞれ制御シリンダ５ａ、５ｂのシリンダ室
で、シリンダ室９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの受圧面積
重よ等しｂ）。

１１ａ、ｌｌｂは油圧ポンプ３ａ、３ｂに接続された減
圧弁で、シリンダ室９ａ、９ｂ４こｌよ油圧ポンプ３ａ
、３ｂの吐出圧力すなわち自己の吐出圧力カ１供給され
、シリンダ室１０　ａ　、　１０　ｂ　ニＬｔ減圧弁１
１　ｂ、１１ａを介した油圧ポンプ３ｂ、３ａの吐出圧
力すなわち他の油圧ポンプの吐出圧力が供給される。

そして、シリンダ室９ａ、１０ａ、シリンダ室９ｂ、１
０ｂに作用する圧力の合計値が減圧弁１１ａ、ｌｌｂの
設定圧力の２倍になったとき、制御ピストン６ａ、、６
ｂがバネ７ａ、７ｂｋこ抗して左？テする。３０ａ、３
０ｂは油圧ポンプ３ａ、３ｂに接続された１ノリーフ弁
である。

つぎに、この入力制御装置の動作につｂ）て説明するが
、油圧ポンプ３ａ、３ｂの制御動作ｌマ同一であるから
、油圧ポンプ３ａにつ０て説明する。

まず、油圧ポンプ３ｂの吐出圧力ｐａｂ′ｈ’減圧弁１
１ｂの設定圧力ｐ。より高いときには、シ１ノンダ室１
０ａには圧力Ｐａが作用する。したがって、油圧ポンプ
３ａの吐出圧力ｐａｌａが設定圧力ｐ。より低いときに
は、バネ７ａのために制御シリンダ５ａが縮小した状態
となっており、油圧ポンプ３ａの傾転角が最大であり、
油圧ポンプ３ａの吐出流量Ｑは最大である。そして、吐
出圧力ｐｄａが設定圧力ｐ。より高くなると、制御ピス
トン６ａがバネ７ａに抗して左行するから、油圧ポンプ
３ａの傾転角が減少し、吐出流量Ｑが減少して、油圧ポ
ンプ３ａの入力トルクＴが原動機１の最大値トルクの１
／２の値Ｔ。どなるように制御される。この場合の吐出
圧力ｐｄａと吐出流量Ｑ、入力トルクＴとの関係は第２
図、第３図の線図Ａで表わされる。

つぎに、吐出圧力Ｐｃ１ｈが設定圧力Ｐａの１７２であ
るときには、シリンダ室１０ａには圧力ｏ、ｓｐｏが作
用する。したがって、吐出圧力ｐｄａが１．５ｐ、より
低いときには、吐出流量Ｑが最大であり、吐出圧力ｐｄ
ａが１．５ｐｏより高くなると、吐出流量Ｑが減少して
、入力トルクＴが１．５Ｔ、となるように制御される。

この場合の吐出圧力ｐｄａと吐出流量Ｑ、入力トルクＴ
との関係は第２図、第３図の線図Ｃで表わされる。つい
で、吐出圧力ｐｄｂが零であるときには、シリンダ室１
０ａには圧力が作用しない。

したがって、吐出圧力ｐ１が２ρ。より低し１ときには
吐出流量Ｑが最大であり、吐出圧力Ｐｄａが２ｐｏより
高くなると、′吐出流量Ｑが減少して、入力トルクＴが
２Ｔ、となるように制御される。この場合の吐出圧力Ｐ
ｄａと吐出流量Ｑ、入力トルクＴとの関係は第２図、第
３図の線図Ｅで表わされる。また、吐出圧力Ｐｄｂが０
．７５　ｐ　ｏ、０．２５ｐ＋＋のときには、吐出圧力
ｐｄａと吐出流量Ｑ、入力トルクＴとの関係は第２図、
第３図の線図Ｂ、Ｄで表わされる。

したがって、相手方の油圧ポンプたとえば油圧ポンプ３
ｂの入力トルクがＴ０以下のときには、油圧ポンプ３ａ
の入力トルクを、油圧ポンプ３ａの入力トルクと油圧ポ
ンプ３ｂの入力トルクの合計値が２Ｔ、どなるまで上昇
させることができるから、原動機１の出力トルクを有効
に利用することができるとともに、油圧ポンプ３ａ、３
ｂの入力トルクの合計値が原動機１の出力トルク２Ｔ。

を越えることがない。

しかしながら、常に油圧ポンプ３ａ、３ｂの吐出した圧
油が有効に活用されるとは限らない。例えば、作動して
いる油圧シリンダがストロークエンドに達したときには
、吐出圧力Ｐ　ａａ−ｐｄｂが上昇し、吐出圧力ｐｃｌ
ａ、ｐｄｂがリリーフ弁３０ａ、３０ｂの設定圧力ｐｙ
に達すると、リリーフ弁３０ａ、３０ｂが開となる。こ
のため、原動機１の動力はリリーフ弁３０ａ、３０ｂで
消費され、有効な仕事とはならない。特に、他の油圧ポ
ンプ例えば油圧ポンプ３ｂの吐出圧力ｐａｂが低い場合
には、リリーフ弁３０ａが開となったときの吐出流量Ｑ
、入力トルクＴが非常に大きく、エネルギ損失が極めて
大となる。また、リリーフ弁３０ａ、３０ｂで消費され
た動力は熱となるので、作動油の温度が上昇するから、
冷却装置の容量を大きくする必要があるとともに、作動
油の劣化が早くなってしまう。さらに、リリーフ弁３０
ａ−３０ｂが頻繁に開閉するから、装置全体の騒音が大
きくなる。

そこで、第４図に示す油圧ポンプの入力制御装置が考え
られているや図において１２ａ、１２ｂは減圧弁１１ｂ
、ｌｌａとシリンダ室１０ａ、１０ｂとの間に設けられ
た切換弁で、切換弁１２ａ、１２ｂの設定圧力ｐｃはリ
リーフ弁３０ａ、３０ｂの設定圧力ｐ１よりわずかに低
く、自己の吐出圧力が設定圧力Ｐ。より低いときには、
ａ位置になり、減圧弁ｔｉｂ、１１ａを介した他の油圧
ポンプ３ｂ、３ａの吐出圧力をシリンダ室１０ａ、１０
ｂに作用させ、自己の吐出圧力が設定圧力ｐｃより高い
ときには、ｂ位置となり、自己の吐出圧力をシリンダ室
１０ａ、１０ｂに作用させる。

この入力制御装置においては、油圧ポンプ３ａ、３ｂの
吐出圧力Ｐｄａ、　Ｐｃ１ｂが設定圧力ｐｃより低いと
きには、切換弁１２ａ、１２ｂがａ位置であり、第１図
に示した従来の入力制御装置と同様の動作を行ない、原
動機１の動力を有効に活用する。そして、例えば油圧ポ
ンプ３ａの吐出圧力ｐｃｌａが切換弁１２ａの設定圧力
ｐｃより高くなると、切換弁１２ａがｂ位置に切換わり
、シリンダ室１０”ａに設定圧力ｐｃより高い吐出圧力
ｐｄａが作用する。この場合、設定圧力ｐｒは２Ｐｏ〜
３Ｐａと高いから、制御ピストン６ａに作用する力が増
加し、制御ピストン６ａがバネ７ａに抗して左行する。

このため、第５図に示すように、吐出流量Ｑが減少し、
また第６図に示すように、入力トルクＴも減少する。な
お、この制御動作は油圧ポンプ３ｂについても同一であ
る。このように、ポンプ３ａ、３ｂの吐出圧力ｐ　ｃｌ
ａ、　Ｐ　ｃｌｂがリリーフ弁３０ａ、３０ｂの設定圧
力Ｐｒに近くなると、油圧ポンプ３ａ、３ｂの吐出流量
Ｑが減少されるから、リリーフ弁３０ａ、３０ｂを通過
する流量が大幅に減少する。

しかしながら、油圧ポンプ３ａ、３ｂには方向切換弁等
の絞りを有する弁（図示せず）が接続されているのが通
常であり、例えば油圧ポンプ３ａの吐出圧力ｐｄａが設
定圧力ｐｃより高くなり、切換弁１２ａがｂ位置となっ
て、油圧ポンプ３．ａの吐出流量Ｑが減少すると、上記
弁の絞りにより吐出圧力ｐｄａが低下する。すると、切
換弁１２ａがａ位置となり、吐出流量Ｑが増加し、この
場合には上記弁の絞りにより吐出圧力ｐｊａが再び増加
する。

このことは油圧ポンプ３ｂ側についても同様である。こ
のように、入力制御装置が自励振動を起こすから、安定
した流量制御が不可能である。

〔発明の目的〕

この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、自励振動を起こすことがなく、かつ応答性が十分に
速く、安定した流量制御が可能な油圧ポンプの入力制御
装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、この発明においては、減圧弁
と制御部材との間に、自己の吐出圧力が設定圧力より低
いときには上記減圧弁を介した他の油圧ポンプの吐出圧
力を上記制御部材に作用させ、自己の吐出圧力が設定圧
力より高いときには自己の吐出圧力を上記制御部材に作
用させる切換弁を設け、その切換弁のパイロン１〜ポー
トにチャンバを接続し、そのチャンバの上流側に逆向き
に配置した２個のチェック弁及び絞りを並列に設ける。

〔発明の実施例〕

第７図はこの発明に係る油圧ポンプの入力制御装置を示
す図である。図において１７ａ−１７ｂは切換弁１２ａ
、１２ｂのパイロットポート、１３ａ、１４ａ、１３ｂ
、１４ｂは油圧ポンプ３ａ、３ｂとパイロットポート１
７ａ、１７ｂとを接続する管路中に設けられたチェック
弁で、チェック弁１３ａ、１３ｂとチェック弁１４ａ、
１４ｂとは互いに逆向きにかつ並列に配置されている。

１６ａ、１６ｂは上記管路中にチェック弁１３ａ、１４
ａ、チェック弁１３ｂ、１４ｂと並列に配置された絞り
、１５ａ、］、５ｂはチェック弁１３ａ、１４ａおよび
絞り１．６ａ、チェック弁１３ｂ、１４ｂおよび絞り１
６ｂとパイロットポート１７ａ、］、７ｂとを接続する
管路に接続したチャンバである。

この入力制御装置においては、たとえば油圧ポンプ３ａ
の吐出圧力ｐｄａが急激に上昇し、吐出圧力Ｐｄａとパ
イロットポート１７ａ　（チャンバ１５ａ内）の圧力と
の差圧がチェック弁１３ａのクラッキング圧力を越えた
ときには、チェック弁１３ａが開き、油圧ポンプ３ａの
吐出圧力がチェック弁１３ａを介してチャンバ１５ａに
チャージされるから、パイロットポート１７ａに作用す
る圧力は上記差圧がチェツク弁１３ａのクラッキング圧
力に達するまで急速に上昇する。そして、上記差圧がチ
ェック弁１３ａのクラッキング圧力に達すると、チェッ
ク弁１３ａが閉じ、油圧ポンプ３ａとパイロットボート
１７ａとは絞り１６ａを介してのみ接続されるから、パ
イロットボート１７ａに作用する圧力は吐出圧力Ｐｃ１
ａにゆるやかに漸近する。したがって、吐出圧力Ｐｄａ
が設定圧力Ｐ。まで急激に」二昇したとしても。

パイロットボート１７ａに作用する圧力は設定圧力ｐｃ
よりチェック弁１３ａのクラッキング圧力分だけ低い圧
力までは急激に上昇するが、その後はゆるやかに上昇し
て、設定圧力ｐｃに達する。このため、切換弁１２ａの
ａ位置からｂ位置への切換はゆるやかに行なわれるので
、油圧ポンプ３ａの吐出流量Ｑはゆるやかに減少する。

この場合、上述したように弁の絞りのために吐出圧力Ｐ
Ｊａが低下するが、吐出流量Ｑの減少がゆるやかなため
、吐出圧力Ｐｄａの低下もゆるやかになり、自励振動を
起すことはない。逆に、油圧ポンプ３ａの吐出圧力Ｐｄ
ａがリリーフ弁３０ａの設定圧力ｐ７から設定圧力Ｐｃ
まで急激に低下したとしても、切換弁１２ａのパイロッ
トポート１７ａに作用する圧力は設定圧力Ｐｃよりチェ
ック弁１４ａのクラッキング圧力分だけ高い圧力までは
急激に低下するが、その後チェック弁１４ａが閉じ、油
圧ポンプ３ａとパイロットポート１７ａとは絞り１６ａ
を介してのみ接続されるから、パイロットポート１７ａ
の圧力は設定圧力ｐｃにゆるやかに漸近する。このため
、切換弁１２ａのｂ位置からａ位置への切換はゆるやか
に行なわれるので、油圧ポンプ３ａの吐出流量Ｑはゆる
やかに増加する。この場合、上述したように弁の絞りの
ために吐出圧力ｐｄａが上昇するが、吐出流量Ｑの増加
がゆるやかなため、吐出圧力Ｐｄａの上昇もゆるやかに
なり、自励振動を起すことはない。このことは油圧ポン
プ３ｂ側についても同様である。

第８図は第７図に示した切換弁１２ａ、チェック弁１３
ａ、１４ａ、チャンバ１５ａ及び絞り１６ａを組み合わ
せた弁装置の構造を示す断面図である。図において１８
は弁本体、１９は弁本体１８内に摺動可能に設けられた
スプール、２０は弁本体１８とスプール１９との間に設
けられたバネである。２１はポペット、２２は弁本体１
８とポペット２１との間に設けられたバネで、ポペット
２１とバネ２２とでチェック弁１３ａを構成している。

２３はポペット、２４は弁本体１８とポペット２３との
間に設けられたバネで、ポペット２３とバネ２４とでチ
ェック弁１４ａを構成している。そして、チェック弁１
３ａ、１４ａの一端は油圧ポンプ３ａと接続されており
、他端はチャンバ１５ａ、切換弁１２ａのパイロットボ
ート１７ａに接続されている。、２５は減圧弁１１ｂと
接続されたボート、２６はシリンダ室１０ａと接続され
たボート、２７は油圧ポンプ３ａと接続されたボートで
ある。

この弁装置においては、ボート２７とチャンバ１５ａと
がチェック弁１３ａ、１４ａ、絞り１６ａを介して連通
しているから、吐出圧力ｐｄａが上昇すると、チャンバ
１５ａ内の圧力が上昇する。そして、吐出圧力ｐ１が設
定圧力ｐｃより低いときには、チャンバ１５ａ内の圧力
も設定圧力ｐｃより低いので、図示のようにスプール１
９がバネ２０で右方に押され、ボート２５とボート２６
とが連通ずる。また、吐出圧力ｐｄａが設定圧力ｐｃよ
り高くなると、チャンバ１５ａ内の圧力が設定圧力ｐｃ
より高くなり、スプール１９がバネ２０に抗して左行し
、ボート２７とボート２６とが連通する。この状態で、
吐出圧力ｐｄａが設定圧力ｐ０より低くなると、チャン
バ１５ａ内の圧力が設定圧力Ｐｃより低くなり、バネ２
０によりスプール１９が右行し、ボート２５とボート２
６とが連通ずる。

第９図はこの発明に係る他の油圧ポンプの入力制御装置
を示す図である。図において３１ａ、３１ｂは油圧源、
３２ａ、３２ｂは油圧源３］、ａ、３１ｂに接続された
サーボ弁、３３ａ−３３ｂはサーボ弁３２ａ、３２ｂの
バネ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂはサーボ弁３２
ａ、３２ｂのパイロットポートで、パイロットボート３
４ａ、３４ｂには油圧ポンプ３ａ、３ｂの吐出圧力すな
わち自己の吐出圧力が供給され、パイロットボート３５
ａ、３５ｂには切換弁１２ａ、１２ｂにより、吐出圧力
ｐｄａ、Ｐａｔｈが設定圧力Ｐ。より低いときには、減
圧弁１１ｂ、Ｉｌａを介した油圧ポンプ３ｂ、３ａの吐
出圧力すなわち他の油圧ポンプの吐出圧力が供給され、
吐出圧力ｐ　＋１ａｑ　’Ｐ　ｃｌｂが設定圧力ｐｃよ
り高いときには、油圧ポンプ３ａ、３ｂの吐出圧力すな
わち自己の吐出圧力が供給される。

３６ａ、３６ｂはサーボ弁３２ａ、３２ｂに接続された
サーボピストンで、サーボピストン３６ａ、３６ｂの変
位量により、油圧ポンプ３ａ、３ｂの押しのけ容積すな
わち傾転角が制御される。

第１０図は第９図に示した入力制御装置のレギュレータ
４ａの構造を示す断面図である。なお、レギュレータ４
ｂの構造も同様である。図において３７はサーボ弁３２
ａのスプール、３８はサーボ弁３２ａのスリーブ、３９
は一端がケーシングに回動可能に取付けられたフィード
バックレバー、４ｏ、４１はレバー３９に設けられたピ
ンで、ピン４ｏ、４１はそれぞれサーボピストン３６ａ
、スリーブ３８に係合している。４２．４３はサーボピ
ストン３６ａの両側に形成されたシリンダ室である。

この入力制御装置においては、スプール３７（制御部材
）の変位量はバネ３３ａのカとパイロットポート３４ａ
、３５ａに作用する圧力による力の合計値とで決定され
る。そして、例えば第１０図に示す状態から、スプール
３７が左方に変位すると、油圧源３１ａの圧油がシリン
ダ室４２に供給され、またシリンダ室４３がタンクに連
通ずるがら、サーボピストン３６ａが左行するが、この
ときレバー３９によってスリーブ３８もサーボピストン
３６ａの変位に応じて変位し、サーボピストン３６ａが
スプール３７の変位量に応じた量だけ変位したとき、油
圧源３１ａの圧油はスリーブ３８によってシリンダ室４
２に供給されなくなり、またシリンダ室４３とタンクと
の連通がスリーブ３８により遮断されるから、サーボピ
ストン３６ａが停止する。すなわち、サーボピストン３
６ａの変位量はスプール３７の変位量に応じた値となり
、したがって油圧ポンプ３ａの傾転角はスプール３７の
変位量に応じた値となる。このように、スプール３７の
変位量はバネ３３ａのカとパイロットポート３４ａ、３
５ａに作用する圧力の合計値とで決定され、また油圧ポ
ンプ３ａの傾転角はスプール３７の変位量に応じた値と
なるから、この入力制御装置においては、第７図に示し
た入力制御装置と同様に油圧ポンプ３ａ、３ｂの吐出流
量Ｑを制御する。

なお、上述実施例において、チャンバ１５ａ、１５ｂの
容積、絞り１６ａ、１６ｂの絞り比を適切に選択すれば
、吐出圧力Ｐ　ｄａ、　Ｐ　ｄｂが上昇したときの応答
性、吐出圧力ｐ　ｃｌａ、　ｐｄｂが低下したときの遅
れ時間を適切な値にすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係る油圧ポンプの入力
制御装置においては、自励振動を起こすことがなく、応
答性が十分に速く、安定した流量制御を行なうことが可
能である。このように、この発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧ポンプの入力制御装置を示す図、第
２図は第１図に示した入力制御装置の場合の吐出圧力ｐ
ｄａと吐出流量Ｑとの関係を示すグラフ、第３図は第１
図に示した入力制御装置の場合の吐出圧力Ｐ（Ｉｌｌと
入力トルクＴとの関係を示すグラフ、第４図は第１図に
示した入力制御装置を改良した入力制御装置暗示す図、
第５図は第４図に示した入力制御装置の場合の吐出圧力
Ｐｄａと吐出流量Ｑとの関係を示すグラフ、第６図は第
４図に示した入力制御装置の場合の吐出圧力ｐｃｌａと
入力トルクＴとの関係を示すグラフ、第７図はこの発明
に係る油圧ポンプの入力制御装置を示す図、第８図は第
７図に示した切換弁、チャンバ等を組み合わせた弁装置
の構造を示す断面図、第９図はこの発明に係る他の油圧
ポンプの入力制御装置を示す図、第１０図は第９図に示
した入力制御装置のレギュレータの構造を示す断面図で
ある。 １・・・原動機 ３ａ、３ｂ・・・可変容量杉油圧ポンプ４ａ、４ｂ・・
レギュレータ ５ａ、５ｂ・・・制御シリンダ ６ａ、６ｂ・・・制御ピストン ７ａ、７ｂ・・・バネ ８ａ、８ｂ・・・ピストンロンド ９ａ、９ｂ・・・シリンダ室 １０ａ、１０ｂ・・・シリンダ室 １１．ａ、１１　ｂ　・・・減圧弁　１２ａ、１２ｂ−
・・切換弁１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４　ｂ−・・チ
ェック弁１５ａ、１５ｂ・・チャンバ　１６ａ　、　１
６ｂ−絞り１．７ａ、１７ｂ・・・パイロットボート３
１ａ、３１　ｂ　・・・油圧源　３２ａ　、３２ｂ　−
サーボ弁３３ａ、３３ｂ−・バネ ３４ａ、３４ｂ・・パイロットボート ３５ａ、３５ｂ・・・パイロットボート３６ａ、３６ｂ
・・サーボピストン 代理人弁理士　中村　純之助 十１　図 １−２図 １２５８１７５＾ 口上　凪　１〔力　Ｆンａ 矛３　Ｍ 口上正圧力Ｐａｌ　ａ 、Ｎ・４　図 １−８図 Ｐｄａ 才９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一つの原動機で駆動される二つの可変容量杉油圧ポンプ
   の押しのけ容積を制御部材の変位量によって制御し、上
   記制御部材の一端にバネを設け、上記制御部材の他端に
   自己の吐出圧力及び減圧弁を介した他の油圧ポンプの吐
   出圧力を作用させる油圧ポンプの入力制御装置において
   、上記減圧弁と上記制御部材との間に、自己の吐出圧力
   が設定圧力より低いときには上記減圧弁を介した他の油
   圧ポンプの吐出圧力を上記制御部材に作用させ、自己の
   吐出圧力が設定圧力より高いときには自己の吐出圧力を
   上記制御部材に作用させる切換弁を設け、その切換弁の
   パイロットポートにチャンバを接続し、そのチャンバの
   上流側に逆向きに配置した２個のチェック弁及び絞りを
   並列に設けたことを特徴とする油圧ポンプの入力制御装
   置。