JPS6053194B2 - 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もので、１つ
の液圧ポンプで２圧制御即ち低圧大容量と高圧小容量と
の２つの異なる吐出量の制御が自動的に行なえる液圧ポ
ンプを提供せんとするものである。

従来１つの可変容量形液圧ポンプを用いて２圧制御を
行なう場合、第６図に示した曲線Ａ、Ｂで示すような特
性のもとに、その低圧側圧力Ｐ、と高圧側圧力Ｐｏを設
定して制御しているのであるが、特に高圧側圧力Ｐｏの
設定が非常にむつ力士い欠点があるばかりか、この高圧
側圧力Ｐ２が変化すると該圧力に対応する吐出量Ｑ、も
変化し易すく、精度がバラツキ安定した制御が行なえな
い欠点があつた。

又一方、この従来のものによれば、リリーフ圧力（最
高吐出圧力）ＰＡ、ＰＢも高く、且つ低圧側圧力Ｐ、と
高圧側圧力Ｐｏとの範囲内における所要馬力が大きいた
めに、動力損失や熱発生が大きい欠点も有しているので
ある。

即ち、以上説明した方式による２圧制御は曲線Ａ、Ｂ
に示した特性、換言すれば、定馬力特性に近い特性のも
とに行なうものであるから、高圧側圧力Ｐ２における吐
出量ｑ、が安定せす、且つ前記した欠点が生ずるのであ
る。

しかして従来例えば昭和４時１２月２５日日刊工業新
聞社発行の「油圧技術便覧」第２５４頁に示されている
通り、２つの液圧ポンプを用いて曲線Ｃに示した特性と
し、前記した欠点を解消すべく成したものが提案されて
いるが、この方式によれば、第一に２個のポンプを用い
なければならないばかりか、更に低圧側圧力Ｐ１を設定
する１つのアンローディング弁と、高圧側圧力Ｐ２を設
定するリリーフ弁とを必要とし、従つて、経済的に極め
て不利となり、且つ高価になると共に、装置全体が大型
となり、限られたスペースの箇所には用いられない不利
益があり、しかも第二にこの方式において高圧側圧力Ｐ
２はリリーフ弁を用いて設定するため、動力損失や熱発
生は前記した方式に比し、更に顕著となる欠点を有して
いるのである。

しかして本案発明者は先に以上の如き問題点に鑑み、特
開昭４９−４１９０２号公報に示されるごとく、１つの
液圧ポンプだけでアクチュエータの早送り（軽負荷）と
、遅送り（重負荷）との変更を行なう２圧２容量制御が
でき、しかもその高圧小容量の設定が楽に行なえると共
に、精度よく安定させ得る液圧ポンプを提案した。

所が、この液圧ポンプは、可変制御要素を中間位置に制
御するブッシュロッドの制御室をポンプ吐出路に直接接
続して、前記ブッシュロッドにポンプ吐出圧を作用させ
るようにしているため、前記可変制御要素を所望の吐出
圧で中間位置に制御するには、前記可変制御要素を最大
位置に押圧するばねのばね常数を大きくする必要があり
、それだけ大形になり、コストアップになると共に、そ
の上、前記ブッシュロッドの作動により最大流量から中
間流量に変更する場合、所望のポンプ吐出圧のもとにシ
ャープカットオフ特性で変更することが行なえない問題
があ？た。

本発明の目的は、先に提案した特開昭４９一４１９輔号
公報の液圧ポンプにおいて、前記可変制御要素を中間位
置に制御する前記ブッシュロッドにポンプ吐出圧を直接
作用させるごとく成す代りに、押圧力調整可能とした押
圧体で、ポンプ吐出圧の作用に対抗して押圧する２つの
スプールを用い、これらスプールの前記押圧体に抗して
の移動で開口する制御通路をそれぞれ設けて、これら制
御通路を操作プランジャとパイロットプランジャの背面
室に各別に連通させ、前記各プランジャに制御圧を作用
させて、前記可変制御要素を最大位置から中間位置及び
中間位置から中立位置に変位させることにより、前記可
変制御要素を最大位置に押圧するバイアス手段の押圧力
を小さくでき、それだけコンパクトにできながら、１つ
のポンプで、該ポンプの吐出圧力が所望の一圧力までは
最大流量が得られ、かつ、ポンプ吐出圧が、前記一圧力
を越え、所望の他の圧力までは中間流量（小流量）が得
られ、しかも、最大流量から中間流量への変更を、所望
のポンプ吐出圧のもとにシャープカット特性で行なえる
ようにしたものである。

本発明の構成は、可変制御要素に接当し、該要素を中立
位置制御する操作プランジャと、前記可変制御要素を中
間位置に制御するパイロットプランジャとを設け、該パ
イロットプランジャに、前記可変制御要素の中間位置を
決めるストッパー面と接当するストッパーを設け、かつ
、前記各プランジャの前記可変制御要素側への移動を制
御する第１、第２スプールとを設け、これらスプールの
一端側にポンプの吐出圧を導入して、これらスプールを
移動させる如く成すと共に、前記第１スプールの他端側
には、該スプールの移動に対抗し低圧制御時の圧力を設
定する第１押圧体を、また、前記第２スプールの他端側
には、該スプールの移動に対抗し、高圧制御時の圧力を
設定する第２押圧体をそれぞれ押圧力調整体を介して設
ける一方、前記第１及び第２スプールの移動により開口
する第１及び第２制御通路をそれぞれ設け、前記第１制
御通路を前記パイロットプランジャの背面室に、また、
前記第２制御通路を前記操作プランジャの背面室にそれ
ぞれ連通させ、ポンプの吐出圧上昇による前記各スプー
ルの移動により、前記″各第１、第２制御通路を開口さ
せて、制御圧を前記各プランジャに作用させ、前記可変
制御要素を最大位置から中間位置及ひ中間位置から中立
位置に変位させるごとくしたことにより、高圧小容量の
みならず、低圧大容量の設定もシャープカット特性で正
確に行なえるようにしたのである。即ち、本発明は前記
可変制御要素を中間位置に制御するパイロットプランジ
ャに、ポンプ吐出圧を直接作用させることなく、ポンプ
吐出圧の上昇で動作する前記第１、第２スプールを介し
て制御”圧を作用させることにより、前記可変制御要素
の最大位置から中間位置への変位、換言すると最大流量
から中間流量への変更を所望の吐出圧のもとにシャープ
カット特性で行なえるようにしたことを特徴とするもの
である。以下本発明ポンプの実施例を第１図に基づいて
詳記する。

第１図に示した液圧ポンプは斜板式アキシアルプランジ
ヤポンプであつて、この第１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力個定されてい
る。

こゐハウジング本体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
はリテイナ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つており、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
には主としてスプリングから成るバイアス手段（以下ス
プリングという）１３を介装して、常に斜板１１を最大
位置に位置するように押圧されている。

従つて、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。尚、第１図において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の受けてある。

しかして第１図に示したものは、以上の如く構成したポ
ンプのハウジング本体１に、次に説明する斜板１１の傾
斜角を調整し、吐出量を可変にする操作プランジャ２１
及びパイロットプランジャ２４を組込むと共に、この操
作プランジャ２１及びパイロットプランジャ２４の制御
を行なう２つの第１、及び第２スプール２２，２３を設
けたのである。

前記プランジャ２１はハウジング本体１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を形成しており、且つこの背面室
には前記パイロットプランジャ２４を移動自由に内装す
るのであつて、該パイロットプランジャ２４の先端は、
前記プランジャ２１の背面と対設している。

このパイロットプランジャ２４は、前記斜板１１を中間
位置に制御する時の中間流量を設定するもので、大径部
２４ａと小径部２４ｂとから成り、これら大径部２゛４
ａと小径部２４ｂとの間にストッパー２４ｃを設け、か
つ、大径部２４ａにより前記背面室を前室ｂと後室ｋと
に仕切つている。

また、前記シリンダ室ａにおける背面室の前室ｂには、
前記パイロットプランジャ２４の大径部２４ａが係合し
、前記斜板１１の中間位置に設定するストッパー面ｃを
設けており、このストッパー面ｃへの前記ストッパー２
４ｃの係合により、前記パイロットプランジャ２４の、
前記斜板１１方向への移動を規制し、前記斜板１１の中
間位置を設定するのである。

又、前記第１、第２スプール２２，２３は、弁ブロック
２５に設けるスプール孔２６，２７に移動自由に内装す
るのであつて、前記スプール孔２６，２７は吐出ライン
３６に通する圧力ライン２８，２９に連通しており、該
圧力ライン２８，２９を介して作用する吐出圧により第
１、第２スプール２２，２３を移動させる如く成すので
ある。

そしてこれら各スプール２２，２３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第１、第
２押圧体３０，３１を設けるのであつて、これら押圧体
３０，３１により前記スプール孔２６，２７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
でこれら各第１、第２スプール２２，２３の移動を阻止
するのである。またこの第１、第２押圧体３０，３１に
よる第１、第２スプール２２，２３の押圧力は異ならし
め、第１スプール２２に対応する第１押圧体３０により
低圧制御時の圧力Ｐｍｌを、また第２スプール２３に対
応する第２押圧体３１によつて高圧制御時の圧力ＰＣｌ
をそれぞれ設定するのであつて、これら第１、第２押圧
体３０，３１には、前記押圧力を調整し、第１、第２ス
プール２２，２３が移動する吐出圧力を所定の値に設定
する圧力調整体３２，３３を設けるのである。

また、前記第１、第２スプール２２，２３の移動により
開口する第１、第２制御通路３４，３５５を設け、前記
低圧制御用の第１スプール２２の第１制御通路３４を前
記背面室の後室Ｋに、また高圧制御用の第２スプール２
３の第２制御通路３５を同じく前室ｂにそれぞれ連通さ
せるのである。

第１図に示したものは、前記圧力ライン２８，２９に切
換弁３７を設け、該切換弁３７を介して前記圧力ライン
２８，２９をそれぞれ前記吐出ライン３６に連通させて
いる。この切換弁３７は、アクチュエータの作動に連動
して切換えるもので、例えばリミットスイッチを用い、
電気信号により切換えるのであるが、この切換制御信号
は電気信号に限らず、空気信号でもよいし、ポンプの圧
力を用いてもよい。

又、第１図において３８，３９はタンクＴに開放するタ
ンクラインで、タンクライン３８は前記スプール孔２６
，２７の二次側２６ａ，２７ａと、また、タンクライン
３９は前記第１、第２押圧体３０，３１の収容室３０ａ
，３１ａに連通している。

次に以上説明した構造のポンプを用いて２圧制御する場
合の動作を説明する。

第１図に示した状態はパイロットプランジャ２４及び操
作プランジャ２１が何れも左端に位置しており、この状
態で斜板１１は最大傾斜角となつて最大位置に位置して
おり、ポンプ吐出量は最大となつている。

先ずこの状態で切換弁３７を第１図のごとく位置させた
場合の動作を説明する。

この場合、前記主軸５を回転すればシリンダブック７に
設けられたピストン８が往復動して最大流量のもとに流
体が吐出されるのであつて、該流体の一部は吐出ライン
３６から圧力ライン２８にのみ流れ、前記スプール孔２
６に導入されて第１スプール２２を右方へ押圧するので
あるが、該スプール２２は第１押圧体３０により左方に
押圧されているため、前記吐出圧力がこの押圧力に打勝
つ所定圧力になるまで第１スプール２２の移動はない。
そしてこの吐出圧が前記第１押圧体３０の押圧力に打勝
てば、第１スプール２２が右方へ押され、第１制御通路
３４が開き、吐出流体が前記第１制御通路３４を介して
、前記背面室の後室ｋに入りパイロットプランジャ２４
に、その制御圧が作用し、該パイロットプランジャ２４
を移動させ、この移動により操作プランジャ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
。即ち、第２図一点鎖線に示したＣ１曲線の如く、ポン
プを低圧運転する場合、斜板１１の傾斜角は最大で吐出
量は最大吐出量Ｑ２であるが、吐出圧が上昇して圧力Ｐ
ｍｌになると、前記した如くパイロットプランジャ２４
が移動して操作プランジャ２１を右側へ押しはじめ、斜
板１１の傾斜角を小さくするのであり、吐出圧Ｐｍ２で
吐出量はＱ１となる。

尚、この吐出量はパイロットプランジャ２４のストロー
クで定まるのであつて、このプランジャ２４の最大スト
ロークは前記ストッパー２４ｃが背面室の前室ｂ内に設
けるストッパー面ｃに接当するまでのストロークである
。又、このストロークは、第３図に示した如く、前記小
径部２４ｂにねじを設け、このねじに調整体４０を螺合
し、かつ、この調整体４０の螺合位置により任意に変更
できる。この場合、前記調整体４０のストッパー面ｃへ
の対向面が、前記ストッパー２４ｃとなる。又、第３図
において４１は操作プランジャ２１のストローク調整体
でこの調整体４１の調整により操作プランジャ２１のス
トロークを変更し、斜板１１の最大傾斜角度、即ち、最
大吐出量を調整できる。次に前記切換弁３７を第１図に
おいて右側ポジションに切換えた場合の動作を説明する
。

切換弁３７を第１図の位置から左動させて右側ポジショ
ンに切換えると、吐出ライン３６を流れる流体は圧力ラ
イン２８，２９に導入される。

この場合も、ポンプ吐出圧が、前記第１スプール２２の
第１押圧体３０に打勝てば、前記した通り前記第１スプ
ール２２は吐出圧で右動し、前記パイロットプランジャ
２４が右動することになる。このとき、第２スプール２
３も右動方向に押圧されるが、前記第１スプール２２の
第１押圧体３０より押圧力の強い第２押圧体３１で押圧
されている第２スプール２３は吐出圧がこの第２押圧体
３１の押圧力に打勝つまでは静止している。そして、吐
出圧が上昇し、圧力ＰＣｌになると第２スプール２３は
前記第２押圧体３１に抗して右方に移動し始め、第２制
御通路３５が開き、前記背面室の前室ｂに吐出流体が導
入され、制御圧の作用で前記操作プランジャ２１を右動
させ、前記斜板１１を中立位置に調整するのである。以
上の如く、切換弁３７を第１図右側ポジションに切換え
た場合には、第２図実線に示したＣ２曲線のごとく、吐
出圧が所望の低圧Ｐｍｌまでは最大流量Ｑ２が得られ、
また、吐出圧が前記した所望の低圧Ｐｍｌを越えると、
所望の高圧ＰＣｌまでは中間流量（小流量）Ｑ１が得ら
れると共に、吐出圧が前記した所望の高圧ＰＣｌを越え
ると、零流量に制御できるのてある。

尚、前記第１、第２通路３４，３５の開口は、前記スプ
ール孔２６，２７との間でオリフィスを形成するのであ
り、このオリフィスにより減圧制御されて、この制御圧
が前記背面室の後室ｋ及び前室ｂに作用するのである。

但し、の制御圧と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て、前記背面室の前室ｂ又
は後室ｋに作用する制御圧は前記した如くこの回転モー
メントとはね１３との和で決まるのである。

従つて、オリフィス開口面積が僅かに大きくなると制御
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、サーボ機構の働きをもつ。斯くて前記作用の繰返
しにより斜板１１の傾斜角度は小さくなるのであり、第
２スプール２３の作動においては最終的にその傾斜角度
が零近くなり吐出圧ＰＣ２で吐出量は零となるのである
。

以上の如く第１図に示した液圧ポンプによれば、第２図
ｑ及びＣ２曲線に示した吐出圧一流量特性が得られ低圧
大容量Ｐ１・Ｑ２と高圧小容量Ｐ２・Ｑ１とが制御でき
ると共に、これらの運転における低圧圧力Ｐ１及び高圧
圧力Ｐ２を任意に設定できるのてあり、しかも制御圧の
もとに吐出量を制御するものであるから、吐出量の制御
をシャープカット特性のもとに行なえるのである。又、
この第１図に示した液圧ポンプは、第４図及ひ第５図の
如く変更することもできる。

第４図に示したものは、第１図に示した液圧ポンプにお
ける前記切換弁３７をなくし、ポンプの回路圧のみによ
り、低圧大容量Ｐ１・Ｑ２と高圧小容量Ｐ２・Ｑ１との
制御を行なうようにしたもので、吐出圧が所定圧になれ
ば低圧制御側の第１スプール２２が移動し、第１制御通
路３４が開いてパイロットプランジャ２４を作動させ、
操作プランジャ２１を右方へ押出して斜板１１の傾斜角
を小さくした後、更に吐出圧が高まれば自動的に、高圧
制御側の第２スプール２３が移動し、第１図と同様第２
制御通路３５を開口させて操作プランジャ２１を右方へ
押出し、最終的には斜板１１の傾斜角をほＳ゛零とし、
吐出８）Ｃ２で吐出量を零にできるのである。

また第５図に示したものは、第４図と同様切換弁３７を
用いずに、ポンプの回路圧のみで２圧２容量制御を行な
うもので、第４図とは前記第１制御通路３４から分岐路
４３を分岐させると共に、該分岐路４３を前記スプール
孔２７に接続し、前記圧力ライン２９をなくした点で相
違するのみである。

この場合、前記第２スプール２３のスプール孔２７には
、前記第１制御通路３４から分岐した分岐路４３が接続
されていて、圧力ライン２９を介して直接吐出ライン３
６に接続されていないが、前記第１スプール２２が動作
して前記第１制御通路３４が開き、制御圧が前記パイロ
ットプランジャ２４に作用して、該パイロットプランジ
ャ２４が移動し、前記ストッパー面ｃに前記パイロット
プランジャ２４のストッパー２４ｃが接当すると、その
後は、前記第１制御通路３４と後室ｋ及び分岐路４３の
圧力は吐出圧となり、前記第２スプール２３にはこの吐
出圧が作用することになる。

以上の如くこの発明の液圧ポンプは低圧大容量と高圧小
容量とのコンビネーション制御を行なうものであつて、
その適用例としては、例えばブレス加工において作業片
にラムを近づけたり、作業後作業片から離す場合の早送
りと、作業片に作業を行なう場合の遅送りとがある。

又、以上説明した実施例は何れも斜板式アキシアルプラ
ンジヤポンプであるが、その他可変容量形ベーンポンプ
でも同様である。

即ち、この場合、カムリングが可変制御要素であつて、
プランジャ２１をこのカムリングに接当させるのである
。以上の如く本発明は、一端に吐出圧を導入して、この
吐出圧により移動するごとくした第１、第２スプールを
設け、前記第１スプールの他端側には、該スプールの移
動に対抗し低圧制御時の圧力を設定する第１押圧体を、
また前記第２スプールの他端側には、該スプールの移動
に対抗し、高圧制御時の圧力を設定する第２押圧体をそ
れぞれ押圧力調整体を介して設ける一方、前記第１及び
前記第２スプールの移動により開口する第１及び第２制
御通路をそれぞれ設け、前記第１制御通路を前記パイロ
ットプランジャの背面室に、また前記第２制御通路を前
記操作プランジャの背面室にそれぞれ連通して、ポンプ
の吐出圧上昇による前記各スプールの移動により、前記
第１、第２制御通路を開口させて、前記各プランジャに
制御圧を作用させるごとくしたのであるから、低圧大容
量と高圧小容量との２圧２容量制御が自動的に、かつ、
シャープカット特性のもとに行なえると共に、これら低
圧圧力及び高圧圧力の圧力設定は、前記第１、第２押圧
体の各押圧力調整体により自由に行なえるのである。

しかも低圧大容量の制御から高圧小容量の制御を行なう
低圧乃至高圧の範囲における所要馬力は小さくて済むか
ら動力の損失や熱発生も小さくなり、リリーフ弁による
損失もなくすことができる利点を有するものである。

更に１つの液圧ポンプで以上の如き２圧２容量制御が行
なえるので全体として小型にできると共に軽量にでき、
経済性において優れた利点を有し、且つ余分な制御弁は
必要でないので安価に提供できるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明液圧ポンプの実施例を示すもので、第１図
はその縦断面図、第２図は２圧制御の特性図、第３図は
操作プランジャとパイロットプランジャとのストローク
調整を行なう実施例の部分拡大断面図、第４図及ひ第５
図は別の実施例を示す要部の断面図、６図は従来の２圧
制御特性図である。 １１・・・斜板、１３・・・ばね、２１・・・操作プラ
ンジャ、２２，２３・・・第１、第２スプール、２４・
・・パイロットプランジャ、２４ｃ・・・ストッパー、
２８，２９・・・圧力ライン、３０，３１・・・第１、
第２押圧体、３２，３３・・・圧力調整体、３４，３５
・・第１、第２制御通路、ｂ・・・前室、ｋ・・・後室
、ｃ・・・ストッパー面。

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、前記可変制御要素を、最大位
   置に押圧するバイアス手段を設けると共に、前記可変制
   御要素に接当し、該要素を中立位置に制御する操作プラ
   ンジャと、前記可変制御要素を中間位置に制御するパイ
   ロットプランジャとを設け、該パイロットプランジャに
   、前記可変制御要素の中間位置を決めるストッパー面と
   接当するストッパーを設け、かつ、前記各プランジャの
   前記可変制御要素側への移動を制御する第１及び第２ス
   プールを設け、これらスプールの一端側にポンプの吐出
   圧を導入して、これらスプールを移動させるごとく成す
   と共に、前記第１スプールの他端側には、該スプールの
   移動に対抗し低圧制御時の圧力を設定する第１押圧体を
   、また、前記第２スプールの他端側には、該スプールの
   移動に対抗し、高圧制御時の圧力を設定する第２押圧体
   をそれぞれ押圧力調整体を介して設ける一方、前記第１
   及び第２スプールの移動により開口する第１及び第２制
   御通路をそれぞれ設け、前記第１制御通路を前記パイロ
   ットプランジャの背面室に、また、前記第２制御通路を
   前記操作プランジャの背面室にそれぞれ連通させ、ポン
   プの吐出圧上昇による前記各スプールの移動により、前
   記第１、第２制御通路を開口させて、前記プランジャに
   制御圧を作用させ、これら各プランジャの作動により、
   前記可変制御要素を最大位置から中間位置及び中間位置
   から中立位置に変位させるごとくしたことを特徴とする
   可変容量形液圧ポンプ。