(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変ポンプと、可変ポンプとアクチュエータ間に設けた切換弁と、切換弁が中立位置を保ったときに全開する中立流路と、この中立流路の圧力損失によって制御される出力制御弁と、パイロットポンプと、出力制御弁によって制御されるパイロット圧を圧力信号として取り出す圧力信号用流路と、この圧力信号で可変ポンプの吐出量を制御させる制御手段とを備え、上記出力制御弁は、ボディと、このボディに摺動自在に設けるとともに、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によって移動するスプールと、上記スプールに形成するとともに、スプールが移動するにつれて圧力信号用流路の圧力信号を低くする絞り部とからなり、上記出力制御弁のボディに、パイロットポンプと接続するパイロットポートと、タンクに連通する戻りポートと、圧力信号用流路が接続された圧力信号用ポートを形成するとともに、絞り部は、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によってスプールが移動したときに、パイロットポートと圧力信号用ポートを連通する開度を小さくする第１絞り部と、同時に圧力信号用ポートと戻りポートを連通する開度を大きくする第２絞り部とからなることを特徴とする可変ポンプ制御装置。
【請求項２】
可変ポンプと、可変ポンプとアクチュエータ間に設けた切換弁と、切換弁が中立位置を保ったときに全開する中立流路と、この中立流路の圧力損失によって制御される出力制御弁と、パイロットポンプと、出力制御弁によって制御されるパイロット圧を圧力信号として取り出す圧力信号用流路と、この圧力信号で可変ポンプの吐出量を制御させる制御手段とを備え、上記出力制御弁は、ボディと、このボディに摺動自在に設けるとともに、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によって移動するスプールと、上記スプールに形成するとともに、スプールが移動するにつれて圧力信号用流路の圧力信号を低くする絞り部とからなり、上記出力制御弁のボディに、パイロットポンプと接続するパイロットポートと、タンクに連通する戻りポートと、圧力信号用流路が接続された圧力信号用ポートを形成するとともに、絞り部は、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によってスプールが移動したときに、パイロットポートと圧力信号用ポートを連通する開度を小さくする第１絞り部と、同時にパイロットポートと戻りポートを連通する開度を大きくする第２絞り部とからなることを特徴とする可変ポンプ制御装置。
【請求項３】
上記出力制御弁のボディに、中立流路と接続する圧力導入ポートを設けるとともに、スプールにはこの圧力導入ポートとタンクポートを連通するノッチを形成し、中立流路の圧力損失をこのノッチによって発生させるとともに、この圧力損失の上流側の圧力によってスプールを移動させることを特徴とする請求項１あるいは２記載の可変ポンプ制御装置。
【請求項４】
タンクポートをタンクに接続する通路と、中立流路とを結ぶ短絡通路を設けるとともに、短絡通路には固定絞りを設け、この固定絞りによって中立流路の圧力損失を発生させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変ポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、可変吐出ポンプの吐出量を制御する可変ポンプ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、一つのポンプで複数のアクチュエータを作動させるために、各アクチュエータのそれぞれに切換弁を接続し、それら切換弁の切換え状況に応じて、その回路の圧力信号を検出し、可変ポンプの吐出量を制御する場合がある。この場合の圧力信号の検出方法として、いわゆるネガティブコントロール（以下「ネガコン」という）形式と、ポジティブコントロール（以下「ポジコン」という）形式とがある。そして、ネガコンとは圧力信号に対してポンプ吐出量を反比例させる制御形式であり、ポジコンとは圧力信号とポンプ吐出量とを正比例させる制御形式をいう。
【０００３】
また、ネガコンは、わりあいと簡単な装置で圧力を検出できるが、ポジコンはその圧力検出が難しいという面があった。すなわち、ネガコンの場合には、切換弁の最下流に絞りなどの圧力検出手段を設けておけば、その圧力信号の減少とともに、ポンプ吐出量を増大させたり、あるいは圧力信号の増大とともにポンプ吐出量を減少させることができる。しかし、ポジコンの場合には、各アクチュエータの最大圧を検出しなければならないので、各切換弁に圧力検出手段を個別に設けなければならない。
そこで、圧力検出が簡単なネガコン形式が、いまでも多く採用されている。この、従来から用いられているネガコン回路を示したのが図５である。
【０００４】
すなわち、この従来のネガコン回路は、可変ポンプＰに切換弁Ｖを接続しているが、この切換弁Ｖは、図示の中立位置にあるとき、その中立流路１を開くとともに、可変ポンプＰの吐出油をタンクＴに戻す。
上記中立流路１の最下流には、流量を絞る絞り３、４とを直列に設けるとともに、これら両絞り３、４の間に圧力信号用流路５を連通させる。この圧力信号用流路５には、圧力信号を電気信号に変換する電油変換器６を接続するとともに、この電油変換器６は、反転アンプ７を介して、電気アクチュエータ８に接続している。
電気アクチュエータ８は、反転アンプ７からの信号に応じて、可変ポンプＰの吐出量を制御するものである。
【０００５】
次に、この従来例の作用を説明する。
切換弁Ｖの切換量に応じて、中立流路１の開度が決まるが、その開度が大きければ大きいほど、切換弁Ｖのアクチュエータポート９あるいは１０の開度が小さくなる。反対に、中立流路１の開度が小さければ小さいほど、アクチュエータポート９あるいは１０の開度が大きくなる。
また、絞り３、４間の圧力、すなわち圧力信号用流路５の圧力は、中立流路１の開度が大きければ大きいほど高くなる。この高い圧力は、電油変換器６で電気信号に変換されるとともに、反転アンプ７でボジティブ信号に変換されて、電気アクチュエータ８に入力し、ポンプ吐出量を減少させる。
反対に、中立流路１の開度が小さくなれば、圧力信号用流路５の圧力が減少するので、今度は、可変ポンプＰの吐出量を増大させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
油圧回路の圧力信号をもとにして可変ポンプを電気制御するためには、圧力信号と電気信号とを正比例させなければならない。
そこで、従来の装置では、反転アンプ７を用いてネガティブな信号体系をポジティブな信号体系に変換している。ところが、この反転アンプは、その出力信号が安定しないという問題を含んでいるため、この装置全体の制御も不正確になるという欠点があった。
この発明の目的は、安価なネガコン回路を前提にしながら、反転アンプを用いずに、ポジティブ信号を出力する可変ポンプ制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、可変ポンプと、可変ポンプとアクチュエータ間に設けた切換弁と、切換弁が中立位置を保ったときに全開する中立流路と、この中立流路の圧力損失によって制御される出力制御弁と、パイロットポンプと、出力制御弁によって制御されるパイロット圧を圧力信号として取り出す圧力信号用流路と、この圧力信号で可変ポンプの吐出量を制御させる制御手段とを備え、上記出力制御弁は、ボディと、このボディに摺動自在に設けるとともに、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によって移動するスプールと、上記スプールに形成するとともに、スプールが移動するにつれて圧力信号用流路の圧力信号を低くする絞り部とからなり、上記出力制御弁のボディに、パイロットポンプと接続するパイロットポートと、タンクに連通する戻りポートと、圧力信号用流路が接続された圧力信号用ポートを形成するとともに、絞り部は、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によってスプールが移動したときに、パイロットポートと圧力信号用ポートを連通する開度を小さくする第１絞り部と、同時に圧力信号用ポートと戻りポートを連通する開度を大きくする第２絞り部とからなる点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明は、可変ポンプと、可変ポンプとアクチュエータ間に設けた切換弁と、切換弁が中立位置を保ったときに全開する中立流路と、この中立流路の圧力損失によって制御される出力制御弁と、パイロットポンプと、出力制御弁によって制御されるパイロット圧を圧力信号として取り出す圧力信号用流路と、この圧力信号で可変ポンプの吐出量を制御させる制御手段とを備え、上記出力制御弁は、ボディと、このボディに摺動自在に設けるとともに、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によって移動するスプールと、上記スプールに形成するとともに、スプールが移動するにつれて圧力信号用流路の圧力信号を低くする絞り部とからなり、上記出力制御弁のボディに、パイロットポンプと接続するパイロットポートと、タンクに連通する戻りポートと、圧力信号用流路が接続された圧力信号用ポートを形成するとともに、絞り部は、中立流路の圧力損失によって発生する圧力によってスプールが移動したときに、パイロットポートと圧力信号用ポートを連通する開度を小さくする第１絞り部と、同時にパイロットポートと戻りポートを連通する開度を大きくする第２絞り部とからなる点に特徴を有する。
第３の発明は、第１あるいは第２の発明において、上記出力制御弁のボディに、中立流路と接続する圧力導入ポートを設けるとともに、スプールにはこの圧力導入ポートとタンクポートを連通するノッチを形成し、中立流路の圧力損失をこのノッチによって発生させるとともに、この圧力損失の上流側の圧力によってスプールを移動させる点に特徴を有する。
第４の発明は、第１〜３の発明において、タンクポートをタンクに接続する通路と、中立流路とを結ぶ短絡通路を設けるとともに、短絡通路には固定絞りを設け、この固定絞りによって中立流路の圧力損失を発生させる点に特徴を有する。
【０００９】
【作用】
この発明の可変ポンプ制御装置では、切換弁Ｖが中立位置にあるとき、つまりアクチュエータに圧油を送る必要がないときは、出力制御弁は低い圧力信号を発生するとともに、この圧力信号でポンプ吐出量を制御し、ポンプ吐出量を小さくすることができる。
そして、切換弁Ｖを切換えて、アクチュエータに流体を送る場合は、切換弁Ｖの切換量に応じて出力制御弁は圧力信号を高くするとともに、この圧力信号でポンプ吐出量を制御し、ポンプ吐出量を大きくすることができる。
【００１０】
【実施例】
図１、２に示した第１実施例は、可変ポンプＰに切換弁Ｖを接続するとともに、この切換弁Ｖは図示の中立位置にあるとき、その中立流路１を全開にする。そして、この切換弁Ｖの切換量に応じて、中立流路１とアクチュエータポート９、１０の開度が相対的に決まることは従来と同様である。すなわち、切換弁Ｖを中立位置に保持した時、中立流路１が全開して、アクチュエータポート９、１０の開度が完全に閉じるかあるいは最小になる。切換弁Ｖをこの中立位置から左右いずれかに徐々に切換えていくと、中立流路１が徐々に閉じ始めるとともに、アクチュエータポート９、１０が開き始める。そして、切換弁Ｖを最大に切換えたときは、中立流路１が全閉するかあるいは最小になりアクチュエータポート９、１０が全開する。
上記中立流路１には、出力制御弁Ｃを接続しているが、この出力制御弁Ｃの具体的な構成を示したのが図２である。
【００１１】
この出力制御弁Ｃは、ボディｂにスプール孔１１を形成するとともに、このスプール孔１１の一方の側にはスプリング室１２を形成する。そして、スプール孔１１にスプール１３を摺動自在に組み込んでいる。
上記スプリング室１２にはスプリング１４を設けているが、このバネ力をスプール１３の一端に作用させるとともに、このバネ力によってスプール１３の他端をスプール孔１１の他端に圧接し、図２に示すノーマル状態を保っている。
ボディｂには、５つのポート１５，１６，１７，１８，２６を形成している。スプール孔１１の他方側の圧力導入ポート１５は中立流路１と接続し、タンクポート１６はタンクＴと接続している。
【００１２】
また、パイロットポート１７には、パイロットポンプPPを接続する一方、戻りポート１８にはタンクＴを接続している。さらに、圧力信号用ポート２６には、圧力信号用流路５を接続するとともに、この圧力信号用流路５には、電油変換器６を接続し、圧力信号を導いている。この電油変換器６は、電気アクチュエータ８に接続している。この電気アクチュエータ８は、上記電油変換器６からの信号に応じて、可変ポンプＰの吐出量を制御するものである。これら電油変換器６と電気アクチュエータ８とで、この発明の制御手段を構成している。
なお、スプリング室１２は、ドレーン流路１９を介してタンクポート１６と常時連通している。
【００１３】
また、スプール１３には、３つのランド部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成するとともに、各ランド部１３ａ〜１３ｃの対向部間の受圧面積を等しくしている。上記ランド部１３ａには、ノッチ２０を形成するとともに、中間に位置するランド部１３ｂには、第１絞り部２４と第２絞り部２５とを形成している。
上記ノッチ２０は、スプール１３がスプリング１４のバネ力に抗して図右方向に移動したときに、圧力導入ポート１５とタンクポート１６とを連通するものである。
また、上記第１絞り部２４は、パイロットポート１７と圧力信号用ポート２６とを連通するものである。この第１絞り部２４は、スプール１３が図示のノーマル位置からスプリング１４に抗して移動すると、その開度が小さくなり、パイロットポンプPPから圧力信号用流路５への圧油が流れるときの圧力損失が大きくなるようにしている。
【００１４】
そして、上記第２絞り部２５は、戻りポート１８と圧力信号用ポート２６を連通するものであり、スプール１３が図示のノーマル位置にあるとき、圧力信号用ポート２６に対して全閉状態を保ち、圧力信号用流路５とタンクＴとの連通を遮断する。ただし、スプール１３がスプリング１４に抗して移動すると、第２絞り部２５が圧力信号用ポート２６側に徐々に開き、圧力信号用流路５とタンクＴとを連通させる。
【００１５】
さらに、この実施例では、タンクポート１６をタンクＴに接続する通路と、上記中立流路１とを短絡通路１ａによって接続している。この短絡通路１ａには、固定絞り２３を設けるとともに、この固定絞り２３によって、中立流路１の圧力損失が生じ、固定絞り２３の上流側の圧力、つまり中立流路１の圧力が上昇することになる。
なお、パイロットポンプPPとタンクＴ間には、リリーフバルブ２７を設けているが、このリリーフバルブ２７はパイロット最高圧を一定にして、必要以上に回路圧が上昇することがないようにしている。
【００１６】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
切換弁Ｖが中立位置にあるとき、中立流路１は全開状態にあるので、可変ポンプＰの吐出油全量が中立流路１に流れ込む。この中立流路１に流れ込んだ圧油は、固定絞り２３を通過しながらタンクＴに流れるが、このときに圧力損失が発生し、固定絞り２３の上流側の圧力、つまり中立流路１の圧力が上昇する。この上昇した圧力が、圧力導入ポート１５を介してスプール１３端部に作用する。
このとき、スプリング室１２は、ドレーン流路１９を介してタンクＴと常時連通しているので、圧力導入ポート１５の圧力によって、スプール１３はスプリング１４のバネ力に抗して移動する。
【００１７】
スプール１３がスプリング１４に抗して移動すると、その移動量に応じてノッチ２０の開度が大きくなり、この開度に応じて油がタンクポート１６を介してタンクＴに流れ込むと同時に、中立流路１に圧力損失が生じる。
したがって、上記固定絞り２３とノッチ２０とが相まって、中立流路１の圧力損失が生じ、スプール１３に作用する圧力が制御される。このように、ノッチ２０と固定絞り２３との両方を設けたのは、ポンプ吐出圧の変動に対してスプール１３の移動を敏感にさせるためである。
そして、結局はノッチ２０上流側である圧力導入ポート１５内の圧力による作用力と、スプリング１４のバネ力が等しくなる位置でスプール１３が止まる。
【００１８】
同時に、スプール１３の移動量に応じて、上記第１絞り部２４の開度は小さくなる一方、第２絞り部２５の開度が大きくなる。圧力信号用ポート２６に対する第１，第２絞り部２４，２５の開度に応じて圧力信号用流路５に導かれる圧力が制御されることになる。
すなわち、切換弁Ｖが中立位置にあるときは、圧力導入ポート１５の油圧は最大となっているので、スプール１３の移動量も最大となる。このように、スプール１３の移動量が最大になれば、第１絞り部２４の開度が最小になるとともに、第２絞り部２５の開度が最大となる。そのために、圧力信号用流路５に導かれる圧力は最低となる。
この低い圧力は、圧力信号として上記電油変換器６に導かれるとともに、電油変換器６はこの圧力信号と正比例した電気信号を従来と同様の電気アクチュエータ８に直接伝達するが、このときの圧力信号が最低圧なので、電気信号も最低となり、可変ポンプＰの吐出量も最小となる。
【００１９】
また、切換弁Ｖを徐々に切換えて中立流路１の開口を閉じていくと、圧力導入ポート１５に導かれる流量も少なくなる。当然スプール１３の他端に作用する圧力が低下するので、スプール１３はスプリング１４のバネ力によって図中左方向に移動するとともに、ノッチ２０の開度は小さくなる。
このようにノッチ２０の開度が小さくなると、ここを通過する流量も少なくなるので、圧力導入ポート１５の圧力は高くなっていく。
そして、結局はノッチ２０上流側の油圧による作用力と、スプリング１４のバネ力が等しくなる位置でスプール１３が止まる。
【００２０】
上記のように切換弁Ｖを徐々に切換えると、その切換量に応じて圧力導入ポート１５内の圧力が低くなる。圧力導入ポート１５内の圧力が低くなればなるほど、スプール１３が図示のノーマル位置に近くなる。したがって、第１絞り部２４の開度が大きくなるとともに、第２絞り部２５の開度が小さくなり、圧力信号用流路５に導かれる圧力信号が高くなる。
この高い圧力が、圧力信号として圧力信号用流路５を介して電油変換器６に導かれるとともに、電油変換器６は、この圧力信号と正比例した電気信号を電気アクチュエータ８に伝達し、可変ポンプＰの吐出量を大きくする。
【００２１】
切換弁Ｖを最大に切換えたときは、中立流路１が全閉あるいは最小になるので圧力導入ポート１５の油圧は最低になり、スプリング１４のバネ力によってスプール１３は図２に示すように圧力導入ポート１５の壁面に接することになる。
このとき、上記第１絞り部２４の開度は最大となり、第２絞り部２５の開度はゼロとなるので、圧力信号用流路５の圧力は最高となる。
そして、この最高圧力が、圧力信号として圧力信号用流路５を介して電油変換器６に導かれるとともに、電油変換器６は、その圧力信号と比例した電気信号を電気アクチュエータ８に伝達し、可変ポンプＰの吐出量は最大となる。
【００２２】
以上述べたように、スプール１３は中立流路１の圧力損失によって発生する圧力に正比例して移動するとともに、スプールが移動するにつれて圧力信号用流路５の圧力信号は低くなる。
つまり、この第１実施例の可変ポンプ制御装置では、切換弁Ｖが中立位置にあるとき、つまりアクチュエータに圧油を送る必要がないときは、出力制御弁Ｃは低い圧力信号を発生させるとともに、この圧力信号とポンプ吐出量とを正比例させて、ポンプ吐出量を少なくすることができる。
【００２３】
また、アクチュエータを作動させるために、切換弁Ｖを切換えると、出力制御弁Ｃはその切換量に応じた圧力信号を発生させるとともに、この圧力信号とポンプ吐出量とを正比例させて、ポンプ吐出量を大きくすることができる。
したがって、第１実施例の可変ポンプ制御装置によれば、ネガコン回路を用いながら、ポジティブ信号を出力させることができ、しかも従来のように反転アンプ７を必要としない。
なお、ノッチ２０や、第１絞り部２４および第２絞り部２５の設定により、スプール１３の移動量に対して圧力信号の特性を直線的なものや２次曲線的なものに設定することも可能である。
【００２４】
図３、４に第２実施例を示す。
この第２実施例は、上記第１実施例におけるパイロットポート１７、戻りポート１８、圧力信号用ポート２６の位置を変えたものである。
すなわち、この第２実施例は、第１実施例と同様に、スプール１３に３つのランド部１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成するとともに、それら各ランド部１３ａ、１３ｂ、１３ｃの対向部間の受圧面積を等しくしている。
そして、中間に位置するランド部１３ｂには、第１絞り部２８を形成しているが、この第１絞り部２８はスプール１３の移動に応じて、パイロットポート１７と圧力信号用ポート２６とを連通する開度を変化するものである。
上記第１絞り部２８は、スプール１３が図示のノーマル位置にあるとき、圧力信号用ポート２６に対する開度を最大に保つ。反対に、スプール１３がスプリング１４に抗して移動すればするほど、第１絞り部２８は圧力信号用ポート２６に対する開度を小さくする。
【００２５】
また、スプリング室１２側に位置するランド部１３ｃには、第２絞り部２９を形成しているが、この第２絞り部２９は、スプール１３の移動に応じて、パイロットポート１７と戻りポート１８とを連通する開度を変化するものである。すなわち、スプール１３が図示のノーマル位置にあるとき、第２絞り部２９は、戻りポート１８に対する開度を最小に保つ。反対に、スプール１３がスプリング１４に抗して移動すればするほど、第２絞り部２９は戻りポート１８に対する開度を大きくする。
上記以外の構成は、第１実施例と同様である。
【００２６】
次に、第２実施例の作用を説明する。
切換弁Ｖを切換えると、上記第１実施例と同様に、切換弁Ｖの切換量に応じてスプール１３がスプリング１４に抗して移動する。
このようにスプール１３が移動すればするほど、パイロットポート１７と圧力信号用ポート２６とを連通する第１絞り部２８の開度が小さくなる一方、パイロットポート１７と戻りポート１８とを連通する第２絞り部２９の開度が大きくなる。
そして、上記第１、第２絞り部２８，２９の開度に応じて圧力信号用流路５に導かれる圧力が制御されることになる。すなわち、切換弁Ｖが中立位置にあって、圧力導入ポート１５の圧力が高くなれば、スプール１３の移動量も大きくなる。このようにスプール１３の移動量が大きくなればなるほど、上記したように第１絞り部２８の開度が小さくなるとともに、第２絞り部２９の開度が大きくなる。そのために圧力信号用流路５に導かれる圧力信号が低くなる。
【００２７】
反対に、切換弁Ｖを切換えると、圧力導入ポート１５内の圧力が低くなる。圧力導入ポート１５内の圧力が低くなればなるほど、スプール１３が図示のノーマル位置に近くなる。したがって、上記したように第１絞り部２８の開度が大きくなるとともに、第２絞り部２９の開度が小さくなり、圧力信号用流路５に導かれる圧力信号が高くなる。
以上のことからも明らかなように、この第２実施例においても、上記第１実施例と同様に、ネガコン回路を用いながら、ポジティブ信号を出力させることができ、しかも従来のような反転アンプを必要としない。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の装置によれば、安価なネガコン回路を用いながら、ポジティブ信号を出力できる。しかも、この場合に、従来のように反転アンプを必要としないので、出力信号が安定するとともに、装置全体も安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の可変ポンプ制御装置の回路図である。
【図２】第１実施例で出力制御弁Ｃがノーマル状態にある断面図である。
【図３】第２実施例の可変ポンプ制御装置の回路図である。
【図４】第２実施例で出力制御弁Ｃがノーマル状態にある断面図である。
【図５】従来の可変ポンプ制御装置の回路図である。
【符号】
Ｐ      可変ポンプ
Ｖ      切換弁
１      中立流路
Ｔ      タンク
５      圧力信号用流路
６      電油変換器
８      電気アクチュエータ
Ｃ      出力制御弁
ｂ      ボディ
１３    スプール
１７    パイロットポート
１８    戻りポート
２０    ノッチ
２３    固定絞り
２６    圧力信号用ポート
２４    第１絞り部
２５    第２絞り部
２８    第１絞り部
２９    第２絞り部
【図１】
0003607335.tif 000002
【図２】
0003607335.tif 000003
【図３】
0003607335.tif 000004
【図４】
0003607335.tif 000005
【図５】
0003607335.tif 000006