(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型のポンプ本体と電気制御仕様のレギュレータとを含み、ポンプ本体の傾転角を変化させるサーボピストンとレギュレータとを揺動変位可能なレバーで連結し、レギュレータで吐出圧力を安定にするための機械的なフィードバック制御を行いながら、外部の制御装置による圧力や流量の電気的フィードバック制御のために、傾転角を検出する検出手段を備える電気制御ポンプにおいて、
前記レギュレータは、前記ポンプ本体に対し、必要な仕様に応じて交換可能であり、
前記電気制御仕様のレギュレータには、前記レバーの揺動角変位量に基づいて前記傾転角を検出する前記検出手段が設けられるとともに、電気的フィードバック制御を行う場合と電気的フィードバック制御を行わない場合とでポンプ本体側を共通化したことを特徴とする電気制御ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各産業分野で使用され、斜板式または斜軸式で傾転角を変えることによって吐出流量が可変であり、ポンプ傾転角を検出してフィードバック制御を行う方式の電気制御ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、可変容量型のアキシアルピストンポンプは、建設機械を始め一般的な各産業分野で広く使用されており、ポンプから吐出される油圧を安定に制御するため、レギュレータを用いて機械的なフィードバック制御を行うことが多い。電気制御ポンプでは、レギュレータによって制御されるポンプの傾転角度を電気的に検出しフィードバック制御することにより、シーケンサなどからの電気信号によって負荷に必要な圧力や流量を迅速かつ高精度に制御することが可能となる。
【０００３】
図５は、従来からの典型的な電気制御ポンプの外観構成を示す。ポンプ本体１にはレギュレータ２が取付けられている。ポンプは、駆動軸３を介して駆動される。ポンプ本体１内部では、駆動軸３の延長上に斜板４が配置されている。レギュレータ２により、斜板４の駆動軸３の軸線に垂直な方向に対する角度θが変化し、ポンプとしての吐出流量が変化する。この角度θは傾転角と称され、ポテンショメータ５によって検出され、電気的信号に変換される。傾転角θに関連する可変要素の変位を検出する先行技術は、たとえば実開平１−６６４８３に開示されている。
【０００４】
図６は、ポテンショメータ５の取付状態を示す。ポンプ本体１内では、シリンダブロック６が図５の駆動軸３によって回転駆動される。シリンダブロック６内には、駆動軸３の軸線方向に平行に延び、円周方向に間隔をあけて設けられる複数のボアが形成され、ピストン７が挿通される。ピストン７の先端にはピストンシュー８が形成され、斜板４側のシュープレート９に結合している。ピストンシュー８とシュープレート９との間では、結合角度は変位自在である。
【０００５】
ポンプ本体１のケーシング１０には、斜板４に臨んでポテンショメータ５を取付けるための取付孔１１および取付座１２が形成される。ポテンショメータ５の回転軸には、カム１３が設けられ、斜板４の変位が検出部材１４および検出ピン１５を介して伝達される。カム１３は、斜板４の傾動を回転角の変化に変換し、ポテンショメータ５に伝達する。
【０００６】
図７は、図５の電気制御ポンプの油圧回路の一例を示す。ポンプ１６内には、ポンプ本体１、制御弁１７、サーボピストン１８、電磁比例減圧弁１９、リリーフ弁２０および圧力検出器２１などが含まれる。斜板４の傾転角度は、ポテンショメータ５によって検出される。ポンプ本体１からの吐出圧力は、圧力検出器２１によって検出される。吐出圧力が上限値を超えないようにリリーフ弁２２が設けられている。電磁比例減圧弁１９の制御は、制御回路２３によって、ポテンショメータ５および圧力検出器２１からの検出出力を電気的にフィードバックして行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５〜図７に示すような先行技術では、ポンプの傾転角を検出するために斜板４に直接センサであるポテンショメータ５を取付けている。他の先行技術としては、サーボピストン１８などにセンサを取付けるものもある。これらの可変要素にセンサを取付けるため、ポンプ本体１に、センサおよび検出のための部品、さらにはセンサを取付ける座などを特別に設ける必要が生じる。油圧ポンプとしては、むしろ電気的フィードバック制御を行わないものの方が数量的に多く生産されているのが現状であり、電気的フィードバック制御のための構成を付加するための加工を施した部品は、標準品とは異なる特殊品扱いとなり、製造コストが上昇してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、使用部品を削減し、製造コストの上昇を抑えることができる電気制御ポンプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可変容量型のポンプ本体と電気制御仕様のレギュレータとを含み、ポンプ本体の傾転角を変化させるサーボピストンとレギュレータとを揺動変位可能なレバーで連結し、レギュレータで吐出圧力を安定にするための機械的なフィードバック制御を行いながら、外部の制御装置による圧力や流量の電気的フィードバック制御のために、傾転角を検出する検出手段を備える電気制御ポンプにおいて、
前記レギュレータは、前記ポンプ本体に対し、必要な仕様に応じて交換可能であり、
前記電気制御仕様のレギュレータには、前記レバーの揺動角変位量に基づいて前記傾転角を検出する前記検出手段が設けられるとともに、電気的フィードバック制御を行う場合と電気的フィードバック制御を行わない場合とでポンプ本体側を共通化したことを特徴とする電気制御ポンプである。
【００１０】
【作用】
本発明に従えば、外部の制御装置で電気制御を行うためにポンプの傾転角を検出する検出手段は、検出手段を設ける電気制御仕様のレギュレータによって機械的なフィードバック制御を行うためのレバーの揺動角変位量に基づいて傾転角度を検出する。レギュレータは、ポンプの種々の仕様に従って交換可能であり、ポンプ本体に比較して小形であり、本来複数種類を仕様に応じて交換して用いるものである。電気的フィードバック制御を行う場合と行わない場合とでポンプ本体を共通化することによって、製造コストの上昇を抑えることができる。検出手段は、機械的フィードバックのために揺動変位するレバーの動きに従って傾転角を検出するので、傾転角の検出のために特別の部品を用いる必要がなく、部品数を削減することができる。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明の一実施例の概略的な構成を示し、図２は傾転角検出のための詳細な構成を示し、図３は油圧比例制御弁を簡略化した構成を示し、図４は機械的フィードバックのための簡略化した構成を示す。
【００１２】
本実施例においては、ポンプ本体３１の上部にレギュレータ３２が取付けられ、必要な仕様に応じて交換可能である。ポンプ本体３１内では、駆動軸３３の軸線と垂直な面に対して傾斜している斜板３４が収納され、傾転角θが可変である。傾転角θは、レギュレータ３２に取付けられるポテンショメータ３５によって検出される。
【００１３】
ポンプ本体３１内で駆動軸３３の軸線の延長上には、シリンダブロック３６が収納される。シリンダブロック３６には、円周方向に間隔をあけて、駆動軸３３の軸線方向に平行な複数のボアが形成される。このボア内にはピストン３７が挿通され、その先端には球状のピストンシュー３８が形成されている。ピストンシュー３８は、斜板３４に設けられるシュープレート３９と係合し、シリンダブロック３６の回転につれて、ピストン３７をシリンダブロック３６のボア内で軸線方向に往復移動させる。
【００１４】
図２に示すように、ポンプ本体３１に着脱可能なレギュレータ３２には、そのケーシング４１にポテンショメータ３５を取付けるための取付孔４１および取付座４２が形成されている。レギュレータ３２による機械的フィードバックは、フィードバックレバー４３を介して行われる。フィードバックレバー４３の変位は、検出部材４４および検出ピン４５によってポテンショメータ３５に伝達される。検出部材４４は、軸受４６によって支持される。ポテンショメータ３５は、回転変位を磁気抵抗素子の抵抗値変化として無接触で検出したり、抵抗体上を接点が摺動変位して直接抵抗値の変化として検出するなどの方法によって、電気的信号に変換して取出す。
【００１５】
レギュレータ３２内には、パイロット圧力が作用する油圧比例制御弁４７が設けられ、ポンプ本体３１内には油圧比例制御弁４７とフィードバックレバー４３および油通路を介して連動するサーボピストン４８が設けられる。油圧比例制御弁４７は、紙面に垂直な方向に独立して移動可能な外側のスリーブ４９と内側のスプール５０とによって構成される。フィードバックレバー４３は、油圧比例制御弁４７の上方でレギュレータ３２のケーシング４０にレバー軸５１によって揺動変位可能に支持される。フィードバックレバー４３とスリーブ４９とはフィードバックピン５２を介して連結され、フィードバックレバー４３とサーボピストン４８とはフィードバックピン５３を介して連結される。
【００１６】
サーボピストン４８が図２の紙面に垂直な方向に変位すると、フィードバックピン５３によって連結されたフィードバックレバー４３が、レバー軸５１を中心として図２の紙面に垂直な方向に揺動変位し、フィードバックピン５２を介してスリーブ４９を図２の紙面に垂直な方向に変位させる。このようなフィードバックレバー４３の変位は、検出ピン４５を介して取付部材４４を角変位させ、ポテンショメータ３５から電気的信号として出力される。
【００１７】
図３は、油圧比例制御弁４７の構成を示す。スリーブ４９およびスプール５０は、相互に独立に軸線方向に往復変位可能である。スプール５０は、図３の左方からパイロット圧Ｐｉによって押圧され、右方からはばね５４によって押圧され、両方の力が釣合う位置に移動して変位する。スプール５０がスリーブ４９に対して相対的に、たとえば図３の右方に変位すると、油通路４９ａの制御圧Ｐｒはタンク５０ａ側の圧力に近付く。これによってサーボピストン４８が変位し、フィードバックレバー４３を介してスリーブ４９は、スプール５０の変位に追随する。パイロット圧Ｐｉが低下して、スプール５０が図３の左方に変位するときは、油通路４９ａの制御圧Ｐｒはポート４９ｂから導入されるポンプの吐出圧Ｐｄに近付き、上昇する。これによってサーボピストン４８が変位し、フィードバックレバー４３を介してスリーブ４９も左方に変位する。
【００１８】
図４に示すように、油圧比例制御弁４７にパイロット圧Ｐｉを作用させる結果、サーボピストン４８の大口径側の制御圧Ｐｒが変化すると、小口径側の吐出圧Ｐｄとの間の力の釣合いが崩れる。これによってサーボピストン４８が変位する。この変位は、フィードバックピン５３を介してフィードバックレバー４３を揺動変位させ、フィードバックピン５２を介してスリーブ４９に機械的なフィードバックを与える。スリーブ４９がスプール５０に追従して油通路４９ａが閉じると、機械的なフィードバック系は静止する。サーボピストン４８の変位は、連結部材５５を介して斜板３４の傾転角θを変化させる。
【００１９】
以上説明した実施例では、機械的なフィードバックとして位置フィードバック方式を用いているけれども、力フィードバック方式を用いるようにしてもよい。同様に、レギュレータにおけるフィードバック用のレバーの変位をポテンショメータなどのセンサによって検出し、ポンプ本体３１を標準化して共用することができる。さらに、ポンプ本体３１では、斜板式によって可変容量ポンプを実現しているけれども、斜軸式で実現するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出手段を電気制御仕様のレギュレータに設けてあり、外部の制御装置による電気的フィードバック制御を行わない仕様の場合と行う仕様の場合とでポンプ本体側を共通化することができるので、量産効果によって製造コストの低減を図ることができる。さらに、機械的なフィードバック制御のための構成部品を利用して傾転角の検出を行うので、傾転角検出のための専用部品は不要であり、必要部品数が減少することによる部品コストの低減によっても製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の外観構成を示す簡略化した正面図である。
【図２】図１の実施例で傾転角θを検出するための構成を示す部分的な側断面図である。
【図３】図２の油圧比例制御弁４７の構成を示す簡略化した断面図である。
【図４】図１の実施例における機械的フィードバックための構成を示す簡略化した正面図である。
【図５】従来からの電気制御ポンプの外観構成を示す簡略化した正面図である。
【図６】図５の電気制御ポンプにおける傾転角検出のための構成を示す部分的な平面断面図である。
【図７】図５の電気制御ポンプの一例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
３１  ポンプ本体
３２  レギュレータ
３３  駆動軸
３４  斜板
３５  ポテンショメータ
３６  シリンダブロック
３７  ピストン
４０  ケーシング
４３  フィードバックレバー
４４  検出部材
４５  検出ピン
４７  油圧比例制御弁
４８  サーボピストン
４９  スリーブ
５０  スプール
５１  レバー軸
５２，５３  フィードバックピン
５４  ばね
５５  連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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