(57)【要約】      （修正有）【課題】可変容量型油圧ポンプにおいて、エンジン停止時に、同ポンプの吐出量が最小となる斜板の傾転角を保持するための手段を提供する。【解決手段】ポンプＶＰＭ内部に配置された斜板ＳＢの傾転角は容量調整機構５０のパワーピストン２０の位置に応じて定められる。レギュレータＲＥＧの機能は、ネガコン圧信号Ｐｉに対応して斜板傾転角を制御する。パワーピストン室ＰＷＲとレギュレータとの間の流路上に切換弁１２が設けられ、同切換弁への操作圧信号Ｐｘは、高圧および低圧の状態でそれぞれ切換弁１２を連通、遮断する。この信号Ｐｘとしてパイロット圧を利用する。パワーピストン室ＰＷＲと対向する油室ＲＥにバネ２３が設けられる。この油室は流路ラインＬ３を介してポンプの自己圧Ｐｄの流路ラインＬ４と接続される。エンジンが停止されるとパイロット圧もほぼ同時にゼロとなり切換弁は遮断される。よって、パワーピストンの位置がそのまま保持される。【選択図】図１
2011047385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板および同斜板の傾転角を定めるパワーピストンを内蔵したポンプ本体および、前記パワーピストンとリンクレバーを介して結合され、外部信号に基づいて前記リンクレバーの揺動を制御するレギュレータとを備えエンジンにより回転駆動されるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおいて、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンの位置を保持する手段を設けたことを特徴とするネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項２】
前記パワーピストンの位置保持手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室内の作動油の流出を阻止する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項３】
前記作動油の流出を阻止する手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室と前記レギュレータ側のパワーピストン室通路とを遮断する遮断装置を設け前記パワーピストン室の作動油が流出するのを阻止することを特徴とする請求項２に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項４】
前記遮断手段は切換弁からなることを特徴とする請求項３に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項５】
前記切換弁は前記油圧ポンプ内に配置されていることを特徴とする請求項４に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項６】
前記切換弁は前記エンジンのオン・オフに対応する電気信号に応答する電磁弁であることを特徴とする請求項４または５に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【請求項７】
前記油圧ポンプには同ポンプの回転駆動軸により従駆動されるパイロット圧発生用の小型ポンプを備えており、前記切換弁は前記小型ポンプの吐出圧により切換えられることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載されたネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に使用されるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプに係り、特に、同油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械においては、近年、省エネが求められている。例えば、特許文献１では、建設機械のブームや旋回台など比較的大きな慣性体の運動エネルギおよび／または位置エネルギの回生方法および装置が提案されており、具体的には、同文献の図２に示されるように、ブームシリンダＢＣＹのヘッド側油室ＲＭ１およびロッド側油室ＲＭ２はラインＬ１、Ｌ２を介してブームシリンダ用制御弁ＶＬ１のポートＢＰ、ＡＰに接続される。油圧ポンプ３２の左側には回生専用の油圧モータ３８が回転軸３０ａと同軸上に設けられ、その斜板３８ａは斜板調整部３６によって制御される。ヘッド側油室からの油はラインＬ２を介してポートＢＰに到り、さらに流路ＦＬ４からスプールＳＰｒの径小部ｒ１、流路ＦＬを経てポートＴＰ１へ戻り、さらに戻りラインＢＬを介して油圧モータ３８の供給口３８ｂに与えられる。ポートＴＰ１は操作圧信号Ｐａが与えられたときのみ径小部ｒ１を介してブームシリンダのヘッド側油室からの戻り油を油圧モータ３８へ供給する。この戻り油の圧力はライン３４Ｌを介して流量調整機構３４に供給され油圧ポンプの馬力特性を増大するよう構成した発明が開示されている。
【０００３】
上記の特許文献１は建設機械の稼動中における省エネに効果のある提案であるが、一方、建設機械の分野において、排ガス規制によるエンジンの環境負荷低減が急務となっており排気量を下げターボチャージャや排気ガス再循環ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）などを利用することで大排気量のエンジンと同レベルの出力を維持しつつ、窒素酸化物ＮＯｘ、粒子状物質ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を低減する対策が遂行されている。しかしながらその場合、始動時の出力が低く、エンジンの始動性が悪いため、油圧ポンプの負荷を低減する必要がある。
【０００４】
従来のネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプでは、特許文献１の図５、図７に示されるように、自己圧力とスプリングにより斜板を制御しており、無負荷の場合は斜板が最小吐出量の傾転角となるように制御されているが、エンジンが停止し同ポンプの自己圧力が低下していくと斜板の傾転角はスプリング力によって増加し、エンジン再始動時に可変容量型油圧ポンプの自己圧力が上昇する過程において、スプリング力が自己圧力に勝る範囲では停止時の傾転角で作動油を吐出するのでエンジンへの負荷が最小とならない。それ故、特に低温時など油圧系統の負荷が大きくなる環境下ではエンジンがスムースに始動しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおいて、エンジン停止時に、同ポンプの吐出量が最小となる斜板の傾転角を保持させるための手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明によるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおける始動抵抗の低減装置は、斜板および同斜板の傾転角を定めるパワーピストンを内蔵したポンプ本体および、前記パワーピストンとリンクレバーを介して結合され、外部信号に基づいて前記リンクレバーの揺動を制御するレギュレータとを備えエンジンにより回転駆動される可変容量型油圧ポンプにおいて、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンの位置を保持する手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
その場合、前記パワーピストンの位置を保持する手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室内の作動油の流出を阻止する手段を設けることができる。
【０００９】
またその場合、前記作動油の流出を阻止する手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室と前記レギュレータ側のパワーピストン室通路とを遮断する遮断装置を設け前記パワーピストン室の作動油が流出するのを阻止することができる。
【００１０】
さらにその場合、前記遮断手段は切換弁からなることが好ましい。また前記切換弁は前記油圧ポンプ内に配置することが可能である。さらにまた、前記切換弁は前記エンジンのオン・オフに対応する電気信号に応答する電磁弁で構成することが可能である。
【００１１】
さらにまた、前記油圧ポンプには同ポンプの回転駆動軸により従駆動されるパイロット圧発生用の小型ポンプを備えており、前記切換弁は前記小型ポンプの吐出圧により切換えられることが可能である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の本発明によれば、斜板および同斜板の傾転角を定めるパワーピストンを内蔵したポンプ本体および、前記パワーピストンとリンクレバーを介して結合され、外部信号に基づいて前記リンクレバーの揺動を制御するレギュレータとを備えエンジンにより回転駆動されるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおいて、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンの位置を保持する手段を設けたので、斜板の傾転角はエンジン停止時の状態を保持することが可能である。
【００１３】
請求項２記載の本発明によれば、前記パワーピストンの位置を保持する手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室内の作動油の流出を阻止する手段を設けたので、パワーピストンの位置が保持され、従って斜板の傾転角はエンジン停止時の状態を保持することが可能である。
【００１４】
請求項３記載の本発明によれば、前記パワーピストン室内の作動油の流出を阻止する手段として、前記エンジン停止状態において前記パワーピストンのパワーピストン室と前記レギュレータ側のパワーピストン室通路とを遮断する遮断装置を設けたので作動油の流出が阻止され、従って斜板の傾転角はエンジン停止時の状態を保持することが可能である。
【００１５】
請求項４記載の本発明によれば、前記遮断装置は切換弁で構成することにより、当該切換弁の切換を前記エンジンのオン・オフ状態に対応して生成される信号と連動させることが容易に可能となる。
【００１６】
請求項５記載の本発明によれば、前記切換弁を油圧ポンプ内部に配置したので、油圧ポンプ装置全体をコンパクトに構成することができる。
【００１７】
請求項６記載の本発明によれば、前記切換弁は前記エンジンのオン・オフに対応する電気信号に応答する電磁弁で構成したので、切換を瞬時に遂行することができる。
【００１８】
請求項７記載の本発明によれば、前記油圧ポンプには同ポンプの回転駆動軸により従駆動されるパイロット圧発生用の小型ポンプを備えており、前記切換弁は前記小型ポンプの吐出圧により切換えられるよう構成したので、電磁弁の場合に必要な電気配線は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による実施例の油圧回路図である。
【図２】図１における切換弁の構成を示し、（ａ）はその油圧回路図、（ｂ）はその構造を示すスプール軸方向断面図である。
【図３】本発明の他の実施例の油圧回路図である。
【図４】本発明の適用されるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおけるポンプ本体とレギュレータとの軸方向断面を示す図である。
【図５】図４においてレギュレータとポンプ本体に配置されたパワーピストン室との間の圧油の流れを説明する図である。
【図６】ネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプの流量特性をポジコン制御方式と対比して示すグラフである。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の好適な実施例について、図１乃至図６を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、ネガコン制御方式の実施例の油圧回路である。同図１において、参照符号１０は油圧回路の全体を示している。同油圧回路には図示していないエンジン側からの駆動軸１４によって回転駆動されるネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプＶＰＭが配置されている。参照符号ＳＢは油圧ポンプＶＰＭの内部に配置されている斜板である。また参照符号５０は、油圧ポンプＶＰＭの容量調整機構であって機能的に、１つのシリンダ系として図示されている。参照符号ＲＥＧはサーボシリンダからなるレギュレータである。
【００２２】
また、参照符号Ｓは作動油タンクに通じる吸い込み側ラインである。参照符号Ｄは油圧ポンプＶＰＭの吐出口側のラインである。油圧ポンプＶＰＭの吐出流量は前記斜板ＳＢの傾転角により定められる。また、斜板ＳＢの傾転角は容量調整機構５０のパワーピストン２０の位置に応じて定められる。参照符号ＬＫは容量調整機構５０とパワーピストン２０とをリンク結合しているリンクレバーに相当する部分である。前記サーボシリンダからなるレギュレータＲＥＧの上部シリンダには圧油信号Ｐｉが常時供給されている。この圧油信号Ｐｉは通常ネガコン圧と称されており、タンク側への戻り油の流路に設けられた絞りの上流側の圧力に対応している。レギュレータＲＥＧの機能は、後で説明されるように、信号Ｐｉに対応して斜板ＳＢの傾転角を制御することにある。
【００２３】
参照符号１２は、２位置タイプの切換弁であって、容量調整機構５０のパワーピストン室ＰＷＲとレギュレータＲＥＧとの間の流路上に設けられている。参照符号Ｌ１はパワーピストン室側の流路ライン、Ｌ２はレギュレータ側の流路ラインである。切換弁１２への操作圧信号Ｐｘは、高圧状態で切換弁１２を動通させ、低圧状態で遮断する。この信号Ｐｘは例えばパイロット圧を利用することが可能であるが、それに限定されない。すなわち、エンジンの駆動、停止に対応して生成される圧油信号であればよい。
【００２４】
さらに、容量調整機構５０内の油室ＲＥは、パワーピストン室ＰＷＲと対向する油室でありその中にバネ２３が設けられている。前記油室ＲＥは流路ラインＬ３を介して油圧ポンプＶＰＭの自己圧Ｐｄの流路ラインＬ４と接続されている。
【００２５】
切換弁１２が配置されておらずラインＬ１とラインＬ２が直接接続されている従来の場合、建設機械の稼動が終了し、無負荷状態となったところでエンジンを停止するとパワーピストン室ＰＷＲにある作動油の圧力も低下するのでパワーピストン２０はバネ２３の弾発力により図の上方へ移動されその結果斜板ＳＢはエンジン停止時よりも傾転角が大きくなった状態の所定バランス位置で停止保持される。しかしながら、本実施例では、エンジンを停止すると直ちにパイロット圧信号Ｐｘがほぼゼロと低圧になり切換弁１２は遮断されるのでパワーピストン室ＰＷＲにある作動油は流出を阻止されしたがって、バネ２３の弾発力が作用していてもパワーピストン２０の位置はそのまま保持されることとなる。
【００２６】
図２は、図１における切換弁の構成を示し、図２（ａ）はその油圧回路図、（ｂ）はその構造を示すスプール軸方向断面図である。図２（ａ）には破線で示すドレンＤｒが示されており、ポートＡ、Ｂがブロックされている状態で作動油がドレンＤｒへ流出する恐れがあるが、実際には、エンジン停止により、斜板ＳＢの背面側Ｂａ（図４参照）の一部を摺動可能に支持するグレイドルとの間の摺動面の油膜もなくなり動摩擦状態から静止摩擦状態に移行し、この静止摩擦による抵抗は前記バネ２３の弾発力よりも大きいのでドレンＤｒへ流出することもない。なお、前記静止摩擦や切換弁１２は本発明におけるパワーピストン２０の位置を保持する手段を構成している。
【００２７】
図２（ｂ）は前記  切換弁１２のスプール１２ａの軸方向断面を示し、各ポートＤｒ，Ａ、Ｂ、Ｐｘおよび、ブロック用のバネ１２ｂの配置を示す。同図ではＰｘがゼロ（低圧状態）であり、Ａ、Ｂポート間が遮断状態にあることを示している。
【００２８】
図３は、本発明の他の実施例の油圧回路図であって、同図３では切換弁として電磁弁１２Ａが設けられている。同電磁弁１２Ａの切換信号として、例えばエンジンＥｇの停止または始動に対応する電気的なＯＮ、ＯＦＦのエンジン信号Ｓｅｇを用いることができる。図３の例においても図１と同様、エンジン停止時のワーピストン２０の位置を保持することが可能である。電磁弁の場合は弁の切換が２００ｍｓｅｃ程度であり、図１の油圧式切換弁よりも遮断速度が速い。
【００２９】
なお、前記の信号Ｐｘ、Ｓｅｇはそれぞれパイロット圧源の圧力、エンジンのＯＮ、ＯＦＦ電気信号とした例であるが、これらはエンジンの停止および稼動状態に対応して生成される油圧信号、電気信号であればよい。
【００３０】
図４は、本発明の適用される、ネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプにおけるポンプ本体とレギュレータとの軸方向断面を示す図である。
【００３１】
同図４において、可変容量型油圧ポンプＶＰＭ本体のハウジング２００内には回転部、斜板部、カバー部が組み込まれている。回転部は、ベアリング３、１７により回転可能に支持されている駆動軸１４と一体的に構成されたシリンダ９と、同シリンダ９内に配置された複数のピストン８で構成される。また、斜板部は、ハウジング２００に取付けられたクレイドル上を、カム機能を有する斜板ＳＢが摺動するよう組み込まれ、図示しないバネにより斜板ＳＢは常に、クレイドルへ押し付けられている。
【００３２】
さらに、カバー部は、吸込・吐出ポート用のカバー（図示せず）、バネ１３の力とブッシュに作用する油圧力とによりシリンダ９端面に押し付けられているポートプレート１０ａ、斜板ＳＢを適正位置に制御するパワーピストン２０、ロッド１９、ならびに、斜板ＳＢを最大傾転角側すなわち、最大吐出側に押し戻すためのピストン２２ロッド２１等から構成される。
【００３３】
レギュレータＲＥＧは、各種制御を遂行するためのロッド２７、スリーブ２８、パワーピストン２０の動きをスリーブ２８にフィードバックしているリンク２９、馬力特性を決定しているバネ２５、２６等で構成される。なお、レギュレータＲＥＧの右端部油室にはネガコン圧Ｐｉが導入されている。このネガコン圧Ｐｉはピストン３２を左方へ押圧することで、その押圧力は斜線部の油路を介してロッド２７の位置を制御する。参照符号３０はスリーブ２８の外周に結合されているピンであって、リンク２９、ピン２０ａ、２０ｂを介してパワーピストン２０の動きを前記スリーブ２８に伝達する。
【００３４】
参照符号ＴＰＭは駆動軸１４の右端部にカップリング１００を介して結合された小型のギヤポンプであって、建設機械を稼動中、各方向切換弁への操作圧信号を形成するための圧力源となるパイロット圧を発生させる。
【００３５】
参照符号ＰＳＧは、レギュレータＲＥＧと油圧ポンプＶＰＭ側のパワーピストン室ＰＷＲへ通じる流路のポートであり破線で示すラインＬ１とＬ２の間には図１で示した切換弁１２が配置されることを示す。参照符号Ｐｄは油圧ポンプＶＰＭの自己圧（自己吐出圧力）の導入ポートである。なお、切換弁１２は、レギュレータＲＥＧ側に配置されているよう示したが、油圧ポンプ本体２００側に設けられることも可能である。
【００３６】
図５は、図４においてレギュレータＲＥＧと油圧ポンプ本体２００に配置されたパワーピストン室ＰＷＲとの間の圧油の流れを説明する図である。同図４においては、斜板ＳＢを矢視（イ）の方へと傾転角αを小さくしてポンプの吐出量を減少させる場合の様子を示す。すなわち、ネガコン圧Ｐｉが増加しロッド２７が左方へ移動すると流路ポートＰＳＧに自己圧Ｐｄが与えられその結果、パワーピストン室ＰＷＲに自己圧が与えられるのでパワーピストン２０は左方へ移動しロッド１９を介して斜板ＳＢの上部を押す。図１に示されるように、油室ＲＥにはポンプ自己圧Ｐｄが供給されているので、図４の下方側のピストン２２もバネ２３と協働してロッド２１を左方へ押すがピストン２２の受圧面積はパワーピストン室ＰＷＲより小さく設定されているのでパワーピストン２０の方が優勢となり、したがって、傾転角αを減少させることとなる。
【００３７】
図６は、ネガコン制御方式の可変容量型油圧ポンプの流量特性をポジコン制御方式と対比して示すグラフであって、太い実線ＮＥＧがネガコン制御によるポンプ吐出圧力Ｐｄと吐出流量の関係を示しており、折れ点の圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で近似されるように、馬力一定制御が行われる。細い実線ＰＯＳはポジコン制御によるポンプ吐出圧力Ｐｄと吐出流量の関係を示す。
【００３８】
以上本発明の好適な実施例について図１乃至６を参照して説明したが、本発明はこれら図面に示したものに限定されない。当業者であれば、これら図面に開示された好適実施例の知見に基づいて種々変形することができる。
【００３９】
例えば、切換弁に代わり、エンジン停止時のパワーピストン２０の位置を直接保持するため、エンジン停止時のパワーピストン２０の右端面と接するようにストッパー部材をバネ力を利用してパワーピストン室内に突き出すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
３、１７    ベアリング
８          ピストン
９          シリンダ
１０        実施例油圧回路
１０Ａ      他の実施例油圧回路
１０ａ      ポートプレート
１２        切換弁
１２Ａ      電磁弁
１２ａ      スプール
１２ｂ      バネ
１３、２３、２５、２６    バネ
１４        駆動軸
１９、２１、２７  ロッド
２２、３１        ピストン
２０          パワーピストン
２０ａ、２０ｂ、３０    ピン
２８        スリーブ
２９        リンク
５０        容量調整機構
１００      カップリング部
２００      油圧ポンプ本体
Ｄｒ        ドレン
Ｅｇ        エンジン
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  流路ライン
Ｐｄ        ポンプ自己圧
Ｐｉ        ネガコン圧
ＰＷＲ      パワーピストン室
Ｐｘ        操作圧信号
ＲＥ        油室
ＲＥＧ      レギュレータ
Ｓｅｇ      エンジン信号
ＴＰＭ      トロコイドポンプ
ＶＰＭ        可変容量型油圧ポンプ
【図１】
2011047385.tif 000003
【図２】
2011047385.tif 000004
【図３】
2011047385.tif 000005
【図４】
2011047385.tif 000006
【図５】
2011047385.tif 000007
【図６】
2011047385.tif 000008