(57)【要約】油圧システム用のポンプ（１０）が開示される。ポンプは、傾斜可能な斜板（２８）と、斜板を傾けるために移動可能な少なくとも１つのアクチュエータ（３４）と、加圧流体供給部（４２）と、ドレーン（５２）とを有することができる。ポンプはまた、加圧流体供給部およびドレーンに接続可能であり、少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第１の回路（４８）と、加圧流体供給部およびドレーンに接続可能であり、少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第２の回路（５０）とを有することができる。ポンプは、通常運転状態時に、第１の回路を供給部およびドレーンに接続し、フェイルセーフ状態時に、第２の回路を供給部およびドレーンに接続するように構成された弁（５８）をさらに有することができる。
2013513768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ（１０）用の制御システムであって、
傾斜可能な斜板（２８）と、
前記斜板を傾けるために移動可能な少なくとも１つのアクチュエータ（３４）と、
加圧流体供給部（４２）と、
ドレーン（５２）と、
前記加圧流体供給部および前記ドレーンに接続可能であり、前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第１の回路（４８）と、
前記加圧流体供給部および前記ドレーンに接続可能であり、前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第２の回路（５０）と、
通常運転状態時に、前記第１の回路を前記供給部および前記ドレーンの少なくとも一方に接続し、フェイルセーフ状態時に、前記第２の回路を前記供給部および前記ドレーンに接続するように構成されたフェイルセーフ弁（５８）と、
を含む制御システム。
【請求項２】
前記第１の回路内に配置され、前記第１の回路と前記少なくとも１つのアクチュエータとの間の流体流れを制御するように構成された少なくとも１つの電気駆動式弁（６０）をさらに含む、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記斜板の傾斜軸（３０）に関して前記斜板の第１の部分に作用するように配置された第１のアクチュエータ（３４）であり、
前記少なくとも１つの電気駆動式弁は、前記第１のアクチュエータの制御にかかわる第１の電気駆動式弁（６０）であり、
前記制御システムは、
前記斜板の前記傾斜軸に関して前記斜板の前記第１の部分とは反対側の前記斜板の前記第２の部分に作用するように配置された第２のアクチュエータ（３６）と、
前記第２のアクチュエータの制御にかかわる第２の電気駆動式弁（６２）と、
をさらに含む、請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記斜板に機械的に連結され、前記第２の回路内に配置された第３の弁（７２）をさらに含み、前記第３の弁は、前記第１のアクチュエータが加圧流体を供給され、前記第２のアクチュエータが加圧流体を排出される第１の位置と、前記第１および第２の流体アクチュエータの両方と連通する流体が遮断される第２の位置と、前記第２のアクチュエータが加圧流体を供給され、前記第１のアクチュエータが加圧流体を排出される第３の位置との間を移動可能である、請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記フェイルセーフ弁は、前記加圧流体供給部と、前記ドレーンと、分岐供給路を介して前記第１および第２の電気駆動式弁と、分岐排出路を介して前記第１および第２の電気駆動式弁と、２箇所で前記第３の弁とに接続された二位置六方弁である、請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記フェイルセーフ弁は、前記加圧流体供給部と、２箇所で前記ドレーンと、前記第１の電気駆動式弁と、前記第２の電気駆動式弁と、２箇所で前記第３の弁とに接続された二位置七方弁である、請求項４に記載の制御システム。
【請求項７】
前記斜板の縁部を前記第３の弁に機械的に（７４）連結するリンクをさらに含む、請求項４に記載の制御システム。
【請求項８】
前記斜板に近接して配置されて、前記斜板の位置を検出し、それに呼応して、前記斜板の傾斜角を示す信号を生成する第１のセンサ（３１）をさらに含む、請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記フェイルセーフ状態は電力障害に対応付けられる、請求項１に記載の制御システム。
【請求項１０】
斜板ポンプ（１０）を制御する方法であって、
流体の主流れを前記斜板ポンプによって移動させることと、
第１の運転状態時に、流体のパイロット流れを第１の流路（４８）を介して前記斜板ポンプのアクチュエータ（３４）に選択的に出し入れして、前記斜板ポンプの押しのけ容積を調整することと、
第２の状態時に、第２の流路（５０）を介して前記アクチュエータに出入りする流れを制御することで、前記第１の流路を介した前記アクチュエータの制御を無効にして、前記斜板ポンプを非押しのけ位置の方に移行させることと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概略的には制御システムに関し、より具体的には、斜板ポンプ用の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変容量型油圧ポンプは通常、機械アクチュエータ、例えば、移動機械の用具、またはリンク機構に連結されたシリンダ、またはモータへの加圧流体の流れを調整可能にするために使用される。アクチュエータの要求に基づき、アクチュエータが、期待される速度で、および／または期待される力で、用具および／またはリンク機構を移動させるように、ポンプの押しのけ容積が増減される。
【０００３】
油圧用具システムで使用される典型的な可変容量型ポンプは、斜板型ポンプとして公知である。このタイプのポンプは、傾斜した斜板のプランジャ係合面に当てて保持された複数のプランジャを含む。ほとんどの場合、斜板は概ね平面状であり、平滑な駆動面を含む。玉継手などの継手が、各プランジャと係合面との間に配置されて、斜板とプランジャとの間の相対移動を可能にする。各プランジャは、プランジャおよび斜板の傾斜面が互いに対して回転するときに、関連するバレル内を往復運動するようにスライド可能に配置される。各プランジャが関連するバレルから後退するときに、低圧流体がそのバレル内に引き込まれる。斜板のプランジャ係合面によってプランジャがバレル内に押し戻されると、プランジャは、高い圧力でバレルから流体を押し出す。この構成において、斜板の傾斜角を調整することで、ポンプの出力を変えることができる。
【０００４】
従来から、ポンプの斜板は、斜板の片側に連結された１つまたは複数のアクチュエータによって所望の角度に傾けられてきた。アクチュエータが伸長または後退すると、斜板は旋回軸のまわりに傾く。斜板に関連する１つまたは複数のソレノイド作動式弁は、様々な入力に応じて、加圧流体をアクチュエータに送ってアクチュエータを伸長させるか、または流体をアクチュエータから排出してアクチュエータを後退させ、それによって斜板の傾斜角を調整するように制御される。
【０００５】
上記のソレノイドアクチュエータは、ポンプを制御するのに機能上適切であるが、状況によっては問題になることがある。例えば、ソレノイドアクチュエータへの動力が不足した場合、またはソレノイドアクチュエータを制御するのに使用される入力が間違っている場合、斜板の傾斜角は不適切に調整されるか、または全く調整されないことがあり得る。
【０００６】
ポンプ押しのけ容積の制御を改善する１つの試みが、１９８０年３月２５日に登録された、Ｐａｈｌらによる（特許文献１）に記載されている。具体的には、（特許文献１）は、通常運転時に、ポンプの押しのけ容積を制御できる一群のソレノイド弁と、緊急状態時に、一群のソレノイド弁を無効に（ｏｖｅｒｒｉｄｅ）し、ポンプの押しのけ容積を制御できる手動弁とを有する斜板ポンプについて記載している。手動弁は、オペレータによって移動可能な機械式オーバーライドにつながっている。通常運転時、機械式オーバーライドは、スプリングの圧力により機能停止状態に維持され、コントローラは、手動入力およびポンプの押しのけ容積の状態に応じて、ポンプの押しのけ容積を調整するために弁群と通信する。緊急状態時、例えば、電気的な障害が発生した場合、機械式オーバーライドは、人間のオペレータによって移動されて、手動弁を通じてポンプの押しのけ容積の調整を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，１９４，３６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（特許文献１）は、緊急状態時にポンプ制御を可能にするが、可能になった制御は限定されることがある。すなわち、（特許文献１）は、緊急状態時に手動制御のみを可能にし、手動制御が不適切である、または望ましくない状況があり得る。
【０００９】
開示した油圧制御システムは、上記の欠点および／または先行技術の他の問題の１つまたは複数を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、本開示は、ポンプ用の制御システムに関する。制御システムは、傾斜可能な斜板と、斜板を傾けるために移動可能な少なくとも１つのアクチュエータと、加圧流体供給部と、ドレーンとを含むことができる。制御システムはまた、加圧流体供給部およびドレーンに接続可能であり、少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第１の回路と、加圧流体供給部およびドレーンに接続可能であり、少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するように構成された第２の回路とを含むことができる。制御システムは、通常運転状態時にのみ、第１の回路を供給部およびドレーンの少なくとも一方に接続し、フェイルセーフ状態時にのみ、第２の回路を供給部およびドレーンに接続するように構成されたフェイルセーフ弁をさらに含むことができる。
【００１１】
別の態様では、本開示は、ポンプ用の別の制御システムに関する。この制御システムは、傾斜可能な斜板と、斜板を傾けるために移動可能な少なくとも１つのアクチュエータと、加圧流体供給部と、ドレーンとを含むことができる。制御システムはまた、少なくとも１つのアクチュエータを所望の位置に移動させるために、供給部およびドレーンを少なくとも１つのアクチュエータに選択的に接続するように構成された少なくとも第１の電気駆動式弁と、斜板に機械的に連結され、傾斜可能な斜板を中立位置の方に移動させるために、供給部およびドレーンを少なくとも１つのアクチュエータに選択的に接続するように構成された第２の弁とを含むことができる。ポンプは、第１の状態時に、少なくとも第１の電気駆動式弁を供給部およびドレーンに接続するように通電され、第２の状態時に、第２の弁を供給部およびドレーンに接続するようにスプリングで付勢される第３の電気駆動式弁をさらに含むことができる。
【００１２】
さらに別の態様では、本開示は、斜板ポンプを制御する方法に関する。方法は、流体の主流れを斜板ポンプによって移動させ、第１の運転状態時に、流体のパイロット流れを第１の流路を介して斜板ポンプのアクチュエータに選択的に出し入れして、斜板ポンプの押しのけ容積を調整することを含むことができる。方法はまた、第２の状態時に、第２の流路を介してアクチュエータに出入りする流れを制御することで、第１の流路を介したアクチュエータの制御を無効にして、斜板ポンプを非押しのけ位置の方に移行させることを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示として開示した油圧制御システムの概略図である。
【図２】例示として開示した別の油圧制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、油圧ポンプ１０を示している。一実施形態では、油圧ポンプ１０は、内燃機関またはモータなどの外部動力源１２により、入力シャフト１４を介して駆動することができる。したがって、入力シャフト１４は、ポンプハウジング１６の一端から突出して動力源１２と係合することができる。動力源１２は、戻り流体が、第２の圧力（Ｐ２）で第２の流路２０から油圧ポンプに引き込まれると同時に、流体を第１の圧力（Ｐ１）で第１の流路１８に移動させるように油圧ポンプ１０を駆動するか、または戻り流体が、第１の流路１８からポンプ１０に引き込まれると同時に、流体を第２の流路２０に移動させるように油圧ポンプ１０を駆動することができる。第１の流路１８および第２の流路２０は、外部回路の一部、例えば、油圧用具回路、または静油圧伝達回路の一部を形成することができる。一実施形態では、ポンプ１０の出力を観測して、例えば、第１の流路１８および第２の流路２０内の流体の圧力を観測して、ポンプ１０を制御するのに使用するために、１つまたは複数の出力センサ２１を第１の流路１８および第２の流路２０に取り付けることができる。
【００１５】
ハウジング１６は、複数のバレル（図示せず）を画定する本体２４を有するポンプ要素２２を少なくとも部分的に囲むことができる。プランジャ（図示せず）は、各バレル内にスライド可能に受け入れることができ、各バレルおよび関連する各プランジャは共同して、ポンプチャンバ（図示せず）を少なくとも部分的に画定する。任意の数量のポンプチャンバを本体２４内に含むことができ、中心軸２６のまわりに対称的に、かつ円周方向に配置することができると考えられる。図２の実施形態では、中心軸２６は、入力シャフト１４と概ね同軸にすることができる。ただし、中心軸２６は、斜軸式ポンプにおいてなど、必要に応じて、入力シャフト１４に対して角度をなすことができると考えられる。
【００１６】
本体２４は、入力シャフト１４とともに回転するように連結することができる。すなわち、入力シャフト１４が動力源１２によって回転されると、本体２４と、本体２４のバレル内に配置されたプランジャとはすべて、中心軸２６のまわりを、入力シャフト１４と一緒に回転することができる。ポンプ１０は、傾斜可能な駆動面（図示せず）が、玉継手などの継手（図示せず）によって回転プランジャと動作可能に係合される、回転方向に静止する斜板２８を含むことができる。継手は、ハウジング１６内に傾斜可能に支持され得る斜板２８の駆動面に沿ってスライドするように駆動することができる。代替実施形態では、必要ならば、本体２４および関連するプランジャを静止した状態に保ち、斜板２８を回転させることもできる。
【００１７】
斜板２８は、それぞれのバレル内でのプランジャの押しのけ容積を変えるために傾けることができる。具体的には、斜板２８は、ベアリング支持部材（図示せず）内に位置し、傾斜軸３０のまわりに旋回することができる。一実施形態では、傾斜軸３０は、中心軸２６にほぼ垂直な方向に中心軸２６を通ることができる。斜板２８が傾斜軸３０のまわりに旋回すると、（傾斜軸３０に関して）駆動面の片方の半面に配置されたプランジャは、それらの関連するバレル内に後退することができ、一方、駆動面の反対側の半面に配置されたプランジャは、それらの関連するバレルから外側に同じ量だけ伸長することができる。プランジャは中心軸２６のまわりを回転するので、プランジャは、斜板の駆動面の後退側から伸長側に円周方向に移動することができ、シャフト１４が回転を続けると、このサイクルを繰り返すことができる。
【００１８】
プランジャがバレルから外側に後退すると、第１の流路１８および第２の流路２０のうちの低圧の流路からバレル内に低圧流体を引き込むことができる。反対に、プランジャがバレル内に伸長すると、高圧状態のバレルから第１の流路１８および第２の流路２０のうちの高圧の流路に流体を移動させることができる。後退位置と伸長位置との間の移動量は、入力シャフト１４が１回転する間にプランジャが移動させる流体の量と関係し得る。プランジャと斜板２８の駆動面とを連結しているので、斜板２８の傾斜角は、プランジャの流体押しのけ容積に直接関係し得る。
【００１９】
一実施形態では、ポンプ１０には角度センサ３１を装備することができる。角度センサ３１は、斜板２８に近接して配置することができ、斜板２８の一部の相対位置を測定するように構成することができる。この場合に、角度センサ３１は、位置を示す信号を生成することができ、斜板２８の傾斜角を求める際に使用するために、信号をコントローラ（図示せず）に送ることができる。
【００２０】
斜板２８は、１つまたは複数のアクチュエータ、例えば、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６により、傾斜軸３０のまわりに旋回することができる。第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６は、ハウジング１６のそれぞれのボア３８、４０内に配置することができ、ボア３８、４０に対して後退および伸長することにより、斜板２８を傾けるように動作可能に連結することができる。一実施形態では、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６は、斜板２８の底部（すなわち、斜板２８の駆動面とは反対側の面）に直接連結することができる。別の実施形態では、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６は、斜板２８から延びるアームによって、または斜板２８に連結されたリンク機構によって、斜板２８に間接的に連結することができる。なお、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の斜板２８への特有の連結は、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６が、斜板２８の傾斜角に影響を及ぼすように動作可能に連結される限り、様々な代替方法で行うことができる。図１に提示した第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６と斜板２８との間の連結の概略図は、連結の物理構造を限定するものではない。
【００２１】
第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６のボア３８、４０に対する伸長および後退は、流体圧力により制御することができる。特に、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６にはそれぞれ、ボア３８、４０内の格納位置に向かってスプリングで付勢されるピストン型アクチュエータが含まれ得る。加圧流体の流れが、例えば、ボア３８と連通すると、第１のアクチュエータ３４は、ボア３８から伸長することができる。加圧流体が、例えば、ボア４０から排出されると、第２のアクチュエータ３６は、スプリングで付勢されてボア４０内に後退することができる。第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の一方が伸長し、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の他方が後退すると、斜板２８は、後退したアクチュエータの方に傾くことができる。斜板２８は、第１のアクチュエータ３４が最大限に伸長し、第２のアクチュエータ３６が最大限に後退し、最大量の流体が第１の流路１８に移動するのに対応する、第１の方向の最大傾斜角から、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６がともに概ね同じ位置にあり、流体がポンプ要素２２によって実質的に移動されない中立または非押しのけ位置を通り、第２のアクチュエータ３６が最大限に伸長し、第１のアクチュエータ３４が最大限に後退し、最大量の流体が第２の流路２０に移動するのに対応する、第２の方向の最大傾斜角まで移動できると考えられる。あるいは、斜板２８は、必要であれば、流路１８、２０の一方だけに流体を移動させるために、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の１つまたは複数により、単一方向の最大傾斜角と中立位置との間だけを移動できると考えられる（すなわち、構成によっては、ポンプ１０はオーバセンタポンプとすることができないことがある）。
【００２２】
第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６を移動させるのに使用する加圧流体は、外部ポンプ１０であるパイロット供給源４２によって供給することができる。一実施形態では、パイロット供給源４２は、動力源１２によって駆動される別のポンプとすることができる。この構成では、動力源１２が作動すると、パイロット供給源４２は、共通供給路４４を介して、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６に送られる流体を加圧することができる。１つまたは複数の圧力逃がし弁４６がポンプ１０内に配置されて、共通供給路４４内の流体の圧力に影響を及ぼすことができる。さらに、１つまたは複数の補給弁４８がポンプ１０内に配置されて、加圧流体が、相対圧力差に基づいて、共通供給路４４と第１の流路１８および第２の流路２０との間を流れるのを選択的に可能にする。あるいは、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６を移動させるのに使用する流体は、必要に応じて、ポンプ１０によって加圧することができる。
【００２３】
弁ブロック４７は、ポンプ１０に取り付けられるか、またはポンプ１０と一体化されて、パイロット供給源４２からの加圧流体の流れを第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６と選択的に連通させることができる。弁ブロック４７は、第１の流体回路４９および第２の流体回路５０を少なくとも部分的に画定する複数の流路を含むことができる。第１の流体回路４９および第２の流体回路５０の両方を通る流れを独立して制御して、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の一方または両方を、上記のように、共通供給路４４またはドレーン５２に選択的に接続し、それによって、斜板２８の傾斜角を制御することができる。
【００２４】
第１の流体回路４９は、第１の供給路５４および第１の排出路５６を含むことができる。第１の供給路５４は、フェイルセーフ弁５８から第１のアクチュエータ弁６０および第２のアクチュエータ弁６２に分岐して延びることができる。第１の排出路５６もまた、フェイルセーフ弁５８から第１のアクチュエータ弁６０および第２のアクチュエータ弁６２に分岐して延びることができる。第１のアクチュエータ弁６０はさらに、共通の第１のアクチュエータ流路６４により、第１のアクチュエータ３４に流体的に接続することができる。第２のアクチュエータ弁６２はさらに、共通の第２のアクチュエータ流路６６により、第２のアクチュエータ３６に流体的に接続することができる。
【００２５】
第２の流体回路５０は、第２の供給路６８および第２の排出路７０を含むことができる。第２の供給路６８は、フェイルセーフ弁５８からフィードバック弁７２に延びることができる。第２の排出路７０は、フェイルセーフ弁５８からフィードバック弁７２に延びることができる。フィードバック弁７２はさらに、共通の第１のアクチュエータ流路６４によって第１のアクチュエータ３４に流体的に接続することができ、共通の第２のアクチュエータ流路６６によって第２のアクチュエータ３６に流体的に接続することができる。
【００２６】
フェイルセーフ弁５８は、スプリングで付勢され、電気で動作する二位置六方弁とすることができる。特に、フェイルセーフ弁５８は、第１の流体回路４９が共通供給路４４およびドレーン５２に接続される第１の位置と、第２の流体回路５０が共通供給路４４およびドレーン５２に接続される（図１に示す）第２の位置との間を移動することができる。フェイルセーフ弁５８が第１の位置にある場合、第１の流体回路４９だけが、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の伸長および後退を制御することができる。フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合、第２の流体回路５０だけが、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の伸長および後退を制御することができる。フェイルセーフ弁５８は、電気で移動して（すなわち、通電されて移動して）第１の位置に維持することができ、第２の位置の方にスプリングで付勢することができる。したがって、十分な電流がフェイルセーフ弁５８に供給される限り、フェイルセーフ弁５８は、スプリングの付勢力に抗して第１の位置に保持することができ、電流が遮断されると、フェイルセーフ弁５８は、スプリング力によって第２の位置に機械的にはめ込むことができる。
【００２７】
第１のアクチュエータ弁６０は、第１のアクチュエータ３４が第１の供給路５４に接続される第１の位置と、第１のアクチュエータ３４が第１の排出路５６に接続される（図１に示す）第２の位置との間を移動可能な独立調量弁とすることができる。第１のアクチュエータ弁６０は、第２の位置にスプリングで付勢することができ、電気で駆動されて第１の位置に移動することができる。この構成では、フェイルセーフ弁５８が第１の位置にあり、第１のアクチュエータ弁６０が第１の位置にある場合に、第１のアクチュエータ３４は、加圧流体を充填されてボア３８から伸長することができる。対照的に、フェイルセーフ弁５８が第１の位置にあり、第１のアクチュエータ弁６０が第２の位置にある場合に、第１のアクチュエータ３４は、流体を排出されてボア３８内に後退することができる。フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合、第１のアクチュエータ弁６０の第１および第２の位置間の移動により、第１のアクチュエータ３４の動作が影響を受けることは実質的にあり得ない。第１のアクチュエータ弁６０は、第１および第２の位置間の任意の位置に移動でき、一方、フェイルセーフ弁５８は、第１のアクチュエータ３４に出入りする流体の流量を変え、それによって、第１のアクチュエータ３４の動作量および斜板２８の対応する傾斜量を変えるために第１の位置にあると考えられる。
【００２８】
第２のアクチュエータ弁６２も同様に、第２のアクチュエータ３６が第１の供給路５４に接続される第１の位置と、第２のアクチュエータ３６が第１の排出路５６に接続される（図１に示す）第２の位置との間を移動可能な独立調量弁とすることができる。第２のアクチュエータ弁６２は、第２の位置にスプリングで付勢することができ、電気で駆動されて第１の位置に移動することができる。この構成では、フェイルセーフ弁５８が第１の位置にあり、第２のアクチュエータ弁６２が第１の位置にある場合に、第２のアクチュエータ３６は、加圧流体を充填されてボア４０から伸長することができる。対照的に、フェイルセーフ弁５８が第１の位置にあり、第２のアクチュエータ弁６２が第２の位置にある場合に、第２のアクチュエータ３６は、流体を排出されてボア４０内に後退することができる。フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合、第２のアクチュエータ弁６２の第１および第２の位置間の移動により、第２のアクチュエータ３６の動作が影響を受けることは実質的にあり得ない。第２のアクチュエータ弁６２は、第１および第２の位置間の任意の位置に移動でき、一方、フェイルセーフ弁５８は、第２のアクチュエータ３６に出入りする流体の流量を変え、それによって、第２のアクチュエータ３６の動作量および斜板２８の対応する傾斜量を変えるために第１の位置にあると考えられる。
【００２９】
フィードバック弁７２は、斜板２８が、加圧流体が第１の流路１８に移動するその第１の押しのけ容積領域から、流体が全く移動しない中立位置を通って、加圧流体が第２の流路２０に移動するその第２の押しのけ容積領域の方に傾斜するときに、第１の位置、（図１に示す）第２の位置、および第３の位置間を移動するように、斜板２８に機械的に連結することができる。フィードバック弁７２は、斜板２８の一部と動作可能に係合する機械リンク機構７４によって斜板２８に連結することができる。フィードバック弁７２と斜板２８との間のリンク機構連結は、当技術分野で公知の任意のタイプの連結、例えば、堅固に固定された連結、ピボット式連結、または他の任意の適切な機械式連結とすることができる。フィードバック弁７２は、斜板２８の傾斜、ならびに／または第１のアクチュエータ３４および／もしくは第２のアクチュエータ３６の伸長に直接関係して、第１、第２、および第３の位置間を平行移動することができる。
【００３０】
フィードバック弁７２が第２の位置にある場合、流体は、フィードバック弁７２を通じて、第１のアクチュエータ３４または第２のアクチュエータ３６とフェイルセーフ弁５８との間で連通することができない。フィードバック弁７２が、斜板２８の傾斜によって第１の位置に機械的に移動し（フィードバック弁７２が図１に示す第２の位置から右に移動し）、フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合、フィードバック弁７２は、第２の供給路６８を第２のアクチュエータ３６に接続して、第２のアクチュエータ３６を伸長させ、同時に、第２の排出路７０を第１のアクチュエータ３４に接続して、第１のアクチュエータ３４を後退させることができる。フィードバック弁７２が、斜板２８の傾斜によって第３の位置に機械的に移動し（フィードバック弁７２が図１に示す第２の位置から左に移動し）、フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合、フィードバック弁７２は、第２の供給路６８を第１のアクチュエータ３４に接続して、第１のアクチュエータ３４を伸長させ、同時に、第２の排出路７０を第２のアクチュエータ３６に接続して、第２のアクチュエータ３６を後退させることができる。フェイルセーフ弁５８が第１の位置にある場合、フィードバック弁７２の第１、第２、および第３の位置間の移動により、第１のアクチュエータ３４または第２のアクチュエータ３６の動作が影響を受けることは実質的にあり得ない。
【００３１】
上記のポンプ１０の単一方向の実施形態では（すなわち、ポンプ１０がオーバセンタポンプではない実施形態では）、フィードバック弁７２は、単に二位置弁とすることができる。すなわち、フィードバック弁７２は、単一方向の実施形態において、単に上記の第１および第３の位置の１つから第２の位置の方に移動することができるに過ぎず、そのただ１つの最大押しのけ容積位置からその中立位置の方に向かい斜板２８の押しのけ容積角を小さくするように機能する。
【００３２】
斜板２８とフィードバック弁７２との間を連結することで、フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合に、斜板２８の傾斜をなくすことができる。すなわち、斜板２８がその中立位置から遠く傾斜され、フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合に、フィードバック弁７２は、第１および第３の位置のうちの、斜板２８の傾斜角を小さくするように第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータを制御する位置に移動することができる。このようにして、フェイルセーフ弁５８が第２の位置にある場合に、斜板２８の傾斜は、フィードバック弁７２と第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６とにより、中立位置に迅速に達することができる。
【００３３】
ポンプ１０の動作不良が検出されなかった場合の通常運転状態時に、フェイルセーフ弁５８に電流を供給して、フェイルセーフ弁５８を第１の位置に移動させ、その位置に維持することができる。ポンプ１０の動作不良またはフェイルセーフ状態には、例えば、第１の流路１８と第２の流路２０との間の予期しない、および／または望ましくない圧力差（ΔＰ）、電力障害、または当技術分野で公知の動作不良があり得る。動作不良／フェイルセーフ状態の検出に呼応して、フェイルセーフ弁５８に供給される電流を遮断することができる。フェイルセーフ状態時に、必要に応じて、第１のアクチュエータ弁６０、および／または第２のアクチュエータ弁６２に送られる電流を遮断することもできると考えられる。
【００３４】
構成によっては、ポンプ１０には、ポンプの動作不良に関する入力を受け取り、それに呼応して、フェイルセーフ弁５８に送られる電流を供給するか、または遮断するコントローラ（図示せず）を装備することができる。コントローラは、例えば、様々なポンプ動作を制御するシステムを含む単一もしくは複数のマイクロプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などを含むことができる。様々な市販のマイクロプロセッサが、コントローラの機能を実行するように構成され得る。当然ながら、コントローラは、専用のポンプマイクロプロセッサ、またはそれに代えて、様々なシステム機能および運転モードを制御できる汎用システムマイクロプロセッサを容易に組み込むことができる。コントローラは、汎用システムマイクロプロセッサから離れている場合、データリンクまたは他の方法を介して汎用システムマイクロプロセッサと通信することができる。
【００３５】
図２のポンプ１０は、ハウジング１６、ポンプ要素２２、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６、第１のアクチュエータ弁６０および第２のアクチュエータ弁６２、フェイルセーフ弁５８、ならびにフィードバック弁７２を同じく含むという点で図１のポンプ１０と同様である。しかし、図１のポンプ１０とは対照的に、図２のポンプ１０は、単一の分岐した供給路５４ではなくて、２つの分離した供給路５４ａ、５４ｂを含む。さらに、図２のポンプ１０は、単一の分岐した排出路５６ではなくて、２つの分離した排出路５６ａ、５６ｂを含む。さらに、排出路５６ａ、５６ｂだけが、図２のフェイルセーフ弁５８によって制御され得る。すなわち、図２の構成では、供給路５４ａ、５４ｂは共通供給路４４に常時接続されている。また、ポンプ１０の押しのけ容積制御中に、フェイルセーフ弁５８、ならびに第１のアクチュエータ弁６０および第２のアクチュエータ弁６２に供給される電流は、常に同時に遮断することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
産業上の利用性
開示した油圧ポンプには、用具システム、静油圧伝達装置、および加圧流体の流量が可変であることを必要とする他の流体ポンプ用途に潜在的な用途がある。開示した油圧ポンプは、フェイルセーフ状態時に、検出した動作不良に呼応して、自動的にストロークをなくすことで、フェイルセーフ制御を行う。油圧ポンプ１０の動作を以下に説明する。
【００３７】
ポンプ１０の通常運転状態時（すなわち、動作不良状態が検出されなかった場合）、フェイルセーフ弁５８を第１の位置に移動させ、かつ／または第１の位置に維持する電流をフェイルセーフ弁５８に供給することができる。第１の位置にある場合、第１の流体回路４９のみを使用して、斜板２８の傾斜角を制御することができる。斜板２８を第１の方向に傾けるために、第１のアクチュエータ弁６０に通電して、第１のアクチュエータ弁６０をその第１の位置に移動させて、加圧流体を第１のアクチュエータ３４と連通させ、それにより、第１のアクチュエータ３４がボア３８から伸長させることができる。同時に、第２のアクチュエータ弁６２の通電を切って、第２のアクチュエータ弁６２が、その第２の位置にスプリングで付勢されるのを可能にして、第２のアクチュエータ３６から流体を排出し、それにより、第２のアクチュエータ３６をボア３８内に後退させることができる。
【００３８】
第１の方向とは反対の第２の方向に斜板２８を傾けるために、第１のアクチュエータ弁６０の通電を切って、第１のアクチュエータ弁６０が、その第２の位置にスプリングで付勢されるのを可能にして、第１のアクチュエータ３４から流体を排出し、それにより、第１のアクチュエータ３４がボア３８内に後退させることができる。同時に、第２のアクチュエータ弁６２に通電して、その第１の位置の方にスプリングで付勢して移動させて、加圧流体を第２のアクチュエータ３６と連通させ、それにより、第２のアクチュエータ３６がボア４０から伸長させることができる。
【００３９】
ポンプ１０の運転時、第１の流路１８と第２の流路２０との間の圧力差を観測することができる。また、異常な圧力差、電気的動作不良、ならびに／または他のポンプおよび／もしくはシステムの動作不良に呼応して、フェイルセーフ弁５８がその第２の位置の方にスプリングで付勢されるのを可能にするように、フェイルセーフ弁５８の通電を切ることができる。図２の実施形態では、第１のアクチュエータ弁６０および第２のアクチュエータ弁６２も、検出した動作不良に呼応して通電を切ることができる。フェイルセーフ弁５８がその第２の位置に移動すると、第２の流体回路５０のみを使用して、斜板２８の傾斜角を制御することができる。
【００４０】
ポンプ１０の動作不良状態時（すなわち、異常な圧力差が検出された場合、電力障害が発生した場合など）に、斜板２８が第１の方向に傾いている場合、第１のアクチュエータ３４が流体を排出され、第２のアクチュエータ３６が加圧流体と連通し、それによって斜板２８の傾斜角が小さくなるように、フィードバック弁７２を第１の位置に配置することができる。斜板２８が、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６の動作に呼応して中立位置を越えて旋回すると、フィードバック弁７２も、第１のアクチュエータ３４および第２のアクチュエータ３６に出入りする流体流れが阻止されるその中立位置を通り過ぎることがある。斜板２８の移動が中立位置を通り越した場合、または斜板２８が第２の方向に傾いて始まる場合、フィードバック弁７２は、第３の位置に移動する、または第３の位置に位置することがある。第３の位置では、フィードバック弁７２は、第２のアクチュエータ３６が流体を排出され、第１のアクチュエータ３６が加圧流体と連通し、それにより斜板２８の傾斜角が小さくなるように配置することができる。
【００４１】
開示したポンプは、ポンプ押しのけ容積の自動フェイルセーフ制御を可能にするので、動作不良が検出された場合に、ポンプ動作を素速く弱めることができる。さらに、動作不良状態時にポンプ押しのけ容積を小さくするのに、人間の干渉が必要とされることはほとんどない。
【００４２】
開示した油圧ポンプに対して、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変形を行うことができると当業者には分かるであろう。本明細書に開示した仕様および実施を検討することで、開示した油圧ポンプの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。仕様および実施例は、単なる例示とみなされることが意図され、真の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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