(57)【要約】【課題】小型で簡単な構成で、かつ安価で精度良く流量を検出してポンプの吐出量を可変とする制御が行なえる可変容積形ポンプの吐出量制御装置を提供する。【解決手段】可変容積形ポンプの吐出量制御装置である。吐出量制御装置は、可変容積形ポンプから方向制御弁を経てタンクに戻る回路に設けられ、戻り流量を静圧から動圧に変えて検出する流量センサと、可変容積形ポンプの吐出容積を可変とする電磁付傾転角制御手段と、流量センサの流量信号に応じて吐出容積を可変とする電気信号を電磁付傾転角制御手段に出力する制御手段とからなる。【選択図】　　　　図１
2004052644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容積形ポンプの吐出量制御装置であって、
可変容積形ポンプから方向制御弁を経てタンクに戻る回路に設けられ、方向制御弁の中立回路からの戻り流量を検出する流量検出手段と、
可変容積形ポンプの吐出容積を可変とする電磁付傾転角制御手段と、
流量検出手段の流量信号に応じて吐出容積を可変とする電気信号を電磁付傾転角制御手段に出力する制御手段とからなることを特徴とする可変容積形ポンプの吐出量制御装置。
【請求項２】
流量検出手段は方向制御弁の中立回路に設けた絞りの上流圧と下流圧との差圧を差圧センサで検出してなることを特徴とする請求項１記載の可変容積形ポンプの吐出量制御装置。
【請求項３】
流量検出手段は方向制御弁の中立回路に設けた絞り直後の動圧検出部の上流圧と、絞りの下流圧との差圧を差圧センサで検出してなることを特徴とする請求項１記載の可変容積形ポンプの吐出量制御装置。
【請求項４】
差圧センサはスプールに作用する差圧を移動量で検出することを特徴とする請求項２または請求項３記載の可変容積形ポンプの吐出量制御装置。
【請求項５】
差圧センサはスプールが最大移動量に到達するとき、および／あるいは中立位置に復帰するときに衝撃を吸収する衝撃吸収機構をスプールに付設し設けてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の可変容積形ポンプの吐出量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容積形ポンプの吐出量制御装置に係り、特に、ポンプの吐出量を差圧により検出してポンプの吐出容積を変更する可変容積形ポンプの吐出量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に建設機械等においては、油圧シリンダ、油圧モータ等のアクチュエータが用いられているが、このアクチュエータは油圧ポンプから供給される圧油によって駆動されている。この油圧ポンプには主に可変容量形ポンプが用いられており、建設機械等の使用状況に合わせて吐出容積が制御されている。
例えば、油圧ショベルでは、微操作掘削、軽負荷掘削、重負荷掘削、直線掘削等のように作業状況に応じた作業機の速度および力が要望され、これに合わせて油圧ポンプの吐出量を増減することが行なわれている。また、建設機械の使用が中断しているときには、その状況の圧力を検出してエンジンの回転速度を減ずるとともに、油圧ポンプの吐出容積を小さくして省エネルギー化を図る制御を行なっている。
【０００３】
このような制御には、一つの方法として、実開昭５７−３１５８５号公報が提示されている。同公報によれば、可変ポンプの吐出圧が操作弁から中立時バイパス通路を経てタンクにドレンするときに、静圧から動圧に変える絞りを有する圧力室を設け、その動圧をポンプ斜板制御弁に送り可変ポンプの吐出容積の制御を行なっている。
【０００４】
他の方法としては回路に絞りを設けるとともに、その前後にそれぞれ圧力センサを付設し、絞りの前後の圧力を圧力センサで測定し、その二つの圧力より減算器で演算等により差圧を求めて制御に用いている。
従来では、建設機械、産業機械、あるいは産業車両等の油圧機器を用いた油圧回路では圧力を圧力センサで検出し、その圧力よりエンジンおよび電動モータ等の回転速度、あるいは油圧ポンプの吐出量および吐出圧等を制御することが多く行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の実開昭５７−３１５８５号公報では、リリーフ弁の調圧および絞り径を一定とすると、流量の動圧は中立回路からの戻り量によって決まるため可変ポンプの吐出量を所望する他の吐出量に変更することができない。このため可変ポンプはオペレータが所望する作業状況に応じた吐出量を設定する等の細かい制御には使用できないため、作業性、操作性が良くならないという問題がある。
【０００６】
他の方法では、絞りと一対の圧力センサを用いて差圧を検出しており、この二つの圧力センサには性能に差があるため初期設定に時間を要するとともに高い精度の差圧が得られない。また差圧センサは二つの圧力センサおよび減算器を用いているため回路構成が増して複雑になるとともに、コストがアップするという問題が生じている。
建設機械、産業機械あるいは産業車両等の油圧機器を用いた油圧回路においては圧力を検出して多くの制御を行なうため、上記のごとく簡単な構成で精度良く確実な制御が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、可変容積形ポンプの吐出量制御装置に係り、特に、小型で簡単な構成で、かつ安価で精度良く流量を検出してポンプの吐出量を可変とする制御が行なえる可変容積形ポンプの吐出量制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る可変容積形ポンプの吐出量制御装置の発明では、可変容積形ポンプの吐出量制御装置が、可変容積形ポンプから方向制御弁を経てタンクに戻る回路に設けられ、方向制御弁の中立回路からの戻り流量を検出する流量検出手段と、可変容積形ポンプの吐出容積を可変とする電磁付傾転角制御手段と、流量検出手段の流量信号に応じて吐出容積を可変とする電気信号を電磁付傾転角制御手段に出力する制御手段とからなる構成としている。
【０００９】
この場合において、流量検出手段は方向制御弁の中立回路に設けた絞りの上流圧と下流圧との差圧を差圧センサで検出してなると良い。
または、流量検出手段は方向制御弁の中立回路に設けた絞り直後の動圧検出部の上流圧と、絞りの下流圧との差圧を差圧センサで検出してなると良い。
また、差圧センサはスプールに作用する差圧を移動量で検出すると良い。
また、差圧センサはスプールが最大移動量に到達するとき、および／あるいは中立位置に復帰するときに衝撃を吸収する衝撃吸収機構をスプールに付設し設けてなるようにすると良い。
【００１０】
上記構成によれば、方向制御弁の中立回路を経てタンクに戻るポンプの吐出量が流量検出手段で検出され、その流量が電気信号で制御部に送信されている。制御部は所望するポンプ吐出量が吐出されるように流量信号を電気信号として電磁付傾転角制御手段に出力している。電磁付傾転角制御手段はこの流量の電気信号を受けて、ポンプの吐出量を所望するポンプ吐出量に変更して可変としている。
このように可変容積形ポンプの吐出量制御装置は、戻り流量を流量センサで検出し、その流量信号を電気信号として制御部に出力しているため、制御部の設定を変えるだけで、可変容積形ポンプの吐出量を作業状況に応じて複数の吐出容積に容易にすることができて、作業性、操作性が向上する。
【００１１】
流量検出手段は、絞りにより生ずる差圧を一つの差圧センサで測定し流量を求めている。このため差圧センサでの流量の検出精度が向上するため、ポンプの吐出容積を精度良く制御することができる。
また、流量検出手段は、一つの差圧センサで流量を測定し求めているため小型になるとともに、差圧センサが取着されているブロック部が配管の途中のフランジ部に設置することができるため、車両等への搭載が容易になるとともに、場積を小さくできる。このため流量センサは、建設機械、産業機械あるいは産業車両等の車両に容易に搭載することができる。
【００１２】
または、流量検出手段は、方向制御弁の中立回路に絞りと、その絞りの直後に動圧検出部を設け、動圧検出部がタンクに戻るポンプの吐出量を静圧から動圧に変更し、その動圧を上流圧として差圧センサで検出し、電気信号で制御部に送信している。これにより、上流圧が動圧検出部で大きくされているため差圧センサでの流量の検出精度が向上する。また、絞りを小さくして差圧を大きくする必要がなくなるため、流量抵抗を小さくすることが出来て油温の上昇を防ぐことができる。また流量検出手段は、一つの差圧センサで流量を求めているため小型になり前記と同様な効果が得られる。
【００１３】
差圧センサはスプールに作用する差圧を移動量で検出してポンプの吐出量を検出しているため、従来のように二つの圧力センサを用いて差圧を検出する必要がなくなり、一つのスプールで測定できるため簡単な構成で小型になるとともに精度良く流量を得ることができる。
流量センサはスプールを用いて流量を検出しているためスプールの移動量を大きく取ることにより大流量の測定が可能になり、また差圧センサがスプールを枢密にケースで保持されているため耐震性の良いセンサを得ることができる。
【００１４】
また、差圧センサはスプールが最大移動量に到達するとき、および／あるいは中立位置に復帰するときに衝撃を吸収する衝撃吸収機構をスプールに付設し設けてなるようにしているため、流量の変動が大きくて差圧の増幅が大きいところに使用しても流量センサの耐久性が向上するとともに信頼性が増している。したがって回転変動が大きい車両でも故障することなく使用できるとともに、車載された可変ポンプを信頼性良く制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変容積形ポンプの吐出量制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、第１実施例である可変容積形ポンプの吐出量制御装置１について図１から図７を用いて説明する。図１は可変容積形ポンプの吐出量制御装置１の回路図、図２は可変容積形ポンプの吐出量制御装置１に用いる差圧センサ２１の正面断面図、図３は図２の平面断面図、図４は差圧センサ２１の弁本体部２２の正面断面図、図５はスプール２５の正面断面図、図６はスプールの断面図で、第１衝撃吸収機構を示す図、および図７は戻り流量、差圧、設定流量、ポンプ吐出量制御信号およびポンプ吐出量の関係を説明する図である。
【００１６】
図１においてエンジン３により駆動される可変容積形ポンプ４（以下、可変ポンプ４という）はタンク５より液体を吸引して加圧し、方向制御弁６を経て戻り配管７によりタンク５に戻している。方向制御弁６は操作レバー８により操作されて中立位置と操作位置との間で切り替えられる。
操作レバー８はパイロットポンプ９からの液体を操作量に応じて圧力比例減圧弁１１で減圧し、パイロット圧として方向制御弁６に供給している。方向制御弁６は操作レバー８の操作量に応じたパイロット圧を受けて図示しないスプールが移動している。
【００１７】
方向制御弁６が操作されて切り替えられた時には、可変ポンプ４の吐出した液体は方向制御弁６からアクチュエータ１２ａ、１２ｂに供給されて図示しない作業装置を駆動している。
方向制御弁６は、中立時には可変ポンプ４からの液体を戻り配管７によりタンク５に戻し、かつ操作時には可変ポンプ４からの液体をアクチュエータ１２ａ、１２ｂに供給するとともに、アクチュエータ１２ａ、１２ｂからの戻り液体を第１戻り配管１３によりタンク５に戻している。方向制御弁６は直接操作レバーにより切り替えられるようにしても良い。
【００１８】
戻り配管７にはリリーフ弁１５が配設されるとともに、戻り配管７はリリーフ弁１５の上流で第２戻り配管１６が分岐されている。第２戻り配管１６には絞り１７ａを有する圧力室１７が配設されており、絞り１７ａにより静圧から動圧に変更している。圧力室１７は、詳細は後述する差圧センサ２１とで流量センサＱＡを構成している。
圧力室１７には絞り１７ａの直後に設けられた動圧検出部であるポート１７ｂが設けられており、ポート１７ｂは動圧に変更された戻り圧力を上流圧として差圧センサ２１に出力している。また、圧力室１７には戻りポート１７ｃが設けられ、戻りポート１７ｃは戻り配管７を経て戻り液体をタンク５に戻している。
【００１９】
差圧センサ２１は戻り配管７に配設されたリリーフ弁１５の下流点Ｂａおよび圧力室１７のポート１７ｃに接続されている。差圧センサ２１には、第１差圧室４３に圧力室１７の動圧検出部であるポート１７ｂからの高圧Ｐｈが上流圧として、また第２差圧室４５に戻り配管７からの低圧Ｐｒが下流圧として供給されている。圧力室１７からの高圧Ｐｈは、静圧から動圧に変更することで更に高い圧力になるようにして検出精度を向上している。
差圧センサ２１は圧力室１７からの高圧Ｐｈと、戻り配管７からの低圧Ｐｒを一つのスプール２５が受けて移動（矢印Ｎ）し、その移動量に応じた電気信号を制御部１８に出力している。
【００２０】
差圧センサ２１は、圧力室１７の絞り１７ａにより中立回路からタンク５への戻り流量Ｑｒを絞って差圧を生じさせて測定し、電気による流量信号として制御部１８に出力している。制御部１８はＣＰＵ、コントローラ、コンピュータ等の制御手段により形成されている。
制御部１８は差圧センサ２１から流量信号を受け、設定した設定流量Ｑｓになるように可変ポンプ４の電磁付傾転角制御手段１９（以下、傾転角制御手段１９という）にポンプ吐出容積制御信号として出力している。傾転角制御手段１９は、電磁弁、サーボシリンダ等により形成している。
傾転角制御手段１９は制御部１８からのポンプ吐出容積制御信号を受けて、設定流量Ｑｓになるようにソレノイド１９ａを作動させて斜板を傾転する。これにより、可変ポンプ４からは所望する設定流量Ｑｓが吐出される。
【００２１】
次に差圧センサ２１について図２から図６を用いて構成及び作動を説明する。
図２、図３において、差圧センサ２１は、主に、弁本体部２４、スプール２５、第１ばね部２６、第２ばね部２７および差圧検出部２９により構成されている。
弁本体部２４は、主に、弁本体３１、カラー３３およびプラグ３５から構成されている。弁本体３１は略中空長方形状で形成されており、その中空部には段付のスプール孔３６および複数の環状弁本体溝３７が形成されている。スプール孔３６には段付のスプール２５が摺動自在に枢密に挿入されている。
【００２２】
図４において、弁本体３１のスプール孔３６および環状弁本体溝３７は、図示右側（差圧検出部２９側）から順次、第１環状弁本体溝３７ａ、第１プール孔３６ａ、第２環状弁本体溝３７ｂ、第２プール孔３６ｂ、第３環状弁本体溝３７ｃ、第３プール孔３６ｃ、第４環状弁本体溝３７ｄおよび第５環状弁本体溝３７ｅが形成されている。
第２スプール孔３６ｂと第３スプール孔３６ｃは同じ直径Ｄｂであけられている。第２スプール孔３６ｂと第３スプール孔３６ｃの直径Ｄｂは第１スプール孔３６ａの直径Ｄａおよびカラー３３の直径Ｄｃよりも大きい孔径で形成されている。また第１スプール孔３６ａの直径Ｄａとカラー３３の直径Ｄｃとは同じ直径で形成すると良い。
【００２３】
第１環状弁本体溝３７ａはばね室３８を形成し第２ばね部２７が収容されている。第３環状弁本体溝３７ｃは弁本体３１の外形の一面に設けられた高圧ポート４０に接続している。第４環状弁本体溝３７ｄはカラー３３の一端面３３ａとで溝を形成するとともに、弁本体３１の外形の一面に設けられた低圧ポート４１に接続している。
高圧ポート４０は上流側の高い圧力Ｐｈの液体（以下、高圧液体という）を後述する第１第１差圧室４３に導いている。また低圧ポート４１は下流側の低い圧力Ｐｒの液体（以下、低圧液体という）を後述する第２差圧室４５に導いている。
【００２４】
第５環状弁本体溝３７ｅにはカラー３３が挿嵌されている。カラー３３は、その外径３３ｃが第５環状弁本体溝３７ｅに挿嵌されるとともに、その内径面３３ｂにはスプール２５が摺動自在に枢密に挿入されている。プラグ３５は弁本体３１の図示左側の端部に螺合しており、プラグ３５は第１ばね部２６を保持している。
ばね室３８にはタンクポート４２が設けられており、スプール２５とスプール孔３６から漏れた液体をタンク５に戻している。
【００２５】
図５において、スプール２５は、図示右側（差圧検出部２９側）から順次、第１スプール外径部２５ａ、第２スプール外径部２５ｂ、第１環状スプール外径部２５ｃ、第３スプール外径部２５ｄ、第２環状スプール外径部２５ｅおよび第４スプール外径部２５ｆが形成されている。第１環状スプール外径部２５ｃおよび第２環状スプール外径部２５ｅはスプール２５の加工精度を高めるとともに、加工を容易にするために設けている。
第３スプール外径部２５ｄの直径ｄｂは第２スプール外径部２５ｂの直径ｄａおよび第４スプール外径部２５ｆの直径ｄｃよりも大きい直径で形成されている。第２スプール外径部２５ｂの直径ｄａと第４スプール外径部２５ｆの直径ｄｃとは同じ直径で構成すると良い。
【００２６】
第３スプール外径部２５ｄには、図６（ａ）に示すように外周の均等区分位置に衝撃吸収用スリット２５ｇ（以下、スリット２５ｇという）が形成されている。このスリット２５ｇは図５に示すように第３スプール外径部２５ｄの長さの内側に設けられ、その一端の終了点Ｍｐは図２に示すように第２スプール孔３６ｂの端部から所定距離Ｓｔだけ離れた位置に設けられている。この所定距離Ｓｔはスプール２５の最大移動量であり、差圧センサ２１の最大移動量である。
またスリット２５ｇの他端の終了点Ｍｓは、図３に示すようにスプール２５が最大移動量Ｓｔしたときに第３スプール孔３６ｃの中にあり、液体がスリット２５ｇから第４環状弁本体溝３７ｄに漏れないようにしている。
【００２７】
スリット２５ｇは、図２に示す中立時に第２スプール孔３６ｂを跨いで第２環状弁本体溝３７ｂと第３環状弁本体溝３７ｃとを連通しており、高圧液体の導入通路である。スリット２５ｇは、第３環状弁本体溝３７ｃから第２環状弁本体溝３７ｂに高圧液体を導入通路で供給するとともに、図３に示すようにスプール２５の図示左側への移動が終了点Ｍｐの近傍に到達すると高圧液体の供給を絞っている。
【００２８】
終了点Ｍｐではスリット２５ｇの導入通路を遮断して高圧液体の供給が停止され、スプール２５の移動は停止する。このため、例えばスプール２５はプラグ３５に当接することがなく停止するため、スプール２５の破損を防止できるとともに衝撃なく停止できる。このようにスプール２５は最大移動量Ｓｔ時にスリット２５ｇよりなる第１衝撃吸収機構で衝撃が緩和して停止するため耐久性が向上し信頼性も増している。第１衝撃吸収機構は、図６（ｂ）に示すように、スプール２５の外径と同芯の浅い溝２５ｎで形成しても良い。
【００２９】
スプール２５には小径孔２５ｈと有底穴２５ｊと連通孔２５ｋからなる段付孔があけられており、その一端側の連通孔２５ｋにはねじ孔２５ｍがあけられている。一端側の小径孔２５ｈとねじ孔２５ｍには後述する差圧検出部２９の被検出体５６が取着されており、また他端側の有底孔２５ｊには第１ばね４７の一端部が収容されている。
第１スプール孔３６ａにはスプール２５の第２スプール外径部２５ｂが、また第２スプール孔３６ｂおよび第３スプール孔３６ｃには第３スプール外径部２５ｄが、更にカラー３３の内径面３３ｂには第４スプール外径部２５ｆがそれぞれ摺動自在に枢密に挿入されている。
【００３０】
第１差圧室４３は、主に第２環状弁本体溝３７ｂと第２スプール外径部２５ｂと第３スプール外径部２５ｄとで構成されており、スプール２５のスリット２５ｇ、第３環状弁本体溝３７ｃを経て高圧ポート４０に接続している。第１差圧室４３は第３スプール外径部２５ｄの直径ｄｂと第２スプール外径部２５ｂの直径ｄａとの差よりなる高圧側受圧面積Ａｈに高圧液体を受けて高圧側押し力Ｆｈを生じ、スプール２５を第１ばね４７に抗して図示の左側に押圧している。
【００３１】
第２差圧室４５は、主に第４環状弁本体溝３７ｄとカラー３３の一端面３３ａと第３スプール外径部２５ｄと第４スプール外径部２５ｆとで構成されており、第４環状弁本体溝３７ｄにより低圧ポート４１に接続している。第２差圧室４５は第３スプール外径部２５ｄの直径ｄｂと第４スプール外径部２５ｆの直径ｄｃとの差よりなる低圧側受圧面積Ａｒに低圧液体を受けて低圧側押し力Ｆｒを生じ、スプール２５を第１ばね４７のばね力Ｆｓとともに図示の右側に押圧している。
【００３２】
図２、図３において、第１ばね部２６は、主に第１ばね４７、調整ボルト４８、ナット４９で構成されている。第１ばね４７は一端側がスプール２５の有底孔２５ｊに、また他端側が調整ボルト４８に当接して支持されており、ばね力Ｆｓでスプール２５を押圧している。
調整ボルト４８は、プラグ３５により螺合して支持されるとともに、第１ばね４７の他端部を支持している。調整ボルト４８は回転により図示の左右方向に移動し第１ばね４７のばね力Ｆｓを可変にしている。これにより第１ばね４７は高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧が所定値になるように調整可能となっている。ナット４９は差圧が調整ボルト４８で調整された後に調整ボルト４８をプラグ３５に締結している。
【００３３】
第２ばね部２７は、主にケース５０、第２ばね５１、ばね受け５２で構成されている。ケース５０は弁本体３１にボルトにより取着されおり、ケース５０には第１有底孔５０ａ、第２有底孔５０ｂ、連通孔５０ｃが設けられている。
第２ばね５１は一端側がばね受け５２を介して第１環状弁本体溝３７ａに、他端側が第１有底孔５０ａに当接して支持されている。第２ばね５１は、ばね受け５２を介してスプール２５の端面に当接して図２に示す中立位置を保つとともに、ばね受け５２を介してスプール２５が移動時より中立位置に復帰するときの衝撃を緩和している。
【００３４】
このためスプール２５はケース５０に当接することがなく停止するため、スプール２５の破損を防止できるとともに衝撃なく停止できる。このように、スプール２５は中立復帰時に第２ばね５１よりなる第２衝撃吸収機構で緩衝しながら停止するため耐久性が向上し信頼性も増している。
第２有底孔５０ｂには差圧検出部２９の差圧検出器５５を保持するねじ孔５０ｄが形成されている。スプール２５に取着された被検出体５６は連通孔５０ｃを貫通し、被検出体５６は差圧検出器５５の内部に収容されている。
【００３５】
差圧検出部２９は、差圧検出器５５、被検出体５６により構成されている。差圧検出器５５は、例えば非接触式の差動トランスを用いて被検出体５６の移動位置に比例した信号を取り出し、一つのスプール２５に作用する高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧を検出している。
被検出体５６はスプール２５の一端側に形成された小径孔２５ｈに嵌合するとともにねじ孔２５ｍに螺合して取着されている。これにより被検出体５６は差圧検出器５５の所定位置に容易に挿入することができる。被検出体５６はスプール２５と一体となって移動するコアとなり、その移動位置が差動トランス（差圧検出器５５）により検出されている。
【００３６】
差圧検出器５５はケース５０のねじ孔５０ｄに移動自在に取着されており、その移動により中立位置の差圧値を調整できる。差圧検出器５５は調整後にナット５７によりケース５０に締結される。
差圧検出器５５は第１有底孔５０ａ側から液体が入らないようにシール部材、容器等により保護されている。また差圧検出器５５は、接触式、非接触式を問わずポテンショメータ等の変位量を検出できるセンサならどのようなセンサでも使用することができる。
差圧検出器５５は一つのスプール２５に作用する高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐｈ−Ｐｒ）を測定し、この差圧ΔＰより液体が圧力室１７のポート１７ｂから戻りポート１７ｃに流れる戻り流量Ｑｒを求めている。
【００３７】
次に差圧センサ２１の作動について説明する。
第１差圧室４３に高圧液体が、また第２差圧室４５に低圧液体が供給される前に差圧センサ２１のスプール２５は、図２に示すように第２ばね５１により中立位置に停止している。
この状態から差圧センサ２１が付設されている計測位置に差圧が生ずると、第１差圧室４３には高圧液体が高圧ポート４０、第３環状弁本体溝３７ｃ、スリット２５ｇを順次経て供給される。また同時に低圧液体が低圧ポート４１、第４環状弁本体溝３７ｄを経て供給される。
【００３８】
スプール２５は、第１差圧室４３の高圧液体の圧力Ｐｈにより生ずる高圧側押し力Ｆｈと、第２差圧室４５の低圧液体の圧力Ｐｒにより生ずる低圧側押し力Ｆｒとの差の力Ｆｄ（Ｆｄ＝Ｆｈ−Ｆｒ）によって図２の左方向に移動し第１ばね４７を圧縮する方向に押圧する。スプール２５は、差圧により生ずる差の力Ｆｄと第１ばね４７のばね力Ｆｓとが釣り合った位置で移動が停止する。
このとき第２スプール外径部２５ｂの直径ｄａと第４スプール外径部２５ｆの直径ｄｃとが同じ直径で構成され、高圧側受圧面積Ａｈと低圧側受圧面積Ａｒとを等しくすることにより、差の力Ｆｄは高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧に等しくなり、スプール２５の移動量がそのまま差圧として検出できるとともに、流量信号に容易に換算できる。
【００３９】
スプール２５の移動に伴い取着されている被検出体５６はスプール２５と共に移動する。差圧検出器５５は、被検出体５６の作動位置に比例した信号を取り出し、スプール２５に作用する差の力Ｆｄを検出し、高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧を求めるとともに流量信号として出力している。
【００４０】
例えば差圧検出器５５は、差圧により生じたスプール２５の移動量を測定し、このスプール２５の移動量に応じた高圧液体と低圧液体との差圧より流量を求めて流量信号の電圧として出力するようにしている。このように差圧検出器５５はスプール２５に作用する差圧をスプールの移動量にして測定し、その差圧を流量の電気信号として取り出しているため、その後にいろいろな制御に利用することができるようになる。
第１差圧室４３と第２差圧室４５との差圧が大きくなるとスプール２５の移動量も大きくなり最大移動量Ｓｔ時の終了点Ｍｐに到達する。このときスプール２５に設けたスリット２５ｇは、第３環状弁本体溝３７ｃから第２環状弁本体溝３７ｂに供給する高圧液体を終了点Ｍｐの手前近傍で絞り始める。
【００４１】
終了点でスリット２５ｇの開口は、第２スプール孔３６ｂで遮断され、第３環状弁本体溝３７ｃから第２環状弁本体溝３７ｂに供給する高圧液体を停止する。このとき更にスプール２５が移動しようとすると、第１差圧室４３の高圧液体の圧力Ｐｈが低下してスプール２５の押圧力が低下する。
これにより終了点Ｍｐの後方近傍でスプール２５は減速され確実に停止する。このようにスリット２５ｇよりなる第１衝撃吸収機構でスプール２５の停止時の衝撃が緩和しながら停止し、耐久性が向上し信頼性も増している。
【００４２】
計測中に差圧が変動し、スプール２５が計測点と中立位置との間を往復するとき、あるいは計測が終了しスプール２５が元の中立位置に復帰するとき、スプール２５は第１ばね４７に押圧されながら元の中立位置に移動する。このときスプール２５はばね受け５２を介して第２ばね５１により緩衝しながら受けられて停止しているため、スプール２５が中立位置に復帰するとき衝撃が緩和されるので信頼性、耐久性が向上する。
【００４３】
上記構成において、次に可変容積形ポンプの吐出量制御装置１の作動について説明する。
エンジン３を始動させると可変ポンプ４が作動し液体をタンク５より吸引し加圧して方向制御弁６に送給する。操作レバー８が操作されずに方向制御弁６が中立位置にあると、液体は方向制御弁６のセンタバイパス部を経て戻り配管７と第２戻り配管１６から圧力室１７を通過してタンク５に戻っている。
【００４４】
圧力室１７では、絞り１７ａにより通過する液体が静圧から動圧に変更される。この動圧が圧力室１７の動圧検出部であるポート１７ｂから流量センサＱＡである差圧センサ２１の第１差圧室４３に高圧液体の圧力Ｐｈとして送られるとともに、その下流側の戻り配管７の下流点Ｂａから圧力室１７の第２差圧室４５に低圧液体の圧力Ｐｒとして送られる。
【００４５】
差圧センサ２１では、一つのスプール２５が、前記のように第１差圧室４３の高圧液体の圧力Ｐｈと第２差圧室４５の低圧液体の圧力Ｐｒとにより図３の左方向に移動し第１ばね４７を圧縮する方向に押圧し、釣り合った位置で移動が停止する。
スプール２５の移動に伴い被検出体５６が共に移動し、差圧検出器５５は被検出体５６の作動位置に比例した信号を取り出し、高圧液体の圧力Ｐｈと低圧液体の圧力Ｐｒとの差圧を求めるとともに流量信号として制御部１８に出力している。
【００４６】
流量センサＱＡは、中立回路からの戻り流量Ｑｒを差圧ΔＰで検出して差圧信号として制御部１８に出力している。
制御部１８は、エンジン回転速度、ポンプ吐出圧、微操作掘削、軽負荷掘削、重負荷掘削等の作業状況に応じて、図示しない流量設定手段により、設定した設定流量Ｑｓになるように傾転角制御手段１９にポンプ吐出容積制御信号として出力している。
【００４７】
傾転角制御手段１９はポンプ吐出容積制御信号を受けて設定流量Ｑｓになるようにソレノイド１９ａが作動し、可変ポンプ４の斜板を傾転し設定流量Ｑｓのポンプ吐出容積にしている。このとき設定流量Ｑｓは、図７の二点鎖線で示すように複数のポンプ容積制御信号線（ハ）、（ニ）を追加して設定することができるようになり、可変ポンプ４は従来の実線（ロ）の固定された一つの特性だけでなく、図７の一点鎖線（ホ）、（ヘ）で示すように所望する複数の特性を追加して得ることができる。
【００４８】
上記において、例えば差圧検出器５５は、図７に示すように差圧ΔＰにより生じたスプール２５の移動量を測定し、このスプール２５の移動量に応じた高圧液体と低圧液体との差圧ΔＰより戻り流量Ｑｒを求めて流量信号の電圧として出力するようにしている。
このように差圧検出器５５はスプール２５に作用する差圧をスプールの移動量にして測定し、その差圧の移動量を流量の電気信号として取り出しているため、容易にポンプ吐出量の制御を行なうことができる。
【００４９】
操作レバー８が操作されたときには、液体は方向制御弁６から操作された所定のアクチュエータ１２ａ、１２ｂに液体を供給して作動させる。このときには可変ポンプ４は、オペレータの所望する液体量を吐出している。
上記において、可変ポンプ４から液体を吐出中に操作レバー８が操作され、圧力室１７を流れる流量が変動し差圧センサ２１に供給される圧力が変動しても、前記のように、スリット２５ｇよりなる第１衝撃吸収機構および第２ばね５１よりなる第２衝撃吸収機構で緩衝しながら停止するため耐久性が向上し信頼性も増している。
【００５０】
次に、第２実施例の第１可変容積形ポンプの吐出量制御装置１Ａについて図８を用いて説明する。なお、第１実施例の可変容積形ポンプの吐出量制御装置１と同一箇所には同一符号を付して説明は省略する。
第１実施例と第２実施例との可変容積形ポンプの吐出量制御装置では、流量センサＱＡの構成が異なっている。
第２実施例の第１可変容積形ポンプの吐出量制御装置１Ａでは、第１流量センサＱＡは、差圧センサ２１とブロック部６０とから構成されている。
【００５１】
ブロック部６０のブロック６１には管オリフィス６２が挿入されており、その上流側で差圧センサ２１の高圧ポート４０に接続される上流側取出し孔６１ａと、その下流側で差圧センサ２１の低圧ポート４１に接続される下流側取出し孔６１ｂとが設けられている。
ブロック６１には、上流側取出し孔６１ａと下流側取出し孔６１ｂとがあけられている一面に差圧センサ２１が取着されている。
ブロック６１には流路孔６１ｃがあけられている。管オリフィス６２には、その中央部に断面積Ａを有する絞り６２ａがあけられている。第１流量センサＱＡは差圧センサ２１とブロック部６０により構成され、小型になるとともに、ブロック６１が配管のフランジの間に取着することができるため、建設機械等の車両に容易に搭載することができる。
【００５２】
上記構成において、操作レバーが操作されずに方向制御弁６が中立位置にあると、第１実施例と同様に液体は方向制御弁６のセンタバイパス部を経て戻り配管１６からブロック６１を通過してタンク５に戻っている。
液体がブロック６１の流路孔６１ｃ内を流れると、第１差圧室４３には絞り６２ａの上流側の高い圧力Ｐｈの高圧液体が上流圧として上流側取出し孔６１ａを経て、また同時に第２差圧室４５には絞り６２ａの下流の低い圧力Ｐｒの低圧液体が下流圧として下流側取出し孔６１ｂを経て供給される。
【００５３】
差圧センサ２１は、第１実施例と同様にスプール２５が第１ばね４７のばね力Ｆｓとが釣り合った位置まで移動し、差圧検出器５５は被検出体５６の作動位置に比例した信号を取り出し、高圧液体の上流圧力Ｐｈと低圧液体の下流圧力Ｐｒとの差圧ΔＰを求めるとともに、測定した戻り流量Ｑｒを流量信号として制御部１８に出力している。
【００５４】
このとき流量センサＱＡは、差圧センサ２１の差圧ΔＰより下記の数式を用いて戻り流量Ｑｒの流量信号として制御部１８に出力している。
この戻り流量Ｑｒは、
Ｑｒ＝ｋ・Ａ・｛２ｇ（Ｐｈ−Ｐｒ）／γ｝１／２
ｋ：液体、空気等の流量係数、
Ａ：絞り６２ａの断面積、
ｇ：重力の加速度、
γ：絞り６２ａ直前の液体の被重量、
上記において、差圧センサ２１は被検出体５６の移動に応じた差圧ΔＰより、上記の数式によりスプール２５の移動量に応じて戻り流量Ｑｒを流量信号として制御部１８に出力している。制御部１８および傾転角制御手段１９は第１実施例と同様に作動するため説明は省略する。
【００５５】
なお、上記実施例において第２実施例の差圧センサ２１は、方向制御弁６からタンク５に戻る回路７に装着する例で説明したが、可変ポンプ４と制御弁６の間に装着しても良い。第２実施例の流量センサＱＡは、差圧センサ２１をブロック部６０に付設するとともに、ブロック部６０を配管のフランジの間に配設したが、第１実施例も同様に、差圧センサ２１を取着した圧力室１７を配管のフランジの間に配設するようにしても良い。
衝撃吸収機構はばね受け５２を介して第２ばね５１で受けるようにしたが、ばね受け５２にゴムあるいは合成樹脂等の弾性体を付設して衝撃を吸収するようにしても良い。第１衝撃吸収機構と第２衝撃吸収機構は併用しても良く、いずれか一方を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の可変容積形ポンプの吐出量制御装置の回路図である。
【図２】本発明に係る可変容積形ポンプの吐出量制御装置に用いる差圧センサの正面断面図である。
【図３】図２の平面断面図である。
【図４】本発明に係る差圧センサの弁本体部の正面断面図である。
【図５】本発明に係る差圧センサのスプールの正面断面図である。
【図６】スプールの断面図で、第１衝撃吸収機構を示す図である。
【図７】戻り流量、差圧、設定流量およびポンプ吐出量設定の関係を説明する図である。
【図８】本発明に係る第２実施例の可変容積形ポンプの吐出量制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１，１Ａ…可変容積形ポンプの吐出量制御装置、３…エンジン、４…可変容積形ポンプ、５…タンク、６…方向制御弁、７…戻り配管、１７…圧力室、１７ａ、６２ａ…絞り、１８…制御部、１９…電磁付傾転角制御手段、２１…差圧センサ、２２…弁本体部、２５…スプール、２５ｇ…衝撃吸収用スリット（第１衝撃吸収機構）、２６…第１ばね部、２７…第２ばね部、２９…差圧検出部、３１…弁本体、３３…カラー、３５…プラグ、３６…プール孔、３７…環状弁本体溝、４０…高圧ポート、４１…低圧ポート、４２…タンクポート、４３…第１差圧室、４５…第２差圧室、４７…第１ばね、４８…調整ボルト、５０…ケース、５１…第２ばね（第２衝撃吸収機構）、５５…差圧検出器、５６…被検出体、６０…ブロック部、６１…ブロック、６２…管オリフィス、ＱＡ…流量センサ。
【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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【図８】
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