(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷検出型可変容量ポンプ用の可変マージン圧力制御装置において、この圧力制御装置が、
本体を具備し、該本体は内部に設けられたボアと、排出圧力をボアまで通じさせる排出通路と、ボアに連通する制御ポートと、ボアに連通する出口通路とを有しており、
かつ、排出通路に継続的に連通する室を形成していてボア内に滑動可能に配置される弁スプールを具備し、弁スプールは排出通路を制御ポートに連通するために第一の方向と、制御ポートを出口通路に連通するために第二の方向とに移動可能であり、弁スプールは室内の排出流体圧力により第一の方向に付勢されており、
さらに、所定のマージン圧力を確立するのに十分な付勢力で第二の方向に弁スプールを付勢する付勢手段と、
第一の方向に付勢される弁スプールに対向しうる遠隔制御可能な付勢力を適用する第一の手段とを具備し、それによりマージン圧力は該マージン圧力を指示する圧力信号の受信に応じて選択的に変更されることができるようになり、
かつ、前記第一の方向に付勢される弁スプールに対向する負荷圧力により生じせしめられた付勢力を第二の方向に適用する第二の手段を具備し、それにより、マージン圧力はポンプの圧力作用範囲にわたって維持されるようになっていることを特徴とする可変マージン圧力制御装置。
【請求項２】
付勢手段が弁スプールの一端にバネ室と、バネ室内に配置されて弁スプールを第二の方向に弾力的に付勢するバネ機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の可変マージン圧力制御装置。
【請求項３】
バネ機構が、弁スプールの一端に当接するバネシートと、本体に調整可能に固定されるバネ力調整部材と、バネシートとバネ力調整部材との間に配置されるバネとを有し、かつ第二の手段が、調整部材内に画定されるボアと、負荷圧力室を画定する調整部材のボア内に滑動可能に配置されるピストン配列体と、負荷圧力室に連通する負荷圧力ポートとを有することを特徴とする請求項２に記載の可変マージン圧力制御装置。
【請求項４】
弁スプールが断面領域を有し、弁スプールの断面領域と等しいピストン配列体の有効面積によって負荷圧力室が部分的に画定されることを特徴とする請求項３に記載の可変マージン圧力制御装置。
【請求項５】
第一の手段が、ピストン配列体と制御ポートとにより部分的に画定される制御室を有し、制御ポートが制御室に連通することを特徴とする請求項４に記載の可変マージン圧力制御装置。
【請求項６】
調整部材内のボアが拡大部分を有し、ピストン配列体がボア内に滑動可能に配置されるピストンを有し、調整部材内のボアが拡大ボア部分に滑動可能に配置される拡大部分を有し、制御室がピストンを取り巻く環状の室であることを特徴とする請求項５に記載の可変マージン圧力制御装置。
【請求項７】
ポンプが、最大容量位置と最小容量位置との間で移動可能な斜板と、斜板に連結されるサーボピストンを有するサーボアクチュエータと、最大容量位置に向けて斜板を付勢する付勢手段と、最小容量位置に向けて斜板を移動させる制御圧力を制御可能に受容するサーボピストンの一端にあるアクチュエータ室と、アクチュエータ室に連通する制御ポートとを有することを特徴とする請求項６に記載の可変マージン圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概ね、可変容量ポンプ制御装置に関し、さらに特に、負荷検出型可変容量ポンプ用の可変マージン圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クローズドセンタ油圧システムで使用される可変容量油圧ポンプ用のポンプ容量制御装置は、負荷検出器もしくはマージン圧力制御装置を典型的には有しており、マージン圧力制御装置はポンプの排出圧力を予め定められたマージン圧力に維持する。マージン圧力は一般的には、作用時におけるポンプの排出圧力とシステムの最高負荷圧力との間の圧力差と参照される。ほとんどのクローズドセンタ油圧システムでは、マージン圧力制御装置はまた、システムが使用されていないときのマージン圧力に等しい値にポンプの排出圧力を維持するよう機能する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
クローズドセンタ油圧システムには、分離したいくつかの油圧回路用の共通のポンプを使用するものもある。例えば、油圧掘削機で使用される油圧システムは典型的には、ブーム、スティックおよびバケット制御用の分離した回路と、駆動モータとを有する。これらに関する問題は従来、予め定められたマージン圧力が分離した回路のすべてに同様に残るということである。しかしながら、より高いマージン圧力が一つの回路に利用可能なように選択的に形成されることができると、少なくとも一つの油圧回路の作用がいくつかの作用において高められるのが可能であることが認められている。従って、油圧システムのほとんどの作用時に所定のマージン圧力に維持する可変マージン圧力制御装置を有することが望まれる。しかし、油圧回路のうちの一つが作用されると、マージン圧力がより高い値へ選択的に高められる可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記したような一つもしくはより多数の問題を克服することを示すものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の観点は、負荷検出型可変容量ポンプ用の可変マージン圧力制御装置が、ボアと、排出圧力をボアに連通する排出通路と、ボアに連通する制御ポートと、ボアに連通する出口通路とを有する本体を具備する。ボア内に滑動可能に配置される弁スプールは継続的な連通作用で排出通路と共に室を画定する。弁スプールは排出通路と制御ポートとが連通する第一の方向と、制御ポートと出口通路とが連通する第二の方向とに移動可能である。装置は、所定のマージン圧力を確立するのに十分な付勢力を伴う第二の方向に弁スプールを付勢する。他の装置は遠隔制御可能な付勢力を弁スプールに逆らって適用する。それにより、マージン圧力は圧力信号の受信作用に応じて選択的に変更されることができる。他の装置は第二の方向に関して弁スプールに対して、負荷圧力により生じせしめられた付勢力を適用する。それにより、マージン圧力はポンプの圧力作用範囲に亘って維持される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、参照符号１０で概ね示されるポンプ容量制御装置が、最大容量位置と最小容量位置との間で移動可能な斜板１２を有する可変容量ポンプ１１と結合している。参照符号１３で線図に示されるサーボアクチュエータは、斜板１２に作用的に連結されるサーボピストン１４と、最大容量位置に向けて斜板を付勢する付勢手段１５と、ピストンの一端にアクチュエータ室１７とを有しており、このアクチュエータ室１７は最小容量位置に向けて斜板を動かすよう制御圧力を制御可能に受ける。付勢手段１５はポンプの排出部に連結される例えば圧縮バネ１６および室１６ａでありうる。ポンプ容量制御装置およびサーボアクチュエータは、図示での便宜上、可変容量ポンプから切り離されて示され、これら構成要素は可変容量ポンプのハウジング内に概ね含まれるかハウジングに固定される。
【０００７】
ポンプ容量制御装置１０は、内部に設けられたボア１９を有する本体１８と、ポンプの排出圧力をボアに連通させる排出通路２１と、ボアをアクチュエータ室１７に連通する制御通路２２と、ボアに連通する出口通路２３とを有する。
ポンプ容量制御装置１０のトルク制御弁２６は、アクチュエータ室１７へ流入しかつ室１７から流出する流体を制御するためにボア１９内に配置される。トルク制御弁２６はボア１９内に滑動可能に配置されるスリーブ２７と、スリーブ内に滑動可能に配置される弁スプール２９とを有する。斜板の容量に比例してスリーブを移動させるためにスリーブは連結部材２８を介してピストン１４と作用的かつ機械的に結合する。弁スプールおよびスリーブは第一の状態を確立するために互いに移動可能であり、第一の状態では、スリーブ内のポート３３の対の遮断作用により出口通路２３から制御通路２２までを遮断しながら、スリーブ内の環状ポート３１、３２を介して排出通路２１が制御通路２２に連通している。弁スプールおよびスリーブは第二の状態も確立し、第二の状態では、環状ポート３１、３２を介した流体流れの遮断作用により排出通路２１と制御通路２２との間の連通作用を遮断しながら、ポート３３を介して制御通路２２が出口通路２３に連通している。中立状態は弁スプールとスリーブとによって確立され、排出通路、制御通路および出口通路を互いに遮断する。
【０００８】
第二の状態を確立すべく左方に、第一の方向に弁スプール２９を付勢する遠隔制御可能な可変弾性力を適用するために、可変トルクリミッタ３４はトルク制御弁２６と共に軸線方向に配列されてボア１９の拡大部分３６内に配置される。トルクリミッタ３４は管形バネ力調整部材３７を有し、この管形バネ力調整部材３７は拡大部分３６内に位置決めされ、かつネジ山連結部３８を介して本体１８に連結される。別の管形バネ力調整部材３９は調整部材３７内の共通軸線方向に配置され、ネジ山連結部４０を介して調整可能に固定される。共通の軸線を有する圧縮バネの対４１、４２は調整部材３７、３９とバネ保持装置４３との間に配置され、バネ保持装置４３は弁スプール２９を左方に付勢するために、弁スプール２９の右端と当接している。バネ４４は、弁スプールを右方に付勢するために弁スプール２９の左端と当接するバネシート４５と停止部材４６との間に配置される。ピストン４７は制御室４９を画定する調整部材３９のボア４８内に滑動可能に配置される。制御室４９は入口制御ポート５０に継続的に連通する。バネ４２はバンパーバネとして機能し、一定のトルクカーブに近似するようバネ４１と協動する。
【０００９】
手段５１は最小容量位置に向かう斜板１２の運動を油圧的に停止するために設けられ、かつ最小流量を確保する停止部材５２を有する。最小流量を確保する停止部材５２はネジ山連結部５３を介して延び、かつ調整部材３９に調整可能に連結される。
手段５６は弁スプール２９に逆らって可変容量ポンプの排出圧力に比例する力を適用するために設けられ、それにより、制御力が、トルクリミッタ３４によって働かされる付勢力を越えると、第一の状態を確立するために、スリーブ２７に対して相対的に右方に、第二の方向に弁スプール２９は移動するようになる。手段５６は例えばピストンもしくはスラグ５７を有することができ、これらは停止部材４６のボア５８内に滑動可能に配置される。手段５６は、排出通路２１と継続的に連通する圧力室６１を画定する。停止部材４６は調整可能でかつネジ付け可能にボア１９の開放端内に固定され、かつ、以下に開示されるように、最大容量位置へ向かう斜板の運動を油圧的に停止するための手段６２としての役目を果たす。
【００１０】
可変マージン圧力制御機構６３はポンプ位置制御装置１０の一部として含まれ、かつ、本体１８内に設けられるボア６４、排出圧力をボア６４に連通する排出通路２１、ボア６４をアクチュエータ室１７に連通する制御ポート６６、およびボア６４に連通する出口通路６７を有する。出口通路６７は制御通路２２、スリーブ２７内のラジアルポート３３、および出口通路２３を有する。弁スプール６８はボア６４内に滑動可能に配置され、弁スプール６８は排出通路２１に継続的に連通する室６９を画定する。図示される左方の位置において、弁スプール６８は制御通路２２と制御ポート６６との間の連通作用を確立し、かつ排出通路２１と制御ポート６６との間の連通作用を遮断する。弁スプール６８は、制御通路２２と制御ポート６６との間の連通作用を遮断するために、図示される位置から右方に移動可能であり、排出ポート２１を制御ポート６６に連通する。弁スプール６８は室６９内の流体の排出圧力によって右方に、第一の方向に付勢され、かつ手段７１によって左方に付勢される。手段７１は、所定マージン圧力を確立するのに十分な付勢力で弁スプール６８を左方に付勢する。
【００１１】
付勢手段７１は弁スプール６８の一端にバネ室７２と、左方に関して弁スプールを弾性的に付勢するためにバネ室内に配置されるバネ機構７３とを有する。バネ機構７３は弁スプール６８の一端と当接するバネシート７４と、ネジ付け連結部７６によって本体に調節可能に固定されるバネ力調節部材７５と、バネシート７４と調節部材７５との間に配置されるコイル状の圧縮バネの対７７、７８とを有する。
【００１２】
さらに可変マージン圧力制御装置６３は、弁スプール６８に逆らって遠隔制御可能な可変付勢力を適用するための手段７９を有しており、それによりマージン圧力は圧力信号の受信に応じて選択的に変更されうるようになる。さらに可変マージン圧力制御装置６３は、弁スプール６８に逆らって、負荷圧力により生じせしめられた付勢力を左方に適用するための手段８１を有しており、それにより、マージン圧力がポンプの圧力作用範囲にわたって維持される。
【００１３】
手段８１は、調節部材７５内に設けられるボア８２と、ボア８２内に滑動可能に配置されるピストン配列体８３とを有しており、ピストン配列体８３は負荷圧力室８４を画定し、かつバネシート７４に当接する端部分８６を有し、手段８１はさらに負荷圧力室８４に連通する負荷圧力ポート８７を有する。ピストン配列体８３はボア８２内に滑動可能に配置されるピストン８８を有し、かつ室６９を画定する弁スプール６８の断面積に等しい有効断面積を有する。
【００１４】
手段７９は、ピストン８８により部分的に画定される制御室８９、および制御室８９と連通する制御ポート９１を有する。より具体的には、この実施態様において制御室８９は、ボア８２のカウンタボア９２とカウンタボア９２内に滑動可能に配置されるピストン８８の拡大部分９３との間に形成される環状の室である。
産業上の利用可能性
一般にポンプ容量制御装置１０は、クローズドセンタ負荷検出型油圧システムと共に使用される可変容量ポンプ１１内に組み入れられる。従って、ポンプ１１の容量、流量、および排出圧力が、トルク制御弁２６、もしくは圧力に依存した可変マージン圧力制御装置７１、および／もしくはポンプに連結される油圧システムにより要求される流量のいずれかで制御される。圧力が、与えられた流れに関して所定の高レベルより低い場合、容量はマージン圧力制御装置７１で本質的に制御される。圧力が所定の高レベルを越えると、トルク制御弁２６がポンプ容量の制御をおこなう。
【００１５】
弁スプール２９およびスリーブ２７は中立状態で図示され、この中立状態においてアクチュエータ室１７は排出通路２１および出口通路２３の両方から遮断される。例えばポンプを駆動する電源が停止しているときのように、制御室４９内に圧力が存在しないとき、この中立状態は、バネ４１と４４との対抗する力によって確立される初期設定位置である。この初期設定位置において、斜板１２は中間容量位置へ移動する。
【００１６】
使用時に一旦、電源が始動し、かつ制御圧力信号が制御室４９内へ方向付けられると、制御通路２２が出口通路２３に連通する、弁スプールとスリーブ２７とによる第二の状態を確立するために、弁スプール２９を左方に付勢しながらピストン４７が左方に移動する。通常、これにより、斜板が最大容量位置へ向けて移動せしめられる。しかし、ポンプにより排出ポート２１内で生じせしめられた排出圧力は増大し始める。排出圧力が所定の低レベルに達すると、室６９内の排出圧力は制御圧力をアクチュエータ室１７内へ連通させるよう弁スプール６８を右方に移動せしめる。これによりバネ１６の付勢作用に逆らって最小容量位置に向けて斜板が移動される。負荷圧力室８４内に油圧システムからの負荷圧力がなく、かつ圧力信号が制御室８９に入力されない場合、バネ機構７３のみが弁スプール６８の右方運動に抵抗する。従って、所定のマージン圧力はバネ機構７３のバネ７７、７８の予負荷により確立される。
【００１７】
所定のマージン圧力は、離れた源から制御ポート９１を介して圧力信号を制御室８９内に選択的に方向付けることによって変更されることができる。制御室内の圧力は弁スプール６８上に付勢力を適用し、この付勢力は、弁スプール６８の右端に作用する、排出圧力により生じせしめられた力に逆らって弁スプールを左方に圧迫する。それにより、マージン圧力は制御室８９内の圧力信号のレベルによって決定される異なるレベルへと選択的に変更されるようになる。
【００１８】
従って、油圧システムの図示しない制御弁が流体を油圧ポンプへ向かわせるために開かれると、異なる二つの作用のうちの一方の作用が通常は生ずる。油圧ポンプの運動に対する抵抗が十分小さいと、排出通路２１内の排出圧力のレベルが下がり、従って、制御室６９の圧力が減少する。これにより、バネ１６を解放する出口通路６７にアクチュエータ室１７が連通するために弁スプール６８が左方へ移動することと、バネ室１６ａ内の排出圧力が最大容量位置に向けて斜板を移動させることとが許容される。一旦、システムにより要求される流量が満足いくものであれば、弁スプール６８は弁スプール６８に作用する対抗力により決められるように設定する容量に斜板を維持する位置へと移動する。
【００１９】
逆に、外力が油圧ポンプの運動に抵抗していてそれにより負荷圧力が生じせしめられかつ室８４へ伝達されるようになると、付加的な負荷圧力に引き起こされる力が弁スプール６８に逆らって働き、この付加的な負荷圧力に引き起こされる力は、室６９内の排出圧力によって弁スプール６８に働く力に逆らって左方に弁スプールを付勢する。それにより、ポンプ容量および排出圧力を増大させるため弁スプール６８はアクチュエータ室を出口通路６７に連通するようになる。一旦、排出圧力が、マージン圧力に等しい値の負荷圧力よりも大きくなると、弁スプール６８に作用する対抗力は均等化され、それにより斜板はマージン圧力を維持するよう制御されるようになる。
【００２０】
排出圧力が所定の高レベルを越えるような或るレベルに流体に対する要求が達すると、室６９内で排出圧力によって弁スプール２９に働く力が、弁スプールおよびスリーブ２２の第二の状態を確立するために、トルクリミッタ３４の付勢作用に逆らって右方に弁スプール２９を移動させるのに十分となる。これにより、制御通路２２と出口通路２３との間の連通作用が遮断され、かつ制御圧力が制御ポート６６を介してアクチュエータ室１７へ連通される。この制御圧力は、ポンプのトルク出力を下げる設定の最小容量へ向けて斜板を移動させる。極限状況においては、弁スプール２９の右方運動はピストン４７が最小停止部材５２に接触しかつスリーブ２２が中立状態を確立する位置に達するまで継続する。中立状態においては、排出通路、制御通路、および出口通路が互いに遮断される。図示しない機械的停止部材に斜板が接触する前に、このことは０の最小容量へ向かう斜板の運動を停止する。それによって、斜板の設定をする最小容量流れが油圧的に確立される。最小容量の設定は停止部材５２の軸線方向の調整作用によって調整されうる。
【００２１】
斜板が最小容量の設定に向かって移動し始めるレベルである所定の高レベルは、あらゆる公知の方法で制御室４９内の制御流体圧力のレベルを変えることによって変更されることができる。制御室４９内の圧力を上げることは所定の高レベルを上げることであり、一方、圧力を下げることは所定の高レベルを下げることである。
【００２２】
本発明の他の観点、目的、および利点は、図面、発明の詳細な説明、および添付される請求の範囲を参照することで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施態様を示す線断面図である。
【符号の説明】
１０…ポンプ容量制御装置
１５…付勢手段
１８…本体
１９…ボア
２１…排出通路
２２…制御経路
２３…出口経路
２９…弁スプール
【図１】
0004510174.tif 000002