(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室(63)を形成しているポンプハウジング(61)と、
前記ポンプ室(63)内に配置された回転部材群(21)と、
この回転部材群(21)と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カム(29)と、
この斜板カム(29)の変位量を変化させる第１，第２の流体圧応答手段(31,33)と、
弁ハウジング(44)と、機械式入力部(59)の移動に応じて流体を制御圧力源(23)から前記第１，第２の流体圧応答手段(31,33) のうちの一方へ流すことができる弁スプール(51)とを設けた主制御弁手段(43)と、
前記斜板カム(29)の変位量を弁スプール(51)に伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリであって、
(a) 開口(73,75) を形成した本体部(67)を有して、前記主制御弁手段（43）が、遠隔制御のための入力部分（65）によって前記ポンプハウジング（61）から分離され、前記入力部分（65）がポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)との間に挟まれて配置され、前記フィードバックリンク機構のリンク部材（91,101）が、前記本体部（67）及び前記開口(73,75) 内を垂直方向に伸びており、
(b) 前記本体部(67)は、軸方向に延びたシリンダ内孔(77,79) を備え、該シリンダ内孔(77,79)は、前記開口によって２つの個別シリンダに分断され、
(c) ピストン部材(81)が、シリンダ内孔(77,79) 内に往復動可能に配置されており、このピストン部材(81)は、前記機械式入力部(59)と作動係合状態にあるときに、前記ピストン部材(81)の往復動によって弁スプール(51)を作動させ、
(d) 前記ピストン部材(81,83,85)は、シリンダ内孔(77,79) と協働して第１，第２のピストン室(87,89) を形成しており、これらのピストン室は、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプール(51)をニュートラル位置からそれぞれ第１，第２の対向する方向に移動させ、
(e)さらに、電気入力信号(111,113) に応じて、前記第１，第２のピストン室(87,89) 内の流体圧を制御可能な電気油圧式制御装置(105) を備えていることを特徴とする可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項２】
前記回転部材群(21)は、回転可能なシリンダ胴部であり、この胴部によって形成されたシリンダ内を往復動する複数のピストンとを含んでいることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項３】
前記第１，第２の流体圧応答手段(31,33) は、斜板カム(29)に連動する第１，第２のストロークシリンダからなり、中央のニュートラル位置から第１，第２の対向する方向に前記斜板カム(29)を移動するために、前記シリンダの径方向の対向位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項４】
前記制御圧力源(23)は、入力軸(19)によって駆動されるチャージポンプ(23)を含み、前記入力軸(19)は、前記回転部材群(21)に対する入力駆動部ともなることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項５】
前記開口(73,75) は、本体部(67)に取り囲まれ、これにより、フィードバックリンク(101) は、前記弁ハウジング(44)、本体部(67)、及びポンプハウジング(61)により全体が囲まれていることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項６】
前記弁スプール(51)及びフィードバックリンク(101) が第１平面にあり、前記ピストン部材(81)が第２平面上にある軸を形成し、前記第１，第２平面は平行でかつ互いにオフセット状態で横断していることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項７】
前記フィードバックリンク(91,99,101) は、ピストン部材(81)と弁スプール(51)との間の機械的連結を与え、さらに、前記リンクハウジング手段は、弁ハウジング(44)と本体部(67)により全体が囲まれていることを特徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項８】
電気油圧式制御装置(105) は、３位置４方向ソレノイド弁からなり、前記制御圧力源(23)と第１，第２ピストン室(87,89) との間の流れに対して直列に配置されていることを特徴とする請求項７記載の可変容量形ポンプアセンブリ。
【請求項９】
ポンプ室(63)を形成しているポンプハウジング(61)と、
前記ポンプ室(63)内に配置された回転部材群(21)と、
この回転部材群(21)と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カム(29)と、
この斜板カム(29)の変位量を変化させる第１，第２の流体圧応答手段(31,33)と、
弁ハウジング(44)と、機械式入力部(59)の移動に応じて流体を制御圧力源(23)から前記第１，第２の流体圧応答手段(31,33) のうちの一方へ流すことができる弁スプール(51)とを設けた主制御弁手段(43)と、
前記斜板カム(29)の変位量を弁スプール(51)に伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリであって、
(a) ポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)に作動連結するとともに本体部(67)を有する入力部分(65)を備え、前記主制御弁手段（43）が、遠隔制御のための入力部分（65）によって前記ポンプハウジング（61）から分離され、前記入力部分（65）がポンプハウジング(61)と弁ハウジング(44)との間に挟まれて配置され、前記フィードバックリンク機構のリンク部材（91,101）が、前記本体部（67）及び前記開口(73,75) 内を垂直方向に伸びており、
(b) 前記本体部(67)は、軸方向に延びたシリンダ内孔(77,79) を有し、該シリンダ内孔(77,79)は、前記開口によって２つの個別シリンダに分断され、
(c) ピストン部材(81)が、シリンダ内孔(77,79) 内に往復動可能に配置されており、このピストン部材(81)は、前記機械式入力部(59)と作動係合状態にあるときに、前記ピストン部材(81)の往復動によって弁スプール(51)を作動させ、
(d) 前記ピストン部材(81,83,85)は、シリンダ内孔(77,79) と協働して第１，第２のピストン室(87,89) を形成しており、これらのピストン室は、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプール(51)をニュートラル位置からそれぞれ第１，第２の対向する方向に移動させ、
(e) 電気入力信号(111,113) に応じて、前記第１，第２のピストン室(87,89)内の流体圧を制御できる電気油圧式制御装置(105) を備えており、
(f)前記機械式入力部(59)とフィードバックリンク機構が、前記弁ハウジング(44)、本体部(67)、及びポンプハウジング(61)により全体が囲まれていることを特徴とする可変容量形ポンプアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量形油圧ポンプ及びそれの制御装置、特に遠隔電気入力信号に応答して作動するポンプに関する。
【０００２】
本発明は、様々な形式のポンプに使用することができるが、ポンプの吐出容積が傾動式斜板カムの移動によって制御されるアキシアルピストンポンプに使用した時に特に好都合であり、本発明をそれに関連して説明する。
【０００３】
【従来の技術】
例えば、本発明が関連する形式の可変容量形油圧ポンプは、自動車の油圧系統で、すなわち様々な形式の可動（移動）車両に搭載して広範に使用されている。移動車両の用例の大部分では、可変容量形アキシアルピストンポンプは、米国特許第４，０５０，２４７号に記載されている形式の「手動コントローラ」によって制御され、この特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参考として本説明に含まれる。
【０００４】
そのような手動コントローラは、チャージポンプから一対のストロークシリンダのうちのいずれか一方への制御圧力の伝達を制御し、ストロークシリンダは手動入力レバーの手動移動に応じて斜板カムの傾斜を、従ってポンプの吐出容積を制御する。一般的に、手動コントローラはポンプハウジングの上表面に取り付けられている。
【０００５】
一定の車両用例では、運転者がポンプから離れた位置にいる時にポンプの吐出容積を制御できることが望ましい。言い換えると、運転者がポンプの「遠隔制御」を必要とする時がある。
【０００６】
一例としてコンクリートトランジットミキサの場合があり、これではコンクリートを収容しているドラムが、トラックの前端部の方に配置された油圧式動力伝達装置によって回転され、作業現場で、トランジットミキサの運転者が、トランジットミキサの後部付近に立ってドラムから流出するコンクリートを監視しながら、ドラム速度を制御できることが望ましい場合が多い。
【０００７】
油圧式ドラム駆動装置を備えた代表的なトランジットミキサでは、運転者からポンプ手動コントローラまでの遠隔制御が１組の機械式ケーブルで行われる。着想としては、この形式の遠隔制御は受け入れられるものであるが、一般的なケーブル構造は幾分やっかいであり、トランジットミキサ運転者の移動自由度を本来的に制限する。また、機械式ケーブルは、通常の摩耗のため、またそれを使用する環境が比較的厳しいため、定期的な点検及び交換が必要である。
【０００８】
米国特許第４，１８３，４１９号は、標準手動コントローラを装備したポンプへ遠隔電気入力信号を送るようにした油圧式動力伝達装置及び制御システムを開示している。これは、手動コントローラの上部に線形電気油圧式アクチュエータを配置し、アクチュエータの出力部を手動コントローラの手動入力レバーに接続することによって達成される。残念ながら、上記引用の特許の構造では、電気油圧式アクチュエータ及び手動コントローラの両方の一定部分が、エレメントや埃、さらに制御装置の信頼性のある長期的な作動に悪影響を与える可能性がある他の物質にさらされる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決する遠隔制御可能な可変容量形ポンプを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、標準手動コントローラを使用しながら、遠隔電気入力信号に応答するが、露出した外部リンク機構及び制御部材を必要としない可変容量形ポンプを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記及び他の目的は、ポンプ室を形成しているポンプハウジングと、該ポンプ室内に配置された回転部材群と、回転部材群と作動連動してそれの流体吐出容積を変化させる傾動可能な斜板カムと、斜板カムの変位量を変化させる第１，第２の流体圧応答手段とを有する形式の可変容量形ポンプアセンブリによって達成される。
【００１２】
このポンプアセンブリは、また、弁ハウジングと、機械式入力部の移動に応じて流体を制御圧力源から第１，第２の流体圧応答手段のうちの一方へ流すことができる弁スプールとを設けた主制御弁手段と、斜板カムの変位量を弁スプールに伝達するように作動するフィードバックリンク機構とを有する。
【００１３】
改良式可変容量形ポンプアセンブリは、開口を形成した本体部を有して、主制御弁手段が、遠隔制御のための入力部分によってポンプハウジングから分離され、前記入力部分がポンプハウジングと弁ハウジングとの間に挟まれて配置され、フィードバックリンク機構のリンク部材が、本体部及び開口内を垂直方向に伸びていることを特徴としている。
【００１４】
さらに、本体部は軸方向に延びたシリンダ内孔を備え、該シリンダ内孔(77,79)は、前記開口によって２つの個別シリンダに分断され、このシリンダ内孔内にピストン部材が往復動可能に配置され、ピストン部材は、弁スプールに対する機械式入力部と作動係合状態にあるので、ピストンの往復動によって弁スプールを作動させることができる。
【００１５】
ピストン部材は、シリンダ内孔と協働して第１，第２ピストン室を形成しており、これらは、内部に制御圧力が存在するのに応じて、弁スプールをニュートラル位置からそれぞれ第１，第２の対向方向へ移動させることができる。入力部はさらに、電気入力信号に応じて、第１，第２ピストン室内の流体圧を制御することができる電気油圧式制御装置を備えている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照するが、これらは本発明を制限するものではなく、図１は、本発明が関連する形式の代表的な油圧式動力伝達装置を示している。
【００１７】
図１の装置は、一対の流体導管１５、１７によって固定容量形モータ１３に油圧連結された可変容量形アキシアルピストンポンプ１１を備えている。ポンプ１１は、回転部材群２１及びチャージポンプ（制御圧力源）２３に対する入力駆動部となる入力軸１９を備えた公知の形式にすることができる。
【００１８】
チャージポンプ２３の出力部は、チェック弁２５を介して導管１５へ、またはチェック弁２７を介して導管１７へ送る主補給流体源である。当業者には公知のように、チャージポンプ２３の出力部は、導管１５及び１７のうちの流体圧が低い方に連通される。
【００１９】
ポンプ１１はさらに、当該技術分野では公知のように、一対のストロークシリンダ（第１，第２の流体圧応答手段）３１，３３によって傾動または回動してポンプの吐出容積を変化させる斜板カム２９を備えている。
【００２０】
ストロークシリンダ３１，３３は、ここではわかりやすくするために別体のシリンダとして示されているが、シリンダに入った単一ピストンを用いながら分離した２室を形成することも知られており、以下の説明では、吐出容積を変化させる第１，第２の流体圧応答手段（吐出容積可変手段）という表現にはいずれの構造も含まれると理解されたい。
【００２１】
モータ１３は出力軸３５を備えており、これは、図面では一例として従動輪３７等の、油圧式動力伝達装置を搭載して作動させている車両を推進するために使用される負荷に連結されている。前述したように、負荷はコンクリートトランジットミキサトラックのドラム等でもよい。
【００２２】
チャージポンプ２３の出力は、一方の導管１５または１７へ送られる補給流体であると共に、以下に説明する制御機構へ導管３９で送られる。図１に示されている油圧式動力伝達装置は、「閉ループ」システムと呼ばれる形式のものであり、それは主に、低圧の戻り流体がモータ１３から一方の導管１５または１７を通ってポンプ１１の入口側へ送られ、漏出流体だけが装置のタンクへ送られるだけであるからである。
【００２３】
図１に示されている代表的な従来技術の油圧式動力伝達装置では、ストロークシリンダ３１，３３内の流体圧が、従って斜板カム２９の変位量が、弁ハウジング４４（図４を参照）を備えた手動操作式主制御弁４３によって決定される。好ましくは、主制御弁（主制御弁手段）４３は、上記米国特許第４，０５０，２４７号の開示に従って作製される。
【００２４】
チャージポンプ２３から出た制御流体圧は、導管３９によって制御ポート４５へ伝えられる。制御圧力は、制御弁用の弁スプール５１の位置に応じて、一対のストローカーポート４７及び４９のうちの一方へ送られる。ストローカーポート４７は、導管５３でストロークシリンダ３１と流体連通しており、ストローカーポート４９は、導管５５でストロークシリンダ３３と流体連通している。
【００２５】
制御弁４３は、手動操作式制御レバー５７と、弁スプール５１を制御レバー５７及び斜板カム２９に連結するリンク機構（機械式入力部）５９とを備えている。当業者には公知のように、リンク機構５９は、斜板カム２９の角変位量が制御レバー５７の設定に一致した時に、弁スプール５１をニュートラル位置へ移動させ、それによって斜板カムをその位置に維持する。
【００２６】
ポンプ１１は、ポンプ室６３を形成するハウジング６１を備えている。回転部材群２１及び斜板カム２９は、当業者には公知のようにしてポンプ室６３内に配置されている。一例として挙げると、本発明の回転部材群２１は、入力軸１９によって駆動される回転シリンダ胴部と、シリンダ内を往復動する複数のピストンとを備えており、胴部の回転時にこれらのピストンがシリンダ内を軸方向移動することによって、加圧状態で流体のポンピングが行われる。
【００２７】
次に、主に図２〜図４を参照しながら、本発明の制御システムを説明する。従来の技術の項で説明したように、通常は、図１に示されているように手動コントローラ１１がポンプハウジング６１の開口付近でポンプ１１の上表面にボルトで留められて、図１に概略的に示されているように、リンク機構５９が斜板カム２９に連結されるようになっている。
【００２８】
本発明の制御装置では、主制御弁４３が、遠隔制御入力部分６５によってポンプハウジング６１から分離されて、この部分６５がポンプハウジング６１と主制御弁４３との間に挟まれている。入力部分６５は、入口ポート６９（図４を参照）を形成した本体部６７を備えており、この入口ポートは、ポンプハウジング６１及び本体部６７によって一般的に形成される導管によってチャージポンプ２３と流体連通している。入口ポート６９から、制御圧力は主制御弁４３の制御ポート４５へ伝えられる。
【００２９】
図３にわかりやすく示されているように、本体部６７は、比較的大きい開口部分７３と比較的小さい開口部分７５とを含む開口を備えている。両開口７３及び７５は、入力部分６５が図４に示されている通常の水平取り付け向きにある時、本体部６７の垂直方向厚みすなわち高さ全体に貫設されている。開口７３及び７５は、以下の説明から明らかになる理由から、本発明に重要である。
【００３０】
次に、主に図４を参照しながら説明すると、本体部６７はさらに、軸方向に延在したシリンダ内孔を備えており、これは実際には大開口７３によって分断された２つの個別のシリンダ内孔７７及び７９になっている。
【００３１】
当業者には理解されるように、シリンダ内孔７７及び７９は、その内部にピストン部材８１が配置されるのであるから、正確に軸方向に整合することが重要である。ピストン部材８１は、シリンダ内孔７７にはまったピストン部分８３と、シリンダ内孔７９にはまったピストン部分８５とを含む。ピストン部分８３はシリンダ内孔７７と協働して、プラグ部材８８で密封されたピストン室８７を形成しており、同様にピストン部分８５はシリンダ内孔７９と協働して、ピストン室８９を形成している。
【００３２】
本発明の制御装置では、リンク機構５９が、図１に示されている従来装置の場合とは幾分異なっている。
【００３３】
図３及び図４を参照すればわかるように、リンク機構は、ほぼ垂直の入力リンク９１を備えており、これの下端部に設けられたピン部分９３が、ピストン部材８１に形成されたノッチ９５にはまっている。入力リンク９１は、弁ハウジング４４に、それに対して回転できるようにしながら固定されている軸９７回りに回動する。軸９７は、図３に示されているように、弁ハウジング４４から突出しており、これによって運転者は遠隔電気入力信号を手動でオーバライドすることができる。
【００３４】
入力リンク９１の上端部にドラグリンク９９の左端部がピンで留め付けられており、それの右端部はフィードバックリンク部材１０１の上端部にピンで留め付けられている。弁スプール５１は、図１に示された従来構造の場合と同様にして、フィードバックリンク部材１０１にピンで留め付けられている。
【００３５】
本発明のフィードバックリンク部材１０１の主な違いは、本体部６７の厚さすなわち高さを補償するために長くなっていることである。リンク部材１０１は、小開口７５に挿通されて、従来通りに斜板カム２９に連結されている。
【００３６】
図３からわかるように、ピストン８１と弁スプール５１とを互いに横方向にずらして、ピストン部材８１の邪魔にならないようにして、リンク部材１０１が本体部６７及び小開口部分７５を垂直方向に貫通できるようにすることが重要である。このような構造によって、良好な小型のパッケージが形成されるので、請求の発明の本質的特徴ではないが、商品として望ましい。
【００３７】
次に、図４を参照しながら説明すると、チャージポンプ２３の出力は、導管１０３を介して３位置４方ソレノイド弁（電気油圧式制御装置）１０５へ送られ、このソレノイド弁１０５は、一対の導管１０７及び１０９によるそれぞれピストン室８７及び８９の一方への制御圧力の伝達を制御する。
【００３８】
導管１０３、１０７及び１０９は、ここでは概略的に示されているだけであるが、これらの導管がポンプハウジング６１と本体部６７とによって形成されることは、当業者には理解されるであろう。本発明の範囲内において、図２には図示されているが図４には電気リード線１１１及び１１３で概略的に示されている適当な電気入力信号に応じて、ピストン室８７及び８９内の流体圧を制御できる適当な電気油圧式制御装置を使用することができる。
【００３９】
本実施例では、一例として、電気油圧弁１０５が本体部６７の入口ポート６９に設置されており、電気入力信号１１１及び１１３は単に「オン−オフ式」の１２ボルト信号である。
【００４０】
導管１０３内に固定オリフィス１１５が配置されており、これは制御装置の応答時間、すなわち斜板カム２９が一方向の全変位から他方向の全変位まで移動するのに掛かる時間を制御するためのものである。言い換えると、オリフィス１１５が大きいほど、応答時間は高速になり、オリフィス１１５が小さいほど、応答時間が低速になる。
【００４１】
本実施例では、斜板カムは、ニュートラルから各方向への変位量が１８度であり、一例として挙げると、適当な応答時間は全「前進」から全「後退」まで８秒になるであろう。
【００４２】
作用を説明すると、適当な入力信号が電気リード線１１１へ送られると、弁１０５が図４において右方へ移動して、導管１０３及び１０７を接続して室８７を加圧する。そして、ピストン部材８１が右方へ移動し始め、入力リンク９１を軸９７回りに反時計回り方向に回動させると共に、ドラグリンク９９を左方へ移動させる。
【００４３】
この結果、フィードバックリンク部材１０１が下端部回りに、すなわち斜板カム２９との連結部回りに反時計回り方向に回動する。部材１０１のそのような移動によって、弁スプール５１が左方へ移動して、制御ポート４５からストローカーポート４９へ制御圧力を伝えることができるようになり、これによってストロークシリンダ３３が作動して、斜板カム２９が図１に示された位置へ変位する。
【００４４】
当業者には公知のように、上記のような斜板カム２９の傾動によって追従移動が生じて、ピストン８１の移動で表されるように斜板カムが指令位置へ変位した時、リンク部材１０１の下端部が図４の右方へ移動し、これによって弁スプール５１がそれの中心のニュートラル位置へ戻る。
【００４５】
以上に本発明を説明してきたが、本明細書を読んで理解すれば、当業者には本発明の様々な変更が明らかになるであろう。そのような変更はすべて、添付の請求項の範囲に入っている限り、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変容量形油圧ポンプ及びそれの代表的な従来の制御システムを備えた、油圧式動力伝達装置の、一部を概略的に、また一部を断面で示した図である。
【図２】図１に幾分概略的に示されているが、本発明の制御システムを備えたポンプの斜視図である。
【図３】本発明の制御システムの、ポンプから取り外した斜視図である。
【図４】図３に示されている制御システムの、一部を概略的に、また一部を軸方向断面で示した図である。
【符号の説明】
２１  回転部材群
２３  チャージポンプ
２９  斜板カム
３１，３３  ストロークシリンダ
４３  主制御弁
４４  弁ハウジング
５１  制御弁スプール
５９  リンク機構
６１  ポンプハウジング
６３  ポンプ室
６５  入力部分
６７  本体部
７３，７５  開口
７７，７９  シリンダ内孔
８１  ピストン部材
８３，８５  ピストン部分
８７，８９  ピストン室
１０５  ソレノイド弁
１１１，１１３  電気入力信号
【図１】
0004038701.tif 000002
【図２】
0004038701.tif 000003
【図３】
0004038701.tif 000004
【図４】
0004038701.tif 000005