(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結し、該パイロットポンプからのパイロット回路に該回路の圧力を制御する低圧リリーフ弁を設け、該可変容量形油圧ポンプの容量を制御する複動シリンダ形の容量制御シリンダへの該パイロット回路とタンク回路の接続を制御し且つ該容量制御シリンダの動きがフィードバックされた手動式のサーボ切換弁を設けた該可変容量形油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室をその室内の圧力をブリードオフ制御する可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該サーボ切換弁にこれと連動する連動切換弁を連設し、該サーボ切換弁が該パイロット回路を該一方のシリンダ室に接続する切換位置にあるとき該連動切換弁に該パイロット回路の圧力を該可変絞り弁に絞り作動を行わせるべく導入する導入位置を設け、該導入位置では該原動機の回転数の増大による該パイロット回路の圧力増大に略反比例して該一方のシリンダ室の圧力を減少させ該容量制御シリンダに該油圧ポンプのポンプ容量を減少させることを特徴とする可変容量形油圧ポンプの吐出量一定制御装置。
【請求項２】
上記サーボ切換弁と連動切換弁を、スプール軸が共通し且つ該スプール軸が上記手動レバーにより旋回されるロータリ弁で構成し、該サーボ切換弁を構成するスプール軸の外周に外筒を装着すると共に該外筒を上記容量制御シリンダのピストンの往復動で往復旋回自在に該ピストンに連結したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形油圧ポンプの吐出量一定制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動操作により吐出量制御された可変容量形油圧ポンプに、必要に応じてポンプ原動機の回転数の変化に影響されずに略一定量の吐出を行わせ、例えば運搬装置やコンクリートミキサーのドラムを駆動する油圧モータ等の油圧アクチュエータを一定速度で作動させるための吐出量一定制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変容量形油圧ポンプの斜板等の容量制御手段を、制御された油圧の導入で作動する容量制御シリンダにより傾転移動させ、該ポンプからの吐出量を制御することは一般に行われている。また、可変容量形油圧ポンプと油圧モータを結ぶ閉回路の主回路にオリフィスを介装し、運転中の該油圧ポンプの回転数変化による吐出量変化を該オリフィスの前後の差圧の変化に置き換え、その差圧の変化を利用して油圧パイロット弁を切換作動し、この切換作動によって該油圧パイロット弁を介して該油圧ポンプの容量制御シリンダへ圧力を導き、例えば、該油圧ポンプの回転数が大きくなってその吐出量が多くなり、該差圧が増大したときは、該油圧パイロット弁を介して導かれる主回路の圧力により容量制御シリンダが該油圧ポンプの吐出量を減少させるべく作動して吐出量を一定に制御することも行われている（特開平７−３１０８２１号公報）。
【０００３】
更に、可変容量形油圧ポンプを駆動する原動機でパイロットポンプを同時に駆動し、該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力を低圧リリーフ弁により制御すると共に該パイロット圧力が作用した手動式のサーボ切換弁により該油圧ポンプの複動シリンダ形の容量制御シリンダに該パイロット回路とタンク回路を切換接続する制御装置も実公昭６１−１００３５号公報で知られている。この装置では、該原動機の回転数が変化して該ポンプの吐出量が変化することを防止するため次のような作動を行う。即ち、該原動機の回転数が変化するとパイロットポンプの吐出量が変化し、これに伴って該低圧リリーフ弁の圧力オーバーライド特性により該パイロット回路の圧力も変化し、該サーボ切換弁に作用するパイロット回路の圧力が変わる。パイロット回路の圧力はサーボ切換弁に作用しており、この圧力が変わることによって該サーボ切換弁が手動操作位置から強制的に且つ該吐出量を元に戻すようにスライドされる。例えば、該原動機の回転数が増大してポンプ吐出量が増大したときは、パイロット回路の圧力が増大し、その圧力で容量制御シリンダが可変容量形油圧ポンプのポンプ容量を少なくする方向に移動するようにサーボ切換弁を強制移動させ、容量制御シリンダが該サーボ切換弁の移動距離と同距離を追従移動したところでサーボ切換弁が閉じられて停止し、該可変容量形油圧ポンプはそのポンプ容量が減少するため原動機の回転数が増大しても手動操作したときの吐出量を維持できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のこの種の装置は、手動操作されるいくつかの弁が直線的に移動する形式にて構成され、しかも各弁が機械的に互いに連結されているが、連結された各弁の動きは各様であり、例えばカムやリンクを設けて各弁各様の動きを制御するので構造が複雑になり、部品の点数も多くなってその製作や組立調整が容易でなく、装置が大型になる欠点があった。
【０００５】
本発明は、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結した形式の吐出量一定制御装置の構造を簡単化し部品点数を減少させること、及び該装置を小型化することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記の目的を達成すべく、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機に連結し、該パイロットポンプからのパイロット回路に該回路の圧力を制御する低圧リリーフ弁を設け、該可変容量形油圧ポンプの容量を制御する複動シリンダ形の容量制御シリンダへの該パイロット回路とタンク回路の接続を制御し且つ該容量制御シリンダの動きがフィードバックされた手動式のサーボ切換弁を有する該可変容量形油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室をその室内の圧力をブリードオフ制御する可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該サーボ切換弁にこれと連動する連動切換弁を連設し、該サーボ切換弁が該パイロット回路を該一方のシリンダ室に接続する切換位置にあるとき該連動切換弁に該パイロット回路の圧力を該可変絞り弁に絞り作動を行わせるべく導入する導入位置を設け、該導入位置では該原動機の回転数の増大による該パイロット回路の圧力増大に略反比例して該一方のシリンダ室の圧力を減少させ該容量制御シリンダに該油圧ポンプのポンプ容量を減少させた。
【０００７】
該サーボ切換弁と連動切換弁を、スプール軸が共通し且つ該スプール軸が該手動レバーにより旋回されるロータリ弁で構成し、該サーボ切換弁を構成するスプール軸の外周に外筒を装着すると共に該外筒を上記容量制御シリンダのピストンの往復動で往復旋回自在に該ピストンに連結することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明すると、図１はコンクリートミキサー車に本発明を適用した例の説明線図で、同図の符号１は内燃エンジンの原動機２により駆動される斜板形や斜軸形の可変容量形油圧ポンプを示し、該原動機２には該油圧ポンプ１と共にパイロットポンプ３を回転駆動するように連結した。該油圧ポンプ１は閉回路４を介してミキサー５を回転する油圧モータ６に接続される。該閉回路４には、フラッシング弁７、カットオフ弁８、高圧リリーフ弁９、９を設けるものとした。
【０００９】
該可変容量形油圧ポンプ１のポンプ容量は、該油圧ポンプ１の斜板等の容量制御手段に機械的に連結したばねセンタ形で複動シリンダ形の容量制御シリンダ１０により制御され、該容量制御シリンダ１０の作動制御は、そのシリンダ室１０ａ、１０ｂに手動レバー１１により操作される手動式のサーボ切換弁１２で該パイロットポンプ３から延びるパイロット回路１３又はタンク１４から延びるタンク回路１５を接続することにより行われる。該サーボ切換弁１２は、該手動レバー１１により動かされるスプール軸１６と、該容量制御シリンダ１０のピストンロッドに連杆１７で連結されて該スプール軸１６の動きに追従する外筒１８とで構成され、その構成の詳細を後記した。該パイロット回路１３には、該高圧リリーフ弁９よりもかなり低い圧力でリリーフ作動する低圧リリーフ弁１９を設け、該リリーフ弁１９が開弁したとき該回路１３にリリーフ流量の変化すなわち原動機２の回転数変化によるオーバーライド圧力に相当する圧力変化が生じるようにした。
【００１０】
該サーボ切換弁１２は４ポート３位置形の弁で、これの２つのアクチュエータポートを接続回路２０、２１を介して容量制御シリンダー１０の各シリンダ室１０ａ、１０ｂに夫々接続し、一方のシリンダ室１０ａを該接続回路２０及び可変絞り弁２２を介してタンク１４に接続した。また、該サーボ切換弁１２にこれと連動するスプール軸を有する連動切換弁２３を連設し、該連動切換弁２３に、該サーボ切換弁１２がパイロット回路１３を該一方のシリンダ室１０ａに接続する切換位置１２ａに切換られたとき、該パイロット回路１３の圧力を該可変絞り弁２２に導いて該絞り弁２２に絞り作動を行わせる導入位置２３ａを設けた。該連動切換弁２３は、サーボ切換弁１２の作動と同時に等距離移動し、該導入位置２３ａ以外の切換位置では該パイロット回路１３の圧力が該絞り弁２２を作動させないように該回路１３を遮断するようにした。該パイロット回路１３は、第１パイロット回路１３ａと第２パイロット回路１３ｂの２本に分岐され、第１パイロット回路１３ａをサーボ切換弁１２に接続すると共に第２パイロット回路１３ｂを連動切換弁２３へ接続し、各第１、第２パイロット回路に絞り２４を夫々介在させて圧力の確保と圧力変化に対する緩衝を行うようにした。尚、該サーボ切換弁１２を切換位置１２ａに位置させると、容量制御シリンダー１０は油圧ポンプ１に閉回路４ａへ吐出を行わせて油圧モータ６を正転し、逆に、切換位置１２ｂに位置させると油圧ポンプ１は閉回路４ｂへ吐出して油圧モータ６が逆転する。手動レバー１１の操作距離が大きいほど油圧ポンプ１からの吐出量が多くなる。
【００１１】
図１の装置では、原動機２の回転により可変容量形油圧ポンプ１及びパイロットポンプ３が回転されると、手動レバー１１が操作されない限りパイロットポンプ３のみが吐出作動を行い、可変容量形油圧ポンプ１から閉回路４へは吐出がない。この状態では該パイロットポンプ３の吐出量は低圧リリーフ弁１９を介してタンク１４へと排出されるが、該パイロットポンプ３の吐出量は原動機２の回転数に比例し、該パイロット回路１３には低圧リリーフ弁８の機能によりその流量に応じた圧力即ち原動機２の回転数に応じた圧力が発生する。そして、手動レバー１１を操作してサーボ切換弁１２を切換位置１２ａに入れると、パイロット回路１３の圧力が容量制御シリンダ１０のシリンダ室１０ａに導入され、該シリンダ１０が油圧ポンプ１の斜板等を傾転作動し、該油圧ポンプ１から閉回路４ａへ吐出が行われ、該容量制御シリンダ１０がサーボ切換弁１２の操作量によって指示された距離を移動すると、その動きが連杆１７によりサーボ切換弁１２に伝達され、該サーボ切換弁１２はパイロット回路１３を閉じるフィードバック制御を行う。尚、該手動レバー１１の操作で連動切換弁２３は導入位置２３ａに切換わる。
【００１２】
これで該油圧ポンプ１は閉回路４ａに一定の吐出量を吐出するが、原動機２の回転数が増大して該油圧ポンプ１からの吐出量が増大すると油圧モータ６の回転数も増大して好ましくない場合がある。この場合、原動機２の回転数の増大でパイロット回路１３の圧力が高まり、その圧力が一定値以上になると該可変絞り弁２２がその圧力に応じて絞りを開き、一方のシリンダ室１０ａ内をタンク１４に接続してブリードオフ制御し、該シリンダ室１０ａの圧力を低下させるので容量制御シリンダ１０のピストンが徐々に該油圧ポンプ１のポンプ容量を減少させるように移動し、その結果、原動機回転数の増大の影響を受けずに油圧ポンプ１から閉回路４に一定の流量を吐出することができる。尚、この場合、図１では明らかでないが、該サーボ切換弁１２及び連動切換弁２３を図４乃至図１０に示すようにロータリ弁の構成とすることにより、該可変絞り弁２２が開弁したとき、容量制御シリンダ１０の動きが連杆１７を介してサーボ切換弁１２に伝達されても該サーボ切換弁１２が閉じられることがなく、すなわちフィードバック制御は行われず、可変絞り弁２２によるブリードオフ制御により容量制御シリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａの圧力が制御され、油圧ポンプ１は前記した一定量の吐出を行う。
【００１３】
図１の可変容量形油圧ポンプ１の構造は、斜板形や斜軸形等任意であり、図示の例では、図２及び図３に示したように、原動機２で回転されるポンプケース２５内の駆動軸２４にシリンダドラム２６を取り付け、該シリンダドラム２６に出没自在に設けたピストン２７のストロークをスライダー２８の移動により傾転角が変更される斜板２９により制御する形式の斜板形可変容量形油圧ポンプを使用した。この斜板２９の傾転角は、該斜板２９に連杆１７を介して連結したばねセンタ形の容量制御シリンダ１０により制御され、その傾転角の変更でポンプ容量が可変される。
【００１４】
該ポンプケース２５の外側に、手動レバー１１、サーボ切換弁１２、連動切換弁２３、連杆１７及び必要な流路を備えた小型の制御ケース３０を取り付け、該手動レバー１１を直接操作或いは遠隔操作することにより上記した操作が行われるようにした。この場合、該サーボ切換弁１２及び連動切換弁２３を、図４乃至図９に示したように、これらの弁１２、２３のスプール軸１６及び３１が一体に構成され且つ手動レバー１１でこのスプール軸１６、３１が周方向に旋回されるロータリ弁で構成し、該制御ケース３０に設けたデテント機構３５すなわち制御ケース３０に螺着した調節ネジ３６の内部のばね３２で押されたボール３３と該スプール軸に形成した凹孔３４とで該スプール軸が所定の旋回位置に安定停止するようにした。該サーボ切換弁１２のスプール軸１６には、図８のようにパイロット回路１３ａを接続回路２０、２１のいずれか一方に旋回して接続し、タンク１４に残りの接続回路を接続するためのランド部３７を形成し、図６のように該連動切換弁２３のスプール軸３１には、これが導入位置２３ａに旋回されたときパイロット回路１３ｂの圧力を可変絞り弁２２に導く絞り穴３８を形成した。また、該サーボ切換弁１２のスプール軸１６にサーボ機能を提供する外筒１８を外挿し、図９のように制御ケース３０の支軸３９を中心として揺動自在に設けた連杆１７の一端を該外筒１８に係合させ、該連杆１７の他端が該容量制御シリンダ１０のピストンにより揺動されたとき、該外筒１８がスプール軸１６の周りを旋回して場合によってはサーボ機能を営む。該スプール軸が中立位置へ戻ることを助成するため、図７のようにピン４３を設けてこれに対向するばね４４、４４を作用させた。
【００１５】
この図４乃至図９の構成に基づく主要な作動を図１０につき説明すると、手動レバー１１によりスプール軸１６、３１を矢印方向へ旋回させた場合、サーボ切換弁１２のパイロットポート４０からアクチュエータポート４１につながり、低圧リリーフ弁１９により発生されるオーバーライド圧力がパイロット回路１３ａ及び接続回路２０を介して容量制御シリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａに導かれ、他方のシリンダ室１０ｂはタンク１４に接続されるから容量制御シリンダ１０は移動して油圧ポンプ１に閉回路４への吐出を行わせる。矢印方向への旋回角度が大きいと該容量制御シリンダ１０の移動距離が大きくなり、油圧ポンプ１からの吐出量も多くなる。該容量制御シリンダ１０の移動は、連杆１７を介してサーボ切換弁１２の外筒１８に伝えられ、外筒１８は接続回路２０、２１を殆ど閉じるまでスプール軸１６の動きに追従して移動し、接続回路２０、２１が略閉じられたところで容量制御シリンダ１０及び斜板２９の動きが止まり、原動機回転数が変化しない限り一定量を閉回路４に吐出する。連動切換弁２３の導入位置２３ａは、スプール軸１６、３１が特定の角度を旋回した位置に設けられ、図示の例では最大旋回角の約半分の位置で導入位置２３ａに入るようにした。従ってこの例では、手動レバー１１で約半分の位置にスプール軸を旋回させたとき、油圧ポンプ１はその最大吐出量の約半分の吐出量を閉回路４に吐出し、油圧モータ６は最大回転数の約半分の回転数で回転する。そしてこの連動切換弁２３が導入位置２３ａに位置すると共にサーボ切換弁１２が略閉じている場合、原動機２の回転数が上昇するとパイロット回路１３の圧力が上昇し、その圧力は連動切換弁２３を介して可変絞り弁２２に作用し、該絞り弁２２が該圧力に応じた面積を開いて該容量制御シリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａの圧力をブリードオフ制御により低下させる。これにより容量制御シリンダ１０が原動機回転数の増大に略反比例してポンプ容量を小さくするよう斜板２９を傾転させ、原動機回転数の増大に係わらず油圧ポンプ１から閉回路４に一定の吐出量を吐出させ、油圧モータ６を一定速度で回転させることができる。尚、該容量制御シリンダ１０が斜板２９の傾転角を減少させるように動いたとき、サーボ切換弁１２の外筒１８も動かされるが、このときは該サーボ切換弁１２のパイロットポート４０からアクチュエータポート４１につながる面積が拡がって連杆１７によるフィードバック制御が行われなくなり、ブリードオフ制御による圧力で容量制御シリンダ１０が制御作動する。
【００１６】
該油圧モータ６がコンクリートミキサーを回転しており、原動機２がコンクリートミキサー車の走行用エンジンである場合、原動機２が高回転して油圧ポンプ１が高回転されても、閉回路４に一定の流量を流し一定の速度でミキサーを回転できる。尚、油圧ポンプ１に接続される回路に閉回路４を接続した場合を説明したが、閉回路に代え開回路を接続するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、可変容量形油圧ポンプとパイロットポンプを共通の原動機で駆動し、該油圧ポンプの容量制御シリンダに低圧リリーフ弁で制御した該パイロットポンプからのパイロット回路の圧力をフィードバック式の手動のサーボ切換弁を介して導き、該原動機の回転数の増大に係わらず該油圧ポンプの吐出量を一定に制御する装置に於いて、該容量制御シリンダの一方のシリンダ室を可変絞り弁を介してタンクへ接続し、該可変絞り弁にサーボ切換弁と連動する連動切換弁の導入位置を介して該パイロット回路の圧力を作用させ、該可変絞り弁にブリードオフ作動を行わせるようにしたので、該原動機の回転数が増大したとき可変絞り弁が容量制御シリンダの一方のシリンダ室の圧力をブリードオフ制御し、油圧ポンプのポンプ容量が減少されてその吐出量が回転数増大に係わらず一定となり、導入位置を備えた連動切換弁と可変絞り弁を付設するだけであるから構成が簡単で部品点数も少ないので安価になり、組立調整も容易で吐出量を一定に制御する装置を小型化できるから設置が容易になる等の効果があり、該サーボ切換弁と連動切換弁のスプール軸を共通としたロータリ弁に構成することで前記効果が一層顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す線図
【図２】図１の可変容量形油圧ポンプ部分の具体的構成を示す切断側面図
【図３】図２の右側面図
【図４】図２の要部の拡大図
【図５】図４の５−５線部分の切断平面図
【図６】図４の６−６線部分の切断平面図
【図７】図４の７−７線部分の切断平面図
【図８】図４の８−８線部分の切断平面図
【図９】図４の９−９線部分の切断平面図
【図１０】図４の作動説明図
【符号の説明】
１  可変容量形油圧ポンプ、２  原動機、３  パイロットポンプ、６  油圧モータ、１０  容量制御シリンダ、１０ａ・１０ｂ  シリンダ室、１１  手動レバー、１３・１３ａ・１３ｂ  パイロット回路、１４  タンク、１６・３１  スプール軸、１７  連杆、１８  外筒、１９  低圧リリーフ弁、２２  可変絞り弁、２３  連動切換弁、２３ａ  導入位置、
【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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【図９】
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【図１０】
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