JP2689664B2 - 可変容量容積ポンプの流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可変容量容積ポンプの流量制御装置に関する
ものである。

（従来の技術） 容積形ポンプは、これからの吐出圧で作動される機器
が要求する必要最少量を吐出するのが、ポンプ駆動エネ
ルギーを節約する上で好ましい。

そのためにポンプを可変容量式とするが、その流量制
御装置としては特開平１−262374号公報に記載の如く、
ポンプの吸入通路を開度調整してポンプの流量制御を行
うようにしたものがある。この種流量制御装置においは
従来上記の文献に示されている如く、ポンプ吐出圧を圧
力センサにより検出し、これからの情報に基きマイクロ
コンピュータでステップモータを介してポンプ吸入通路
内の可変絞りを開度制御して流量制御を行うのが一般的
であった。

（発明が解決しようとする課題） しかし、かかる流量制御系は圧力センサ、マイクロコ
ンピュータ及びステップモータが夫々に高価であるた
め、コスト上不利になるのを免れないし、加えて大きな
ステップモータをポンプに付設する必要があって大きな
ポンプ設置スペースを必要とする等の問題を有する。

本発明はこのようなコスト上及びスペース上の不利を
生ずることのない別の流量制御系として上述の問題を解
消することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明流量制御装置は、 吸入通路を絞り手段により開度制御して流量制御可能
な可変容量容積ポンプにおいて、 前記絞り手段を、弾性力により開度増大方向にストロ
ークされる弁手段で構成し、該弁手段の開度増大方向ス
トローク先端部を密閉室に臨ませると共に、該密閉室を
可変容量ポンプの吐出圧通路のみに通じさせたことを特
徴とするものである。

（作 用） 可変容量容積ポンプは吸入通路より作動流体を吸入し
て吐出することで所定のポンプ作用を行う。この間弁手
段は、ポンプ吐出圧をパイロット圧としてこれに応動
し、開度を決定してポンプの吸入通路を開度制御し、ポ
ンプの流量をポンプ吐出圧に応じ制御することができ
る。

ところでこの流量制御系によれば、弁手段も含めて高
価な部品や大型の部品を必要とせず、流量制御装置のた
めに可変容量容積ポンプが高価になったり、設置スペー
スの確保が困難な程に大型化するのを回避することがで
きる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ１に
適用した本発明流量制御装置２の一実施例を示す。

ポンプ１はポンプハウジング３を具え、これにポンプ
駆動軸４を貫通して軸受5,6により回転自在に支持す
る。これら軸受間において軸４に偏心カム4aを一体成形
し、この偏向カムをポンプハウジング３に形成した吸入
室７内に収納する。偏向カム4aの外周にリング８を回転
自在に嵌合し、リング８の外周に円周方向等間隔に配し
て例えば10個のラジアルピストン９（図面では１個のみ
を示す）を対設する。これら各ラジアルピストン９は偏
心カムリング８の径方向へ延在させてポンプハウジング
３に形成した対応する固定シリンダ10内に摺動自在に嵌
合する。固定シリンダ10の外部開口端をプラグ11により
閉塞してこのプラグ11及びラジアルピストン９間に吐出
室12を画成する。

各ラジアルピストン９は偏心カムリング８に近い端部
を閉塞された有底スリーブ形状とし、ばね13により偏心
カムリング８に押圧する。そして各ラジアルピストン９
の周壁には、ラジアルピストンのストローク中吸入室７
内に出没する位置に配してサイドポート14を形成する。

ポンプ駆動軸４の図中右端を動力供給端とし、これに
近いポンプ駆動軸４の箇所をシール15によりポンプハウ
ジング３に対し封止する。ポンプ駆動軸４の他端は、ポ
ンプハウジング３に添設した通路メンバ16に対しシール
17で封止する。通路メンバ16は吸入通路18及び吐出通路
19を有するものとし、吐出通路19は固定シリンダ10と同
じ数だけ形成する。吸入通路18はポンプハウジング３に
形成した連絡ポート20により吸入室７に通じさせ、各吐
出通路19はポンプハウジング３に形成した連絡ポート21
により対応する吐出室12に通じさせる。

連絡ポート21及び吐出通路19間にデリバリバルブ22を
設け、このバルブはその開弁圧以上の圧力が連絡ポート
21から供給される時開いてこのポートから吐出通路19へ
作動流体を供給し、逆向きの作動流体流を一切許容しな
い形式のものとする。

ポンプハウジング３から遠い通路メンバ16の側に端蓋
23を添設し、これに全ての吐出通路19と通ずる１個の条
溝24を形成する他、該条溝に至る吐出ポート25を形成す
る。吐出ポート25に、これからの圧力を蓄圧するアキュ
ムレータ26及び該圧力により作動される圧力作動機器27
を持った作動圧力回路28を接続する。この回路28にはア
キュムレータ26及び圧力作動機器27間においてリリーフ
弁50を接続し、回路28内が安全上リリーフ弁50の設定圧
以上になるのを防止する。

次に流量制御装置２を説明するに、これはリザーバ29
から吸入回路30に達した作動流体が吸入通路18に流入す
る量を調整するもので、弁手段としてのスプール弁31を
具える。このスプール弁は弁本体32内にスプール33を摺
動自在に嵌合して構成し、弁本体32に吸入回路30を接続
すべき入口ポート34、及び吸入通路18に通ずるべき出口
ポート35を夫々形成する。スプール33はそのストローク
に応じ開度変化する可変絞り36を入口ポート34及び出口
ポート35間に提供する。スプール33の一端にはこれを可
変絞り36の開度増大方向に付勢するばね37を作用させ、
スプール33の他端を室38に臨ませる。この室38には、作
動圧回路28に接続され、オリフィス39を有するパイロッ
ト圧回路40により、作動圧回路28内のポンプ吐出圧をパ
イロット圧として供給する。

弁本体32には更に、可変絞り36をバイパスし、入口ポ
ート34及び出口ポート35間を短絡する固定オリフィス41
を形成し、加えて出口ポート35からばね37の収納室に漏
流した作動流体を入口ポート34へ戻す漏洩流体戻し路42
を形成する。

上記実施例の作用を次に説明する。

ポンプ作用 ポンプ駆動軸４はこれへの供給動力により回転され、
この軸４と一体の偏心カム4aはリング８を介し各ラジア
ルピストン９を固定シリンダ10内で往復動させる。各ラ
ジアルピストン９はこの往復動中、ポンプ駆動軸４の軸
線から遠去かるストローク域においてサイドポート14が
シリンダ10により塞がれた後吐出室12内の作動流体を加
圧する。そして、この作動流体はデリバリバルブ22の開
弁圧以上になると、このバルブ22を開きつつ吐出通路19
に吐出される。このようにして各通路19に吐出された作
動流体は条溝24に集合し、吐出ポート25より作動圧回路
28に至ってアキュムレータ26に蓄圧されると共に、機器
27の作動に供される。

一方各ラジアルピストン９は、ポンプ駆動軸４の軸線
に向かうストローク中サイドポート14が吸入室７に開口
した後において、この吸入室７内の作動流体をサイドポ
ート14より吐出室12内に流入させて補充し、次の吐出に
備える。この時吸入室７内にはリザーバ29内の作動流体
が吸入回路30、入口ポート34、可変絞り36、出口ポート
35、吸入通路18及び連絡ポート20を経て補充される。

流量制御 上記のポンプ作用中、ポート25からのポンプ吐出流量
の制御は以下の如く行われる。

圧力作動機器27がその作動により多量の作動流体を必
要とする間、回路28内の圧力（ポンプ吐出圧）はリリー
フ弁50の設定圧未満の値に低下する。この時、回路28内
の圧力をパイロット圧として回路40により室38に供給さ
れているスプール弁31は、この圧力低下によりスプール
33をばね37により図中左行させ、可変絞り36を開度増大
させる。よって、リザーバ29から吸入室７への作動流体
吸入限界が大きくなり、その分吸入室７から吐出室12へ
の作動流体供給能力、従ってポンプ吐出流量が大きくな
って、これを圧力作動機器27の要求にマッチさせること
ができる。

一方、圧力作動機器27が作動しない時とか、僅かな作
動流体しか必要としない作動状態にある時は、回路28内
の圧力（ポンプ吐出圧）はリリーフ弁50の設定圧以上に
上昇しようとする。しかしてこの時リリーフ弁28が開い
て過剰圧をリザーバ29に逃がすため、回路18内の圧力は
リリーフ弁28の設定圧に保たれる。この際スプール弁31
は当該圧力上昇によりスプール33を図中右行されて可変
絞り36を開度減少させる。よって、リザーバ29から吸入
室７への作動流体供給能力、従ってポンプ吐出流量が小
さくなって、これを圧力作動機器27が要求する必要量に
抑えることができる。

以上の流量制御によれば、第３図に示す如くポンプ回
転数（軸４の回転数）Ｎの上昇につれ増大するポンプ吐
出量Ｑの上限値を機器27の要求流量にマッチするよう制
御することができ、従って第４図に示す如くポンプ駆動
トルクＴを必要最小限のものにしてポンプ駆動エネルギ
ーの浪費を防止することができる。

ところでこのような流量制御に当り、本例の如き構成
を採用すれば、従来のように高価な圧力センサや、マイ
クロコンピュータや、ステップモータを必要とすること
なしに、又大型のステップモータをポンプに付設するこ
となしに所定の流量制御を行うことができ、コスト上及
びスペース効率上大いに有利である。

なお、スプール33が図中右方へフルストロークする
と、可変絞り36が全閉するが、この状態でも固定するオ
リフィス41が入口ポート34及び出口ポート35間を制限開
度で通じ、若干ながら吸入室７への作動流体流を補償す
るため、スプール33がこの状態にロックされたとしても
ピストン９の焼付きを防止することができる。

第２図は第１図の変形例を示す。第１図の例では上記
の如く固定オリフィス41によりピストン９の焼付け防止
を図ったが、この代りに本例では、スプール33の図中右
行を可変絞り36が全閉されることのない図示位置に制限
するストッパ43を設け、これによりピストン９の焼付き
防止を図る。

なお上記各実施例では、ラジアルピストンポンプ１に
対する流量制御装置２を示したが、この装置は他の形式
の容積ポンプにも適用することができる。又、流量制御
装置２の弁手段としてスプール弁31を例示したが、他の
形式の弁を用いてもよいことは言うまでもない。

（発明の効果） かくして本発明流量制御装置は上述の如く、ポンプの
吸入通路を開度制御する絞り手段を、弾性力により開度
増大方向にストロークされる弁手段で構成し、該弁手段
の開度増大方向ストローク先端部を密閉室に臨ませると
共に、該密閉室を可変容量ポンプの吐出圧通路のみに通
じさせたことを特徴とするものであるから、この弁手段
が比較的安価且つ小型であることによって、流量制御装
置を付設したポンプをコスト上有利なものにし得ると共
に、該ポンプのスペース効率を高めることができる。

なお、請求項２又は３のように上記弁手段をパイプす
る固定オリフィス41を付加したり、上記弁手段が全閉さ
れることのないようにするストッパ43を付加する場合、
弁手段がロックすることがあっても、ポンプへの作動流
体量が０になるようなことはなくなり、ポンプの焼付き
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明流量制御装置の一実施例を示すラジアル
ピストンポンプの断面図、 第２図は本発明の他の例を示す第１図と同様な断面図、 第３図及び第４図は夫々第１図及び第２図に示すポンプ
の吐出流量特性及びポンプ駆動トルク特性図である。 １……固定シリンダ型ラジアルピストンポンプ ２……流量制御装置、４……ポンプ駆動軸 ７……吸入室、８……偏心カムリング ９……ラジアルピストン、10……固定シリンダ 12……吐出室、14……サイドポート 18……吸入通路、19……吐出通路 20,21……連絡ポート、22……デリバリバルブ 24……条溝、25……吐出ポート 31……スプール弁（弁手段） 33……スプール、34……吸入ポート 35……出口ポート、36……可変絞り 40……パイロット圧回路、41……固定オリフィス 43……ストッパ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入通路を絞り手段により開度制御して流
   量制御可能な可変容量容積ポンプにおいて、 前記絞り手段を、弾性力により開度増大方向にストロー
   クされる弁手段で構成し、 該弁手段の開度増大方向ストローク先端部を密閉室に臨
   ませると共に、該密閉室を可変容量ポンプの吐出圧通路
   のみに通じさせたことを特徴とする可変容量容積ポンプ
   の流量制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記絞り手段をバイパ
   スする固定オリフィスを付加したことを特徴とする可変
   容量容積ポンプの流量制御装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記絞り手段が全閉す
   ることのないように前記弁手段の開度減少方向ストロー
   ク限界を設定するストッパを付加したことを特徴とする
   可変容量容積ポンプの流量制御装置。