JP4422212B2 - 変位可能な油圧式出力またはモーメント調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ吐出し流量（delivery quantity）の無段設定を行なうための油圧式サーボ設定装置を備えた調節可能な油圧ポンプのための出力またはモーメント調整装置に関する。この調整装置において、吐出し流量設定は、吐出し圧力（delivery pressure）ラインにおける油圧ポンプの吐出し圧力および制御ラインにおける制御圧力に基づいて決定され、また、前記設定用の装置は、ポンプ設定部材を最大吐出し流量の方向に設定するばねと、吐出し流量を減少させる方向にポンプ設定部材に作用する少なくとも１つのピストンとを有し、該ピストンは、そのピストン面に油圧作動式調節弁を介して吐出し圧力による作用を受けまたは排出手段に連結され、また、調節弁は制御ラインにおける制御圧力により作動され、モーメント弁が設けられて、このモーメント弁の閉鎖力は、ポンプ設定部材に連結されかつ吐出し流量設定に基づいて押圧される（biased）流量調整ばね機構により決定され、また、モーメント弁は、制御ラインにおける制御圧力および流量調整ばね機構の押圧力（biasing）に基づいて、制御ラインと排出手段とを連結している。
このような調整装置は、欧州特許（EP 0 149 787）から知られている。この既知の調整装置は、吐出し流量チョーク（調節可能なものでもよい）が油圧ポンプの吐出し圧力ラインに設けられているか否かに基づいて、モーメント調整器または出力調整器として作動できる。このような調整装置では、ポンプの行程容積と、負荷に基づく作動圧力（該圧力に基づいて、調節弁に作用する制御圧力が定まる）との間に直接的な関数関係が存在する。モーメント調整を行なう場合には、作動圧力とポンプの行程容積との積が一定でなくてはならないとする関係が適用される。ポンプの回転速度が一定である場合には、モーメント調整が、同時に、出力調整でもある。出力調整器では、更にポンプの回転速度の変化（この変化は、例えば吐出し流量に影響を与える）が検出されかつ調整される。油圧ポンプの行程容積の大きさは、ポンプの吐出し流量を設定するポンプ設定部材（該部材は、流量調整ばね機構を介してモーメント弁に連結されている）により設定される。モーメントまたは出力の双曲線特性の形状は、流量調整ばね機構を特徴づける形状によってのみ決定される。
この既知の出力またはモーメント調整装置は、作動圧力ラインから負荷側に取り出される作動吐出し流量に非常に強く基づいている。作動吐出し流量が変化すると、制御ラインの制御用油流量も変化し、これにより、ポンプはその出力双曲線に沿って流体を吐出する。出力双曲線の位置の変化（すなわち、ポンプの出力設定の変化）は、手動手段により、流量調整ばね機構の押圧力を直接調節することによってのみ可能である。手動によるこの調節は非常に不便かつ複雑である。しかしながら、例えば掘削機車両等における特定用途では、行なうべき仕事の種類またはポンプを駆動するディーゼル原動機の回転速度に基づいて、ポンプの出力設定を変える必要がある。
従って本発明の目的は、請求の範囲の第１項の前提部に記載の出力またはモーメント調整装置であって、油圧ポンプのモーメントまたは出力設定を、簡単な方法および手段により変えることができ、かつ変化する作動条件にまたは種々の負荷に適合させることができる出力またはモーメント調整装置を提供することにある。
この目的は、請求の範囲第１項および第２項に記載の出力またはモーメント調整装置により達成される。
本発明の他の構成は、請求の範囲に記載の実施態様項に記載されている。
本発明によれば、特に、作動圧力ラインから負荷側に取り出される作動吐出し流量が一定のままである場合でも、設定可能なチョーク装置を対応して設定することにより、制御ラインの制御圧力を変えることができる。これにより、調節可能な油圧ポンプの出力設定を、迅速かつ簡単に、種々の作動条件に適合させることができる。
設定可能なチョーク装置は、好ましくは電気制御形の流量比例弁からなり、該弁を通る制御ラインの制御圧力を無段階的に設定できる。この構成により、例えば掘削機の運転キャブ内のスイッチを操作して、ポンプの出力設定を有効な態様で別個に変えることができる。
調節弁の閉位置において、吐出し流量調整および出力調整は遮断される。流量比例弁の作動位置において、吐出し流量および出力の調整が同様にして調節される。
別の構成では、設定可能な絞り装置が、切換え弁と、該弁に並列に配置されたチョークとにより形成される。この場合には、出力および吐出し流量の調整は、切換え弁の閉位置においても行なうのが有効である。この例示実施例では、設定可能なチョーク装置（すなわち、切換え弁およびこれに並列なチョーク）と、調節弁およびモーメント弁への分岐部との間で、制御ラインに別のチョークを配置できる。
更に別の構成では、油圧ポンプと制御ラインの分岐部との間に、吐出し圧力ラインに調節可能な吐出し流量チョークを配置する。この調節可能な吐出し流量チョークにより、ポンプの回転速度の変化（該変化は吐出し流量に影響を与える）は、特に、本発明による調整器により検出され、従って、該調整器は出力調整器として機能する。調節可能な吐出し流量チョークが吐出し圧力ラインに設けられない場合には、本発明による調整器はモーメント調整器を構成する。
また、設定可能なチョーク装置は制御装置に連結でき、該制御装置を介して、別個のスイッチにより油圧ポンプの異なる作動モードを設定できる。この構成により、ポンプの出力設定を、例えば掘削機の運転キャブ内に配置される別個のスイッチの操作により、各場合に行なわれる仕事の種類に適合させることができる。これにより、制御装置を、ディーゼル原動機の回転速度の測定装置に更に連結して、ディーゼル原動機の回転速度に基づいてポンプの出力設定を制御すなわち調節することもできる。
好ましい例示実施例を参照して、また、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１は、設定可能なチョーク装置が流量比例弁で形成された、本発明による出力またはモーメント調整装置の第１例示実施例を示す図面である。
図２は、設定可能なチョーク装置が切換え弁およびこれに並列なチョークで形成された、本発明による出力またはモーメント調整装置の第２例示実施例を示す図面である。
図３は、ポンプの出力設定を別個のスイッチおよび制御装置により変えることができる更に別の例示実施例を示す概略図である。
図４は、２つの作動圧力ラインにそれぞれの調節可能なチョーク装置が設けられ、該チョーク装置が本発明による出力またはモーメント調整装置に選択的に作用する、本発明の更に別の例示実施例を示す図面である。
図１は、駆動源（図示せず）により軸２を介して駆動される油圧ポンプ１を示す。油圧ポンプ１は、例えば、ポンプ設定部材３（該部材の傾斜角は油圧ポンプ１の行程容積に比例する）を備えた調節可能なアキシャルピストンポンプで構成できる。油圧ポンプの傾斜角の設定を行なうためのサーボ設定装置は、圧力により作動されるばね４およびピストン５を有し、ばね４は、油圧ポンプ１を最大傾斜角すなわち最大吐出し容積に調節する。ピストン６（該ピストン６は、機能的にピストン５と一体化できる）は、小さな傾斜角の方向への戻し機能を有する。ピストン６のピストン面は、ピストン５のピストン面よりかなり大きい。ピストン６（すなわちそのピストン面）に作用する設定圧力ライン７の設定圧力は、油圧ポンプ１の吐出し圧力ライン１０から、調節弁８およびライン９を介して取り出される。圧力制限弁１１は、この調節弁に直列に連結されている。この調節弁は圧力バランスとして構成されており、従って圧力調節弁として説明することもできる。また、この調節弁は、一方ではライン９の吐出し圧力により作動され、他方では制御ライン１２の制御圧力により作動される。制御ライン１２の制御圧力すなわち制御用油流量は、制御ライン１２に配置される設定可能なチョーク装置１３を介して設定できる。制御ライン１２は、調節可能であってもよい吐出し流量チョーク１６の下流側に配置された作動圧力ライン１５から、油圧ポンプ１の負荷に基づく作動圧力を取り出す。かくして、制御ラインの制御用油流量は、設定可能なチョーク装置１３により簡単に変えることができる。吐出し流量チョーク１６（設定可能であり得る）は、吐出し圧力ライン１０における油圧ポンプ１の吐出し流量を制限する。図１に示す構成では、調節弁８に作用する吐出し圧力および制御圧力は、吐出し流量チョーク１６の前後から取り出される。従って、この場合には出力調整器が構成され、吐出し流量チョーク１６が存在しない場合には、モーメント調整器となる。
モーメント弁１７は、一方では制御ライン１２の圧力により作動され、他方では流量調整ばね機構１８（該機構の押圧力は、ピストン６またはポンプ設定部材３の設定により決定される）により作動される。モーメント弁１７は、制御ライン１２と無加圧排出手段（pressure-less discharge）とを連結することができる。制御ライン１２の制御圧力がモーメント弁１６で設定された値に到達すると、この排出手段が開き始めかつ調節弁８の制御スライドで圧力降下が生じる。調節弁８が開かれ、そして設定圧力ライン７を介して、制御圧力およびピストンによりまたはポンプ設定部材３により作動されるピストン６は吐出し流量が減少する方向に変位される。これにより、同時に、モーメント弁１７の流量調整ばね機構１８が押圧され、これにより、ポンプは出力双曲線に沿って調節される。
図１に示す第１例示実施例では、調節可能なチョーク装置１３が、例えば電気制御形であってもよい流量比例弁１３ａで構成されている。流量比例弁１３ａの閉位置では、出力および吐出し流量の調整は遮断される。
図２に示す第２例示実施例では、第１例示実施例と同じ構成部品には同じ参照番号が付されている。また、第２例示実施例の構造および機能態様は、第１例示実施例の構造および機能態様と同じである。しかしながら、第２例示実施例では、設定可能なチョーク装置１３が、切換え弁１３ｂと、これに並列に配置されたチョーク１３ｃとにより形成されている。適当な場合には、チョーク装置１３と、調節弁８およびモーメント弁１７への制御ライン１２の分岐部との間に別のチョーク１４を設けることができる。この別のチョーク１４は、切換え弁１３ｂが開位置にあるときに、制御ライン１２の制御用油流量を制限する。
図３は、本発明の他の例示実施例を示す概略図である。ポンプ１の出力またはモーメント調整装置２２の設定可能なチョーク装置が、別のスイッチ２１により制御可能である制御装置２０に連結されている。スイッチ２１を適当に設定することにより、ポンプの異なる作動モード（すなわち、出力設定）を設定することができる。図示のスイッチ２１は段階的に調節可能なものであるが、連続的調節モードのスイッチで構成することもできる。かくして、実行される仕事の種類に基づいて、ポンプ１の種々の出力設定を行なうことができる。スイッチ２１は、例えば、掘削機の運転キャブ内に別個配置されるのが特に有効である。また、制御装置２０は、ポンプ１を駆動するディーゼル原動機２５の回転速度を測定する装置２３に連結できる。この構成により、ポンプ１の出力を、ディーゼル原動機の回転速度に基づいて、連続的または段階的に変化させることができる。
図４には本発明の更に別の例示実施例が示されており、この実施例では、図１に示す例示実施例に使用された構成部品と同じ構成部品には同じ参照番号が付されている。第１例示実施例とは異なり、図４に示す例示実施例では、吐出し圧力ライン１０から分岐した２つの作動圧力ライン１５ａ、１５ｂが設けられている。２つの作動圧力ライン１５ａ、１５ｂを用いることにより、異なる負荷に使用できる。例えば、作動圧力ライン１５ａをローダ・ブロックに使用し、作動圧力ライン１５ｂを掘削機のブロックに使用できる。しかしながら、吐出し圧力ライン１０から分岐する作動圧力ラインの個数は、図４の例示実施例に示すような２個に限定されるものではなく、吐出し圧力ライン１０は任意の個数の作動圧力ラインに分岐させることができる。
各作動圧力ライン１５ａ、１５ｂからは制御ライン１２ａ、１２ｂが分岐しており、それぞれの制御ラインには設定可能なチョーク装置１３ａが設けられている。図１に示す例示実施例によれば設定可能なチョーク装置は電気制御可能な流量比例弁１３ａであるが、図４に示す例示実施例では、設定可能なチョーク装置は、第２例示実施例（図２）に示すように、切換え弁と、これに並列に配置されるチョークとにより構成することもできる。２つ以上の作動圧力ラインを設ける場合には、これらの各作動圧力ラインから制御ラインが分岐し、該制御ラインにはそれぞれの設定可能なチョーク装置が設けられる。図４に示すように、２つの制御ライン１２ａ、１２ｂは、選択弁３０を介して、制御ライン１２と選択的にまたは交互に連結可能である。制御ライン１２の機能および効果は、図１に示す第１例示実施例に関連して既に詳細に説明した通りである。
また、図４に示す例示実施例でも、図１および図２に示す例示実施例と同様に、選択弁３０と、調節弁８およびモーメント弁１７への制御ライン１２の分岐部との間にチョーク１４を配置してもよい。しかしながら、図４にはこのチョーク１４は示されていない。また、図１の例示実施例と同様に、吐出し圧力ライン１０に吐出し流量チョーク１６（調節可能なもので構成できる）を配置し、これにより、制御圧力および吐出し圧力を、チョーク１６のそれぞれ上流側および下流側から取り出すように構成できる。適当に調節可能である場合には、この吐出し流量チョーク１６も、図４には示されていない。図４に示す例示実施例の設定可能なチョーク装置１３ａ、１３ａは、油圧ポンプ１の異なる作動モードを設定できるように、図３に示す例示実施例に従って、別個のスイッチ２１を介して、それぞれの制御装置２０に更に連結することができる。図４には、この構成も示されていない。
選択弁３０の作動、および該選択弁３０による作動圧力ライン１５ａ、１５ｂまたは本発明による出力もしくはモーメント調整を制御する負荷の選択は、制御装置２０により同様に行なわれ得る。

Claims (6)

1. ポンプ吐出し流量の無段設定を行なうための油圧式サーボ設定装置を備えた調節可能な油圧ポンプ（１）のための出力調整装置であって、吐出し流量設定が、吐出し圧力ライン（１０）における油圧ポンプ（１）の吐出し圧力および制御ライン（１２）における制御圧力に基づいて決定され、また、前記設定用の装置が、ポンプ設定部材（３）を最大吐出し流量の方向に設定するばね（４）と、吐出し流量を減少させる方向にポンプ設定部材（３）に作用する少なくとも１つのピストン（６）とを有し、該ピストン（６）が、そのピストン面に油圧作動式調節弁（８）を介して吐出し圧力による作用を受けまたは排出手段（１９）に連結され、また、調節弁（８）が制御ライン（１２）における制御圧力により作動され、モーメント弁（１７）が設けられて、このモーメント弁（１７）の閉鎖力が、ポンプ設定部材（３）に連結されかつ吐出し流量設定に基づいて押圧される流量調整ばね機構（１８）により決定され、また、モーメント弁（１７）が、制御ライン（１２）における制御圧力および流量調整ばね機構（１８）の押圧力に基づいて、制御ライン（１２）と排出手段（１９）とを連結するような構成の出力調整装置において、
   調節弁（８）およびモーメント弁（１７）に作用する制御圧力を設定するための、設定可能なチョーク装置（１３）が、ポンプの作動圧力ライン（１５）から分岐する制御ライン（１２）に配置されており、単一又は複数の前記設定可能なチョーク装置（１３）の各々が制御装置（２０）に連結されており、油圧ポンプ（１）の異なる作動モードが、制御装置（２０）を介して、別個のスイッチ（２１）により設定できることを特徴とする出力調整装置。
2. ポンプ吐出し流量の無段設定を行なうための油圧式サーボ設定装置を備えた調節可能な油圧ポンプ（１）のための出力調整装置であって、吐出し流量設定が、吐出し圧力ライン（１０）における油圧ポンプ（１）の吐出し圧力および制御ライン（１２）における制御圧力に基づいて決定され、また、前記設定用の装置が、ポンプ設定部材（３）を最大吐出し流量の方向に設定するばね（４）と、吐出し流量を減少させる方向にポンプ設定部材（３）に作用する少なくとも１つのピストン（６）とを有し、該ピストン（６）が、そのピストン面に油圧作動式調節弁（８）を介して吐出し圧力による作用を受けまたは排出手段（１９）に連結され、また、調節弁（８）が制御ライン（１２）における制御圧力により作動され、モーメント弁（１７）が設けられて、このモーメント弁（１７）の閉鎖力が、ポンプ設定部材（３）に連結されかつ吐出し流量設定に基づいて押圧される流量調整ばね機構（１８）により決定され、また、モーメント弁（１７）が、制御ライン（１２）における制御圧力および流量調整ばね機構（１８）の押圧力に基づいて、制御ライン（１２）と排出手段（１９）とを連結するような構成の出力調整装置において、
   吐出し圧力ライン（１０）が少なくとも２つの作動圧力ライン（１５ａ、１５ｂ）に分岐しており、各作動圧力ライン（１５ａ、１５ｂ）からそれぞれの制御ライン（１２ａ、１２ｂ）が分岐しており、これらの制御ラインにはそれぞれの中間チョーク装置（１３ａ）が設けられ、制御ライン（１２ａ、１２ｂ）が、選択弁（３０）を介して、制御ライン（１２）と選択的に連結可能であり、複数の前記設定可能なチョーク装置（１３）の各々が制御装置（２０）に連結されており、油圧ポンプ（１）の異なる作動モードが、制御装置（２０）を介して、別個のスイッチ（２１）により設定できることを特徴とする出力調整装置。
3. 前記設定可能なチョーク装置（１３）が、電気作動形の流量比例弁（１３ａ）であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の調整装置。
4. 前記設定可能なチョーク装置（１３）が、切換え弁（１３ｂ）および該切換え弁（１３ｂ）に並列に配置されたチョーク（１３ｃ）
   であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の調整装置。
5. 前記制御ライン（１２）において、前記設定可能なチョーク装置（１３）または選択弁（３０）と、調節弁（８）およびモーメント弁（１７）への分岐部との間に、チョーク（１４）が配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の調整装置。
6. 前記吐出し圧力ライン（１０）には、調節可能であってもよい吐出し流量チョーク（１６）が配置されており、このチョーク（１６）で制御圧力が取り出されかつチョーク（１６）の上流側から吐出し圧力が取り出されることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の調整装置。

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