特許 6111116 ポンプ容積制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6111116

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】ポンプ容積制御装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 1/26 20060101AFI20170327BHJP

   F04B 49/12 20060101ALI20170327BHJP

【ＦＩ】

   F04B1/26 101

   F04B49/12

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-70059(P2013-70059)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-194159(P2014-194159A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2015年11月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】ＫＹＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】岩名地 哲也

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１４８４６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ １／００− ７／０６

Ｆ０４Ｂ ４９／００−５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

斜板の傾転角に応じてポンプのポンプ容積を可変とするポンプ容積制御装置であって、
傾転駆動圧が高くなるほど、ポンプ容積が小さくなる方向に前記斜板を傾転させる傾転ピストンと、
スプールが移動することで傾転駆動圧を調節するポンプ容積切換弁と、
前記斜板の傾転角に応じて前記スプールを付勢する流量制御スプリングと、
前記ポンプのポンプ吐出圧に応じて移動する馬力制御ピストンと、
前記斜板の傾転角に応じて前記馬力制御ピストンを付勢する馬力制御スプリングと、
前記馬力制御ピストンと前記スプールとの間に設けられる間隙と、を備え、
前記間隙を持つ流量制御状態では、流量制御信号圧により前記スプールに作用する力に応じて前記スプールが移動することで傾転駆動圧が調節され、
前記スプールが前記馬力制御ピストンに押される馬力制御状態では、ポンプ吐出圧により前記馬力制御ピストンに作用する力に応じて前記スプールが移動することで傾転駆動圧が調節されることを特徴とするポンプ容積制御装置。

【請求項2】

前記馬力制御ピストンと前記スプールとの間にロッドが設けられることを特徴とする請求項１に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項3】

前記スプールと前記ロッドと前記馬力制御ピストンとが同一軸上に配置されることを特徴とする請求項２に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項4】

前記スプールは、前記流量制御状態では流量制御信号圧が高まるのに伴って傾転駆動圧を低くする方向に移動し、前記馬力制御状態ではポンプ吐出圧が高まるのに伴って傾転駆動圧を高める方向に移動することを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項5】

前記ロッドに対してその軸方向に移動可能に設けられるリテーナと、
前記斜板が傾転する動作によって前記リテーナを移動させるリテーナ移動機構と、を備え、
前記馬力制御スプリングは前記リテーナと前記ロッドとの間に介装され、
前記流量制御スプリングは前記スプールと前記リテーナの間に介装されることを特徴とする請求項４に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項6】

前記リテーナ移動機構は、前記傾転ピストンと前記リテーナとを連結するリンクを備えることを特徴とする請求項５に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項7】

前記リテーナ移動機構は、前記リンクを摺動自在に支持するガイドを備えることを特徴とする請求項６に記載のポンプ容積制御装置。

【請求項8】

前記馬力制御スプリングを圧縮する方向に付勢するアジャスタスプリングと、
前記アジャスタスプリングのバネ力を調整する馬力制御アジャスタ機構と、を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のポンプ容積制御装置。

【請求項9】

前記馬力制御ピストンによって画成されポンプ吐出圧が導かれる第一圧力室と、
前記馬力制御ピストンによって画成され馬力制御信号圧が導かれる第二圧力室と、を備え、
前記馬力制御状態では馬力制御信号圧が高まるのに伴って前記馬力制御ピストンが前記スプールを傾転駆動圧を低くする方向に移動させることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載のポンプ容積制御装置。

【請求項10】

前記ポンプ容積切換弁は、
前記スプールが摺動自在に挿入されるスリーブと、
前記スリーブの位置を調整するポンプ容積切換アジャスタ機構と、を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のポンプ容積制御装置。

【請求項11】

前記スプールは、前記流量制御状態では流量制御信号圧が高まるのに伴って傾転駆動圧を高める方向に移動し、前記馬力制御状態ではポンプ吐出圧が高まるのに伴って傾転駆動圧を高める方向に移動することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のポンプ容積制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可変容積ポンプのポンプ容積を制御するポンプ容積制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の作業機に搭載される油圧機器の圧力源には、エンジンによって回転駆動される可変容積ポンプが使用される。

【0003】

特許文献１には、可変容積ポンプのポンプ容積を調節する斜板と、この斜板を傾転させる傾転ピストンと、この傾転ピストンに導かれる傾転駆動圧を調節する電気制御レギュレータと、を備えるポンプ容積制御装置が開示されている。

【0004】

このレギュレータは、スプールが移動することで傾転ピストンに導かれる傾転駆動圧を調節するサーボ切換弁と、スプールを流量制御側レバーを介して移動させる流量制御用ピストンと、スプールを馬力制御側レバーを介して移動させる馬力制御用ピストンと、を備える（特許文献１の図１７、図１８参照）。

【0005】

通常の運転時には、制御信号に応じて移動する流量制御用ピストンの作動によって流量制御側レバーを介してスプールが移動することでポンプの流量制御が行われる。

【0006】

制御系に異常が生じた運転時や、ポンプの負荷が上昇し、ポンプの入力動力がエンジン等の駆動力を上まわろうとした時には、ポンプ吐出圧に応じて移動する馬力制御用ピストンの作動によって馬力制御側レバーを介してスプールが移動することでポンプの流量制御が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−２８２４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、このような従来のポンプ容積制御装置にあっては、流量制御用ピストン、馬力制御用ピストンの動きが流量制御側レバー、馬力制御側レバーを介してサーボ切換弁のスプールに伝達されるため、リンク機構のガタや摩擦に起因する伝達遅れによってサーボ切換弁の作動応答性が悪くなる。そのため、ポンプ容積を的確に制御することが難しいという問題があった。

【0009】

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、可変容積ポンプのポンプ容積を的確に制御できるポンプ容積制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、斜板の傾転角に応じてポンプのポンプ容積を可変とするポンプ容積制御装置であって、傾転駆動圧が高くなるほど、ポンプ容積が小さくなる方向に斜板を傾転させる傾転ピストンと、スプールが移動することで傾転駆動圧を調節するポンプ容積切換弁と、斜板の傾転角に応じてスプールを付勢する流量制御スプリングと、ポンプのポンプ吐出圧に応じて移動する馬力制御ピストンと、斜板の傾転角に応じて馬力制御ピストンを付勢する馬力制御スプリングと、馬力制御ピストンとスプールとの間に設けられる間隙と、を備え、間隙を持つ流量制御状態では、流量制御信号圧によりスプールに作用する力に応じてスプールが移動することで傾転駆動圧が調節され、スプールが馬力制御ピストンに押される馬力制御状態では、ポンプ吐出圧により馬力制御ピストンに作用する力に応じてスプールが移動することで傾転駆動圧が調節されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、流量制御状態において、流量制御信号圧と流量制御スプリングの釣り合う位置にスプールが移動することで傾転駆動圧が調節され、流量制御信号圧に応じてポンプ容積が制御される。

【0012】

一方、馬力制御状態において、ポンプ吐出圧により馬力制御ピストンに作用する力に応じてスプールが移動することで傾転駆動圧が調節され、ポンプ吐出圧に応じてポンプ容積が制御される。

【0013】

馬力制御状態において、馬力制御ピストンがスプールを押して移動することにより、ポンプ容積切換弁の作動応答性を高められ、ポンプ容積を的確に制御することできる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係るポンプ容積制御装置の油圧回路図である。

【図2】可変容積ポンプ及びポンプ容積制御装置の断面図である。

【図3】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図4】スタンバイ状態におけるポンプ容積制御装置の動作を示す断面図である。

【図5】流量制御状態におけるポンプ容積制御装置の動作を示す断面図である。

【図6】馬力制御状態におけるポンプ容積制御装置の動作を示す断面図である。

【図7】流量制御信号圧と制御流量の関係を示す特性図である。

【図8】ポンプ吐出圧と制御流量の関係を示す特性図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係るポンプ容積制御装置の油圧回路図である。

【図10】流量制御信号圧と制御流量の関係を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

【0016】

（第１実施形態）
図１に示すポンプ容積制御装置１０は、油圧ショベルに搭載される油圧機器の圧力源に設けられ、可変容積ポンプ１００（以下、単に「ポンプ１００」と称する。）のポンプ容積（ポンプ押しのけ容積）を制御するものである。

【0017】

ポンプ１００は、タンク１０１の作動油を吸込通路１０３を通じて吸込み、圧力Ｐに加圧した作動油を吐出通路１０４に吐出する。吐出通路１０４を通じて送られる作動油は、油圧ショベルのブームを駆動する油圧シリンダ（図示省略）に供給される。

【0018】

なお、作動油は、ブームに限らず、アームまたはバケット等を駆動する油圧シリンダや走行、旋回等を駆動する油圧モータに供給される構成としてもよい。

【0019】

なお、本実施形態では、作動流体として作動油を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等を用いてもよい。

【0020】

ポンプ１００は、エンジン１０９によって駆動される斜板式ピストンポンプが用いられる。ポンプ１００は、斜板１５の傾転角に応じてポンプ容積を変更可能に構成されている。

【0021】

ポンプ容積制御装置１０は、斜板１５の傾転角を変える傾転ピストン１６と、この傾転ピストン１６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃを調節するレギュレータ３０と、を備える。

【0022】

油圧ショベルに搭載されるコントローラ（図示省略）は、オペレータのレバー操作量に基づく操作信号を受信し、この操作信号に応じて油圧回路に設けられる電磁比例制御弁（図示省略）等の作動を制御することで、パイロット油圧としての流量制御信号圧Ｐｉを調節するようになっている。この流量制御信号圧Ｐｉがポンプ容積制御信号通路１０８を通じてレギュレータ３０に導かれる。なお、本実施形態では、電磁比例制御弁を用いて流量制御信号圧Ｐｉを調節するが、オペレータのレバー操作量をパイロットバルブ等で直接パイロット油圧として流量制御信号圧Ｐｉを調節するようにしてもよい。

【0023】

レギュレータ３０には、他の信号圧としてポンプ１００のポンプ吐出圧Ｐが導かれる。レギュレータ３０は、ポンプ吐出圧Ｐに応じて流量制御状態と馬力制御状態とに切換わる。

【0024】

ポンプ吐出圧Ｐが設定値より低い流量制御状態では、レギュレータ３０は流量制御信号圧Ｐｉに応じて傾転ピストン１６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃを調節する。

【0025】

一方、ポンプ吐出圧Ｐが設定値以上に高まると、流量制御状態から馬力制御状態に切換わる。馬力制御状態では、レギュレータ３０はポンプ吐出圧Ｐに応じて傾転ピストン１６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃを調節する。

【0026】

さらに、油圧ショベルのコントローラは、高負荷モードと低負荷モードに切換えられる。高負荷モードでは後述するようにポンプ１００の負荷を高めるために馬力制御信号圧Ｐｐwが高く調節される一方、低負荷モードではポンプ１００の負荷を低くするために馬力制御信号圧Ｐｐwが低められる。レギュレータ３０には、馬力制御信号通路１０７を通じて馬力制御信号圧Ｐｐwが導かれる。コントローラは、運転モードに応じて油圧回路に設けられる電磁弁（図示省略）の作動を制御することで馬力制御信号圧Ｐｐwを高負荷モード用信号圧と低負荷モード用信号圧に切換える。

【0027】

図２は、ポンプ１００の断面図である。ポンプ１００は、エンジン１０９によって回転駆動されるシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２に設けられる複数のシリンダ１４内を往復動するピストン１３と、ピストン１３が追従する斜板１５と、を備える。

【0028】

シリンダブロック１２にはシャフト１が固定されている。シャフト１の先端部はポンプハウジング１７に軸受２を介して回転自在に支持され、シャフト１の中央部はポンプカバー１９に軸受３を介して回転自在に支持される。シャフト１の基端部１Ａにエンジン１０９の動力が伝達される。

【0029】

斜板１５はポンプハウジング１７に傾転軸受９を介して揺動自在に支持される。斜板１５の傾転角が変わることにより、ピストン１３のシリンダ１４に対するストロークが変わり、ポンプ容積が変わる。

【0030】

斜板１５を傾転方向に付勢する傾転付勢手段として、斜板１５の揺動中心軸Ｓがシリンダブロック１２の回転軸Ｃに対してオフセットされる。斜板１５は各ピストン１３から受ける反力を合わせた力によって傾転角が大きくなる方向に付勢される。

【0031】

なお、上述した構成に限らず、傾転付勢手段として、斜板１５とポンプハウジング１７の間にスプリングやピストンを介装してもよい。

【0032】

傾転ピストン１６は、ポンプハウジング１７に形成される傾転シリンダ１８に摺動自在に収容される。傾転ピストン１６及び傾転シリンダ１８は、シリンダブロック１２の回転軸Ｃ及び後述するスプール軸Ｏと平行に延びるように配置される。

【0033】

傾転ピストン１６の先端は、シュー８を介して斜板１５の突出部１６Ａに摺接する。傾転ピストン１６と傾転シリンダ１８の間には傾転駆動圧室６が画成される。レギュレータ３０から傾転駆動圧室６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが高まるのに伴って傾転ピストン１６が図１にて右方向に移動し、シュー８を介して斜板１５を傾転角が小さくなる方向に傾転させる。

【0034】

ポンプハウジング１７には傾転シリンダ１８内に突出するプラグ７が螺合して設けられる。傾転ピストン１６の基端がプラグ７の先端面に当接することにより、斜板１５の最大傾転角が規定される。

【0035】

図２、図３に示すように、レギュレータ３０は、ポンプハウジング１７に取り付けられるレギュレータハウジング２９を備える。

【0036】

レギュレータハウジング２９の内部には、ポンプ容積切換弁４０、流量制御スプリング４９、馬力制御ピストン６０、馬力制御スプリング３１、３２、及びロッド３５等が、ポンプ容積切換弁４０が有するスプール４１のスプール軸Ｏ方向に並んで収容される。

【0037】

ポンプ容積切換弁４０は、筒状のスリーブ５０と、このスリーブ５０に対してスプール軸Ｏ方向について摺動自在に収容されるスプール４１と、を備える。

【0038】

スリーブ５０の基端部にはプラグ５６が螺合して取り付けられる。スプール４１は、流量制御スプリング４９によってプラグ５６に向かう方向（図３にて左方向）に付勢され、スプール４１の基端面がプラグ５６の先端面に当接することによってそのストロークが規制される。

【0039】

スプール４１にはその基端に開口して軸方向に延びる軸孔４３が形成される。この軸孔４３にはピン５８が摺動自在に収容される。スプール４１の軸孔４３とピン５８の先端の間には信号圧室５５が画成される。スプール４１及びピン５８は、その基端がプラグ５６に当接することによって、図２、図３にて左方向に移動することが規制される。

【0040】

信号圧室５５には、オペレータのレバー操作量に応じた流量制御信号圧Ｐｉがポンプ容積制御信号通路１０８（図１参照）を通じて導かれる。

【0041】

ポンプ容積制御信号通路１０８は、レギュレータハウジング２９のポート２８と、スリーブ５０の信号圧ポート５３と、スプール４１の背圧ポート４４と、によって構成される。レギュレータハウジング２９のポート２８には、これに接続する配管（図示省略）を通じて流量制御信号圧Ｐｉが導かれる。

【0042】

スリーブ５０とスプール４１の基端部とプラグ５６の間には背圧室５７が画成される。この背圧室５７は背圧ポート５４を通じてポンプ１００のレギュレータハウジング２９内の中央室２１に連通される。中央室２１はドレン通路（図示省略）を通じてタンク１０１（図１参照）と連通している。背圧室５７がタンク１０１に連通することにより、スプール４１が円滑に移動するようになっている。

【0043】

スリーブ５０には、傾転ピストン１６の傾転駆動圧室６（図２参照）に連通する傾転駆動圧ポート５２と、元圧通路１０５（図１参照）に通じる元圧ポート５１が形成される。元圧ポート５１には元圧通路１０５（図１参照）を通じてポンプ吐出圧Ｐが元圧として導かれる。

【0044】

スプール４１には、レギュレータハウジング２９内の中央室２１を通じてタンク１０１に連通するタンクポート４８が形成される。

【0045】

スプール４１の外周には環状に突出するランド部４７が形成される。このランド部４７がスプール軸Ｏ方向に移動することにより、傾転駆動圧ポート５２に対して元圧ポート５１とタンクポート４８が選択的に連通し、傾転駆動圧ポート５２に生じる傾転駆動圧Ｐｃが調節される。

【0046】

スプール４１が流量制御スプリング４９に付勢されることによって図２、図３に示すように左方向に移動した状態では、元圧ポート５１と傾転駆動圧ポート５２とが連通し、元圧通路１０５から導かれるポンプ吐出圧Ｐによって傾転駆動圧ポート５２に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが上昇する。傾転駆動圧Ｐｃが上昇するのに応じて傾転ピストン１６が斜板１５を傾転角が小さくなる方向に傾転させることにより、ポンプ容積が減少する。

【0047】

流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴って、スプール４１が図２、図３において右方向に移動することで、タンクポート４８と傾転駆動圧ポート５２とが連通し、タンク通路１０６を通じてタンクポート４８に導かれるタンク圧Ｐｔによって傾転駆動圧ポート５２に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが低下する。傾転駆動圧Ｐｃが低下するのに応じて傾転ピストン１６が斜板１５を傾転角が大きくなる方向に傾転させることにより、ポンプ容積が増大する。

【0048】

スリーブ５０はレギュレータハウジング２９内にスプール軸Ｏ方向に移動可能に挿入されており、スリーブ５０の位置をスプール軸Ｏ方向について調整できるようになっている。

【0049】

ポンプ容積切換アジャスタ機構５９は、スリーブ５０の基端部の外周に形成されるネジ部６４と、このネジ部６４に螺合するカバー４５及び緩み止め用のナット４６と、を備える。カバー４５は、レギュレータハウジング２９の開口端に当接するように固定される。

【0050】

ポンプ容積切換アジャスタ機構５９によってカバー４５に対するスリーブ５０の螺合位置が調整されることにより、スリーブ５０がポンプハウジング１７に対してスプール軸Ｏ方向に移動する。これにより、流量制御スプリング４９のバネ荷重が変わり、流量制御信号圧Ｐｉに応じてスプール４１がポジションａ、ｂ（図１参照）に切換わるタイミングが調整される。

【0051】

なお、これに限らず、レギュレータハウジング２９とスリーブ５０は、一体形成してもよい。

【0052】

スプール４１は、スリーブ５０の開口端から突出する先端部を有し、この先端部にスプール側バネ受け４２が取り付けられる。このスプール側バネ受け４２にコイル状の流量制御スプリング４９の一端が着座する。

【0053】

レギュレータハウジング２９内には、ロッド３５が設けられており、ロッド３５の外周面に摺動可能に筒状のリテーナ２５が取り付けられている。リテーナ２５には軸孔２６がスプール軸Ｏ上に延びるように形成されており、円柱状のロッド３５はその外周面がリテーナ２５の軸孔２６に摺動自在に挿入される。

【0054】

リテーナ２５にはリテーナ側バネ受け２４が取り付けられ、このリテーナ側バネ受け２４に流量制御スプリング４９の一端が着座する。流量制御スプリング４９は、スプール側バネ受け４２とリテーナ側バネ受け２４の間に圧縮して介装される。

【0055】

リテーナ２５には、リンク７１が固定されている。リンク７１は、リテーナ２５と傾転ピストン１６を連結する部材であり、レギュレータハウジング２９内とポンプハウジング１７内にわたって設けられる。リンク７１の一端は、リテーナ２５の外周に嵌合して結合される。リンク７１の他端は、傾転ピストン１６の外周溝に嵌合して結合される。

【0056】

リンク７１及び傾転ピストン１６は、斜板１５が傾転する動作に連動してスプール軸Ｏ方向にリテーナ２５を移動させるリテーナ移動機構７０を構成する。

【0057】

なお、リテーナ移動機構７０は、上述した構成に限らず、リテーナ２５を傾転ピストン１６を介さずに斜板１５に連動させる構成としてもよい。

【0058】

図２に示すように、ポンプハウジング１７には、リンク７１を摺動自在に支持するガイド７２が設けられる。ロッド状のガイド７２の基端部はポンプハウジング１７に固定され、ガイド７２の先端部はリンク７１の孔に摺動自在に挿入される。ガイド７２はスプール軸Ｏと平行に延びるように形成されている。

【0059】

リンク７１がガイド７２に摺動自在に支持されることにより、リテーナ２５、流量制御スプリング４９、及び馬力制御スプリング３１、３２がスプール軸Ｏに対して振れる動きを抑えられる。

【0060】

レギュレータ３０は、ポンプ１００のポンプ吐出圧Ｐに応じてスプール４１をスプール軸Ｏ方向に移動して傾転駆動圧Ｐｃを調節することにより、ポンプ１００の負荷を抑える馬力制御を行う機能も有している。

【0061】

この馬力制御に関して、図２、図３に示すように、レギュレータ３０は、ポンプ吐出圧Ｐに応じてスプール軸Ｏ方向に移動する馬力制御ピストン６０と、斜板１５の傾転角に応じて馬力制御ピストン６０をスプール軸Ｏ方向に付勢する馬力制御スプリング３１、３２と、馬力制御ピストン６０とスプール４１との間に設けられるロッド３５と、を備える。

【0062】

ロッド３５はその先端が間隙３９を持ってスプール４１の先端に対向するように配置される。

【0063】

ロッド３５の基端部には、環状に突出する鍔部３８が形成される。この鍔部３８とリテーナ２５の間に馬力制御スプリング３１、３２が介装される。

【0064】

馬力制御スプリング３１、３２は、互いに線材の巻径が異なるコイル状に形成される。巻径の大きい馬力制御スプリング３１の内側に巻径の小さい馬力制御スプリング３２が配置される。図２に示すように斜板１５の傾転角が最大になった状態で、巻径の大きい馬力制御スプリング３１はリテーナ２５とロッド３５の間に圧縮される一方、巻径の小さい馬力制御スプリング３２はその一端がリテーナ２５から離れている。斜板１５の傾転角が所定値より小さくなると、馬力制御スプリング３２の両端がリテーナ２５とロッド３５に当接して圧縮される。これにより、馬力制御ピストン６０に付与される馬力制御スプリング３１、３２のバネ力が段階的に高まる。

【0065】

なお、これに限らず、リテーナ２５とロッド３５の間に１本または３本以上の馬力制御スプリングを設けてもよい。

【0066】

図２に示すように、レギュレータハウジング２９には、馬力制御スプリング３１のバネ荷重を調整するアジャスタスプリング８２及び馬力制御アジャスタ機構８３が設けられる。

【0067】

コイル状のアジャスタスプリング８２は、ロッド３５に連結されるアジャスタリンク８１と、このアジャスタリンク８１に摺動自在に挿入されるアジャスタロッド８４との間に圧縮して介装される。

【0068】

レギュレータハウジング２９の一端を閉塞するカバー８６にアジャスタスクリュ８５が螺合して設けられ、このアジャスタスクリュ８５はアジャスタロッド８４の基端に当接する。アジャスタスクリュ８５には緩み止め用ナット８７が締結される。

【0069】

アジャスタスプリング８２、アジャスタロッド８４、及びアジャスタスクリュ８５は、同一軸上に配置される。

【0070】

なお、アジャスタロッド８４とアジャスタスクリュ８５は、一体形成してもよい。

【0071】

カバー８６に対するアジャスタスクリュ８５の螺合位置を変えてアジャスタスプリング８２のバネ荷重を調節することにより、ロッド３５がスプール軸Ｏ方向に移動し、馬力制御スプリング３１のバネ荷重が調節される。

【0072】

図２、図３に示すように、レギュレータハウジング２９内には筒状の馬力制御シリンダ７６が設けられ、この馬力制御シリンダ７６に馬力制御ピストン６０が摺動自在に挿入される。

【0073】

なお、これに限らず、レギュレータハウジング２９と馬力制御シリンダ７６は、一体形成してもよい。

【0074】

馬力制御シリンダ７６から突出する馬力制御ピストン６０の先端面がロッド３５の基端面に当接する。

【0075】

なお、これに限らず、ロッド３５を馬力制御ピストン６０と一体形成してもよい。

【0076】

馬力制御ピストン６０には軸孔６２が形成され、この軸孔６２にピン６１が挿入される。軸孔６２内にはピン６１の先端面によって第一圧力室６３が画成される。この第一圧力室６３は、馬力制御ピストン６０の通孔６７と、馬力制御シリンダ７６の通孔７７と、レギュレータハウジング２９の通孔２７（図２参照）とを通じて吐出通路１０４（図１参照）に連通する。第一圧力室６３には、吐出通路１０４を通じてポンプ吐出圧Ｐが導かれる。

【0077】

ポンプ吐出圧Ｐが上昇するのに伴って、馬力制御ピストン６０が図２、図３にて左方向に移動し、馬力制御スプリング３１、３２のバネ力が大きくなる。

【0078】

馬力制御ピストン６０の外周には、環状の段付き部６５が形成される。この段付き部６５と馬力制御シリンダ７６の間には第二圧力室６６が画成される。

【0079】

第二圧力室６６には、前述したようにコントローラの指令により運転モードを切換える馬力制御信号圧Ｐｐwが馬力制御信号通路１０７（図１参照）を通じて導かれる。馬力制御信号通路１０７は、レギュレータハウジング２９の通孔２２と、馬力制御シリンダ７６の通孔７８と、によって構成される。

【0080】

馬力制御信号圧Ｐｐwが上昇すると、馬力制御ピストン６０が図２、図３にて右方向に移動し、馬力制御スプリング３１、３２のバネ力が小さくなる。

【0081】

スプール４１とリテーナ２５とロッド３５と馬力制御ピストン６０とは、スプール軸Ｏ上に並ぶように配置される。これにより、ロッド３５の両端には、スプール４１と馬力制御ピストン６０とからの力が同一軸上に作用することとなる。

【0082】

なお、上述した構成に限らず、ロッド３５をレギュレータハウジング２９に対して案内する機構を設けてもよい。この場合には、ロッド３５をスプール軸Ｏに対してオフセットすることができる。

【0083】

次に、ポンプ容積制御装置１０の動作について説明する。

【0084】

図２〜図５を参照して、スプール４１とロッド３５の間に間隙３９が設けられ、流量制御信号圧Ｐｉと流量制御スプリング４９のバネ力が釣り合うようにスプール４１が移動し、傾転駆動圧室６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが調節される流量制御状態の動作について説明する。

【0085】

図２、図３には、油圧ショベルのエンジン１０９の運転が停止されたポンプ１００の停止状態を示す。この停止状態では、流量制御信号圧Ｐｉが低いため、スプール４１は流量制御スプリング４９のバネ力によって左方向に移動し、元圧ポート５１と傾転駆動圧ポート５２とが連通している。ポンプ１００の運転が停止さているので、ポンプ吐出圧Ｐが略ゼロになるため、傾転ピストン１６がプラグ７に当接し、斜板１５が最大傾転角位置に保持される。

【0086】

図４は、油圧ショベルのエンジン１０９が運転され、ポンプ１００が作動し、ブームを駆動する油圧シリンダが停止したポンプ１００のスタンバイ状態を示す。このスタンバイ状態では、信号圧室５５に導かれる流量制御信号圧Ｐｉが低く調節されるようなっており、元圧ポート５１と傾転駆動圧ポート５２とが連通したまま、ポンプ１００が運転されるのに伴って元圧通路１０５から導かれるポンプ吐出圧Ｐが高まることによって、傾転駆動圧ポート５２から傾転駆動圧室６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが上昇する。その結果、傾転駆動圧Ｐｃを受ける傾転ピストン１６は矢印Ｂで示すように右方向に移動し、斜板１５が矢印Ｃで示す方向に傾転し、斜板１５がストッパ５に当接する最小傾転角位置に保持される。

【0087】

図５は、ポンプ１００から吐出される作動油によって油圧シリンダが伸縮作動するポンプ１００の流量制御状態を示す。この流量制御状態では、オペレータのレバー操作に基づいて信号圧室５５に導かれる流量制御信号圧Ｐｉが高められる。このように流量制御信号圧Ｐｉが高められると、スプール４１は流量制御スプリング４９のバネ力に抗して右方向に移動し、タンクポート４８と傾転駆動圧ポート５２とが連通する。これにより、タンクポート４８から導かれるタンク圧Ｐｔによって傾転駆動圧ポート５２から傾転駆動圧室６に導かれる傾転駆動圧Ｐｃが低くなる。その結果、傾転駆動圧Ｐｃを受ける傾転ピストン１６は図５に矢印Ｄで示すように左方向に移動し、斜板１５が矢印Ｅで示す方向に傾転し、傾転ピストン１６がプラグ７に当接する最大傾転角位置に向かって移動する。このときに傾転ピストン１６に連結されたリンク７１は図５において左方向に移動することにより、リテーナ２５を介して流量制御スプリング４９が圧縮される。流量制御スプリング４９のバネ力とスプール４１が受ける流量制御信号圧Ｐｉとが釣り合うようにリテーナ２５及び傾転ピストン１６が移動することで斜板１５が傾転し、ポンプ容積が制御される。

【0088】

図７は、流量制御状態において流量制御信号圧Ｐｉとポンプ１００から油圧シリンダ（図示省略）に供給される制御流量Ｑとの関係を示す特性図である。これに示すように、流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴って制御流量Ｑが次第に高まる正流量制御が行われる。なお、上述した斜板１５がストッパ５に当接するスタンバイ状態は、図７の特性図において流量制御信号圧Ｐｉが最低設定値となる点Ｌにおける作動状態である。傾転ピストン１６がプラグ７に当接する最大傾転角位置にある流量制御状態は、図７の特性図において流量制御信号圧Ｐｉが最大設定値まで高められる点Ｈにおける作動状態である。

【0089】

ポンプ容積制御装置１０は、スプール４１とロッド３５の間に間隙３９が設けられる流量制御状態では、図７に示すように、流量制御信号圧Ｐｉが高くなるほど制御流量Ｑが増えるように、ポンプ１００から油圧シリンダに供給される作動油の制御流量Ｑを調整する。

【0090】

ところで、ポンプ１００のポンプ吐出圧Ｐ（負荷）が設定値より高まると、図６に示すように第一圧力室６３でポンプ吐出圧Ｐを受ける馬力制御ピストン６０がスプール４１に近づく方向に移動する。図６は、馬力制御ピストン６０が移動してロッド３５の先端がスプール４１に当接した馬力制御状態を示す。

【0091】

この馬力制御状態では、流量制御信号圧Ｐｉと、ポンプ吐出圧Ｐに基づく信号圧と、流量制御スプリング４９のバネ力と、馬力制御スプリング３１、３２のバネ力等とが釣り合うように、馬力制御ピストン６０とロッド３５とスプール４１が一緒に移動する。

【0092】

図６に示す状態からさらにポンプ吐出圧Ｐが高まると、馬力制御ピストン６０がロッド３５を介してスプール４１を押すことにより、スプール４１が左方向に移動し、タンクポート４８と傾転駆動圧ポート５２とが連通した状態から元圧ポート５１と傾転駆動圧ポート５２が連通した状態に切換わる。これにより、傾転駆動圧Ｐｃが高められ、傾転ピストン１６がプラグ７から離れて傾転角を小さくする矢印Ｆで示す右方向に移動する。このときに傾転ピストン１６に連結されたリンク７１は図６において右方向に移動することにより、リテーナ２５を介して流量制御スプリング４９が伸長されるとともに、馬力制御スプリング３１、３２が圧縮される。強制的にスプール４１を移動させることによって、傾転ピストン１６を矢印Ｆ方向へ移動させ、斜板１５を矢印Ｇ方向へ移動させることとなり、ポンプ容積が減少する。

【0093】

図８は、馬力制御状態においてポンプ吐出圧Ｐとポンプ１００から油圧シリンダに供給される制御流量Ｑとの関係を示す特性図である。これに示すように、ポンプ吐出圧Ｐが高まるのに伴って制御流量Ｑが減少する等馬力特性（ポンプ吐出圧Ｐと制御流量Ｑの積が略一定である特性）が得られる。なお、前述した図６に示す状態は、図８の特性図において制御流量Ｑが最大値となる点Ｊにおける作動状態である。

【0094】

なお、前述したように、コントローラの指令に基づいて馬力制御ピストン６０に導かれる馬力制御信号圧Ｐｐwは、高負荷モードで高く調節される一方、低負荷モードで低められる。低負荷モードで第二圧力室６６に導かれる馬力制御信号圧Ｐｐwが低められると、これを受ける馬力制御ピストン６０がロッド３５及びスプール４１と一緒に図６にて左方向に移動し、傾転駆動圧Ｐｃが高められる。これにより、ポンプ容積が減少し、ポンプ１００の負荷が低くなる。

【0095】

図８において、実線は高負荷モードの特性であり、破線は低負荷モードの特性である。低負荷モードでは、高負荷モードに比べてポンプ吐出圧Ｐが低くなるとともに、制御流量Ｑが減少し、ポンプ１００の負荷（仕事率）が低くなる。

【0096】

以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0097】

〔１〕ポンプ容積制御装置１０のレギュレータ３０は、スプール４１がスプール軸Ｏ方向に移動することで傾転駆動圧Ｐｃを調節するポンプ容積切換弁４０と、斜板１５の傾転角に応じてスプール４１をスプール軸Ｏ方向に付勢する流量制御スプリング４９と、ポンプ吐出圧Ｐに応じてスプール軸Ｏ方向に移動する馬力制御ピストン６０と、斜板１５の傾転角に応じて馬力制御ピストン６０をスプール軸Ｏ方向に付勢する馬力制御スプリング３１、３２と、馬力制御ピストン６０とスプール４１との間に設けられる間隙３９と、を備える。

【0098】

馬力制御ピストン６０とスプール４１との間に間隙３９を持つ流量制御状態では、流量制御信号圧Ｐｉによりスプール４１に作用する力に応じてスプール４１が移動することで傾転駆動圧Ｐｃが調節される。これにより、オペレータのレバー操作量に応じて油圧シリンダに供給される作動油の制御流量Ｑが制御できる。

【0099】

一方、馬力制御ピストン６０とスプール４１との間に間隙３９を持たず、スプール４１が馬力制御ピストン６０に押される馬力制御状態では、ポンプ吐出圧Ｐにより馬力制御ピストン６０に作用する力に応じてスプール４１が移動することで傾転駆動圧Ｐｃが調節される。その結果、ポンプ１００の負荷が過大になってエンジン１０９の運転が停止するエンスト等を起こすことを防止できる。

【0100】

馬力制御状態では、馬力制御ピストン６０にスプール４１が押されることで移動する。馬力制御ピストン６０とスプール４１とは、回転結合部等を持たないため、ガタや摩擦に起因する伝達遅れが生じることがない。その結果、ポンプ容積切換弁４０の作動応答性を高められ、ポンプ容積の制御誤差を減らすことできる。

【0101】

〔２〕レギュレータ３０では、スプール４１と馬力制御ピストン６０との間にロッド３５が設けられる。

【0102】

馬力制御状態では、馬力制御ピストン６０にロッド３５を介してスプール４１が押されることで移動する。

【0103】

〔３〕レギュレータ３０では、スプール４１とロッド３５と馬力制御ピストン６０とが同一軸上に配置される。

【0104】

スプール４１とロッド３５と馬力制御ピストン６０とが同一軸上で並んで移動することにより、スプール４１、ロッド３５、及び馬力制御ピストン６０が円滑に移動し、ポンプ容積切換弁４０の作動応答性を高められる。

【0105】

〔４〕スプール４１は、流量制御状態では流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴って傾転駆動圧Ｐｃを低くする方向に移動し、馬力制御状態ではポンプ吐出圧Ｐが高まるのに伴って傾転駆動圧Ｐｃを高める方向に移動する。

【0106】

これにより、流量制御状態では流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴ってポンプ容積を増大させる正流量制御が行われる。一方、馬力制御状態ではポンプ吐出圧Ｐが高まるのに伴ってポンプ容積を減少させる馬力制御が行われる。

【0107】

〔５〕レギュレータ３０は、ロッド３５に対してその軸方向に移動可能に設けられるリテーナ２５と、斜板１５が傾転する動作によってリテーナ２５を移動させるリテーナ移動機構７０と、を備え、馬力制御スプリング３１、３２はリテーナ２５とロッド３５との間に介装され、流量制御スプリング４９はスプール４１とリテーナ２５の間に介装される。

【0108】

これにより、斜板１５が傾転する動作に連動してリテーナ２５が移動し、リテーナ２５を介して馬力制御スプリング３１、３２が伸縮するとともに、流量制御スプリング４９が伸縮する。これにより、流量制御状態では、ロッド３５がスプール４１に間隙３９を持ち、流量制御スプリング４９のバネ力と流量制御信号圧Ｐｉが釣り合うように傾転駆動圧Ｐｃを調節し、流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴ってポンプ容積を増大させる正流量制御が行われる。一方、馬力制御状態では、ロッド３５がスプール４１に当接し、強制的にスプール４１を押すことにより傾転駆動圧Ｐｃを調節する。

【0109】

〔６〕リテーナ移動機構７０は、傾転ピストン１６とリテーナ２５とを連結するリンク７１を備える。

【0110】

傾転ピストン１６の動きがリンク７１を介してリテーナ２５に伝達されることにより、リテーナ移動機構７０の構造を簡素化することができる。

【0111】

さらに、リンク７１は、傾転ピストン１６とリテーナ２５の位置関係を固定し、回転結合部等を持たないため、ガタや摩擦に起因する伝達遅れが生じることがない。その結果、ポンプ容積切換弁４０の作動応答性を高められ、ポンプ容積の制御誤差を減らすことができる。

【0112】

〔７〕リテーナ移動機構７０は、リンク７１を摺動自在に支持するガイド７２を備える。

【0113】

リンク７１がガイド７２に摺動自在に支持されることにより、リンク７１及びリテーナ２５がガイド７２に沿って移動し、リテーナ２５及びロッド３５がスプール軸Ｏに対して振れる動きを抑えられる。

【0114】

〔８〕レギュレータ３０は、馬力制御スプリング３１、３２を圧縮する方向にロッド３５を付勢するアジャスタスプリング８２と、このアジャスタスプリング８２のバネ力を調整する馬力制御アジャスタ機構８３と、を備える。

【0115】

馬力制御アジャスタ機構８３によってアジャスタスプリング８２のバネ力が調節されることにより、ロッド３５を介して馬力制御スプリング３１、３２のバネ力が調節され、可変容積ポンプ１００の負荷が調整される。

【0116】

〔９〕レギュレータ３０は、馬力制御ピストン６０によって画成されポンプ吐出圧Ｐが導かれる第一圧力室６３と、馬力制御ピストン６０によって画成され馬力制御信号圧Ｐｐwが導かれる第二圧力室６６と、を備える。馬力制御状態では、馬力制御信号圧Ｐｐwが高まるのに伴って馬力制御ピストン６０がスプール４１を傾転駆動圧Ｐｃを低くする方向に移動させる。

【0117】

馬力制御ピストン６０はポンプ吐出圧Ｐと馬力制御信号圧Ｐｐwと馬力制御スプリング３１、３２のバネ力が釣り合う位置に移動する。これにより、馬力制御信号圧Ｐｐwに応じて可変容積ポンプ１００の負荷が調整される。

【0118】

〔１０〕ポンプ容積切換弁４０は、スプール４１が摺動自在に挿入されるスリーブ５０と、スリーブ５０の位置をスプール軸Ｏ方向について調整するポンプ容積切換アジャスタ機構５９と、を備える。

【0119】

ポンプ容積切換アジャスタ機構５９によってスリーブ５０の位置が調整されることにより、流量制御スプリング４９のバネ荷重が変わり、流量制御信号圧Ｐｉに応じて傾転駆動圧Ｐｃが増減するタイミングが調整される。

【0120】

（第２実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態のポンプ容積制御装置１０と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

【0121】

上記第１実施形態に係るポンプ容積制御装置１０は、流量制御状態において、流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに比例して制御流量Ｑが高まる正流量制御を行うように構成されている。これに対して、第２実施形態に係るポンプ容積制御装置１０は、流量制御状態において、流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに比例して制御流量Ｑが減少する負流量制御を行うように構成される。

【0122】

レギュレータ３０には、スプール４１に連結されるスプール側バネ受け９０と、リテーナ２５に連結されるリテーナ側バネ受け９１と、が設けられる。リテーナ側バネ受け９１は延長部材９２を介してスプール側バネ受け９０よりスリーブ５０（図３参照）に近接する側に配置される。流量制御スプリング４９は、リテーナ側バネ受け９１とスプール側バネ受け９０の間に圧縮して介装され、スプール４１を傾転駆動圧Ｐｃを低くする方向に付勢する。

【0123】

スプール４１に導かれる流量制御信号圧Ｐｉは、流量制御スプリング４９に抗してスプール４１を傾転駆動圧Ｐｃを高める方向に作用する。

【0124】

流量制御信号圧Ｐｉが低い状態では、スプール４１は流量制御スプリング４９のバネ力によって傾転駆動圧Ｐｃを低くする方向に移動する。この傾転駆動圧Ｐｃを受ける傾転ピストン１６は斜板１５を最大傾転角に保持し、ポンプ容積が最大になる。

【0125】

流量制御信号圧Ｐｉが高まると、スプール４１は流量制御スプリング４９に抗して傾転駆動圧Ｐｃを高める方向に移動する。この傾転駆動圧Ｐｃを受ける傾転ピストン１６は斜板１５を傾転角が小さくなる方向に傾転させ、ポンプ容積が減少する。

【0126】

図１０は、スプール４１がロッド３５の間に間隙３９を持って移動する流量制御状態において、流量制御信号圧Ｐｉとポンプ１００から油圧シリンダに供給される制御流量Ｑとの関係を示す特性図である。これに示すように、流量制御信号圧Ｐｉが低い値から高まるのに伴って制御流量Ｑが次第に減少する負流量制御が行われる。

【0127】

一方、ポンプ１００の駆動負荷（ポンプ吐出圧Ｐ）が設定値より高まると、第一圧力室６３でポンプ吐出圧Ｐを受ける馬力制御ピストン６０が移動する。そして、ロッド３５がスプール４１に当接することで、流量制御状態から馬力制御状態に切換わる。馬力制御状態では、第１実施形態と同様に、ポンプ吐出圧Ｐが高まるのに伴ってポンプ容積を減少させる馬力制御が行われる。

【0128】

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に前記〔１〕、〔２〕の作用効果を奏するとともに、以下に示す作用効果を奏する。

【0129】

〔１１〕スプール４１は、流量制御状態では流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴って傾転駆動圧Ｐｃを高める方向に移動し、馬力制御状態ではポンプ吐出圧Ｐが高まるのに伴って傾転駆動圧Ｐｃを高める方向に移動する。

【0130】

これにより、流量制御状態では流量制御信号圧Ｐｉが高まるのに伴ってポンプ容積を減少させる負流量制御が行われる。

【0131】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0132】

例えば、上記実施形態では、ポンプ１００が斜板式ピストンポンプであるが、これに限らず、他の可変容積ポンプであってもよい。

【0133】

さらに、上記実施形態では、ポンプ容積制御装置が油圧ショベルの圧力源に設けられるが、これに限らず、他の機械、設備に設けられるものであってもよい。

【符号の説明】

【0134】

１０ ポンプ容積制御装置
１５ 斜板
１６ 傾転ピストン
２５ リテーナ
３１、３２ 馬力制御スプリング
３５ ロッド
３９ 間隙
４０ ポンプ容積切換弁
４１ スプール
４９ 流量制御スプリング
５０ スリーブ
５９ ポンプ容積切換アジャスタ機構
６０ 馬力制御ピストン
６３ 第一圧力室
６６ 第二圧力室
７０ リテーナ移動機構
７１ リンク
７２ ガイド
８２ アジャスタスプリング
８３ 馬力制御アジャスタ機構
１００ ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】