CN103827490B

CN103827490B - 油压控制系统

Info

Publication number: CN103827490B
Application number: CN201280044193.XA
Authority: CN
Inventors: 山路宪平
Original assignee: Doosan Corp
Current assignee: Joint Stock Co Motuole
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: US20150075148A1; KR20140093657A; JPWO2013171801A1; KR101588335B1; EP2851565A1; EP2851565A4; EP2851565B1; WO2013171801A1; JP5563096B2; CN103827490A

Abstract

本发明提供一种油压控制系统，其利用根据从操作装置输入的操作而运作的中位关闭型的控制阀进行控制，将从可变容量型的油压泵输出的动作油供给到油压执行机构，控制所述油压执行机构的动作。将利用泵容量检测单元检出的泵容量，和利用泵输出压检测单元检出的泵输出压作为反馈输入，利用具有反馈反馈输入或反馈基于反馈输入确定的运算值的马力控制回路、压力控制回路、流量控制回路、和最小压力保持回路的控制器，进行油压泵的可变容量控制。该控制器具有选择器，其对应操作输入和反馈输入，选择任一多个回路，利用选择器选择多个回路中任一回路，根据来自所选回路的控制值，进行油压泵的可变容量控制。

Description

油压控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于对油压机铲等建筑机械进行油压控制的油压控制系统。更具体地，涉及一种用于使建筑机械等中所使用的油压执行机构动作的油压控制系统。

背景技术

在油压机铲等的建筑机械中，形成有如下油压控制系统结构，即，使用有多个油缸、油压马达等的油压执行机构，并控制这些油压执行机构的动作，来进行指定的操作。因此，通过引擎，尤其最近通过电动马达等的驱动源来驱动油压泵，并根据操作者对操作手柄等的操作，利用油压控制阀来控制从油压泵供给的油压，供给到各执行机构。(例如，参照专利文献1)

上述专利文献1所示的现有的油压控制系统中，作为油压控制阀，使用中位旁通型的方向控制阀，当操作杆处于中位位置时，从油压泵供给的油通过中位状态的中位旁通阀的中位旁通通路，返回到油箱。当操作操作杆时，中位旁通通路因应该操作而关闭，并且控制方向控制阀的动作，使得根据操作向油压执行机构进行油的供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开第2007-23606号公报

发明内容

发明要解决的问题

在如上所述的现有的油压控制系统中，伴随操作输入的增大，中位旁通通路变窄，使得泵的输出压增大，而控制负载侧流量，因此在中位位置时，以及在方向控制阀的切换的过程中能量损失大，存在因发生于中位旁通槽口部的流体力而导致操作性劣化的问题。

鉴于上述问题而产生本发明，其目的在于提供一种油压控制系统，其使用中位关闭型方向切换阀来进行泵的容量控制，并且能够降低能量损失，且确保操作性。

为达到上述目的，本发明的油压控制系统，其利用根据操作装置的操作输入而动作的中位关闭型控制阀进行控制，将从可变容量型的油压泵输出的动作油供给到油压执行机构，控制所述油压执行机构的动作，具有检测所述油压泵的容量的泵容量检测单元和检测所述油压泵的输出压的泵输出压检测单元，由控制部对所述油压泵进行可变容量控制，该控制部包括马力控制环路、压力控制环路、流量控制环路和最小压力保持环路，并且，在所述控制部中，将由所述泵容量检测单元检测的泵容量和由泵输出压检测单元检测的泵输出压作为反馈输入，使用根据所述操作输入设定的目标值和基于所述反馈输入确定的控制特性值进行控制，所述控制部具有选择器部，其根据所述操作输入和所述反馈输入，选择所述多个环路的任一者，所述控制部利用所述选择器部从多个所述环路中选择任一环路，并根据来自被选择的所述环路的控制值对所述油压泵进行可变容量控制。在这种情况下，在所述压力控制环路中，根据所述操作装置的操作输入，设定所述油压泵的目标输出压力，根据所述目标输出压力与由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压力之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的输出压力达到所述目标输出压力的方式进行所述油压泵的可变容量控制；在所述流量控制环路中，根据所述操作装置的操作输入，设定所述油压泵的目标输出流量，根据所述目标输出流量与基于由所述泵容量检测单元检测的泵容量计算出的实际泵输出流量之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的输出流量达到所述目标输出流量的方式进行所述油压泵的可变容量控制；在所述马力控制环路部中，根据所述操作装置的操作输入，设定目标泵驱动马力，根据基于所述泵容量检测单元所检测的泵容量计算的输出流量与由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压力之积，求出实际泵驱动马力，并根据所述目标泵驱动马力与所述实际泵驱动马力之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的驱动马力达到所述目标泵驱动马力的方式进行所述油压泵的可变容量控制；在所述最小压力保持环路中，以将所述油压泵的输出压力保持在规定的最小压力的方式进行所述油压泵的可变容量控制。

在上述油压控制系统中，优选具有多个所述油压执行机构，对该多个所述油压执行机构分别设定与所述操作输入和所述反馈输入相应的流量、压力和马力的特性值表，通过这些特性值表确定所述多个环路的流量、压力、和马力的目标值。

在上述油压控制系统中，优选所述选择部

1)在所述操作输入表示所述操作装置处于中位位置时，选择所述最小压力保持环路，

2)在所述操作输入表示离开所述中位位置，所述泵容量为所述油压执行机构的动作油供给回路的泄漏量以下，所述油压执行机构处于动作前的状态时，选择所述压力控制环路，

3)在所述操作输入表示离开所述中位位置，所述泵容量为所述油压执行机构的动作油供给回路的泄漏量以上，且为根据所述操作输入信号确定的容量以下时，选择所述马力控制环路，

4)在所述操作输入表示离开所述中位位置，所述泵容量超过根据所述操作输入信号确定的容量时，选择所述流量控制环路。

在上述油压控制系统中，优选

5)与所述操作输入无关，在由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压小于最小允许压力时，选择所述最小压力保持环路。

在上述油压控制系统中，优选

6)在快速操作减小所述操作输入时，选择所述流量控制环路，利用所述流量控制环路进行强制减小所述油压泵的容量的控制。

在上述油压控制系统中，优选在选择从所述压力控制环路移至所述马力控制环路时，以所述执行机构克服负载压力而开始动作时的压力为基准，使所述马力控制表的特性值可变。由此可平顺地从压力控制移至马力控制。

在上述油压控制系统中，优选所述控制部根据所述操作输入和所述泵输出压控制所述中位关闭型的控制阀的动作，考虑到可变容量型油压泵的流量增加特性受输出压力(负载压力)的影响而变化，而以克服负载压力而开始动作时的压力为基准，利用该基准特性对所述中位关闭型的控制阀进行开口控制而开启开口(即，负载压力小时开口更大，负载压力大时开口更小)。

如上所述，根据本发明，使用中位关闭型方向切换阀而取消中位旁通回路，以电气方式进行泵的容量控制(泵的倾斜控制)，并由控制器进行控制，从而确保由中位旁通回路实现的控制特性，并且能够改善在中位旁通槽口处造成的能量损失和操作性劣化。

附图说明

图1为表示应用了本发明的油压控制系统结构的控制电路图。

图2为详细表示上述油压控制系统的控制电路图。

图3为表示对于操作输入，为确定压力、流量、马力的目标值而使用的表的图。

图4为表示与操作输入相应的马力、压力特性的图。

图5为利用压力和流量的关系表示固定马力特性的图。

图6为表示相对于操作输入马力、压力特性的图。

图7为表示相对于操作输入流量特性的图。

图8为表示对对于操作输入的流量特性的图。

图9为表示对对于操作输入的阀芯开口面积的控制特性的图。

图10为表示现有的负载传感型泵控制系统的示意性结构图。

附图标记说明

1、2第1、第2操作装置

5、6第1、第2油压执行机构

7、8第1、第2控制阀

10油压泵

12倾斜驱动缸

14倾斜控制阀

20控制器

30流量控制环路部

40压力控制环路部

50马力控制环路部

60最小压力保持环路部

70选择器

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。图1示意性地表示应用了本发明的油压控制系统结构。该油压控制系统例如进行以下控制，即，使油压机铲的执行机构根据操作手柄的操作而动作；其根据操作者操作第1和第2操作装置1、2的操作手柄1a、2a，而使第1和第2油压执行机构5、6的活塞5a、6a伸缩动作，来控制油压机铲的动作。另外，在实际的油压机铲中，具有更多的操作装置和油压执行机构，但是为了容易说明，以下以两个操作装置1、2和两个油压执行机构5、6为例，说明油压控制系统和使用该系统的控制方法。

作为油压产生源，具有被发动机3旋转驱动的油压泵10，来自该油压泵10的输出油通过第1和第2控制阀7、8，被供给到第1和第2油压执行机构5、6。油压泵10为，对倾斜角进行可变控制，能控制输出容量的斜板或斜轴型油压泵，利用倾斜驱动缸12对其倾斜角进行可变控制。该倾斜驱动缸12中，利用倾斜控制阀14进行动作油供给控制，由此控制倾斜驱动缸12的动作，进行油压泵10的输出容量控制。具有在此时检测油压泵10的斜板或斜轴倾斜角A(即，泵输出容量)的倾斜角传感器16、和检测油压泵10的输出油压P的油压传感器18。第1和第2控制阀7、8为中位关闭型的方向控制阀，在中位时，切断与油压泵10连接的油路和与第1及第2油压执行机构5、6连接的油路之间的连通。

为控制倾斜控制阀14及第1和第2控制阀7、8的动作而设有控制器20。控制器20输入有来自第1和第2操作装置1、2的操作信号，由倾斜角传感器16检测的油压泵10的倾斜角信号，和由油压传感器18检测的油压泵10的输出压信号，并根据上述信号，对倾斜控制阀14及第1和第2控制阀7、8的动作进行控制。以下参照图2说明该控制器20的结构。

控制器20的基本结构如图1所示，具有：流量控制环路部30、压力控制环路部40、马力控制环路部50、最小压力保持环路部60和选择器部70。其详细结构如图2所示，在控制器20中，以存储有后述各种表(例如，如图3所示的压力—操作输入表、流量—操作输入表和马力—操作输入表等)的特性值表存储部为主体，具有：进行逻辑运算和序列运算的系统管理部25、第1～第3放大器81～83等，用于综合发挥选择器、放大器等输出功能。

根据操作手柄1a、2a的操作，利用控制器20对第1和第2控制阀7、8进行动作控制，根据操作手柄1a、2a的操作方向，进行动作油的供给方向的切换控制，并且根据操作量，进行开度控制。另一方面，在油压泵10的倾斜角控制中，通过根据操作手柄1a、2a的操作使第1和第2油压执行机构5、6动作，而控制油压泵10的倾斜角。此时，使用由倾斜角传感器16检测的油压泵10的倾斜角信号、和由油压传感器18检测的油压泵10的输出压信号，进行反馈电路控制。

当进行油压泵10的倾斜角控制时，通过将第1和第2控制阀7、8的动作控制进行组合，可以更精密地进行控制，但是，在恒定的控制中，根据操作杆1a、2a的操作对第1和第2控制阀7、8进行控制，在这个前提下，也可独立地进行油压泵10的倾斜角控制。因此，在本实施方式中，主要说明控制器20进行的油压泵10的倾斜角控制，对于与之组合的对第1和第2控制阀7、8进行的动作控制，只对与油压泵10连动而有助于改善复合操作，使得本发明取得更佳效果的部分进行说明。但是，由于在操作手柄1a、2a的操作下的泵倾斜角的应答特性比第1和第2控制阀7、8的应答特性差，因此在必须快速操作操作手柄1a、2a，进行过渡控制时，在控制器20内对第1和第2控制阀7、8进行所谓的延迟控制，以使泵倾斜角控制能够配合第1和第2控制阀7、8的动作。

首先说明利用该控制器20进行的油压控制的基本思路。此处所示的油压控制系统为，将中位关闭型方向切换阀用于第1和第2控制阀7、8，不具有中位旁通回路，并将油压泵10的倾斜控制电气化，通过控制器控制。由此，确保在使用现有的中位开放型方向切换阀时，利用中位旁通回路实现的控制特性，并且达到改善当使用中位开放型方向切换阀时中位旁通槽口造成的能量损失和操作性劣化的目的。

在该油压控制系统中，使用了多个闭环控制，一般所谓闭环控制是指，作为指令值对偏差进行增益，以使目标值-反馈值(当前值)＝偏差＝0，并输出给控制对象。此时，多数情况使用1型控制，其包含一个积分器，以使在目标值一定时偏差(恒定偏差)为0。例如有PI控制或PID控制的I动作。因此，在本油压控制系统中，对于现有的泵倾斜驱动机构中的积分部件，不采用压力及倾斜角等机械反馈，而将其引入速度(流量)、力(压力)、马力(流量×压力)等多个电气控制系环路中，由此进行1型控制。

在油压系统中，对可变泵进行电控的现有一般方式是，使用以电气方式的指令量进行流量控制或压力控制的可变容量泵。此时，一般是反馈泵的倾斜量或输出压力，进行闭环控制。即，在电控环路的内，作为小环路，预先现成组合有倾斜量或输出压力的闭环控制，从电控系统输出流量指令或压力指令。由此，在电气系统中，当控制对象为马力时，可通过电子运算，将马力换算成作为对泵的指令量的流量或压力。因此，除法运算是必需的，但数字运算对此并不擅长。因此，在本油压控制系统中，如前所述，由于利用马力控制环路，直接以1型进行倾斜驱动，因此对于马力计算，可以用反馈输入的乘法运算(流量×压力)来代替除法运算。

在多数情况下，速度、力、马力同时受控。因此，在系统内总是对马力、力、速度进行计算。所谓“同时”还有以下意思，即，例如，“对确定的速度属性进行速度控制，并使压力或马力限制在设定值以内”，以此作为基础的控制，并根据条件向其他控制实时切换。因此，若速度控制中系统的状态在设定值以内，则压力或马力的控制实质上不起作用。但是，若系统的马力到达设定值，则直接从当前的控制(速度控制)转到马力控制。

在本油压控制系统中，由使用了高级逻辑运算的选择部70选择所要控制的任一控制环路中应建立控制环路的控制系统，并根据系统的状态进行实时切换，而进行同时控制。

另外，在现有的系统中，负载传感系统用泵为，将以固定的设定值作为目标值的马力控制环路、流量控制环路、和压力控制环路直接以级联(连锁)方式与泵倾斜驱动机构的积分要素连接。该结构例如图10所示。

但是，在图10所示例子的情形下，马力控制及压力控制的目标值，与本实施方式的系统不同，不是可根据操作输入而改变的目标值，而是固定的目标值，而且，已装入有最小值选择环路，其总是对流量控制、马力控制和压力控制，选择输出使倾斜角减小的值的控制环路。上述情形对于，利用操作输入、反馈输入及其组合，不仅利用最小值选择，还利用进阶的逻辑运算，选择使用流量、压力、马力控制的系统来说并不适合。例如，最小压力保持环路在负载压力为最小值以下时进行向倾斜角增加方向的动作，因此不是最小值选择。

在本实施方式的油压控制系统中，通过在控制器内设置对应操作输入和反馈输入的选择部70，进行进阶逻辑运算，利用与操作输入相关的可变目标值使各控制环路动作，还实现单纯最小值选择以外的功能。

在本实施方式的油压控制系统中，操作输入被输入到控制器内，从而对应每个执行机构，控制中位关闭型方向切换阀，同时根据每个操作输入，确定压力的目标值、流量的目标值、马力的目标值，而输入为各控制环路的目标值。最普通的方法是，使用二维压力—操作输入表、流量—操作输入表和马力—操作输入表。这些特性值表的示例如图3所示。另外，操作输入正向和负向变化，但是在图3的示例中，仅表示正向。在图3中，表示了操作输入—压力控制特性的示例，作为与流量为0时操作输入对应的压力上升特性，对每个执行机构定义压力控制特性。另外，根据复合动作条件等也可以指定多个。

为了有效地使用操作输入范围并减小无效行程，当操作输入超过中位脱离点时，使在压力控制环路部40中执行的压力控制环路的目标值提升至无负载驱动第1和第2执行机构5、6所必须的压力附近，且使得动作开始点基本不离开中位脱离点。然后，根据任意确定的流量为0时的操作输入—压力特性，提高压力。当压力提高到克服负载为止时，执行机构5、6开始动作。为了在此时无冲击并平滑地控制启动，需要进行加速等级的控制。其原因在于，通过手动操作不可能使指令值从0开始完全线性上升。

例如，若在流量控制环路部30中执行的速度控制(即，流量控制)不是线性，而是呈阶梯状下达指令后达到被指令的速度，则使用系统中被赋予的最大加速能力启动，产生启动冲击。在马力控制环路部50中执行的马力控制也可以说与此相同。因此，在动作开始时进行的平滑控制中，必须在其间控制加速等级的压力控制，并利用选择部70选择基于压力控制环路部40的控制。在超过动作开始点后，执行机构5、6根据操作输入，慢慢提高速度。在此情形下，如果负载压力一定，由于速度的控制(即，流量的控制)为压力×流量＝马力，因此能够定义为，在马力控制特性上进行控制。从动作开始点往后的控制特性的示例如上述操作输入—压力控制特性的示例(图3)所示。

马力控制环路作为限制器，用于限制从原动机对可变泵的输入马力，并防止发动机停止(enginestall)，但其进行与操作输入相应的对执行机构的驱动马力控制。从0～原动机额定输出，连续设定适当的特性值作为马力目标值。定义马力目标值在以下曲线上，即，在动作开始时为0，随着其后的操作输入增大而逐渐上升，最终到达原动机额定马力的曲线。由于该曲线始于动作开始点，因此仅存在与动作开始点的数相对应的数的曲线。即，由于在中位脱离点(S0-1点)以下没有动作开始点，在额定压力到达点(S0-3点)以上也没有，因此可以根据其间的操作输入进行定义。对于每个执行机构，还根据复合动作条件等的要求，使马力控制特性不同，因此根据需要来定义每个执行机构及复合动作条件。

与操作输入相应的可变马力控制在本发明中极为重要，并且是本发明的特征。其原因不仅是因为其在压力恒定时与流量的控制(即，速度控制)相当。即使负载(压力)变化时，马力控制环路为确保目标马力，而使速度(流量)改变，使操作者可根据速度变化感知负载的变化。即，在包括操作者的操作环路系统中，该速度变化起到反馈的作用，因此，在机械操作上，可形成合理的操作系统。参照图4和图5说明其原因。

操作输入—压力特性与图3所示相同。动作开始点因负载压力而变化，并处于从中位脱离点(S0-1)到额定压力到达点(S0-3)之间。在操作输入—压力特性上，令S0-1点的压力为P01，S0-3点的压力为P02，其中位S0-2点的压力为P00。这样，可以定义与压力P00、P01、P02相应的马力特性。在操作输入S1中，与负载压力(压力反馈值)相应，为W1、W2或W3，马力控制环路以该值为马力目标值动作。

在系统以操作输入S1、负载压力P00、马力目标值W2而使马力控制环路动作的状态下，负载压力变化为P01或P02的情形如图5所示。在该图中，由于压力变化而使泵输出流量从Q0变成Q1或Q2，因此表示如果压力上升，则速度变慢，如果压力下降，则速度变快。

作为特殊的例子，在使操作输入—压力特性在中位脱离点附近呈阶梯状从最小压力上升到额定压力，并使压力控制环路起到额定压力限制器(额定压力控制)的功能时，由于在中位脱离点附近仅存在一点的动作开始点，因此能够仅使用一个马力特性。该示例如图6所示。若负载压力不足额定压力，则压力控制区域被取消，直接从中位区域转移到马力控制区域。但此时有启动时冲击的危险。

将流量控制特性定义为对在中位脱离点处因跳动(jumpup)的压力特性产生的泄漏进行补偿的曲线，该曲线从最小压力保持流量上升到对流量附加余量后的值，并随着操作输入的增大而增大到最大流量。在操作输入离开中位位置，倾斜量反馈输入为由操作输入确定的值以上的流量(倾斜角)的情形下，由选择器70选择流量控制环路。因此，流量控制特性和马力控制特性的关系是重要的。图7表示流量控制特性和马力控制特性的关系的例子。

如上所述，在假设作用于执行机构的外部负载恒定的条件下，相对于操作输入的马力控制特性可以表示为流量特性。在图7的例子中，在基于马力控制特性的流量特性曲线与流量控制特性曲线的交点WQ点处，操作输入和流量是确定的。相对于操作输入的马力控制特性因负载压力而变化。因此，WQ点也随着负载压力变化。

交点WQ的轨迹如图8所示。在该图8中表示，与压力P0、P1、P2、P0-1、P0-2相应的基于马力控制特性的流量特性曲线、操作输入—流量控制特性曲线，以及它们的交点。P0-1与P0-2为比动作点为中位脱离点时的压力P0小的负载压力。对于P0、P0-1和P0-2的任一者，动作开始点和马力控制特性均相同。这样，当执行机构5、6的速度变快时，由选择部70选择流量控制环路，可以不影响负载压力而控制速度，带给操作者强力的感觉。

最小压力保持环路的目标值通常为固定值。其考虑到用于确保泵倾斜驱动装置的最小动作值、确保启动应答性的备用必要压力、位于中位位置时的能源节省需求度等而确定。当执行机构负载为负(出口节流(meter-out)侧负载)时，需要积极地补充来自泵侧的不足流量，使负载侧需要的流量和来自泵侧的供给流量相配合。在现有的负载传感系统或正控制(positive-control)系统中，由于来自泵的供给流量依赖于操作输入，因此难以通过增加泵供给流量来进行平衡。现有的一般方法中，通过被称为补给阀或真空限制阀的止回阀，从油槽管路吸入，补偿来自泵的供给不足。但是因为油槽管路压力非常低，供给能力有限。因此，使用以下手段，即，对于供给能力不足的部分，使出口节流侧变窄，而限制负荷侧要求流量。因为当原动机的转速慢时，油槽管路压力进一步下降，因此使条件更为恶化。在本实施方式中，由于令最小保持压力大于油槽压力，因此与现有技术比较，可以将出口节流限制器设定得较大，从而能够提高节能性。

当系统选择压力控制环路或马力控制环路时，可变泵的流量增加特性受到负载压力的影响而变化。在现有的系统中，由于仅通过操作输入来控制方向控制阀的阀芯行程，因此当负载压力大时，方向控制阀的阀芯与执行机构的供给流量减少无关，随操作输入而大幅移动，造成开口面积达到必要程度以上。然而，由于泵输出流量在由执行机构的负载压力确定的动作开始点往后开始增加，因此若依照该增加特性确定中位关闭型方向控制阀的各阀芯行程，则可以控制开口面积，使其不大于必要程度。

图9表示阀芯行程控制的例子。利用刻于阀芯的槽口确定实际的开口特性。即，由于对于行程而言是具有固有的特性，因此将其预先存储于控制器。在现有技术中，由于通常仅通过操作输入来控制第1和第2控制阀7、8的阀芯行程，因此仅在某个特定的负载压力下阀芯开口开启点和动作开始点一致。在本发明中，可由负载压力求得与操作输入相关的动作开始点，因此与之相符地，适当地改动阀芯开口开启点和开口特性，则可使方向切换阀相对于操作输入Sa的开口面积在P0时为A0，在P1时为A1，在P2时为A2。在根据操作输入Sa而变更为A0、A1、A2时，可以反向读取存储于控制器中的与某行程相应的开口特性，而求得A0、A1、A2下的行程。由此，能够以操作输入为基础，根据压力改变阀芯的行程。

例如，在第一执行机构5在以操作输入的中位值动作的状况下开始操作比较高的负载压力的第二执行机构6，并加上给泵的指令量(压力、马力或流量环路的指令量)时，会有负载压力大的第二执行机构6不开始动作，而仅使第一执行机构5的速度增大的情形。因此，例如，当仅操作第一执行机构5，负载压力为P1时，操作第二执行机构6，此时，若第二执行机构6的负载压力小于P1，则泵输出压力向P0方向变化，若大于P1，则向P2变化，若向P0方向变化，则第一执行机构5的流量减小，若向P2方向变化，则流量为增大的方向。但是，根据本发明，此时由于第1控制阀7的开口面积也分别向A0方向、A2方向发生特性变化，因此能够使动作方向为抑制因第二执行机构6的操作使第一执行机构5中的流量发生改变。第二执行机构6侧也发挥如下特性，即，如果第一执行机构5侧的负载压相对高，则导致泵输出压力升高，延迟第二控制阀8的开口开启动作，相对于操作输入，将开口面积缩小。相反，发挥如下特性，如果因为第一执行机构5侧的负载压力相对低，导致泵输出压力降低，第2控制阀8的开口开启提前，对于操作输入，开口面积增大。其结果是，能够使动作方向为抑制因第二执行机构6的操作使第一执行机构5中的流量发生改变。

因此，在本实施方式中，考虑到可变泵的流量增加特性受负载压力影响而变化，通过操作输入和负载压力，控制中位关闭型的第1和第2控制阀7、8的各阀芯的行程，由此使上述阀7、8的槽口的开口特性与泵输出流量特性联动，因此可以改善复合操作。

接下来，结合操作输入增大，说明作泵驱动系统如何动作。

当操作输入处于中位位置时：

选择由最小压力环路60进行的控制，并保持中位关闭型的第1和第2控制阀7、8位于中位位置，使得所有的端口(port)封闭，因此使泵以大致0倾斜角控制在最小压力状态。需要马力大致为0，中位时的损耗极小。

泵输出压在负载压力以下时：

当开始操作输入，离开中位位置时，选择由压力控制环路部40进行的控制。压力控制环路的目标值跳至适合的压力，使动作开始点基本不脱离中位脱离点，然后，逐渐配合操作输入的增大而升压到动作开始压。通过压力控制使执行机构的动作开始。对于中位关闭型的第1和第2控制阀7、8，控制开口开启，使其特性为以超过负载压力而开始动作时的压力为基准，其行程为微小开口的程度，等待泵输出压力达到负载压力。

当泵输出压力达到负载压力，执行机构发生动作时：

当油压执行机构5、6动作开始时，选择基于马力控制环路部50的控制。通过操作输入使目标马力增加，而使压力、流量增加或其双方均增加。即，由于因负载压力而使速度的增加不同，因此可以将负载压力作为速度的变化反馈给操作者。操作者可通过该反馈获知各执行机构的负载状态，而进行适当的复合操作。控制中位关闭型的第1和第2控制阀7、8为由操作输入值和负载压力确定的行程量。

当执行机构速度变得相当快，操作输入增大到流量控制开始值以上时；

选择由流量控制环路30进行的控制。此时，由于难以进行也没有必要进行精密操作，因此也不需要负载状态的反馈，所以由单纯的流量控制环路进行的速度控制即足够。此时，对速度进行控制而不影响负载压力的变化。

当操作输入急速变小时：

由于执行机构侧的惯性导致产生负荷速度先于供给流量的倾向，因此负载压力降低。因此，在压力控制或马力控制中，存在与中位关闭型的第1和第2控制阀7、8的关闭速度相比，泵倾斜角的减小延迟的倾向，有可能产生高冲击压力。为防止其发生，对应于操作输入的减少，与被关闭的中位关闭型的第1和第2控制阀7、8的动作同步，选择流量控制环路，直接将泵倾斜角拉回到0方向。

当执行机构负载压力变小到最小压力以下时：

选择由最小压力保持环路部60进行的控制。执行机构负荷为负(出口节流侧负荷)时，由于执行机构速度先于泵流量，因此泵输出压力降低，达到最小压力以下，最差的情况是产生空泡。为防止空泡生成，必须积极地从泵侧补充不足流量，使负荷侧需要的流量与来自泵侧的供给流量匹配，最小压力保持环路动作。另外，利用该功能，可以将出口节流槽口设定得更大，使提高节能性。

另外，本发明包括以下控制方法，即，实时检测应进行最小压力保持控制的条件，在达到该条件的时刻，强制将最小压力代入到压力控制环路的指令值，用压力控制环路代替最小压力保持环路。

通过本发明的控制，能够实现以下效果。

I.对第1和第2控制阀7、8使用中位关闭型方向切换阀，取消中位旁通回路，并以电气化进行油压泵10的倾斜控制，用控制器20进行控制，由此可确保由中位旁通回路实现的控制特性，并能够改善在中位旁通槽口处的能量损失和因流体力造成的操作性劣化。

II.对于现有的泵倾斜驱动机构中的积分部件，去掉压力及倾斜角等的机械方式的反馈，而装入到速度(流量)、力(压力)、马力(流量×压力)等的多个电气控制系统环路中，进行1型控制。

III.根据基于操作输入和反馈输入的马力控制环路、压力控制环路、流量控制环路各自的可变目标值，使各环路动作，可以使执行机构平顺动作。

III-1.当操作输入超过中位脱离点时，由选择器70选择基于压力控制环路部40的控制，根据任意确定的流量0时的操作输入—压力特性，使压力升高，并通过加速等级的控制，平顺地进行动作开始。更易于在手动操作启动时使速度从0开始线性增大。

III-2.基于马力控制环路部50的控制不仅作为用于限制从原动机到可变泵的输入马力的限制器而动作，还进行与操作输入相应的执行机构的驱动马力控制。因此，在从0至原动机额定输出的区间，确定适当的特性值，作为连续的马力目标值。当负荷(压力)变化时，马力控制环路为确保目标马力而改变速度(流量)，操作者可以由速度变化感知负载变化。由此，在包括操作者的操作的操作环路系统中，该速度变化起到反馈的作用，可以在机械的操作上形成合理的操作系统。

III-3.当油压执行机构的速度变快时，选择基于流量控制环路30的控制，可以不影响负载压力而进行速度控制，还可以使操作者感受到强力的感觉。

III-4.当执行机构负荷为负(出口节流侧负荷)时，由于执行机构速度大于泵输出流量，因此泵输出压力下降，达到最小压力以下，最差的情况是产生空泡。为防止空泡生成，启动基于最小压力保持环路部60的控制，积极从泵侧补充不足流量，使负荷侧需要的流量与来自泵侧的供给流量匹配。通过该功能，可将出口节流槽口设定得更大，可改善节能性。

IV.为实现比单纯的最小值选择更多的功能，在控制器20内，应用与操作输入和反馈输入相应的逻辑运算，使选择器70动作，选择马力控制环路、压力控制环路、流量控制环路和最小压力保持环路中应建立环路的控制系统。此时，可根据系统的状态实时切换这些控制环路，而进行同时控制。

V.考虑可变泵的流量的增加特性受负载压力影响发生变化，而利用操作输入和负载压力控制中位关闭型的第1和第2控制环路7、8的各阀芯行程，由此可使第1和第2控制阀7、8的槽口的开口特性与泵输出流量特性联动，改善复合操作。

Claims

1.一种油压控制系统，其特征在于，

其利用根据操作装置的操作输入而动作的中位关闭型控制阀进行控制，将从可变容量型的油压泵输出的动作油供给到油压执行机构，控制所述油压执行机构的动作，

具有检测所述油压泵的容量的泵容量检测单元和检测所述油压泵的输出压的泵输出压力检测单元，

由控制部对所述油压泵进行可变容量控制，该控制部包括马力控制环路、压力控制环路、流量控制环路和最小压力保持环路，并且，在所述控制部中，将由所述泵容量检测单元检测的泵容量和由泵输出压力检测单元检测的泵输出压力作为反馈输入，使用根据所述操作输入设定的目标值和基于所述反馈输入确定的控制特性值进行控制，

所述控制部具有选择部，其根据所述操作输入和所述反馈输入，选择所述多个环路的任一者，

所述控制部利用所述选择部从多个所述环路中选择任一环路，并根据来自被选择的所述环路的控制值对所述油压泵进行可变容量控制，

在所述压力控制环路中，根据所述操作装置的操作输入，设定所述油压泵的目标输出压力，根据所述目标输出压力与由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压力之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的输出压力达到所述目标输出压力的方式进行所述油压泵的可变容量控制，

在所述流量控制环路中，根据所述操作装置的操作输入，设定所述油压泵的目标输出流量，根据所述目标输出流量与基于由所述泵容量检测单元检测的泵容量计算出的实际泵输出流量之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的输出流量达到所述目标输出流量的方式进行所述油压泵的可变容量控制，

在所述马力控制环路部中，根据所述操作装置的操作输入，设定目标泵驱动马力，根据基于所述泵容量检测单元所检测的泵容量计算的输出流量与由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压力之积，求出实际泵驱动马力，并根据所述目标泵驱动马力与所述实际泵驱动马力之差，确定所述控制特性值，利用所述控制特性值以使所述油压泵的驱动马力达到所述目标泵驱动马力的方式进行所述油压泵的可变容量控制，

在所述最小压力保持环路中，以将所述油压泵的输出压力保持在规定的最小压力的方式进行所述油压泵的可变容量控制。

2.根据权利要求1所述的油压控制系统，其特征在于，

具有多个所述油压执行机构，对该多个所述油压执行机构分别设定与所述操作输入和所述反馈输入相应的流量、压力和马力的特性值表，通过这些特性值表确定所述多个环路的流量、压力、和马力的目标值。

3.根据权利要求2所述的油压控制系统，其特性在于，

所述选择部

4.根据权利要求3所述的油压控制系统，其特征在于，

5)与所述操作输入无关，在由所述泵输出压力检测单元检测的泵输出压力小于最小允许压力时，选择所述最小压力保持环路。

5.根据权利要求4所述的油压控制系统，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的油压控制系统，其特征在于，

在选择从所述压力控制环路移至所述马力控制环路时，以所述执行机构克服负载压力而开始动作时的压力为基准，使所述马力控制表的特性值可变。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的油压控制系统，其特征在于，

所述控制部根据所述操作输入和所述泵输出压控制所述中位关闭型控制阀的动作，

以克服负载压力而开始动作时的压力为基准，利用该基准特性对所述中位关闭型控制阀进行开口控制而开启开口，以使在负载压力小时开口更大，负载压力大时开口更小，而使所述开口控制与所述油压泵的输出控制连动。