CN104334879A - 倾转角控制装置 - Google Patents

Abstract

倾转角控制装置（1）具有压力传感器（51～56），压力传感器（51～56）向控制单元（60）输出与操作量相对应的压力指令信号。控制单元（60）向电磁比例控制阀（44）输出与压力指令信号相对应的压力控制信号，电磁比例控制阀（44）向倾转调节机构（31）输出与压力控制信号相对应的先导压（p2）。倾转角调节机构（31）将可变容量泵（10L）的倾转角（α）调节为与先导压（p2）相对应的角度。先导压传感器（45）检测先导压（p2）后向控制单元（60）输出压力反馈信号。控制单元（60）基于压力反馈信号和压力指令信号计算压力控制信号后对先导压（p2）进行反馈控制。

Description

倾转角控制装置

技术领域

本发明涉及用于控制根据倾转角改变压力液的排出容量的可变容量泵的倾转角的倾转角控制装置。

背景技术

液压挖掘机等的建筑机械具备多个油压执行器，通过驱动油压执行器以此可以使吊杆、臂、铲斗、旋转装置及行驶装置等的各种构成要素工作而执行各种作业等。这些多个执行器与可变容量泵连接，通过从可变容量泵排出的压力液进行驱动。可变容量泵例如是斜板泵和斜轴泵等，并且可以通过改变斜板和轴等的倾转角以此变更排出流量。在可变容量泵中设置有用于根据操作杆的操作量调节倾转角的倾转角控制装置。

倾转角控制装置形成为在操作杆的操作量最大时，从可变容量泵排出最大排出流量的压力液的结构。可变容量泵的最大排出流量优选的是设定为不超过所有的油压执行器的允许最大流量，但是也可以配合允许最大流量最大的油压执行器而实际安装大流量的可变容量泵。在该情况下，需要与各油压执行器的允许最大流量相匹配地高精度地控制可变容量泵的排出流量。

又，行驶装置具有相对于车身分别配置在左右两侧且各自独立的油压马达。各油压马达从各个可变容量泵被供给压力液，如果不根据两个可变容量泵高精度地控制排出流量，则直进性下降。

又，在例如液压挖掘机中，根据挖掘作业和旋转作业等的工作条件而油压执行器所需的流量不同，因此理想的是根据液压挖掘机的各工作条件而从可变容量泵排出所需流量的压力液。在该情况下，需要通过倾转角控制装置高精度地控制从可变容量泵排出的排出流量。

像这样，对倾转角控制装置的控制精度有要求，而作为满足该控制精度的要求的装置，已知有例如专利文献1及专利文献2所述的倾转角控制装置。

专利文献1所述的倾转角控制装置具有油压式的调节器（倾转调节机构），控制单元驱动该调节器以此调节可变容量泵的倾转角。控制单元基于倾转角的指令值及实测值与可变容量泵的排出压控制调节器。又，专利文献2所述的倾转角控制装置形成为控制单元还基于工作油的温度调节可变容量泵的倾转角的结构。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平9-88902号公报；

专利文献2：日本特开平8-121344号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，有的倾转角控制装置具备先导式的倾转调节机构。具备倾转调节机构的倾转角控制装置具有电磁比例控制阀，先导式的倾转控制装置通过电磁比例控制阀向倾转调节机构输出与操作杆的操作量相对应的先导压，根据该先导压，倾转调节机构调节可变容量泵的排出容量，即，倾转调节机构将可变容量泵的排出容量调节为与操作杆的操作量相对应的量。在像这样构成的先导式的倾转角控制装置中，因电磁比例控制阀的性能的个体差异等的影响而对排出容量的控制精度产生限制。

因此，本发明的目的是提供能够进一步改善可变容量泵的排出容量、即可变容量泵的倾转角的控制精度及控制的响应性的倾转角控制装置。

解决问题的手段：

本发明的倾转角控制装置是控制排出与倾转角相对应的容量的压力液的可变容量泵的倾转角的装置，具备：为了驱动执行器而输出与操作量相对应的压力指令信号的操作单元；输出与所述压力指令信号相对应的压力控制信号的控制单元；输出与所述压力控制信号相对应的先导压的比例控制阀；将所述可变容量泵的倾转角调节为与所述先导压相对应的角度的倾转调节机构；和检测所述先导压，将与被检测的所述先导压相对应的压力反馈信号输出至控制单元的压力检测器；所述控制单元基于所述压力反馈信号和所述压力指令信号计算所述压力控制信号。

根据本发明，通过控制单元、比例控制阀及倾转调节机构，将倾转角调节为与操作单元的操作量相对应的角度，从而可以从可变容量泵排出与该操作量相对应的排出容量的工作油。尤其是，在本发明中，通过压力检测器检测先导压，根据与该被检测的先导压相对应的压力反馈信号，控制单元对先导压进行反馈控制，因此可以改善针对压力指令信号所输出的先导压的控制精度及响应性。借助于此，能够以高精度且快速响应地调节相对于操作单元的操作量的倾转角，可以由可变容量泵针对前述操作量以高精度且快速响应地控制排出液。

在上述发明中，所述比例控制阀具有针对输入至所述比例控制阀中的压力控制信号输出规定的先导压的阀特性；所述控制单元存储所述阀特性，并且基于所述压力反馈信号、所述压力指令信号和所述阀特性计算所述压力控制信号。

根据上述结构，可以排除比例控制阀的性能的个体差异等的影响，可以改善先导压的精度。

在上述发明中，优选的是所述控制单元具有：存储表示针对所述压力指令信号应从所述比例控制阀输出的先导压的输出特性，基于来自于所述操作单元的所述压力指令信号和所述输出特性计算输出压信号的输出特性运算部；和基于所述阀特性、所述反馈信号和所述输出压信号计算所述压力控制信号的反馈控制部。

根据上述结构，输出特性运算部存储作为向比例控制阀输入的输入信号和来自于比例控制阀的输出压（先导压）之间的关系的输出特性，因此即使例如在向比例控制阀输入的输入信号为最大值的情况下，也能够适当设定来自于比例控制阀的输出压（先导压）以使油压泵的排出量为油压执行器的允许最大流量以下。借助于此，可以防止允许最大流量以上的工作油导入至油压执行器中。

在上述发明中，优选的是所述反馈控制部具有：基于所述阀特性和所述输出压信号计算第一电流值的阀特性运算器；控制并计算所述第一电流值与所述压力反馈信号之间的偏差并算出控制运算值的控制运算器；和计算所述第一电流值加上所述控制运算值的压力控制信号，将该压力控制信号输出至所述比例控制阀中的加法运算器。

根据上述结构，可以排除比例控制阀的性能的个体差异等的影响，可以改善先导压的精度。借助于此，例如可以在执行器的允许最大流量的范围内从可变容量泵向执行器供给最大的流量而使执行器以最大限度的速度运行，又，可以防止因过量的流量引起的执行器的损伤。又，可以修正比例控制阀的响应延迟，因此还可以改善先导压的响应性。

在上述发明中，优选的是所述反馈控制部具有：基于所述阀特性和所述输出压信号计算第一电流值的阀特性运算器；基于所述阀特性和所述压力反馈信号计算第二电流值的阀特性运算器；控制并计算所述第一电流值与所述第二电流值之间的偏差而算出控制运算值的控制运算器；和计算所述第一电流值加上所述控制运算值的压力控制信号，向所述比例控制阀输出该压力控制信号的加法运算器。

根据上述结构，可以排除比例控制阀的性能的个体差异等的影响，可以改善先导压的精度。借助于此，例如可以在执行器的允许最大流量的范围内从可变容量泵向执行器供给最大的流量而使执行器以最大限度的速度运行，又，可以防止因过量的流量引起的执行器的损伤。又，可以修正比例控制阀的响应延迟，因此还可以改善先导压的响应性。

在上述发明中，优选的是所述反馈控制部具有：控制并计算所述输出压信号与所述压力反馈信号之间的偏差而算出控制运算值的控制运算器；算出所述输出压信号加上所述控制运算值的加法运算值的加法运算器；和基于所述阀特性和所述加法运算值计算压力控制信号，将该压力控制信号输出至所述比例控制阀中的阀特性运算器。

根据上述结构，可以排除比例控制阀的性能的个体差异等的影响，可以改善先导压的精度。借助于此，例如可以在执行器的允许最大流量的范围内从可变容量泵向执行器供给最大的流量而使执行器以最大限度的速度运行，又，可以防止因过量的流量引起的执行器的损伤。又，可以修正比例控制阀的响应延迟，因此还可以改善先导压的响应性。

在上述发明中，优选的是相对于多个执行器独立地设置所述操作单元；所述控制单元具有：对于每个操作单元分别设置的所述输出特性运算器；和在由所述输出特性运算器计算出的多个所述输出压信号中选择排出流量最大的输出压信号的选择器。

根据上述结构，可以基于排出流量变为最大的输出压信号执行反馈控制。借助于此，可以使被操作的所有的执行器以与操作量相对应的速度运动。又，对于每个操作单元分别设置有输出特性运算器，因此在单独操作各执行器时，可以从可变容量泵对于每个执行器分别供给最佳的流量。

在上述发明中，优选的是在通过负控制方式进行控制倾转角控制装置的情况下，比例控制阀为反比例型。

根据上述结构，在因电气系统的故障等而无法向比例控制阀通电的情况下，输出最大压力而使泵的倾转最小，即达到最小流量，从而向执行器的速度降低的方向产生作用，从而可以实现故障安全（fail-safe）。

在上述发明中，优选的是在通过正控制方式进行控制的倾转角控制装置的情况下，比例控制阀为正比例型。

根据上述结构，在因电气系统的故障等而无法向比例控制阀通电的情况下，输出最小压力而使泵的倾转最小，即达到最小流量，从而向执行器的速度降低的方向产生作用，从而可以实现故障安全。

在上述发明中，优选的是相对于多个执行器独立地设置所述操作单元；所述控制单元具有：对于每个操作单元分别设置的所述输出特性运算器；和在由所述输出特性运算器计算出的多个所述输出压信号中选择排出流量最大的输出压信号的选择器。

根据上述结构，可以基于排出流量变为最大的输出压信号执行反馈控制。借助于此，可以使被操作的所有的执行器以与操作量相对应的速度运动。又，对于每个操作单元分别设置有输出特性运算器，因此在单独操作各执行器时，可以从可变容量泵对于每个执行器分别供给最佳的流量。

在上述发明中，是通过负控制方式进行控制的倾转角控制装置，具备随着所述操作单元的操作而工作，并且控制在所述执行器中流动的压力液的流量的控制阀；所述操作单元及所述控制阀的阀芯相对于多个执行器独立地设置；所述控制单元具有：对于操作单元分别设置的所述输出特性运算器；在由所述各输出特性运算器计算出的多个所述输出压信号中选择排出容量最大的输出压信号的选择器；和基于由所述选择器选择的输出压信号，在从所述比例控制阀输出的先导压、和在所述控制阀的阀芯的最下游分叉的负控制通路的负控制压中选择排出容量变小的压力的选择机构；所述倾转调节机构将所述可变容量泵的倾转角调节为与由所述选择机构选择的压力相对应的角度。

根据上述结构，在单独操作各执行器的情况下，通过设置在每个操作单元的输出特性运算器，以对每个执行器由可变容量泵供给最佳的流量的形式从比例控制阀输出先导压。又，在因复合动作和向阀芯的流动力等的干扰而导致阀芯的移动量与操作单元的操作量不相同的情况下，负控制压随着阀芯的移动量而变化。此时，选择排出容量减小的压力，因此可以防止向执行器的多余的流量的供给，改善节能性。又，也可以将通过本控制单元的控制仅应用于一部分的操作单元。

发明效果：

根据本发明，可以改善可变容量泵的排出流量、即可变容量泵的倾转角的控制精度，且可以改善响应性。

本发明的上述目的、其他目的、特征、及优点是在参照附图的基础上，由以下的优选的实施形态的详细说明得以明了。

附图说明

图1是具备根据本发明的第一实施形态的倾转角控制装置的油压驱动系统的油压回路图；

图2是示出图1的倾转角控制装置的结构的油压回路图；

图3是示出图2、图7的控制单元的结构的框图；

图4中的图4（a）是示出对于图2的作业用操作阀的输出特性的图表，图4（b）是示出对于图2的行驶用操作阀的输出特性的图表；

图5是图2、图7的控制单元所执行的控制的框图；

图6是示出图2的电磁比例控制阀的输入电流值与所输出的先导压之间的关系的阀特性的图表；

图7是根据第二实施形态的倾转角控制装置的控制单元所执行的控制的框图；

图8是图2、图7的控制单元所执行的控制的框图；

图9是示出图7的电磁比例控制阀的输入电流值与所输出的先导压之间的关系的阀特性的图表；

图10中的图10（a）是示出对于图7的作业用操作阀的输出特性的图表，图10（b）是示出对于图7的行驶用操作阀的输出特性的图表。

具体实施方式

以下，参照前述的附图说明根据本发明的第一实施形态及第二实施形态的倾转角控制装置1、1A、1B及具备该倾转角控制装置的油压驱动系统2的结构。另外，实施形态中的方向的概念是为了便于说明而使用的，对于倾转角控制装置1、1A、1B及油压驱动系统2的结构，其并不启示将这些结构的配置及方向等限定在该方向上。又，以下说明的倾转角控制装置1、1A、1B及油压驱动系统2的结构只是本发明的一个实施形态，本发明不限于实施形态，在不脱离发明的主旨的范围内可以增加、删除、变更。

[油压驱动系统]

在油压挖掘机等的建筑机械中，具备吊杆、臂、铲斗、旋转装置及行驶装置等的执行器，通过使这些执行器工作，以此执行各种作业。这些执行器由油缸机构和油压马达等的油压设备构成，这些执行器由图1所示那样的油压驱动系统2驱动。油压驱动系统2具备两个油压泵10L、10R。

油压泵10L、10R形成为由发动机E驱动，从排出端口10a排出工作油的结构。油压泵10L、10R的排出端口10a分别与多路控制阀11L、11R连接，而将压力液供给至该多路控制阀11L、11R中。另外，油压泵10L、10R的下游侧的结构除了需驱动的油压执行器3～9不同以外，基本上相同。因此，以下，仅主要说明与油压泵10L连接的结构，对于与油压泵10R连接结构，仅说明所不同的点，对于相同的结构标以相同的符号并省略说明。

多路控制阀11L是通过使多个控制阀一体化而构成，在本实施形态中，使四个控制阀13～16一体化。四个控制阀13～16分别与油压泵10L并列地连接，从油压泵10L向各控制阀13～16分别供给工作油。这些四个控制阀13～16例如是吊杆联合用控制阀13、臂用控制阀14、左侧行驶装置用控制阀15及旋转用控制阀16，并且与吊杆用油缸3、臂用油缸4、左侧行驶用马达5、旋转用马达6分别连接。这些四个控制阀13～16还分别与罐17连接。另外，与油压泵10R连接的四个控制阀26～29例如从上游侧依次是备用控制阀26、右侧行驶装置用控制阀27、铲斗用控制阀28及吊杆用控制阀29，并且与右侧行驶用马达7、铲斗用油缸8及吊杆用油缸3分别连接。

像这样连接的控制阀13～16是所谓的常开型阀，具备未图示的阀芯。控制阀13～16在阀芯位于中立位置时形成连接油压泵10L和罐17的罐通路18。来自于油压泵10L的工作油通过该罐通路18排出至罐17中。控制阀13～16按该顺序与罐通路18串联连接，当使任意一个的控制阀13～16的阀芯从中立位置移动时，通过该阀芯切断罐通路18。又，通过使阀芯移动，以此将与移动的阀芯的位置相对应的流量的工作油供给至与该阀芯对应的油压执行器3～6中而驱动油压执行器3～6。

像这样构成的控制阀13～16分别与图2所示的操作阀21、22连接。另外，在图2中，仅示出两个操作阀21、22，但是实际上对于每个控制阀13～16分别独立地设置有操作阀。作业用操作阀21（以下简称为“操作阀21”）是所谓的遥控阀，设置有操作杆21a。操作杆21a形成为可以从中立位置向规定方向（例如前后方向和左右方向等）摇动的结构，操作阀21形成为使与该操作杆21a的操作量相对应的先导压向与操作方向相对应的方向流动的结构。

操作阀21例如与吊杆联合用控制阀13、臂用控制阀14或旋转用控制阀16连接，并且将与操作杆21a的操作量相对应的先导压供给至各阀13、14、16的阀芯。受到先导压的阀芯从中立位置移动至与供给的先导压相应的位置。借助于此，与操作杆21a的操作量相对应的量的工作油被供给至油压执行器3、4、6，油压执行器3、4、6以与操作杆21a的操作量相对应的速度移动。

行驶用操作阀22（以下简称为“操作阀22”）是所谓的遥控阀，具有左右一对的操作踏板22a、22b。可以向前后方向摇动操作这些操作踏板22a、22b。又，在操作踏板22a、22b上分别设置有行驶用杆22c、22d，还可以通过行驶用杆22c、22d操作操作踏板22a、22b。行驶用操作阀22使与操作踏板22a、22b的操作量相对应的先导压向与操作方向相对应的方向流动。

又，行驶用操作阀22与左侧行驶装置用控制阀15和右侧行驶装置用控制阀27连接。行驶用操作阀22在左侧的操作踏板22a被操作时，使与该操作量相对应的先导压供给至左侧行驶装置用控制阀15的阀芯，在右侧的操作踏板22a被操作时，使与该操作量相对应的先导压供给至右侧行驶装置用控制阀27的阀芯。各阀15、27的阀芯从中立位置移动至与受到的先导压相对应的位置。借助于此，将与操作踏板22a、22b的操作量相对应的量的工作油供给至左侧行驶用马达5及右侧行驶用马达7，左侧行驶用马达5及右侧行驶用马达7以与操作踏板22a、22b的操作量相对应的速度运动。

像这样构成的油压驱动回路2中采用的油压泵10L、10R是斜板泵和斜轴泵等的可变容量形的油压泵。在本实施形态中，油压泵10L、10R采用斜板泵。油压泵10L、10R可以使该斜板10b倾转而改变斜板10b的倾转角α，排出与该倾转角α相对应的排出容量的工作油。而且，为了调节该倾转角α，而在油压泵10L、10R中分别设置有倾转角控制装置1。

另外，分别设置于油压泵10L、10R的倾转角控制装置1具有相同的结构。以下，仅说明设置于油压泵10L的倾转角控制装置1的结构，对于设置于油压泵10R的倾转角控制装置1的结构，标以相同的符号并省略说明。

[第一实施形态]

＜倾转角控制装置＞

倾转角控制装置1如图2所示具备倾转角调节机构31。倾转角调节机构31是所谓的伺服机构，设置于油压泵10L。倾转角调节机构31具有未图示的伺服活塞，伺服活塞与斜板10b连接。伺服活塞形成为根据先导活塞31a的移动量而运动的结构。在倾转调节机构31中，在先导活塞31a的一端侧形成有压力室31b，在向该压力室31b内供给先导压时，先导活塞31a运动，与此相对应地伺服活塞运动，斜板10b倾转。倾转调节机构31的压力室31b如图2所示通过第一先导通路41与罐通路18的比旋转用控制阀16（关于油压泵10R，吊杆用控制阀29）靠近下游侧的连接点32连接。在罐通路18中，在比该连接点32靠近下游侧（即，罐侧）的位置上形成有节流部33，并且以连接该节流部33的前后的形式设置有泄压阀34。

在罐通路18中，当工作油流入罐通路18内时，连接点32的压力因节流部33而上升，作为负控制通路的第一先导通路41的先导压（以下称为“负控制压”）p1增高。增高的负控制压p1被导入至倾转调节机构31的压力室31b内，以此伺服活塞与先导活塞31a一起运动，斜板10b的倾转角α减小。借助于此，油压泵10L的排出容量减少。另一方面，在操作油压执行器3～6的操作阀21、22而切断罐通路18时，负控制压p1下降。下降的负控制压p1被导入至倾转调节机构31的压力室31b内，以此伺服活塞与先导活塞31a一起返回至原来的位置侧，斜板10b的倾转角α增大。借助于此，油压泵10L的排出容量增加。像这样，在本实施形态中，倾转角控制装置1形成为以负控制方式控制油压泵10L的排出容量的结构。另外，在负控制方式的情况下，因后述的理由而优选的是电磁比例控制阀44为反比例阀。

在像这样构成的倾转角控制装置1中，第一先导通路41与第二先导通路43连接，在第一先导通路41与第二先导通路43之间设置有梭阀43。作为选择机构的梭阀42通过第二先导通路43与电磁比例控制阀44连接。电磁比例控制阀44输出与输入的压力控制信号相对应的先导压p2。梭阀42从来自于电磁比例控制阀44的先导压p2和来自于连接点32的负控制压p1中选择较高的一个，并且将被选择的先导压导入至倾转调节机构31的压力室31b内。又，在第二先导通路43中设置有用于测定先导压p2的先导压传感器45（压力检测器）。

又，在各操作阀21、22中也设置有压力传感器51～56，各控制阀21、22与这些压力传感器51～56一起构成操作单元19、20。这些压力传感器通过检测供给至各控制阀的各先导压以此检测对各操作阀的操作量，输出与该检测结果相对应的各压力指令信号。

像这样构成的压力传感器51～56、先导压传感器45及电磁比例控制阀44与控制单元60连接。控制单元60基于从压力传感器51～56、先导压传感器45输出的检测结果（即，压力指令信号及压力反馈信号）反馈控制电磁比例控制阀44的输出（先导压p2）。以下，进一步详细说明控制单元60的结构。

控制单元60如图3所示具有输出特性运算器61～66。输出特性运算器61～66分别与压力传感器51～56一对一地相对应，并且对来自于对应的压力传感器51～56的压力指令信号与电磁比例控制阀44的输出压之间的对应关系、即输出特性进行存储。该输出特性是例如以相对于最大操作量的油压泵10L的排出量达到油压执行器3～6的允许最大流量以下的形式设定电磁比例控制阀44的输出压。借助于此，防止了允许最大流量以上的工作油被导入至各油压执行器3～6中。而且，各运算器61～66基于对应的压力传感器51～56的压力指令信号与所述输出特性计算电磁比例控制阀44的输出压信号。各运算器61～66分别与第一选择器67及第二选择器68连接，并且向第一选择器67及第二选择器68输出计算出的输出压信号。

具体而言，例如与吊杆用压力传感器51相对应的第一输出特性运算器61与第一选择器67和第二选择器68连接，将计算出的输出压信号输出至该两个选择器67、68中。又，分别与臂用压力传感器52、左侧行驶装置用压力传感器53、及旋转用压力传感器54对应的第二输出特性运算器～第四输出特性运算器62～64与第一选择器67连接，将计算出的输出压信号输出至第一选择器67中。此外，分别与右侧行驶装置用压力传感器55及铲斗用压力传感器56对应的第五输出特性运算器65及第六输出特性运算器66与第二选择器68连接，将计算出的输出压信号输出至第二选择器68中。另外，对于第一输出特性运算器61、第二输出特性运算器62、第三输出特性运算器63、第四输出特性运算器64、第五输出特性运算器65及第六输出特性运算器66的输出特性，适当选择如图4（a）所示那样压力指令信号与先导压p2处于反比例关系的输出特性、和如图4（b）所示那样相对于压力指令信号的先导压p2阶梯性变化且具有滞后性的输出特性等。

第一选择器67具有在输入至第一选择器67的输出压信号中选择任意一个的功能。更具体而言，第一选择器67形成为在输入至其中的多个输出压信号中选择使油压泵10L的排出容量达到最大的输出压信号的结构。在本实施形态中，电磁比例控制阀44的输出特性如图6所示为随着输入的电流值（压力控制信号）增大而输出压（先导压）减小的反比例关系，且为非线性关系。因此，第一选择器67形成为在输入的多个输出压信号中选择一个最小的输出压信号的结构。又，第二选择器68具有在输入的多个输出压信号中选择一个最小的输出压信号的功能。第一选择器67将选择的输出压信号输出至第一反馈控制器69，第二选择器68将选择的输出压信号输出至第二反馈控制器70。另外，第二反馈控制器70具有与第一反馈控制器69相同的结构，因此省略该结构的说明。

第一反馈控制器69形成为如图5所示具有第一限制运算器71，并且使从第一选择器67输出的被选择的输出压信号输入至第一限制运算器71中。第一限制运算器71具有判定输入的输出压信号是否小于规定的压力的功能。此外，第一限制运算器71具有在输入的输出压信号小于规定的压力时，将输入的输出压信号原封不动地输出，在规定压力以上时，使输入的输出压信号变成规定的压力的信号后输出的限制功能。具有这样的功能的第一限制运算器71与阀特性运算器72连接。

阀特性运算器72形成为基于输出压信号计算应向电磁比例控制阀44内流入的第一电流值的结构。具体而言，阀特性运算器72具有：存储表示输入至电磁比例控制阀44的电流值与电磁比例控制阀44所输出的先导压之间的关系的阀特性，并且基于该阀特性和输入的输出压信号计算应向电池比例控制阀44内输入的指令电流值I1（第一电流值）的功能。

又，阀特性运算器72与先导压传感器45连接，并且被输入作为先导压传感器45的检测结果的压力反馈信号。阀特性运算器72基于该压力反馈信号和前述阀特性计算作为实际输入至电磁比例控制阀44中的电流值的实际电流值I2（第二电流值）。像这样构成的阀特性运算器72还与偏差运算器73连接，向该偏差运算器73输出两个电流值I1、I2。

偏差运算器73具有从指令电流值I1减去实际电流值I2而计算出偏差ΔI的功能。偏差运算器73与PI（proportional integral；比例积分）运算器74连接，向PI运算器74输出偏差ΔI。PI运算器74执行PI运算，将该运算结果输出至加法运算器75。具体而言，PI运算器74具有比例运算部74a、积分运算部74b、限制运算部74c、和加法运算部74d，向比例运算部74a及积分运算部74b输入偏差ΔI。

比例运算部74a具有计算对偏差ΔI乘以比例增益Kp的比例项的功能。又，积分运算部74b具有计算对偏差I的积分值乘以规定的积分增益Ki的积分项的功能。又，积分运算部74b与限制运算部74c连接，因此计算出的积分项被输出至限制运算部74c中。限制运算部74c具有判定计算的积分项是否小于规定值的功能。此外，具有在积分项小于规定值的情况下，将积分项原封不动地输出，在规定值以上的情况下使积分项变成规定值后输出的限制功能。限制运算部74c与比例运算部74a一起与加法运算部74d连接，各运算部74a、74c将计算结果输出至加法运算部74d中。加法运算部74d具有将来自于比例运算部74a的比例项和来自于限制运算部74c的积分项进行加法运算的功能。即，PI运算部74将比例项与积分项相加而算出PI运算值（控制运算值）。加法运算部74d与加法运算器75连接，并且向加法运算器75输出PI运算值。

加法运算器75还与阀特性运算器72连接，并且从阀特性运算器输出指令电流值I1。加法运算器75具有令指令电流值I1加上PI运算值后算出压力控制信号的功能。此外，加法运算器75与第二限制运算器76连接，向该第二限制运算器76输出压力控制信号。第二限制运算器76具有判定该压力控制信号是否小于规定的电流值的功能。此外，第二限制运算器76具有在压力控制信号小于规定的电流值时，将压力控制信号原封不动地输出，在规定的电流值以上时，将压力控制信号变成规定的电流值的信号后输出的功能。该第二限制运算器76与电磁比例控制阀44连接，向电磁比例控制阀44输出压力控制信号。

＜倾转角控制装置的动作＞

在如上述那样构成的倾转角控制装置1中，在操作杆21a和操作踏板22a、22b等被操作而从操作阀21、22输出先导压时，各压力传感器51～56检测该先导压。各压力传感器51～56将检测到的先导压作为压力指令信号输出至控制单元60。控制单元60如上所述具有图5所示那样的反馈控制器69、70。电磁比例控制阀44将与通过反馈控制器69、70算出的压力控制信号相对应的先导压p2输出至第二先导通路43。

输出的先导压p2通过先导压传感器45进行检测，并且检测结果作为压力反馈信号输出至控制单元60。控制单元60基于该压力反馈信号与压力指令信号，且鉴于电磁比例控制阀44的特性如上所述将先导压p2进行反馈控制、具体而言进行PI控制。执行PI控制的先导压p2被导入至梭阀42。在梭阀42中，选择该先导压p2和从中心旁通通路的连接点32分叉的第一先导通路41的负控制压p1中的较高的一个，将所选择的先导压导入至倾转调节机构31。在倾转调节机构31中，通过导入的先导压，伺服活塞与先导活塞31a的运动相对应地运动，斜板10b倾转为与前述先导压相对应的倾转角α。

具体而言，在为了驱动任意一个油压执行器3～9而操作操作阀21、22时，罐通路18被任意一个的控制阀13～16切断而负控制压p1降低。另一方面，先导压p2是根据操作阀21、22的操作量输出，与负控制压p1相同地降低。然而，先导压p2是对于每个执行器分别基于输出特性进行运算，因此可以预先将先导压p2根据执行器的所需流量而设定为较高。因此，在梭阀42中，先导压p2被选择后导入至倾转调节机构31的压力室31b内。在倾转调节机构31中，先导活塞31a受到该先导压p2而运动，并且斜板10b通过伺服活塞倾转为与先导压p2相对应的角度。即，斜板10b倾转为与要求最大的流量的操作阀21、22的操作量相对应的角度，得到每个执行器必要最小限度的流量。

另一方面，在未操作操作阀21、22时，连接点32通过罐通路18与油压泵10L、10R直接连接。因此，在连接点32上，压力上升，与油压泵10L、10R的排出压相对应的负控制压p1被导入至梭阀42内。相对于此，由于操作阀21、22未被操作，因此先导压p2与未图示的先导压力源的压力大致相等，达到最大值。因此，梭阀42将负控制压p1和先导压p2中的任意一个高压侧导入至倾转调节机构31的压力室31b内。在倾转调节机构31中，因受到该高压侧的压力，伺服活塞通过先导活塞31a而运动，斜板10b倾转为与高压侧的先导压相对应的角度。即，因受到高压侧的先导压，而以使斜板10b向竖立的方向（减小倾转角α的方向）倾转的形式运动，减少油压泵10L、10R的排出流量。

像这样在倾转角控制装置1中，将从电磁比例控制阀44输出的先导压p2相对于压力指令信号根据输出特性一对一地进行设定，并且将该先导压p2基于作为先导压传感器45的检测结果的压力反馈信号进行反馈控制。因此，相对于压力指令信号的先导压p2的输出精度得到改善。通过将相对于这样的压力指令信号的输出精度较高的先导压p2导入至倾转调节机构31的压力室31b内，以此改善相对于操作阀21、22的操作量的斜板10b的倾斜角α的位置精度，可以将油压泵10L、10R的排出流量相对于操作阀21、22的操作量高精度地进行控制。借助于此，能够防止允许最大流量以上的工作油从油压泵10L、10R排出，与此同时能够以必要最小限度的排出流量进行控制。借助于此，可以防止油压执行器3～9的损伤，并且可以使各油压执行器3～9通过必要最小限度的排出流量各自以最大限度的速度运动。

又，在倾转角控制装置1中，通过偏差运算器73及PI运算器74对先导压p2进行PI控制。借助于此，变得稳定且向目标值的收敛变快，可以改善油压泵10L、10R的排出流量的响应性。

此外，电磁比例控制阀44具有非线性的阀特性，又，即使是相同的电磁比例控制阀，每个产品的阀特性也不相同。在倾转角控制装置1中，基于电磁比例控制阀44的阀特性通过阀特性运算器72计算相对于需输出的先导压p2而需流入的电流值I3。借助于此，可以进一步改善相对于压力指令信号的先导压p2的输出精度，并且可以相对于操作阀21、22的操作量高精度地控制油压泵10L、10R的排出容量。

又，在倾转角控制装置1中，在多个操作阀21、22被同时操作时，控制单元60通过选择器67、68判断最需要流量的压力指令信号，并且通过反馈控制器69、70根据压力指令信号控制先导压p2。像这样，根据所需最大流量调节油压泵10L、10R的排出容量，因此可以将与前述操作量相对应的流量的工作油导入至油压执行器3～9内。借助于此，即使多个操作阀21、22被同时操作，也可以使油压执行器3～9以与前述操作量相对应的速度运动。

[第二实施形态]

本发明的第二实施形态的倾转角控制装置1A与第一实施形态的倾转角控制装置1结构类似。因此，对于第二实施形态的倾转角控制装置1A的结构，主要说明与第一实施形态的倾转角控制装置1的结构所不同的点，对于相同的结构标以相同的符号并省略说明。对于以下说明的第三实施形态的倾转角控制装置1B也是同样如此。

第二实施形态的倾转角控制装置1A如图7所示形成为将油压泵10L、10R的排出容量以正控制方式进行控制的结构。另外，在正控制方式的情况下，因下述的理由，电磁比例控制阀44优选为正比例阀。在倾转角控制装置1A中，先导压p2导入至倾转调节机构31的压力室31b内，斜板10b倾转为与该先导压p2相对应的角度。借助于此，调节油压泵10L（或油压泵10R）的排出流量。另外，在正控制方式的情况下，在该先导压p2较大时，油压泵10L（或油压泵10R）的排出流量增大。

又，倾转角控制装置1A具有控制单元60A，并且与第一实施形态相同地通过图5所示的那样的反馈控制器69、70计算压力控制信号。电磁比例控制阀44向第二先导通路43输出与由反馈控制器69、70算出的压力控制信号相对应的先导压p2。

输出的先导压p2在第二先导通路43中被先导压传感器45检测，并且检测结果作为压力反馈信号输出至控制单元60A。控制单元60A基于该压力反馈信号和压力指令信号如上述那样对先导压p2进行反馈控制、具体而言PI控制。根据被PI控制的先导压p2，伺服活塞通过倾转角调节机构31的先导活塞31a运动，斜板10b位于倾转角α。借助于此，可以向油压泵10L、10R排出与压力指令信号（在输入多个压力指令信号时，选择最大的输出压信号）相对应的排出容量、即与操作阀21、22的操作量（在多个操作阀21、22被操作时，选择最大的操作量）相对应的排出流量。

另外，在倾转角控制装置1A中，为了以正控制方式控制排出流量，而使用正比例型的电磁比例控制阀44、44。正比例型的电磁比例控制阀44、44的阀特性如图9所示随着输入的电流值（压力控制信号）增大而输出压（先导压）增大，且为非线性。利用这样的正比例型的电磁比例控制阀44、44的优点是在因电气系统的故障等而无法向电磁阀通电的情况下，输出最小压力而使泵的倾转最小，即变为最小流量，从而向执行器速度降低的方向产生作用，从而可以实现故障安全。

又，在控制单元60A中，与电磁比例控制阀44、44的采用相匹配地，各输出特性运算器61～65的输出特性为图10（a）及图10（b）中的任意一个。在图10（a）中，压力指令信号与先导压p2处于正比例关系。在图10（b）中，相对于压力指令信号的先导压p2以正比例且阶梯性地变化。

像这样构成的倾转角控制装置1A发挥与第一实施形态的倾转角控制装置1相同的作用效果。

[第三实施形态]

倾转角控制装置1、1A的控制单元60、60A如图8所示具有反馈控制器69A、70A。在反馈控制器69A、70A中，从第一限制运算器71输出的输出压信号及来自于先导压传感器45的压力反馈信号不通过阀特性运算器72地输入至偏差运算器73A中，通过偏差运算器73A计算输出压信号与压力反馈信号之间的偏差Δp。又，在PI控制器74A中，将该偏差Δp进行PI运算而算出PI运算值，并且输出至加法运算器75中。

又，第一限制运算器71与偏差运算器73A不同地与加法运算器75直接连接，向加法运算器75输出输出压信号。在加法运算器75中，对输出压信号加上PI运算值。阀特性运算器72A具有基于由加法运算器75算出的加法运算值及阀特性算出压力控制信号的功能。在这里所算出的压力控制信号被输入至第二限制运算器76中而在第二限制运算器76中被限制为规定的电流值以下，并且输出至电磁比例控制阀44中。电磁比例控制阀44将与该压力控制信号相对应的先导压p2输出至第二先导通路43中。

另外，在本实施形态中，电磁比例控制阀44在控制单元60中是随着输入的电流值减小而输出压增大的反比例阀，其阀特性如图6所示为非线性。又，在控制单元60A中是随着输入的电流值增大而输出压增大的正比例阀，其阀特性如图9所示为非线性。在负控制方式中使用反比例型的电磁比例控制阀44，而在正控制方式中使用正比例型的电磁比例控制阀44的优点是在因电气系统的故障等而无法向电磁阀通电的情况下，输出最大压力而使泵的倾转最小，即变为最小流量，从而向执行器的速度降低的方向产生作用，从而可以实现故障安全。

除此以外，第三实施形态的倾转角控制装置1B发挥与第一实施形态的倾转角控制装置1相同的作用效果。

＜其他实施形态＞

在第一实施形态及第二实施形态中，将先导压p2进行PI控制，但是也可以进行PID控制。又，在第一实施形态的负控制方式中采用反比例型的电磁比例控制阀，在第二实施形态的正控制方式中采用正比例型的电磁比例控制阀，但是不限于此。

在第一实施形态及第二实施形态中，作为调节先导压p2的阀使用了电磁比例控制阀44，但是电磁比例控制阀不一定必须是电磁比例减压阀。例如，也可以是电磁比例泄压阀、由力马达（force motor）驱动的比例控制阀或由压电元件驱动的比例控制阀等。

由上述说明，本领域技术人员明了本发明的较多的改良和其他实施形态等。因此，上述说明仅作为例示解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最优选的形态为目的提供。在不脱离本发明的精神的范围内，可以实质上变更其结构和/或功能的具体内容。

符号说明：

1      倾转角控制装置；

3      吊杆用油缸；

4      臂用油缸；

5      左侧行驶用马达；

6      旋转用马达；

7      右侧行驶用马达；

8      铲斗用油缸；

9      吊杆用油缸；

10b    斜板；

10L、10R  油压泵；

21     操作阀；

21a    操作杆；

22     行驶用操作阀；

22a    操作踏板；

31     倾转调节机构；

42     梭阀；

44     电磁比例控制阀；

45     先导压传感器；

51     吊杆用压力传感器；

52     臂用压力传感器；

53     左侧行驶装置用压力传感器；

54     旋转用压力传感器；

55     右侧行驶装置用压力传感器；

56      铲斗用压力传感器；

60     控制单元；

61～66 第一输出特性运算器～第六输出特性运算器；

67     第一选择器；

68     第二选择器；

72     阀特性运算器；

73     偏差运算器；

74     PI运算器；

75     加法运算器。

Claims (10)

1.一种倾转角控制装置，

是控制排出与倾转角相对应的容量的压力液的可变容量泵的倾转角的装置，具备：

为了驱动执行器而输出与操作量相对应的压力指令信号的操作单元；

输出与所述压力指令信号相对应的压力控制信号的控制单元；

输出与所述压力控制信号相对应的先导压的比例控制阀；

将所述可变容量泵的倾转角调节为与所述先导压相对应的角度的倾转调节机构；和

检测所述先导压，将与被检测的所述先导压相对应的压力反馈信号输出至控制单元的压力检测器；

所述控制单元基于所述压力反馈信号和所述压力指令信号计算所述压力控制信号。

2.根据权利要求1所述的倾转角控制装置，其特征在于，

所述比例控制阀具有针对输入至所述比例控制阀中的压力控制信号输出规定的先导压的阀特性；

所述控制单元存储所述阀特性，并且基于所述压力反馈信号、所述压力指令信号和所述阀特性计算所述压力控制信号。

3.根据权利要求2所述的倾转角控制装置，其特征在于，

所述控制单元具有：

存储表示针对所述压力指令信号应从所述比例控制阀输出的先导压的输出特性，基于来自于所述操作单元的所述压力指令信号和所述输出特性计算输出压信号的输出特性运算部；和

基于所述阀特性、所述反馈信号和所述输出压信号计算所述压力控制信号的反馈控制部。

4.根据权利要求3所述的倾转角控制装置，其特征在于，

所述反馈控制部具有：

基于所述阀特性和所述输出压信号计算第一电流值的阀特性运算器；

控制并计算所述第一电流值与所述压力反馈信号之间的偏差并算出控制运算值的控制运算器；和

计算所述第一电流值加上所述控制运算值的压力控制信号，将该压力控制信号输出至所述比例控制阀中的加法运算器。

5.根据权利要求3所述的倾转角控制装置，其特征在于，

所述反馈控制部具有：

基于所述阀特性和所述输出压信号计算第一电流值的阀特性运算器；

基于所述阀特性和所述压力反馈信号计算第二电流值的阀特性运算器；

控制并计算所述第一电流值与所述第二电流值之间的偏差并算出控制运算值的控制运算器；和

计算所述第一电流值加上所述控制运算值的压力控制信号，向所述比例控制阀输出该压力控制信号的加法运算器。

6.根据权利要求3所述的倾转角控制装置，其特征在于，

所述反馈控制部具有：

控制并计算所述输出压信号与所述压力反馈信号之间的偏差并算出控制运算值的控制运算器；

算出所述输出压信号加上所述控制运算值的加法运算值的加法运算器；和

基于所述阀特性和所述加法运算值计算压力控制信号，将该压力控制信号输出至所述比例控制阀的阀特性运算器。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的倾转角控制装置，其特征在于，

相对于多个执行器独立地设置所述操作单元；

所述控制单元具有：

对于每个操作单元分别设置的所述输出特性运算器；和

在由所述输出特性运算器计算出的多个所述输出压信号中选择排出流量最大的输出压信号的选择器。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的倾转角控制装置，其特征在于，

是通过负控制方式进行控制的倾转角控制装置；

所述比例控制阀为反比例型。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的倾转角控制装置，其特征在于，

是通过正控制方式进行控制的倾转角控制装置；

所述比例控制阀为正比例型。

10.根据权利要求3至6中任意一项所述的倾转角控制装置，其特征在于，

是通过负控制方式进行控制的倾转角控制装置，

具备随着所述操作单元的操作而工作，并且控制在所述执行器中流动的压力液的流量的控制阀；

所述操作单元及所述控制阀的阀芯相对于多个执行器独立地设置；

所述控制单元具有：

对于操作单元分别设置的所述输出特性运算器；

在由所述各输出特性运算器计算出的多个所述输出压信号中选择排出容量最大的输出压信号的选择器；和

基于由所述选择器选择的输出压信号，在从所述比例控制阀输出的先导压、和在所述控制阀的阀芯的最下游分叉的负控制通路的负控制压中选择排出容量变小的压力的选择机构；

所述倾转调节机构将所述可变容量泵的倾转角调节为与由所述选择机构选择的压力相对应的角度。