JP2000220604A - 油圧ポンプの流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】センタバイパス型の方向切換弁を有する油圧駆
動装置の油圧ポンプの流量制御装置において、負荷状況
に係わらず操作レバーの操作量に応じた圧油の流量をア
クチュエータに供給できるようにし、しかも制御の安定
性を高める。 【解決手段】操作レバー装置６により生成された圧力を
シャトル弁１３及び信号ライン１４で検出しポジティブ
流量制御指令信号圧力Ｐｃと、油圧ポンプ１の吐出流量
をポンプ流量検出回路３６及び信号ライン１８でで検出
しポンプ流量信号圧力Ｐｐとし、絞り３７で発生した圧
力を信号ライン３８で検出しセンターバイパス通過流量
信号圧力Ｐｏとし、信号圧力Ｐｃ，Ｐｏがポンプコント
ロール弁１２の油圧ポンプ１の容量を増やす側に導か
れ、信号圧力Ｐｐが油圧ポンプ１の容量を減らす側に導
かれ、Ｐｃ＝Ｐｐ−Ｐｏとなるよう容量制御アクチュエ
ータ１１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
油圧機械の油圧駆動装置に設けられる油圧ポンプの流量
制御装置に係わり、特に油圧アクチュエータを駆動する
ために操作する操作レバー装置の操作状況に応じた油圧
ポンプの吐出流量の制御を可能とする油圧ポンプの流量
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の油圧機械の油圧駆動装
置に設けられる油圧ポンプの流量制御装置として、ポジ
ティブ流量制御と呼ばれる制御方式と、ネガティブ流量
制御と呼ばれる制御方式とがある。前者は、操作レバー
装置の操作信号を検出し、その検出信号に基づき操作レ
バー装置の操作量が大きくなるに従ってポンプ吐出流量
が増大するよう油圧ポンプの傾転、即ち容量を制御する
もので、例えば特開平９―２９１０３号公報の図９に示
されている。後者は、センターバイパス型の方向切換弁
を備えた油圧駆動装置において、方向切換弁のセンター
バイパス通路を通過する流量を検出し、その検出信号に
基づきセンターバイパス通過流量が少なくなるに従って
ポンプ吐出流量が増大するよう油圧ポンプの容量を制御
するもので、例えば同じ特開平９―２９１０３号公報の
図１０に示されている。

【０００３】ポジティブ流量制御の一例を図９に示す。
この例は特開平９―２９１０３号公報の図９に対応する
ものである。

【０００４】図９において、油圧ポンプ１０１は原動機
１０２によって回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ
であり、油圧ポンプ１０１から吐出された圧油はセンタ
ーバイパス型の方向切換弁１０４を介してアクチュエー
タ１０５に供給され、アクチュエータ１０５が駆動され
る。方向切換弁１０４はパイロット操作式であり、操作
レバー装置１０６からパイロットライン１０７ａ，１０
７ｂを介して与えられるパイロット圧により切り換え操
作される。

【０００５】油圧ポンプ１０１の流量制御装置として、
ポンプ制御アクチュエータ１１１とシャトル弁１１３と
が設けられている。ポンプ制御アクチュエータ１１１は
油圧ポンプ１０１は押しのけ容積可変機構例えば斜板１
０１ａの傾転角（容量）を調整するよう作動し、ポンプ
制御アクチュエータ１１１はシャトル弁１１３からのポ
ジティブ流量制御指令用のパイロット圧Ｐｃにより駆動
される。

【０００６】オペレータが操作レバー装置１０６の操作
レバーを操作すると、パイロットライン１０７ａ又は１
０７ｂにパイロット圧が生成され、方向切換弁１０４が
切り換え操作され、油圧ポンプ１０１からアクチュエー
タ１０５に供給される圧油の流量と流れ方向が制御され
る。同時に、パイロットライン１０７ａ又は１０７ｂの
パイロット圧がシャトル弁１１３によりポジティブ流量
制御指令用のパイロット圧Ｐｃとして選択され、ポンプ
制御アクチュエータ１１１に出力される。ポンプ制御ア
クチュエータ１１１はそのポジティブ流量制御指令用パ
イロット圧Ｐｃを受け、ピストン１１１ｄがポジティブ
流量制御指令用パイロット圧Ｐｃのレベルに応じた位置
に駆動され、油圧ポンプ１０１の傾転角を調整する。こ
れにより、油圧ポンプ１０１の吐出流量は操作レバー装
置１０６の操作信号（パイロット圧）に応じて制御され
る。

【０００７】したがって、図９の流量制御装置によれ
ば、操作レバーの操作量が大きくなれば、それに合わせ
て油圧ポンプ１０１の吐出流量が増え、操作レバーの操
作量が小さくなれば、それに合わせて油圧ポンプ１０１
の吐出流量が減るというポジティブ流量制御が行われ
る。

【０００８】ネガティブ流量制御の一例を図１０に示
す。この例はそれぞれ特開平９―２９１０３号公報の図
１０に対応するものであり、図中、図９に示すものと同
等の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

【０００９】図１０において、方向切換弁１０４のセン
ターバイパス通路１０４ａの上流側は油圧ポンプ１０１
の吐出ライン１０１ｂに接続され、下流側は排出ライン
１３４を介してタンクに接続され、油圧ポンプ１０１か
ら吐出された圧油は、方向切換弁１０４の切り換え状況
に応じて油圧アクチュエータ１０５に供給される圧油と
センターバイパス通路１０４ａから排出ライン１３４を
通ってタンクに戻される圧油に分けられる。

【００１０】排出ライン１３４には絞り１３７が設けら
れ、絞り１３７の上流側に信号ライン１３８が接続さ
れ、絞り１３７の上流圧力が信号ライン１３８に検出さ
れる。信号ライン１３８は更に可変減圧弁１８０に接続
され、信号ライン１３８に検出された圧力が可変減圧弁
１８０に導かれる。可変減圧弁１８０は、パイロットポ
ンプ１０８からの圧力を基に、信号ライン１３８の圧力
と反比例して変化する圧力を生成し、パイロットライン
１１９を介してポンプ制御アクチュエータ１１１に出力
する。

【００１１】方向切換弁１０４が中立位置にあるときは
センターバイパス通路１０４ａの開口面積は最大であ
り、センターバイパス通路１０４ａを通過する流量が多
いため、絞り１３７の上流圧力は高く、可変減圧弁１８
０の出力圧は低い。その結果、油圧ポンプ１０１の傾転
角（容量）は最小に保たれ、吐出流量も最少となる。オ
ペレータが操作レバー装置１０６の操作レバーを操作
し、上記のように方向切換弁１０４が切り換え操作され
ると、センターバイパス通路１０４ａの開口面積が小さ
くなり、センターバイパス通路１０４ａを通過する流量
も減少し、それに伴って絞り１３７の上流圧力は低下
し、可変減圧弁１８０の出力圧は上昇する。このため、
油圧ポンプ１０１の傾転角（容量）も増大するよう制御
され、吐出流量も増大する。

【００１２】したがって、図１０の流量制御装置によれ
ば、操作レバーの操作量が大きくなりセンターバイパス
通路１０４ａを通過しタンクに戻される圧油の流量が少
なくなると、それに合わせて油圧ポンプ１０１の吐出流
量を増やし、操作レバーの操作量が小さくなりセンター
バイパス通路１０４ａを通過する流量が多くなれば、そ
れに合わせて油圧ポンプ１０１の吐出流量を減らすとい
うネガティブ流量制御が行われる。

【００１３】また、センターバイパス型の方向切換弁を
備えた油圧駆動装置において、アクチュエータの負荷状
況に係わらず操作レバーの操作量に応じた流量をアクチ
ュエータに供給できるようにするものとして、従来一般
的に圧力補償弁を用いるものが提案されている。例え
ば、特開平６−１９３６０４号公報の図１９に示すもの
では、方向切換弁のフィーダラインに補助弁を設け、こ
の補助弁に方向切換弁のメータインの可変絞りの前後差
圧を作用させ、圧力補償制御をしている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の油圧ポンプの流量制御装置は、次に述べるような問
題点を有していた。

【００１５】図９に示すポジティブ流量制御方式の油圧
ポンプの流量制御装置は、操作レバーの操作量に応じて
油圧ポンプ１０１の吐出流量を変化させるため、操作レ
バーの操作量とアクチュエータ１０５に流入する供給圧
油とを対応させる制御方式ではい。このため、アクチュ
エータ１０５の負荷状況により、方向切換弁１０４に流
入してからアクチュエータ１０５に供給される圧油とセ
ンターバイパス通路１０４ａを介しタンクに戻される圧
油の配分が変化する。

【００１６】したがって、操作レバーの操作量がある位
置で固定されており、油圧ポンプ１０１の吐出流量が一
定であっても、負荷状況が変化するとアクチュエータ１
０５に供給される圧油の流量が一定にならないという現
象が生じる。

【００１７】図１０に示すネガティブ流量制御方式の油
圧ポンプの流量制御装置は、方向切換弁１０４の切り換
え操作量（操作レバーの操作量）とアクチュエータ１０
５の負荷状況に応じてセンターバイパス通路１０４ａを
通過し、タンクに戻される圧油の流量（センターバイパ
ス通過流量）が変化し、方向切換弁１０４の切り換え操
作量が大きくアクチュエータ１０５が所望する圧油の流
量が多いときは、センターバイパス通過流量が少なくな
り、ポンプ傾転を増加させ、方向切換弁１０４の切り換
え操作量が小さくアクチュエータ１０５が所望する圧油
の流量が少ないときは、センターバイパス通過流量が多
くなり、ポンプ傾転を減少させる。また、方向切換弁１
０４の切り換え操作量が一定であっても、アクチュエー
タ１０５の負荷が高いときは、センターバイパス通過流
量が少なくなり、ポンプ傾転を増加させ、アクチュエー
タ１０５の負荷が低いときは、センターバイパス通過流
量が多くなり、ポンプ傾転を減少させる。このため、ポ
ジティブ流量制御方式に比べ負荷状況の変動に対して、
操作レバーの操作量とアクチュエータ１０５に流入する
供給圧油とをある程度対応させた制御方式である。

【００１８】しかしながら、アクチュエータ１０５の負
荷状況により、負荷が高ければ方向切換弁１０４のアク
チュエータ１０５への供給路が開いている状態でも、セ
ンターバイパス通路１０４ａの開度がある程度大きいと
きは油圧ポンプの吐出圧が負荷圧より高くならなくてア
クチュエータ１０５へ圧油が流入せず、センターバイパ
ス通路１０４ａがある程度閉じ油圧ポンプ１０１の吐出
圧力が負荷圧よりも高い状態になって初めてアクチュエ
ータ１０５への圧油の供給が行われるので、その位置に
なるまで操作レバーの操作量を変化させないと、油圧ポ
ンプ１０１の吐出流量が変化しない。

【００１９】したがって、ポジティブ流量制御方式に比
べればアクチュエータにかかる負荷状況の影響は少ない
とは言え、やはりアクチュエータにかかる負荷状況によ
り、操作レバーの操作量とアクチュエータ１０５に供給
される圧油量が一定にならないという現象が生じる。

【００２０】以上のような油圧ポンプの流量制御装置を
備えた油圧駆動装置に特開平６−１９３６０４号公報に
記載のような補助弁（圧力補償弁）を設け、圧力補償制
御をすれば、上記のような問題は解決できる。しかし、
油圧駆動装置が油圧ポンプの流量制御装置を有するもの
に補助弁を用いて圧力補償制御をする場合は、油圧ポン
プの流量制御と補助弁の圧力補償制御とが干渉してハン
チングを生じ易く、制御が安定し難いという問題があ
る。

【００２１】本発明の目的は、センターバイパス型の方
向切換弁を有する油圧駆動装置において、アクチュエー
タの負荷状況に係わらず、操作レバーの操作量に応じた
圧油の流量をアクチュエータに供給することができ、し
かも制御の安定性の高い油圧ポンプの流量制御装置を提
供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、可変容量型の油圧ポンプと、この
油圧ポンプから供給される圧油によって駆動されるアク
チュエータと、前記油圧ポンプから前記アクチュエータ
に供給される圧油の流れを制御するセンターバイパス型
の方向切換弁と、この方向切換弁を切り換え操作する操
作レバー手段とを備えた油圧駆動装置に設けられ、前記
油圧ポンプの容量を変更し、吐出流量を制御するポンプ
制御アクチュエータを備えた油圧ポンプの流量制御装置
において、前記操作レバー手段の切り換え操作による操
作信号に基づいてポジティブ流量制御指令信号を生成す
る第１信号生成手段と、前記油圧ポンプの吐出流量を検
出し、その流量に応じたポンプ流量信号を生成する第２
信号生成手段と、前記センターバイパス型の方向切換弁
のセンターバイパス通路を通過する流量を検出し、その
流量に応じたセンターバイパス通過流量信号を生成する
第３信号生成手段と、前記ポジティブ流量制御指令信
号、前記ポンプ流量信号、前記センターバイパス通過流
量信号に基づいて、前記油圧ポンプの吐出流量と前記セ
ンターバイパス通路を通過する流量との差が前記操作信
号の指令流量に一致するように前記ポンプ制御アクチュ
エータを制御するポンプ制御手段とを備えるものとす
る。

【００２３】このように第１信号生成手段、第２信号生
成手段、第３信号生成手段、ポンプ制御手段を設け、油
圧ポンプの吐出流量とセンターバイパス通路を通過する
流量との差が操作信号の指令流量に一致するようにポン
プ制御アクチュエータを制御することにより、油圧ポン
プの吐出流量とセンターバイパス通路を通過する圧油の
流量との差の流量はアクチュエータに供給される流量で
あることから、当該流量が指令流量に一致するよう制御
され、負荷状況に係わらず、アクチュエータに操作レバ
ーの操作量に応じた流量を供給することができる。

【００２４】また、本発明では油圧ポンプの流量制御の
みで負荷状況の変化に対してアクチュエータに指令流量
を供給するので、補助弁を用いて圧力補償制御をする場
合にあったポンプ制御と圧力補償制御との干渉は起こら
ず、安定性の高い制御が行える。

【００２５】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第１、第２、第３信号生成手段は、それぞれ、前記
ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流量信号、前
記センターバイパス通過流量信号を油圧信号として生成
する手段であり、前記ポンプ制御手段は、前記ポジティ
ブ流量制御指令信号及び前記センターバイパス通過流量
信号が前記油圧ポンプの容量を増やす側に導かれ、前記
ポンプ流量信号が前記油圧ポンプの容量を減らす側に導
かれ、それらの油圧信号のバランスで作動して前記容量
制御アクチュエータを制御するポンプコントロール弁を
有する。

【００２６】これによりポンプ制御手段を油圧部品で構
成したもので、上記（１）で述べた油圧ポンプの容量制
御を行うことができる。

【００２７】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記第２信号生成手段は、前記油圧ポンプの吐出路に設
けられ、この吐出路に前後差圧を発生させる抵抗発生手
段と、この前後差圧に応じて動作し、前記ポンプ流量信
号として油圧信号を生成する減圧弁とを有する。

【００２８】これにより第２信号生成手段も油圧部品で
構成したもので、ポンプ流量信号としての油圧信号を生
成し、上記（１）で述べた油圧ポンプの容量制御を行う
ことができる。

【００２９】（４）上記（２）において、前記第２信号
生成手段は、前記油圧ポンプの容量を検出する第１セン
サと、前記油圧ポンプの回転数を検出する第２センサ
と、前記第１及び第２センサからの信号を用いて所定の
演算処理を行うコントローラと、このコントローラから
の信号により駆動され、前記ポンプ流量信号として油圧
信号を生成する比例電磁弁とを有するものであってよ
い。

【００３０】これにより第２信号生成手段を電気部品と
油圧部品の組み合わせで構成したもので、ポンプ流量信
号としての油圧信号を生成し、上記（１）で述べた油圧
ポンプの容量制御を行うことができる。また、油圧ポン
プの吐出ラインに流量検出手段を配置する必要がないの
で、吐出ラインでの圧力損失の増大が回避できる。

【００３１】（５）また、上記（１）において、好まし
くは、前記第１、第２、第３信号生成手段は、それぞ
れ、前記ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流量
信号、前記センターバイパス通過流量信号を電気信号と
して生成する手段であり、前記ポンプ制御手段は、前記
ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流量信号、前
記センターバイパス通過流量信号を用いて所定の演算を
行うコントローラと、このコントローラからの信号によ
り駆動され、前記容量制御アクチュエータを制御する油
圧信号を生成する比例電磁弁とを有する。

【００３２】これによりポンプ制御手段を電気部品と油
圧部品の組み合わせで構成したもので、上記（１）で述
べた油圧ポンプの容量制御を行うことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００３４】まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図
４により説明する。

【００３５】図１において、１は原動機２によって回転
駆動される可変容量型の油圧ポンプであり、この油圧ポ
ンプ１は押しのけ容積可変機構例えば斜板１ａを有し、
斜板１ａの傾転角を調整することにより容量が変わり、
吐出流量が制御される。油圧ポンプ１から吐出された方
向切換弁４を介して圧油はアクチュエータ５に供給さ
れ、その圧油によりアクチュエータ５が駆動される。ア
クチュエータ５に供給される圧油の流れ（方向と流量）
は方向切換弁４により制御される。

【００３６】方向切換弁４はセンターバイパス型であ
り、図示の中立位置で開口面積が最大となり、方向切換
弁４が操作されるに従って開口面積が小さくなるセンタ
ーバイパス通路４ａを有している。センターバイパス通
路４ａの上流側は油圧ポンプ１の吐出ライン１ｂに接続
され、下流側は排出ライン３４を介してタンク２１に接
続されている。

【００３７】また、方向切換弁４はパイロット操作式で
あり、操作レバー装置６からパイロットライン７ａ，７
ｂを介して与えられるパイロット圧により切り換え操作
される。

【００３８】操作レバー装置６は操作レバー６ａと、こ
の操作レバー６ａにより操作されるパイロット弁（一種
の減圧弁）６ｂとを有し、パイロット弁６ｂは油圧ポン
プ１と共に原動機２によって回転駆動されるパイロット
ポンプ８にパイロットライン２０を介して接続され、パ
イロットポンプ８からの圧油を元圧として操作レバー６
ａの操作量に応じて上記パイロット圧を生成し、操作レ
バー装置６の操作方向に応じてそのパイロット圧をパイ
ロットライン７ａ又は７ｂに出力する。

【００３９】以上のような油圧駆動装置に本実施形態の
油圧ポンプ１の流量制御装置１０が設けられている。こ
の流量制御装置１０は、斜板１ａの傾転角を調整するポ
ンプ制御アクチュエータ１１と、このポンプ制御アクチ
ュエータ１１にパイロットポンプ８から供給される圧油
を制御するポンプコントロール弁１２と、パイロットラ
イン７ａ，７ｂの間に設けられ、操作レバー装置６によ
り生成されたパイロット圧を検出するシャトル弁１３
と、このシャトル弁１３により検出されたパイロット圧
をポジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃとしてポンプコ
ントロール弁１２に導く信号ライン１４と、油圧ポンプ
１の吐出ライン１ｂに設けられ、油圧ポンプ１の吐出流
量に応じた圧力を発生させるポンプ流量検出回路３６
と、このポンプ流量検出回路３６で検出された圧力をポ
ンプ流量信号圧力Ｐｐとしてポンプコントロール弁１２
に導く信号ライン１８と、排出ライン３４に設けられた
絞り３７と、この絞り３７の上流側の圧力を検出し、セ
ンターバイパス通過流量信号圧力Ｐｏとしてポンプコン
トロール弁１２に導く信号ライン３８とを備えている。

【００４０】ポンプ制御アクチュエータ１１はシリンダ
１１ａをロッド室１１ｂとボトム室１１ｃに区分するピ
ストン１１ｄと、ロッド室１１ｂに配置された制御バネ
１１ｅとを有し、制御バネ１１ｅはピストン１１ｄを斜
板１ａの傾転角（容量）を小さくする方向（油圧ポンプ
１の吐出流量を減らす方向）に付勢する。ボトム室１１
ｃはパイロットライン１９を介してポンプコントロール
弁１２に接続され、このポンプコントロール弁１２を介
してパイロットポンプ８からの圧油が供給されると図示
左方にピストン１１ｄを移動し、斜板１ａの傾転角（容
量）を大きくする（油圧ポンプ１の吐出流量を増大させ
る）。

【００４１】ポンプコントロール弁１２はパイロットポ
ンプ８からのパイロットライン２０に接続されるポンプ
ポートと、パイロットライン１９に接続されるアクチュ
エータポートと、タンク２１に接続されるタンクポート
を有する３ポート２位置切換弁であり、ポンプコントロ
ール弁１２が図示右側の位置に移動すると、パイロット
ライン１９をパイロットライン２０に接続し、ポンプ制
御アクチュエータ１１のボトム室１１ｃにパイロットポ
ンプ８からの圧油を供給して、油圧ポンプ１の斜板１ａ
の傾転角を大きくし（油圧ポンプ１の容量を増やし）、
ポンプコントロール弁１２が図示左側の位置に切換えら
れると、パイロットライン１９をタンク２１に接続し、
ポンプ制御アクチュエータ１１のボトム室１１ｃを減圧
して油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転角を小さくする（油
圧ポンプ１の容量を減らす）。

【００４２】そしてポンプコントロール弁１２には、ポ
ジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃ及びセンターバイパ
ス通過流量信号圧力Ｐｏが油圧ポンプ１の容量を増やす
側に導かれ、ポンプ流量信号圧力Ｐｐが油圧ポンプ１の
容量を減らす側に導かれ、信号圧力Ｐｃと、信号圧力Ｐ
ｐと信号圧力Ｐｏとの差（Ｐｐ−Ｐｏ）とのバランスで
作動し、Ｐｃ＝Ｐｐ−Ｐｏとなるよう容量制御アクチュ
エータ１１を制御する。

【００４３】即ち、ポンプコントロール弁１２には、ポ
ジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃとポンプ流量信号圧
力Ｐｐとが対向して導かれ、ポンプ流量信号圧力Ｐｐと
センターバイパス通過流量信号圧力Ｐｏとの差（Ｐｐ−
Ｐｏ）により油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐとセンターバ
イパス通過流量Ｑｏとの差の流量、即ちアクチュエータ
５に供給される圧油の流量が検出可能となっており、こ
のアクチュエータ供給流量がポジティブ流量制御指令信
号圧力Ｐｃによる指令流量Ｑｃに一致するよう油圧ポン
プ１の容量を制御する。

【００４４】ポンプ流量検出回路３６は、油圧ポンプ１
の吐出ライン１ｂに設けられ、油圧ポンプ１から方向切
換弁４への圧油の流れのみを許すチェック弁１５と、チ
ェック弁１５の上流側圧力及び下流側圧力を取り出すパ
イロットライン１６ａ，１６ｂと、パイロットポンプ８
にパイロットライン９を介して接続された可変減圧弁１
７とを有し、この可変減圧弁１７で発生した圧力がポン
プ流量信号圧力Ｐｐとして信号ライン１８を介してポン
プコントロール弁１２に導かれる。

【００４５】可変減圧弁１７はパイロットライン１６ａ
により取り出されたチェック弁１５の上流側圧力とパイ
ロットライン１６ｂにより取り出されたチェック弁１５
の下流側圧力とがそれぞれ対向して導かれ、これらを制
御圧として作動し、チェック弁１５の上流側圧力と下流
側圧力との差圧、即ちチェック弁１５の前後差圧ΔＰｐ
に応じた圧力、即ちポンプ流量信号圧力Ｐｐを発生す
る。

【００４６】以下にポンプ流量検出回路３６、絞り３
７、操作レバー装置６の特性について説明する。

【００４７】ポンプ流量検出回路３６の特性を図２に示
す。図２（ａ）は油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐとチェッ
ク弁１５の前後差圧ΔＰｐとの関係を示し、図２（ｂ）
はチェック弁１５の前後差圧ΔＰｐと可変減圧弁１７の
出力圧（ポンプ流量信号圧力）Ｐｐとの関係を示し、図
２（ｃ）は、図２（ａ）と図２（ｂ）との関係を合成し
た油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐと可変減圧弁１７の出力
圧Ｐｐとの関係を示す。

【００４８】油圧ポンプ１から吐出した圧油がチェック
弁１５を通過するとき、チェック弁１５の前後には圧力
損失による差圧ΔＰｐが発生する。この差圧ΔＰｐはポ
ンプ吐出流量Ｑｐに比例し、図２（ａ）に示すようにポ
ンプ吐出流量Ｑｐが増大するに従って差圧ΔＰｐも増大
する。

【００４９】チェック弁１５の前後差圧ΔＰｐはパイロ
ットライン１６ａ，１６ｂの圧力差として検出可能であ
り、図２（ｂ）に示すように、可変減圧弁１７はその前
後差圧ΔＰｐに応じて増大する圧力（ポンプ流量信号圧
力Ｐｐ）を生成し、信号ライン１８に出力する。従っ
て、ポンプ流量検出回路３６は、図２（ｃ）に示すよう
に、油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐに応じて出力圧（ポン
プ流量信号圧力Ｐｐ）が増大する特性となる。

【００５０】絞り３７の特性を図３に示す。

【００５１】絞り３７は、図３に示すように、絞り３７
の通過流量（センターバイパス通過流量）Ｑｏが増加す
るに従って絞り３７で発生する圧力（センターバイパス
通過流量信号圧力Ｐｏ）が増加する特性となっており、
信号ライン３８を介してその圧力Ｐｏを検出することに
より、油圧ポンプ１から吐出された圧油のうち、方向切
換弁４のセンターバイパス通路４ａを通かしてタンク２
１に戻される流量Ｑｏが検出できる。

【００５２】操作レバー装置６の特性を図４に示す。

【００５３】操作レバー装置６は、図４に示すように、
操作レバー６ａの操作量Ｓｔが増大するに従って高くな
る圧力（ポジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃ）を発生
し、その圧力は方向切換弁４のストローク量、即ちアク
チュエータ５に供給すべき圧油の流量を決めている。信
号ライン１４にはその圧力Ｐｃが検出される。

【００５４】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。

【００５５】オペレータが操作レバー装置６の操作レバ
ー６ａを操作すると、パイロットライン７ａ又は７ｂに
パイロット圧が生成され、このパイロット圧により方向
切換弁４が切り換え操作され、油圧ポンプ１から吐出さ
れセンターバイパス通路４ａ及び排出ライン３４を経て
タンク２１に流出していた圧油がアクチュエータ５に供
給し得る状態となる。これと同時に、パイロットライン
７ａ又は７ｂのパイロット圧がシャトル弁１３及び信号
ライン１４を介してポジティブ流量制御指令信号圧力Ｐ
ｃとして、絞り３７で発生した圧力がセンターバイパス
通過流量信号圧力Ｐｏとして信号ライン３８を介して、
それぞれポンプコントロール弁１２に与えられる。

【００５６】また、油圧ポンプ１と吐出ライン１ｂに配
置されたポンプ流量検出回路３６はポンプ流量信号圧力
Ｐｐを生成し、この信号圧力Ｐｐもパイロットライン１
８を介してポンプコントロール弁１２に与えられる。

【００５７】ポンプコントロール弁１２には上記のよう
に、ポジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃ及びセンター
バイパス通過流量信号圧力Ｐｏが油圧ポンプ１の容量を
増やす側に導かれ、ポンプ流量信号圧力Ｐｐが油圧ポン
プ１の容量を減らす側に導かれ、Ｐｃ＝Ｐｐ−Ｐｏとな
るよう容量制御アクチュエータ１１を制御することによ
り、油圧ポンプ１の吐出流量とセンターバイパス通過流
量との差の流量、即ちアクチュエータ５に供給される圧
油の流量がポジティブ流量制御指令信号圧力Ｐｃによる
指令流量Ｑｃに一致するよう油圧ポンプ１の容量を制御
する。

【００５８】例えば、操作レバー６ａの操作量が図４の
Ａ、油圧ポンプ２の吐出流量Ｑｐが図２（ｃ）のＢ１、
センターバイパス通路４ａを介しタンク２１に戻される
流量Ｑｏが図３のＣ１であるとすると、図２（ｃ）より
信号ライン１８の圧力Ｐｐはｂ１、図３より信号ライン
３８の圧力Ｐｏはｃ１、図４より信号ライン１４の圧力
Ｐｃはａとなり、ポンプコントロール弁１２はａ＝ｂ１
−ｃ１となるように油圧ポンプ１の容量を制御する。こ
れにより油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐとセンターバイパ
ス通路４ａを介しタンク２１に戻される流量Ｑｏの差Ｑ
ｐ−Ｑｏが操作レバー５ａの指令流量Ｑｃに等しくなる
ように制御され、アクチュエータ５に操作レバー６ａの
操作量に応じた指令流量Ｑｃが供給されるよう油圧ポン
プ１の吐出量制御が行える。

【００５９】また、ａ＝ｂ１−ｃ１となる位置にポンプ
コントロール弁１２が制御されている状態から、アクチ
ュエータ５の負荷圧力が上昇し、アクチュエータ７へ圧
油が流れにくくなり、センターバーパス通路４ａを介し
タンク２１に戻される流量ＱｏがＣ１からＣ２に増大し
たとする。このように流量Ｑｏが増大すると、図３より
信号ライン３８の圧力Ｐｏはｃ２となり、ポンプコント
ロール弁１２は油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐを増やすよ
うに、図示左向きに切り換え操作される。このポンプコ
ントロール弁１２の動作は、油圧ポンプ１の吐出流量Ｑ
ｐを図２（ｃ）のＢ２に増やし、信号ライン１８の圧力
Ｐｐをｂ２に上昇させ、ａ＝ｂ２−ｃ２となるように制
御される。

【００６０】以上のように本実施形態によれば、アクチ
ュエータ５の負荷状況に係わらず、操作レバー６ａの操
作量に応じた圧油の流量をアクチュエータ５に供給する
ことができる。

【００６１】また、本実施形態では、油圧ポンプ１の流
量制御のみで負荷状況の変化に対してアクチュエータ５
に指令流量を供給するので、補助弁を用いて圧力補償制
御をする場合にあったポンプ制御と圧力補償制御との干
渉は起こらず、極めて安定性の高い制御が行える。

【００６２】本発明の第２の実施形態を図５及び図６に
より説明する。図中、図１に示すものと同等の部材には
同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態は複数の
アクチュエータを備えた油圧駆動装置に本発明を適用
し、かつ電気的な処理により油圧ポンプの容量を制御す
るものである。

【００６３】図５において、本実施形態に係わる油圧駆
動装置は、第１の実施形態の構成に加えて、方向切換弁
４０、アクチュエータ５０、操作レバー装置６０を更に
備え、油圧ポンプ１から吐出された圧油はバイパスライ
ン４１、方向切換弁４０を介してアクチュエータ５０に
も供給され、アクチュエータ５０を駆動する構成となっ
ている。また、操作レバー装置６０は、操作レバー装置
６と同様に、操作レバー６０ａと、この操作レバー６０
ａにより操作されるパイロット弁（一種の減圧弁）６０
ｂとを有し、パイロット弁６０ｂはパイロットポンプ８
からの圧油を元圧として操作レバー６０ａの操作量に応
じてパイロット圧を生成し、操作レバー６０ａの操作方
向に応じてそのパイロット圧をパイロットライン７０ａ
又は７０ｂに出力する。方向切換弁４０はこのパイロッ
ト圧により切り換え操作される。

【００６４】方向切換弁４０は方向切換弁４と同様セン
ターバイパス型であり、図示の中立位置で開口面積が最
大となり、方向切換弁４０が操作されるに従って開口面
積が小さくなるセンターバイパス通路４０ａを有してい
る。センターバイパス通路４０ａの上流側はセンターバ
イパスライン１ｃを介して方向切換弁４のセンターバイ
パス通路４ａと接続され、下流側は排出ライン３４を介
してタンク２１に接続されている。

【００６５】本実施形態の油圧ポンプの流量制御装置１
０Ａは以上のような油圧駆動装置に設けられるもので、
操作レバー装置６，６０の操作レバー６ａ，６０ａの操
作量を検出する変位センサ６ｃ，６０ｃと、チェック弁
１５の前後差圧を検出する差圧センサ差圧センサ４２
と、絞り３７の前後差圧を検出する差圧センサ４３と、
変位センサ６ｃ，６０ｃ、差圧センサ４２，４３からの
信号を入力し所定の演算処理を行うコントローラ４４
と、コントローラ４４から出力される電流により駆動さ
れる比例電磁弁４５とを備え、比例電磁弁４５はパイロ
ットポンプ８からの圧油を元圧として駆動電流に応じた
圧力を発生し、この圧力がポンプ制御アクチュエータ１
１に与えられ、油圧ポンプ１の容量を制御する。

【００６６】コントローラ４４の演算処理内容を機能ブ
ロック図で図６に示す。

【００６７】図６において、コントローラ４４は、アク
チュエータ目標流量演算部４４ａ，４４ｂ、ポンプ流量
演算部４４ｃ、センターバイパス通過流量演算部４４
ｄ、加算部４４ｅ、目標電流演算部４４ｆ、減算部４４
ｇ，４４ｈ、ゲイン補正部４４ｉ、加算部４４ｊの各処
理機能を有している。

【００６８】アクチュエータ目標流量演算部４４ａで
は、変位センサ６ｃにより検出された操作レバー装置６
の操作レバー６ａの操作量Ｘａによりアクチュエータ５
への目標供給流量Ｑａを求める。

【００６９】同じようにアクチュエータ目標流量演算部
４４ｂでは、変位センサ６０ｃにより検出された操作レ
バー装置６０の操作レバー６０ａの操作量Ｘｂによりア
クチュエータ５０への目標供給流量Ｑｂを求める。

【００７０】ポンプ流量演算部４４ｃでは、差圧センサ
４２により検出されたチェック弁１５の前後差圧ΔＰｐ
により、ポンプ流量信号として油圧ポンプ１の吐出流量
Ｑｐを求める。

【００７１】同じようにセンターバイパス通過流量演算
部４４ｄでは、差圧センサ４３により検出された絞り３
７の差圧ΔＰｏにより、センターバイパス通過流量信号
として、センターバイパス通路４ａ，４０ａを通過して
タンク２１に戻される流量Ｑｏを求める。

【００７２】演算部４４ａ，４４ｂで求められた目標供
給流量Ｑａ，Ｑｂは加算部４４ｅで足し合わされ、ポジ
ティブ流量制御指令信号として全アクチェエータ５，５
０ヘの目標供給流量Ｑ１が算出される。

【００７３】目標電流演算部４４ｆでは、加算部４４ｅ
で求められた目標供給流量Ｑ１により比例電磁弁４５へ
の目標供給電流Ａが演算される。

【００７４】一方、演算部４４ｃ，４４ｄで求められた
流量Ｑｐ，Ｑｏは、減算部４４ｇにおいてＱｐ−Ｑｏの
計算が行われ、その計算結果から全アクチェェータ５，
５０への現状の供給流量Ｑ２を求める。

【００７５】減算部４４ｈでは、加算部４４ｅで求めた
目標供給流量Ｑ１と減算部４４ｇで求めた現状の供給流
量Ｑ２との差流量ΔＱ（＝Ｑ１−Ｑ２）を計算し、ゲイ
ン補正部４４ｉにおいてその差流量ΔＱに対しゲインＫ
による乗算を行って補正電流値ΔＡを求め、加算部４４
ｊでその補正電流値ΔＡ（＝ＫΔＱ）を先に演算部４４
ｆで求めた目標供給電流Ａに足し合わし、比例電磁弁４
５への出力電流値が演算され、これに対応する電流が比
例電磁弁４５のソレノイド４５ａに出力され、比例電磁
弁４５が駆動される。

【００７６】以上のように構成した本実施形態において
は、アクチェエータ５，５０に対し操作レバー装置６，
６０の操作レバー６ａ，６０ａによる指令流量とアクチ
ュエータ５，５０に実際に供給される圧油の流量とに差
が生じると、それがコントローラ４４内において、演算
部４４ａ，４４ｂ及び加算部４４ｅで計算された全アク
チェエータ５，５０ヘの目標供給流量Ｑ１と演算部４４
ｃ，４４ｄ及び減算部４４ｇで計算された全アクチェェ
ータ５，５０への現状の供給流量Ｑ２とから、減算部４
４ｈにおいて差流量ΔＱとして計算され、この差流量Δ
Ｑから求めた補正電流値ΔＡが目標供給電流Ａに加算さ
れ、補正された電流が比例電磁弁４５のソレノイド４５
ａに出力される。その結果、比例電磁弁４５から出力さ
れる圧力は差流量ΔＱの分だけ増減し、容量制御アクチ
ュエータ１１は差流量ΔＱの分だけ増減するよう油圧ポ
ンプの容量を制御し、目標供給流量Ｑ１と現状の供給流
量Ｑ２とが一致するよう制御する。

【００７７】したがって、本実施形態によれば、油圧ポ
ンプ１の制御手段を電気部品と油圧部品の組み合わせで
構成したもので、アクチュエータ５，５０の負荷状況に
係わらず、操作レバー６ａ，６０ａの操作量に応じた圧
油の流量をアクチュエータ５，５０に供給することがで
きる。

【００７８】本発明の第３の実施形態を図７及び図８に
より説明する。図中、図１に示すものと同等の部材には
同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態は第１の
実施形態に対し、ポンプ傾転と回転数から油圧ポンプの
吐出量を求め、電気油圧的な処理によりポンプ流量信号
圧力を生成するものである。

【００７９】図７において、本実施形態の油圧ポンプの
流量制御装置１０Ｂは、油圧ポンプ１の斜板１ａの傾転
角を検出する傾転角センサ５１と、油圧ポンプ１の回転
数を検出する回転数センサ５２と、傾転角センサ５１及
び回転数センサ５２からの信号を入力し、所定の演算処
理を行うコントローラ５３と、コントローラ５３から出
力される電流により駆動される比例電磁弁５４とを備
え、比例電磁弁５４はパイロットポンプ８からの圧油を
元圧として駆動電流に応じた圧力を発生し、この圧力を
ポンプ流量信号圧力Ｐｐとして信号ライン５５に出力
し、ポンプコントロール弁１２の油圧ポンプ１の容量を
減らす側に導かれる。

【００８０】コントローラ５３の演算処理内容を機能ブ
ロック図で図６に示す。

【００８１】図６において、コントローラ５３は乗算部
５３ａと目標電流演算部５３ｂとを有し、傾転角センサ
５１で検出された斜板１ａの傾転角と回転数センサ５２
で検出された回転数とを乗算部５３ａで掛け合わせて油
圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐを求め、この吐出流量Ｑｐに
より目標電流演算部５３ｂで比例電磁弁５４への目標供
給電流Ｂが演算され、これに対応する電流が比例電磁弁
５４のソレノイド５４ａに出力され、比例電磁弁５４が
駆動される。

【００８２】本実施形態によれば、ポンプ流量信号圧力
Ｐｐの生成手段を電気部品と油圧部品の組み合わせで構
成したもので、第１の実施形態と同様の効果が得られ
る。また、本実施形態によれば、油圧ポンプ１の吐出ラ
イン１ｂにチェック弁１５を配置しないので、油圧ポン
プ１の吐出ライン１ｂでの圧力損失の増大が回避でき、
エネルギロスの少ない制御が可能である。

【００８３】以上、本発明のいくつかの実施形態を説明
したが、これら実施形態は本発明の精神の範囲内で種々
の変形が可能である。

【００８４】例えば、図５に示す第２の実施形態では、
複数のアクチュエータを備えた油圧駆動装置において、
ポンプ制御手段をセンサとコントローラと比例電磁弁と
の組み合わせで構成したが、複数のシャトル弁を用いて
複数の操作レバー装置で生成されたパイロット圧のうち
の最も高圧のものを選択し、これを図１に示すコントロ
ール弁に信号圧力Ｐｃとして導くことにより、ポンプ制
御手段を油圧的に構成してもよい。

【００８５】また、図７に示す第３の実施形態では、ポ
ンプ流量信号をセンサとコントローラと比例電磁弁との
組み合わせで油圧信号として生成したが、操作レバー装
置が複数ある場合は、ポジティブ流量制御指令信号もセ
ンサとコントローラと比例電磁弁との組み合わせで油圧
信号と生成してもよい。

【００８６】更に、上記実施形態では、常時、油圧ポン
プの吐出流量とセンターバイパス通過流量との差が指令
流量に一致させる本発明の制御を行う構成としたが、ポ
ジティブ流量制御指令信号を直接用いる通常のポジティ
ブ流量制御の経路を併設し、切換選択手段の操作で本発
明のポンプ流量制御を行う経路と通常のポジティブ流量
制御の経路の一方を選択できるようにしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、センターバイパス型の
方向切換弁を有する油圧駆動装置において、アクチュエ
ータの負荷状況に係わらず、操作レバーの操作量に応じ
た圧油の流量をアクチュエータに供給することができ
る。また、補助弁を用いて圧力補償制御をする場合にあ
ったポンプ制御と圧力補償制御との干渉は起こらず、安
定性の高い制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による油圧ポンプの流
量制御装置の構成を示す図である。

【図２】ポンプ流量検出回路の特性を示す図であり、
（ａ）はポンプ吐出流量とチェック弁前後差圧との関係
を示し、（ｂ）はチェック弁前後差圧と可変減圧弁の出
力圧との関係を示し、（ｃ）はポンプ吐出流量と可変減
圧弁の出力圧との関係を示す。

【図３】絞りの通過流量と絞りで発生する圧力との関係
を示す図である。

【図４】操作レバー装置のレバー操作量と操作レバー装
置の出力圧との関係を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による油圧ポンプの流
量制御装置の構成を示す図である。

【図６】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図
である。

【図７】本発明の第３の実施形態による油圧ポンプの流
量制御装置の構成を示す図である。

【図８】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図
である。

【図９】従来の油圧ポンプの流量制御装置の構成を示す
図である。

【図１０】従来の油圧ポンプの流量制御装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 原動機 ４，４０ 方向切換弁 ４ａ，４０ａ センターバイパス通路 ５，５０ アクチュエータ ６，６０ 操作レバー装置 ６ａ，６０ａ 操作レバー ６ｃ，６０ｃ 変位センサ ８ パイロットポンプ １０，１０Ａ，１０Ｂ 油圧ポンプの流量制御装置 １１ ポンプ制御アクチュエータ １２ ポンプコントロール弁 １３ シャトル弁 １５ チェック弁 １７ 可変減圧弁 １８ 信号ライン １９ パイロットライン ２１ タンク ３４ 排出ライン ３６ ポンプ流量検出回路 ３７ 絞り ３８ 信号ライン ４２ 差圧センサ ４３ 差圧センサ ４４ コントローラ ４５ 比例電磁弁 ５１ 傾転角センサ ５２ 回転数センサ ５３ コントローラ ５４ 比例電磁弁 ５５ 信号ライン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポン
   プから供給される圧油によって駆動されるアクチュエー
   タと、前記油圧ポンプから前記アクチュエータに供給さ
   れる圧油の流れを制御するセンターバイパス型の方向切
   換弁と、この方向切換弁を切り換え操作する操作レバー
   手段とを備えた油圧駆動装置に設けられ、前記油圧ポン
   プの容量を変更し、吐出流量を制御するポンプ制御アク
   チュエータを備えた油圧ポンプの流量制御装置におい
   て、 前記操作レバー手段の切り換え操作による操作信号に基
   づいてポジティブ流量制御指令信号を生成する第１信号
   生成手段と、 前記油圧ポンプの吐出流量を検出し、その流量に応じた
   ポンプ流量信号を生成する第２信号生成手段と、 前記センターバイパス型の方向切換弁のセンターバイパ
   ス通路を通過する流量を検出し、その流量に応じたセン
   ターバイパス通過流量信号を生成する第３信号生成手段
   と、 前記ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流量信
   号、前記センターバイパス通過流量信号に基づいて、前
   記油圧ポンプの吐出流量と前記センターバイパス通路を
   通過する流量との差が前記操作信号の指令流量に一致す
   るように前記ポンプ制御アクチュエータを制御するポン
   プ制御手段とを備えることを特徴とする油圧ポンプの流
   量制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の油圧ポンプの流量制御装置
   において、前記第１、第２、第３信号生成手段は、それ
   ぞれ、前記ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流
   量信号、前記センターバイパス通過流量信号を油圧信号
   として生成する手段であり、 前記ポンプ制御手段は、前記ポジティブ流量制御指令信
   号及び前記センターバイパス通過流量信号が前記油圧ポ
   ンプの容量を増やす側に導かれ、前記ポンプ流量信号が
   前記油圧ポンプの容量を減らす側に導かれ、それらの油
   圧信号のバランスで作動して前記容量制御アクチュエー
   タを制御するポンプコントロール弁を有することを特徴
   とする油圧ポンプの流量制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の油圧ポンプの流量制御装置
   において、前記第２信号生成手段は、前記油圧ポンプの
   吐出路に設けられ、この吐出路に前後差圧を発生させる
   抵抗発生手段と、この前後差圧に応じて動作し、前記ポ
   ンプ流量信号として油圧信号を生成する減圧弁とを有す
   ることを特徴とする油圧ポンプの流量制御装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の油圧ポンプの流量制御装置
   において、前記第２信号生成手段は、前記油圧ポンプの
   容量を検出する第１センサと、前記油圧ポンプの回転数
   を検出する第２センサと、前記第１及び第２センサから
   の信号を用いて所定の演算処理を行うコントローラと、
   このコントローラからの信号により駆動され、前記ポン
   プ流量信号として油圧信号を生成する比例電磁弁とを有
   することを特徴とする油圧ポンプの流量制御装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の油圧ポンプの流量制御装置
   において、前記第１、第２、第３信号生成手段は、それ
   ぞれ、前記ポジティブ流量制御指令信号、前記ポンプ流
   量信号、前記センターバイパス通過流量信号を電気信号
   として生成する手段であり、 前記ポンプ制御手段は、前記ポジティブ流量制御指令信
   号、前記ポンプ流量信号、前記センターバイパス通過流
   量信号を用いて所定の演算を行うコントローラと、この
   コントローラからの信号により駆動され、前記容量制御
   アクチュエータを制御する油圧信号を生成する比例電磁
   弁とを有することを特徴とする油圧ポンプの流量制御装
   置。