JP2007333111A - ポンプ流量の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷起動時に可変容量型油圧ポンプの吐出側で発生する圧油の篭りを解消するようにした可変容量型油圧ポンプの流量制御方法および制御装置を提供する。
【解決手段】オープンセンタ通路２６を有する油圧制御弁１０に油圧シリンダ１８が接続されている。パイロット圧油信号発生装置１６からの圧油信号が高圧選択手段１６Ｂにより選択されて斜板角度調整機構のシリンダ１４に与えられている。バネ３６の付勢力ΔＰは、負荷圧力Ｐと共に圧力制御弁内部のスプールを上方へ付勢する。圧力制御弁には、流路１２Ａと、流路１２Ｂと、タンクポートが形成されており、前記負荷圧力Ｐとバネ３６の付勢力ΔＰとの和がポンプＰＭ側の吐出圧力Ｐよりも優勢な状態では、高圧選択手段からの圧油信号は流路１２Ａから油室１４Ｂに供給され、劣勢な状態では、圧油信号はブロックされ、代わって油室１４Ｂはタンク側に接続されてポンプの吐出流量を減少させるよう作用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ流量の制御方法および制御装置に係り、特に、建設機械における負荷を駆動するための油圧アクチュエータに圧油を供給するオープンセンタ型油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプにおいて、前記油圧アクチュエータ起動時の当該ポンプの流量制御方法および制御装置に関する。

特許文献１の図１には、負荷を駆動する油圧アクチュエータに圧油を供給するオープンセンタ型方向切換弁に接続された可変容量型油圧ポンプが示されている。

そして、該特許文献１では、パイロット操作弁の操作に対する方向切換弁の切換えの応答性および、パイロット操作弁の操作に対する可変容量型油圧ポンプのポンプ流量の増減の追従性を向上させるため、可変容量型油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプから吐出される圧油により駆動するアクチュエータと、上記可変容量型油圧ポンプから吐出され上記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁を切換える複数のパイロット圧力を出力可能なパイロット操作弁と、このパイロット操作弁に圧油を供給するパイロットポンプと、上記パイロット操作弁から出力される上記複数のパイロット圧力のうちの最大値を選択する選択弁と、この選択弁により選択された該当するパイロット圧力に基づいて上記可変容量油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御装置とを備えた建設機械の油圧制御装置おいて、上記選択弁により選択された上記該当するパイロット圧力を導く第１信号管路と、この第１信号管路で導かれたパイロット圧力に応じて、上記パイロットポンプの吐出圧力を、上記流量制御装置の駆動を制御するポンプ制御信号に変換する圧力制御弁と、上記パイロットポンプと上記圧力制御弁とを接続する分岐管路と、上記圧力制御弁で変換されたポンプ制御信号を上記流量制御装置に導く第２信号管路とを設けた構成が開示されている。

図３乃至５は、可変容量型油圧ポンプに接続されたオープンセンタ型の方向切換弁（以下の説明では油圧制御弁という）内における現象と問題点を説明するために例示した図であって、図３（ａ）は、上記特許文献１の図１において圧力制御弁およびパイロットポンプを省略した状態に対応した、一般的な油圧制御回路を示しており、同図（ｂ）は、油圧制御弁の主スプールのストロークＳＴ、すなわち、バルブ操作量に対する当該弁内の流量の関係を説明するグラフである。

図３（ａ）において、可変容量型油圧ポンプＰＭの吐出側上方には、管路Ｌ１、Ｌ２を介してオープンセンタ型の油圧制御弁ＶＬ１が接続されており、そのポートＣ、Ｒには油圧シリンダである油圧アクチュエータ１０６が配置されている。油圧制御弁ＶＬ１の左右の圧油信号受圧部１０８、１１０には管路ｐａ、ｐｂを介してパイロット圧発生部１０２からの圧油信号が供給されるようになっている。また、管路ｐａ、ｐｂの間には高圧選択手段１１２が設けられ、選択された圧油信号は可変容量型油圧ポンプＰＭの斜板１００の角度を調整する流量調整手段１１４に与えられている。

この流量調整手段１１４は油圧シリンダで構成され、そのロッド１１４Ａの側の油圧室にはバネ１１４Ｂが設けられ、したがって、斜板１００の角度は、選択された圧油信号とバネ１１４Ｂの弾発力とがバランスするロッド１１４Ａの位置に対応して定められるようになっている。パイロット圧発生部１０２の操縦桿１０２Ａを操作し、ロッド１１４Ａが矢視（イ）の方向に移動すると斜板１００は矢視（ロ）の方向へ回動し、ポンプ吐出量を増加させるようになっており、この例ではポジティブ制御方式の油圧制御系を構成している。

図３（ｂ）は、油圧アクチュエータ１０６のロッド１０６Ａに結合された負荷の大きさに応じて、実際に負荷すなわち、ロッド１０６Ａが動き始めるバルブ操作量ＳＴの位置がｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘｊのように異なることを示す。すなわち、操縦桿１０２Ａを操作して受圧部１０８へ圧油信号を与える場合、負荷が５０ｋｇのときは比較的軽負荷であるため、操作量ＳＴがｘ１のところで油圧アクチュエータ１０６に流量Ｑ_ＣＹＬが流れ始める。しかし、負荷が２００ｋｇのときは比較的重負荷であるため、操作量ＳＴがｘ３のところで油圧アクチュエータ１０６に流量Ｑ_ＣＹＬが流れ始める。矢視Ｚは負荷に応じて次第に流れ始める位置が変化していく傾向を示す。

図４（ａ）はこうした現象を説明する模式図であって、オープンセンタ型の油圧制御弁ＶＬ１用の操作桿１０２Ａを操作して、圧油信号受圧部１０８へ圧油信号を与える場合の遷移状態を示す。すなわち、図３（ａ）に示されている油圧制御弁ＶＬ１が中立位置の状態から操縦桿１０２Ａを徐々に操作して前記受圧部１０８へ圧油信号が供給され始めるとき、当該弁ＶＬ１内ではオープンセンタとしての通路ＰＳ１と、アクチュエータ１０６の方へ通じる通路ＰＳ２とは、それぞれ等価的に可変絞りＴＨ１、ＴＨ２が存在するとみなすことができる。ここで参照符号Ａ１は可変絞りＴＨ１の通路面積、Ａ２は可変絞りＴＨ２の通路面積である。

今、バルブ操作量ＳＴの位置がｘ１のように小さい初期状態では、通路面積Ａ１はＡ２よりはるかに大きいのでロッド１０６Ａを介して作用する負荷ＬＤが大きい場合、ポンプＰＭからの圧油Ｑは通路ＰＳ２のほうへ流れず、通路ＰＳ１の方へのみ流れる。バルブ操作量ＳＴがさらに大きくなると、通路面積Ａ１が小さくなり、同時にＡ２が大きくなって、絞りＴＨ１での圧力降下δ１が負荷ＬＤによってポートＣに作用する圧力Ｐ（ＬＤ）以上になると絞りＴＨ２を介して通路ＰＳ２の方へ流れ始めるが、その際、絞りＴＨ２での圧力降下δ２も生じるので、実際には、δ１＞Ｐ（ＬＤ）＋δ２となったとき通路ＰＳ２の流れが連続して形成される。

このように、負荷ＬＤによって、通路ＰＳ２を流れ始めるバルブ操作量ＳＴの位置が異なると、アクチュエータ１０６を操作する運転者にとっては、操縦桿１０６Ａの操作位置が負荷によって変化するので操作がし難く、図３（ｂ）に示すように、特に重負荷（Ｎｋｇ）の場合ゆっくり起動させようとしても、ｘｊの位置での起動が急峻となり快適な運転操作ができないという問題点が指摘されていた。

図４（ｂ）は、こうした問題点を解決するため、従来採用されていた対策の内容を説明する図である。すなわち、図４（ｂ）において、実線で示すオープンセンタの通路面積Ａ１に代わって、破線で示す通路面積Ａ１’とし、折れ点ＢＰ１が折れ点ＢＰ２となるように引き下げて、バルブ操作量ＳＴの初期位置ＳＴ０近傍で、ＢＰ２におけるオープンセンタの通路面積Ａ１’をＢＰ１に比べほとんどゼロに近く形成されている。そして、もう１つの実線で示される負荷側へ流れる通路ＰＳ２の通路面積Ａ２は変更しておらず、ＳＴ０から折れ点ＢＰ３までは緩やかに上昇し、その後急峻に立ち上がるようにしてある。その場合、通路面積Ａ２を鎖線αで示すように形成することも可能であるが、前述したように、運転者の操作感覚にマッチしないので、通常は実線Ａ２のような特性を備えるよう形成される。なお、ここで形成とは、油圧制御弁の主スプール外周面に切り欠きを適宜形成することを意味する。また、折れ点ＢＰ１〜ＢＰ３は説明を容易にするため図中に設けてあるが実際の通路面積では折れ点部分は滑らかに形成されていることは当然である。

オープンセンタの通路面積Ａ１’の特性を図４（ｂ）で示されるように形成すると、図３（ｂ）で示したような負荷の大きさに応じて油圧アクチュエータの動き始める位置がずれるということがほとんど無くなり、特に重負荷の起動は急激にではなく、ゆっくり増大させることが可能となる。

特開平１０−２５２６６１号公報

しかしながら、図４（ｂ）における通路面積Ａ１’、Ａ２とした場合においては、なお別の問題点が生じることが判明した。

すなわち、図５において、可変容量型油圧ポンプＰＭの吐出側の圧力Ｐは、重負荷ＬＤ１の場合、バルブ操作量ＳＴ２に対応するところで起動可能となり、さらにバルブ操作量ＳＴを増すことにより通路面積特性Ａ２−１に応じて重負荷ＬＤ１を駆動する。しかしながら、軽負荷ＬＤ２の場合、前記圧力Ｐはバルブ操作量ＳＴ１で軽負荷ＬＤ２を起動可能と考えられるが、実際には、図４（ｂ）で示されるように、絞りＴＨ１の通路面積Ａ１’−２は非常に小さくなっているため通路ＰＳ１からタンクＴにはほとんど流れない。同時にこのとき絞りＴＨ２の通路面積Ａ２−１もまだ小さいので可変容量型油圧ポンプＰＭから供給される圧油は通路ＰＳ２の部分に篭る状態となり、さらにバルブ操作量を増加し、ＳＴ３に到るにつれて、軽負荷ＬＤ２は正常に駆動されることとなる。なお、図５において、右方にある縦軸の圧力ＰはポンプＰＭの吐出側圧力を示している。同圧力Ｐは、絞りの通路面積をＡｉ、流量をＱとするとＱ／Ａｉの２乗に比例することを示す。

したがって、軽負荷ＬＤ２であるにもかかわらず、図５の斜線部分Ｓ２に相当する部分では可変容量型油圧ポンプＰＭに対し絞りＴＨ２に起因して背圧がかかり、当該ポンプＰＭを駆動する原動機を無駄に駆動している状態、すなわち、エネルギーを無駄に消費することとなる。

図５では、重負荷と軽負荷との対比を示したが、中負荷の場合であっても、斜線部分Ｓ２の面積が相対的に少なくはなるものの、エネルギーを無駄に消費するという点は同様である。図５に示した可変容量型油圧ポンプＰＭの吐出側での圧力上昇は、油圧制御弁自体の通路面積Ａ１’とＡ２の特性によって定められるので、重負荷の場合はともかく、軽負荷、中負荷を駆動する場合はその都度エネルギーを無駄に消費していることになる。

本発明者等は上述したように、負荷起動時にエネルギーを無駄に消費している問題に着眼し、これを解決すべく鋭意分析、検討および努力した結果、負荷起動時における負荷圧力と可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出し、当該吐出側圧力が、検出された負荷圧力よりも所定値だけ増大したとき前記可変容量型油圧ポンプの流量を瞬時に減少させることによって、当該ポンプの吐出側における圧油の篭りが解消できることを突き止めた。

従って、本発明の目的は、負荷起動時に可変容量型油圧ポンプの吐出側で発生する圧油の篭りを解消するようにした可変容量型油圧ポンプの流量制御方法および制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による可変容量型油圧ポンプの流量制御方法は、負荷を駆動するための油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御方法であって、同方法は、前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力および前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する段階と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する段階と、前記斜板角度調整機構を制御する段階によって前記可変容量型ポンプの吐出側の圧油の篭りを解消する段階と、から構成することを特徴とする。

また、前記目的を達成するための本発明による可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、負荷を駆動するための油圧アクチュエータ、同油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁、同油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同可変容量型油圧ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御装置であって、同制御装置は、前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力を検出する負荷圧力検出手段と、前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する制御手段と、からなることを特徴とする。

その場合、前記斜板角度調整機構は、前記斜板の端部に結合されたロッドを有する油圧シリンダを備えて構成されることができる。

さらにその場合、前記操縦装置から与えられる第１および第２の制御信号は圧油信号であり、前記第２の制御信号は高圧選択手段を介して形成されることができる。

さらに、前記斜板角度調整機構を制御する制御手段は、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力と前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力とが対抗するように入力された圧力制御弁であって、同圧力制御弁には前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号と同方向に付勢するバネが設けられ、さらに同圧力制御弁には、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力が前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力よりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号を前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの油室に接続する第１流路と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力が前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力がよりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号をブロックすると共に前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの前記油室をタンクに接続する第２流路が形成されよう構成されることができる。

またその場合、前記負荷圧力検出手段は、前記油圧制御弁内において前記油圧アクチュエータへの圧油供給通路に接続された管路により構成されることができる。

また、前記油圧装置は、好適には、前記可変容量型油圧ポンプをポジティブ方式で運転することができる。

請求項１に記載された本発明によれば、負荷を駆動するための油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御方法であって、前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力および前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する段階と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する段階と、前記斜板角度調整機構を制御する段階によって前記可変容量型ポンプの吐出側の圧油の篭りを解消する段階と、から構成されているので、負荷起動時における可変容量型ポンプの吐出側の圧油の篭りがなくなり、したがって、無駄にエネルギーを消費しないので環境にやさしく、且つエネルギー効率のよい建設機械の運転を実現することが可能となる。

請求項２に記載された本発明によれば、負荷を駆動するための油圧アクチュエータ、同油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁、同油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同可変容量型油圧ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御装置であって、前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力を検出する負荷圧力検出手段と、前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する制御手段と、から構成されているので、請求項１に記載された効果と同様な効果を奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、斜板角度調整機構は、前記斜板の端部に結合されたロッドを有する油圧シリンダを備えて構成されるので、請求項２の効果に加え、従来使用されている機構をそのまま利用することが可能である。

請求項４に記載された本発明によれば、操縦装置から与えられる第１および第２の制御信号は圧油信号であり、第２の制御信号は高圧選択手段を介して形成されるので、従来使用されているパイロット圧発生装置をそのまま利用することが可能である。

請求項５に記載された本発明によれば、斜板角度調整機構を制御する制御手段は、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力と前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力とが対抗するように入力された圧力制御弁であって、同圧力制御弁には前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号と同方向に付勢するバネが設けられ、さらに同圧力制御弁には、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力が前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力よりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号を前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの油室に接続する第１流路と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力が前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力よりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号をブロックすると共に前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの前記油室をタンクに接続する第２流路が形成されているので、既存の油圧装置の高圧選択手段と斜板角度調整機構の油圧シリンダの油室との間に上記の圧力制御弁を取付けるだけでよく、したがって、比較的簡単な構成で油圧装置を実現することができる。

請求項６に記載された本発明によれば、負荷圧力検出手段は、油圧制御弁内において前記油圧アクチュエータへの圧油供給通路に接続された管路により構成されるので、特別な圧力検出装置を用意する必要がない。

また、請求項７に記載された本発明によれば、油圧装置は可変容量型油圧ポンプをポジティブ方式で運転する場合に適した構成を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に基づく好適な実施例について添付図面の図１、図２を参照して詳細に説明する。

図１において、参照符号１０はオープンセンタ通路２６を有する油圧制御弁であり、その上方にはロッド１８Ａを介して負荷（図示せず）を結合する油圧シリンダ１８が接続されている。同図では油圧制御弁１０の主スプール（図示せず）は中立位置の状態にある。なお、参照符号２２ａ、２２ｂは、油圧制御弁１０内の圧油供給通路を示す。

油圧制御弁１０のそれぞれ左右端部には、操縦桿１６Ａを有するパイロット圧油信号発生装置１６から管路１６ａ、１６ｂを介して供給される圧油信号を受け入れる受圧部１０ａ、１０ｂが設けられている。参照符号１６Ｂは高圧選択手段であって、管路１６ａと１６ｂのうち高い方の圧油信号が選択されるようになっている。

油圧制御弁１０の下方には、原動機４０により回転駆動される可変容量型油圧ポンプＰＭが配置されており、その吐出側のラインＬは図示のように、通路２６に接続されている。同ラインＬから分岐して逆止弁２０が設けられており、前記スプールの左右への移動につれて通路２６を流れる圧油は逆止弁２０の方へ流れるようになっている。前記可変容量型油圧ポンプＰＭには斜板２８が設けられており、その斜板端部には油圧シリンダ１４のロッド１４Ａが結合され、同ロッド１４Ａが矢視（イ）の方へ移動することにより斜板２８は矢視（ロ）の方へ回動されポンプＰＭの吐出流量を増大させるようになっている。

ロッド１４Ａの左端に設けられたピストンにより区画された油室１４Ｂには圧力制御弁１２の通路１２Ａを介して高圧選択手段１６Ｂからの圧油が与えられている。したがって、パイロット圧油信号発生手段１６の操縦桿１６Ａが操作されていない場合、高圧選択手段１６Ｂからの圧油信号の圧力はタンク圧となっており、前記ロッド１４Ａはバネ３０の弾発力により左方端部に移動しており、ポンプＰＭの吐出流量はほぼゼロに保持される。前記圧力制御弁１２には破線で示す管路２４と２２がそれぞれ上および下方向から対抗するように接続されている。

この管路２４はポンプＰＭの吐出側ラインから分岐されて同ポンプＰＭの吐出圧力Ｐ（ＰＭ）を圧力制御弁１２に与えるようになっている。また、管路２２は油圧制御弁１０内部の前記通路２２ａ、２２ｂから分岐して接続されており、負荷ＬＤが油圧シリンダ１８の下方側の油室１８Ｂに作用する負荷圧力Ｐ（ＣＹＬ）を圧力制御弁１２に与えるようになっている。

なお、参照符号Ａ２は図４（ｂ）で説明したように、油圧アクチュエータである油圧シリンダ１８に供給される圧油の通路面積を等価的に示す。

参照符号３６はバネであって、前記負荷圧力Ｐ（ＣＹＬ）と共に圧力制御弁１２内部のスプールを上方へ付勢する。このバネ３６の付勢力ΔＰは、前記油圧制御弁１０の通路面積Ａ２が過渡状態における絞り効果がなくなった状態で、ポンプＰＭから油圧シリンダ１８への圧油の供給に際して生じる流路抵抗分を補う程度に設定されている。

圧力制御弁１２には、図示のように、流路１２Ａと、流路１２Ｂと、タンクポートが形成されており、したがって、前記負荷圧力Ｐ（ＣＹＬ）とバネ３６の付勢力ΔＰとの和がポンプＰＭ側の吐出圧力Ｐ（ＰＭ）よりも優勢な状態では、高圧選択手段１６Ｂからの圧油信号は流路１２Ａから油圧シリンダ１４の油室１４Ｂに供給される。一方、前記ポンプＰＭ側の吐出圧力Ｐ（ＰＭ）が負荷圧力Ｐ（ＣＹＬ）とバネ３６の付勢力ΔＰとの和よりも優勢な状態では、高圧選択手段１６Ｂからの圧油信号はブロックされ、代わって油圧シリンダ１４の油室１４Ｂは流路１２Ｂを介してタンクＴ側に接続され、したがって、バネ３６によりロッド１４Ａは矢視（イ）と反対の方向に戻されポンプＰＭの吐出流量を減少させるよう作用することとなる。

なお、前記油圧シリンダ１８は本発明における油圧アクチュエータを構成しており、前記パイロット圧油信号発生装置１６は本発明における操縦桿を有する操縦装置を構成し、さらに、ロッド１４Ａおよび油圧シリンダ１４は本発明における斜板角度調整機構を、また管路２２、２４およびバネ３６を有する圧力制御弁１２は本発明における斜板角度調整機構を制御する制御手段をそれぞれ構成している。

さらに、管路１６ａ、１６ｂに与えられる圧油信号は本発明における第１の制御信号を構成し、高圧選択手段１６Ｂから与えられる圧油信号は本発明における第２の制御信号を構成している。また、流路１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ本発明における第１流路、第２流路を構成している。

図２は、図１に示した本発明の油圧装置における可変容量型油圧ポンプＰＭの流量制御を説明するグラフであって、流路面積Ａ１’、Ａ２、バルブ操作量ＳＴのＳＴ０、ＳＴ１〜ＳＴ５等は図５に例示したものと同じである。今、図１の負荷ＬＤを上昇側に起動させるため操縦桿１６Ａを操作し、受圧部１０ａへ圧油信号を与える場合を考える。

図２において負荷ＬＤが軽負荷ＬＤ２の場合、受圧部１０ａへの圧油信号が高圧選択手段１６Ｂから圧力制御弁１２の流路１２Ａを介して油圧シリンダ１４の油室１４Ｂへ与えられ、同時にポンプＰＭの吐出側圧力Ｐ（ＰＭ）は位置ＳＴ１で軽負荷ＬＤ２の負荷圧力Ｐ（ＣＹＬ）に達する。さらにポンプＰＭの吐出側圧力Ｐ（ＰＭ）がΔＰだけ増大すると、圧力制御弁１２は流路１２Ａに代わって流路１２Ｂとなり油室１４ＢとタンクＴが通じる。

これによりロッド１４Ａはバネ３０により左行すると、斜板２８は流量を減少させる方向に回動しその結果ポンプＰＭの吐出側圧力Ｐ（ＰＭ）は瞬時に減圧される。この減圧された圧力Ｐ（ＰＭ）がＰ（ＣＹＬ）とΔＰの和より小さいと図１の流路１２Ａが再び油室１４Ｂに通じ、ポンプＰＭの吐出流量を増加させる。しかしこのとき通路面積Ａ２が小さいので、吐出流量の増加は直ちに圧力Ｐ（ＰＭ）を増加させ、前述した様な操作を繰り返す。

実際の圧力制御弁１２内での流路１２Ａと１２Ｂの切換動作は当該弁の切換動作に関する時定数で、圧力Ｐ（ＣＹＬ）とΔＰとの和の圧力を前後して高速で行われる。したがって、ポンプＰＭの吐出側圧力Ｐ（ＰＭ）はそれ以上には上昇することがないので、軽負荷ＬＤ２であっても破線で示される領域Ｓ２のように上昇することがなく吐出側の圧油が篭ることがない。

以上図１、２を参照して本発明の好適な実施例を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、当業者であれば種々の変形が可能である。

例えば、パイロット圧油信号発生装置１６に代わり操縦装置として、電気信号により第１の制御信号、第２の制御信号を発生させるようにすること、高圧選択手段１６Ｂを電気的に処理する回路構成とすること、またその場合、負荷圧力検出手段、吐出側圧力検出手段として油電変換装置を用いること、さらには圧力制御弁１２の減圧的機能を電気回路により演算させて斜板角度調整機構に与えること、またさらに、当該斜板角度調整機構を油圧シリンダ１４に代えて電気サーボ機構で構成するような種々の変形は本発明の技術的思想の範疇の範囲である。

本発明による可変容量型油圧ポンプＰＭの流量制御の適用される油圧制御回路を示す図である。 図１に示した本発明の油圧装置における可変容量型油圧ポンプＰＭの流量制御を説明するグラフである。 従来の可変容量型油圧ポンプに接続されたオープンセンタ型の油圧制御弁内における現象と問題点を説明するために例示した図であって、（ａ）は、従来の一般的な油圧制御回路を示しており、（ｂ）は、油圧制御弁の主スプールのストローク、すなわち、バルブ操作量に対する当該弁内の流量の関係を説明するグラフである。 従来の可変容量型油圧ポンプに接続されたオープンセンタ型の油圧制御弁内における現象と問題点を説明するために例示した図であって、（ａ）は、そのような現象を説明する模式図であって、オープンセンタ型の油圧制御弁用の操作桿を操作して、対応する圧油信号受圧部へ圧油信号を与える場合の遷移状態を示し、（ｂ）は、そのような現象に起因する問題点を解決するため、従来採用されていた対策の内容を説明する図である。 改良された従来のオープンセンタ型の油圧制御弁と可変容量型油圧ポンプにおける圧油の篭りを説明するグラフである。

符号の説明

１０ オープンセンタ型の油圧制御弁
１０ａ 受圧部
１０ｂ 受圧部
１２ 圧力制御弁
１２ａ 流路
１２ｂ 流路
１４ 油圧シリンダ
１４Ａ ロッド
１４Ｂ 油室
１６ パイロット圧油信号発生装置
１６Ａ 操縦桿
１６Ｂ 高圧選択手段
１６ａ、１６ｂ 管路
１８ 油圧シリンダ
１８Ａ ロッド
１８Ｂ 油室
２０ 逆止弁
２２、２４ 管路
２２ａ、２２ｂ 圧油供給通路
２６ オープンセンタ通路
２８ 斜板
３０、３６ バネ
４０ 原動機
Ａ１ オープンセンタ通路面積
Ａ１’ 改良されたオープンセンタ通路面積
Ａ２ 圧油供給用の通路面積
Ｌ ライン
ＬＤ 負荷
ＬＤ１ 重負荷
ＬＤ２ 軽負荷
Ｐ（ＣＹＬ） 負荷圧力
Ｐ（ＰＭ） ポンプ吐出側圧力
ＰＭ 可変容量型油圧ポンプ
ＳＴ バルブ操作量
Ｔ タンク

Claims (7)

1. 負荷を駆動するための油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御方法であって、同方法は、
   前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力および前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する段階と、
   前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する段階と、
   前記斜板角度調整機構を制御する段階によって前記可変容量型ポンプの吐出側の圧油の篭りを解消する段階と、
   からなることを特徴とする可変容量型油圧ポンプの流量制御方法。
2. 負荷を駆動するための油圧アクチュエータ、同油圧アクチュエータに圧油を給排するオープンセンタ型の油圧制御弁、同油圧制御弁に接続された可変容量型油圧ポンプ、同可変容量型油圧ポンプの斜板角度を調整する斜板角度調整機構ならびに、前記油圧制御弁のスプール位置を指令する第１の制御信号および前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を指令するべく前記第１の制御信号に基づいて形成され前記斜板角度調整機構に対し指令する第２の制御信号を与えるための操縦桿を有する操縦装置を備えた油圧装置における前記負荷起動時の前記可変容量型油圧ポンプの流量制御装置であって、同制御装置は、
   前記油圧アクチュエータに作用する前記負荷圧力を検出する負荷圧力検出手段と、
   前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段と、
   前記可変容量型ポンプの吐出側圧力が前記負荷の起動に要する負荷圧力よりも増加し且つ予め定めた所定圧力を超えたとき前記可変容量型油圧ポンプの吐出流量を減少させるように前記斜板角度調整機構を制御する制御手段と、
   からなることを特徴とする可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
3. 前記斜板角度調整機構は、前記斜板の端部に結合されたロッドを有する油圧シリンダを備えて構成されることを特徴とする請求項２に記載された可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
4. 前記操縦装置から与えられる第１および第２の制御信号は圧油信号であり、前記第２の制御信号は高圧選択手段を介して形成されることを特徴とする請求項２または３に記載された可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
5. 前記斜板角度調整機構を制御する制御手段は、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力と前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力とが対抗するように入力された圧力制御弁であって、同圧力制御弁には前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号と同方向に付勢するバネが設けられ、さらに同圧力制御弁には、前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力が前記可変容量型油圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力よりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号を前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの油室に接続する第１流路と、前記可変容量型ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力が前記負荷圧力検出手段から与えられる圧油信号の圧力および前記バネによる付勢力がよりも優勢な状態では前記高圧選択手段から与えられる圧油信号をブロックすると共に前記斜板角度調整機構の油圧シリンダの前記油室をタンクに接続する第２流路が形成されていることを特徴とする請求項４に記載された可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
6. 前記負荷圧力検出手段は、前記油圧制御弁内において前記油圧アクチュエータへの圧油供給通路に接続された管路により構成されることを特徴とする請求項５に記載された可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
7. 前記油圧装置は前記可変容量型油圧ポンプをポジティブ方式で運転することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載された可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。

Images