JP2828490B2 - ロードセンシング油圧駆動回路の制御装置 - Google Patents

ロードセンシング油圧駆動回路の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧ショベル、油圧クレーン等の油圧機械に
用いるロードセンシング油圧駆動回路の制御装置に係わ
り、特に、油圧ポンプの吐出圧力をアクチュエータの負
荷圧力よりも所定値だけ高く保持するように制御するポ
ンプ制御手段を備えたロードセンシング油圧駆動回路の
制御装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、油圧ショベル、油圧クレーン等、複数の被駆動
体を駆動する複数の油圧アクチュエータを備えた建設機
械の油圧駆動回路においては、油圧ポンプの吐出圧力の
負荷圧力又は要求流量に連動して制御すると共に、流量
制御弁に関連して圧力補償弁を配置し、この圧力補償弁
で流量制御弁の前後差圧を制御して、複合駆動時の供給
流量を安定して制御することが行われている。このう
ち、油圧ポンプの吐出圧力を負荷圧力に連動して制御す
るものの代表例としてロードセンシング制御がある。
ロードセンシング制御とは、油圧ポンプの吐出圧力が
複数の油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも一定値
だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出流量を制御するもの
であり、これによる油圧アクチュエータの負荷圧力に応
じて油圧ポンプの吐出流量を増減し、経済的な運転が可
能となる。
第11図に、従来のロードセンシング油圧駆動回路を示
す。この油圧駆動回路は、例えばDE−A1−3422165（特
開昭60−11706号に対応）に記載のものである。
第11図においては、油圧駆動回路は、油圧ポンプ１
と、この油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動
される油圧アクチュエータ２と、油圧ポンプ１とアクチ
ュエータ２の間に接続され、操作レバー3aの操作により
アクチュエータ２に供給される圧油の流量を制御する流
量制御弁３と、流量制御弁３の上流と下流の差圧、即ち
前後差圧を一定に保ち、流量制御弁３の通過流量を流量
制御弁３の開度に比例するように制御する圧力補償弁４
とを備え、流量制御弁３と圧力補償弁４の１組で圧力補
償流量制御弁を構成している。油圧ポンプ１は押しのけ
容積可変機構、例えば斜板1aを有している。また、油圧
駆動回路は図示しない少なくとも１つの他のアクチュエ
ータを有し、かつこれに対応して少なくとも１つの圧力
補償流量制御弁を有している。
以上の油圧駆動回路に対して、油圧ポンプ１の吐出圧
力Pdを複数のアクチュエータの最大負荷圧力ＰLよりも
所定値だけ高く保持するよう、油圧ポンプ１の押しのけ
容積、即ち斜板1aの位置を制御するロードセンシングレ
ギュレータ（以下、LSレギュレータという）70と、油圧
ポンプの吐出管路12に接続され、油圧ポンプ１の吐出圧
力とアクチュエータの最大負荷圧力との差圧ΔＰを設定
値以下に保持するアンロード弁80とからなる制御装置が
設けられている。
LSレギュレータ70は、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdとシ
ャトル弁９により選択される複数のアクチュエータの最
大負荷圧力ＰLの差信号により切換弁72を動作させて、
バネ71aを内蔵する作動シリンダ71への油圧の流入出を
制御し、油圧ポンプ１の吐出圧力とアクチュエータの最
大負荷圧力との差圧ΔＰがバネ72cの設定値に保持され
るように斜板1aの位置、即ち、油圧ポンプ１の押しのけ
容積を制御する。LSレギュレータ70の制御ゲインはバネ
71a,72cのバネ定数によって決まり、この制御ゲインに
応じて油圧ポンプ１の斜板1aの変化速度が定まる。以
下、適宜、このLSレギュレータ70が行う制御をLS制御と
言い、LS制御の対象となる油圧ポンプ１の吐出圧力とア
クチュエータの最大負荷圧力との差圧ΔＰをLS差圧とい
う。
アンロード弁80は、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdとシャ
トル弁９により選択される複数のアクチュエータの最大
負荷圧力ＰLの差信号により動作して、LSレギュレータ7
0の応答遅れなどでLS差圧ΔＰがバネ80aの設定値より高
くなったときに、油圧ポンプの吐出管路12の圧油をタン
ク11に放出し、速やかにその設定差圧を保持するもので
ある。通常、アンロード弁のバネ80aによる差圧の設定
値はLSレギュレータ70のバネ72cによる設定値よりも僅
かに高い圧力にされる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、この従来のロードセンシング油圧駆動
回路の制御装置においては以下のような問題点があっ
た。
LSレギュレータ70は、上述したように油圧ポンプ１の
吐出圧力Pdとアクチュエータの最大負荷圧力ＰLの差信
号により斜板1aの位置を制御して、LS差圧ΔＰをバネ72
cの設定値に保持するものである。このLS制御に際し
て、流量制御弁３の操作量（要求流量）が小さいときは
流量制御弁３の開度が小さいので、油圧ポンプ１の吐出
圧力は油圧ポンプ１と流量制御弁３との間の管路12に流
入する流量と管路12から流出する流量との差とこの管路
12の体積積弾性率とによって決まり、この体積弾性率は
油の体積弾性係数を管路12の容積で割ったものである。
そして、この管路12の容積は非常に小さいので、流量制
御弁３の開度が小さいときの体積弾性率は大きな値とな
り、このため、流量変化が僅かでも圧力の変化が大きく
なってハンチングを越し、LS差圧ΔＰの制御が困難とな
る。
一方、流量制御弁３の操作量が大きくなって開度が大
きくなると、油圧ポンプ１の吐出流量が流入する回路は
シリンダ２を含む大きな容積となり、体積弾性率は小さ
くなる。このため、油圧ポンプ１の吐出流量の変化に対
する圧力の変化は小さくなり、LS差圧ΔＰの制御は容易
になる。
従って、流量制御弁３の全操作量範囲に亘ってLS差圧
ΔＰの制御を確実に行うためには、流量弁３の開度が小
さいときにLS差圧ΔＰの制御が容易に行えるようにする
必要があり、このためには油圧ポンプ１の斜板の変化速
度が遅くなるようLSレギュレータ70の制御ゲイン、即
ち、バネ71a,72cのバネ定数を設定すればよい。しかし
ながら、このように制御ゲインを設定した場合、流量制
御弁３の開度が大きいときに前述のように体積弾性率が
小さくなるので、差圧ΔＰの変化量は小さくなってしま
い、LS制御の応答性が悪化するという問題があった。
本発明の目的は、流量制御弁の操作量が小さいときに
も圧力変化の小さい安定した差圧の制御が可能であり、
かつ流量制御弁の操作量が大きいときには俊敏な応答性
を持つ油圧ポンプの制御が可能なロードセンシング油圧
駆動回路の制御装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、押しのけ容積可
変手段を備えた少なくとも１台の油圧ポンプと、この油
圧ポンプから吐出される油圧によって駆動される少なく
とも１つの油圧アクチュエータと、油圧ポンプと各アク
チュエータの間に接続され、操作手段の操作量に応じて
アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量
制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力を前記アクチュエ
ータの負荷圧力よりも所定値だけ高く保持するように制
御するポンプ制御手段と、前記油圧ポンプと前記アクチ
ュエータの間に接続され、前記油圧ポンプの吐出圧力と
前記アクチュエータの負荷圧力との差圧を設定値以下に
保持するアンロード弁とを備えたロードセンシング油圧
駆動回路の制御装置において、前記流量制御弁の要求流
量に係わる値を検出する第１の手段と、前記第１の手段
で検出した要求流量に係わる値に基づいて、要求流量が
小さいときには前記アンロード弁の設定値が前記所定値
よりも小さく、要求流量が増加するにしたがって前記ア
ンロード弁の設定値が前記所定値よりも大きくなるよう
に前記アンロード弁の設定値を制御する第２の手段とを
備えるものである。
好ましくは、前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプ
の吐出圧力と前記アクチュエータの負荷圧力との差圧に
基づき、その差圧を前記所定値に保持する目標押しのけ
容積を決定する第３の手段と、前記油圧ポンプの押しの
け容積が前記第３の手段で決定した目標押しのけ容積に
一致するように前記油圧ポンプの押しのけ容積可変手段
を制御する第４の手段とを含み、前記第１の手段は前記
要求流量に係わる値として前記第３の手段で決定した目
標押しのけ容積を検出する手段であり、前記第２の手段
はこの目標押しのけ容積に基づいて前記アンロード弁を
制御する手段である。
また、好ましくは、前記第１の手段は前記要求流量に
係わる値として前記油圧ポンプの実際の押しのけ容積を
検出する手段であり、前記第２の手段はこの押しのけ容
積に基づいて前記アンロード弁を制御する手段である。
さらに、好ましくは、前記第２の手段は、前記第１の
手段で検出した要求流量に係わる値に基づいて、要求流
量が小さいときには前記アンロード弁の設定値を前記所
定値よりも小さくし、要求流量が増加するにしたがって
前記アンロード弁の設定値を前記所定値よりも大きくす
る制御力を演算し、それに対応する電気信号を出力する
手段と、前記電気信号を受け、前記制御力を生成する手
段とを含む。
また、好ましくは、前記アンロード弁は閉弁方向の付
勢力を与えるバネを備え、前記第２の手段は、前記第１
の手段で検出した要求流量に係わる値に基づいて、要求
流量が小さいときには前記アンロード弁の設定値を前記
所定値よりも小さくし、要求流量が増加するにしたがっ
て前記アンロード弁の設定値を前記所定値よりも大きく
する制御力を決定する手段と、前記アンロード弁に対し
て前記バネの付勢力に対向して前記制御力を付与する手
段とを含む。
〔作用〕
以上のように構成した本発明においては、流量制御弁
の操作量が小さく、要求流量が小さいときにはアンロー
ド弁の設定値はポンプ制御手段の所定値よりも小さくな
るので、ポンプ制御手段よりアンロード弁が優先的に機
能し、油圧ポンプの吐出圧力とアクチュエータの負荷圧
力との差圧はアンロード弁により制御される。このた
め、アンロード弁による安定した差圧の制御が可能とな
る。流量制御弁の操作量が大きくなり、要求流量が増大
するとアンロード弁の設定値が大きくなり、ポンプ制御
手段の所定値を越えるようになる。従って、この状態で
は、ポンプ流量制御手段により油圧ポンプの吐出圧力と
アクチュエータの負荷圧力との差圧が制御され、流量制
御弁の操作量が大きいときに油圧ポンプの押しのけ容積
可変手段の変化速度が最適の値となるようにポンプ流量
制御手段の制御ゲインを設定することにより、ポンプ流
量の俊敏な制御が可能となる。また、アンロード弁から
の圧油の放出はなくなるので、エネルギ損失も生じな
い。
〔実施例〕
以下、本発明の幾つかの実施例を図面を用いて説明す
る。まず、本発明の第１の実施例を第１図〜第９図によ
り説明する。
第１図において、本実施例に係わるロードセンシング
油圧駆動回路は、油圧ポンプと、この油圧ポンプ１から
吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータ
２と、油圧ポンプ１とアクチュエータ２の間に接続さ
れ、操作レバー3aの操作によりアクチュエータ２に供給
される圧油の流量を制御する流量制御弁３と、流量制御
弁３の上流と下流の差圧、即ち前後差圧を一定に保ち、
流量制御弁３の通過流量を流量制御弁３の開度に比例す
るように制御する圧力補償弁４とを備え、流量制御弁３
と圧力補償弁４の１組で圧力補償流量制御弁を構成して
いる。油圧ポンプ１は可変容量型であり、押しのけ容積
可変機構、即ち、斜板1aを有している。
なお、第１図では１つの油圧アクチュエータ２と１つ
の圧力補償流量制御弁3,4のみを示したが、実際には複
数のアクチュエータがあり、これに対応して複数の圧力
補償流量制御弁が設けられている。
以上の油圧駆動回路に対して、差圧検出器５と、斜板
位置検出器６と、制御ユニット７と、斜板位置制御装置
８と、アンロード弁20とからなる本実施例の制御装置が
設けられている。
差圧検出器５は、シャトル弁９により選択されたアク
チュエータ２を含む複数の油圧アクチュエータの最大負
荷圧力ＰLと油圧ポンプ１の吐出圧力Pdとの差圧、即
ち、LS差圧を検出し、それを電気信号ΔＰに変換し、制
御ユニット７へ出力する。斜板位置検出器６は、油圧ポ
ンプ１の斜板1aの位置を検出し、これを電気信号θに変
換して制御ユニット７へ出力する。制御ユニット７は電
気信号ΔP,θに基づき油圧ポンプ１の斜板1aの駆動信号
とアンロード弁20の後述する電磁比例ソレノイド20cの
駆動信号を演算し、これら駆動信号を斜板位置制御装置
８及びアンロード弁20の電磁比例ソレノイド20cに出力
する。
斜板位置制御装置８は、例えば第２図に示すように電
気−油圧サーボ機構として構成されている。
即ち、斜板位置制御装置８は、油圧ポンプ１の斜板1a
を駆動するサーボピストン8bを有し、サーボピストン8b
はサーボシリンダ8c内に収納されている。サーボシリン
ダ8cのシリンダ室はサーボピストン8bによって左側室8d
及び右側室8eに区分されており、左側室8dの断面積Ｄは
右側室8eの断面積ｄよりも大きく形成されている。
サーボシリンダ8cの左側室8dは、パイロットポンプ等
の油圧源10と管路8fを介して連絡され、サーボシリンダ
8cの右側室8eは油圧源10と管路8iを介して連絡され、管
路8fは戻り管路8jを介してタンク11に連絡されている。
管路8fには電磁弁8gが介設され、戻り管路8jには電磁弁
8hが介設されている。これらの電磁弁8g,8hはノーマル
クローズ（非通電時、閉止状態に復帰する機能）の電磁
弁であって、制御ユニット７からの駆動信号により切換
えられる。
電磁弁8gが励磁（オン）されて切換位置Ｂに切り換わ
ると、サーボシリンダ8cの左側室8dが油圧源10と連通
し、左側室8dと右側室8eの面積差によってサーボピスト
ン8bが第２図で見て右方に移動する。これにより油圧ポ
ンプ１の斜板1aの傾転角が増大し、吐出流量が増加す
る。また、電磁弁8g及び電磁弁8hが消磁（オフ）されて
双方とも切換位置Ａに復帰すると、左側室8dの油路が遮
断され、サーボピストン8bはその位置にて静止状態に保
持される。これにより油圧ポンプ１の斜板1aの傾転角が
一定に保持され、吐出流量が一定に保持される。電磁弁
8hが励磁（オフ）されて切換位置Ｂに切り換わると、左
側室8dとタンク11とが連通して左側室8dの圧力が低下
し、サーボピストン8dは右側室8eの圧力により、第２図
左方に移動される。これにより油圧ポンプ１の斜板1aの
傾転角が減少し、吐出流量も減少する。
第１図に戻り、アンロード弁20は油圧ポンプ１の吐出
管路12に接続され、油圧ポンプ１の吐出圧力とアクチュ
エータの最大負荷圧力との差圧ΔＰを設定値以下に保持
する。
アンロード弁20は、シャトル弁９により選択された最
大負荷圧力ＰLが導かれ、閉弁方向に作用するパイロッ
ト圧力室20aと、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdが導かれ、
開弁方向に作用するパイロット圧力室20bと、パイロッ
ト圧力室20a側の端部に設けられ、閉弁方向の付勢力を
加えるバネ20cと、パイロット圧力室20b側の端部に設け
られ、上述した制御ユニット７からの駆動信号が電気信
号として与えられることによりそれの電気信号（電流）
に応じた開弁方向の制御力Fsを加える電磁比例ソレノイ
ド20dとを備えている。
このように構成されたアンロード弁20は、制御ユニッ
ト７からの駆動信号がないときには、油圧ポンプ１の吐
出圧力Pdと最大負荷圧力ＰLとの差圧がバネ20cの付勢力
により定まる設定値を保つように働く。電磁比例ソレノ
イド20dに電気信号が与えられると、電磁比例ソレノイ
ドはバネ20cの付勢力に対向してその電気信号に応じた
制御力Fsを与える。このため、アンロード弁20は、油圧
ポンプ１の吐出圧力Pdと最大負荷圧力ＰLとの差圧がバ
ネ20cの付勢力から電磁比例ソレノイドの制御力Fsを差
し引いた力により定まる設定値になるように制御する。
即ち、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdとアクチュエータの最
大負荷圧力ＰLとの差圧は電磁比例ソレノイド20dに印加
される電気信号に比例して小さくなるように制御され
る。
制御ユニット７はマイクロコンピュータで構成され、
第３図に示すように、差圧検出器５から出力される差圧
信号ΔＰと斜板位置検出器６から出力される斜板位置信
号θとをデジタル信号に変換するA/Dコンバータ7aと、
中央演算装置（CPU）7bと、制御プログラムを格納する
リードオンリーメモリ（ROM）7cと。演算途中の数値を
一時記憶するランダムアクセスメモリ（RAM）7dと、出
力用のI/Oインタフェイス7eと、上述の電磁弁8g,8h及び
アンロード弁20の電磁比例ソレノイド20cに接続される
増幅器7g,7hとを備えている。
制御ユニット７は、差圧検出器５から出力される差圧
信号ΔＰから、ROM7cに格納された制御プログラムに基
づいて油圧ポンプ１の斜板目標位置θ０を演算し、この
斜板目標位置θ０と斜板位置検出器６から出力される斜
板位置信号θとから両者の偏差を零にする駆動信号を作
成し、これをI/Oインタフェイス7eを経て増幅器7g,7hか
ら斜板位置制御装置８の電磁弁8g,8hに出力する。これ
により油圧ポンプ１の斜板1aは、斜板位置信号θが斜板
目標位置θ０に一致するよう制御される。
また、制御ユニット７は、上記の斜板目標位置θ０の
演算結果から、ROM7cに格納された制御プログラムに基
づいて電磁比例ソレノイドの制御力Fsを演算し、この制
御力に相当する駆動信号を作成し、これをI/Oインター
フェイス7eを経て増幅器7iからアンロード弁20の電磁比
例ソレノイド20dに出力する。
以下、本実施例の動作を第４図に基づき説明する。第
４図は、第３図のROM7cに格納された制御プログラムを
フローチャート化したものである。
まず、手順100において、差圧検出器５、斜板位置検
出器６の出力をA/Dコンバータ7aを介して入力し、差圧
信号ΔＰ、斜板位置信号θとしてRAM7dに記憶する。
次に、手順110において積分制御による油圧ポンプの
斜板目標位置θ０を演算する。第５図に手順110の詳細
を示す。第５図の手順111において、予め設定された差
圧の目標値ΔPoと手順100で入力した差圧信号ΔＰとの
偏差Δ（ΔＰ）を演算する。差圧の目標値ΔPoは本実施
例では一定値を用いるが、これは変化する値でもよい。
次に手順112において斜板目標位置の増分ΔθΔＰを
演算する。演算は予め設定した制御係数Kiに差圧偏差Δ
（ΔＰ）を乗ずることにより斜板目標位置の増分Δθ
ΔＰを求める。この斜板目標位置の増分ΔθΔＰはプロ
グラムが手順100から130までに掛る時間（サイクルタイ
ム）をｔcとすれば、ｔc時間内における斜板目標位置の
増分となるので、ΔθΔＰ/tcが斜板の目標速度とな
る。即ち、制御係数Kiは油圧ポンプ１の斜板1aの変化速
度の制御ゲインに相当し、制御係数Kiは、流量制御弁３
の操作量が比較的大きいときに斜板1aの動作が緩慢とな
らない変化速度が得られるように設定される。
次に手順113において、前回演算した斜板目標位置θ
０−１に増分ΔθΔＰを加算し、今回の（新しい）斜板
目標位置θ０を演算する。
次に、第４図に戻り、的準120において油圧ポンプの
斜板位置の制御を行なう。その詳細を第６図に示す。第
６図の手順121において、手順110で演算した斜板目標位
置θ０と手順100で入力した斜板位置信号θとの偏差Ｚ
を演算する。
次に手順122において、偏差Ｚの絶対値が斜板位置制
御の不感帯Δ以内に入っているかを判定する。ここで|Z
|が不感帯Δより小さい（|Z|＜Δ）と判定されると手順
124へ行き、電磁弁8g,8hにOFF信号を出力し、斜板位置
を固定する。手順122において|Z|が不感帯Δより大きい
（|Z|≧Δ）と判定されると手順123へ行く。手順123で
はＺの正負を判定する。Ｚが正（Ｚ＞０）と判定した場
合、手順125へ行く。手順125では斜板位置を大方向へ動
かすために電磁弁8gにON、電磁弁8hにOFF信号を出力す
る。
手順123においてＺが負（Ｚ≦０）と判定された場合
は手順126へ行き、斜板位置を小方向へ動かすために電
磁弁8gへOFF、電磁弁8hにON信号を出力する。
以上の手順121〜126により斜板位置は斜板目標位置に
一致するように制御される。
以上の手順110及び120により、油圧ポンプ１の吐出圧
力Pdがアクチュエータの最大負荷圧力ＰLより差圧の目
標値ΔＰだけ高くなるように油圧ポンプ１の斜板位置、
即ち、押しのけ容積が制御される。即ち、油圧ポンプ１
はLS制御される。
次に、再び第４図に戻り、手順130において上記手順1
10で演算した斜板目標位置θ０からアンロード弁20の電
磁比例ソレノイド20dの制御力Fsを演算する。この制御
力Fsの算出は、第７図に示すようなテーブルデータをRO
M7cに予め記憶しておき、斜板目標位置θ０に対し、そ
のテーブルデータから制御力Fsを読み出すことにより行
う。なお、この方法に代え、演算式をプログラムしてお
き、演算により制御力Fsを求めてもよい。
そして、第７図に示すテーブルデータでは、斜板目標
位置θ０と制御力Fsとの関数関係が、θ０が小さいとき
には制御力Fsが大きく、θ０が大きくなるにしたがって
制御力Fsが小さくなるように設定され、このときの制御
力Fsは、バネ20cとの合力で得られるアンロード弁20の
設定値ΔPuoが、一例として第８図に示すような値とな
るようにされる。
即ち、第８図において、ΔPoは前述の油圧ポンプ１の
LS制御での差圧の目標値ΔPoであり、ΔPcはバネ20cの
付勢力により与えられる設定値である。ΔPcはΔPoより
高く設定しておく。また、二点鎖線で示した斜板目標位
置θcoは、斜板目標位置θ０がこの値より小さい範囲で
は油圧ポンプ１の上述のLS制御による差圧ΔＰの制御が
困難となる境界値を示す。斜板目標位置が０からθ１の
範囲が第７図の制御力Fsが付与される領域であり、この
範囲ではバネ20cの付勢力から制御力Fsが差し引かれる
ことにより、アンロード弁20の設定値Puoが図示のよう
に変化する。即ち、斜板目標位置θ０がθcoを少し越え
た値θ２以下の範囲では、アンロード弁の設定値PuoはL
S制御の差圧目標値ΔPoよりも小さく、斜板目標位置θ
０がその値θ２を越え、LS制御が安定して行える領域で
は、設定値Puoは差圧目標値ΔPoより高い値となり、斜
板目標位置θ０がθ１を越えると、設定値Puoはバネ20c
の付勢力により与えられる値ΔPcとなる。
以上のようにして手順130で求めた制御力FsはI/Oポー
ト7e及び増幅器7iを介して電流Isに変換され、アンロー
ド弁20の電磁比例ソレノイド20dに出力される。なお、
この実施例ではI/Oポート7eの例を示したが、D/A変換器
を用い、増幅器7iで電圧−電流変換して出力してもよ
い。
以上の手順130を終了すると再び最初の手順100に戻
る。これら手順100〜130は先に述べたサイクルタイムｔ
c間に一回行なわれることで、結果的に手順120におい
て、斜板速度は先に述べた目標速度ΔθΔＰ/tcに制御
される。
以上の構成をまとめてブロック図化したものを第９図
に示す。ここで、ブロック201が第４図の手順110であ
り、ブロック202が手順120であり、ブロック203が手順1
30である。
以上のように構成した本実施例においては、流量制御
弁３の操作量が小さく、要求流量が小さいときには、第
４図の手順110及び第９図のブロック201において演算さ
れる斜板目標位置θ０も小さく、手順130及びブロック2
03においては第７図のθco以下の斜板目標位置に対応す
る大きい制御力Fsが演算される。このため、第８図に示
すように、アンロード弁20のバネ20cから制御力Fsを差
し引くことにより得られる設定値ΔPuoはLS制御の差圧
目標値ΔPoよりも小さくなり、手順120によるLS制御よ
りアンロード弁20が優先的に機能する。従って、油圧ポ
ンプ１の吐出圧力Pdとアクチュエータの最大負荷圧力Ｐ
Lとの差圧ΔＰはアンロード弁20により制御され、アン
ロード弁20による安定した差圧の制御が可能となる。
流量制御弁３の操作量が大きくなり、要求流量が増大
すると、第４図の手順110及び第９図のブロック201にお
いて演算される斜板目標位置θ０も大きくなり、手順13
0及びブロック203においては第７図のθco以上の斜板目
位置に対応する小さい制御力Fsが演算されるようにな
る。このため、第８図に示すように、アンロード弁20の
バネ20cから制御力Fsを差し引くことにより得られる設
定値ΔPuoはLS制御の差圧目標値ΔPoよりも大きくな
り、手順120及びブロック202によるLS制御により油圧ポ
ンプ１の吐出圧力Pdとアクチュエータの最大負荷圧力Ｐ
Lとの差圧ΔＰが差圧目標値ΔPoに保持されるよう制御
される。ここで、前述したように、第５図の手順112に
おける制御係数（制御ゲイン）Kiは、流量制御弁３の操
作量が比較的大きいときに斜板1aの動作が緩慢とならな
い変化速度が得られるように設定されている。従って、
LS制御により油圧ポンプ１の俊敏な制御が可能である。
また、アンロード弁20からの圧油の放出はなくなるの
で、エネルギ損失も生じない。
本発明の第２の実施例を第10図及び第11図により説明
する。本実施例はポンプ制御手段を油圧的に構成し、か
つ流量制御弁３の要求流量に係わる値として斜板目標位
置θ０でなく実際の斜板位置θを用いるものである。
第10図において、70は本実施例のポンプ制御手段を構
成するLSレギュレータであり、LSレギュレータ70は、油
圧ポンプ１の斜板1aに連結され、斜板1aを駆動する作動
シリンダ71と、作動シリンダ71に対する圧油の流出入を
制御する切換弁72とを有し、作動シリンダ71にはバネ71
aが内蔵されている。切換弁72は、相対する端部の一方
に設けられ、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdが導かれる駆動
部72aと、他方の端部に設けられ、シャトル弁９で先端
された最大負荷圧力ＰLが導かれる駆動部72bと、駆動部
72bが位置する側の端部に設けられたバネ72cとを有して
いる。
シャトル弁９で選択された最大負荷圧力ＰLがアクチ
ュエータ２の負荷圧力である場合、最大負荷圧力ＰLが
上昇すると切換弁72は図示左方に動かされ、作動シリン
ダ71をタンク11に連絡し、作動シリンダ71をバネ71aの
力で収縮方向に作動させて斜板1aの傾転量を増加させ
る。このため、油圧ポンプ１の吐出流量は増加し、吐出
圧力Pdが上昇する。ポンプ吐出圧力が上昇すると切換弁
72は図示右方に戻され、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力
との差圧ΔＰがバネ72cの付勢力により定まる設定値に
達すると切換弁72は停止し、作動シリンダ71の収縮動作
も停止する。逆に、最大負荷圧力ＰLが減少すると切換
弁72は図示右方に駆動され、作動シリンダ71を吐出管路
12に連絡し、作動シリンダ71を伸長方向に駆動して斜板
11aの傾転量を減少させる。このため、油圧ポンプ１の
吐出流量は減少し、ポンプ吐出圧力が低下する。ポンプ
吐出圧力が低下すると切換弁72は図示左方に戻され、ポ
ンプ吐出圧力と負荷圧力との差圧がバネ72cにより定ま
る設定値に達すると切換弁72は停止し、作動シリンダ71
の伸長動作も停止する。これにより油圧ポンプ１の吐出
圧力Pdはアクチュエータ２の負荷圧力よりもバネ72cに
より定まる設定値だけ高くなるよう制御される。
以上の動作において、斜板1aの変化速度はLSレギュレ
ータ70の制御ゲインによって決まり、LSレギュレータ70
の制御ゲインはバネ71a,72cのバネ定数によって決ま
る。即ち、油圧ポンプ１の吐出圧力Pdとアクチュエータ
２の負荷圧力ＰLとの差圧ΔＰが同じであれば、斜板1a
の位置に係わらず斜板1aの変化速度はバネ71a,72cのバ
ネ定数によって定まる一定値となる。そして、バネ71a,
72cのバネ定数、即ち、LSレギュレータ70の制御ゲイン
は、第１の実施例の制御係数Kiと同様に、流量制御弁３
の操作量が比較的大きいときに斜板1aの動作が緩慢とな
らない変化速度が得られるように設定されている。
アンロード弁20の構成は第１の実施例と同じである。
また、制御ユニット7Aにおいては、第11図に制御ブロッ
ク203Aで示すように、流量制御弁３の要求流量に関わる
値として斜板位置検出器６により検出された実際の斜板
位置θからアンロード弁20の電磁比例ソレノイド20dの
制御力Fsを演算する。この制御力Fsの算出は、第７図に
示すθ０とFsとの関係と同様のθとFsとの関係をROM7c
（第３図参照）に予め記憶しておき、斜板位置θに対応
する制御力Fsを読み出すことにより行う。
以上のように構成した本実施例においても、θとFsと
の関係が第７図に示すθ０とFsとの関係と同じなので、
アンロード弁20においてバネ20cの付勢力から制御力Fs
を差し引いた力で与えられる設定値は第８図に示すΔPu
oのようになる。従って、本実施例においても第１の実
施例と同様の差圧ΔＰの制御を行うことができ、第１の
実施例と同様の効果を得ることができる。
本発明の第３の実施例を第12図及び第13図により説明
する。本実施例はアンロード弁の設定値を電磁比例ソレ
ノイドのみで与える構成としたものである。
第12図において、アンロード弁20Bは第１の実施例の
バネ20cと電磁非礼ソレノイド20dに対応する構成とし
て、閉弁方向の制御力を与える制御比例ソレノイド20e
のみを備えている。また、制御ユニット7Bには、第13図
に示すように、第８図の設定値ΔPuoに直接対応する斜
板目標位置θ０と制御力Fsとの関係が設定され、斜板目
標位置θ０から対応する制御力Fsが読み出され、対応す
る電流Isを電磁比例ソレノイド20eに出力する。これに
より、アンロード弁では電磁比例ソレノイド20e単独で
第８図に示す設定値ΔPuoが与えられる。
本実施例によっても、第８図に示す設定値ΔPuoが与
えられる結果、第１の実施例と同様の効果を得ることが
できる。
なお、以上の実施例において、流量制御弁の要求流量
に係わる値として油圧ポンプの斜板目標位置または実際
の斜板位置を用いたが、各流量制御弁の操作レバーの操
作量を検出し、その合計値を用いても同様の結果を得る
ことができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、油圧ポンプの吐出圧力と最大負荷圧
力との差圧は流量制御弁の操作量が小さく、要求流量が
小さいときにはアンロード弁により制御され、流量制御
弁の操作量が大きくなり、要求流量が増大するとポンプ
制御手段により制御されるので、流量制御弁の操作量が
小さいときに圧力変化の小さい安定した差圧の制御が可
能であり、かつ流量制御弁の操作量が大きいときには俊
敏な応答の油圧ポンプの制御が可能となる。また、流量
制御弁の操作量が大きいときにはアンロード弁からの圧
油の放出はなくなるので、エネルギ損失が生じることは
ない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例による制御装置を備えた
ロードセンシング油圧駆動回路の概略図であり、第２図
は斜板位置制御装置の概略図であり、第３図は制御ユニ
ットの概略図であり、第４図は制御ユニットで行われる
制御手順を示すフローチャートであり、第５図は第４図
のフローチャートにおける油圧ポンプの斜板目標位置の
演算を行う手順の詳細を示すフローチャートであり、第
６図は第４図のフローチャートにおける油圧ポンプの斜
板位置の制御を行う手順の詳細を示すフローチャートで
あり、第７図は斜板目標位置と制御力との関係を示す図
であり、第８図は斜板目標位置とアンロード弁の設定値
との関係を示す図であり、第９図は本実施例の制御手順
をまとめて示すブロック図であり、第10図は本発明の第
２の実施例による制御装置を備えたロードセンシング油
圧駆動回路の概略図であり、第11図は本実施例のアンロ
ード弁の設定値の制御を示すブロック図であり、第12図
は本発明の第３の実施例による制御装置を備えたロード
センシング油圧駆動回路の概略図であり、第13図は本実
施例における斜板目標位置と制御力との関係を示す図で
あり、第14図は従来の制御装置を備えたロードセンジン
グ油圧駆動回路の概略図である。 符号の説明 １……油圧ポンプ ２……油圧アクチュエータ ３……流量制御弁 ４……圧力補償弁 ５……差圧検出器 ６……斜板位置検出器 ７……制御ユニット（ポンプ制御手段、第１の手段、第
２の手段） ８……斜板位置制御装置（ポンプ制御手段） 20……アンロード弁 20d;20e……電磁比例ソレノイド（第２の手段） 100〜120……手順（ポンプ制御手段） 100,110……手順（第１の手段） 130……第２の手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F15B 11/00 E02F 9/22

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】押しのけ容積可変手段を備えた少なくとも
    １台の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧
    油によって駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエ
    ータと、油圧ポンプと各アクチュエータの間に接続さ
    れ、アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する
    流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力を前記アクチ
    ュエータの負荷圧力よりも所定値だけ高く保持するよう
    に制御するポンプ制御手段と、前記油圧ポンプと前記ア
    クチュエータの間に接続され、前記油圧ポンプの吐出圧
    力と前記アクチュエータの負荷圧力との差圧を設定値以
    下に保持するアンロード弁とを備えたロードセンシング
    油圧駆動回路の制御装置において、 前記流量制御弁の要求流量に係わる値を検出する第１の
    手段と、 前記第１の手段で検出した要求流量に係わる値に基づい
    て、要求流量が小さいときには前記アンロード弁の設定
    値が前記所定値よりも小さく、要求流量が増加するにし
    たがって前記アンロード弁の設定値が前記所定値よりも
    大きくなるように前記アンロード弁の設定値を制御する
    第２の手段とを備えることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のロードセンシング油圧駆動
    回路の制御装置において、 前記ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吐出圧力と前
    記アクチュエータの負荷圧力との差圧に基づき、その差
    圧を前記所定値に保持する目標押しのけ容積を決定する
    第３の手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積が前記第
    ３の手段で決定した目標押しのけ容積に一致するよう前
    記油圧ポンプの押しのけ容積可変手段を制御する第４の
    手段とを含み、 前記第１の手段は前記要求流量に係わる値として前記第
    ３の手段で決定した目標押しのけ容積を検出する手段で
    あり、 前記第２の手段はこの目標押しのけ容積に基づいて前記
    アンロード弁を制御する手段であることを特徴とする制
    御装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載のロードセンシング油圧駆動
    回路の制御装置において、 前記第１の手段は前記要求流量に係わる値として前記油
    圧ポンプの実際の押しのけ容積を検出する手段であり、 前記第２の手段はこの押しのけ容積に基づいて前記アン
    ロード弁を制御する手段であることを特徴とする制御装
    置。
  4. 【請求項４】請求項１記載のロードセンシング油圧駆動
    回路の制御装置において、前記第２の手段は、前記第１
    の手段で検出した要求流量に係わる値に基づいて、要求
    流量が小さいときには前記アンロード弁の設定値を前記
    所定値よりも小さくし、要求流量が増加するにしたがっ
    て前記アンロード弁の設定値を前記所定値よりも大きく
    する制御力を演算し、それに対応する電気信号を出力す
    る手段と、前記電気信号を受け、前記制御力を生成する
    手段とを含むことを特徴とする制御装置。
  5. 【請求項５】請求項１記載のロードセンシング油圧駆動
    回路の制御装置において、前記アンロード弁は閉弁方向
    の付勢力を与えるバネを有し、前記第２の手段は、前記
    第１の手段で検出した要求流量に係わる値に基づいて、
    要求流量が小さいときには前記アンロード弁の設定値を
    前記所定値よりも小さくし、要求流量が増加するにした
    がって前記アンロード弁の設定値を前記所定値よりも大
    きくする制御力を決定する手段と、前記アンロード弁に
    対して前記バネの付勢力に対向して前記制御力を付与す
    る手段とを含むことを特徴とする制御装置。
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