JP3236606B2 - 油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

油圧ポンプの制御装置

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JP3236606B2 JP21179190A JP21179190A JP3236606B2 JP 3236606 B2 JP3236606 B2 JP 3236606B2 JP 21179190 A JP21179190 A JP 21179190A JP 21179190 A JP21179190 A JP 21179190A JP 3236606 B2 JP3236606 B2 JP 3236606B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主として油圧ショベルなど建設機械に装
備されている可変容量形油圧ポンプの制御装置に関す
る。
従来の技術 第7図は、従来技術の油圧ポンプの制御装置1を示す
回路図である。図において、2は制御弁、3は制御弁2
のスプール、4はスリーブ、5は圧力補償受圧部、6は
スプール3他端のばね、7はサーボピストン弁、8はフ
ィードバックレバーであり、これら2〜8によってレギ
ュレータが構成される。9は可変容量形の油圧ポンプ、
10は油タンク、11は電磁比例弁、12はパイロット圧油圧
源、13は制御装置用電気回路、14は油圧ポンプ9の吐出
圧力を検出する圧力センサ、15はコントローラである。
次に、従来技術の制御装置1の構成及び作用機能を第
7図について述べる。スプール3を嵌挿したスリーブ4
と、圧力補償受圧部5とを直列に設けて制御弁2を形成
し、また上記スプール3とスリーブ4による油圧の切換
により作動してポンプ傾転角を変えるサーボピストン弁
7と、スリーブ4とをフィードバックレバー8を介して
連結している。そこでこの制御装置1を装備した油圧シ
ョベル(図示しない)の作業時に、その作業アタッチメ
ントなどに大きな負荷がかかると、油圧ポンプ9吐出側
の管路16内の油圧は上昇する。圧力センサ14はその油圧
を検出し、検出信号がコントローラ15に入力される。コ
ントローラ15では上記検出信号にもとづき、電気指令信
号を電磁比例弁11に対して出力する。電磁比例弁11のソ
レノイド17は通電して、電磁比例弁11を切換作動させ
る。パイロット圧油圧源12からのパイロット圧は、管路
18、電磁比例弁11、管路19を経て、圧力補償受圧部5に
作用する。制御弁2は作動し、サービスピストン弁を介
してポンプ傾転角を調整する。それにより油圧ポンプ9
のポンプ入力トルクを一定に保持したり、あるいはコン
トローラ15より出力される信号に見合ったポンプ傾転角
に作動することができる。したがって油圧ポンプ9駆動
用のエンジン(図示しない)が過負荷にならない範囲
で、油圧ポンプ9が制御される。
この発明が解決しようとする課題 最近の油圧ショベルでは、油圧ポンプの制御装置用電
気回路にコントローラ(CPU)をそなえている。したが
って油圧ショベルの作業時に、コントローラ不調など電
気系統の故障をおこすことがある。上記電気系統に故障
が発生した場合には、ポンプ傾転の制御ができなくな
る。油圧ポンプのレギュレータの構成によって異なる
が、斜板は最大傾転か最小傾転のどちらかに偏られてし
まう。たとえば油圧ポンプが最大傾転の状態になればエ
ンストをおこし、最小傾転の状態になればポンプ吐出流
量が最小限となり作業不能となる。
この発明は上記の課題を解決し、制御装置用電気回路
に不具合,故障などが発生した場合でも、油圧ショベル
の作業に十分な所要の流量が吐出できる油圧ポンプの制
御装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、可変容量形油圧ポンプにポンプ傾転角を制
御するレギュレータが備えられている油圧ポンプの制御
装置において、レギュレータを構成する制御弁の圧力補
償受圧部に、コントローラから出力される指令信号に基
づいて発っせられるパイロット圧を導入する第一の流路
と可変容量形油圧ポンプの自己ポンプ圧を導入する第二
の流路とを接続し、第二の流路に切換弁を設け、該切換
弁が、コントローラから正常な指令信号が出力されてい
るときは、閉弁して前記パイロット圧のみ圧力補償受圧
部に与え、コントローラから正常な指令信号が出力され
ず前記パイロット圧が発生しない場合には、開弁して自
己ポンプ圧を与えるように構成されている油圧ポンプの
制御装置である。
本発明において、コントローラから正常な指令信号が
出力されていないときにオペレータが切換弁を強制的に
開弁動作させ得る操作手段を備えることができる。
また、本発明において、第1の流路から分岐された分
岐路を切換弁のパイロット受圧部に接続し、コントロー
ラが正常な指令信号を出力しているときは、パイロット
圧受圧部にパイロット圧が作用して切換弁を閉弁し、コ
ントローラが正常な指令信号を出力していないときはパ
イロット圧がパイロット圧受圧部に作用しなくなること
により、切換弁が開弁するように構成することができ
る。
作用 本発明にかかる油圧ポンプの制御装置では、可変容量
形油圧ポンプから吐出される圧油の容量を制御するコン
トローラや、その制御装置用の電気回路等に故障等が発
生し不具合となったときには、可変容量形油圧ポンプか
らの自己ポンプ圧力が、レギュレータの圧力補償受圧部
に作用する。これによりポンプ傾転角が調整されるの
で、可変容量形油圧ポンプは所要の圧油を吐出すること
ができる。前記圧力補償受圧部に設けられた自己ポンプ
圧力によて移動するピストンの直径を適切に設定するこ
とにより、可変容量形油圧ポンプの吐出する圧油とポン
プ傾転角との関係を適切なものに設定することができ
る。
実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第1図は、この発明にかかる油圧ポンプの第1実
施例制御装置20を示す回路図である。図において、従来
技術と同一構成要素を使用するものに対しては同符号を
付す。21はレギュレータを構成する制御弁、22は制御弁
21の圧力補償受圧部、23は切換弁としての電磁切換弁、
24は電磁切換弁23のソレノイド、25は内蔵ばね、13′は
制御装置用電気回路、15′はコントローラである。第2
図は、第1図のA部詳細図である。図において、26はパ
イロット圧油圧源12からのパイロット圧P1が作用する圧
力補償受圧部22のパイロット圧用油室、27はパイロット
ピストン、28は自己ポンプ圧力P2が作用するポンプ圧用
油室、29はピストン、30はドレンポートである。第3図
は、油圧ポンプ9のP−Q曲線図である。図において、
破線イは油圧ポンプ9駆動用エンジンの馬力相当曲線、
一点鎖線ロは制御装置用電気回路13′が不具合のときに
要求される馬力曲線例を示す。
次に、この発明の第1実施例制御装置20の構成を第1
図〜第3図について述べる。レギュレータを構成する制
御弁21の圧力補償受圧部22にスプール3を作動させるピ
ストン29を付加して設け、そのピストン29に自己ポンプ
圧力を作用せしめたときスプール3他端のばね6のばね
力に対抗してピストン29が作動するようにし、またその
ピストン29の作動時に油圧ポンプ9から所要の圧油が吐
出するようにピストン29の直径φdを設定し、また上記
圧力補償受圧部22と、油圧ポンプ吐出側管路16との間に
電磁切換弁23を介設し、制御装置用電気回路13′に不具
合を生じたとき自己ポンプ圧力を上記電磁切換弁23を介
して圧力補償受圧部22に作用せしめるように構成した。
次に、この発明の第1実施例制御装置20の作用機能に
ついて述べる。制御装置用電気回路13′が正常にはたら
いているときには、ソレノイド24は通電しているので、
電磁切換弁23は遮断油路位置ハにある。したがってこの
場合に制御装置20が発揮する作用機能は、従来技術の制
御装置1の場合と同様である。しかし制御装置用電気回
路13′をコントローラ15′の不調,故障などにより非通
電にしたとき、あるいは非通電となったときに、電磁切
換弁23はその内蔵ばね25のばね力により遮断油路位置ハ
より開通油路位置ニに切換わる。そこで油圧ポンプ9か
らの自己ポンプ吐出圧力P2が、管路16、31、32、33、電
磁切換弁23のニ位置、管路34を経て、圧力補償受圧部22
のポンプ圧用油室28(第2図参照)に作用する。上記管
路16,31,32,33,34は第二の流路とみなすことができる。
また、パイロット圧油圧源から管路18を介して圧力補償
受圧部22に通じる管路は第一の流路とみなすことができ
る。ピストン29が作動するので、制御弁21は作動し、サ
ーボピストン弁7を介してポンプ傾転角を調整する。詳
しく説明すると、コントローラ15′に不具合が生じて電
磁弁23がニ位置に切り換わると、油圧ポンプ9の自己圧
P2が圧力補償受圧部22の圧力室28に作用してピストン29
が左移動する。それに伴なってスプール3が左移動する
ことにより、自己圧P2がサーボピストン弁7の大径側圧
力室に作用して傾転角は小さくなり、ばね6の付勢力と
釣り合った時点で傾転角が維持される。従来の油圧ポン
プの制御装置ではコントローラに不具合が生じると斜板
が例えば最小傾転に偏り、ポンプ吐出量が不足して作業
不能な状態に陥っていたが、本実施形態による油圧ポン
プの制御装置では、ピストン29の径と上記ばね6の強さ
を設定することにより、所望のポンプ吐出量を確保する
ことができるようになる。したがって制御装置用電気回
路13′が不具合になった場合でも油圧ポンプ9は所要の
圧油を吐出するので、油圧ショベルは支障なく作業を行
うことができる。
次に第4図は、この発明の第2実施例制御装置35を示
す回路図である。図において、第1実施例制御装置20と
同一構成要素を使用するものに対しては同符号を付す。
36は電磁切換弁、37は電磁切換弁36のソレノイド、38は
内蔵ばね、39は制御装置用電気回路、40はコントローラ
である。この制御装置35では、制御装置用電気回路39が
正常にはたらいているときには、ソレノイド37を非通電
としているので、電磁切換弁36は遮断油路位置ホにあ
る。それでこの場合に制御装置35が発揮する作用機能
は、従来技術の制御装置1の場合と同様である。しかし
制御装置用電気回路39に不具合を生じたとき、コントロ
ーラ40よりソレノイド37に対して電気信号が出力され
る。そこで電磁切換弁36は、遮断油路位置ホより開通油
路位置ヘに切換わる。油圧ポンプ9からの自己ポンプ吐
出圧力P2が、制御装置20の場合と同様に、圧力補償受圧
部22のピストン29に作用する。したがって制御装置用電
気回路39が不具合になった場合でも油圧ポンプ9は所要
の圧油を吐出するので、油圧ショベルは支障なく作業を
行うことができる。
次に第5図は、この発明の第3実施例制御装置41を示
す回路図である。図において、第1実施例制御装置20と
同一構成要素を使用するものに対しては同符号を付す。
36は電磁切換弁、37は電磁切換弁36のソレノイド、38は
内蔵ばね、42はソレノイド37用の電気回路、43は電磁切
換弁36を強制的に切り換える操作手段としてのスイッ
チ、44は電源である。この制御装置41では、制御装置用
電気回路13が正常にはたらいているときには、スイッチ
43をオフ状態にし、ソレノイド37を非通電としている。
それでこの場合には電磁切換弁36が遮断油路位置ホにあ
り、制御装置41が発揮する作用機能は、従来技術の制御
装置1の場合と同様である。しかし制御装置用電気回路
13に不具合が生じたときには、手動にてスイッチ43をオ
ン操作する。ソレノイド37が通電するので、電磁切換弁
36は遮断油路位置ホにより開通油路位置ヘに切換わる。
そこで油圧ポンプ9からの自己ポンプ吐出圧力P2が、制
御装置20の場合と同様に、圧力補償受圧部22のピストン
29に作用する。したがって制御装置用電気回路13が不具
合になった場合でも油圧ポンプ9は所要の圧油を吐出す
るので、油圧ショベルは支障なく作業を行うことができ
る。
次に第6図は、この発明の第4実施例制御装置47を示
す回路図である。図において、第1実施例制御装置20と
同一構成要素を使用するものに対しては同符号を付す。
48は切換弁としてのパイロット切換弁、49はパイロット
切換弁48のパイロット圧受圧部、50は内蔵ばね、13は制
御装置用電気回路である。この制御装置47は、第1実施
例制御装置20における電磁切換弁23をパイロット切換弁
48に置き換えた装置である。それで制御装置用電気回路
13が正常に通電しているときには、ソレノイド17は通電
しており、電磁比例弁11は切換作動している。パイロッ
ト圧油圧源12からのパイロット圧P1は、管路18、電磁比
例弁11、管路51を通り、一方は管路52を経て、圧力補償
受圧部22のパイロット圧用油室26(第2図参照)に作用
する。また上記パイロット圧P1は、管路51で分岐して、
他方が管路53を経て、パイロット圧受圧部49に作用して
いる。そこでパイロット切換弁48は、遮断油路位置トに
保持されている。したがってこの場合に制御装置47が発
揮する作用機能は、従来技術の制御装置1の場合と同様
である。しかし制御装置用電気回路13内コントローラ15
の不調,故障などにより電磁比例弁11が非通電となる
と、パイロット圧受圧部49にパイロット圧P1が作用しな
くなる。パイロット切換弁48はその内蔵ばね力により遮
断油路位置トより開通油路位置チに切換わる。そこで油
圧ポンプ9からの自己ポンプ吐出圧力P2が、管路16、3
1、32、33、パイロット切換弁48のチ位置、管路34を経
て、圧力補償受圧部22のポンプ圧用油室28(第2図参
照)に作用する。ピストン29が作動するので、制御弁21
は作動し、サーボピストン弁7を介してポンプ傾転角を
調整する。したがってこの第4実施例制御装置47の機能
は、前記誠意御装置20、35、41の場合と同様である。
発明の効果 本発明にかかる油圧ポンプの制御装置では、可変容量
形油圧ポンプから吐出される圧油の容量を制御するコン
トローラや、その制御装置用の電気回路等に故障等が発
生し不具合となったときには、可変容量形油圧ポンプか
らの自己ポンプ圧力が、レギュレータの圧力補償受圧部
に作用する。これによりポンプ傾転角が調整されるの
で、可変容量形油圧ポンプは所要の圧油を吐出すること
ができる。また前記圧力補償受圧部に設けられた自己ポ
ンプ圧力によて移動するピストンの直径を適切に設定す
ることにより、可変容量形油圧ポンプの吐出する圧油と
ポンプ傾転角との関係を適切なものに設定することがで
きる。
したがってこの発明にかかる油圧ポンプの制御装置を
そなえた油圧ショベルなど建設機械では、制御装置用電
気回路が故障した場合でも、支障なく作業を行うことが
できるので、冗長性と安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる油圧ポンプの第1実施例制御
装置を示す回路図、第2図は第1図のA部詳細図、第3
図は油圧ポンプのP−Q曲線図、第4図はこの発明の第
2実施例制御装置を示す回路図、第5図はこの発明の第
3実施例制御装置を示す回路図、第6図はこの発明の第
4実施例制御装置を示す回路図、第7図は従来技術の制
御装置を示す回路図である。 1,20,35,41,47……制御装置 2,21……制御弁 3……スプール 4……スリーブ 5,22……圧力補償受圧部 6……ばね 7……サーボピストン弁 9……油圧ポンプ 11……電磁比例弁 12……パイロット圧油圧源 13,13′,39……制御装置用電気回路 15,15′,40……コントローラ 23,36……電磁切換弁 29……ピストン 48……パイロット切換弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 49/00 341

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変容量形油圧ポンプにポンプ傾転角を制
    御するレギュレータが備えられている油圧ポンプの制御
    装置において、 前記レギュレータを構成する制御弁の圧力補償受圧部
    に、コントローラから出力される指令信号に基づいて発
    っせられるパイロット圧を導入する第一の流路と前記可
    変容量形油圧ポンプの自己ポンプ圧を導入する第二の流
    路とを接続し、 前記第二の流路に切換弁を設け、 該切換弁が、前記コントローラから正常な指令信号が出
    力されているときは、閉弁して前記パイロット圧のみ前
    記圧力補償受圧部に与え、前記コントローラから正常な
    指令信号が出力されず前記パイロット圧が発生しない場
    合には、開弁して前記自己ポンプ圧を与えるように構成
    されていることを特徴とする油圧ポンプの制御装置。
  2. 【請求項2】前記コントローラが正常な指令信号を出力
    していないときにオペレータが前記切換弁を強制的に開
    弁動作させ得る操作手段を備えてなる請求項1記載の油
    圧ポンプの制御装置。
  3. 【請求項3】前記第一の流路から分岐された分岐路を前
    記切換弁のパイロット受圧部に接続し、前記コントロー
    ラが正常な指令信号を出力しているときは、前記パイロ
    ット圧受圧部にパイロット圧が作用して前記切換弁を閉
    弁し、前記コントローラが正常な指令信号を出力してい
    ないときは前記パイロット圧が前記パイロット圧受圧部
    に作用しなくなることにより、前記切換弁が開弁するよ
    うに構成してなる請求項1記載の油圧ポンプの制御装
    置。
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