JP4667083B2

JP4667083B2 - 油圧制御装置

Info

Publication number: JP4667083B2
Application number: JP2005066350A
Authority: JP
Inventors: 浩柿本
Original assignee: 株式会社加藤製作所
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP2006250219A

Description

本発明は、油圧制御装置の改良に関する。

パワーシフト機能を備えた油圧制御装置としては、例えば、特許文献１に開示されるような入力トルク制御回路が既に公知である。

この入力トルク制御回路は、図１０に示される通り、概略において、作業車のエンジン１０１等で駆動される可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂおよび制御用ポンプ１１０と、可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂから送出される作動油で駆動される各種のアクチュエータへの油の給排に用いられるコントロールバルブ群１０３、および、パワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂならびにネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂと、制御部１０４ａ，１０５ａおよび制御部１０４ｂ，１０５ｂの作動状態に応じて傾転盤１０６ａ，１０６ｂを介して可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂのポンプ吐出量を調整する調整手段１０７ａ，１０７ｂと、電磁制御式のパイロット圧調整弁１０８、および、エンジン回転数等の情報に基いてパイロット圧調整弁１０８を制御するコントローラ１０９によって構成される。

このうち、可変容量ポンプ１０２ａのポンプ吐出量を調整する調整手段１０７ａは、大小の受圧面を両端部に備えたピストン部材１１１ａと、パワーシフト制御部１０４ａおよびネガティブコントロール制御部１０５ａのアクチュエータの先端で押圧されて図１０中の左右方向にシフトする制御弁１１２ａとによって構成される。
図１０では制御弁１１２ａのスプールがニュートラル位置にある状態を示しており、この状態では、ピストン部材１１１ａの右端部に形成された大径の受圧面を内嵌した油室１１３ａ内の作動油の出入りが禁止されるため、ピストン部材１１１ａがロック状態となって傾転盤１０６ａの傾きが現位置に保持され、可変容量ポンプ１０２ａのポンプ吐出量が現在の状態に維持される。
また、制御弁１１２ａのスプールが図１０中で右側にシフトした場合には、ピストン部材１１１ａの右端部に形成された大径の受圧面を内嵌した油室１１３ａ内の作動油の出入りが許容されると共に、ピストン部材１１１ａの左端部に形成された小径の受圧面を内嵌した油室１１４ａ内に可変容量ポンプ１０２ａから送出される作動油が流入し、ピストン部材１１１ａが図１０中で右方にシフトし、傾転盤１０６ａがクロックワイズ方向に揺動して可変容量ポンプ１０２ａにおけるポンプ吐出量が増大する。
更に、制御弁１１２ａのスプールが図１０中で左側にシフトした場合には、油室１１３ａおよび油室１１４ａの双方に可変容量ポンプ１０２ａから送出される作動油が流入するが、ピストン部材１１１ａの両端部に形成された受圧面の大小関係からピストン部材１１１ａが図１０中で左方にシフトし、傾転盤１０６ａがカウンタークロックワイズ方向に揺動して可変容量ポンプ１０２ａにおけるポンプ吐出量が減少する。

パワーシフト制御部１０４ａは、前述した調整手段１０７ａの機能を利用して可変容量ポンプ１０２ａの出力を設定値の近傍に保持すると共に、更には、制御用ポンプ１１０を駆動源とするパイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力でポンプ吐出量を調整することによって可変容量ポンプ１０２ａの出力の設定値それ自体を変更するパワーシフトの制御を行うためのものである。
つまり、パワーシフト制御部１０４ａのアクチュエータを構成するピストン部材１１５ａには併せて３つの受圧面が形成されており、その内の一つが可変容量ポンプ１０２ａから送出される作動油の圧力を受け、また、他の一つが可変容量ポンプ１０２ｂから送出される作動油の圧力を受けて、ピストン部材１１５ａ更には制御弁１１２ａのスプールを図１０中で左方にシフトさせ、ピストン部材１１１ａを図１０中で左方に移動させて傾転盤１０６ａをカウンタークロックワイズ方向に揺動させて可変容量ポンプ１０２ａのポンプ吐出量を制限することによりポンプ吐出圧力の増大に応じてポンプ吐出量を減少させて、可変容量ポンプ１０２ａの出力、すなわち、ポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の積算値を設定値の近傍に保持すると共に、ピストン部材１１５ａにおける更に別の受圧面にパイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力をオーバーライドして印加することで、可変容量ポンプ１０２ａの出力設定値それ自体をシフトさせる構造である。この際、パイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力の大きさは、エンジン回転数等の情報に基いてパイロット圧調整弁１０８を制御するコントローラ１０９によって自動的に演算され、目標エンジン回転数と実エンジン回転数の差等に応じたパワーシフトがなされる。
パワーシフト制御部１０４ａによるパワーシフトの一例を図１１に示す。図１１中のｆ_０はパイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力を最小とした場合、つまり、制限を行わない最大出力時のポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑの関係を表す関数、また、ｆ_ｍａｘはパイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力を最大とした場合、要するに、最大のパワーシフトを行った最小出力時のポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑの関係を表す関数である。傾転盤１０６ａを操作するピストン部材１１１ａは図１０中の左右方向に連続的に位置を変化させることが可能であるため、可変容量ポンプ１０２ａの出力の設定値は図１１中の区間Ｘの範囲で任意に選択可能であるが、パワーシフトの限度はピストン部材１１５ａの３つの受圧面の大きさやピストン部材１１５ａおよび制御弁１１２ａにおける原位置復帰バネの弾性力の大きさ等が複雑に関連して決まるため、パワーシフトの範囲を無制限に広げるといったことは困難である。

ネガティブコントロール制御部１０５ａは、コントロールバルブ群１０３からタンクラインへ戻る作動油の圧力を絞り弁等のネガティブコントロール圧力発生手段１１６ａを介して取り出し、この圧力を流量調整用のパイロット圧力としてピストン部材１１７ａを作動させることにより、前述の調整手段１０７ａの機能を利用して可変容量ポンプ１０２ａの吐出量Ｑを調整するものである。
ネガティブコントロール制御部１０５ａによる吐出量制御の一例を図１２に示す。図１２中のｇは流量調整用のパイロット圧力Ｒとポンプ吐出量Ｑの関係を表す関数であり、パイロット圧力ＲがＲ_Ｓ以下の状態、つまり、コントロールバルブ群１０３のセンタバイパスからタンクラインへの戻り油が少なくなりパイロット圧力Ｒが下がれば、ポンプ吐出量Ｑの制限は解除され、パイロット圧力ＲがＲ_Ｌの状態、即ち、センタバイパスからタンクラインへの戻り油が増し、パイロット圧力Ｒが上昇すれば、ポンプ吐出量Ｑが最大限に規制される。

実際にはネガティブコントロール制御部１０５ａとパワーシフト制御部１０４ａが同時に機能することになるが、図１０に示される通り、ネガティブコントロール制御部１０５ａのピストン部材１１７ａとパワーシフト制御部１０４ａのピストン部材１１５ａは調整手段１０７ａの制御弁１１２ａに対して並列的に設けられているので、可変容量ポンプ１０２ａのポンプ吐出量は、結果的に、ポンプ吐出量の制限が大きい側、要するに、アクチュエータとして機能するピストン部材１１７ａあるいはピストン部材１１５ａを多く突出させた側の制御部１０５ａもしくは１０４ａからの指令を受けて制限されることになる。

可変容量ポンプ１０２ｂ，パワーシフト制御部１０４ｂ，ネガティブコントロール制御部１０５ｂ，調整手段１０７ｂに関しては、前述した可変容量ポンプ１０２ａ，パワーシフト制御部１０４ａ，ネガティブコントロール制御部１０５ａ，調整手段１０７ａと同様の構成であるので、図１０中で各部に対応する符号を付すにとどめ、詳細な説明は省略する。

特開２００１−２５４６８１号（段落０００４〜００３３，図１０）

一方、近年、環境問題を改善するための排ガス規制が本格化しており、これに対応するためのエンジン設計が行われるようになっている。一般の乗用車等の分野では、排ガス対策を優先してアイドリング回転数を低下させたり低速回転域でのエンジントルクを低下させたりしても大きな問題は生じないが、クレーン車やパワーショベル等を始めとする作業車においては、可変容量ポンプの駆動源となるエンジントルクが低速回転域で低下してしまうと、作業中にエンストを起こしてエンジンが停止する等の重大な弊害が生じる場合がある。

また、パワーショベルでクレーン作業を行ったり、ブレーカー作業を行ったりするような場合には、アクチュエータの挙動を安定させる必要上、ポンプ吐出量を大幅に制限してアクチュエータを作動させる必要があるが、背景技術の欄でも述べた通り、パワーシフトが可能な範囲は様々な設計条件等によって拘束されるものであり、この難題を克服して、より低出力側へのパワーシフトを実現したいといった願望がある。

そこで本発明の課題は、前記従来技術の不都合を改善し、可変容量ポンプのパワーシフトの範囲を低出力側に広げることのできる油圧制御装置を提供することにある。

本発明の油圧制御装置は、前記課題を達成するため、
可変容量ポンプのポンプ吐出圧力の変化に従動させて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整することで前記可変容量ポンプの出力を設定値に保持すると共に、出力選択用のパイロット圧力を受けて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整することで前記可変容量ポンプの出力の設定値を変更するパワーシフト制御部と、
コントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力と電磁制御式のパイロット圧調整弁から供給される出力選択用のパイロット圧力のうち高圧側の圧力を流量調整用のパイロット圧力の候補として選択するパイロット圧力選択手段と、
前記パイロット圧力選択手段によって候補として選択された圧力を流量調整用のパイロット圧力として出力する作動状態と、コントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力を流量調整用のパイロット圧力として出力する非作動状態の何れかに前記パイロット圧力選択手段の作動状態を切り替える切替手段と、
前記パイロット圧力選択手段から出力される流量調整用のパイロット圧力の上昇に応じて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を減少させる方向で前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整するネガティブコントロール制御部と、
前記可変容量ポンプのポンプ吐出圧力を検出する圧力センサと、
パワーシフト制御部を利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えて低出力側にシフトされたポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係を表す関数として、前記可変容量ポンプのポンプ吐出圧力と此のポンプ吐出圧力に対応するポンプ吐出量を満たすために前記ネガティブコントロール制御部が必要とする流量調整用のパイロット圧力との関係を記憶した不揮発性の記憶手段と、
前記可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する低回転域のエンジン回転数に基いて設定された閾値とエンジン回転数の現在値とを比較し、エンジン回転数の現在値が前記閾値を下回らなければ前記切替手段により前記パイロット圧力選択手段を非作動状態とする一方、エンジン回転数の現在値が前記閾値を下回ると前記切替手段により前記パイロット圧力選択手段を作動状態とすると共に前記圧力センサで検出されたポンプ吐出圧力に基いて前記不揮発性の記憶手段から流量調整用のパイロット圧力を求め、求められた流量調整用のパイロット圧力が出力されるように前記パイロット圧調整弁を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする構成を有する。

以上の構成において、可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する低回転域のエンジン回転数に基いて設定された閾値をエンジン回転数の現在値が下回らない状況下では、切替手段によってパイロット圧力選択手段が非作動状態に切り替えられ、電磁制御式のパイロット圧調整弁から供給される出力選択用のパイロット圧力がパワーシフト制御部に供給され、従来と同様にして、通常のパワーシフト制御が行われる。
これに対し、可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する低回転域のエンジン回転数に基いて設定された閾値をエンジン回転数の現在値が下回る状況下では、切替手段によってパイロット圧力選択手段が作動状態に切り替えられ、出力選択用のパイロット圧力とコントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力のうち高圧側の圧力が選択されてネガティブコントロール制御部に流量調整用のパイロット圧力として供給されるようになる。
エンジン回転数の現在値が閾値を下回った状況下では、パイロット圧調整弁から供給される出力選択用のパイロット圧力が必然的に高くなり、結果として、出力選択用のパイロット圧力がコントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力を上回ることとなり、パイロット圧力選択手段は、出力選択用のパイロット圧力をネガティブコントロール制御部に流量調整用のパイロット圧力として供給することになる。
このように、パイロット圧力選択手段が作動状態となっている場合には、制御手段は、出力選択用の通常のパイロット圧力に代えて、ポンプ吐出圧力を検出する圧力センサで検出された圧力に基づいて不揮発性の記憶手段から流量調整用のパイロット圧力を求め、パイロット圧調整弁から供給されるパイロット圧力が、不揮発性の記憶手段から求められた流量調整用のパイロット圧力となるようにパイロット圧調整弁を制御する。そして、このパイロット圧力がパイロット圧調整弁からパイロット圧力選択手段を介してネガティブコントロール制御部に供給される。
不揮発性の記憶手段には、所望するポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係を表す関数、具体的には、パワーシフト制御部を利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えて低出力側にシフトされたポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係が、ポンプ吐出圧力と該ポンプ吐出圧力に対応するポンプ吐出量を満たすためにネガティブコントロール制御部が必要とする流量調整用のパイロット圧力の関係として記憶されているので、圧力センサで検出されたポンプ吐出圧力の現在値に対応する流量調整用のパイロット圧力を不揮発性の記憶手段から求めてネガティブコントロール制御部に供給することにより、パワーシフト制御部のみを利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えたパワーシフトを実現することができる。
このため、可変容量ポンプのパワーシフトの範囲を従来に比べて低出力側つまり可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する領域に広げることが可能となる。

本発明の油圧制御装置は、所望するポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係を表す関数、具体的には、パワーシフト制御部を利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えて低出力側にシフトされたポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係を、ポンプ吐出圧力と該ポンプ吐出圧力に対応するポンプ吐出量を満たすためにネガティブコントロール制御部が必要とする流量調整用のパイロット圧力の関係として不揮発性の記憶手段に予め記憶させておき、パワーシフト制御部を利用した通常のパワーシフト制御に限界が生じた場合、つまり、可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する低回転域のエンジン回転数に基いて設定された閾値をエンジン回転数の現在値が下回る場合には、更に、圧力センサで検出されたポンプ吐出圧力の現在値に対応する流量調整用のパイロット圧力を不揮発性の記憶手段から求め、このパイロット圧力が出力されるようにパイロット圧調整弁を制御し、パイロット圧調整弁から供給される流量調整用のパイロット圧力をパイロット圧力選択手段を介してネガティブコントロール制御部に供給することによりポンプ吐出量を強制的に規制するようにしているので、パワーシフト制御部のみを利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えたパワーシフトを実現することができるようになった。

従って、可変容量ポンプのパワーシフトの範囲を従来に比べて低出力側に広げることができる。

しかも、パワーシフト制御部やネガティブコントロール制御部については従来のものを踏襲して利用するようにしているので、新たな機能を付加しているにも関わらず、装置全体としての故障因子、特に、電気的な故障因子が増大する弊害が抑制される。

次に、本発明を実施するための最良の形態について幾つかの例を挙げて具体的に説明する。

図１は本発明を適用した一実施形態の油圧制御装置１を示した機能ブロック図である。

油圧制御装置１の構成要素の内、エンジン１０１、可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂ、コントロールバルブ群１０３、パワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂ、ネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂ、調整手段１０７ａ，１０７ｂ、パイロット圧調整弁１０８、制御用ポンプ１１０、ネガティブコントロール圧力発生手段１１６ａ，１１６ｂに関しては図１０に示した従来装置と同様であるので、図１０と同様の符号を付すにとどめ、構成および機能についての詳細な説明は省略する。

この実施形態におけるパイロット圧力選択手段は、シャトル弁２ａ，２ｂによって構成され、また、パイロット圧力選択手段を作動状態と非作動状態に切り替える切替手段は、切替弁３ａ，３ｂによって構成されている。
具体的には、シャトル弁２ａの一方の入力ポートが、コントロールバルブ群１０３におけるセンタバイパスからの戻り油を流量調整用のパイロット圧力として検出するための絞り弁１１６ａに接続される一方、シャトル弁２ａの他方の入力ポートは、切替弁３ａを介してパイロット圧調整弁１０８に接離可能に接続され、切替弁３ａが作動して図１中で左方にシフトした場合、つまり、シャトル弁２ａの他方の入力ポートがパイロット圧調整弁１０８に接続された場合においてのみ、パイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力と絞り弁１１６ａから供給される流量調整用のパイロット圧力の大小関係がシャトル弁２ａにより比較されて、相対的に高圧のパイロット圧力がネガティブコントロール制御部１０５ａに供給される。
また、図１に示されるように切替弁３ａが非作動となっている状況下では、比較対象の圧力が大気圧となる結果、シャトル弁２ａは、絞り弁１１６ａから供給される流量調整用のパイロット圧力を高圧側のパイロット圧力として定常的に選択するため、実質的な油圧回路の構成は、図１０に示した従来装置と同等となる。
従って、シャトル弁２ａは、出力選択用のパイロット圧力と流量調整用のパイロット圧力のうち高圧側のパイロット圧力を選択してネガティブコントロール制御部１０５ａにパイロット圧力として供給するパイロット圧力選択手段であり、また、切替弁３ａは、シャトル弁２ａを作動状態、つまり、高圧側のパイロット圧力を選択する状態と、非作動状態、要するに、流量調整用のパイロット圧力を定常的に選択し続ける状態とに切り替えるための切替手段である。
シャトル弁２ｂ，切替弁３ｂの構成および機能は、シャトル弁２ａ，切替弁３ａと同様である。

また、この実施形態の油圧制御装置１は、可変容量ポンプ１０２ａのポンプ吐出圧力を検出する圧力センサ４ａと、可変容量ポンプ１０２ｂのポンプ吐出圧力を検出する圧力センサ４ｂを備える。

図２は油圧制御装置１の各部を制御するコントローラ１０９’の要部を示した機能ブロック図である。

コントローラ１０９’の主要部は、演算処理用のマイクロプロセッサ（以下、単にＣＰＵという）５と、該ＣＰＵ５の制御プログラムを格納したＲＯＭ６、および、演算データの一時記憶等に利用されるＲＡＭ７によって構成され、圧力センサ４ａ，４ｂによって検出される可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂのポンプ吐出圧力とエンジンアクセル指令値が、入力回路８を介してリアルタイムでＣＰＵ５に読み込まれるようになっている。また、エンジン１０１にはパルスコーダ等からなる回転センサ９が設けられ、回転センサ９からの出力が波形成形回路１０で整形された後、タイマカウンタ１１を介してＣＰＵ５に入力される。具体的には、タイマカウンタ１１は所定時間内に波形成形回路１０から入力されるパルス数を計数し、この計数値に係数を乗じた値がエンジン回転数としてＣＰＵ５に認識される。エンジンアクセル指令値は、エンジン１０１に設けられたスロットル開度センサからの信号である。パイロット圧調整弁１０８と切替弁３ａ，３ｂは出力回路１２を介してＣＰＵ５によって駆動制御される。

図３はＲＯＭ６に格納されたパワーシフトプログラムの概略について示したフローチャートである。

この実施形態では、エンジン１０１のトルク特性や可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂの負荷等を考慮してエンストの発生状況とエンジン回転数との関係を考察し、通常のパワーシフトを行ってもエンスト等の問題が発生しないエンジン回転数の領域では従来と同様にしてパワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂを利用した通常のパワーシフト制御を行い、また、エンジン回転数が低くエンジントルクが減少してエンスト等の問題が発生する低速回転領域では、ネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂを強制的に作動させて更に低出力側へのパワーシフトを行うようにしている。

例えば、エンジン回転数の閾値をＲ_Ｓとして通常のパワーシフトと低出力側のパワーシフトの切り替えを行うとすれば、ＣＰＵ５は、所定周期毎に繰り返し実行される図３のパワーシフトプログラムにおいて、まず、タイマカウンタ１１を介して入力されるエンジン回転数の現在値Ｒ_ｎを読み込むか、もしくは、アクセル指令値から推定されるエンジン回転数Ｒ_ｎを求め（ステップＳ１）、エンジン回転数Ｒ_ｎと閾値Ｒ_Ｓとの大小関係を比較し（ステップＳ２）、エンジン回転数Ｒ_ｎが閾値Ｒ_Ｓを越えていれば、切替弁３ａ，３ｂを図１に示されるような非作動の状態とし（ステップＳ５）、従来と同様にして、エンジン回転数Ｒ_ｎの情報に基いてパイロット圧調整弁１０８に駆動電流を印加することでパイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力の大きさを調整し、エンジン回転数Ｒ_ｎに応じたパワーシフトを実行する（ステップＳ６）。

既に述べた通り、切替弁３ａ，３ｂを図１に示されるように非作動の状態とした場合には、シャトル弁２ａ，２ｂが絞り弁１１６ａ，１１６ｂから供給される流量調整用のパイロット圧力を高圧側のパイロット圧力として定常的に選択し、また、パイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力はパワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂのみに作用するので、この実施形態の油圧制御装置１は、図１０に示される従来の入力トルク制御回路と全く同様に機能し、図１１中の区間Ｘの範囲でパワーシフトを行うことが可能である。

次に、通常のパワーシフトの範囲を超えて更に低出力側へのパワーシフトを行う場合の作用原理について説明する。

図４はパワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂによるパワーシフトを適用した場合のポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑの関係を図１１と同じスケールで示した概念図であり、通常のパワーシフトの限界を表す関数ｆ_０とｆ_ｍａｘおよび選択可能なパワーシフトの範囲Ｘを記載している。また、図５はネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂに対するパイロット圧力Ｒとポンプ吐出量Ｑの関係を図１２と同じスケールで示した概念図であり、パイロット圧力Ｒとポンプ吐出量Ｑの関係を関数ｇで記載している。

いま、仮に、図４中の区間Ｘの範囲を越えて、ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑの関係を図４中のｆ_ｉの関数で示される位置まで低出力側にパワーシフトしたいとする。
このとき、例えば、関数ｆ_ｉ上の点ｆ_ｉ，ｊにおける出力を実現するためには、理論上、ポンプ吐出圧力をＰ_ｉ，ｊとし、かつ、ポンプ吐出量をＱ_ｉ，ｊとすればよいが、このような出力状態はパワーシフト制御部１０４ａ，１０４ｂによるパワーシフトを適用した通常のパワーシフトの区間Ｘでは不可能である。しかし、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊに対応して必要とされるポンプ吐出量Ｑ_ｉ，ｊは、図５に示されるネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂを利用したポンプ吐出量制御の範囲内にあるので、ネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂに対するパイロット圧力をＲ_ｉ，ｊとすることによって、ｆ_ｉ，ｊにおける出力の実現に必要とされるポンプ吐出量Ｑ_ｉ，ｊを実現することが可能とある。
これと同様に、図４中の関数ｆ_ｉ上の点ｆ_ｉ，ｊ＝ｆ_ｉ，０〜ｆ_ｉ，ｍの全てが再現されればよいわけであるから、例えば、図６に示されるようにして、ｊ＝０〜ｍの全てについてポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊと該ポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊを実現するために必要とされるネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂに対するパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊの関係を求め、不揮発性の記憶手段として機能するＲＯＭ６にファイルとして記憶させた後、圧力センサ４ａ，４ｂによってポンプ吐出圧力の総和の現在値Ｐを検出し、該現在値Ｐと略一致するポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊを図６のようなファイルから検索し、このポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊに対応するパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊがネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂに印加されるようにパイロット圧調整弁１０８に印加する電流つまりパイロット圧調整弁１０８から供給されるパイロット圧力を比例制御すればよいことになる。
なお、関数ｆ_ｉの分割数であるｍの値が有限である場合、つまり、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊとポンプ吐出圧力Ｐ_{ｉ，ｊ＋１}が不連続となる場合には、ポンプ吐出圧力の現在値Ｐがファイルに記憶された何れかのポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊと完全に一致するとは限らないので、通常は、ポンプ吐出圧力の現在値Ｐを挟む前後のポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊおよびＰ_{ｉ，ｊ＋１}と此れらに対応するパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊおよびＲ_{ｉ，ｊ＋１}を図６のようなファイルから求めた上で、更に、比例配分の処理を行ってポンプ吐出圧力の現在値Ｐに厳密に対応するパイロット圧力Ｒを求めるようにする。
具体的には、Ｒ＝Ｒ_ｉ，ｊ＋〔（Ｐ−Ｐ_ｉ，ｊ）／（Ｐ_{ｉ，ｊ＋１}−Ｐ_ｉ，ｊ）〕・（Ｒ_{ｉ，ｊ＋１}−Ｒ_ｉ，ｊ）の演算式を利用して比例配分を実行することでパイロット圧力Ｒを求めるようにすればよい。
あるいは、関数ｆ_ｉと関数ｇ自体を不揮発性の記憶手段としてのＲＯＭ６に記憶させておき、関数ｆ_ｉにポンプ吐出圧力の現在値Ｐを代入して必要とされるポンプ吐出量Ｑを求め、更に、ポンプ吐出量Ｑを関数ｇに代入してパイロット圧力Ｒを求めるようにしても構わない。

つまり、この実施形態は、所定周期毎に繰り返し実行される図３のパワーシフトプログラムにおいて、エンジン回転数Ｒ_ｎが閾値Ｒ_Ｓ以下となってステップＳ２の判定結果が真となる場合、つまり、エンジン１０１のトルク出力が不十分であって通常のパワーシフトＸの範囲で可変容量ポンプ１０２ａ，１０２ｂの出力を調整するとエンスト等の問題が発生すると考えられる場合に限り、切替弁３ａ，３ｂを図１に示されるような非作動の状態からシフトしてシャトル弁２ａ，２ｂの他方の入力ポートをパイロット圧調整弁１０８に接続し、当該時点で圧力センサ４ａ，４ｂで検出されているポンプ吐出圧力の現在値Ｐに対応するポンプ吐出量Ｑを実現するためにネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂが必要とするパイロット圧力Ｒを不揮発性の記憶手段として機能するＲＯＭ６に格納されたファイル、もしくは、関数ｆ_ｉと関数ｇから求め、このパイロット圧力Ｒが送出される電流をパイロット圧調整弁１０８に印加し、ネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂにパイロット圧力Ｒを供給することで、通常のパワーシフトの範囲Ｘを超えた更に低出力側へのパワーシフト、例えば、図４中の関数ｆ_ｉに示されるようなパワーシフトを実現するものである（ステップＳ４）。

要するに、図６に示したファイルは、図４中の関数ｆ_ｉに示されるようなパワーシフトを実現する際に所望されるポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊとポンプ吐出量Ｑ_ｉ，ｊとの関係を、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊと該ポンプ吐出圧力Ｐ_ｉ，ｊに対応するポンプ吐出量Ｑ_ｉ，ｊを満たすためにネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂが必要とするパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊの関係として記憶したファイルであり、ＲＯＭ６に登録するデータとして実際に必要とされるのは、圧力センサ４ａ，４ｂで検出されるポンプ吐出圧力の現在値Ｐに基いてデータの検索作業を行う際に必要とされるＰ_ｉ，ｊの欄と、これに対応するパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊの欄のみである。

また、ステップＳ４の処理を実行するＣＰＵ５は、圧力センサ４ａ，４ｂで検出された圧力Ｐに基づいてファイルからネガティブコントロール制御部１０５ａ，１０５ｂが必要とするパイロット圧力Ｒを求め、該パイロット圧力Ｒが出力されるようにパイロット圧調整弁１０８を制御する制御手段として機能しており、このステップＳ４の処理が実行されるのは、パイロット圧力選択手段である切替弁３ａ，３ｂが作動状態となっている場合に限られている。

ここでは、一例として、通常のパワーシフトの限界を超える低出力側のパワーシフトの態様を図４中で関数ｆ_ｉとして１つだけ示しているが、実際には、エンジン１０１の回転数Ｒ_ｎに応じた低出力側のパワーシフトを実現するための関数を幾つでも記憶することが可能である。
例えば、図６に示されるようなファイルと比べてパイロット圧力Ｒ_ｉ，ｊの値が大きめのファイルを図６のファイルと並列的に設け、閾値Ｒ_Ｓ’＜閾値Ｒ_Ｓの条件の下、Ｒ_Ｓ’＜Ｒ_ｎ≦Ｒ_Ｓの状況下で図６のファイルを選択し、更に、Ｒ_ｎ＜Ｒ_Ｓ’の状況下で他方のファイルを選択するようにすれば、エンジン１０１の回転数Ｒ_ｎに応じて２段階のパワーシフトが可能である。

また、図４に示されるように通常のパワーシフトの範囲Ｘにおける出力特性と同様の特性を有する関数ｆ_ｉを平行移動的にパワーシフトするだけでなく、通常のパワーシフトの範囲Ｘにおける出力特性とは異なる出力特性を有する関数を設定することができる。例えば、図７に示されるように、ポンプ吐出量Ｑの上限を大幅に制限した関数ｈを新たに生成することも可能である。
図７に示される例では、ポンプ吐出圧力ＰがＰ_ｍｉｄ以下の際にポンプ吐出量Ｑが定常的にＱ_ｍａｘ’となるように制限する必要があるので、図５の特性から明らかなように、図８に示されるようなファイルにおいて、Ｐ_ｉ，ｊの項がＰ_ｍｉｄ以下となる区間に対応するＲ_ｉ，０〜Ｒ_ｉ，ｊの項に全てＲ_ｍａｘ’の値を記憶させることになる。

図７に示されるような特性は、パワーショベルでクレーン作業を行ったりブレーカー作業を行ったりするような場合、つまり、ポンプ吐出量Ｑを大幅に制限してアクチュエータの挙動を安定させて細かな作業を行うような場合に有用である。

ＣＰＵ５がステップＳ４の処理を実行する際にどのファイルを選択するかは、エンジン回転数Ｒ_ｎを条件としてＣＰＵ５の内部処理で自動的に選択処理を行わせるといった方法の他、入力回路８に手動操作盤等を接続してマニュアルの指令でファイルを選ばせるといったことも可能であるから、図７に示されるような出力特性を実現するためのファイルと図４に示されるような出力特性を実現するためのファイルをＲＯＭ６内に同居させることには何らの不都合もなく、自動的もしくは任意の手動操作によってＣＰＵ５にファイルを選択させることで様々な出力特性を実現させることが可能となる。

次に、図９を参照して他の実施形態について簡単に説明する。

図９に示した油圧制御装置１’は、ネガティブコントロール制御部１０５ａ’，１０５ｂ’のピストン部材１１７ａ’，１１７ｂ’を先端側部材１１８ａ，基部側部材１１９ａと先端側部材１１８ｂ，基部側部材１１９ｂに分割して両者間に油室２００ａ，２００ｂを形成し、ネガティブコントロール圧力発生手段１１６ａ，１１６ｂから供給される流量調整用のパイロット圧力を油室２００ａ，２００ｂに印加するようにした点、および、パイロット圧調整弁１０８から供給される出力選択用のパイロット圧力を基部側部材１１９ａ，１１９ｂに印加するか否かを切替弁３ａ，３ｂの操作で決定するようにした点が図１の油圧制御装置１と異なる。
従って、この実施形態においては図１に示した実施形態のようなシャトル弁２ａ，２ｂは必要なく、先端側部材１１８ａと基部側部材１１９ａからなるピストン部材１１７ａ’と油室２００ａ、および、先端側部材１１８ｂと基部側部材１１９ｂからなるピストン部材１１７ｂ’と油室２００ｂによってパイロット圧力選択手段が構成されることになる。

例えば、切替手段として機能する切替弁３ａが作動して図９中で左方にシフトした場合、ネガティブコントロール制御部１０５ａ’において、絞り弁１１６ａから油室２００ａに供給される流量調整用のパイロット圧力（図９中で基部側部材１１９ａを右に向けて押圧する力）とパイロット圧調整弁１０８から基部側部材１１９ａの右端部に供給される出力選択用のパイロット圧力（図９中で基部側部材１１９ａ左に向けて押圧する力）との大小関係が、実質的なパイロット圧力選択手段として機能する基部側部材１１９ａにより比較され、この際、流量調整用のパイロット圧力が出力選択用のパイロット圧力よりも大きければ、基部側部材１１９ａが図９中で右側に移動して底突きした状態で油室２００ａに絞り弁１１６ａからの油が流入し、流量調整用のパイロット圧力つまり相対的に高圧のパイロット圧力で先端側部材１１８ａが押されて図９中で左方に移動する。
また、これとは逆に、出力選択用のパイロット圧力が流量調整用のパイロット圧力よりも大きければ、実質的なパイロット圧力選択手段として機能する基部側部材１１９ａが図９中で左側に移動して先端側部材１１８ａと当接し、基部側部材１１９ａと先端側部材１１８ａとの間の油を両者間から排除した状態、要するに、基部側部材１１９ａを図９中で右側に押し返そうとする力を排除した状態で、出力選択用のパイロット圧力つまり相対的に高圧のパイロット圧力により、先端側部材１１８ａが基部側部材１１９ａもろとも図９中で左方に押されて移動することになる。

従って、結果的にみれば、相対的に高圧のパイロット圧力が先端側部材１１８ａつまりはネガティブコントロール制御部１０５ａ’のアクチュエータに作用することになり、実質的な作用の点からすると、図１で示した実施形態すなわちパイロット圧力選択手段としてのシャトル弁２ａ，２ｂを備えたものと同等の結果が得られる。

一方、図９に示されるように切替弁３ａが非作動となっている状況下では、基部側部材１１９ａの右端部に大気圧のみが作用するので、基部側部材１１９ａが図９中で右側に移動して底突きした状態のまま油室２００ａに絞り弁１１６ａからの油が流入し、流量調整用のパイロット圧力によって先端側部材１１８ａが図９中で左方に押圧されるので、実質的な油圧回路の構成は、図１０に示した従来装置と同等の状態となる。
ネガティブコントロール制御部１０５ｂ’における基部側部材１１９ｂと先端側部材１１８ｂおよび切替弁３ｂの動作については、各要素の移動の方向性が異なるのみで、実質的な作用に関しては前記と全く同様である。

従って、この実施形態においても、図１に示した実施形態の場合と同様、切替手段として機能する切替弁３ａによってパイロット圧力選択手段である基部側部材１１９ａ，１１９ｂの作動が許容されている場合に限って、制御手段であるＣＰＵ５が、圧力センサ４ａ，４ｂによって検出されるポンプ吐出圧力の現在値Ｐに基いて図６あるいは図８等に示されるファイルを参照してパイロット圧力Ｒを求め、このパイロット圧力Ｒがネガティブコントロール制御部１０５ａ’，１０５ｂ’に印加されることになる。

よって、装置全体としての作用や効果については、図１に示した実施形態の場合と同等である。

本発明を適用した一実施形態における油圧制御装置を示した機能ブロック図である。同実施形態の油圧制御装置の各部を制御するコントローラの要部を示した機能ブロック図である。同実施形態における不揮発性の記憶手段として機能するＲＯＭに格納されたパワーシフトプログラムの概略について示したフローチャートである。同実施形態のパワーシフトプログラムによって実現されるパワーシフト制御の一例を示した概念図である。ネガティブコントロール制御部による吐出量制御を利用して必要とされるポンプ吐出量に対応するパイロット圧力を求めるための作用原理を示した概念図である。ＲＯＭに格納されるファイルの一例を示した概念図である。ポンプ吐出量の上限を大幅に制限したパワーシフト特性の一例を示した概念図である。ポンプ吐出量の上限を制限するために必要とされるファイルの一例を示した概念図である。他の一実施形態の油圧制御装置を示した機能ブロック図である。入力トルク制御回路の一例を示した機能ブロック図である（従来例）。パワーシフト制御部によるパワーシフトの一例を示した概念図である（従来例）。ネガティブコントロール制御部による吐出量制御の一例を示した概念図である（従来例）。

符号の説明

１油圧制御装置
１’ 油圧制御装置
２ａ，２ｂシャトル弁（パイロット圧力選択手段）
３ａ，３ｂ切替弁（切替手段）
４ａ，４ｂ圧力センサ
５ＣＰＵ（制御手段）
６ＲＯＭ（不揮発性の記憶手段）
７ＲＡＭ
８入力回路
９回転センサ
１０波形成形回路
１１タイマカウンタ
１２出力回路
１０１エンジン
１０２ａ，１０２ｂ可変容量ポンプ
１０３コントロールバルブ群
１０４ａ，１０４ｂパワーシフト制御部
１０５ａ，１０５ｂネガティブコントロール制御部
１０５ａ’，１０５ｂ’ ネガティブコントロール制御部
１０６ａ，１０６ｂ傾転盤
１０７ａ，１０７ｂ調整手段
１０８パイロット圧調整弁
１０９，１０９’ コントローラ
１１０制御用ポンプ
１１１ａ，１１１ｂピストン部材
１１２ａ，１１２ｂ制御弁
１１３ａ，１１３ｂ油室
１１４ａ，１１４ｂ油室
１１５ａ，１１５ｂピストン部材
１１６ａ，１１６ｂネガティブコントロール圧力発生手段
１１７ａ，１１７ｂピストン部材
１１７ａ’，１１７ｂ’ ピストン部材
１１８ａ，１１８ｂ先端側部材
１１９ａ，１１９ｂ基部側部材
２００ａ，２００ｂ油室

Claims

可変容量ポンプのポンプ吐出圧力の変化に従動させて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整することで前記可変容量ポンプの出力を設定値に保持すると共に、出力選択用のパイロット圧力を受けて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整することで前記可変容量ポンプの出力の設定値を変更するパワーシフト制御部と、
コントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力と電磁制御式のパイロット圧調整弁から供給される出力選択用のパイロット圧力のうち高圧側の圧力を流量調整用のパイロット圧力の候補として選択するパイロット圧力選択手段と、
前記パイロット圧力選択手段によって候補として選択された圧力を流量調整用のパイロット圧力として出力する作動状態と、コントロールバルブのセンタバイパスからタンクラインへの戻り油の圧力を流量調整用のパイロット圧力として出力する非作動状態の何れかに前記パイロット圧力選択手段の作動状態を切り替える切替手段と、
前記パイロット圧力選択手段から出力される流量調整用のパイロット圧力の上昇に応じて前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を減少させる方向で前記可変容量ポンプのポンプ吐出量を調整するネガティブコントロール制御部と、
前記可変容量ポンプのポンプ吐出圧力を検出する圧力センサと、
パワーシフト制御部を利用した通常のパワーシフト制御の範囲を超えて低出力側にシフトされたポンプ吐出圧力とポンプ吐出量の関係を表す関数として、前記可変容量ポンプのポンプ吐出圧力と此のポンプ吐出圧力に対応するポンプ吐出量を満たすために前記ネガティブコントロール制御部が必要とする流量調整用のパイロット圧力との関係を記憶した不揮発性の記憶手段と、
前記可変容量ポンプを駆動するエンジンのトルク出力が減少する低回転域のエンジン回転数に基いて設定された閾値とエンジン回転数の現在値とを比較し、エンジン回転数の現在値が前記閾値を下回らなければ前記切替手段により前記パイロット圧力選択手段を非作動状態とする一方、エンジン回転数の現在値が前記閾値を下回ると前記切替手段により前記パイロット圧力選択手段を作動状態とすると共に前記圧力センサで検出されたポンプ吐出圧力に基いて前記不揮発性の記憶手段から流量調整用のパイロット圧力を求め、求められた流量調整用のパイロット圧力が出力されるように前記パイロット圧調整弁を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする油圧制御装置。