JPH02256981A

JPH02256981A - 油圧制御装置

Info

Publication number: JPH02256981A
Application number: JP1260661A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Horiuchi; 均堀内
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1990-10-17
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JP2658432B2; US4960365A; DE3939857A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、電磁制御弁のソレノイドの励磁電流を制御す
る油圧制御装置に関する。

〈従来の技術〉従来、この種の油圧制御装置として、例えば第１６図に
示すようなものが知られている。この油圧制御装置は、
電磁制御弁のソレノイドｌと直流電源２の間にエミッタ
Ｅをソレノイド側に、コレクタＣを直流電源側に夫々接
続してｎｐｎ形のトランジスタ３を介設し、このトラン
ジスタ３のベースＢにパルス幅変調された制御信号Ｖｃ
を印加し、オン／オフ時間比が増減する上記制御信号Ｖ
ｃのオン時のみにコレクタＣ，エミッタＥ間を導通させ
て、上記ソレノイド！を励磁するものである。

上記制御信号Ｖｃは、次のように生成される。即ち、ソ
レノイドｌを流れる電流■はノイズ除去用のローパスフ
ィルタ５を経て減算器６に電圧信号Ｖｆとしてフィード
バック入力され、この減算器６で電磁制御弁の目標スプ
ール位置に対応する指令信号ＶＯとの偏差がとられ、偏
差信号Ｖｅが増幅器７を経て比較器８の子端子に入力さ
れる。一方、比較器８の一端子には、電磁制御弁のスプ
ールの固着を防止するために加えられるディザ−の周波
数（１００〜３００１−１ｚ）を有する交流信号Ｖｄが
発振器９から入力され、比較器８は、両端子に入力され
る信号の差（■ｅ−Ｖｄ）をとり、この差が正のときオ
ンになるようなパルス信号を出力する。従って、増幅器
７からの偏差信号Ｖｅのレベルが、交流信号Ｖｄに対し
て第１６図中の矢印Ｕ方向に上昇するほど、図中の太線
で示すパルス信号のオン／オフ時間比が増加し、逆に偏
差信号Ｖｅのレベルが下降するほどパルス信号のオン／
オフ時間比が減少するから、上記偏差信号Ｖｅがパルス
幅変調されて上記制御信号Ｖｃとなってトランジスタ３
のベースＢに加わる。こうして、偏差信号Ｖｅが大きい
ほどソレノイドｌが強く励磁され、スプールが大きく変
位し、この変位が減算器６へ負帰還されるので、スプー
ルは、偏差信号Ｖｅが０になる目標スプール位置まで変
位することになる。なお、ソレノイドｌと並列に設けら
れたダイオード４は、トランジスタ３がオフのとき生じ
るサージ電圧を減少するためのものである。

上記油圧制御装置は、以上の構成によってソレノイドｌ
を介して電磁制御弁のスプールの位置をフィードバック
制御するとともに、励磁電流の大小に拘わらず常時１０
０〜３００Ｈｚのディザ−を加えてスプールの固着を防
止し、併せて連続オン使用によるトランジスタ３の発熱
、昇温を防止している。

〈発明が解決しようとする課題〉ところか、上記従来の油圧制御装置は、偏差信号Ｖｅを
パルス幅変調する搬送波として、ディザ−と同じ周波数
（１００〜３００　Ｈｚ）をもつ交流信号Ｖｄを用いて
いるため、ディザ−周波数Ｖｄよりも高い周波数で交番
変化する偏差信号Ｖｅをパルス幅変調することができな
い。そのため、このような高周波の指令信号Ｖｏを減算
器６の子端子に入力すると、比較器８．トランジスタ３
を介してソレノイド１に供給される電流は、第１７図（
ａ）に示すように、２０Ｈｚ以上でその利得が急減し、
１００〜３００Ｈｚ付近で利得か上下に大きく変動し、
電磁制御弁のスプールを満足に制御できなくなる。また
、交流信号Ｖｄの周波数が１００〜３００Ｔ（ｚと低い
ため、ローパスフィルタ５にも時定数の大きいものを用
いる必要があるので、フィードバック信号の位相遅れが
顕著になり、ソレノイド１に供給される電流の指令信号
に対する位相差は、第１７図（ｂ）に示すように、２０
Ｈｚ以上で大きくなり、１００〜３００Ｈｚ付近で上下
に極端に変動して、スプールを満足に制御できないとい
う欠点がある。

また、第１８図は、第１６図の制御装置を、可変容量形
油圧ポンプの斜板制御ンリンダへの圧油の給排を制御す
る電磁比例式制御弁に適用した場合の制御特性を示して
いる。制御装置は、上述の如く指令信号Ｖｏカ月００〜
３００Ｈｚになると制御弁のスプールを満足に制御でき
なくため、図示のように吐出圧力あるいは吐出量の指令
信号Ｖｏｐ。

Ｖｏｑを例えばステップ変化させると、励磁電流１ｃや
傾板傾角が定常状態に達するまでに０．３秒らの時間を
要し、電流応答性および流量応答性が悪く、このような
制御系は外乱に対しても弱いことが判かる。また、吐出
圧力が概ね上昇するまでに０．１程度度の時間を要し、
それ以降も圧力の変動が大きいことが判かる。

そこで、本発明の目的は、指令信号にディザ−周波数を
もつ交流信号を重畳するとともに、この指令信号とソレ
ノイドからのフィードバック信号の差である偏差信号を
上記指令信号の最高周波数以上の一定周波数をもつ搬送
波でパルス幅変調して、励磁電流としてソレノイドに供
給することによって、ソレノイドにより比例制御される
種々の制御弁のスプールの固着を防止しつつ、これらを
含む油圧要素を少ない位相遅れで、高応答かつ高利得で
制御することができる油圧制御装置を提供することにあ
る。

く課題を解決するための手段〉上記目的を達成するため、本発明の油圧制御装置は、基
本的には第１図に例示するように、信号入力端子Ｂに入
力される制御信号Ｖｃによってオン・オフするスイッチ
ング素子３と、このスイッチング素子３によってパルス
幅変調された励磁電流で駆動される直流ソレノイドｌと
、このソレノイドｌにより駆動される電磁制御弁とを備
えたものにおいて、指令信号Ｖｏとディザ−周波数を有
する交流信号Ｖｄを加算する加算器１０と、上記指令信
号Ｖｏの最高周波数以上の一定周波数をもつ信号Ｖａを
発生する発振器９と、上記ソレノイドｌからローパスフ
ィルタ５を経て入力される信号Ｖｆを上記加算器１０か
ら入力される信号から減算する減算器６と、この減算器
６から入力される信号Ｖｅを上記発振器９から入力され
る信号Ｖａと比較して、パルス幅変調された制御信号Ｖ
ｃを上記スイッチング素子３の信号入力端子Ｂに出力し
て、上記スイッチング素子（３）をオン・オフ制御する
比較器８を備えたことを特徴とする。

また、本発明の油圧制御装置は、第３図に例示するよう
に、上記スイッチング素子３を電圧／電流変換器１３と
し、上記ソレノイドｌからの入力信号■ｒを検出部２３
からの検出信号Ｖｆとする一方、上記加算器１０と減算
器６の順序を入れ替えて、減算器６でまず指令信号Ｖｏ
と検出信号Ｖｆの偏差をとり、偏差信号Ｖｅに補償回路
１４で補償を施した後、加算器１０により捕償済偏差信
号Ｖｅと交流信号Ｖｄを加算して比較器８に出力するよ
うにもできる。

さらに、具体的には、上記電磁制御弁をスプール位置検
出装置！２３．３３をもつ片ソレノイド（２０）または
さらにインバータ１８ともう一つの電圧／電流変換器１
６を備えた両ソレノイド（３０）の電磁比例式絞り切換
弁にしたり（第３，４図参照）、上記電磁制御弁を片ソ
レノイドまたはさらにインバータ１８ともう一つの電圧
／電流変換器１６を備えた両ソレノイドの電磁比例式パ
イロット弁４１．３０と、このパイロット弁からの圧油
で操作されるスプール位置検出器４３をもつスプリング
センタ形の絞り切換弁４２とで構成したり（第５８図参
照）、前二者のパイロット弁４１．３０にスプール位置
検出器４３゛をさらに設け、この検出器４３゛からの検
出信号Ｖｆ′を第２減算器６°によって補償回路からの
捕償済偏差信号Ｖｅ’から減算し、減算結果信号Ｖｅ、
を加算器１０に出ツノしたり（第７．１０図参照）する
こともできる。

また、上記電磁制御弁（第５．７図参照）の片ソレノイ
ドの電磁比例式パイロット弁４１およびスプリングセン
タ形の絞り切換弁４２のうち、後者４２をばね室端６６
ａの受圧面積が他端６６ｂのそれより小さい差動形のス
プール６６を有する絞り切換弁６２にしてもよく（第１
１．１３図参照）、上記電磁制御弁を、吐出圧力８９．
吐出１センサ８８をもつ可変容量形ポンプ７１の容量制
御要素７７への圧油の給排を制御する電磁比例式制御弁
８０にしてもよい（第１４図参照）。

く作用〉指令信号Ｖｏとディザ−周波数を有する交流信号Ｖｄは
、加算器１０で加算され、重畳信号となって減算器６に
入力され、減算器６において重畳信号とソレノイドｌか
らローパスフィルタ５を経て入力されたフィードバック
信号ｖｆとの差か求められ、この偏差信号は比較器８に
入力される。比較器８は、入力された偏差信号Ｖｅを、
発振器９から入力される上記指令信号Ｖｏの最高周波数
以上の一定周波数をもつ信号Ｖａと比較して、例えば偏
差信号が大きいほどオン／オフ時間比が大きくなるよう
に上記一定周波数でパルス幅変調された制御信号Ｖｃを
スイッチング素子３の信号入力端子Ｂに出力する。する
と、スイッチング素子３は、パルス幅変調され制御信号
のオン時間の間だけ短周期で導通して、ソレノイドｌに
高速にオン・オフする励磁電流ｌを供給し、ソレノイド
１がパルス幅に比例して励磁されて、電磁制御弁が動作
する。この場合、指令信号Ｖｏは、その指令信号Ｖｏの
最高周波数以上の一定周波数をもつ信号Ｖａでパルス幅
変調されるので、高速で交番変化する指令信号Ｖｏも、
常に忠実にパルス幅変調でき、またフィードバック回路
のローパスフィルタ５も時定数の小さいものにできる。

従って、従来のようにスイッチング素子の利得の急減や
大幅変動および励磁電流■の大きな位相遅れがなく、油
圧系を格段に高応答かつ高利得で制御することができる
。さらに、指令信号ＶＯにディザ−周波数を有する交流
信号Ｖｄを重畳しているので、電磁制御弁に常時ディザ
−を作用させて、固着を防止することができる。

〈実施例〉以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は油圧制御装置の基本的実施例を示しており、こ
の制御装置は、図示しないスプールを直流ソレノイド１
により駆動する電磁制御弁Ｓｖ（第１ａ図参照）と後記
する電気回路とから構成されている。この回路は、第１
図に示すように上記ソレノイドｌと直流電源２の間にス
イッチング素子であるトランジスタ３を介設し、ソレノ
イ・ド１と並列に逆電流防止用のダイオード４を設ける
一方、後述する加算器１０から入力される信号と上記ソ
レノイドｌからローパスフィルタ５を経て入力されるフ
ィードバック信号を減算器６で減算し、減算結果を増幅
器７を介して偏差信号Ｖｅとして比較器８の子端子に入
力するとともに一端子に発振器９からの搬送波Ｖａを入
力し、上記偏差信号Ｖｅを搬送波Ｖａでパルス幅変調し
て上記トランジスタ３のベースＢに印加している。

以上の各部材１〜９は、発振器９が指令信号の最高周波
数以上の一定周波数（例えば５ＫＨｚ）の搬送波Ｖａを
発生する点、ローパスフィルタ５の遮断周波数がディザ
−周波数（Ｉ００〜３００　Ｈ７）以上かつ上記最高周
波数以下（例えばＩＫＨ２）である点を除いて、第１６
図で述へた従来例のものと同一であり、同じ部材には同
一番号を付して説明を省略する。上記加算器ＩＯは、目
標値設定器１１から入力される目標スプール位置に対応
する指令信号ｖＯと、ディザ−発生器１２から入力され
るディザ−周波数を有する交流信号Ｖｄを加算して、加
算結果を上記減算器６に出力する。

上記構成の制御装置の動作について次に述べる。

目標値設定器１１から入力される指令信号Ｖ。

とディザ−発生器Ｉ２から入力される交流信号Ｖｄは、
加算器ＩＯで加算され、重畳信号となって減算器６に入
力され、減算器６において重畳信号とソレノイド１から
ローパスフィルタ５を経て入力されたフィードバック信
号■ｒとの差が求められ、この偏差信号は増幅器７を介
して偏差信号Ｖｅとなって比較器８に入力される。比較
器８は、上記偏差信号Ｖｅを発振器９から入力される搬
送波Ｖａでパルス幅変調して、偏差信号Ｖｅが大きいほ
どオン／オフ時間比が大きくなる制御信号Ｖｃをトラン
ジスタ３のベースＢに印加する。すると、トランジスタ
３は、パルス幅変調された制御信号Ｖｃのオン時間の間
だけ第１図の波形中の太線で示すように短周期で導通し
て、直流電源２からソレノイドｌに高速にオン・オフす
る励磁電流Ｉを供給し、ソレノイドｌがパルス幅に比例
して励磁されて、電磁制御弁ＳＶのスプールが比例動作
する。

この場合、指令信号■０は、その指令信号ＶＯの最高周
波数以上の一定周波数をもつ搬送波Ｖａでパルス幅変調
されるので、指令信号■０がいかに高速交番変化しても
、常に忠実にパルス幅変調でき、またフィードバック回
路のローパスフィルタ５も従来より時定数の小さいもの
にできる。従って、第１７図（ａ）　、　（ｂ）で述べ
たトランジスタ３の利得の急減や大幅変動および励磁電
流の大きな位相遅れがなく、励磁電流の応答が従来の５
０倍程度に速くなり、電磁制御弁ＳＶおよび油圧系を格
段に高応答かつ高利得で制御することができ、油圧系が
外乱に対して強くなる。このことは、第１７図（ａ）　
、　（ｂ）と同じ条件で制御対象周波数の範囲に亘って
トランジスタ３の利得と励磁電流の位相遅れを測定した
結果を示した第２図（ａ）　、　（ｂ）を見れば自ずと
明らかである。即ち、周波数がＩＫＨｚに至るまで、利
得の低下や位相遅れはごく僅かであり、曲線上には全く
振動が生じていない。さらに、加算器１０によって指令
信号■０にディザ−周波数に対応する交流信号Ｖｄを重
畳しているので、ソレノイドｌを介して電磁制御弁ＳＶ
のスプールに常時ディザ−を作用させて、スプールの摩
擦や固着を防止することができる。なお、トランジスタ
３は、パルス幅変調された制御信号Ｖｃによって搬送波
Ｖａと同じ周期で高速にオン・オフされるので、連続オ
ン使用による発熱や昇温ひいてはこれらによる破損が起
こる虞れはない。

第３図は、第１図の制御装置のスイッチング素子３をフ
ィードバック補償用の減算器１５をもつ電圧／電流変換
器１３とし、加算器１０と減算器６の順序を入れ替える
とともに、両者の間に補償回路１４を設けて電気回路を
構成する一方、この電気回路で制御される電磁制御弁Ｓ
ｖとしてスプリングオフセット・直動形の電磁比例式絞
り切換弁２０を用いた実施例を示しており、第１図と同
じ部材には同一番号を付している。

上記電気回路は、指令信号Ｖｏと絞り切換弁２０のスプ
ール位置検出装置２３からの検出信号Ｖｆの偏差信号Ｖ
ｅ（＝Ｖｏ−ＶＤを求める減算器６と、この減算器から
の偏差信号Ｖｅに補償を施す補償回路１４と、ディザ−
周波数（１００〜４００　Ｈｚ）をもつ交流信号Ｖｄを
発生する発振器１２と、この交流信号Ｖｄを上記補償回
路１４からの捕償済偏差信号Ｖｅ’に加算する加算器１
０と、指令信号Ｖ。

の最高周波数以上の一定周波数（例えば５ＫＨｚ）をも
つ信号Ｖａを発生する発振器９と、＋、一端子に入力さ
れる信号Ｖａ、Ｖｅｘ（＝Ｖｅ’　＋Ｖｄ）を比較して
パルス幅変調された電圧信号Ｖｃを出力する比較器８と
、フィードバック補償された電圧信号Ｖｃを受けて絞り
切換弁２０のソレノイド２１に励磁電流１ｃを出力する
電圧／電流変換器１３からなる。

一方、上記絞り切換弁２０のスプール位置検出装置は、
スプール２２の端部に可動コア（図示せず）を固定し、
この可動コアを取り囲（１次コイル（図示せず）に発振
器２４からの交流電圧（例えば３に、Ｈｚ）を受けて、
２次コイル（図示せず）から可動コアの変位に比例した
振幅の電圧信号Ｖ１を出力する差動変圧器２５と、上記
電圧信号Ｖ、を半波整流する整流回路２６と、この整流
回路からの入力電圧Ｖ、を平滑化して検出信号Ｖｆとし
て出力する平滑回路２７からなる。また、スプール２２
は、ソレノイド２１の消磁時にばね２８で付勢されて図
示の如く全ポートＰ、Ｔ、Ａ、Ｂ間を閉鎖する一方、ソ
レノイド２１に供給される励磁電流Ｉｃのパルスデュー
ティに比例して変位し、圧力ボートＰと２次ボートＡ、
Ｂ間の開度を調整する。

第３図の実施例は、減算器６で指令信号Ｖｏとスプール
位置検出装置２３からの検出信号ｖｒとの偏差を求め、
次いで捕償済偏差信号Ｖｅ’に加算器１０でディザ−交
流信号Ｖｄを加えるという順序が第１図の実施例と逆な
だけで、比較器８の子端子に入力される信号Ｖｅｔ自体
は第１図の信号Ｖｅと何ら異ならず、この信号を５ＫＨ
ｚの搬送波Ｖａでパルス幅変調する基本原理も同じであ
るから、第１図の実施例について第２図で述べたと同様
の作用、効果を奏する。加えて、補償回路１４で偏差信
号Ｖｅに補償を施し、減算器１５で電圧／電流変換器１
３に入力される制御信号Ｖｃにフィードバック補償を施
しているので、電磁比例式絞り切換弁２０の制御特性は
一層向上する。

即ち、第１６図の従来の制御装置で利得が１０％低下す
る指令信号Ｖｏの周波数が３０Ｈｚ、位相遅れが９０°
になる指令信号Ｖｏの周波数が２０Ｈｚであったのに対
して、この実施例では、前者が１００Ｈｚ、後者が６０
Ｈｚとなり、良好な応答を示す周波数帯域が３倍も拡大
することが確認された。

第４図は、第３図の絞り切換弁２０を両端に第１ソレノ
イド３１ａと第２ソレノイド３１ｂをもつスプリングセ
ンタ形の電磁比例式絞り切換弁３０に変えるとともに、
比較器８からの制御信号Ｖｃを反転するインバータ１８
と、このインバータからの入力信号を励磁電流Ｉｃ’に
変換して第２ソレノイド３１ｂに出力するフィードバッ
ク補償用の減算器１７をもつ第２電圧／電流変換器１６
をさらに設けた実施例を示している。この実施例は、制
御電圧Ｖｃが正のときは電圧／電流変換器１３を介して
第１ソレノイド３１ａに励磁電流Ｉａを、制御電圧Ｖｃ
が負のときは電圧／電流変換器１６を介して第２ソレノ
イド３１ｂに励磁電流Ｉｃ’を夫々供給して、スプール
３２をばね３８ｂあるいは３８ａに抗して変位させるも
ので、スプール３２の変位を検出するスプール位置検出
装置３３は、第３図のものと同じ構成である。

この実施例も、捕償済偏差信号Ｖｅ’にディザ−交流信
号Ｖｄを重畳した信号Ｖｅ、を、比較器８において５Ｋ
Ｈｚの搬送波Ｖａでパルス幅変調するという基本原理は
、第３図の実施例と同じであり、第３図で述べたと同様
の作用、効果を奏する。さらに、スプールの復動かばね
力による第３図の片ソレノイドの絞り切換弁２０に比べ
て、スプール３２の復動も第２ソレノイド３１ｂで行な
うので、スプールの高速動作により応答性が一層良くな
る。

第５図は、第３図の電気回路をそのままとし、電磁制御
弁４０として、電圧／電流変換器１３からの励磁電流Ｉ
ｃで操作されるスプリングオフセット形の電磁比例式パ
イロット弁４１と、このパイロット弁４１を経る圧油で
操作されるスプリングセンタ形の絞り切換弁４２を用い
た実施例を示している。

絞り切換弁４２は、第６図にも示すように、中立位置で
全ボートＰ、Ｔ、Ａ、Ｂが閉じ、パイロットボートＸに
導かれる圧油でスプール４６がばね４４に抗してボート
ＰとＢ１ポートＴとＡを夫々連通ずるように摺動し、逆
にパイロットボートＹに導かれる圧油でスプール４６が
ばね４５に抗してボートＰとＡ１ボートＴとＢを夫々連
通ずるように摺動する。そして、スプール４６の変位は
、第３図と同じ構成のスプール位置検出器４３で検出さ
れ、検出信号ｖｒとして上記電気回路の減算器６に出力
される。また、電磁比例式パイロット弁４１は、ノーマ
ル位置でボートＴ、Ａ、Ｂか相通じて絞り切換弁４２の
両パイロットボートＸ、Ｙをタンクに開放して絞り切換
弁４２を中立位置に位置付ける一方、ソレノイド４７に
供給される励磁電流（Ｃのパルスデューティに比例して
、スプール４８がばね４９に抗して摺動し、ボートＰ。

Ｂを経て絞り切換弁４２のパイロットボートＸに圧油を
導き、かっポー）Ｔ、Ａを経て絞り切換弁４２のパイロ
ットボートＹをタンクに開放して、絞り切換弁４２を第
６図の右のシンボル位置に切り換える。

この実施例も、基本の電気回路が第３図のものと同一で
あるから、上述と同様の作用、効果を奏する。なお、パ
イロット操作形の切換弁は、一般に直動形のものに比べ
て補償回路１４で信号の遅れが生じるが、本実施例では
ディザ−交流信号Ｖｄを発する発振器１２が比例要素と
して働いて、応答性が改善される。従って、捕償済偏差
信号Ｖｅに重畳するディザ−交流信号Ｖｄによりパイロ
ット弁４１のスプール４８の摩擦や固着を防止しつつ、
指令信号ＶＯの周波数がＬＫＨｚ程度まで高くなっても
、絞り切換弁４２を少ない位相遅れで、高利得かつ高応
答で制御することができる。

第７図は、第５図の実施例の電磁比例式パイロット弁４
１にそのスプール４８の変位を検出する第２のスプール
位置検出器４３°を設け、補償回路１４から入力される
捕償済偏差信号Ｖｅ’から上記スプール位置検出器４３
′の検出信号Ｖｆ’を減算する第２の減算器６″と、こ
の減算器６゛の出力信号Ｖ　ｅｏ（＝　Ｖ　ｅ’　　Ｖ
　ｆ’　）をパイロット弁４１の位相補償を加味して増
幅して加算器１０に出力する増幅器１９を設けた実施例
を示している。この実施例は、スプール位置検出器４３
′からの検出信号ｖｒ′により捕償済偏差信号Ｖｅ’に
さらに負帰還を施すようにしているので、第５図の実施
例よりも制御系としての剛性が向上し、絞り切換弁４２
の制御特性を一層向上できるという利点かある。

第８図は、第４図の電気回路をそのままとし、電磁比例
弁５０として、スプール位置検出器３３のない第４図と
同じ電磁比例式絞り切換弁からなるパイロット弁３０と
、このパイロット弁を経る圧油で操作される第５図と同
じ絞り切換弁４２を用いた実施例を示しており、同じ部
材には同一番号を付している。

絞り切換弁４２は、第９図の下半に示すように既述の構
造をなす（第５．６図の下半参照）。一方、パイロット
弁３０は、消磁時の中立位置で絞り切換弁４２の両パイ
ロットボートＸ、ＹをボートＴＡ、Ｂを経てタンクに開
放してこれを中立位置に位置付け、比較器８からの制御
電圧Ｖｃが正のとき、電圧／電流変換器１３を介して第
１ソレノイド３１ａに供給される励磁電流Ｉｃに比例し
て図中右のシンボル位置側に切り換わって、パイロット
ボートＸ、Ｙへの圧油の給、排で絞り切換弁４２を図中
右のシンボル位置に切り換え、逆に上記制御電圧Ｖｃが
負のとき、電圧／電流変換器１６を介して第２ソレノイ
ド３１ｂに供給される励磁電流Ｉｃ’に比例して図中左
のシンボル位置側に切り換わって、パイロットボートＸ
、Ｙへの圧油の排、給で絞り切換弁４２を図中左のシン
ボル位置に切り換える。

この実施例は、上述の構成に基づき第５図の実施例に第
４図の実施例の利点が加わった作用、効果を奏する。即
ち、パイロット弁３０の動作が片ソレノイドタイプのも
のよりも高速なので、指令信号Ｖｏの周波数が高い場合
も第５図よりら良好な応答性で絞り切換弁４２を制御す
ることができる。

第１０図は、第８図の実施例の電磁比例式パイロット弁
３０にそのスプール３２の変位を検出する第２のスプー
ル位置検出器４３”を設け、補償回路１４から入力され
る捕償済偏差信号Ｖｅ’から上記スプール位置検出器４
３°の検出信号Ｖｆ’を減算する第２の減算器６°と、
この減算器６′の出力信号Ｖｅｏ（＝Ｖｅ’−Ｖｆ’）
をパイロ、７ト弁３０の位相補償を加味して増幅して加
算器ＩＯに出力する増幅器１９を設けた実施例を示して
いる。この実施例は、スプール位置検出器４３′からの
検出信号Ｖｆ’により捕償済偏差信号Ｖｅ’にさらに負
帰還を施すようにしているので、第８図の実施例よりも
制御系としての剛性が向上し、絞り切換弁４２の制御特
性を一層向上できるという利点がある。

第１１図は、第５図の電気回路をそのままとし、電磁制
御弁６０として、電圧／電流変換器！３カ）らの励磁電
流１ｃで操作されるスプリングオフセット形の電磁比例
式パイロット弁６１と、一端６６ａの受圧面積が他端６
６ｂのそれのＩ／２である差動形のスプール６６を有し
て上記パイロット弁６１を経る圧油で操作される絞り切
換弁６２を用いた実施例を示している。

電磁比例式パイロット弁６１は、第１２図にも示すよう
に、左端のノーマル位置でボートＰとＡ１ボートＴとＢ
が夫々通じて、絞り切換弁６２の一方のパイロットボー
トＸを高圧ラインに、他方のパイロットボートＹをタン
クに夫々連通して、絞り切換弁６２を図中の右端のシン
ボル位Ｒ（ＰＡ。

ＴＢ接続）に位置付ける一方、最大励磁時の図中右端の
シンボル位置でボートＰ、Ａ、Ｂを介して絞り切換弁６
２の両パイロットボー）Ｘ、Ｙに夫々圧油を導き、受圧
面積に差のあるスプール６６を第１１図中で右方に摺動
させて、絞り切換弁６２を第１２図中左端のシンボル位
置（ＡＢＴ接続）に切り換える。

つまり、パイロット弁６１のスプール６８は、ソレノイ
ド６７に供給される励磁電流１ｃに比例してばね６９に
抗して摺動し、その変位に応じてボートＢを経て絞り切
換弁６２のパイロットボートＹ１．：ＯからＰｋｙ／ｃ
ｍ’（高圧ラインの圧力）まで−の圧力を加えるととも
に、その変位に拘らずボートＡを経てパイロットボート
Ｘに常時ｐｋｇ／ｃｒｐ”の圧力を加える。従って、絞
り切換弁６２のスプール６６は、上記油圧力と給排され
る油景で決まる両パイロットボートＸ、Ｙの圧力Ｐｘ、
Ｐｙがｐｙ−２Ｐｘとなるバランス位置まで摺動し、第
１２図の右端から左端までの種々のシンボル位置（ＰＡ
、ＴＢ接続、全閉、ＰＲ，ＴＡ接続、ＡＢＴ接続）をと
ることになる。また、スプール６６の変位は、スプール
位置検出器６３で検出され、検出信号Ｖｆとして減算器
６に出力される。なお、スプール６６のばね室端６６ａ
に縮装したばね６４は、スプールを静止させるためのも
ので、第５図の絞り切換弁のばね４４のような強いばね
力はない。

この実施例は、上述の如く第５図のパイロット弁４１お
よび絞り切換弁４２を特殊な構造とし、絞り切換弁６２
のスプール６６を、ばね力によらずパイロット弁６１か
らの操作油圧のみで摺動させるものなので、スプールの
復動をばね４４，４５で行なっていた第５図の絞り切換
弁４２に比して操作力が大きくなり、絞り切換弁６２の
応答性を一層向上でき、高制御特性か要求されるサーボ
弁としても十分利用できる。

第１３図は、第１１図の実施例の電磁比例式パイロット
弁６１にそのスプール６８の変位を検出する第２のスプ
ール位置検出器６３°を設け、補償回路１４から入力さ
れる捕償済偏差信号Ｖｅ’から上記スプール位置検出器
６３°の検出信号Ｖｆ’を減算する第２の減算器６゛と
、この減算器６°の出力信号Ｖ　ｅｏ（＝　Ｖ　ｅ’　
　Ｖ　ｆ”　）をパイロット弁６１の位相補償を加味し
て増幅して加算器１０に出力する増幅器１９を設けた実
施例を示している。この実施例は、スプール位置検出器
６３°からの検出信号Ｖｆ’により捕償済偏差信号Ｖｅ
’にさらに負帰還を施すようにしているので、第１１図
の実施例よりも制御弁としての制御における剛性が向上
し、絞り切換弁６２の制御特性を一層向上できるという
利点がある。

第１４図は、第１３図の電気回路をそのままとし、電磁
制御弁として、可変容量形油圧ポンプ７１の斜板制御用
のサーボシリンダ７７への圧油の給排を制御する電磁比
例式絞り切換弁８０を用いた実施例を示している。

可変容量形油圧ポンプ７１は、回転駆動されるシリンダ
ブロック７２に嵌装したピストン７３の往動を斜板７４
で規制するとともに、−側に設けたバイアスシリンダ７
５とバイアススプリング７Ｂで斜板７４を最大傾斜方向
へ傾動させる一方、他側に設けたサーボシリンダ７７で
斜板７４を中立方向へ傾動させて、油圧ポンプの吐出量
を増減するようになっている。

負荷７８およびバイアスシリンダ７５に連なる油圧ポン
プ７１の吐出ライン７９には、電磁比例式絞り切換弁８
０の圧力ボートＰを接続し、ソレノイド８１に供給され
る励磁電流Ｔｃに比例して摺動するスプール８２によっ
て、サーボシリンダ７７に連なる２次ボートＣを上記圧
力ボートＰとタンクボートＴとに切換連通して、油圧ポ
ンプ７１の吐出量を減増制御する。また、吐出ライン７
９に、所定高圧で開成して圧油をタンク８３にリリーフ
するパイロットリリーフ弁８４を絞り８５を介して接続
し、リリーフに伴って絞り８５の前後に生じる差圧によ
って、ばね８７に抗して安全弁８６の圧力ボートＰと２
次ボートＣの間を開いて、サーボシリンダ７７に吐出ラ
イン７９の高圧を作用させ、油圧ポンプ７１の吐出量を
急減せしめるようにしている。

一方、検出部として油圧ポンプ７１の吐出量に対応する
斜板７４の傾角を検出する斜板角センサ８８および吐出
圧力を検出する圧力センサ８９と、制御モードに応じて
両センサ８　Ｂ、８９の検出信号Ｖｆの一方を選択して
電気回路の減算器６に出力するセンサ回路９０を設ける
とともに、絞り切換弁８０のスプール２２の端部に固定
した可動コア９２とこれを囲むコイル９３からなる差動
変圧器９１を設け、スプール変位の検出信号Ｖｆ’を電
気回路の第２の減算器６°に出力するようにしている。

この実施例の制御装置の動作について次に述べる。

減算器６は、吐出圧力または吐出量の指令信号Ｖｏとセ
ンサ回路３０からの吐出圧力または吐出量の検出信号Ｖ
ｒとの偏差を求め、偏差信号Ｖｅ（−Ｖ　ｏ　−Ｖ　ｆ
）を補償回路１４に出力する。補償回路１４は、偏差信
号Ｖｅに補償を施して捕償済偏差信号Ｖｅ’を減算器６
′に出力する。減算器６°は、絞り切換弁８０の差動変
圧器９１からの検出信号Ｖｆ“を上記捕償済偏差信号Ｖ
ｅ’から減算して、減算結果の信号Ｖｅｏ（＝Ｖｅ’　
−ｖｒ’）を増幅器１９に出力し、増幅器１９は、これ
を信号Ｖｅ、に増幅して加算器ＩＯに出力する。

加算器１０は、増幅器１９からの図示の如き波形の上記
信号Ｖｅ、に、発振器！２からの図示の如き波形の交流
信号Ｖｄ（１００〜４００Ｈｚ）を加算して、加算結果
の信号Ｖ　ｅ　ｙ　（−Ｖ　ｅ　ｒ　＋　Ｖ　ｄ）を比
較器８の＋端子に出力する。比較器８は、子端子に入力
された上記信号Ｖｅ、を発振器９から入力される図示の
如き波形の搬送波Ｖａ（５ＫＨｚ）でパルス幅変調して
、信号Ｖｅ、のレベルが大きいほど図中の太線で示すオ
ン／オフ時間比が大きくなるような電圧信号Ｖｃを、フ
ィードバック補償用の減算器１５を経て電圧／１［流度
換器１３に出力する。そして、電圧／電流変換器１３は
、上記電圧信号Ｖｃがオンの間だけオンになりかつ高速
にオン・オフする励磁電流ｒｃを絞り切換弁８０のソレ
ノイド８１に出力する。絞り切換弁８０は、励磁電流１
ｃのパルスデューティに比例してスプール８２が変位し
、圧力ボートＰ、２次ボートＣ，タンクボートＰ間の開
度を調整して、油圧ポンプ７！のサーボシリンダ７７へ
の圧油の給排を制御する。か（て、油圧ポンプ７１の吐
出量は、指令信号Ｖｏが表わす吐出圧力または吐出量に
漸近するようにフィードバック制御により増減せしめら
れる。

この場合、指令信号Ｖｏは、その指令信号Ｖｏの最高周
波数以上の高周波数の搬送波Ｖａでパルス幅変調される
ので、高速で交番変化する指令信号Ｖｏも常に忠実にパ
ルス幅変調できる。従って、第１８図の従来例の電圧／
電流変換器やセンサ回路における信号の大きな位相遅れ
および励磁電流Ｉｃの利得の急減や大幅変動がなくなっ
て、可変容量形部圧ポンプ７１を格段に高応答かつ高利
得で制御することができ、油圧回路が外乱に対して強く
なる。

このことは、上記実施例の制御装置に第１８図と同じス
テップ変化する指令信号Ｖ　ｏｐ、　Ｖ　ｏｑを入力し
た場合の励磁電流Ｉｃ、斜板傾角、吐出圧力の変化を示
す第１５図を見れば自ずと明らかである。

即ち、励磁電流１ｃおよび斜板傾角は、従来例の１／３
の僅か０．１２秒で定常状態に達し、電流応答性や流量
応答性が著しく改善され、このような制御系は外乱に対
しても強いことが判かる。また、吐出圧力が上昇するま
での時間ら従来例よりも短か＜Ｏ，０７秒以内であり、
それ以降の圧力の変動も小さいことが判かる。

また、指令信号Ｖｏに加算器ＩＯによりディザ−周波数
に対応する交流信号Ｖｄを重畳しているので、３ボート
絞り切換弁８０のスプール８２に常時ディザ−を作用さ
せて、スプール８２の摩擦や固着を防止できるのは勿論
である。

上記実施例では、絞り切換弁８０にスプール変位検出の
ための差動変圧器９１を設け、これからの検出信号Ｖｆ
’により減算器６゛で捕償済偏差信号Ｖｅ’に負帰還を
施すようにしているので、油圧ポンプ７１の制御応答性
を一層向上できるという利点がある。

なお、本発明が図示の実施例に限られないのはいうまで
もない。

〈発明の効果〉以上の説明で明らかなように、本発明の油圧制御装置は
、指令信号とディザ−周波数に対応する交流信号を加算
器で加算して重畳信号として減算器に入力し、減算器で
重畳信号と検出部からフィードバックされてくる検出信
号との差を求め、この偏差信号を比較器において発振器
から入力される上記指令信号の最高周波数以上の一定周
波数をもつ搬送波でパルス幅変調して、偏差信号が大き
いほどオン／オフ時間比が大きくなる制御信号として電
圧／電流変換器に出力し、この電圧／１１流変換器から
種々の制御弁のソレノイドに励磁電流を供給して制御を
行なうようにしているので、電磁制御弁のスプール等の
油圧要素の固着を防止しつつ、制御弁を含む油圧系を従
来より格段に高応答かつ高利得で制御でき、油圧系を外
乱に対して強くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧制御装置の基本的実施例を示す図
、第１ａ図は第１図のソレノイドで駆動される電磁制御
弁を示す図、第２図は上記実施例による制御弁の動作特
性を示す図、第３図は片ソレノイド直動形の絞り切換弁
への適用例を示す図、第４図は両ソレノイド直動形の絞
り切換弁への適用例を示す図、第５．６図は片ソレノイ
ドパイロット形の絞り切換弁への適用例を示す図、第７
図は第６図の変形例を示す図、第８．９図は両ソレノイ
ドパイロット形の絞り切換弁への適用例を示す図、第１
Ｏ図は第８図の変形例を示す図、第１１１２図は片ソレ
ノイドパイロット形の差動式絞り切換弁への適用例を示
す図、第１３図は第１！図の変形例を示す図、第１４図
は可変容量形油圧ポンプへの適用例を示す図、第１５図
は上記油圧ポンプの動作特性を示す図、第１６図は従来
の油圧制御装置を示す図、第１７図は従来例による制御
弁の動作特性を示す図、第１８図は従来例による油圧ポ
ンプの動作特性を示す図である。１・・・ソレノイド、２・・・直流電源、３・・・トラ
ンジスタ、５・・・ローパスフィルタ、６・・・減算器
、８・・・比較器、９・・・発振器、ＩＯ・・・加算器
、１１・・・目標値設定器、１２・・・ディザ−発生器
。特　許　出　願　人　　ダイキン工業株式会社代　理　
人　弁理士　　前出　葆　ほか１名第１５因

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　信号入力端子（Ｂ）に入力される制御信号（Ｖ
ｃ）によってオン・オフするスイッチング素子（３）と
、このスイッチング素子（３）によってパルス幅変調さ
れた励磁電流で駆動される直流ソレノイド（１）と、こ
の直流ソレノイド（１）により駆動される電磁制御弁（
ＳＶ）とを備えた油圧制御装置において、指令信号（Ｖｏ）とディザー周波数を有する交流信号（
Ｖｄ）を加算する加算器（１０）と、上記指令信号（Ｖ
ｏ）の最高周波数以上の一定周波数をもつ信号（Ｖａ）
を発生する発振器（９）と、上記ソレノイド（１）から
ローパスフィルタ（５）を経て入力される信号（Ｖｆ）
を上記加算器（１０）から入力される信号から減算する
減算器（６）と、この減算器（６）から入力される信号
（Ｖｅ）を上記発振器（９）から入力される信号（Ｖａ
）と比較して、パルス幅変調された制御信号（Ｖｃ）を
上記スイッチング素子（３）の信号入力端子（Ｂ）に出
力して、上記スイッチング素子（３）をオン・オフ制御
する比較器（８）を備えたことを特徴とする油圧制御装
置。
（２）　目標値を表わす指令信号（Ｖｏ）から検出部の
検出信号（Ｖｆ）を減算する減算器（６）と、この減算
器（６）からの偏差信号（Ｖｅ）に補償を施す補償回路
（１４）と、この補償回路（１４）からの補償済偏差信
号（Ｖｅ’）を励磁電流（Ｉｃ）に変換して、直流ソレ
ノイド（２１）に出力する電圧／電流変換器（１３）と
、この直流ソレノイド（２１）で駆動される電磁制御弁
（ＳＶ）とを備えた油圧制御装置において、上記補償回路（１４）から入力される補償済偏差信号（
Ｖｅ’）にディザー周波数を有する交流信号（Ｖｄ）を
加算する加算器（１０）と、上記指令信号（Ｖｏ）の最高周波数以上の一定周波数を
もつ信号（Ｖａ）を発生する発振器（９）と、この発振
器（９）から入力される信号（Ｖａ）と上記加算器（１
０）から入力される信号（Ｖｅ＿２）を比較して、パル
ス幅変調された電圧信号（Ｖｃ）を上記電圧／電流変換
器（１３）に出力する比較器（８）を備えたことを特徴
とする油圧制御装置。
（３）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上記
電磁制御弁（ＳＶ）がスプリングオフセット形の電磁比
例式絞り切換弁（２０）であり、上記検出部が上記絞り
切換弁（２０）のスプール（２２）の変位を検出する位
置検出装置（２３）である油圧制御装置。
（４）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上記
電磁制御弁（ＳＶ）が両端に第１ソレノイド（３、１ａ
）と第２ソレノイド（３１ｂ）を夫々有する電磁比例式
絞り切換弁（３０）であり、上記検出部が上記絞り切換
弁（３０）のスプール（３２）の変位を検出する位置検
出装置（３３）であって、上記比較器（８）からの電圧
信号（Ｖｃ）が、第１電圧／電流変換器（１３）を介し
て上記第１ソレノイド（３１ａ）に印加されるとともに
、インバータ（１８）および第２電圧／電流変換器（１
６）を介して上記第２ソレノイド（３１ｂ）に印加され
るようになっている油圧制御装置。
（５）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上記
電磁制御弁（ＳＶ）が、上記電圧／電流変換器（１３）
からの励磁電流（Ｉｃ）で操作されるスプリングオフセ
ット形の電磁比例式パイロット弁（４１）と、このパイ
ロット弁（４１）を経る圧油で操作され、中立位置にス
プリング（４４，４５）で付勢されるスプリングセンタ
形の絞り切換弁（４２）からなり、上記検出部が上記絞
り切換弁（４２）のスプール（４６）の変位を検出する
位置検出器（４３）である油圧制御装置。
（６）　請求項５に記載の油圧制御装置において、上記
電磁比例式パイロット弁（４１）にそのスプール（４８
）の変位を検出する第２位置検出器（４３’）を設ける
とともに、上記補償回路（１４）から入力される補償済
偏差信号（Ｖｅ’）から上記第２位置検出器（４３’）
の検出信号（Ｖｆ’）を減算して、減算結果の信号（Ｖ
ｅ＿１）を上記加算器（１０）に出力する第２減算器（
６’）を設けた油圧制御装置。
（７）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上記
電磁制御弁（ＳＶ）が、両端に第１ソレノイド（３１ａ
）と第２ソレノイド（３１ｂ）を夫々有し、中立位置に
スプリング（３８ａ，３８ｂ）で付勢されるスプリング
センタ形の電磁比例式パイロット弁（３０）と、このパ
イロット弁（３０）を経る圧油で操作され、中立位置に
スプリング（４４，４５）で付勢されるスプリングセン
タ形の絞り切換弁（４２）からなり、上記検出部が上記
絞り切換弁（４２）のスプール（４６）の変位を検出す
る位置検出器（４３）であって、上記比較器（８）から
の電圧信号（Ｖｃ）が、第１電圧／電流変換器（１３）
を介して上記第１ソレノイド（３１ａ）に印加されると
ともに、インバータ（１８）および第２電圧／電流変換
器（１６）を介して上記第２ソレノイド（３１ｂ）に印
加されるようになっている油圧制御装置。
（８）　請求項７に記載の油圧制御装置において、上記
電磁比例式パイロット弁（３０）にそのスプール（３２
）の変位を検出する第２位置検出器（４３’）を設ける
とともに、上記補償回路（１４）から入力される捕償済
偏差信号（Ｖｅ’）から上記第２位置検出器（４３’）
の検出信号（Ｖｆ’）を減算して、減算結果の信号（Ｖ
ｅ＿１）を上記加算器（１０）に出力する第２減算器（
６’）を設けた油圧制御装置。
（９）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上記
電磁制御弁（ＳＶ）が、上記電圧／電流変換器（１３）
からの励磁電流（Ｉｃ）で操作されるスプリングオフセ
ット形の電磁比例式パイロット弁（６１）と、ばね（６
４）によって付勢される一端（６６ａ）の受圧面積が他
端（６６ｂ）のそれより小さく、かつ両端に上記パイロ
ット弁（６１）を経る圧油が作用する差動形のスプール
（６６）を有する絞り切換弁（６２）からなり、上記検
出部が上記絞り切換弁（６２）のスプール（６６）の変
位を検出する位置検出器（６３）である油圧制御装置。
（１０）　請求項９に記載の油圧制御装置において、上
記電磁比例式パイロット弁（６１）に上記スプール（６
８）の変位を検出する第２位置検出器（６３’）を設け
るとともに、上記補償回路（１４）から入力される補償
済偏差信号（Ｖｅ’）から上記第２位置検出器（６３’
）の検出信号（Ｖｆ’）を減算して、減算結果の信号（
Ｖｅ＿１）を上記加算器（１０）に出力する第２減算器
（６’）を設けた油圧制御装置。
（１１）　請求項２に記載の油圧制御装置において、上
記電磁制御弁（ＳＶ）が電磁比例式制御弁（８０）であ
り、この電磁比例式制御弁（８０）は、可変容量形ポン
プ（７１）の容量制御要素（７７）への圧油の給排を制
御し、上記検出部が吐出圧力センサ（８９）または吐出
量センサ（８８）のうちの少なくとも一つからなる油圧
制御装置。