JPH04151006A - 油圧装置の油圧ポンプ制御装置 - Google Patents

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、油圧装置の油圧ポンプ制御装置に関し、特に
リモコン弁装置の複数のパイロット弁に対する人為的操
作量又は複数のパイロット圧を夫々電気的に検出し、そ
の検出値と吐出圧とに基いて油圧ポンプの傾転角を電気
的に制御するようにしたものに関する。

〔従来技術〕

油圧ショベルなどの建設機械の油圧装置は、例えば第７
図に示すように通常可変容量型斜板式油圧ポンプ１００
と、複数の油圧アクチュエータ１０１と、複数のパイロ
ット式コントロール弁１゜２と、これらコントロール弁
１０２のパイロット部１０２ａに対してパイロッ１へ圧
を夫々給排する為のパイロット弁１０３を有するリモコ
ン弁装置１０４とを備えている。尚、上記リモコン弁装
置１０４へは所定圧の油圧Ｐか供給される。

上記油圧ポンプ１００を制御する為、複数のパイロット
弁１０３から供給されるパイロット圧の最高圧を選択す
る為の複数のシャトル弁１０５からなる最高圧選択回路
１０６と、この最高圧選択回路１０６からパイロット圧
の最高圧の供給を受け、その最高圧に基いて斜板の傾転
角をポジティブコントロールで制御する傾転角レギュレ
−タ１０７とか設けられている（尚、特公昭５１−２２
１２６号公報参照）。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記従来の油圧装置において、リモコン弁装置から供給
されるパイロット圧の最高圧のみに基いてポンプの傾転
角をポジティブコントロールで制御する方式では、１組
の油圧アクチュエータを駆動するときにも２組以上の油
圧アクチュエータを駆動するときにも、リモコン弁装置
からのパイロット圧の最高圧のみに基いて傾転角１／ギ
ュ１／−夕か制御されるので、ネガティブコントロール
の場合と比較して、吐出量か不足しかもになり、メータ
リング特性か相当悪化してしまうという問題かある。

更に、上記のようにパイロット圧の最高圧のみに基いて
吐出量を制御する方式では、油圧アクチュエータの種類
や数との関連で吐出量制御特性を自由に変更することが
難しいという問題かある。

本発明の目的は、リモコン弁装置の複数のパイロット弁
における人為的操作量又はパイロット圧の全部を加味し
て吐出量を制御でき且つ吐出量制御特性を自由に変更し
得るような油圧装置の油圧ポンプ刺部装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る油圧装置の油圧ポンプ制御装置は、可変容
量型斜板式油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと
、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへ延びる油
路に介設された複数のパイロッ１へ式コントロール弁と
、これらコントロール弁のパイロット部に対して夫々パ
イロッＩ・圧を給排する為の複数のパイロット弁を有す
るリモコン弁装置とを備えた油圧装置において、複数の
パイロット弁に対する人為的操作量又は複数のパイロッ
ト弁から供給されるパイロット圧を電気的に夫々検出す
る複数の第１検出手段と、油圧ポンプの吐出圧を電気的
に検出する第２検出手段と、油圧ポンプの斜板の傾転角
を電動アクチ。エータを介して変える傾転角レギュレー
タと、複数の第１検出手段の出力を所定の重み付け特性
で総合的に加味して決定される吐出量制御パラメータと
、第２検出手段で検出された吐出圧に応じて決定される
吐出量特性とに従って傾転角レギュレータの電動アクチ
ュエータを制御する制御手段とを備えたものである。

〔作用〕

本発明に係る油圧装置の油圧ポンプ制御装置においては
、可変容量型斜板式油圧ポンプと、複数の油圧アクチュ
エータと、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへ
延びる油路に介設された複数のパイロット式コントロー
ル弁ど１、＝れらコントロール弁のパイロット部に対し
て夫々パイロット圧を給排する為の複数のパイロット弁
を有するリモコン弁装置とを備えた油圧装置において、
複数の第１検出手段は、複数のパイロット弁に対する人
為的操作量又は複数のパイロット弁から供給されるパイ
ロット圧を電気的に夫々検出する。第２検出手段は、油
圧ポンプの吐出量を電気的に検出する。

制御手段は、複数の第１検出手段の出力を所定の重み付
け特性で総合的に加味して決定される吐出量開園パラメ
ータと、第２検出手段で検出された吐出量に基いて決定
される吐出量特性とに従って傾転角レギ】、レータの電
動アクチュエータを制御する。

このように、複数のパイロット弁に対する人為的操作量
又は複数のパイロット弁から供給されるパイロット圧を
所定の重み付け特性で総合的に加味して決定される吐出
量制御パラメータと、吐出圧に応じて決定される吐出量
特性とに従って傾転角を制御するので、複数のパイロッ
ト圧の最高圧のみに基いて吐出量を制御することがなく
、複数のパイロット弁における人為的操作量又はパイロ
ット圧を総合的に加味して吐出量を制御することが出来
、油圧ポンプの容量の範囲内で要求吐出量に極力近い吐
出量を発生させ、メータリング特性を向上させることが
出来る。

更に、油圧アクチュエータの種類や数に応じて制御手段
における所定の重み付け特性及び吐出量特性を変えるこ
とにより、吐出量制御特性を自由に変更することが出来
る。

〔発明の効果〕

本発明に係る油圧装置の油圧ポンプ制御装置によれば、
上記〔作用〕の項で説明したように、複数の第１検出手
段と、第２検出手段と、制御手段とを設けることにより
、複数のパイロット弁における人為的操作量又はパイロ
ット圧を総合的に加味して吐出量を制御し、油圧ポンプ
の容量の範囲内で要求吐出量に極力近い吐出量を発生さ
せ、メータリング特性を向上させることが出来る。

更に、油圧アクチュエータの種類ケ数に応じて制御手段
における所定の重み付け特性及び吐出量特性を変えるこ
とにより、吐出量制御特性を自由に変更することが出来
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

本実施例は、油圧ショベルに設けられた油圧装置に本発
明を適用した場合の一例であり、この油圧装置は、可変
容量型斜板式油圧ポンプ１と、パケットを支持するアー
ムを車体に対して上下揺動させる１対の油圧シリンダ２
と、パケットをアームに対して揺動させる１対の油圧シ
リンダ３と、油圧シリンダ２に対する油圧の給排及び流
量を制御するパイロット式コントロール弁４と、油圧シ
リンダ３に対する油圧の給排及び流量を制御するパイロ
ット式コントロール弁５と、１本の操作レバー２１とこ
の操作レバー２１で操作される４つのパイロット弁２２
〜２５とを有するリモコン弁装置２０と、操作レバー２
１によるパイロット弁２２・２３に対する操作量（回動
角）を夫々電気的に検出する回転型ポテンショメータ２
６と、操作レバー２１によるパイロット弁２４・２５に
対する操作量（回動角）を夫々電気的に検出する回転型
ポテンショメータ２７と、油圧ポンプｌから延びる吐出
ライン６に接続され吐出圧を電気的に検出する圧力セン
サ７と、電動ソレノイド式アクチュエータを介して油圧
ポンプｌの斜板の傾転角を変える傾転角レギュレータ８
と、ポテンショメータ２６・２７の出力と圧力センサ７
の出力とを受けて傾転角レギュレータ８の電動ソレノイ
ド式アクチュエータを制御するコントロールユニット５
０とを備えている。

上記コントロール弁４は、吐出ライン６から分岐した油
路９とタンクへ連なる油路ｌＯ及び油路シリンダ２のロ
ッド側油室に接続された油路１１と油圧シリンダ２のヘ
ッド側油室に接続された油路１２に接続されている。上
記コントロール弁５は、吐出ライン６から分岐した油路
１３とタンクへ連なる油路１４及び油圧シリンダ３のロ
ッド側油室に接続された油路１５と油圧シリンダ３のヘ
ッド側油室に接続された油路１６に接続されている。

上記リモコン弁装置２０の供給油路２８は油路１７を介
して吐出ライン６に接続され、油路１７には吐出圧を所
定圧に減圧するレギュレータ１８が介設され、リモコン
弁装置２０の排出油路２９はタンクに接続されている。

リモコン弁装置２０のパイロット弁２２・２３はコント
ロール弁４のパイロット部４ａ・４ｂに油路４Ａ・４Ｂ
を介して夫々接続され、パイロット弁２４・２５はコン
トロール弁５のパイロット部５ａ・５ｂに油路５Ａ・５
Ｂを介して夫々接続されている。

リモコン弁装置２０の操作レバー２１を矢印Ａ方向へ回
動操作すると、パイロット弁２２が供給位置に切換えら
れ、上記操作レバー２１の回動角に比例したパイロット
圧がパイロット部４ａへ供給され、コントロール弁４が
第１供給位置に切換えられ、コントロール弁４の開度が
パイロット圧に比例した大きさとなる。一方、操作レバ
ー２１を矢印Ｂ方向へ回動操作すると、パイロット弁２
３か供給位置に切換えられ、パイロット圧かコントロー
ル弁４のパイロット部４ｂへ供給サレ、コノトロール弁
４か第２供給位置に切換えられ、コニ７トロール弁４の
開度かパイロット圧に比例（）だ大きさとなる。上記と
同様に、操作レバー２１を矢印Ｃ方向又は矢印り方向へ
回動操作すると、コントロール弁５のパイロット部５ａ
又は５５−′＼パイロット庄が供給され、コントロール
弁５か第１供給位置又は第２供給位置に切換えられる。

上記リモコン弁装置２０及び回転型ボテ：ノンコメータ
２６・２７について第２図・第３図に基いて発明する、
っ このリモコン弁装置２０は一般的な構造のものなので部
用（二説明すると、ハウジング３０内に４組のペイロッ
ト弁２２〜２５か立向きに組込圭れ、各バ、イロット弁
２２〜２５は、スプール３１と、バネ受具３２と、操作
ロッド３３と、操作力発生用の第１圧縮バネ３４と、パ
イロット圧制御用の第２圧縮バネ３５とを備え、操作ロ
ッド３３か下方へ押動されると、操作ロッド３３てバネ
受具３２か下方・＼押動され、第２圧縮バネ３５のバネ
力か増大してスプール３１か下方へ移動し、供給油路２
８に接続された供給ボーｈ２８ａか吐出ボー１−２８ｂ
−＼連通し、操作ロッド３３の下方移動量に比例しｔ−
パイロット圧か吐出ボート２８ｂに出力され、吐出ボー
１−２８　ｂからそれに接続された油路４Ａ・４Ｂ・５
Ａ・５Ｂに供給される。

ハウジング３０の上端中央部には枢支具３６か植設され
、操作レバー２１の下端のスリーブ部材４６に螺着され
た連結具３７は前後左右向きのビン３８ａを有する十文
字ピン部材３８を介して枢支具３６に矢印Ａ−Ｂ方向及
び矢印Ｃ−Ｄ方向に回動自在に連結されている。操作レ
バー２１に連結された連結金具３７の螺軸部３７ａには
鍔付キャップ状の操作部材３９か固着され、この操作部
材３９は４本の操作ロッド３３の上端に当接されている
。

従って、操作レバー２１を矢印Ａ方向へ回動させるとパ
イロット弁２２が開かれ、矢印Ｂ方向へ回動さぜるとパ
イロット弁２３か開かれ、矢印Ｃ方向へ回動させるとパ
イロット弁２４か開かれ、矢り月〕方向へ回動させると
パイロット弁２５か開かれることになる。

ここで、操作レバー２１の回動角を検出する為、略半円
円弧状の第１回動板４０及び第２回動板４１か上下に配
設され、第１回動板４ｏの前後両端部は前後方向向きの
ビン３８ａと同軸心のビン４２を介してブラケット４３
に回動可能に枢支され、第２回動板４１の左右両端部は
左右方向向きのビン３８ａと同軸心のビン４４を介して
ブラケッＩ・４５に回動可能に枢支され、第１回動板４
０には前後に細長い平面視長円状の長孔４０ａが形成さ
れ、第２回動板４１には左右に細長い平面視長円状の長
孔４１ａか形成され、操作レバー２１の下端部に外表固
定されたスリーブ部材４６はそれら長孔４０ａ・４１ａ
に挿通されている。

第１回動板４０の前端部に固着されたビン４２の回動角
を検出する為の回転型ポテンショメータ２６かブラケッ
ト４３に取付けられ、また第２回動板４１の左端部に固
着されたビン４４の回動角を検出する為の回転型ボテフ
シ３メータ２７かブラケット４５に取付けられている。

尚、第１回動板４０の後端部に固着されたビン４２に連
係させた１対のリミットスイッチ４７かブラケット４３
に取付けられ、この１対のリミットスイッチ４７で矢印
へ方向及び矢印Ｂ方向の回動限界か検出され、また第２
回動板４１の左端部に固着されたビン４４に連係させた
１対のリミットスイッチ４８かブラケット４５に取付け
られ、この１対のリミットスイッチ４８で矢印Ｃ方向及
びＤ方向の回動限界が検出されるようになっている。

上記コントロールユニット５０は、第４図に示すように
、マイクロコンビコータ５１と、入出力インターフェイ
ス５２と、ポテンショメータ２６・２７の出力をＡＤ変
換して入出力インターフェイス５２へ供給するＡ／Ｄ変
換器５３と、圧力センサ７の出力をＡＤ変換して入出力
インターフェイス５２へ供給するＡ／Ｄ変換器５４と、
入出力インターフェイス５２に接続されたＤＡ変換器５
５と、ＤＡ変換器５５の出力を受けて傾転角レギュレー
タのソレノイド式アクチュエータ８ａへ指令電流Ｉを出
力する駆動回路５６とを備えている。

上記マイクロコンピュータ５１のＲＯＭには、後述の吐
出量制御の制御プログラムが予め入力格納されている。

次に、上記コントロールユニット５０て行なわれる吐出
量制御について、第５図のフローチャート及び第６図に
基いて説明する。尚、第５図中Ｓｉ　（ｉ＝１．２、・
・・）は各ステップを示すものである。この吐出量制御
は油圧ポンプ１の作動中に常時実行され、所定の微小時
間毎にＳｌ−Ｓ６のルーチンが実行される。

先ず、ポテンショメータ２６・２７の出力ｖ１・ｖ２及
び圧力センサ７の出力Ｐ０か夫々Ａ／Ｄ変換器５３・５
４を介して順に読込まれる（Ｓｌ）。上記出力ｖ１は操
作レバー２１の矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向への回動角を
表し、また上記出力ｖ２は操作レバー２１の矢印Ｃ方向
又は矢印り方向への回動角を表わすものであり、Ｓ２に
おいて出力ｖｌ−ｖ２を用いて吐出量制御パラメータＶ
か演算される。

上記吐出量制御パラメータＶは、例えば、ｖｌとｖ２の
最大値をｖ、１、とすると、 Ｖ＝ｖ＝、、＋　（ｖｌ＋ｖ２−ｖ−、、）ＸＫ／２但
し、ＫはＯ＜Ｋ≦２の範囲の所定の定数である。

従って、　ｖｌ＞０１ｖ２＝０のときにはＶ＝ｖｌとな
り、ｖｌ＝ｏ、ｖ２〉０のときにはＶ＝ｖ２となり、ｖ
ｌ＞ｖ２＞０のときにはＶ＝ｖｌ＋ｖ２ｘＫ／２となり
、ｖ２＞ｖｌ＞ＯのときにはＶ＝ｖ２＋ｖｌＸＫ／２と
なる。

次に、Ｓ３において吐出量特性か決定される。

即ち、第６図において傾転角レギュレータ制！１ｌＩ７
ＩＩＬ流■θは傾転角つまり吐出量を表すものであり、
油圧ポンプｌの吐出量はそれを駆動する電動モータやエ
ンジンの出力馬力の制約から吐出圧Ｐ０が大きい程吐出
量を小さく設定する必要かある。

そこで、吐出量特性は第６図のように予め設定され、制
ｗＪ電流■θ＝ｍＸＶにおけるｍは吐出圧Ｐ０の増大に
応じて小さくなるように吐出圧Ｐ０をパラメータとする
所定の関数ｆ　（Ｐ、　）で予め設定されており、Ｓｌ
で読込んだ吐出圧Ｐ０を用いて、ｍ＝ｆ（、Ｐ、）より
ｍの値か決定される。

次に、Ｓ４において傾転角レギュレータ制御電流Ｉθか
、Ｉθ＝ｍｘＶの式で演算され、次に８５において傾転
角レギュレータ指令電流ＩかＩ＝Ｉθ＋ΔＩの式で演算
される。但し、ΔＩは油圧ポンプｌの内部リーク量の分
だけ補正する所定の補正量である。

次に、Ｓ６において、傾転角レギュレータ８のソレノイ
ド式アクチュエータ８ａへＤ／Ａ変換器５５と駆動回路
５６を介して指令電流Ｉが出力される。その結果、上記
制御電流Ｉθに相当する吐出量が吐出ライン６に吐出さ
れることになる。

一方、リモコン弁装置２０のパイロット弁２２〜２５は
装置レバー２１の回動角に比例するパイロット圧をコン
トロール弁４・５のパイロット部４ａ・４ｂ・５ａ・５
ｂへ供給し、コントロール弁４・５はパイロット圧に比
例した開度に開いているのて、ｖｌ＞Ｏかつｖ２〉０の
ときには上記油圧ポンプｌから吐出される吐出量はコン
トロール弁４・５の開度に略比例的に油圧シリンダ２・
３へ分配されることになる。

以上説明したように、本実施例の油圧装置の油圧ポンプ
制御装置においては、操作レバー２１の複数の回動角を
ポテンショメータ２６・２７で検出し、それら検出出力
に基いて吐出量制御パラメータＶを決定し、また圧力セ
ンサ７で検出した吐出圧Ｐ０に基いて吐出量特性を決定
し、吐出量制御パラメータＶと吐出量特性とに基いて傾
転角を制御するようにしたので、従来技術のようにパイ
ロット圧の最高圧のみ基いて吐出量を制御する場合に比
較して、要求吐出量に極力近い吐出量となるように制御
することが出来、油圧ポンプｌのメータリング特性を大
幅に向上させることが出来る。

加えて、複数種の吐出量制御パラメータＶの演算式を予
め格納しておいて外部からの設定により所望の演算式を
選択することも可能であり、またｍ＝ｆ（Ｐａ）の演算
式における関数ｆ（Ｐ、）を予め複数種類格納しておい
て外部からの設定により所望の関数ｆ（Ｐｃ）を選択す
ることも可能なので、油圧装置の構成ζこ応して吐出量
制御特性を自由に変更する、二とか可能となる。

尚、上記実施例では、リモコン弁装置２０の操作レバー
２１の回動角をポテンショメータ２６・２７で検出する
ようにしたか、上記ポテンショメータ２６・２７の代わ
りに、各パイロット弁２２〜２５の吐出ボート２８ｂの
パイロット圧を電気的に検出する圧力センサを設け、こ
れら圧力センサの出力を用いて吐出量制御パラメータＶ
を求めるように構成することも出来る。

上記実施例は、２種類の油圧シリンダ２・３へ供給する
油圧を１つのリモコン弁装置２０て操作する場合につい
て説明したか、３種類以上の油圧シリンダや油圧モータ
と３組以上のパイロット弁式コントロール弁と２組以上
のリモコン弁装置とを備えたものに本発明を同様に適用
することか出来る。例えば、ｎ種類の油圧シリンダや油
圧モータとｎ組のコントロール弁と、複数のリモコン弁
装置と、ｎｌｉのポテンショメータとを備えたちのでは
、吐出量制御パラメータ■を Ｖ＝ｖ、、、＋　Ｃｖ　１＋ｖ２−＋−・・−＋ｖｎ−
Ｖ　ｓａｙ　）　×Ｋ　／　ｎ、 （但し、■夏、ｖ２、・・ｖｎはポテンショメータの出
力、■、、、はＶ！、Ｖ２、”−ｖｎの最大値）の演算
式で求めるものとする。但し、上記にはＯＡＫ≦ｎの範
囲の所定の定数であるか、油圧装置の構成や機能に応じ
て適宜設定するものとする。

尚、本実施例は、油圧ショベルの油圧装置について説明
したが、−これに限６．ｆａｙ々の油圧装置に本発明を
適用することか出来る。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図〜第６図は本発明の実施例に係るもので、
第１図は油圧装置及びその油圧ポンプ制御装置の全体構
成図、第２図はリモコン弁装置の要部断面図、第３図は
第２図■−■線断面図、第４図はコントロールユニット
の構成図、第５図は吐出量制御のルーチンのフローチャ
ート、第６図は吐出量特性の線図、第７図は従来技術に
係る第１図相当図である。 ■・・油圧ポンプ、　　２・３・・油圧シリンダ、４−
５−−コントロール弁、　４ａ・４ｂ・５ａ・５ｂ・・
パイロット部、　　７・・圧力センサ、８・・傾転角レ
ギュレータ、　　８ａ・・ソレノイド式アクチュエータ
、　　２０・・リモコン弁装置、２２〜２５・・パイロ
ット弁、　　２６・２７・・ポテンショメータ、　５０
・・コントロールユニット。 特許出願人　　　川崎重工業株式会社 第４図 味 第 図 吐出ｌｌｌ１ａ／＜　ラ）−９Ｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変容量型斜板式油圧ポンプと、複数の油圧アク
   チュエータと、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエー
   タへ延びる油路に介設された複数のパイロット式コント
   ロール弁と、これらコントロール弁のパイロット部に対
   して夫々パイロット圧を給排する為の複数のパイロット
   弁を有するリモコン弁装置とを備えた油圧装置において
   、 複数のパイロット弁に対する人為的操作量又は複数のパ
   イロット弁から供給されるパイロット圧を電気的に夫々
   検出する複数の第１検出手段と、油圧ポンプの吐出圧を
   電気的に検出する第２検出手段と、 油圧ポンプの斜板の傾転角を電動アクチュエータを介し
   て変える傾転角レギュレータと、複数の第１検出手段の
   出力を所定の重み付け特性で総合的に加味して決定され
   る吐出量制御パラメータと、第２検出手段で検出された
   吐出圧に応じて決定される吐出量特性とに従って傾転角
   レギュレータの電動アクチュエータを制御する制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする油圧装置の油圧ポンプ制御装
   置。