JPH07103881B2 - 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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JPH07103881B2
JPH07103881B2 JP1016837A JP1683789A JPH07103881B2 JP H07103881 B2 JPH07103881 B2 JP H07103881B2 JP 1016837 A JP1016837 A JP 1016837A JP 1683789 A JP1683789 A JP 1683789A JP H07103881 B2 JPH07103881 B2 JP H07103881B2
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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、複数の油圧
アクチュエータを備えた油圧機械のロードセンシング油
圧駆動回路に係わり、より詳しくは、油圧ポンプの吐出
圧力をそれら油圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも
一定の差圧だけ高く保持しながら、圧力補償付流量制御
弁により油圧アクチュエータへ供給される圧油の流量を
制御する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、複数の油圧アク
チュエータを備えた油圧機械においてロードセンシング
油圧駆動回路が使用されつつある。
この油圧駆動回路は、油圧ポンプと各油圧アクチュエー
タの間に接続され、操作レバーの操作信号に応じて油圧
アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する圧力
補償付流量制御弁と、油圧ポンプの吐出圧力を複数の油
圧アクチュエータの最大負荷圧力よりも一定の差圧だけ
高く保持するロードセンシングレギュレータとを備えて
いる。圧力補償付流量制御弁は、負荷圧力又は油圧ポン
プの吐出圧力の変動に係わらず流量を一定に制御する圧
力補償機能により、操作量に比例した流量を各油圧アク
チュエータに供給し、複数の油圧アクチュエータの複合
操作時に各油圧アクチュエータの動作の独立正を確保す
る。また、ロードセンシングレギュレータは、油圧ポン
プの吐出量を油圧アクチュエータの最大負荷圧力に対応
可能な最少限の流量とし、省エネを図っている。
しかしながら、このロードセンシング油圧駆動回路にお
いては、以下のようなロードセンシング制御特有の問題
がある。
即ち、可変容量型油圧ポンプの吐出量は押しのけ容積、
斜板式では斜板の傾転量と回転数の積で定まり、傾転量
の増加と共に吐出量は増加する。この斜板の傾転量には
構造から定まる最大傾転量があり、この最大傾転量で油
圧ポンプの吐出量も最大となる。また、油圧ポンプの駆
動は原動機により行われるが、油圧ポンプの入力トルク
が原動機の出力トルクを超えると、原動機の回転数が低
下し、最悪の場合は失速する。そこで、このような事態
を避けるため、一般的に油圧ポンプに入力トルクレギュ
レータが設けられ、油圧ポンプの入力トルクが原動機の
出力トルクを超えないように斜板傾転量の最大値を制限
し、吐出量を制御する入力トルク制限制御が行われる。
このように、油圧ポンプには、構造上定まる最大吐出量
と入力トルク制限制御により制限される最大吐出量があ
り、いずれにしても油圧ポンプの吐出量には限度即ち最
大吐出可能流量がある。
従って、複数の油圧アクチュエータの複合操作時、操作
レバーで指令される要求流量の合計が油圧ポンプの最大
吐出可能流量よりも大きくなった場合には、ロードセン
シング制御で吐出量（傾転量）を増加しようとしても、
吐出量は増加できなくなる。即ち、油圧ポンプの吐出量
が飽和する。その結果、油圧ポンプの吐出圧力が低下
し、最大負荷圧力に対して一定差圧が確保できなくな
る。このため、低圧側の油圧アクチュエータにポンプ吐
出流量の大部分が流れ、高圧側の油圧アクチュエータに
圧油が供給されなくなり、円滑な複合操作ができなくな
るという問題が生じる。
DE−A1−3422165（特開昭60−11706号に対応）には、こ
のような問題を解決するため、圧力補償付流量制御弁の
それぞれの圧力補償弁に対向するパイロット室を追加
し、開弁方向に作用するパイロット室に油圧ポンプの吐
出圧力を導き、閉弁方向に作用するパイロット室に複数
の油圧アクチュエータの最大負荷圧力を導く回路構成を
採用することが提案されている。これにより、操作レバ
ーで指令される複数の油圧アクチュエータの要求流量の
合計が油圧ポンプの最大吐出量よりも大きくなる場合に
は、油圧ポンプの吐出圧力の低下に従ってそれぞれの圧
力補償弁の絞り開度が同じ割合で減少され、各流量制御
弁の絞り開度（要求流量）の比率に応じて流量が制限さ
れる。このため、高圧側の油圧アクチュエータにも確実
に圧油が供給され、複合操作が確実に行える。
ここで圧力補償付流量制御弁では、操作レバーの操作信
号により与えられる流量制御弁の絞り開度指令値と圧力
補償弁に与えられる流量制御弁の前後差圧指令値により
その圧力補償付流量制御弁が油圧アクチュエータに流す
べき流量である消費可能流量が定まり、この消費可能流
量となるように流量制御弁の絞り開度と圧力補償弁の絞
り開度を制御して実際に圧力補償付流量制御弁を流れる
流量即ち油圧アクチュエータの消費流量を制御する。上
記従来例においては、流量制御弁の前後差圧指令値は油
圧ポンプの吐出圧力と油圧アクチュエータの最大負荷圧
力とを対向して導き両者の差圧を作用させるという形
で、圧力補償弁に直接に油圧的に与えられている。そし
て、全ての圧力補償弁の差圧指令値を制限することによ
り全ての油圧アクチュエータの総消費可能流量を補正
（減少）し、その結果、油圧アクチュエータで実際に消
費される総流量を減少している。このことから、本明細
書ではこの制御のことを総消費可能流量補正制御と呼
ぶ。なお、この従来例の総消費可能流量補正制御におい
ては、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧は操作レ
バーで指令される要求流量に対する油圧ポンプの実際の
吐出圧力の不足分に対応して減少するので、総消費可能
流量は常に油圧アクチュエータの実際の消費流量と一致
している。
また、上記従来例では圧力補償付流量制御弁の総消費可
能流量補正制御を行うのに、圧力補償弁を制御し流量制
御弁の前後差圧指令値を制限したが、流量制御弁の絞り
開度指定値である操作信号を制限してもよく、特開昭62
−159802号公報、特公昭62−46724号公報、特開昭64−6
501号公報、特開昭62−75107号公報にはそのような従来
例が記載されている。
特開昭62−159802号公報に記載の従来例では、ポテンシ
ョメータの設定電圧（操作信号）の和電圧から求めた総
要求流量と、油圧ポンプの状態量から計算で求めた油圧
ポンプの吐出量との比を求め、その比に応じてポテンシ
ョメータの電源電圧を下げることでポテンショメータの
設定電圧（操作信号）を減じ、流量制御弁の操作量を一
律に減じている。
特公昭62−46724号公報に記載の従来例では、油圧ポン
プの吐出圧力と油圧アクチュエータの最大負荷圧力との
差圧信号を用い、差圧の減少に伴ってパイロット操作弁
（操作手段）の元圧を下げることでパイロット操作弁の
出力圧（操作信号）を減じ、流量制御弁の操作量を一律
に減じている。
特開昭64−6501号公報記載の従来例では、油圧ポンプの
吐出圧力と油圧アクチュエータの最大負荷圧力との差圧
信号から補正係数を求め、電気式の操作レバーからの操
作信号の補正係数を乗じることで操作信号を減じ、流量
制御弁の操作量を一律に減じている。
特開昭62−75107号公報に記載の従来例では、電気式の
操作レバーからの指令値（操作信号）の総和から求めた
総要求流量と、油圧ポンプの状態量から計算で求めた油
圧ポンプの吐出量との比を求め、その比を用いて操作信
号を減じ、流量制御弁の操作量を一律に減じている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、DE−A1−3422165に記載の従来例では、油圧
ポンプの吐出圧力と油圧アクチュエータの最大負荷圧力
との差圧で直接、圧力補償付流量制御弁を制御し、総消
費可能流量補正制御を行っている。このため、ロードセ
ンシング制御の応答遅れなど、油圧ポンプの吐出量が飽
和していないのにポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差
圧が低下した場合にも圧力補償付流量制御弁の総消費可
能流量補正制御が行われ、それに伴って次のようの問題
が生じていた。
即ち、ロードセンシング制御は油圧ポンプの吐出量を制
御し、差圧を一定に保持するものであるが、この油圧ポ
ンプの吐出量を制御は種々の機構を介して行われるた
め、その応答速度が圧力補償付流量制御弁の総消費可能
流量補正制御の応答速度に比べて遅い。このため、操作
レバーを操作して油圧アクチュエータへの圧油の供給を
開始し又は供給量を増加させ、その瞬間ポンプの吐出圧
力が低下した場合、油圧ポンプの吐出量が飽和していな
いのに総消費可能流量補正制御による圧力補償付流量制
御弁の通過流量の制限が行われる。このため、過渡的期
間においては、操作レバーを操作して流量を増加しよう
としたにも係わらず、流量が増加せず、操作性が損ねら
れるという問題を生じる。
また、同様の場合、総消費可能流量補正制御により弁通
過流量が制限された後、ロードセンシング制御でポンプ
吐出量が増加し、吐出圧力が上昇し、その後、総消費可
能流量補正制御が解除され弁通過流量が増加し、この流
量増加の結果油圧ポンプの吐出圧力が減少し、再び、ロ
ードセンシング制御でポンプ吐出量が増加する前に総消
費可能流量補正制御により弁通過流量の制限が行われる
という状態を繰り返す。即ち、ロードセンシング制御と
総消費可能流量補正制御が干渉し、ハンチング現象を起
こす。このため、安定した制御が行えないという問題が
あった。
更に、油圧ポンプの吐出量が飽和して総消費可能流量補
正制御を行うときでも、油圧ポンプの吐出圧力と油圧ア
クチュエータの最大負荷圧力との差圧を用いて圧力補償
弁を制御するため、LS差圧が低下してからでないと総消
費可能流量補正制御が行えない。このため、油圧ポンプ
の吐出量飽和後、過渡的期間において総消費可能流量補
正制御が行われず、この間、高圧側の油圧アクチュエー
タに圧油が供給されなくなり、円滑な複合操作ができな
くなる。
また、特公昭62−46724号公報及び特開昭64−6501号公
報に記載の従来例では、油圧ポンプの吐出圧力と油圧ア
クチュエータの最大負荷圧力との差圧信号を用いて総消
費可能流量補正制御を行っているので、上記従来例と同
様の問題がある。
特開昭62−159802号公報及び特開昭62−75107号公報に
記載の従来例では、油圧ポンプの吐出量の飽和を把握す
るのに、操作信号の総和から求めた総要求流量と油圧ポ
ンプの状態量から計算で求めた油圧ポンプの吐出量との
比で推測している。しかし、油圧ポンプやその吐出量制
御手段には製造時の寸法のばらつきや経年変化或いは稼
動時のポンプ効率の変化等による誤差があり、油圧ポン
プの状態量から計算で求めた油圧ポンプの吐出量が実際
の吐出量に一致する保証はない。このため、油圧ポンプ
の吐出量が飽和してないのに飽和していると判断した
り、飽和しているのに飽和していないと判断することが
起こり、特に後者の場合は油圧ポンプの吐出量が飽和し
ているのに総消費可能流量補正制御が行われないという
問題が生じる。
本発明の目的は、油圧ポンプの吐出量の飽和に同期して
油圧ポンプの吐出量が飽和したときのみ圧力補償付流量
制御弁の総消費可能流量補正制御を行うことにより、総
消費可能流量補正制御に際しての優れた操作性を確保
し、かつハンチング現象の生じない安定した制御が行え
る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〕
上記目的は、少なくとも１つの油圧ポンプと、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複数の油
圧アクチュエータと、油圧ポンプと各油圧アクチュエー
タの間に接続され、操作手段の操作信号に応じて油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量を制御する圧力補
償付流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出量を制御する
吐出量制御手段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、油圧ポンプの吐出圧力と複数の
油圧アクチュエータの最大負荷圧力との差圧を検出する
第１の検出手段と、油圧ポンプの吐出圧力を検出する第
２の検出手段と、前記第１の検出手段の差圧信号からそ
の差圧を一定に保持する油圧ポンプの差圧目標吐出量Ｑ
Δｐを演算する第１の手段と、少なくとも前記第２の検
出手段の差圧信号と予め設定された油圧ポンプの入力制
限関数から油圧ポンプの入力制限目標吐出量ＱTを演算
する第２の手段と、前記差圧目標吐出量ＱΔｐと入力制
限目標吐出量ＱTの小さい方を油圧ポンプの吐出量目標
値Qoとして選択し、油圧ポンプの吐出量が該入力制限目
標吐出量ＱTを超えないように前記吐出量制御手段を制
御する第３の手段と、前記第３の手段で前記入力制限目
標吐出量ＱTが選択されたときに、少なくとも前記差圧
目標吐出量ＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTの偏差ΔＱ
に基づいて前記油圧アクチュエータの総消費可能流量を
制限するための補正値Qnsを演算し、この補正値Qnsに基
いて前記圧力補償付流量制御弁を制御する第４の手段と
を備えることによって達成される。
前記第４の手段は前記補正値Qnsにより圧力補償付流量
制御弁の圧力補償弁を制御してもよい。また、代わり
に、前記補正値Qnsより操作信号補正係数αを演算し、
この操作信号補正係数αにより前記操作手段の操作信号
を補正し、この補正した操作信号により前記圧力補償付
流量制御弁を制御してもよい。
前記第３の手段は、前記補正値Qnsが零のときは、前記
差圧目標吐出量ＱΔｐを前記油圧ポンプの吐出量目標値
Qoとして選択してもよい。
また、前記第４の手段は、更に、前記目標吐出量偏差Δ
Ｑからその偏差を零にするための補正値Qnsの増分値ΔQ
nsを演算し、この値を前回演算された補正値Qns−１に
加算して補正値Qnsを求める積分型の演算手段と、前記
補正値Qnsが負の値のときはQns＝０にするリミッタ手段
とを有することができる。
また、前記第１の手段が、前記第１の検出手段の差圧信
号と予め設定された目標差圧の差圧偏差ΔＰ′を演算す
る加算手段を有し、前記第４の手段は、更に、前記差圧
偏差ΔＰ′が正のときは零を出力し、負のときは該差圧
偏差ΔＰ′に等しい値ΔＰ″を出力するフィルタ手段
と、前記目標吐出量偏差ΔＱが負のときは前記フィルタ
手段の出力ΔＰ″を選択し、前記目標吐出量偏差ΔＱが
正のときは前記加算手段の出力ΔＰ′を選択する選択手
段と、前記選択手段で選択された値ΔＰ″又はΔＰ′か
ら前記補正値Qnsを演算する演算手段とを有していても
よい。
前記第４の手段は、更に、前記補正値Qnsと予め設定さ
れたオフセット値との偏差を演算し、その結果得られた
値Qnsoを最終的な補正値として出力するようにしてもよ
い。
また、前記第１の手段は、前記第１の検出手段の差圧信
号からその差圧を一定に保持するための差圧目標吐出量
ＱΔｐの増分値ΔＱΔｐを演算し、この値を前回演算さ
れた差圧目標吐出量Qo−１に加算して差圧目標吐出量Ｑ
Δｐを求める積分型の演算手段であり、前記第２の手段
は、前記第２の検出手段の圧力信号を前記油圧ポンプの
入力制限関数から求めた目標吐出圧力Prに制御するため
の入力制限目標吐出量ＱTの増分値ΔQpsを演算し、この
値を前回演算された入力制限目標吐出量Qo−１に加算し
て入力制限目標吐出量ＱTを求める積分型の演算手段で
あり、前記第３の手段は、前記差圧目標吐出量ＱΔｐの
増分値ΔＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTの増分値ΔQps
の小さい方を選択して前記差圧目標吐出量ＱΔｐと入力
制限目標吐出量ＱTの小さい方を選択する手段であって
もよい。
更に、前記第２の手段の入力制限関数が前記油圧ポンプ
の吐出圧力をパラメータとした入力トルク制限関数であ
り、第２の手段は、前記第２の検出手段の圧力信号と該
入力トルク制限関数とから前記油圧ポンプの入力制限目
標吐出量ＱTを演算してもよい。また、代わりに、前記
第２の手段の入力制限関数が前回演算された入力制限目
標吐出量をパラメータとした入力トルク制限関数であ
り、該第２の手段は、前回演算された入力制限目標吐出
量と該入力トルク制限関数とから現在許容できる目標吐
出圧力Prを演算し、前記第２の検出手段の圧力信号と該
目標吐出圧力Prの差圧から前記油圧ポンプの入力制限目
標吐出量ＱTを演算してもよい。更に、前記油圧ポンプ
を駆動する原動機の目標回転数と実際の回転数の偏差を
求める第３の検出手段をさらに備え、前記第２の手段の
入力制限関数が前記油圧ポンプの吐出圧力及び入力制限
目標吐出量のいずれか一方と前記原動機の回転数偏差と
をパラメータとした入力トルク制限関数であり、第２の
手段は、前記第２の検出手段の圧力信号及び前記第３の
検出手段の回転数偏差信号と前記入力トルク制限関数と
から前記油圧ポンプの入力制限目標値ＱTを演算しても
よい。
〔作用〕
このように構成された本発明においては、第１の手段で
演算された差圧目標吐出量ＱΔｐが第２の手段で演算さ
れた入力制限目標吐出量ＱTより小さいとき、すなわち
油圧ポンプの吐出量が飽和していないときは、第３の手
段で差圧目標吐出量ＱΔｐが吐出量目標値Qoとして選択
され、油圧ポンプの吐出圧力と複数の油圧アクチュエー
タの最大負荷圧力との差圧が差圧目標吐出量ＱΔｐとな
るように油圧ポンプの吐出量が制御され、ロードセンシ
ング制御が行われる。このとき第４の手段では、第３の
手段で入力制限目標吐出量ＱTが選択されていないので
補正値Qnsは演算されず、流量制御弁の通過流量を制限
する総消費可能流量補正制御は行われない。
一方、第１の手段で演算された差圧目標吐出量ＱΔｐが
第２の手段で演算された入力制限目標吐出量ＱTより大
きくなると、すなわち油圧ポンプの吐出が飽和すると、
第３の手段で入力制限目標吐出量ＱTが吐出量目標値Qo
として選択され、油圧ポンプの吐出量は入力制限目標吐
出量ＱTとなるように制限制御されるとともに、第４の
手段では、第３の手段で入力制限目標吐出量ＱTが選択
されているので補正値Qnsが演算され、流量制御弁の通
過流量を制限する総消費可能流量補正制御が行われる。
以上のように本発明においては、油圧ポンプの目標吐出
量ＱΔp,QTの演算値を用いて油圧ポンプの吐出量制御を
行い、この油圧ポンプの吐出量制御で求めた演算値を利
用して総消費可能流量補正制御を行うことにより、油圧
ポンプの吐出量の飽和に同期して油圧ポンプの吐出量が
飽和したときにのみ圧力補償付流量制御弁の総消費可能
流量補正制御を行えるようになった。このため、ロード
センシング制御の応答遅れなどで、油圧ポンプの吐出量
が飽和していないときにポンプ吐出圧力と最大負荷圧力
との差圧が低下したとしても圧力補償付流量制御弁の総
消費可能流量補正制御は行われず、また、油圧ポンプの
吐出量が飽和して総消費可能流量補正制御を行う場合で
も、総消費可能流量補正制御が始まる前に過渡的にポン
プ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧が低下することがな
くなる。また、油圧ポンプや吐出量制御手段の製造時の
寸法のばらつきや経年変化或いは稼動時のポンプ効率の
変化等による誤差に係わらず、油圧ポンプの吐出量が飽
和したときには確実に総消費可能流量補正制御が行える
ので、油圧ポンプの吐出量が飽和しているのに総消費可
能流量補正制御が行われないということがなくなる。こ
れらの結果、油圧アクチュエータへの供給流量の滑らか
な増減が可能となり、総消費可能流量補正制御に際して
の操作性が向上する。また、ロードセンシング制御と総
消費可能流量補正制御の干渉によるハンチング現象が起
こらず、安定した制御が行える。
本発明において、第４の手段を補正値Qnsにより圧力補
償付流量制御弁の圧力補償弁を制御するようにした場合
には、操作手段の操作信号により与えられる流量制御弁
の絞り開度指令値と第４の手段を補正値Qnsにより圧力
補償弁に与えられる流量制御弁の前後差圧指令値によ
り、その圧力補償付流量制御弁が油圧アクチュエータに
流すべき流量である消費可能流量が定まる。これに対
し、補正値Qnsより操作信号補正係数αを演算し、この
操作信号補正係数αにより操作手段の操作信号を補正し
圧力補償付流量制御弁を制御するようにした場合には、
補正後の操作信号により与えられる流量制御弁の絞り開
度指令値に前後差圧指令値が内在しており、補正操作信
号（絞り開度指令値）により消費可能流量が定まる。
前記第１の手段及び第２の演算手段を積分型にした場合
には、油圧ポンプが差圧目標吐出量ＱΔｐに制御されて
いる状態から入力目標吐出量ＱTへの制御に移るとき、
又はその逆のとき、新しい目標吐出量Qoが必ず前回の目
標吐出量Qo−１から演算されており、目標吐出量が滑ら
かに推移する。このため、制御が移るときに油圧ポンプ
が急激な動きをせず、より安定した制御が行える。
更に、前記第４の手段で、更に、補正値Qnsと予め設定
されたオフセット値との偏差を演算し、その結果得られ
た値Qnsoを最終的な補正値とした場合には、Qnsoによっ
て制御された圧力補償付流量制御弁が定める総消費可能
流量はオフセット値に対応した流量分だけ油圧ポンプの
最大吐出可能流量より大きくなり、それに対応して油圧
ポンプの吐出量には低圧側油圧アクチュエータに流れる
自由流量部分が生じる。しかしながら、この場合でも、
高圧側油圧アクチュエータにも確実に圧油が供給され、
複合操作は行える。また、オフセット値に対応した自由
流量部分は、総消費可能流量補正制御に自由度を持たせ
ることであり、それを有利に利用することができる。例
えば負荷圧力が相互に影響し合った方が良い、２つの走
行モータで直進走行を行う場合等の適用例では、その自
由流量部分が低圧側の油圧アクチュエータに流れ、直進
走行が確実に行なえるようになる等、厳密に総消費可能
流量補正制御した場合に生じるであろう不具合を解消す
ることができる。
なお、従来例（DE−A1−3422165）の総消費可能流量補
正制御では、前述のように圧力補償付流量制御弁をポン
プ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧で直接制御している
ため、総消費可能流量は実際の消費流量に一致する。こ
れに対し、本発明の総消費可能流量補正制御では、演算
上の値を用いて圧力補償付流量制御弁を制御するため、
総消費可能流量は任意に定めることができ、上述したよ
うに、総消費可能流量が油圧ポンプの吐出量より大きく
なるように制御することもでき、この場合は、総消費可
能流量は実際の総消費流量より大きくなる。更に、従来
例では、圧力補償弁（複数）の絞り開度を同じ割合で減
少していたが、本発明では、これだけでなく、圧力補償
付流量制御弁の複合絞り開度を多少異なった割合で減少
することもできる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の好適実施例を説明する。
第１図にはロードセンシング油圧駆動回路及び制御装置
の全体構成が示されている。まずロードセンシング油圧
駆動回路について説明する。この油圧駆動回路は、例え
ば斜板式の可変容量型油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ
１からの圧油により駆動される第１及び第２の油圧アク
チュエータ2,3と、油圧ポンプ１と第１の油圧アクチュ
エータ２との間に配置され、油圧ポンプ１から第１の油
圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び流れ方向
を制御する第１の流量制御弁４及び第１の圧力補償用補
助弁６と、油圧ポンプ１と第２の油圧アクチュエータ３
との間に配置され、油圧ポンプ１から第２の油圧アクチ
ュエータに供給される圧油の流量及び流れ方向を制御す
る第２の流量制御弁５及び第２の圧力補償用補助弁７と
からなっている。
第１の圧力補償弁６は、その入口側においては圧油の供
給管路20を介して油圧ポンプ１に接続され、出口側はチ
ェック弁22を経て流量制御弁４に接続される。流量制御
弁４は、その入口側は圧力補償弁６に接続されると共に
戻り管路24を介してタンク10に接続され、出口側は主管
路25,26を介して第１の油圧アクチュエータ２に接続さ
れる。
第２の圧力補償弁７は、入口側は管路21及び圧油供給管
路20を介して油圧ポンプ１に接続され、出口側はチェッ
ク弁23を経て流量制御弁５に接続される。流量制御弁５
の入口側は圧力補償弁７に接続されると共に戻り管路29
を介してタンク10に接続され、出口側は主管路27,28を
介して第２の油圧アクチュエータ３に接続される。
圧力補償弁６は２つの閉止方向作動パイロット圧力室6
a,6bとこれに対向する１つの解放方向作動パイロット室
6cとを備えた油圧パイロット方式であり、２つの閉止方
向作動パイロット圧力室6a,6bの１つ6aには、流量制御
弁４の入口圧力を管路30を介し、他の圧力室6bには後述
する電磁比例制御弁９の出力圧力が管路31を介して印加
され、解放方向作動パイロット圧力室6cには後述する流
量制御弁４と第１のアクチュエータ２との間の圧力が管
路32aを介して印加される。また圧力補償弁６にはこの
弁を常時解放方向に付勢するばね6dが設けらている。
圧力補償弁７も同様に構成されている。即ち、圧力補償
弁７は２つの閉止方向作動パイロット圧力室7a,7bとこ
れに対向する１つの解放方向作動パイロット室7cとを備
えた油圧パイロット方式であり、２つの閉止方向作動パ
イロット圧力室7a,7bの１つ7aには、流量制御弁５の入
口圧力を管路33を介し、他の圧力室7bには電磁比例制御
弁９の出力圧力が管路34を介して印加され、解放方向作
動パイロット圧力室7cには流量制御弁５と第２のアクチ
ュエータ３との間の圧力が管路35aを介して印加され
る。また圧力補償弁７にはこの弁を常時解放方向に付勢
するばね7dが設けらている。
圧力補償弁６の動作を説明する。電磁比例制御弁９の圧
力が０（ゼロ）のときには、圧力補償弁６は流量制御弁
４の入口圧力が管路30よりパイロット室6aに導入され、
それに対向して流量制御弁４の出口圧力が管路32aより
パイロット室6cに導入され、かつばね6dで付勢してい
る。このため圧力補償弁６は、流量制御弁４の入口圧力
と出口圧力との差圧がばね6dの相当圧力で一定になるよ
うに、常に油圧ポンプ１からの流量を制御する。このた
め流量制御弁４を流れる流量は、油圧ポンプ１の吐出管
路20と油圧アクチュエータ２の主管路25又は26の圧力差
が変化しても変化しない。即ち圧力補償流量制御弁の機
能を果たす。圧力補償弁７も同様に動作する。
ところで電磁比例制御弁９で圧力が出力されると、この
圧力は管路31,34を介し圧力補償弁6,7に伝達されるの
で、対峙するばね6d,7dの付勢力を打ち消す方向に働
く。即ち管路31,34の圧力上昇に比例して流量制御弁4,5
の入口圧力と出口圧力との差圧が少なくなるように制御
され、流量制御弁4,5を流れる流量は減少する。このよ
うに電磁比例制御弁９の圧力を制御することにより流量
制御弁4,5の流量を制限することができ、流量制御弁4,5
の総消費可能流量補正制御を行うことができる。
流量制御弁4,5は、図示実施例では油圧パイロット操作
方式の弁であり、パイロット管路36a,36b及び37a,37bに
接続されたパイロット室を有し、操作レバー（図示せ
ず）の操作信号に応じてこれらパイロット管路に伝えら
れるパイロット油圧により制御されるようになってい
る。
ここで、流量制御弁４と圧力補償弁６は両者が組み合わ
さって１つの圧力補償付流量制御弁を構成しており、操
作レバー（図示せず）の操作信号は流量制御弁４の絞り
開度指令値を与え、電磁比例制御弁９により圧力補償弁
６に与えられる圧力とばね6dの設定値は流量制御弁４の
前後差圧指令値を与えている。そして、この流量制御弁
４の絞り開度指令値と流量制御弁の前後差圧指令値によ
りその圧力補償付流量制御弁4,6が油圧アクチュエータ
２に流すべき流量である消費可能流量が定まり、この消
費可能流量となるように流量制御弁の絞り開度と圧力補
償弁の絞り開度が制御される結果、実際に圧力補償付流
量制御弁を流れる流量即ち油圧アクチュエータの消費流
量が制御される。
流量制御弁５と圧力補償弁７が組み合わさって構成する
圧力補償付流量制御弁の場合も同様である。
また流量制御弁4,5には、それぞれ第１及び第２の油圧
アクチュエータ2,3の負荷を拾うためのパイロット管路3
2,35が接続され、流量制御弁4,5の内部において、中立
時には戻り管路24,29に、操作時は油圧ポンプ１と結合
される油圧アクチュエータ2,3の主管路側と連通するよ
うに構成されている。
管路32,35のパイロット圧力は高圧選択弁12により高圧
側が選択された後、管路38を介して差圧計43に導かれ
る。差圧計43にはまた、管路39を介して油圧ポンプ１の
吐出圧力が導かれる。差圧計43は油圧ポンプ１の吐出圧
力と最高負荷圧力との差圧を検出し、差圧信号ΔＰを出
力する。
差圧計43は、一例として第２図に示すように構成を有し
ている。すなわち差圧計43は、管路39,38にそれぞれ接
続される圧油の供給ポート47,48及びタンク10に管路41
を介して接続される圧油の排出ポート49を有するボデー
50と、ボデー50に取り付けられたシリンダ51と、シリン
ダ51内に収容され、供給ポート47,48からの２つの圧力
を受ける対向した、等しい面積の受圧部52a,52bを持つ
ピストン52と、非磁性体からなり、ピストン52の変位と
力を伝えるシャフト53と、シリンダ51内に収容され、ピ
ストン52の力を受けその力に比例した変位をピストン52
に与えるスプリング54と、非磁性体からなり、シリンダ
51に取り付けられたケース55と、磁性体からなり、シャ
フト53の先端に取り付けられかつケース55内に収容さ
れ、ケース55内でピストン52と同じ変位をするコア56
と、ケース55の外周に固着され、コア56の変位を電気信
号に変換する変位センサ57と、シリンダ51に取り付けら
れたカバー58内に収容され、変位センサ57からの電気信
号を増幅し、外部へ出力するアンプ59と、ピストン52と
ボデー50との間に配装されたスプリング60とからなって
いる。
このように構成された差圧計43において、供給ポート4
7,48を通じてポンプ吐出圧力Ｐ及び最大負荷圧力Pamが
ピストン52の受圧部52a,52bに作用する。このとき受圧
面積をＡとすると、Ｐ＞Pamなので、ピストン52にはＡ
×（Ｐ−Pam）の力が図の上方に作用する。この力によ
りピストン52は、予め圧縮された状態でそのピストンを
弾性支持するスプリング54,60に抗して変位し、コア56
も同様に変位する。スプリング54,60のばね定数をK1,K2
とすると、この変位をＳは、 Ｓ＝Ａ×（Ｐ−Pam）／（K1−K2） となる。変位センサ57はこの変位を電気信号に変換し、
アンプ59で増幅し出力する。変位センサ57は、変位する
コア56の部分に油が存在するため非接触式がよく、例え
ば差動トランス方式または磁気抵抗素子方式にされてい
る。この理由によりシャフト53及びケース55は非磁性体
からなっている。またこれらの方式の変位センサは、い
ずれも変位Ｓに対する電気信号レベルＥの関係は直線性
がよく、一次比例関係にある。従って比例定数をＫとす
ると、電気信号レベルＥは、 Ｅ＝Ｋ・Ｓ ＝｛Ｋ・A/（K1−K2）｝（Ｐ−Pam） となる。ここでA,K1,K2は全て定数なので、電気信号レ
ベルＥはポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧（Ｐ−
Pam）に比例した値となり、差圧信号ΔＰを得ることが
できる。
このように２つの圧力の差圧をピストン52の対向した受
圧部で作用させるため、それぞれの圧力を別々の圧力セ
ンサに導きそれぞれの電気信号を得、その後それらの差
を求めて差圧に相当する電気信号を得る場合のような、
圧力センサにおける圧力に対する出力の非直線性及び圧
力の増減に対するヒステリシスに基づく誤差が発生する
ことがなく、差圧を高圧化でも高精度に測定することが
できる。
なお図示実施例においては、差圧計43はＰ＞Pamの時の
差圧を測定できればよいので、スプリング60はなくても
よく、この場合は構造が簡単になり、このときの出力電
気信号レベルＥと差圧との関係は、 Ｅ＝｛Ｋ・A/K1｝（Ｐ−Pam） となる。
再び第１図に戻って、油圧ポンプ１の圧油供給管路20に
は油圧ポンプ１の吐出圧力を検出し、圧力信号Ｐを出力
する圧力検出器14が接続され、油圧ポンプ１には斜板等
の押しのけ容積可変機構の斜転角を検出し、傾転角信号
θＱを出力する傾転角度計15が設けられている。本実施
例においては油圧ポンプ１の回転数はほぼ一定に制御さ
ているとすれば、傾転角信号θＱは油圧ポンプ１の吐出
量を表わす。
油圧ポンプ１の吐出量は、押しのけ容積可変機構に連携
された吐出量制御装置16によって制御される。吐出量制
御装置16は、例えば第３図に示すように電気−油圧サー
ボ式油圧駆動装置として構成することができる。
即ち吐出量制御装置16は、斜板若しくは斜軸等よりなる
可変容量型油圧ポンプ１の押しのけ容量可変機構16aを
駆動するサーボピストン16bを有し、サーボピストン16b
はサーボシリンダ16c内に収納されている。サーボシリ
ンダ16のシリンダ室はサーボピストン16bによって左側
室16d及び右側室16eに区分されており、左側室16dの断
面積Ｄは右側室16eの断面積ｄよりも大きく形成されて
いる。
８は前記サーボピストン16に圧油を供給する油圧源であ
り、油圧源８とサーボシリンダ16cの左側室16dは管路16
fを介して連絡され、油圧源８とサーボシリンダ16cの右
側室16eは管路16iを介して連絡されており、管路16f,16
iは戻り管路16jを介してタンク10に連絡されている。油
圧源８とサーボシリンダ16cの左側室16dとを連絡する管
路16fには電磁弁16gが介設され、戻り管路16jには電磁
弁16hが介設されている。これらの電磁弁16g,16h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、後述する制御ユニット40からのロード
センシング制御信号Ｑ′ｏにより切換えられる。
このように構成において、電磁弁16g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16cの
左側室16dが油圧源８と連通し、左側室16dと右側室16e
の面積差によってサーボピストン16bが第３図で見て右
方に移動する。これにより油圧ポンプ１の押しのけ容量
可変機構16aの傾転角が増大し、吐出量が増加する。ま
た、電磁弁16g及び電磁弁16h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16dの油路が遮断
され、サーボピストン16b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の押しのけ容量可変
機構16aの傾転角が一定に保持され、吐出量が一定に保
持される。また、電磁弁16hが励磁（オン）されて切換
位置Ｂに切り換わると、左側室16dとタンク10とが連通
して左側室16dの圧力が低下し、サーボピストン16bは右
側室16eの圧力により、第３図左方に移動される。これ
により油圧ポンプ１の押しのけ容量可変機構16aの傾転
角が減少し、吐出量も減少する。
このように電磁弁16g,16hをオンオフ制御し、油圧ポン
プ１の傾転角を制御することにより、傾転角度計15の出
力である傾転角信号Ｑθが後述するごとく制御ユニット
40で演算された目標吐出量Qoに等しくなるように制御さ
れる。
電磁比例制御弁９は一例として第４図に示すように構成
することができる。この電磁比例制御弁は電磁比例減圧
弁で構成した例であり、比例ソレノイド部62と減圧弁部
63とを備えている。比例ソレノイド部62は比例ソレノイ
ドと鉄心（いずれも図示せず）からなる既知の構造を有
し、比例ソレノイドは端子64a,64bを有している。この
端子64a,62bに後述する制御ユニット40からの総消費可
能流量補正制御信号Qnsが入力される。
減圧弁部63は、補助ポンプ８に供給管路66を介して接続
される圧油の供給ポート67及びタンク10に戻り管路68を
介して接続される圧油の排出ポート69並びにパイロット
管路31,34に接続される圧油の出力ポート70を有するボ
デー71と、ボデー71内に配置された、相対する端面72a,
72bを有しかつ内部通路72cの形成されたスプール72と、
一端において比例ソレノイド部62の鉄心と係合し他端に
おいてスプール72の端面72aに当接する押し棒73とから
なっている。
端子64a,64bから比例ソレノイドへ電流が供給される
と、比例ソレノイド部62の鉄心にはこれに比例した力が
与えられ、この力は鉄心と係合した押し棒73を介してス
プール72の端面72aに伝えられる。これによりスプール7
2は図示の位置から右方に移動し、内部通路72cと供給ポ
ート67とを連通させ、供給ポート67と出力ポート70とが
内部通路72cを介して連通する。この結果、出力ポート7
0内の油圧は上昇し、スプール72の端面72bに作用する力
も上昇する。この力が押し棒73の押圧力（比例ソレノイ
ド部62の鉄心に与えられた力）より大きくなると、スプ
ール72は左方に移動し、内部通路72cと排出ポート69と
は連通し、出力ポート70と排出ポート69とはこの内部通
路72cを介して連通する。これにより出力ポート70の油
圧は減少し、端面72bの受ける力も減少する。この力が
押し棒73の押圧力よりも小さくなると、スプール72は再
び図の右方へ移動する。
このように、源圧弁部63のスプール72は比例ソレノイド
部62の鉄心に与えられた力を受けて差動するので、結
局、出力ポート70には比例ソレノイドへ供給された電流
のレベルに比例した圧力が発生し、この圧力が前述した
圧力補償弁6,7のパイロット室6b,7bに出力される。
なお供給管路66の圧力はリリーフ弁11により常に設定さ
れた一定圧力となるように構成されている。
再び第１図に戻り、圧力検出器14からの圧力信号Ｐ、傾
転角度計15からの傾転角信号Ｑθ及び差圧計43からの差
圧信号ΔＰは制御ユニット40に入力され、制御ユニット
40はこの入力信号に基づき総消費可能流量補正制御信号
Qns及びロードセンシング制御信号Ｑ′ｏを作成し、そ
れぞれ電磁比例制御弁９及び吐出量制御装置16に出力す
る。
制御ユニット40はマイクロコンピュータで構成され、第
５図に示すように、前記圧力検出器14から出力される圧
力信号Ｐと、傾転角度計15から出力される傾転角信号Ｑ
θと、差圧計43から出力される差圧信号ΔＰとをデジタ
ル信号に変換するA/Dコンバータ40aと、中央演算装置40
bと、制御手順のプログラムを格納するメモリ40cと、出
力用のD/A変換器40dと、出力用のI/Oインタフェイス40e
と、前記電磁比例制御弁９に接続される増幅器40fと、
前記電磁弁16g,16hに接続される増幅器40g,40hとを備え
ている。
この制御ユニット40は、圧力検出器14から出力される圧
力信号Ｐと、傾転角度計15から出力される傾転角信号Ｑ
θと、差圧計43から出力される差圧信号ΔＰとから、メ
モリ40cに格納された制御手順プログラムに基づいて可
変容量型油圧ポンプ１の吐出量目標値Qoを演算し、ロー
ドセンシング制御指令信号Ｑ′ｏをI/Oインターフェイ
ス40eを経て増幅器40g,40hから吐出量制御装置16の電磁
弁16g,16hに出力する。これにより吐出量制御装置16で
は、前述したように傾転角度計15の出力である傾転角信
号Ｑθが当該吐出量目標値Qoに等しくなるようサーボピ
ストン３の位置を、電気−油圧サーボを用いたオンオフ
サーボで制御する。また制御ユニット40は、メモリ40c
に格納された制御手順プログラムに基づいて総消費可能
流量補正値を演算し、その指令信号QnsをD/A変換器40d
を経て増幅器40fから電磁比例制御弁９に出力する。こ
れにより電磁比例制御弁９では、前述したように指令信
号Qnsに比例した圧力を発生する。
次に制御ユニット40で吐出量制御装置16により油圧ポン
プ１の吐出量を制御し、ロードセンシング制御を行う処
理内容（吐出量目標値Qoの演算手順）及び電磁比例弁９
により圧力補償弁6,7を制御して総消費可能流量補正制
御を行う処理内容（総消費可能流量補正値Qnsの演算手
順）を第６図を参照して説明する。第６図は制御ユニッ
ト40のメモリ40cに格納されている制御手順プログラム
をフローチャートで示すものである。
まず手順100で、圧力検出器14、傾転角度計15及び差圧
計43の出力から油圧駆動系の状態量として油圧ポンプ１
の吐出圧力Ｐ、油圧ポンプ１の傾転量Ｑθ、負荷の最高
圧力Pamと吐出圧力Ｐの差圧ΔＰを読み込み、記憶す
る。
続いて手順101で圧力検出器14の圧力信号Ｐと予め入力
されている入力トルク制限関数ｆ（Ｐ）とから入力制限
目標吐出量ＱTを決定する。第７図に入力トルク制限関
数を示す。第７図における横軸は吐出圧力Ｐであり、縦
軸は入力トルク制限関数ｆ（Ｐ）に基づく入力制限目標
吐出量ＱTである。油圧ポンプ１の入力トルクは油圧ポ
ンプ１の傾転量Ｑθと吐出圧力Ｐの積に比例する。従っ
て入力トルク制限関数ｆ（Ｐ）は双曲線または近似双曲
線を用いる。即ち ただしＴP：入力制限トルク κ：比例定数 の式で表わされるような関数である。
この入力トルク制限関数ｆ（Ｐ）と吐出圧力Ｐとから入
力制限目標吐出量ＱTを決定することができる。
再び第６図に戻り手順102以下の説明をする。手順102で
は差圧計43の差圧信号ΔＰからその差圧、即ち油圧ポン
プ１の吐出出力と油圧アクチュエータ2,3の最大負荷圧
力との差圧を一定に保持する差圧目標吐出量ＱΔｐ求め
る。この求め方の一例を第８図で説明する。第８図は差
圧計43の差圧信号ΔＰから差圧目標吐出量ＱΔｐを決定
する方法をブロック図で示したものであり、この例では
差圧目標吐出量ＱΔｐは以下の式に基づいて求められ
る。
ＱΔｐ＝ｇ（Δｐ）＝ΣKI（ΔPo−ΔＰ） ＝KI（ΔPo−ΔＰ）＋Qo−１ ＝ΔＱΔｐ＋Qo−１ …（２） ただしKI:積分ゲイン ΔPo:目標差圧 Qo−1:前回の制御サイクルで出力された吐出量目標値 ΔＱΔp:制御サイクルタイムの差圧目標吐出量の増分 即ち、差圧目標吐出量ＱΔｐが目標差圧ΔPoと実際の差
圧との偏差の積分制御方式で演算される例であり、第８
図においてブロック120は差圧ΔＰからKI（ΔPo−Δ
Ｐ）を演算し、制御１サイクルタイム当りの差圧目標吐
出量の増分ΔＱΔｐ求めるものであり、ブロック121で
はこのΔＱΔｐと前回の制御サイクルで出力された吐出
量目標値Qo−１とを加算して（２）式を得る。
この実施例ではＱΔｐはΔPo−ΔＰの積分制御方式で求
めたが、これとは異なる方式、例えば ＱΔｐ＝Kp（ΔPo−ΔＰ） …（３） ただしKpは比例ゲイン で表わされる比例制御方式、あるいは（２）式と（３）
式を加算した比例・積分制御方式を採用して求めてもよ
い。
以上のようにして手順102では差圧目標吐出量ＱΔｐを
求める。
再び第６図に戻り、手順103では前記手順で求めた差圧
目標吐出量ＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTとの目標吐
出量偏差ΔＱを求め、手順104で偏差ΔＱの正負を判定
し、正の場合には手順105に進んで吐出量目標値Qoとし
てＱTを選択し、負の場合には手順106に進んで吐出量目
標値QoとしてＱΔｐを選択する。即ち、差圧目標吐出量
ＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTの小さい方が吐出量目
標値Qoとして選択され、吐出量目標値Qoが入力トルク制
限関数ｆ（Ｐ）によって決まる入力制限目標吐出量ＱT
を越えないようにする。
次いで手順107に移る。手順107では手順103で求めた目
標吐出量偏差ΔＱから電磁比例制御弁９の圧力を制御す
るための総消費可能流量補正電流Qnsを演算する。この
求め方の一例を第９図で説明する。第９図は目標吐出量
偏差ΔＱから総消費可能流量補正値Qnsを演算する方法
をブロック図で示したものであり、この例では補正値Qn
sは以下の式に基づいく積分制御方式によって求める。
Qns＝ｈ（ΔＱ）＝ΣKIns・ΔＱ ＝KIns・ΔＱ＋Qns−１ ＝ΔQns＋Qns−１ …（４） ただしKIns:積分ゲイン Qns−1:前回の制御サイクルで出力した総消費可能流量
補正値Qns ΔQns:制御１サイクルタイムの総消費可能流量補正値の
増分 即ち第９図において、まず手順103で求めた目標吐出量
偏差ΔＱからブロック130で制御１サイクルタイム当り
の総消費可能流量補正値増分ΔQns即ちKIns・ΔＱを求
める。そして加算器131でこの値を前回の制御サイクル
で出力した目標電流Qns−１と加算して中間値Ｑ′nsを
求め、リミッタ132でＱ′ns＜０のときはQns＝０とし、
Ｑ′ns≧０のときはＱ′nsが一定値Ｑ′nscに対して、
Ｑ′ns＜Ｑ′nscのときにはＱ′nsの増加に比例して増
加する補正値Qnsを出力し、Ｑ′ns≧Ｑ′nscのときはQn
s＝Qnsmaxとなるように補正値Qnsを決定する。ここでQn
smax及びＱ′nscは油圧ポンプ１の斜板最大傾転角即ち
吐出容量によって定まる値である。
なおこの実施例では補正値Qnsを積分制御方式で求めた
が、上述した差圧目標吐出量ＱΔｐと同様、比例制御方
式又は比例・積分制御方式でQnsとΔＱの関係を決定し
てもよい。
再び第６図に戻り、手順108では手順105,106で求めた油
圧ポンプ１の吐出量目標値Qoと傾転角度計15の出力であ
る傾転角信号Ｑθとから吐出量制御装置16の指令信号
Ｑ′ｏを作成し、その指令信号Ｑ′ｏを、第５図に示し
た制御ユニット40のI/Oインターフェイス40e及び増幅器
40g,40hを介して吐出量制御装置16に出力し、油圧ポン
プ１の傾転量Ｑθが吐出量目標値Qoなるように制御す
る。
第10図に上記手順108で行われる制御内容をフローチャ
ートで示す。まず手順140において、Ｚ＝Qo−Ｑθを演
算し、吐出量目標値Qoと傾転角信号Ｑθとの偏差Ｚを求
める。次いで手順141で偏差Ｚの絶対値と予め設定され
た不感帯を定める値Δとの大小を判定し、偏差Ｚの絶対
値が設定値Δよりも大きい場合には手順142に進み、偏
差Ｚの正負を判定する。ここで偏差Ｚが正の場合は、手
順143に進み、吐出量制御装置16の電磁弁16gをONとし、
電磁弁16hをOFFとする指令信号Ｑ′ｏを出力する。これ
により前述したように、油圧ポンプ１の傾転角が増大
し、傾転角信号Ｑθが目標指令値Qoに一致するよう制御
される。偏差ｚが負の場合は手順144に進み、電磁弁16g
をOFFとし、電磁弁16hをONにする指令信号Ｑ′ｏを出力
する。これにより油圧ポンプ１の傾転角が減少し、傾転
角信号Ｑθが目標指令値Qoに一致するよう制御される。
手順141で偏差Ｚの絶対値が設定値Δよりも小さい場合
には手順145に進み、電磁弁16g及び16hを共にOFFする。
これにより油圧ポンプ１の傾転角は保持される。
このように油圧ポンプ１の傾転角を制御することによ
り、差圧目標吐出量ＱΔｐが入力制限目標吐出量ＱTよ
り小さいときには手順106で差圧目標吐出量ＱΔｐが吐
出量目標値として選択されているので、油圧ポンプ１の
吐出量は差圧目標吐出量ＱΔｐとなるよう制御され、油
圧ポンプ１の吐出圧力と複数の油圧アクチュエータ2,3
の最大負荷圧力との差圧が一定に保持される。即ち、ロ
ードセンシング制御がなされる。一方、差圧目標吐出量
ＱΔｐが入力制限目標吐出量ＱTより大きくなると、手
順105で入力制限目標吐出量ＱTが吐出量目標値Qoとして
選択されているので、油圧ポンプの吐出量は入力制限目
標吐出量ＱTを越えないように制御される。即ち、油圧
ポンプの吐出量は入力制限制御される。
再び第６図に戻り、手順109では第５図に示した制御ユ
ニット40のD/A変換器40d及び増幅器40fを介して電磁比
例制御弁９への出力電流がQnsになるように制御し、第
１図に示す圧力補償弁6,7を制御する。これにより、差
圧目標吐出量ＱΔｐが入力制限目標吐出量ＱTよりも小
さく、総消費可能流量補正制御の必要がないときには、
手順107はブロック132（第９図）で補正値Qnsが０とな
り、差圧目標吐出量ＱΔｐが入力制限目標吐出量ＱTよ
りよりも大きくなったときには、手順107において補正
値QnsがQnsmaxを最大値として目標吐出量偏差ΔＱの増
加と共に増加し、圧力補償弁6,7の絞り開度が目標吐出
量偏差ΔＱの増加に応じて制限される。即ち、総消費可
能流量補正制御がなされる。
以上の制御手順全体を制御ブロック図にまとめて第11図
に示す。図中、ブロック200は第６図の手順101に対応
し、第７図に示す入力トルク制限関数により入力制限目
標吐出量ＱTを演算しており、ブロック201,202,203は手
順102に対応し、このうち加算ブロック201及び比例演算
ブロック202が第８図の差圧目標吐出量増分演算部120に
対応し、加算ブロック203が第８図の加算器121に対応
し、これらブロックにより差圧目標吐出量ＱΔｐが演算
される。ブロック204は第６図の手順104,105,106に対応
し、ここで２つの目標吐出量ＱT,QΔｐの小さい方が吐
出量目標値Qoとして選択される。
ブロック205,206,207,208は第６図の手順107に対応し、
このうち加算ブロック205及び比例演算ブロック206は第
９図の総消費可能流量補正値増分演算部130に対応し、
加算ブロック207が第９図の加算器131に対応し、ブロッ
ク208が第９図のリミッタ132に対応し、総消費可能流量
補正値Qnsが演算される。ブロック209,210,211は第６図
の手順108に対応し、このうち加算ブロック209が第10図
の手順140に対応し、ブロック210,211が第10図の手順14
1〜145に対応し、それぞれ電磁弁16g,16への指令信号
Ｑ′ｏを出力する。
以上明らかなように、油圧ポンプの吐出圧力と油圧アク
チュエータの最大負荷圧力との差圧ΔＰを用いて総消費
可能流量補正制御を行う従来例では、油圧ポンプ１の吐
出量が飽和していないときに油圧ポンプの吐出量制御装
置16の応答遅れで差圧ΔＰが減少したときでも総消費可
能流量補正制御が行われるという不具合や、油圧ポンプ
１の吐出量が飽和して総消費可能流量補正制御を行うと
きでも差圧ΔＰが低下してからでないと総消費可能流量
制御が行えないという不具合があったが、本実施例にお
いては、油圧ポンプの目標吐出量ＱΔp,QTの演算値を用
いて油圧ポンプの吐出量制御を行い、油圧ポンプ１の吐
出量の飽和に同期して油圧ポンプ１の吐出量が飽和した
ときにのみ圧力補償弁の総消費可能流量補正制御を行う
ようにしたため、差圧目標吐出量が入力制限目標吐出量
よりも小さく、油圧ポンプの吐出量が飽和していないと
きには、油圧ポンプ１の吐出量制御装置16の応答遅れに
より差圧ΔＰが低下したとしても総消費可能流量補正制
御は行われず、圧力補償弁6,7の絞り開度が制限される
ことはなく、従って流量制御弁4,5はその操作手段の指
示通りの流量を与えることができ、また油圧ポンプ１の
吐出量が飽和して総消費可能流量補正制御を行う場合で
も、総消費可能流量補正制御が始まる前に過渡的にポン
プ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧が低下することがな
くなる。
更に、油圧ポンプの吐出量の飽和を、操作信号の総和か
ら求めた総要求流量と油圧ポンプの状態量から計算で求
めた油圧ポンプの吐出量との比で推測する従来例では、
油圧ポンプ１の吐出量制御装置16の製造時の寸法のばら
つきや経年変化或いは稼動時のポンプ効率の変化等によ
る誤差で油圧ポンプ１の吐出量の飽和が正確に把握でき
ず、油圧ポンプ１の吐出量に同期して総消費可能流量補
正制御が行えなかったが、本実施例では、油圧ポンプの
目標吐出量ＱΔp,QTの演算値を用いて油圧ポンプの状態
を把握し油圧ポンプの吐出量の飽和に同期して油圧ポン
プの吐出量が飽和しているときにのみ総消費可能流量補
正制御を行うので、油圧ポンプ１や吐出量制御装置16の
製造時の寸法のばらつきや経年変化等による誤差に係わ
らず、油圧ポンプ１の吐出量が飽和したときには確実に
総消費可能流量補正制御が行え、油圧ポンプ１の吐出量
が飽和しているのに総消費可能流量補正制御が行われな
いということがなくなる。
これらの結果、油圧アクチュエータ2,3への供給流量の
滑らかな増減が可能となり、総消費可能流量補正制御に
際しての操作性が向上するとともに、ロードセンシング
制御と総消費可能流量補正制御の干渉によるハンチング
現象が起こらず、油圧アクチュエータ2,3の安定した制
御が行える。
なお、以上の実施例では、吐出量制御装置16をON・OFF
電磁弁を使った例にしているが、通常の電磁比例弁、サ
ーボ弁を用い、アナログ量で制御するようにしてもよ
い。
また上記実施例では、入力制限目標吐出量ＱTの演算に
おいて吐出圧力Ｐと入力トルク制限関数ｆ（Ｐ）からＱ
Tを決定したが、本発明の他の実施例としては、EP−B1
−0062072に記載のように、油圧ポンプを駆動する原動
機のアクセルによって設定される目標回転数と実際の回
転数の偏差（回転数偏差）ΔＮを求める手段を設け、油
圧ポンプの入力制限関数として、油圧ポンプの吐出圧力
Ｐと、原動機の回転数偏差ΔＮとをパラメータとした入
力トルク制限関数f1（P,ΔＮ）を使用し、回転数偏差Δ
Ｎと吐出圧力Ｐとその入力制限関数f1（P,ΔＮ）からＱ
Tを決定してもよい。第12図及び第13図はこのような実
施例を示すもので、図中第１図に示す部材と同等の部材
には同じ符号を付している。
第12図において、150は油圧ポンプ１を含む複数のポン
プを駆動する内燃機関であり、内燃機関150には燃料噴
射ポンプ151により燃料が供給される。内燃機関150の目
標回転数はアクセル152によって設定される。また、内
燃機関150の出力軸にはその回転数を検出する回転数検
出器153が設けられている。アクセル152からの目標回転
数信号Nrと回転数検出器153からの実回転数信号Neは内
燃機関150の制御ユニット154に入力され、ここで両者の
回転数偏差ΔＮが求められる。制御ユニット154にはま
た燃料噴射ポンプ151のラック変位検出器155からのラッ
ク変位信号が入力される。制御ユニット154ではこの回
転数偏差ΔＮとラック変位信号とに基づき、燃料噴射ポ
ンプ151の目標ラック変位を演算し、ラック操作信号を
燃料噴射ポンプ151に出力する。また制御ユニット154は
その回転数偏差ΔＮを油圧ポンプ１の制御ユニット40に
出力する。
制御ユニット40には、油圧ポンプ１の入力制限関数とし
て、油圧ポンプの吐出圧力Ｐと、内燃機関150の転数偏
差ΔＮとをパラメータとした入力トルク制限関数f1（P,
ΔＮ）が予め記憶されている。第13図にこの入力トルク
制限関数f1（P,ΔＮ）を示す。この入力トルク制限関数
f1（P,ΔＮ）は、回転数偏差ΔＮの増加にしたがって目
標吐出量ＱTと吐出圧力Ｐとの積を小さくするように目
標吐出量ＱTを制御するためのものである。
制御ユニット40では、回転数偏差ΔＮと吐出圧力Ｐとそ
の入力トルク制限関数f1（P,ΔＮ）から入力制限目標吐
出量ＱTを決定する。これにより、回転数偏差ΔＮの増
大に従って油圧ポンプ１の入力トルクが小さくなるよう
に油圧ポンプ１の吐出量が制御される。
本実施例の制御ブロック図を第14図に示す。図中、ブロ
ック250は、回転数検出器153からの実回転数信号Neをア
クセル152からの目標回転数信号Nrと比較し、回転数偏
差ΔＮを演算する。ブロック251は入力制限目標吐出量
演算ブロックであり、吐出圧力Ｐと回転数偏差ΔＮを入
力し、第13図に示す入力トルク制限関数から入力制限目
標吐出量ＱTを演算する。その他のブロックは第11図と
同様のものである。
本実施例によれば、回転数偏差ΔＮの増加に従って目標
吐出量ＱTと吐出圧力Ｐの積が小さくなるように油圧ポ
ンプ１の入力トルク制限制御を行うので、内燃機関150
の出力馬力を最大限有効利用することが可能となる。
本発明の第３の実施例を第15A図及び第15B図により説明
する。図中、第１図及び第11に示す部材と同じ部材には
同じ符号を付している。本実施例は、圧力補償弁でなく
流量制御弁を直接、総消費可能流量補正値Qnsで制御す
る例である。
今までの実施例では、補正値Qnsにより圧力補償付流量
制御弁の圧力補償弁6,7を制御するようにしており、こ
の場合、操作レバーの操作信号により与えられる流量制
御弁4,5の絞り開度指令値と補正値Qnsにより圧力補償弁
6,7に与えられる流量制御弁の前後差圧指令値により、
その圧力補償付流量制御弁が油圧アクチュエータ2,3に
流すべき流量である消費可能流量が定まる。これに対
し、本実施例では、補正値Qnsより操作レバーの操作信
号を補正して圧力補償弁6,7の絞り開度指令値に前後差
圧指令値を内在させたものであり、その絞り開度指令値
により消費可能流量が定まる。
即ち、第15A図及び第15B図において、70,71は操作レバ
ーであり、その操作に従って、それぞれ油圧アクチュエ
ータ２、３の操作信号Qa1、Qa2を出力する。これらの操
作信号は電気信号であり、制御装置40Aに入力される。
制御装置40Aは、第１図の制御装置40の機能に加えて、
操作レバー70、71の操作信号Qa1,Qa2を入力し、その信
号を電磁比例制御弁9a〜9dの駆動信号Qa1′＋,Qa1′−,
Qa2′＋,Qa2′−に変換し、出力する。
電磁比例制御弁9a〜9dは、それぞれ制御装置40Aの出力
する駆動信号Qa1′＋,Qa1′−,Qa2′＋,Qa2′−に比例
した流量制御弁４、５の操作パイロット圧力を発生す
る。
流量制御弁４、５は電磁比例弁9a〜9dの出力したパイロ
ット圧力によりその開方向及び開度が制御される。例え
ば、流量制御弁４では、駆動信号Qa1′＋が出力されて
いる場合、電磁比例弁9aの出力するパイロット圧力によ
り流量制御弁４は図示右側の位置に切換わり、Qa1′＋
に比例した開度となる。同様に、駆動信号Qa1′−が出
力される場合、流量制御弁４は図示左方の位置に切換え
制御される。
圧力補償弁6A,7Aは、それぞれ流量制御弁４、５の入口
と出口の圧力差をばね6d,7dで設定された値になるよう
にその開度を調整する。その結果、流量制御弁4,5と圧
力補償弁6A,7Aの組合せにより、駆動信号Qa1′＋〜Qa
2′−の指示する流量が油圧アクチュエータ2,3へ供給さ
れる。
第15A図において、制御装置40Aはここで行われる制御手
順が第11図と同様の制御ブロック図で示されており、こ
のうち、ロードセンシング制御及び総消費可能流量補正
制御のQnsの演算までは、第11図の制御装置40と同じで
ある。以下、この制御ブロック図に従い本実施例の制御
装置40Aの動作を説明する。
制御装置40Aでは、総消費可能流量補正制御において補
正値Qnsを演算した後、Qnsから操作信号補正係数αを求
める。その関係は、例えばブロック400に示すように、Q
nsが０付近ではαが１であり、Qnsの増加に従いαが減
少するものとする。ただし、αの最小値は０より大きく
する。
次に、A/D変換器40a（第５図参照）を介して入力した操
作レバー70,72の操作信号Qa1,Qa2に乗算器401a,401bに
おいて操作信号補正係数αを乗じ、補正操作信号Qa1′,
Qa2′とする。
次に、リミッタ402a〜402dにより補正操作信号Qa1′,Qa
2′を＋−に分離し、電磁比例弁駆動信号Qa1′＋,Qa1′
−,Qa2′＋,Qa2′−とし、電磁比例弁9a〜9dへ出力す
る。
この構成によれば、ロードセンシング制御において入力
制限目標吐出量ＱTより差圧目標吐出量ＱΔｐが少ない
状態、即ち飽和が起きていない状態では、補正値Qnsが
０となり操作信号補正係数は１となる。そのため、補正
操作信号Qa1′,Qa2′を操作レバー70,71の操作信号Qa1,
Qa2と一致し、流量制御弁は操作信号Qa1,Qa2で操作され
ているのと同じ状態になる。
操作信号Qa1,Qa2の要求する流量の合計値が入力制限目
標吐出量ＱTより大きくなると飽和状態が起きる。この
とき、油圧ポンプ１は入力制限目標吐出量ＱTに制御さ
れている。飽和が起き、入力制限目標吐出量ＱTより差
圧目標吐出量ＱΔｐが大きくなると、補正値Qnsが０か
ら次第に大きくなり、それにつれて操作信号補正係数α
が小さくなる。これにより、操作信号Qa1,Qa2は乗算器4
01a,401bにおいて１より小さい操作信号補正係数αを乗
じられ、補正操作信号Qa1′,Qa2′は徐々に減少してい
く。その結果、流量制御弁4,5の通過流量は減少してい
く。
補正操作信号Qa1′,Qa2′の合計値が入力制限目標吐出
量ＱTと一致するところまで補正係数αが減じられる
と、差圧信号ΔＰが回復することにより差圧目標吐出量
ＱΔｐが減少して入力制限目標吐出量ＱTと一致する。
そのため、目標吐出量偏差ΔＱは０となり、補正値Qns
の増加及び補正係数αの減少は停止する。
このようにして油圧ポンプ１の吐出流量と流量制御弁4,
5の合計要求流量は一致して、飽和状態は解消される。
以上、本実施例は操作レバーの操作信号を電気信号とし
た実施例であるが、操作信号を油圧パイロット信号と
し、操作信号補正係数αにより電磁比例制御弁を介して
パイロット信号の基圧を制御してもよい。
本発明の第４の実施例を第16図により説明する。本実施
例は、総消費可能流量補正制御時に、油圧ポンプの吐出
量を入力制限目標吐出量ＱTに制御し、ロードセンシン
グ制御と総消費可能流量補正制御の干渉を防ぐ例であ
る。
即ち、第１図及び第11図の実施例では、飽和状態にな
り、差圧目標吐出量ＱΔｐが入力制限目標吐出量ＱTよ
り大きい状態にある時は、油圧ポンプ１は入力制限目標
吐出量ＱTに制御される。そして、入力制限目標吐出量
ＱTを基準とする流量制御弁4,5の操作量による要求流量
の不足分に相当する総消費可能流量補正値Qnsによっ
て、流量制御弁4,5の通過流量が制御され、飽和状態が
解消される。
一方、補正値Qnsにより流量制御弁4,5の通過流量が制御
されている状態で、操作レバーが戻され、流量制御弁4,
5の操作量が低下することで、通過流量が減少し、同時
に差圧目標吐出量ＱΔｐが入力制限目標流量ＱTより小
さくなると、油圧ポンプの吐出量は差圧目標吐出量ＱΔ
ｐに制限され減少する。しかしながら、このとき同時
に、補正値Qnsも減少して流量制御弁4,5の通過流量は操
作信号による要求流量に向かって増加する。その過程
で、流量制御弁の通過流量が油圧ポンプの吐出量より大
きくなろうとすると、再度差圧目標吐出量ＱΔｐが増加
して入力制限目標吐出量ＱTを越え、補正値Qnsが増加す
ることで、流量制御弁4,5の通過流量が減少される。そ
して、再度差圧目標吐出量ＱΔｐが増加すると言う状態
を繰り返す。即ち、ロードセンシング制御と総消費可能
流量補正制御が同時に通行することにより、両者が干渉
し、ハンチング現象を起こす可能性がある。
以上のハンチング現象を回避するためになされたのが本
実施例である。本実施例の制御装置40Bの制御ブロック
図を第16図に示す。図中、第11図と同じ番号のブロック
は同じ機能を果たす。なお、本実施例における機器の構
成は第１図と同じである。
第16図において、ブロック300は総消費可能流量補正制
御を行なっているか否かを判定し、総消費可能流量補正
フラグF Qnsを設定するブロックである。その判定は、
総消費可能流量補正値Qnsにより行ない、Qnsが０以下の
場合は総消費可能流量補正制御を行なっておらず、０を
越えている場合は総消費可能流量補正制御を行なってい
ると判定する。そのときF Qnsは、総消費可能流量補正
制御中は１、制御をしていないときは０とする。
ブロック204Aは最小値選択ブロックであり、第11図のブ
ロック204と同様に入力制限目標吐出量ＱTと差圧目標吐
出量ＱΔｐの大小を判定し、小さい方の値を選択後吐出
量目標Qorとして出力する。
ブロック301は油圧ポンプの吐出量目標値選択スイッチ
である。ここでは、総消費可能流量補正フラグF Qnsを
受けて、F Qnsが０の場合は最小値選択ブロック204Aの
選択した吐出量目標値Qorを選択し、F Qnsが１の場合は
入力制限目標吐出量ＱTを選択し、それを吐出量目標値Q
oとして出力する。
その他のブロックは第11図と同様のものである。
次に、本実施例の動作を説明する。流量制御弁4,5の操
作信号による要求流量が入力制限目標吐出量ＱTより少
ない状態の時には、差圧目標吐出量ＱΔｐがＱTより小
さく、ブロック204Aでは選択後吐出量目標値Qorとして
差圧目標吐出量ＱΔｐを選択する。同時に、総消費可能
流量補正値Qnsは０となる。そのとき、フラグF Qnsは０
となり、吐出量目標値選択スイッチ301は吐出量目標値Q
oとして吐出量目標値Qorを選択する。その結果、油圧ポ
ンプ１は差圧目標吐出量ＱΔｐに制御される。
流量制御弁4,5の操作信号が増加し、要求流量が入力制
限目標吐出量ＱTより大きくなると、差圧目標吐出量Ｑ
ΔｐがＱTより大きくなり、ブロック204Aでは吐出量目
標値QorとしてＱTを選択する。同時に、目標吐出量偏差
ΔＱが＋になり、補正値Qnsは増加する。そのとき、フ
ラグF Qnsは１となり、吐出量目標値選択スイッチ301は
吐出量目標値Qoとして入力制限目標吐出量ＱTを選択す
る。その結果、油圧ポンプ１は入力制限目標吐出量ＱT
に制御される。また、流量制御弁4,5の通過流量は、補
正値Qnsにより入力制限目標吐出量ＱTに一致するまで減
じられ、飽和状態は解消される。
ここまでは、第11図の実施例と同じ動作をする。
その後、流量制御弁4,5の操作信号が減って通過流量が
減少すると、差圧目標吐出量ＱΔｐが減少して入力制限
目標吐出量ＱTより少なくなる。すると、ブロック204A
では吐出量目標値QorとしてＱΔｐを選択する。そのと
き、目標吐出量偏差ΔＱは−となるが、過渡的に総消費
可能流量補正値Qnsは徐々に減少するため＋の値のまま
にあり、フラグF Qnsは１に保持される。そのため、吐
出量目標値選択スイッチ301は吐出量目標値Qoとして入
力制限目標吐出量ＱTを選択し、油圧ポンプ１はＱTに制
御された状態を保持する。この状態は、補正値Qnsが減
少して、流量制御弁4,5の通過流量がＱTと一致するまで
続き、先に述べたような油圧ポンプ１が差圧目標吐出量
に制御されて総消費可能流量補正制御と干渉してしまう
ことを防ぐ。
流量制御弁4,5の操作信号による要求流量が入力制限目
標吐出量ＱTより減少すると、差圧目標吐出量ＱΔｐが
減少してＱTより少なくなるが、補正値Qnsが＋の値の間
はフラグF Qnsは１のままで、吐出量目標値QoはＱTに保
持される。そのため、油圧ポンプ１の吐出量はＱTに保
持された状態でQnsが減少していき、Qnsが０になるまで
この状態を続ける。補正値Qnsが０になりフラグF Qnsが
０に切換わると、吐出量目標値選択スイッチ301は吐出
量目標値Qoとして差圧目標吐出量ＱΔｐを選択する。そ
の後、ＱΔｐは流量制御弁4,5の操作信号により要求流
量に一致するように制御される。
本実施例によれば、第１図及び第11図の実施例の効果に
加え、総消費可能流量補正制御状態から操作レバーの操
作信号による要求流量が減少する場合でも、総消費可能
流量補正制御と油圧ポンプのロードセンシング制御の干
渉を防ぎ、より安定した制御を行える。
本発明の第５の実施例を第17図により説明する。本実施
例は、第16図に示した実施例における入力制限目標吐出
量の演算を比例型から積分型に変更したものである。従
って、機器の構成は、第16図の実施例と同様に第１図に
示すものと同じである。
第17図において、ブロック500は目標吐出圧力演算ブロ
ックであり、前回の吐出量目標値Qo−１を入力し、予め
設定された油圧ポンプ１の入力制限トルクから現在許容
できる目標吐出圧力Prを演算する。目標吐出圧力Prは差
圧演算ブロック501に送られ、ここで目標吐出圧力Prと
現在の吐出圧力Ｐを比較し、差圧ΔＰを演算する。差圧
ΔＰは入力制限目標吐出量増分演算ブロック502で積分
ゲインKIpが乗じられ、制御１サイクルタイムの入力制
限目標吐出量の増分ΔQpsを演算する。
入力制限目標吐出量の増分ΔQpsは差圧目標吐出量増分
ΔＱΔｐと共に吐出量増分最小値選択ブロック204Bに送
られ、ここで両者の大小を比較し、小さい方を目標吐出
量増分ΔQorとして出力する。
吐出量増分選択スイッチ301Aでは、ブロック300の出力
した総消費可能流量補正フラグF Qnsを受けて、F Qnsが
０の場合は吐出量増分最小値選択ブロック204Bの選択し
た目標吐出量増分ΔQorを選択し、F Qnsが１の場合は入
力制限目標吐出量増分ΔQpsを選択し、吐出量増分ΔQo
として出力する。
吐出量増分選択スイッチ301Aで選択された吐出量増分Δ
Qoはブロック503で前回の制御サイクルで演算された吐
出量目標値Qo−１と加算され、今回の吐出量目標値Qoを
算出する。
入力制限目標吐出量の増分ΔQpsと差圧目標吐出量増分
ΔＱΔｐはまた加算ブロック205Aに送られ、両者の差信
号である目標吐出量偏差ΔＱを演算する。
その他のブロックは第16図と同様のものである。
第17図で、ブロック201,202,204B,301A,503の流れは第1
6図のロードセンシング制御におけるブロック201,202,2
03,204A,301の差圧目標吐出量の演算の流れと同じもの
である。一方、ブロック500,501,502,204B,301A,503の
流れは第16図のブロック200,204A,301の入力制限目標吐
出量の演算の流れに代わるものである。
第16図では油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐから直接入力制限
目標吐出量ＱTを算出する比例型の制御を行なっている
のに対し、本実施例の第17図では、油圧ポンプの入力制
限トルクから算出した目標吐出圧力Prに制御するための
吐出量増分ΔQpsを演算し、その値を前回の吐出量目標
値に加算する積分型の制御により入力制限目標値を演算
するようにしている。ただし、第17図のブロック図で
は、最小値選択204B、選択スイッチ301Aは吐出量増分に
対して働くようにしている。それは以下の理由による。
本実施例において、第16図のように目標吐出量を演算す
るならば、 ＱT＝Qo−１＋ΔQps …（５） ＱΔｐ＝Qo−１＋ΔQp …（６） ここで、 Qo＝Select（Min（ＱT,QΔｐ）、ＱT）であるから、
（５），（６）式を代入すれば、 Qo＝Qo−１ ＋Select（Min（ΔQps、ΔＱΔｐ）、ΔQps） となり、第16図と第17図は同じ機能を果たす。即ち、第
17図のロードセンシング制御においては、差圧の制御か
ら演算される差圧目標吐出量の増分と、制限トルクから
演算される入力制限目標吐出量の増分を常に比較し、そ
れらの最小値を現在のポンプ吐出量に加算することで、
常にポンプの吐出量がどちらに制御されるべきかを判定
している。
また、目標吐出量偏差の演算ブロック205Aの代わりに第
16図205ブロックのように目標吐出量を使用するなら、 ΔＱ＝ＱΔｐ−ＱT ここで、（５），（６）式を代入すれば、 ΔＱ＝（Qo−１＋ΔＱΔｐ） −（Qo−１＋ΔQps） ＝ΔＱΔｐ−ΔQps となり、第17図のブロック205Aは第16図のブロック205
と等価になる。ブロック206以下は第16図のものと全く
同一の動作をする。
本実施例によれば、基本的な機能は第16図の実施例と同
様であり、油圧ポンプの出し得る吐出量と差圧による目
標吐出量との偏差ΔＱにより総消費可能流量補正値Qns
を求め、そのQnsにより圧力補償弁を制御して、飽和状
態を解消する。また、この総消費可能流量補正制御によ
り圧力補償弁が制御されている状態で、油圧ポンプが差
圧目標吐出量に制御され総消費可能流量補正制御と干渉
することを防ぐことも同様である。
ただし、本実施例では入力制限目標吐出量の演算に積分
型を使用したことにより、油圧ポンプが差圧目標吐出量
に制御されている状態から入力制御目標吐出量に制御を
移すとき、或るいはその逆のとき、新しい目標吐出量Qo
が必ず前回の目標吐出量Qo−１から演算されており、滑
らかに推移する。そのため、制御が移るときに油圧ポン
プが急激な動きをせず、より安定した制御を行える。
本発明の第６の実施例を第18図により説明する。図中、
第11図に示す部材と同じ部材には同じ符号を付してい
る。本実施例は、総消費可能流量補正値Qnsの演算部分
の構成がこれまでの実施例とは異なる。
即ち、ブロック601は半波整流器であり、加算器201で演
算された差圧偏差ΔＰ′＝ΔPo−ΔＰを入力し、ΔＰ′
≧０のときはΔＰ″＝０を出力し、ΔＰ′＜０のときは
ΔＰ″＝ΔＰ′を出力する。半波整流器601の出力Δ
Ｐ″及び前記圧力偏差ΔＰ′は信号選択スイッチ602に
入力される。信号選択スイッチ602は加算器205の出力Δ
Ｑを受け、ΔＱが正のとき、即ち差圧目標吐出量ＱΔｐ
≧入力制限目標吐出量ＱTときは値ΔＰ′を選択し、Δ
Ｑが負のとき、即ちＱΔｐ＜ＱTのときは値ΔＰ″を選
択し、それを中間値の増分ΔＱ′nsとして出力する。こ
の値ΔＱ′nsは加算器207で１制御サイクル前の出力Qns
−１と加算され、中間値Ｑ′nsを得る。この値Ｑ′nsは
リミッタ208に送られる。リミッタ208は値Ｑ′nsが最大
値を越えないようにするためのものであり、それを総消
費可能流量補正値Qnsとして出力する。
このような構成により、差圧目標吐出量ＱΔｐが入力制
限目標吐出量ＱTより大きく、総消費可能流量補正制御
が必要なときは、信号選択スイッチ602で中間値Ｑ′ns
とΔＰ′（＞０）が選択され、正のΔＰ′から得られた
補正値Qnsで圧力補償付流量制御弁の補正制御をする。
これに対し、ＱΔｐ＜ＱTで総消費可能流量補正制御の
必要がないときには、たとえ油圧ポンプのロードセンシ
ング制御の応答遅れにより差圧ΔＰが低下しても、半波
整流器601で正の部分をカットされたΔＰ″が信号選択
スイッチ602で中間値の増分ΔＱ′nsとして選択され、
Ｑ′ns＝Qns＝０となり、圧力補償付流量制御弁は補正
制御されない。一方、総消費可能流量補正制御により圧
力補償付流量制御弁が制御されている状態で、操作レバ
ーが戻され、油圧ポンプが差圧目標吐出量ＱΔｐに制御
される場合は、差圧ΔＰが大きくなる結果、差圧偏差Δ
Ｐ′が負となり、その値は半波整流器601でカットされ
ず、負のΔＰ′から得られる減少した補正値Qnsで総消
費可能流量補正制御を解除する方向に圧力補償付流量制
御弁を制御する。
このように、本実施例によっても第１の実施例と同様な
機能を得ることができる。
なお、本実施例においては、加算器207とリミッタ208で
積分制御方式で演算しているが、比例制御方式で演算し
てもよい。
本発明の第７の実施例を第19図により説明する。図中、
やはり第11図に示す部材と同じ部材には同じ符号を付し
ている。本実施例は、総消費可能流量補正値Qnsを更に
修正するようにした点がこれまでの実施例とは異なる。
例えば油圧ショベルの走行装置においては、左右の走行
モータにそれぞれの圧力補償付流量制御弁を介して圧油
が供給される。しかしながら、この走行装置において
は、上述した総消費可能流量補正制御を厳密に行うと以
下のような不具合を生じる。即ち、直進走行するとき、
圧力補償弁や流量制御弁等の機器単体の僅かなバラツキ
のために左右の走行モータへの圧油の供給量に僅かの差
を生じ、走行装置の回転速度が僅かに異なり、車体は右
又は左に緩やかな回転で曲がる。
この欠点を回避するため、本実施例では加算器610を設
け、補正値Qnsから僅かの量のオフセット値Qnsofを減算
し、その偏差を最終的な補正値Qnsoとして出力する。
このようにすれば、Qnsoで与えられる総消費可能流量は
オフセット値Qnsofに対応した流領分だけ油圧ポンプの
最大吐出可能流量よりも僅かに多くなるため、それに対
応して油圧ポンプの吐出量には低圧側油圧アクチュエー
タに流れる自由流量部分が生じる。この自由流量は状況
に応じて有利に利用することができる。例えば、上述し
た走行装置では、機器単体のバラツキにより左走行モー
タに比べて右走行モータの方が供給流量が大きく、車体
が左に僅かに曲がろうとする場合、右走行モータは左走
行モータに比べ駆動トルクが大きくなるので、油圧力が
大きくなり、オフセット値Qnsofで生じる自由流量部分
が負荷圧力の低い左走行モータに流れる。その結果、車
体の左側に曲がることが自動的に修正され、直進走行す
ることができる。
なお、この場合でも、大部分の流量は総消費可能流量補
正制御下にあり、高圧側にも確実に圧油を供給する機能
は確保されている。従って、オペレータがステアリング
を切った場合には、油圧ポンプの吐出量が飽和した場合
でも、ステアリングを切った方向の走行モータに圧油が
供給され、車体を曲げることができる。
このように本実施例によれば、厳密に総消費可能流量補
正制御を厳密に行った場合に生じる不具合を解消するこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上明らかなように本発明によれば、油圧ポンプの目標
吐出量ＱΔp,ΔＴの演算値を用いて油圧ポンプの吐出量
の飽和を把握し、油圧ポンプの吐出量が飽和すると判断
されたときにのみ、総消費可能流量補正制御のための指
令値（補正値Qns）を演算し、油圧ポンプの吐出量の飽
和に同期して圧力補償弁の総消費可能流量補正制御を行
うようにしたため、差圧目標吐出量が入力制限目標吐出
量よりも小さく、油圧ポンプの吐出量が飽和していない
ときには、油圧ポンプの吐出量制御手段の応答遅れによ
り差圧ΔＰが低下したとしても総消費可能流量補正制御
は行われず、油圧ポンプの吐出量が飽和して総消費可能
流量補正制御を行う場合でも、総消費可能流量補正制御
が始まる前に過渡的にポンプ吐出圧力と最大負荷圧力と
の差圧が低下することがなくなり、更に、油圧ポンプや
吐出量制御手段の製造時の寸法のばらつきや経年変化或
いは稼動時のポンプ効率の変化等による誤差に係わらず
油圧ポンプの吐出量が飽和したときには確実に総消費可
能流量補正制御が行え、油圧ポンプの吐出量が飽和して
いるのに総消費可能流量補正制御が行われないというこ
とがなくなる。これらの結果、油圧アクチュエータへの
供給流量の滑らかな増減が可能となり、総消費可能流量
補正制御に際しての操作性が向上するとともに、ロード
センシング制御と総消費可能流量補正制御の干渉による
ハンチング現象が起こらず、油圧アクチュエータ2,3の
安定した制御が行える。
更に、厳密に総消費可能流量補正制御を厳密に行うこと
を望まない場合には、当該制御に適度に自由度を持たせ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による油圧駆動回路の制御装
置をその油圧駆動回路と共に示す概略図であり、第２図
はその制御装置の差圧計の構造を示す断面図であり、第
３図は同制御装置の吐出量制御装置の構成を示す概略図
であり、第４図は同制御装置の電磁比例制御弁の構造を
示す断面図であり、第５図はその制御装置の本体をなす
制御ユニットの構成を示す概略図であり、第６図はその
制御ユニットで行われる制御手順プログラムを示すフロ
ーチャートであり、第７図は入力制限目標値を求めるの
に使用される入力トルク制限関数を示す図であり、第８
図は油圧ポンプの吐出圧力と最大負荷圧力との差圧から
差圧目標吐出量を求める手順を示すブロック図であり、
第９図は目標吐出量偏差から総消費可能流量補正電流を
求める手順を示すブロック図であり、第10図は吐出量目
標値と傾転角信号から吐出量制御装置を制御する手順を
示すフローチャートであり、第11図は上記制御手順全体
を示す制御ブロック図であり、第12図は本発明の第２の
実施例による制御装置を示す概略図であり、第13図はそ
の制御装置に使用される入力トルク制限関数を示す図で
あり、第14図はその制御装置の制御ブロック図であり、
第15A図及び第15B図は本発明の第３の実施例による油圧
駆動回路の制御装置を制御ブロック図で、その油圧駆動
回路と共に示す概略図であり、第16図は本発明の第４の
実施例による油圧駆動回路の制御装置の制御ブロック図
であり、第17図は本発明の第５の実施例による油圧駆動
回路の制御装置の制御ブロック図であり、第18図は本発
明の第６の実施例による油圧駆動回路の制御装置の制御
ブロック図であり、第19図は本発明の第７の実施例によ
る油圧駆動回路の制御装置の制御ブロック図である。 符号の説明 １……油圧ポンプ 2,3……油圧アクチュエータ 4,5……流量制御弁 6,7……圧力補償弁 ９……電磁比例制御弁 14……圧力検出器 15……傾転角度計（吐出量検出手段） 16……吐出量制御装置 43……差圧計 40……制御ユニット 120,201〜203……第１の手段 200……第２の手段 204……第３の手段 130〜132,205〜208……第４の手段 ＱT……入力制限目標吐出量 ＱΔｐ……差圧目標吐出量 ΔＱ……目標吐出量偏差 Qns……総消費可能流量補正電流 Qo……吐出量目標値 Ｑ′ｏ……ロードセンシング制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 国昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 平田 東一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−159802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−75107（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−46724（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つの油圧ポンプと、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複数の油
    圧アクチュエータと、油圧ポンプと各油圧アクチュエー
    タの間に接続され、操作手段の操作信号に応じて油圧ア
    クチュエータに供給される圧油の流量を制御する圧力補
    償付流量制御弁と、前記油圧ポンプの吐出量を制御する
    吐出量制御手段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、 油圧ポンプの吐出圧力と複数の油圧アクチュエータの最
    大負荷圧力との差圧を検出する第１の検出手段と、 油圧ポンプの吐出圧力を検出する第２の検出手段と、 前記第１の検出手段の差圧信号からその差圧を一定に保
    持する油圧ポンプの差圧目標吐出量ＱΔｐを演算する第
    １の手段と、 少なくとも前記第２の検出手段の差圧信号と予め設定さ
    れた油圧ポンプの入力制限関数から油圧ポンプの入力制
    限目標吐出量ＱTを演算する第２の手段と、 前記差圧目標吐出量ＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTの
    小さい方を油圧ポンプの吐出量目標値Qoとして選択し、
    油圧ポンプの吐出量が該入力制限目標吐出量ＱTを超え
    ないように前記吐出量制御手段を制御する第３の手段
    と、 前記第３の手段で前記入力制限目標吐出量ＱTが選択さ
    れたときに、少なくとも前記差圧目標吐出量ＱΔｐと入
    力制限目標吐出量ＱTの偏差ΔＱに基づいて前記油圧ア
    クチュエータの総消費可能流量を制限するための補正値
    Qnsを演算し、この補正値Qnsに基づいて前記圧力補償付
    流量制御弁を制御する第４の手段と を備えることを特徴とするロードセンシング油圧駆動回
    路の制御装置。
  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、前記第４の手段は前記補正値
    Qnsにより前記圧力補償付流量制御弁の圧力補償弁を制
    御す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４の手段は前記補正値
    Qnsより操作信号補正係数αを演算し、この操作信号補
    正係数αにより前記操作手段の操作信号を補正し、この
    補正した操作信号により前記圧力補償付流量制御弁を制
    御す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３の手段は、前記補正
    値Qnsが零のときは、前記差圧目標吐出量ＱΔｐを前記
    油圧ポンプの吐出量目標値Qoとして選択することを特徴
    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、前記第４の手段が、更に、前
    記目標吐出量偏差ΔＱからその偏差を零にするための補
    正値Qnsの増分値ΔQnsを演算し、この値を前回演算され
    た補正値Qns−１に加算して補正値Qnsを求める積分型の
    演算手段と、前記補正値Qnsが負の値のときはQns＝０に
    するリミッタ手段とを有することを特徴とする制御装
    置。
  6. 【請求項６】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の手段が、前記第１の検出手段の差圧信号と予
    め設定された目標差圧の差圧偏差ΔＰ′を演算する加算
    手段を有し、 前記第４の手段が、更に、前記差圧偏差ΔＰ′が正のと
    きは零を出力し、負のときは該差圧偏差ΔＰ′に等しい
    値ΔＰ″を出力するフィルタ手段と、前記目標吐出量偏
    差ΔＱが負のときは前記フィルタ手段の出力ΔＰ″を選
    択し、前記目標吐出量偏差ΔＱが正のときは前記加算手
    段の出力ΔＰ′を選択する選択手段と、前記選択手段で
    選択された値ΔＰ″又はΔＰ′から前記補正値Qnsを演
    算する演算手段とを有する ことを特徴とする制御装置。
  7. 【請求項７】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４の手段は、更に、前
    記補正値Qnsと予め設定されたオフセット値との偏差を
    演算し、その結果得られた値Qnsoを最終的な補正値とし
    て出力することを特徴とする制御装置。
  8. 【請求項８】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、前記第１の検出手段の差圧信号から
    その差圧を一定に保持するための差圧目標吐出量ＱΔｐ
    の増分値ΔＱΔｐを演算し、この値を前回演算された差
    圧目標吐出量Qo−１に加算して差圧目標吐出量ＱΔｐを
    求める積分型の演算手段であり、 前記第２の手段は、前記第２の検出手段の圧力信号を前
    記油圧ポンプの入力制限関数から求めた目標吐出圧力Pr
    に制御するための入力制限目標吐出量ＱTの増分値ΔQps
    を演算し、この値を前回演算された入力制限目標吐出量
    Qo−１に加算して入力制限目標吐出量ＱTを求める積分
    型の演算手段であり、 前記第３の手段は、前記差圧目標吐出量ＱΔｐの増分値
    ΔＱΔｐと入力制限目標吐出量ＱTの増分値ΔQpsの小さ
    い方を選択して前記差圧目標吐出量ＱΔｐと入力制限目
    標吐出量ＱTの小さい方を選択する手段である ことを特徴とする制御装置。
  9. 【請求項９】請求項１項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の手段の入力制限
    関数が前記油圧ポンプの吐出圧力をパラメータとした入
    力トルク制限関数であり、該第２の手段は、前記第２の
    検出手段の圧力信号と該入力トルク制限関数とから前記
    油圧ポンプの入力制限目標吐出量ＱTを演算することを
    特徴とする制御装置。
  10. 【請求項１０】請求項１項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の手段の入力制
    限関数が前回演算された入力制限目標吐出量をパラメー
    タとした入力トルク制限関数であり、該第２の手段は、
    前回演算された入力制限目標吐出量と該入力トルク制限
    関数とから現在許容できる目標吐出圧力Prを演算し、前
    記第２の検出手段の圧力信号と該目標吐出圧力Prの差圧
    から前記油圧ポンプの入力制限目標吐出量ＱTを演算す
    ることを特徴とする制御装置。
  11. 【請求項１１】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、 前記油圧ポンプを駆動する原動機の目標回転数と実際の
    回転数の偏差を求める第３の検出手段をさらに備え、 前記第２の手段の入力制限関数が前記油圧ポンプの吐出
    圧力及び入力制限目標吐出量のいずれか一方と前記原動
    機の回転数偏差とをパラメータとした入力トルク制限関
    数であり、該第２の手段は、前記第２の検出手段の圧力
    信号及び前記第３の検出手段の回転数偏差信号と前記入
    力トルク制限関数とから前記油圧ポンプの入力制限目標
    値ＱTを演算することを特徴とする制御装置。
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