JPH09126203A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大流量操作時に十分な差圧を維持して必要流
量を確保する。 【解決手段】 ポンプ吐出圧と負荷圧の差が、ポンプ吐
出量Ｑｐが多いほど大きくなるように、コントローラ１
０および圧力制御弁６によってポンプ１の吐出圧Ｐｐを
設定する。また、この基本設定に加えて、負荷圧Ｐａが
低いほど上記差圧の設定比率を高くするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベル等の油
圧機械において、油圧アクチュエータの作動を制御する
コントロールバルブの入口側と出口側の差圧を一定に保
つように負荷圧に応じてポンプ吐出圧を制御する油圧制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、負荷圧に応じてポンプ吐出圧を制
御する所謂ロードセンシング制御を行う場合、図５に示
す回路構成がとられている。

【０００３】同図において、１はエンジン２を駆動源と
する可変容量形の油圧ポンプで、この油圧ポンプ１と油
圧アクチュエータ３とがコントロールバルブ（オリフィ
スとして示している）４を介して接続され、このコント
ロールバルブ４によってアクチュエータ３の作動方向と
作動速度とが制御される。

【０００４】一方、ポンプ１の吐出管路とタンク５との
間に電磁比例式の圧力制御弁（ブリードオフ形圧力補償
弁）６が接続され、この圧力制御弁６が、図示しないコ
ントローラにより制御されてポンプ吐出圧Ｐｐが設定さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような回路構成に
おいて、アクチュエータ負荷圧がＰａのとき、コントロ
ールバルブ４の入口圧Ｐｉを、

【０００６】

【数１】Ｐｉ＝Ｐａ＋α と設定すれば、アクチュエータ３への供給流量Ｑａは、
コントロールバルブ４の開口面積をＡとすると、

【０００７】

【数２】Ｑａ＝ｃＡ√α （ｃ：流量係数） となり、図６のような特性が得られる。

【０００８】このとき、コントロールバルブ４の入口圧
Ｐｉを設定するための圧力制御弁６への指令圧Ｐｃを、

【０００９】

【数３】Ｐｃ＝Ｐｉ＝Ｐａ＋α とした場合、ポンプ吐出圧Ｐｐは、

【００１０】

【数４】Ｐｐ＝Ｐｃ となる。

【００１１】ところが、コントロールバルブ４の入口圧
Ｐｉは、管路抵抗による圧力損失βがあるため、

【００１２】

【数５】Ｐｉ＝Ｐｐ−β＜Ｐｐ となり、アクチュエータ流量Ｑａは、

【００１３】

【数６】Ｑａ＝ｃＡ√（α−β）＜ｃＡ√α となって、所望の特性を得ることができず、大流量操作
時にアクチュエータ３に十分な流量を供給できなくな
る。

【００１４】一方、この点の対策として、差圧（コント
ロールバルブの入口圧−負荷圧＝補償圧力）αを圧力損
失βを見込んだ大きな値に設定すると、小流量操作時
に、圧力損失補償作用が過剰に効いてしまう。

【００１５】そこで本発明は、ポンプ吐出量に応じた十
分な差圧を維持して必要流量を確保することができる油
圧制御装置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、可変
容量形の油圧ポンプと、この油圧ポンプによって駆動さ
れる油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの
作動を制御するコントロールバルブと、上記油圧ポンプ
の吐出圧を設定する圧力制御弁と、上記アクチュエータ
の負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、上記油圧ポンプ
の吐出量を検出するポンプ吐出量検出手段と、上記負荷
圧検出手段によって検出された負荷圧と上記ポンプ吐出
量検出手段によって検出されたポンプ吐出量とに基づい
て上記負荷圧よりも高くかつポンプ吐出量が多いほど上
記負荷圧との差が大きくなる圧力を設定ポンプ吐出圧と
して演算するポンプ吐出圧演算手段と、この演算された
設定ポンプ吐出圧を上記圧力制御弁に指令するポンプ吐
出圧指令手段とを有するものである。

【００１７】管路抵抗による圧力損失はポンプ吐出量と
比例関係にあるため、上記のようにポンプ吐出量が多い
ほどポンプ吐出圧と負荷圧の差を大きく設定することに
より、大流量操作時に、圧力損失を補って十分な差圧
（コントロールバルブの入口圧−負荷圧）が維持され、
必要なアクチュエータ流量を確保することができる。

【００１８】一方、小流量操作時には、ポンプ圧と負荷
圧の差が小さく設定されるため、圧力損失補償作用が過
剰に効いてしまうおそれがない。

【００１９】ところが、このように単に小流量・小差圧
の差圧設定を行うと、アクチュエータの負荷が小さい状
態から急に負荷が大きくなった場合に、ポンプ吐出圧の
増加が追いつかずにアクチュエータ流量が不足し、アク
チュエータ動作が遅れる可能性がある。

【００２０】そこで請求項２の発明は、請求項１の構成
において、ポンプ吐出圧演算手段が、負荷圧検出手段に
よって検出された負荷圧が低いほどポンプ吐出量に対す
る差圧の設定比率が高くなる演算を行うように構成され
たものである。

【００２１】こうすれば、差圧（ポンプ圧−負荷圧）
が、軽負荷時には、ポンプ吐出量によって決まる値より
も高目に設定されるため、アクチュエータの負荷が急増
した場合に、ポンプ吐出圧が所定値までより早く上昇
し、アクチュエータ流量を確保することができる。

【００２２】これにより、操作に対するアクチュエータ
動作の遅れを防止し、良好な操作性を確保することがで
きる。

【００２３】また、重負荷になるほど、圧力損失補償の
効き目が弱められ、ロードセンシングの効果が不完全と
なるため、オペレータが操作感覚として負荷状況を把握
し易くなる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図４に
よって説明する。

【００２５】なお、以下の実施形態において、図５と同
一部分については同一符号を付して示し、その重複説明
を省略する。

【００２６】図１に示すように、検出手段として、油圧
ポンプ１の傾転角θを検出する傾転角センサ７と、同ポ
ンプ１を駆動するエンジン２の回転数ｎを検出するエン
ジン回転数センサ８と、負荷圧Ｐａを検出する負荷圧セ
ンサ９とが設けられ、これらポンプ傾転角θ、エンジン
回転数ｎ、負荷圧Ｐａの各検出信号が、圧力制御弁６に
設定ポンプ吐出圧Ｐｃを指令するコントローラ１０に入
力される。

【００２７】このコントローラ１０は、図２に示すよう
に、ポンプ吐出量検出手段としてのポンプ吐出量演算部
１１と、ポンプ吐出圧演算手段としての第１および第２
演算部１２，１３と、ポンプ吐出圧指令手段としての出
力部１４とから成っている。

【００２８】ポンプ吐出量演算部１１は、ポンプ傾転角
θ（cc／rev）とエンジン回転数ｎ（rpm）とからポンプ
吐出量Ｑｐ（ｌ／min）を、

【００２９】

【数７】Ｑｐ＝ｎ・θ／１０００ で演算する。

【００３０】第１演算部１２は、ポンプ１とコントロー
ルバルブ４との間の管路抵抗による圧力損失βがポンプ
吐出量Ｑｐに比例することに鑑み、基本設定差圧（ポン
プ吐出圧Ｐｐ−負荷圧Ｐａ）α１を、図３に示すように
ポンプ吐出量Ｑｐが多いほどその値が大きくなる差圧特
性に基づいて求める。図３中、αmaxは最大設定差圧で
ある。

【００３１】このように、ポンプ圧と負荷圧の差を、ポ
ンプ吐出量Ｑｐが多いほど大きい値に設定することによ
り、大流量操作時に、圧力損失βを補って十分な差圧が
維持されるため、アクチュエータ３の必要流量を確保す
ることができる。

【００３２】一方、小流量操作時には、ポンプ圧と負荷
圧の差が小さく設定されるため、圧力損失補償作用が過
剰に効いてしまうおそれがない。

【００３３】また、第２演算部１３は、第１演算部１２
で求められた基本設定差圧α１に、負荷圧力Ｐａに応じ
た設定比率、すなわち、図４に示すように負荷圧Ｐａが
低いほど高くなる設定比率（％）を掛けて最終設定差圧
α２を求める。

【００３４】そして、この最終設定差圧α２と負荷圧Ｐ
ａとから、指令ポンプ吐出圧Ｐｃを、

【００３５】

【数８】Ｐｃ＝Ｐａ＋α２ で求める。

【００３６】ここで、上記のように負荷圧Ｐａが小さい
ほど差圧を割増しして設定することにより、軽負荷状態
から負荷が急増する操作が行われた場合に、ポンプ吐出
圧を所定値まで速やかに上昇させることが可能となる。

【００３７】また、重負荷になるほど、圧力損失補償の
効き目が弱められ、ロードセンシングの効果が不完全と
なるため、オペレータが操作感覚として負荷状況を把握
し易くなる。

【００３８】図４中、Ｐlimは差圧設定比率１００％時
の負荷圧を示す。

【００３９】出力部１４は、こうして求められた指令ポ
ンプ吐出圧Ｐｃに応じた指令信号を圧力制御弁６に向け
て出力し、この指令信号により圧力制御弁６が作動して
ポンプ吐出圧Ｐｐが指令圧Ｐｃに設定される。

【００４０】ところで、ポンプ吐出量／差圧特性および
負荷圧／設定比率の両特性について、図３，４ではそれ
ぞれ折れ線特性を例示したが、この両特性は本装置が搭
載される機械の種類、作業内容等に応じて適宜変更可能
であり、たとえば何らかの関数に基づいた曲線としても
よい。

【００４１】また、上記実施形態では、ポンプ傾転角θ
とエンジン回転数ｎとからポンプ吐出量Ｑｐを演算で求
めるようにしたが、ポンプ吐出管路に流量計を設け、こ
の流量計によってポンプ吐出量を直接検出するようにし
てもよい。

【００４２】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、管路
抵抗による圧力損失がポンプ吐出量に比例することに鑑
み、ポンプ吐出圧と負荷圧の差をポンプ吐出量が多いほ
ど大きい値に設定するようにしたから、大流量操作時
に、圧力損失を補って十分な差圧（コントロールバルブ
の入口圧−出口圧）を維持し、アクチュエータの必要流
量を確保することができる。

【００４３】一方、小流量操作時には、ポンプ圧と負荷
圧の差が小さく設定されるため、圧力損失補償作用が過
剰に効いてしまうおそれがない。

【００４４】また、請求項２の発明によるときは、上記
基本的な効果に加えて、ポンプ圧と負荷圧の差を、負荷
圧が低いほど、上記のようにポンプ吐出量によって決ま
る値よりも高めに設定する構成としたから、負荷圧が急
増した場合に、ポンプ吐出圧を所定値まで速やかに上昇
させることができる。これにより、アクチュエータ動作
の遅れを防止し、良好な操作性を確保することができ
る。

【００４５】また、重負荷になるほど、圧力損失補償の
効き目が弱められ、ロードセンシングの効果が不完全と
なるため、オペレータが操作感覚として負荷状況を把握
し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる油圧制御装置の全体
構成図である。

【図２】同装置におけるコントローラのブロック構成図
である。

【図３】同装置によるポンプ吐出量と設定差圧の関係を
示す図である。

【図４】同装置による負荷圧力と差圧の設定比率との関
係を示す図である。

【図５】従来装置の構成図である。

【図６】同装置による差圧とアクチュエータ流量の関係
を示す図である。

【符号の説明】

１ 可変容量形油圧ポンプ ２ ポンプの駆動源としてのエンジン ３ 油圧アクチュエータ ４ コントロールバルブ ６ 圧力制御弁 ９ 負荷圧センサ １０ コントローラ １１ ポンプ吐出量検出手段を構成するポンプ吐出量演
算部 ７ 同ポンプ傾転角センサ ８ 同エンジン回転数センサ １２ ポンプ吐出圧演算手段を構成する第１演算部 １３ 同第２演算部 １４ ポンプ吐出圧指令手段としての出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 誠剛 兵庫県明石市大久保町八木740番地 株式 会社神戸製鋼所大久保建設機械工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量形の油圧ポンプと、この油圧ポ
   ンプによって駆動される油圧アクチュエータと、この油
   圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブ
   と、上記油圧ポンプの吐出圧を設定する圧力制御弁と、
   上記アクチュエータの負荷圧を検出する負荷圧検出手段
   と、上記油圧ポンプの吐出量を検出するポンプ吐出量検
   出手段と、上記負荷圧検出手段によって検出された負荷
   圧と上記ポンプ吐出量検出手段によって検出されたポン
   プ吐出量とに基づいて上記負荷圧よりも高くかつポンプ
   吐出量が多いほど上記負荷圧との差が大きくなる圧力を
   設定ポンプ吐出圧として演算するポンプ吐出圧演算手段
   と、この演算された設定ポンプ吐出圧を上記圧力制御弁
   に指令するポンプ吐出圧指令手段とを有することを特徴
   とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧制御装置において、
   ポンプ吐出圧演算手段が、負荷圧検出手段によって検出
   された負荷圧が低いほどポンプ吐出量に対する差圧の設
   定比率が高くなる演算を行うように構成されたことを特
   徴とする油圧制御装置。