JPH10184556A - 油圧ポンプ容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁比例制御弁を用いた電気−油圧サーボ機構
によりポンプ吐出流量の電磁比例制御を行う油圧ポンプ
容量制御装置において、電気系統に故障が生じた場合で
も故障前と同じようにポンプ流量制御が行えるようにす
る。 【解決手段】制御弁４のソレノイド４ｃのシャフト４ｊ
とスプール４ｂのシャフト４ｋを分離し、シャフト４
ｊ，４ｋの端面が位置する部分には入力切換制御室４ｎ
を設け、シャフト４ｊの直径はシャフト４ｋの直径より
大きくし、入力切換制御室４ｎのケーシング部分には指
令圧ポート４ｐを形成する。ソレノイド４ｃの反対側に
はスプリング４ｄと直列に馬力制御用のピストン４ｑを
配置し、ピストン４ｑを支えるように馬力制御用バネ４
ｒを設け、ピストン４ｑが位置する部分に馬力制御室４
ｔを形成し、馬力制御室４ｔのケーシング４ｓに油圧ポ
ンプ１の吐出圧力を取り入れるための馬力制御油圧ポー
ト４ｕを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ポンプ流量制御
装置に係わり、特に電磁比例制御弁を用いた電気−油圧
サーボ機構により調整アクチュエータを駆動し可変容量
型油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧ポンプ流量制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁比例制御弁を用いた電気−油圧サー
ボ機構により油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧ポン
プ流量制御装置として公知のものに、特公平６−３３７
７３号公報や特開平８−４９６５９号公報に記載のもの
がある。これらの油圧ポンプ流量制御装置は、可変容量
型油圧ポンプと、この油圧ポンプの押しのけ容積可変機
構を作動させる調整アクチュエータと、この調整アクチ
ュエータへ油圧源から導かれる圧油を制御する３ポート
電磁比例制御弁と、この制御弁に制御電流を出力する制
御部とを備えている。

【０００３】また、特公平６−３３７７３号公報に記載
の油圧ポンプ流量制御装置では、油圧ポンプの押しのけ
容積可変機構の位置又は調整アクチュエータのピストン
の位置を位置センサで検出し、この位置センサで出力し
た位置信号を制御部に送り、制御部で指令信号の目標値
と位置センサで検出した位置との偏差（制御偏差）を演
算し、この制御偏差が零になるよう制御弁のソレノイド
に制御電流を出力する。制御弁はこの制御電流により作
動して油圧源から調整アクチュエータに所定の流量の圧
油を供給し、油圧ポンプの押しのけ容積可変機構の位置
を制御する。

【０００４】特開平８−４９６５９号公報に記載の油圧
ポンプ流量制御装置では、油圧ポンプの押しのけ容積可
変機構を作動させる調整アクチュエータとして差動シリ
ンダを用い、この差動シリンダへ油圧源から導かれる圧
油を制御する３ポート電磁比例制御弁にフィードバック
スリーブを組み込み、このフィードバックスリーブを差
動シリンダのサーボピストンとリンクしている。

【０００５】制御部では指令信号に比例して増大するよ
う指令目標流量を算出し、この目標流量を制御電流に変
換して制御弁に出力する。

【０００６】制御弁ではこの制御電流がソレノイドに入
力され、ソレノイドに発生する電磁力により制御電流に
比例してスプールが移動する。このとき、制御電流が油
圧ポンプの吐出流量を増やす方向のものであるときは、
制御弁のアクチュエータポートがポンプポートに連通し
て油圧源の圧油が差動シリンダの大径側室に送られ、受
圧面積の差でサーボピストンを動かし油圧ポンプの押し
のけ容積可変機構を動かし、油圧ポンプの吐出流量を増
加させる。一方、サーボピストンの移動にともなってフ
ィードバックスリーブもスプールと同じ方向に移動し、
フィードバックスリーブの位置がスプールの位置と同じ
になると、アクチュエータポートとポンプポートの連通
が遮断され、差動シリンダの大径側室への圧油の流入が
停止し、サーボピストンの移動が停止して押しのけ容積
可変機構の動きも停止する。これにより、油圧ポンプの
吐出流量は制御電流に応じた流量まで増加する。制御電
流が油圧ポンプの吐出流量を減らす方向のものであると
きは、制御弁のアクチュエータポートがタンクポートに
連通し、小径側室の油圧力でサーボピストンは上記と逆
の方向に動き、油圧ポンプの吐出流量は制御電流に応じ
た流量まで減少する。

【０００７】このように制御電流に応じて油圧ポンプの
吐出流量が制御されるので、指令信号の増減に比例して
油圧ポンプの吐出流量を制御できる。

【０００８】また、一般に、油圧ポンプの容量制御で
は、油圧ポンプの吐出圧力を検出し、このポンプ吐出圧
力が高くなると吐出流量を減少させる馬力制御が行われ
ており、これにより油圧ポンプの入力馬力をエンジンの
出力馬力以下とし、エンストのない運転が行えるように
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように特公平６
−３３７７３号公報や特開平８−４９６５９号公報に記
載の油圧ポンプ容量制御装置では、指令信号の増減に比
例して油圧ポンプの吐出流量を制御できる。また、特開
平８−４９６５９号公報に記載の油圧ポンプ容量制御装
置では、制御弁にフィードバックスリーブを組み込み、
これを差動シリンダのサーボピストンにリンクさせただ
けの簡単な構造で、位置センサを用いることなくポンプ
吐出流量の電磁比例制御ができる。

【００１０】しかし、これらの従来の油圧ポンプ容量制
御装置では、制御弁の入力、駆動手段は、ソレノイドを
始め制御部、指令信号の生成部、指令信号及び制御電流
の伝達ラインなど、全て電気部品であり、これらの一部
でも故障した場合はポンプ制御ができなくなるという問
題があった。

【００１１】また、これらの従来技術のポンプ制御に馬
力制御機能を組み込む場合は、油圧ポンプの吐出圧力を
検出する圧力センサを設け、この圧力センサの信号を制
御部に入力し、吐出圧力が高くなるに従って小さくなる
馬力制御目標流量を算出し、指令信号から求めた指令目
標流量がこの馬力制御目標流量を越えないよう補正し、
その補正した目標流量に基づいて制御電流を出力してや
ればよい。

【００１２】しかし、この場合も、油圧ポンプの吐出圧
力の検出する圧力センサが故障した場合は、油圧ポンプ
の馬力制御ができなくなり、ポンプ制御が不完全とな
る。

【００１３】本発明の目的は、電磁比例制御弁を用いた
電気−油圧サーボ機構によりポンプ吐出流量の電磁比例
制御を行う油圧ポンプ容量制御装置において、電気系統
に故障が生じた場合でも故障前と同じようにポンプ流量
制御が行えるものを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、可変容量
型油圧ポンプと、この油圧ポンプの押しのけ容積可変機
構を作動させる調整アクチュエータと、この調整アクチ
ュエータへ油圧源から導かれる圧油を制御する電磁比例
制御弁と、この制御弁に制御電流を出力する制御部とを
備えた油圧ポンプ容量制御装置において、前記制御弁の
ソレノイドのシャフトとスプールのシャフトを分離し、
ソレノイドのシャフトがスプールのシャフトを押すこと
によりスプールを動かす構成とすると共に、前記制御弁
のソレノイドとスプールとの間の両者のシャフトの端面
が位置する部分に入力切換制御室を設け、この入力切換
制御室に油圧外部指令を導入するための指令圧ポートを
設けたものとする。

【００１５】以上のように構成した本発明では、油圧ポ
ンプ流量制御装置の電気系統に故障がない通常の場合
は、制御弁の指令圧ポートを開放又はタンクに連通して
おくと、入力切換制御室では、制御弁のソレノイドによ
り発生する力はソレノイドのシャフトを介してスプール
のシャフトに働き、制御弁は従来のものと機能的に同じ
構成となり、指令信号の増減に比例して油圧ポンプの吐
出流量を制御できる。

【００１６】制御部や制御弁のソレノイドに故障が生
じ、ソレノイドが動作しなくなった場合は、制御弁の指
令圧ポートを油圧外部指令の生成部に油圧ホースでつな
ぎ、入力切換制御室に油圧外部指令を入力する。この入
力された油圧外部指令は制御弁のスプールのシャフトに
働き、油圧力Ｆｐを生じさせる。このとき、油圧外部指
令の入力圧力範囲においてこのシャフトに生じる油圧力
Ｆｐを、指令信号の入力電気信号範囲において制御電流
によりソレノイドのシャフトに生じる力Ｆｉと同じにな
るように設定しておけば、油圧外部指令の入力によって
電気入力したのと同じ比例制御ができる。

【００１７】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの
押しのけ容積可変機構を作動させる差動シリンダと、こ
の差動シリンダへ油圧源から導かれる圧油を制御し、差
動シリンダのサーボピストンとリンクしてあるフィード
バックスリーブを有する電磁比例制御弁と、この制御弁
に制御電流を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容量
制御装置において、前記制御弁のソレノイドのシャフト
とスプールのシャフトを分離し、ソレノイドのシャフト
がスプールのシャフトを押すことによりスプールを動か
す構成とすると共に、前記制御弁のソレノイドとスプー
ルとの間の両者のシャフトの端面が位置する部分に入力
切換制御室を設け、この入力切換制御室に油圧外部指令
を導入するための指令圧ポートを設けたものとする。

【００１８】このように構成した本発明では、制御弁に
フィードバックスリーブを組み込み、これを差動シリン
ダのサーボピストンにリンクさせただけの簡単な構造
で、位置センサを用いることなくポンプ吐出流量の電磁
比例制御ができるとともに、上記（１）のように電気的
部品に故障が生じた場合でも故障前と同じようにポンプ
流量制御が行える。

【００１９】（３）上記（１）又は（２）において、好
ましくは、前記ソレノイドのシャフトの直径を前記スプ
ールのシャフトの直径より大きくする。

【００２０】上記（１）で述べたように、制御弁の指令
圧ポートを油圧外部指令の生成部につなぎ、入力切換制
御室に油圧外部指令を入力すると、制御弁のスプールの
シャフトに油圧力Ｆｐが生じる。このとき、ソレノイド
のシャフトの直径をスプールのシャフトの直径より大き
くしておくと、油圧外部指令の圧力がソレノイドのシャ
フトを押す力は制御電流により同シャフトに生じる力Ｆ
ｉより大きくなり、ソレノイドのシャフトはスプールの
シャフトから油圧外部指令の油圧力で分離される。この
ため、電気系統のどこかしらに異常があり、ソレノイド
の作動が正常でない場合は、入力切換制御室に油圧外部
指令を入力すると、制御電流に干渉されることなく、油
圧外部指令の油圧による制御が優先的に行われ、油圧外
部指令による油圧ポンプの吐出流量の制御が可能とな
る。

【００２１】（４）また、上記（１）又は（２）におい
て、好ましくは、前記制御弁のソレノイドと反対側に、
制御弁のスプールをソレノイド方向に付勢するバネと直
列に馬力制御用のピストンを配置し、かつこのピストン
を支える馬力制御用バネを設けると共に、馬力制御用の
ピストンが位置する部分に馬力制御室を設け、この馬力
制御室に前記油圧ポンプの吐出圧力のフィードバックを
取り入れるための馬力制御油圧ポートを設ける。

【００２２】これにより、油圧ポンプの吐出圧力を検出
するための圧力センサが故障し、電気的な馬力制御がで
きなくなった場合は、制御弁の馬力制御油圧ポートを油
圧ポンプの吐出管路に油圧ホースでつなぎ、馬力制御室
に油圧ポンプの吐出圧力を入力すると、馬力制御用のピ
ストンとバネによる油圧的な馬力制御が可能となる。

【００２３】（５）更に、上記目的を達成するために、
本発明は、可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの
押しのけ容積可変機構を作動させる調整アクチュエータ
と、この調整アクチュエータへ油圧源から導かれる圧油
を制御する電磁比例制御弁と、この制御弁に制御電流を
出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容量制御装置にお
いて、前記制御弁のソレノイドと反対側に、制御弁のス
プールをソレノイド方向に付勢するバネと直列に馬力制
御用のピストンを配置し、かつこのピストンを支える馬
力制御用バネを設けると共に、馬力制御用のピストンが
位置する部分に馬力制御室を設け、この馬力制御室に前
記油圧ポンプの吐出圧力のフィードバックを取り入れる
ための馬力制御油圧ポートを設けたものとする。

【００２４】このように構成した本発明では、上記
（４）のように電気的な馬力制御ができなくなった場合
は、馬力制御用のピストンとバネによる油圧的な馬力制
御が可能となる。

【００２５】（６）また、上記目的を達成するために、
本発明は、可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプの
押しのけ容積可変機構を作動させる差動シリンダと、こ
の差動シリンダへ油圧源から導かれる圧油を制御し、差
動シリンダのサーボピストンとリンクしてあるフィード
バックスリーブを有する電磁比例制御弁と、この制御弁
に制御電流を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容量
制御装置において、前記制御弁のソレノイドと反対側
に、制御弁のスプールをソレノイド方向に付勢するバネ
と直列に馬力制御用のピストンを配置し、かつこのピス
トンを支える馬力制御用バネを設けると共に、馬力制御
用のピストンが位置する部分に馬力制御室を設け、この
馬力制御室に前記油圧ポンプの吐出圧力のフィードバッ
クを取り入れるための馬力制御油圧ポートを設けたもの
とする。

【００２６】このように構成した本発明では、制御弁に
フィードバックスリーブを組み込み、これを差動シリン
ダのサーボピストンにリンクさせただけの簡単な構造
で、位置センサを用いることなくポンプ吐出流量の電磁
比例制御ができるとともに、上記（５）のように電気的
な馬力制御ができなくなった場合は、馬力制御用のピス
トンとバネによる油圧的な馬力制御が可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００２８】図１において、１は本実施形態の油圧ポン
プ流量制御装置により吐出流量が制御される可変容量型
の油圧ポンプであり、油圧ポンプ１は斜板などよりなる
押しのけ容積可変機構１ａを有している。押しのけ容積
可変機構１ａは調整アクチュエータである差動シリンダ
２により作動され、差動シリンダ２は押しのけ容積可変
機構１ａに連結されこれを駆動する両端の受圧面積が異
なるサーボピストン２ａと、サーボピストン２ａの小径
側を収納する小径側室２ｂ及びサーボピストン２ａの大
径側を収納する大径側室２ｃとを有している。差動シリ
ンダ２は油圧源３の圧油を制御弁４で制御することによ
り作動する。油圧源３はタンク３ａと、パイロットポン
プ３ｂと、パイロットポンプ３ｂの吐出圧力を一定に制
御するリリーフ弁３ｃとで構成され、差動シリンダ２の
小径側室２ｂはパイロットポンプ３ｂに接続されてい
る。

【００２９】制御弁４はポンプポートＰ、タンクポート
Ｒ、アクチュエータポートＴを形成したケーシング４ａ
と、ケーシング４ａ内に配置されたスプール４ｂと、ケ
ーシング４ａの一端に設けられ、制御ユニット５からの
制御電流Ｉによりスプール４ｂを図示右方に付勢するソ
レノイド４ｃと、スプール４ｂを図示左方（ソレノイド
方向）に付勢するスプリング４ｄとを有する３ポート電
磁比例切換弁であり、ケーシング４ａのポンプポートＰ
は油圧源３のパイロットポンプ３ｂに接続され、タンク
ポートＲはタンク３ａに接続され、アクチュエータポー
トＴは差動シリンダ２の大径側室２ｃに接続されてい
る。

【００３０】また、スプール４ｂは図示の中立位置にお
いてポンプポートＰ及びタンクポートＲをそれぞれ閉じ
る部分４ｆ，４ｇを有し、部分４ｆと４ｇとの間には常
時アクチュエータポートＴを介して差動シリンダ２の大
径側室２ｃに連通する室４ｉが形成されている。

【００３１】また、制御弁４のケーシング４ａとスプー
ル４ｂとの間にはフィードバックスリーブ７が挿入され
ている。このフィードバックスリーブ７は差動シリンダ
２のサーボピストン２ａにリンク８を介して連結され、
このサーボピストン２ａの移動に伴って変位する構成と
なっている。フィードバックスリーブ７は図示するよう
に、制御弁４のケーシング４ａに形成されたポートＰ，
Ｒ，Ｔに対応する位置に連通孔７ａを形成されている。

【００３２】ソレノイド４ｃのシャフト４ｊとスプール
４ｂのシャフト４ｋは分離されており、ソレノイド４ｃ
のシャフト４ｊがスプール４ｂのシャフト４ｋを押すこ
とによりスプール４ｂは動かされる構成となっている。
また、ソレノイド４ｃとスプール４ｂとの間の両者のシ
ャフト４ｊ，４ｋの端面が位置する部分にはケーシング
４ａの壁４ｍによりスプール側から仕切られた入力切換
制御室４ｎが設けられ、スプール４ｂのシャフト４ｋは
この壁４ｍを貫通して入力切換制御室４ｎ内へと延在し
ている。また、ソレノイド４ｃのシャフト４ｊの直径は
スプール４ｂのシャフト４ｋの直径より大きくされ、ケ
ーシング４ａには入力切換制御室４ｎに油圧の指令圧力
を導入するための指令圧ポート４ｐが形成されている。

【００３３】ソレノイド４ｃの反対側には、スプール４
ｂをソレノイド方向に付勢するスプリング４ｄと直列に
馬力制御用のピストン４ｑが配置され、このピストン４
ｑを支えるように馬力制御用バネ４ｒが設けられてい
る。また、馬力制御用のピストン４ｑはケーシング４ｓ
で覆われ、ピストン４ｑが位置する部分にケーシング４
ａの端壁によりスプール側から仕切られた馬力制御室４
ｔが形成され、ケーシング４ｓには馬力制御室４ｔに油
圧ポンプ１の吐出圧力のフィードバックを取り入れるた
めの馬力制御油圧ポート４ｕが形成されている。

【００３４】図２に油圧ポンプ４を含む駆動系全体を示
す。

【００３５】図２において、１０は油圧ポンプ１から吐
出された圧油により駆動される油圧アクチュエータの１
つであり、この油圧アクチュエータ１０に供給される圧
油の流量は流量制御弁１１により制御される。流量制御
弁１１はパイロット操作式であり、操作レバー装置１２
からパイロットライン１３ａ，１３ｂを介して与えられ
るパイロット圧により駆動操作される。操作レバー装置
１２は操作レバー１２ａと、２つの減圧弁１２ｂ，１２
ｃとを有し、操作レバー１２ａを操作するとその操作方
向に応じて減圧弁１２ｂ，１２ｃのいずれか一方が操作
され、操作レバー１２ａの操作量に応じたパイロット圧
を出力する。

【００３６】パイロットライン１３ａ，１３ｂには信号
ライン１４ａ，１４ｂを介してシャトル弁１５が接続さ
れ、このシャトル弁１５により減圧弁１２ｂ，１２ｃの
いずれかから出力されたパイロット圧が検出され。

【００３７】同様に油圧ポンプ４に接続された図示しな
い複数の油圧アクチュエータ及び流量制御弁があり、こ
れらの流量制御弁用の操作レバー装置のパイロット圧も
図示しないシャトル弁により検出される。

【００３８】このようにして検出されたパイロット圧の
うちの最も高い圧力が信号ライン１６，１７及びシャト
ル弁１８を含む複数の信号ライン及びシャトル弁により
検出され、その最高パイロット圧が油圧ポンプ１の吐出
流量制御の油圧外部指令Ｐｐとして信号ライン１９を介
して圧力センサ２０により検出され、図１に示す制御ユ
ニット５に指令信号Ｘとして入力される。

【００３９】図１に戻り、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄ
が圧力センサ２１により検出され、この検出信号も制御
ユニット５に入力される。

【００４０】制御ユニット５の処理機能の概略を図３に
機能ブロック図で示す。制御ユニット５は、指令目標流
量演算部５ａ、馬力制御目標流量演算部５ｂ、最小値選
択部５ｃ、故障判定部５ｄ、切り換え選択部５ｅ、増幅
出力部５ｆの各機能を有している。

【００４１】指令目標流量演算部５ａでは指令信号Ｘを
入力し、図４に示す特性に基づいて指令信号Ｘに比例し
て増大する油圧ポンプ１の指令目標流量Ｑ１を算出す
る。

【００４２】馬力制御目標流量演算部５ｂでは圧力セン
サ２１の検出信号を入力し、図５に示す特性に基づいて
油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄが高くなるに従って小さく
なる馬力制御目標流量Ｑ２を算出する。

【００４３】最小値選択部５ｃでは指令目標流量Ｑ１、
馬力制御目標流量Ｑ２の小さい方を選択する。

【００４４】故障判定部５ｄでは、圧力センサ２１の検
出信号を入力し、この検出信号に異常がないかどうかに
より圧力センサ２１の故障を判定する。

【００４５】切り換え選択部５ｅは故障判定部５ｄの判
定結果により作動するもので、圧力センサ２１が故障し
ていないときは最小値選択部５ｃで選択した目標流量を
選択し、圧力センサ２１が故障していると、指令目標流
量Ｑ１を選択する。

【００４６】増幅出力部５ｆでは、切り換え選択部５ｅ
で選択した目標流量を制御電流Ｉに変換し、制御弁４の
ソレノイド４ｃに出力する。

【００４７】以上により圧力センサ２１に故障がないと
きは、制御電流Ｉにより油圧ポンプの吐出流量が馬力制
御目標流量演算部５ｂで計算された馬力制御目標流量Ｑ
２を超えないように馬力制御される。

【００４８】次に、以上のように構成した油圧ポンプ流
量制御装置の動作を、（ａ）油圧ポンプ流量制御装置の
電気系統に故障がない通常の場合、（ｂ）圧力センサ２
１が故障した場合、（ｃ）ソレノイド４ｃの故障など圧
力センサ２１以外の電気系統が故障した場合、（ｄ）油
圧ポンプ流量制御装置の電気系統に故障が生じている
が、故障箇所が不明な場合の順序で説明する。

【００４９】（ａ）油圧ポンプ流量制御装置の電気系統
に故障がない通常の場合 この場合は、通常の圧力センサ２１、制御ユニット５、
ソレノイド４ｃを用いた電気だけの制御であり、制御弁
４の指令圧ポート４ｐ及び馬力制御油圧ポート４ｕは共
に図１に示すようにタンク３ａに連通しておく。入力切
換制御室４ｎでは、制御弁４のソレノイド４ａにより発
生する力はソレノイド４ａのシャフト４ｅを介して制御
弁４のスプール４ｂのシャフト４１ｂに働く。また、馬
力制御室４ｕの圧力がないので、馬力制御用のピストン
４ｑは何等の力も発生させない。このため、制御弁４は
特開平８−４９６５９号公報に記載のものと機能的に同
じ構成となり、下記のように動作する。

【００５０】制御ユニット５から制御電流Ｉが出力され
ると、ソレノイド４ｃはその制御電流Ｉに比例した電磁
力Ｆｉを生じ、スプール４ｂに作用させてこれを図示右
方に動かす。スプール４ｂが図示右方に移動するとスプ
リング４ｄの撓み量が変わりばね反力Ｆｓを強め、最後
に電磁力Ｆｉとばね反力Ｆｓとがバランスした位置Ｙで
スプール４ｂは止まる。

【００５１】このようにスプール４ｂが移動すると制御
弁４のポンプポートＰと室４ｉが連通し、油圧源３から
の圧油がポンプポートＰを経由して室４ｉに流入し、更
に制御弁４のアクチュエータポートＴを経由して差動シ
リンダ２の大径側室２ｃに流入する。こうして油圧源３
から送られた同じ圧力の圧油が差動シリンダ２の小径側
室２ｂと大径側室２ｃに導かれる。ここで、大径側室２
ｃのサーボピストン２ａの受圧面積は小径側室２ｂのサ
ーボピストン２ａの受圧面積より大きい。このため、差
動シリンダ２のサーボピストン２ａは制御弁４のスプー
ル４ｂと同じ図示右方向へ移動し、油圧ポンプ１の押し
のけ容積可変機構１ａを作動させ、油圧ポンプ１の吐出
流量は目標値Ｘの値に応じて増加してゆく。

【００５２】一方、このようにサーボピストン２ａが移
動すると、これにリンク結合されている制御弁４のフィ
ードバックスリーブ７をスプール４ｂと同じ図示右方に
移動させ、フィードバックスリーブ７がスプール４ｂと
同じ位置まで移動するとポンプポートＰを閉じ、室４ｉ
内への圧油の流入を止め、差動シリンダ２のサーボピス
トン２ａの移動を停止させる。

【００５３】ここで、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄが高
くなく、制御ユニット５で指令信号Ｘにより計算された
指令目標流量Ｑ１が吐出圧力Ｐｄにより計算された馬力
制御目標流量Ｑ２より小さい場合は、制御電流Ｉは指令
信号Ｘに比例した値となる。このため、指令信号Ｘに比
例して油圧ポンプ１の吐出流量の制御ができる。

【００５４】また、あるバランスした位置での指令信号
Ｘと制御電流Ｉと電磁力Ｆｉとスプール４ｂの位置Ｙと
スプリング４ｄのバネの反力ＦｓをそれぞれＸ0 ，Ｉ0
，Ｆｉ0 ，Ｙ0 ，Ｆｓ0 とする。そのバランス位置で
のフィードバックスリーブ７の位置Ｚと差動シリンダ２
のピストン２ａの位置Ｗと油圧ポンプ１の押しのけ容積
可変機構１ａの位置Ｗｐと油圧ポンプ１の吐出流量Ｑｐ
をそれぞれＺ0 （＝Ｙ0),W0 ，Ｗｐ0 ，Ｑｐ0 とする。

【００５５】このようなバランスした位置から油圧ポン
プ１の吐出流量を増加させるための指令信号Ｘ0 ＋ΔＸ
を制御ユニット５に入力し、制御ユニット５から制御弁
４のソレノイト４ｃへ制御電流Ｉ0 ＋ΔＩを出力する。
その制御電流Ｉ0 ＋ΔＩに比例して、ソレノイト４ｃは
電磁力Ｆｉ0 ＋ΔＦｉを生じ、制御弁４のスプール４ｂ
をその力Ｆｉ0 ＋ΔＦｉに応じて更に図示右方へ動か
す。スプール４ｂが図示右方へ移動すると制御弁４のス
プリング４ｄはさらに圧縮され、最後に電磁力Ｆｉ0 ＋
ΔＦｉとスプリング４ｄのばね反力Ｆｓ0 ＋ΔＦｓとが
バランスした位置Ｙ0 ＋ΔＹで止まる。

【００５６】このようにスプール４ｂが移動すると制御
弁４のポンプポートＰと室４ｉが再び連通し、油圧源３
からの圧油がポンプポートＰを経由して室４ｉに流入
し、更に制御弁４のアクチュエータポートＴを経由して
差動シリンダ２の大径側室２ｃに流入する。こうして油
圧源３から送られた同じ圧力の圧油が差動シリンダ２の
小径側室２ｂと大径側室２ｃに導かれる。ここで、大径
側室２ｃのサーボピストン２ａの受圧面積は小径側室２
ｂのサーボピストン２ａの受圧面積より大きい。このた
め、差動シリンダ２のサーボピストン２ａは制御弁４の
スプール４ｂと同じ図示右方向へ更に移動し、油圧ポン
プ１の押しのけ容積可変機構１ａを作動させ、油圧ポン
プ１の吐出流量は指令信号Ｘの増加に応じて増加してゆ
く。

【００５７】一方、このようにサーボピストン２ａが移
動すると、これにリンク結合されている制御弁４のフィ
ードバックスリーブ７をスプール４ｂと同じ図示右方に
更に移動させ、フィードバックスリーブ７がスプール４
ｂと同じ位置まで移動するとポンプポートＰを閉じ、室
４ｉ内への圧油の流入を止め、差動シリンダ２のサーボ
ピストン２ａの移動を停止させる。このとき、スプール
４ｂとフィードバックスリーブ７とピストン２ａと押し
のけ容積可変機構１ａとはそれぞれ指令信号Ｘの増加Δ
Ｘに応じた新たな位置Ｙ0 ＋ΔＹ，Ｚ0 ＋ΔＺ，Ｗ0 ＋
ΔＷ，Ｗｐ0 ＋ΔＷｐになり、油圧ポンプ１の吐出流量
も増加した新たな値Ｑｐ0 ＋ΔＱｐになる。

【００５８】逆に、油圧ポンプ１の吐出流量を減少させ
るための指令信号Ｘ0 −ΔＸを制御ユニット５に入力
し、制御ユニット５から制御弁４のソレノイド４ｃへ制
御電流Ｉ0 −ΔＩを出力する。その制御電流Ｉ0 −ΔＩ
に比例して、ソレノイド４ｃは電磁力Ｆｉ0 −ΔＦｉを
生じ、制御弁４のスプール４ｂをその力Ｆｉ0 −ΔＦｉ
に応じて図示左方へ動かす。スプール４ｂが図示左方に
移動すると制御弁４のスプリング４ｄは伸ばされ、最後
に電磁力Ｆｉ0 −ΔＦｉとスプリング４ｄのばね反力Ｆ
ｓ0 −ΔＦｓとがバランスした位置Ｙ0 −ΔＹで止ま
る。

【００５９】このようにスプール４ｂが移動すると制御
弁４のタンクポートＲが室４ｉが連通し、差動シリンダ
２の大径側室２ｃが制御弁４のアクチュエータポート
Ｔ，室４ｉ及びタンクポートＲを介してタンク３ａに連
通する。このため、差動シリンダ２のサーボピストン２
ａは小径側室２ｂの油圧力で制御弁４のスプール４ｂと
同じ図示左方向へ移動し、油圧ポンプ１の押しのけ容積
可変機構１ａを作動させ、油圧ポンプ１の吐出流量は指
令信号Ｘの減少に応じて減少してゆく。

【００６０】一方、このようにサーボピストン２ａが移
動すると、これにリンク結合されている制御弁４のフィ
ードバックスリーブ７をスプール４ｂと同じ図示左方に
移動させ、フィードバックスリーブ７がスプール４ｂと
同じ位置まで移動するとタンクポートＲを閉じ、室４ｊ
内への圧油の流入を止め、差動シリンダ２のピストン２
ａの移動を停止させる。このとき、スプール４ｂとフィ
ードバックスリーブ７とサーボピストン２ａと押しのけ
容積可変機構１ａとはそれぞれ指令信号Ｘの減少ΔＸに
応じた新たな位置Ｙ0 −ΔＹ，Ｚ0 −ΔＺ，Ｗ0 −Δ
Ｗ，Ｗｐ0 −ΔＷｐになり、油圧ポンプ１の吐出流量も
減少した新たな値Ｑｐ0 −ΔＱｐになる。

【００６１】このようにして、指令信号Ｘの増減に比例
して油圧ポンプ１の吐出流量の制御ができる。

【００６２】一方、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄが高
く、制御ユニット５で指令信号Ｘにより計算された指令
目標流量Ｑ１が吐出圧力Ｐｄにより計算された馬力制御
目標流量Ｑ２を超えようとすると、制御ユニット５から
は馬力制御目標流量Ｑ２に相当する制御電流Ｉが出力さ
れ、この制御電流Ｉにより上記のように油圧ポンプ１の
吐出流量が制御される。このため、油圧ポンプの吐出流
量が馬力制御目標流量Ｑ２を超えないように馬力制御が
なされる。

【００６３】（ｂ）圧力センサ２１が故障した場合 油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄを検出するための圧力セン
サ２１が故障した場合、油圧ポンプの吐出圧力Ｐｄのフ
ィードバックができなくなって、油圧ポンプ１の吐出圧
力Ｐｄに応じて吐出流量を調整する馬力制御ができなく
なってしまう。

【００６４】このような場合、本発明では、図６に示す
ように制御弁４の馬力制御油圧ポート４ｕと油圧ポンプ
１の吐出管路を１本の油圧ホース２５でつなぎ、馬力制
御室４ｔを吐出管路に連通させる。これにより馬力制御
室４ｔの圧力が油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄと同じくな
るので、馬力制御用のピストン４ｑとバネ４ｒによる油
圧的な馬力制御が可能となる。

【００６５】すなわち、圧力センサ２１が故障すると、
制御ユニット５では図３の故障判定部５ｄが切り換え選
択部５ｅの選択を指令目標流量Ｑ１に切り換え、制御ユ
ニット５からは常に指令信号Ｘに比例した制御電流Ｉが
出力される。

【００６６】一方、制御弁４では、油圧ポンプ１の吐出
圧力Ｐｄが馬力制御室４ｔに導かれ、馬力制御用のピス
トン４ｑにその吐出圧力ｐｄが作用し、ピストン４ｑを
押す力が生じ、その力は馬力制御用のピストン４ｑを支
えているバネ４ｒと制御弁４のスプリング４ｄとの圧縮
により生じる力と対向して、制御弁４のスプール４ｂを
図示左方のソレノイド方向に動かす力として作用する。

【００６７】ここで、油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄが高
くなく、吐出圧力Ｐｄがピストン４ｑを押す力が馬力制
御用のバネ４ｒとスプリング４ｄの圧縮により生じる力
より小さいときは、ピストン４ｑは動かず、吐出圧力Ｐ
ｄによる制御弁４のスプール４ｂを動かす力は生じな
い。このため、制御弁４は、指令信号Ｘに比例した制御
電流Ｉにより上記（ａ）で述べたように動作し、指令信
号Ｘに比例して油圧ポンプ１の吐出流量を制御する。

【００６８】油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄが高くなり、
吐出圧力Ｐｄがピストン４ｑを押す力が馬力制御用のバ
ネ４ｒとスプリング４ｄの圧縮により生じる力より大き
くなると、ピストン４ｑは動き、スプール４ｂを動かす
力として作用する。このため、油圧ポンプ１の吐出流量
を吐出圧力Ｐｄに応じて更に制御することになり、油圧
的に馬力制御ができる。

【００６９】本実施形態の場合、馬力制御用バネ４ｒは
一本だけを示したが、これを複数本用いた二段、三段等
のバネの設定によって、各種の馬力制御の設定ができ
る。

【００７０】（ｃ）圧力センサ２１以外の電気系統が故
障した場合 圧力センサ２１以外の電気系統、例えば制御ユニット５
や制御弁４のソレノイド４ｃに故障が生じ、ソレノイド
４ｃが動作しなくなった場合、図７に示すように制御弁
４の指令圧ポート４ｐと図２に示すシャトル弁１８の出
力側を１本の油圧ホース２６でつなぎ、入力切換制御室
４ｎをシャトル弁１８の出力側に連通させる。これによ
り入力切換制御室４ｎの圧力はシャトル弁１８で検出さ
れた最高パイロット圧（油圧外部指令Ｐｐ）と同じにな
るので、油圧外部指令Ｐｐによる油圧ポンプ１の吐出流
量の制御が可能となる。

【００７１】すなわち、入力された油圧外部指令Ｐｐが
制御弁４のスプール４ｂのシャフト４ｋに働き、油圧力
Ｆｐが生じる。このとき、油圧外部指令Ｐｐの入力圧力
範囲においてこのシャフト４ｋに生じる力Ｆｐを、指令
信号Ｘの入力電気信号範囲において制御電流Ｉによりソ
レノイド４ｃのシャフト４ｊに生じる力Ｆｉと同じにな
るように設定しておけば、油圧外部指令の入力によって
電気入力したのと同じ比例制御ができる。

【００７２】馬力制御に関しては上記（ｂ）の場合と同
じであり、制御弁４の馬力制御油圧ポート４ｕと油圧ポ
ンプ１の吐出管路を１本の油圧ホース２５でつなぐこと
により油圧的な馬力制御が可能となる。

【００７３】（ｄ）電気系統に故障が生じているが、故
障箇所が不明な場合 制御弁４のソレノイド４ｃは作動するが、電気系統のど
こかしらに異常があり、ソレノイド４ｃの作動が正常で
ない場合も、上記（ｃ）の場合と同様、図８に示すよう
に制御弁４の指令圧ポート４ｐと図２に示すシャトル弁
１８の出力側を１本の油圧ホース２６でつなぎ、入力切
換制御室４ｎをシャトル弁１８の出力側に連通させると
共に、制御弁４の馬力制御油圧ポート４ｕと油圧ポンプ
１の吐出管路を１本の油圧ホース２５でつなぐ。

【００７４】ここで、入力切換制御室４ｎにおいて、ソ
レノイド４ｃのシャフト４ｊの直径はスプール４ｂのシ
ャフト４ｋの直径より大きくされている。また、上記
（３）で述べたように、油圧外部指令Ｐｐの入力圧力範
囲においてシャフト４ｋに生じる力Ｆｐは指令信号Ｘの
入力電気信号範囲において制御電流Ｉによりソレノイド
４ｃのシャフト４ｊに生じる力Ｆｉと同じになるように
設定されている。このため、油圧外部指令Ｐｐの圧力が
ソレノイド４ｃのシャフト４ｊを図示左方に押す力は、
制御電流Ｉによりソレノイド４ｃのシャフト４ｊに生じ
る力Ｆｉより、シャフト４ｊとシャフト４ｋの直径の差
分だけ大きくなる。このため、両シャフト４ｊ，４ｋは
油圧外部指令Ｐｐの油圧力で両シャフト間の接触面より
分離され、制御電流Ｉに干渉されることなく、油圧外部
指令Ｐｐの油圧による制御が優先的に行われ、上記
（ｃ）の場合と同じように油圧外部指令Ｐｐによる油圧
ポンプ１の吐出流量の制御が可能となる。

【００７５】馬力制御に関しても上記（ｂ），（ｃ）の
場合と同じように油圧的な馬力制御が可能となる。

【００７６】以上のように本実施形態によれば、制御弁
４にフィードバックスリーブ７を組み込み、これを差動
シリンダ２のサーボピストン２ａにリンクさせただけの
簡単な構造で、位置センサを用いることなくポンプ吐出
流量の電磁比例制御ができるとともに、電気系統に故障
が生じた場合は油圧制御に切り換え、故障前と同じよう
に高精度のポンプ流量制御が行える。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、電磁比例制御弁を用い
た電気−油圧サーボ機構によりポンプ吐出流量の電磁比
例制御を行う油圧ポンプ容量制御装置において、電気系
統に故障が生じた場合でも故障前と同じようにポンプ流
量制御が行える。

【００７８】また、本発明によれば、制御弁にフィード
バックスリーブを組み込み、これを差動シリンダのサー
ボピストンにリンクさせただけの簡単な構造で、位置セ
ンサを用いることなくポンプ吐出流量の電磁比例制御が
できるとともに、電気系統に故障が生じた場合でも故障
前と同じようにポンプ流量制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による油圧ポンプ容量制御
装置の構成を示す図である。

【図２】油圧ポンプを含む駆動系全体を示す図である。

【図３】制御ユニットの処理機能を示す機能ブロック図
である。

【図４】指令目標流量演算部で用いる指令信号と指令目
標流量との関係を示す特性図である。

【図５】馬力制御目標流量演算部で用いるポンプ吐出圧
力と馬力制御目標流量との関係を示す図である。

【図６】油圧ポンプ容量制御装置の圧力センサが故障し
た場合の使用状態を示す図である。

【図７】油圧ポンプ容量制御装置のソレノイド４ｃの故
障など圧力センサ２１以外の電気系統が故障した場合の
使用状態を示す図である。

【図８】油圧ポンプ容量制御装置の電気系統に故障が生
じているが、故障箇所が不明な場合の使用状態を示す図
である。

【符号の説明】

１ 可変容量型油圧ポンプ １ａ 可変容量型油圧ポンプの押しのけ容積可変機構 ２ 差動シリンダ ２ａ サーボピストン ２ｂ 小径側室 ２ｃ 大径側室 ３ 油圧源 ４ 制御弁 ４ａ ケーシング ４ｂ スプール ４ｃ ソレノイド ４ｄ スプリング ４ｆ及び４ｇ スプール部分 ４ｉ 室 ４ｊ ソレノイドのシャフト ４ｋ スプールのシャフト ４ｍ 仕切壁 ４ｎ 入力切換制御室 ４ｐ 指令圧ポート ４ｑ 馬力制御用ピストン ４ｒ 馬力制御用バネ ４ｓ ケーシング ４ｔ 馬力制御室 ４ｕ 馬力制御油圧ポート ５ 制御ユニット ７ フィードバックスリーブ ８ リンク Ｐ ポンプポート Ｒ タンクポート Ｔ アクチュエータポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 一正 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 中村 重孝 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 本澤 幸裕 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 坂入 哲也 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   の押しのけ容積可変機構を作動させる調整アクチュエー
   タと、この調整アクチュエータへ油圧源から導かれる圧
   油を制御する電磁比例制御弁と、この制御弁に制御電流
   を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容量制御装置に
   おいて、 前記制御弁のソレノイドのシャフトとスプールのシャフ
   トを分離し、ソレノイドのシャフトがスプールのシャフ
   トを押すことによりスプールを動かす構成とすると共
   に、前記制御弁のソレノイドとスプールとの間の両者の
   シャフトの端面が位置する部分に入力切換制御室を設
   け、この入力切換制御室に油圧外部指令を導入するため
   の指令圧ポートを設けたことを特徴とする油圧ポンプ容
   量制御装置。
2. 【請求項２】可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   の押しのけ容積可変機構を作動させる差動シリンダと、
   この差動シリンダへ油圧源から導かれる圧油を制御し、
   差動シリンダのサーボピストンとリンクしてあるフィー
   ドバックスリーブを有する電磁比例制御弁と、この制御
   弁に制御電流を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容
   量制御装置において、 前記制御弁のソレノイドのシャフトとスプールのシャフ
   トを分離し、ソレノイドのシャフトがスプールのシャフ
   トを押すことによりスプールを動かす構成とすると共
   に、前記制御弁のソレノイドとスプールとの間の両者の
   シャフトの端面が位置する部分に入力切換制御室を設
   け、この入力切換制御室に油圧外部指令を導入するため
   の指令圧ポートを設けたことを特徴とする油圧ポンプ容
   量制御装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の油圧ポンプ容量制御
   装置において、前記ソレノイドのシャフトの直径を前記
   スプールのシャフトの直径より大きくしたことを特徴と
   する油圧ポンプ容量制御装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２記載の油圧ポンプ容量制御
   装置において、前記制御弁のソレノイドと反対側に、制
   御弁のスプールをソレノイド方向に付勢するバネと直列
   に馬力制御用のピストンを配置し、かつこのピストンを
   支える馬力制御用バネを設けると共に、馬力制御用のピ
   ストンが位置する部分に馬力制御室を設け、この馬力制
   御室に前記油圧ポンプの吐出圧力のフィードバックを取
   り入れるための馬力制御油圧ポートを設けたことを特徴
   とする油圧ポンプ容量制御装置。
5. 【請求項５】可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   の押しのけ容積可変機構を作動させる調整アクチュエー
   タと、この調整アクチュエータへ油圧源から導かれる圧
   油を制御する電磁比例制御弁と、この制御弁に制御電流
   を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容量制御装置に
   おいて、 前記制御弁のソレノイドと反対側に、制御弁のスプール
   をソレノイド方向に付勢するバネと直列に馬力制御用の
   ピストンを配置し、かつこのピストンを支える馬力制御
   用バネを設けると共に、馬力制御用のピストンが位置す
   る部分に馬力制御室を設け、この馬力制御室に前記油圧
   ポンプの吐出圧力のフィードバックを取り入れるための
   馬力制御油圧ポートを設けたことを特徴とする油圧ポン
   プ容量制御装置。
6. 【請求項６】可変容量型油圧ポンプと、この油圧ポンプ
   の押しのけ容積可変機構を作動させる差動シリンダと、
   この差動シリンダへ油圧源から導かれる圧油を制御し、
   差動シリンダのサーボピストンとリンクしてあるフィー
   ドバックスリーブを有する電磁比例制御弁と、この制御
   弁に制御電流を出力する制御部とを備えた油圧ポンプ容
   量制御装置において、 前記制御弁のソレノイドと反対側に、制御弁のスプール
   をソレノイド方向に付勢するバネと直列に馬力制御用の
   ピストンを配置し、かつこのピストンを支える馬力制御
   用バネを設けると共に、馬力制御用のピストンが位置す
   る部分に馬力制御室を設け、この馬力制御室に前記油圧
   ポンプの吐出圧力のフィードバックを取り入れるための
   馬力制御油圧ポートを設けたことを特徴とする油圧ポン
   プ容量制御装置。