JPH10220401A - ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータ操作時の可変容量型油圧ポンプ
の吐出容量をポンプ圧力に応じて変更して馬力制御を行
なう一方で、無操作時のポンプ吐出容量を最小値として
エネルギーロスを低減する。 【解決手段】可変容量型油圧ポンプ１の傾転角はサーボ
ピストン２へのパイロット圧油の給排を容量制御弁３で
調節して制御される。容量制御弁３とサーボピストン２
との間に油圧式切換弁４を配置する。方向切換弁１１〜
１３が操作されていないとき、切換弁４によりサーボピ
ストン２の大圧力室２ｂはタンクに連通されてポンプ傾
転角は最小値となる。方向切換弁１１〜１３が操作され
ると切換弁４が開いてサーボピストン２の大圧力室２ｂ
には容量制御弁３によってポンプ圧力Ｐｄに応じて減圧
されたパイロット圧力が作用し、ポンプ傾転角はポンプ
圧力Ｐｄが高くなるほど小さくされて馬力制御が行なわ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル、油圧クレーン等の建設機械に設けられ、原動機の出
力を有効利用するのに好適に用いられる可変容量型油圧
ポンプ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルに適用されている従来技術
による油圧回路構成の一例を図１０に示す。同図に示す
ように、この従来技術による油圧回路は、可変容量型油
圧ポンプ１から供給される圧油によって作動するアクチ
ュエータ２１、２２、２３と、可変容量型油圧ポンプ１
とアクチュエータ２１、２２、２３との間に設けられ、
アクチュエータ２１、２２、２３に供給される圧油の流
れを制御する方向切換弁１１、１２、１３と、油圧ポン
プ１の傾転角を可変とするサーボピストン２と、可変容
量型油圧ポンプ１の自己圧力Ｐｄによってサーボピスト
ン２の大圧力室２ｂの圧力を制御する容量制御弁３と、
パイロット油圧源５とを備える構成となっている。な
お、サーボピストン２はポンプレギュレータを構成し、
ポンプの傾転角を可変に制御することによりポンプ吐出
量を制御する。

【０００３】このように構成された従来技術による油圧
回路では、方向切換弁１１、１２、１３が作動していな
い時は、可変容量型油圧ポンプ１から吐出された油が全
流量タンクヘと流れるため、ポンプ吐出圧力Ｐｄは低圧
となる。しかし、方向切換弁１１、１２、１３を作動さ
せると、可変容量型油圧ポンプ１からタンクへの通路が
閉じ始め、可変容量型油圧ポンプ１から油圧アクチュエ
ータ２１、２２、２３に対する通路が徐々に開き始め
る。そして、ポンプ吐出圧力Ｐｄは徐々に高圧となって
いく。特に、油圧アクチュエータ２１、２２、２３がス
トロークエンド付近の時、油圧アクチュエータ２１、２
２、２３への外部からの負荷が大きい時などは高圧とな
る。

【０００４】容量制御弁３は、自己圧力Ｐｄが低圧の時
はばね３１により最も左側の位置Ｌに切換えられてい
る。このとき、パイロット油圧源５の吐出圧力は減圧さ
れずそのままサーボピストン２の大圧力室２ｂに流入さ
れ、サーボピストン２は左に移動し、可変容量型油圧ポ
ンプ１の傾転角は最大傾斜角となる。自己圧力Ｐｄが高
圧となり最も右側の位置Ｒに切換えられると、サーボピ
ストン２の大圧力室２ｂはタンクポートへと連通され、
サーボピストン２は右に移動し、可変容量型油圧ポンプ
１の傾転角は最小傾転角となる。ポンプ圧Ｐｄが中間的
な圧力のとき、容量制御弁３は中央位置Ｃに切換えられ
て減圧弁として機能し、ポンプ圧Ｐｄに応じて油圧源５
のパイロット圧力を減圧してサーボピストン２の大圧力
室２ｂへ導く。したがって、ポンプ傾斜角はポンプ圧Ｐ
ｄが高いほど小さくなる。

【０００５】このように上記従来技術によれば、可変容
量型油圧ポンプ１の自己圧力Ｐｄが高くなるにつれて、
可変容量型油圧ポンプ１の吐出流量を減少させることが
できるので、エンジンへの過負荷を防止することがで
き、全体として図１１に示すようなｑ−Ｐ特性となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、油圧ポンプの自己圧力のみで傾転角を制御
するものであるため、無操作時（ポンプ吐出圧力低圧）
のように流量を必要としない場合でも、常に最大傾転角
であるという間題があった。

【０００７】本発明の目的は、アクチュエータ操作時の
可変容量型油圧ポンプの吐出容量をポンプ圧力に応じて
変更して馬力制御を行なう一方で、無操作時のポンプ吐
出容量を最小値としてネルギーロスを低減するようにし
たポンプ制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】実施の形態の図に対応づ
けて本発明を説明する。請求項１の発明は、図１に示す
ように、可変容量型油圧ポンプ１と、可変容量型油圧ポ
ンプ１から供給される圧油によって作動するアクチュエ
ータ２１〜２３と、可変容量型油圧ポンプ１とアクチュ
エータ２１〜２３とを結ぶ管路上に設けられ、対応する
アクチュエータ２１〜２３への圧油の流れを制御する方
向切換弁１１〜１３と、容量制御用パイロット圧油の給
排によって可変容量型油圧ポンプ１の吐出容量を制御す
る可変容量アクチュエータ２と、可変容量型油圧ポンプ
１からの吐出圧力に応じて可変容量アクチュエータ２に
給排する容量制御用パイロット圧油の切換制御を行う容
量制御弁３とを備えたポンプ制御装置に適用される。

【０００９】そして上述した目的は、さらに、方向切換
弁１１〜１３を操作する操作信号を検出する操作信号検
出手段５，１０，１１ａ〜１３ａ，１５と、操作信号検
出手段からの信号を受けて、方向切換弁１１〜１３の操
作の有無に応じて可変容量アクチュエータ２に導くパイ
ロット圧油を給排させ、方向切換弁１１〜１３の操作が
ないことを示す操作無信号により、可変容量型油圧ポン
プの吐出容量を最小値にするように可変容量アクチュエ
ータ２に導くパイロット圧油を給排するパイロット給排
装置４とを備えることにより達成される。

【００１０】上記構成により、無操作時、すなわち、ア
クチュエータ２１〜２３を動作させていない時は操作無
信号が検出されて、パイロット給排装置４は、パイロッ
ト油圧源から可変容量アクチュエータ２へのパイロット
圧油の給排を制御し、可変容量型油圧ポンプ１の傾転角
を強制的に最小傾転角に移動させ、これにより、ポンプ
入力馬力を減少させることができる。一方、方向切換弁
１１〜１３のいずれかを操作したときは、操作有信号が
検出されて可変容量アクチュエータ２への圧油の給排は
容量制御弁３で制御され、従来通りのポンプ制御による
馬力制御を行うことができる。

【００１１】請求項２の発明は、図１に示すようにパイ
ロット給排装置を、容量制御弁３と可変容量アクチュエ
ータ２との間に配置された油圧式切換弁４で構成したも
のである。

【００１２】請求項３の発明は、図１に示すように操作
信号検出手段を、操作信号検出用パイロット油圧源５
と、方向切換弁１１〜１３に連動するパイロット切換弁
１１ａ〜１３ａと、操作信号検出用パイロット油圧源５
からの圧油をパイロット切換弁１１ａ〜１３ａを通過し
タンクヘと導く第１の管路と、操作信号検出用パイロッ
ト油圧源５とパイロット切換弁１１ａ〜１３ａとの間に
位置して第１の管路上に設けられた絞り１５と、絞り１
５とパイロット切換弁１１ａ〜１３ａとの間の圧油を油
圧式切換弁４へと導く第２の管路１０とで構成するもの
である。

【００１３】請求項４の発明は、図６に示すように操作
信号検出手段を、方向切換弁１１〜１３を操作するパイ
ロット操作弁５６，６６より発生するパイロット圧油の
うち高圧側の圧力を選択する圧力選択手段５５，６５，
７５と、圧力選択手段５５，６５，７５より選択された
圧油を油圧式切換弁４に導く管路６０とで構成するもの
である。

【００１４】請求項５の発明は、図３や図７に示すよう
にパイロット給排装置を、容量制御弁３から可変容量ア
クチュエータ２への間に配置された電磁式切換弁７で構
成したものである。

【００１５】請求項６の発明は、図３に示すように操作
信号検出手段を、操作信号検出用パイロット油圧源５
と、方向切換弁１１〜１３に連動するパイロット切換弁
１１ａ〜１３ａと、操作信号検出用パイロット油圧源５
からの圧油をパイロット切換弁１１ａ〜１３ａを通過し
タンクヘと導く管路と、パイロット油圧源からパイロッ
ト切換弁１１ａ〜１３ａとの間の管路上に設けられた絞
り１５と、絞り１５とパイロット切換弁１１ａ〜１３ａ
との間に備えた圧力検出手段１００とで構成し、さら
に、圧力検出手段１００により検出した信号によって電
磁式切換弁７に制御信号を出力して、方向切換弁１１〜
１３が操作されるまでは電磁式切換弁７を第１の位置Ｌ
に切換え、方向切換弁１１〜１３が操作されると電磁式
切換弁７を第２の位置Ｒへ切換える制御手段８を有する
ものである。

【００１６】請求項７の発明は、図７に示すように操作
信号検出手段を、方向切換弁１１〜１３を操作するパイ
ロット操作弁５６，６６より発生する圧油を検出する圧
力検出手段１１０，１２０で構成し、さらに、圧力検出
手段１１０，１２０により検出した信号によって電磁式
切換弁７に制御信号を出力して、方向切換弁１１〜１３
が操作されるまでは電磁式切換弁７を第１の位置Ｌに切
換え、方向切換弁１１〜１３が操作されると電磁式切換
弁７を第２の位置Ｒへ切換える制御手段８を有するもの
である。

【００１７】請求項８の発明は、圧力検出手段を圧力ス
イッチで構成したものである。

【００１８】請求項９の発明は、圧力検出手段を圧力セ
ンサで構成したものである。

【００１９】請求項１０の発明は、図４，５，８，９に
示すように、可変容量型油圧ポンプ１と、可変容量型油
圧ポンプ１から供給される圧油によって作動するアクチ
ュエータ２１〜２３と、可変容量型油圧ポンプ１とアク
チュエータ２１〜２３とを結ぶ管路上に設けられ、対応
するアクチュエータ２１〜２３への圧油の流れを制御す
る方向切換弁１１〜１３と、容量制御用パイロット圧油
の給排によって可変容量型油圧ポンプ１の吐出容量を制
御する可変容量アクチュエータ２と、可変容量型油圧ポ
ンプ１からの吐出圧力に応じて可変容量アクチュエータ
２に給排される容量制御用パイロット圧油を制御する容
量制御弁６とを備えたポンプ制御装置に適用される。そ
して上述した目的は、方向切換弁１１〜１３が操作され
ると操作有圧力信号を出力し、操作されないと操作無圧
力信号を出力する操作圧力信号出力手段を備え、容量制
御弁６は、一方のパイロットポート６ａに可変容量型油
圧ポンプ１の吐出圧力が作用し、他方のパイロットポー
ト６ｂに操作圧力信号出力手段からの操作有圧力信号も
しくは操作無圧力信号が作用し、他方のパイロットポー
ト６ｂに操作圧力信号出力手段から操作有圧力信号が作
用しているときは、可変容量型油圧ポンプ１の吐出容量
を吐出圧力に応じて設定し、他方のパイロットポート６
ａに操作圧力信号出力手段から操作無圧力信号が作用し
ているときは、可変容量型油圧ポンプ１の吐出容量を最
小値にするように、可変容量アクチュエータ２への容量
制御用パイロット圧油の給排を制御することにより、達
成される。

【００２０】請求項１１の発明は、図４に示すように、
操作圧力信号出力手段を、方向切換弁１１〜１３と連動
するパイロット切換弁１１ａ〜１３ａと、パイロット油
圧源５のパイロット圧油をパイロット切換弁１１ａ〜１
３ａを通過しタンクへと導く管路と、パイロット油圧源
５からパイロット切換弁１１ａ〜１３ａとの間の管路上
に設けられた絞り１５と、可変容量型油圧ポンプ１の吐
出圧油を容量制御弁６の一方のパイロットポート６ａに
導く第１の管路４０と、絞り１５とパイロット切換弁１
１ａ〜１３ａとの間のパイロット圧油を容量制御弁６の
他方のパイロットポート６ｂに導く第２の管路５０とで
構成するものである。

【００２１】請求項１２の発明は、図８に示すように、
容量制御弁６の他方のパイロットポート６ｂに供給され
る操作有圧力信号もしくは操作無圧力信号を連通・遮断
する油圧式補助切換弁２５をさらに設け、操作圧力信号
出力手段を、方向切換弁１１〜１３を操作するパイロッ
ト操作弁５６，６６より発生する圧油のうち高圧側の圧
力を選択する高圧選択手段５５，６５，７５と、高圧選
択手段より選択された圧油を操作有圧力信号として油圧
式補助切換弁２５に導く管路７０とで構成するものであ
る。

【００２２】請求項１３の発明は、図５に示すように、
容量制御弁６の他方のパイロットポート６ｂに供給され
る操作有圧力信号もしくは操作無圧力信号を連通・遮断
する電磁式補助切換弁９をさらに設け、操作圧力信号出
力手段を、方向切換弁１１〜１３と連動するパイロット
切換弁１１ａ〜１３ａと、パイロット油圧源５のパイロ
ット圧油をパイロット切換弁１１ａ〜１３ａを通過しタ
ンクへと導く管路と、パイロット油圧源５からパイロッ
ト切換弁１１ａ〜１３ａとの間の管路上に設けられた絞
り１５と、絞り１５とパイロット切換弁１１ａ〜１３ａ
との間に設けた圧力検出手段１１０，１２０とで構成
し、さらに、圧力検出手段１１０，１２０により検出し
た信号によって電磁式補助切換弁９に制御信号を出力す
る制御手段８を備えるものである。

【００２３】請求項１４の発明は、図９に示すように、
容量制御弁６の他方のパイロットポート６ｂに供給され
る操作有圧力信号もしくは操作無圧力信号を連通・遮断
する電磁式補助切換弁９をさらに設け、操作圧力信号出
力手段を、方向切換弁１１〜１３を操作するパイロット
操作弁５６，６６より発生する圧油を検出する圧力検出
手段１１０，１２０と、圧力検出手段１１０，１２０に
より検出した信号によって電磁式補助切換弁９に制御信
号を出力する制御手段８とを備えるものである。

【００２４】なお、課題を解決するための手段の欄では
実施の形態の図面に対応づけて本発明を説明している
が、これにより本発明が実施の形態に限定されるもので
はない。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図９により、油圧作業機として油圧ショベルを例にと
った場合につき説明する。

【００２６】−第１の実施の形態− 図１は本発明の第１の実施の形態によるポンプ制御装置
を示す。このポンプ制御装置は、可変容量型油圧ポンプ
１と、この可変容量型油圧ポンプ１の傾転角を変化させ
るサーボピストン２と、サーボピストン２の小圧力室２
ａへのパイロット圧油を供給するパイロット油圧源５
と、可変容量型油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄに基づいて
サーボピストン２の大圧力室２ｂへのパイロット圧油の
給排を制御してその圧力を制御する容量制御弁３と、サ
ーボピストン２の大圧力室２ｂをタンクへ連通するか容
量制御弁３へ連通するかを切換える油圧式切換弁４と、
可変容量型油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆
動される油圧アクチュェータ２１、２２、２３と、可変
容量型油圧ポンプ１と油圧アクチュェータ２１、２２、
２３との間に接続され、油圧アクチュェータ２１、２
２、２３へ供給される圧油の方向と流量を制御する方向
切換弁１１、１２、１３とを有している。

【００２７】また、無操作時はパイロット油圧源５から
のパイロット圧油をタンク３０へ連通し、方向切換弁１
１、１２、１３のいずれかが作動するとタンク３０への
流れを遮断するパイロット圧切換弁１１ａ，１２ａ，１
３ａと、パイロット油圧源５とパイロット圧切換弁１１
ａ，１２ａ，１３ａとの間に設けられてサーボピストン
２の小圧力室２ａへの圧力を確保するための絞り１５
と、絞り１５とパイロット圧切換弁１１ａ，１２ａ，１
３ａとの間のパイロット圧油を切換弁４に導く管路１０
とから構成されている。

【００２８】この第１の実施の形態によるポンプ制御装
置の動作を説明する。

【００２９】図２はポンプ吐出容量とポンプ吐出圧との
関係を示す。破線はポンプ圧Ｐｄにより傾斜角を調節す
る通常の馬力制御におけるポンプ吐出圧に対する最大吐
出容量を示し、実線は無操作時においてパイロット圧油
により最小傾斜角とされたポンプ吐出容量を示す。な
お、このポンプ吐出圧と吐出容量の関係は、ポンプの入
力トルク、すなわち、エンジンの馬力と対応するもので
ある。

【００３０】無操作時においては、パイロット圧切換弁
１１ａ，１２ａ，１３ａが切り換わっておらず、パイロ
ット油圧源５からのパイロット圧油はタンク３０に連通
しているため、管路１０にパイロット圧油は発生せず、
切換弁４は図１の左側の位置Ｌに切換えられており、サ
ーボピストン２の大圧力室２ｂのパイロット圧油はタン
クへ導かれ、ポンプ１の傾転角は最小傾転角となる。

【００３１】また、方向切換弁１１、１２、１３のいず
れかを操作した時は、パイロット油圧源５からタンク３
０への流れは、パイロット切換弁１１ａ，１２ａ，１３
ａにより遮断され、管路１０にパイロット圧油が発生
し、切換弁４を右側の位置Ｒに切換え、容量制御弁３か
らのパイロット圧油をサーボピストン２の大圧力室２ｂ
へと供給する。したがって、従来技術で説明したよう
に、操作時に容量制御弁３は中央位置Ｃにあってポンプ
圧力Ｐｄが高くなるほど傾転角を小傾転角へ調節する。
すなわち、図２の破線のように通常の馬力制御が行われ
る。

【００３２】以上のように、この第１の実施の形態によ
れば、無操作時にポンプの傾転を強制的に最小傾転角へ
変化させることができる、すなわち、流量を減少させる
ことができるので、従来技術に比べて、エネルギーロス
を低減できる。

【００３３】−第１の実施の形態の変形例− 図３は第１の実施の形態の変形例を示すものであり、油
圧式切換弁４に代えて電磁式切換弁７を設けたものであ
る。そして、絞り１５とパイロット切換弁１１ａ，１２
ａ，１３ａとの間の管路のパイロット圧力に応じた信号
を出力する圧力センサ１００を設け、この圧力センサ１
００の検出信号に基づいてＣＰＵ８により電磁式切換弁
７を切換えるものである。

【００３４】すなわち、操作時は、圧力センサ１００の
検出信号がＣＰＵ８に取込まれ、ＣＰＵ８内に予め設定
されているしきい値を越えていると判定されると切換弁
７は位置Ｒに切換えられる。無操作時は、ＣＰＵ８によ
り切換弁７は位置Ｌに切換えられてポンプ傾転角は最小
値となる。

【００３５】−第２の実施の形態− 図４は本発明の第２の実施の形態によるポンプ制御装置
を示す。このポンプ制御装置は、可変容量型油圧ポンプ
１と、この可変容量型油圧ポンプ１の傾転を変化させる
サーボピストン２と、サーボピストン２の小圧力室２ａ
へのパイロット圧油を供給するパイロット油圧源５と、
操作時には可変容量型油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄに基
づいてサーボピストン２の大圧力室２ｂへのパイロット
圧油の給排を制御して圧力を制御するとともに、無操作
時は大圧力室２ｂをタンクへ連通する容量制御弁６と、
可変容量型油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆
動される油圧アクチュェータ２１、２２、２３と、可変
容量型油圧ポンプ１と油圧アクチュェータ２１、２２、
２３との間に接続され、油圧アクチュェータ２１、２
２、２３へ供給される圧油の方向と流量を制御する方向
切換弁１１、１２、１３と、可変容量型油圧ポンプ１の
吐出圧力Ｐｄを容量制御弁６の圧力室６ａへと導く管路
４０とを有している。

【００３６】また、無操作時はパイロット油圧源５から
のパイロット圧油をタンク３０へ連通し、方向切換弁１
１、１２、１３のいずれかが作動するとタンク３０への
流れを遮断するパイロット圧切換弁１１ａ，１２ａ，１
３ａと、パイロット油圧源５とパイロット圧切換弁１１
ａ，１２ａ，１３ａとの間に設けられてサーボピストン
２の小圧力室２ａへの圧力を確保するための絞り１５
と、絞り１５とパイロット圧切換弁１１ａ，１２ａ，１
３ａとの間のパイロット圧油を容量制御弁６の圧力室６
ｂに導く管路５０とから構成されている。

【００３７】この第２の実施の形態によるポンプ制御装
置の動作を説明する。

【００３８】無操作時においては、パイロット圧切換弁
１１ａ，１２ａ，１３ａが切り換わっておらず、管路５
０にパイロット圧油は発生せず、容量制御弁６の圧力室
６ｂにパイロット圧油が作用しないので容量制御弁６は
図３の位置Ｒに切換わっていて、サーボピストン２の大
圧力室２ｂはタンク連通となって低圧となり、ポンプ１
の傾転角は最小傾転角へと変化する。

【００３９】方向切換弁１１、１２、１３のいずれかを
操作した時は、パイロット油圧源５からタンク３０への
圧油の流れはパイロット切換弁１１ａ，１２ａ，１３ａ
により遮断され、管路５０にパイロット圧油が発生して
容量制御弁６は右側の切換位置Ｒから右方へ切換わる。
容量制御弁６が図示の中央位置Ｃに切換わっている場
合、ポンプ圧Ｐｄに応じてパイロット油圧源５のパイロ
ット圧力を減圧して、従来技術で説明した容量制御弁３
の働きと同様の働きによりポンプ傾転角はポンプ圧Ｐｄ
に応じて小さくなって、通常の馬力制御が行われる。ポ
ンプ圧力Ｐｄが低いときは容量制御弁６は位置Ｌに切換
えられてポンプ傾転角は最大値となる。

【００４０】以上のように、この第２の実施の形態によ
れば第１の実施の形態と同様に、無操作時のポンプ傾転
を強制的に最小傾転角へ変化させることができる、すな
わち、流量を減少させることができるので、従来技術に
比べて、エネルギーロスを低減できる。

【００４１】−第２の実施の形態の変形例− 図５は第２の実施の形態の変形例を示すものであり、絞
り１５とパイロット切換弁１１ａ，１２ａ，１３ａとの
間の管路に発生するパイロット圧力に応じた検出信号を
出力する圧力センサ１００を設け、この圧力センサ１０
０の検出信号に基づいてＣＰＵ８により電磁式切換弁９
を切換えて、容量制御弁６の左側のパイロットポート６
ｂに作用するパイロット圧力を制御するものである。

【００４２】すなわち、操作時は、圧力センサ１００の
検出信号がＣＰＵ８に取込まれ、ＣＰＵ８内に予め設定
されているしきい値を越えていると判定されると切換弁
９は位置Ｒに切換えられる。このとき、パイロットポー
ト６ｂはパイロット油圧源５と連通され、ポンプ圧力Ｐ
ｄが低圧であれば容量制御弁６は位置Ｌに切換わり、ポ
ンプ傾転角は最大値となる。ポンプ圧力Ｐｄが高くなる
につれて、容量制御弁６は中央位置Ｃとなり、上述した
ような通常のポンプ馬力制御が行なわれる。無操作時
は、ＣＰＵ８により切換弁９は位置Ｌに切換えられて容
量制御弁６のパイロットポート６ｂはタンクと連通さ
れ、容量制御弁７は図示の位置Ｒに切換えられてポンプ
傾転角は最小値となる。

【００４３】−第３の実施の形態− 図６は本発明の第３の実施の形態によるポンプ制御装置
を示す。このポンプ制御装置は、可変容量型油圧ポンプ
１と、この可変容量型油圧ポンプ１の傾転角を変化させ
るサーボピストン２と、サーボピストン２の小圧力室２
ａへのパイロット圧油を供給するパイロット油圧源５
と、可変容量型油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄに基づいて
サーボピストン２の大圧力室２ｂへのパイロット圧油の
給排を制御して圧力を制御する容量制御弁３と、容量制
御弁３からサーボピストン２の大圧力室２ｂへのパイロ
ット圧油を供給、排出する切換弁４と、可変容量型油圧
ポンプ１から吐出される圧油によって駆動される油圧ア
クチュェータ２１、２２と、可変容量型油圧ポンプ１と
油圧アクチュェータ２１、２２との間に接続され、油圧
アクチュェータ２１、２２へ供給される圧油の方向と流
量を制御する方向切換弁１１Ａ、１２Ｂとを有してい
る。

【００４４】また、方向切換弁１１Ａ、１２Ａを作動さ
せるパイロット圧力を出力するパイロット弁５６、６６
と、方向切換弁１１Ａ、１２Ａの各々の両側ポートとパ
イロット弁５６、６６を連通する管路をそれぞれ接続す
る管路５７、６７と、管路５７、６７上に設けられたシ
ャトル弁５５、６５と、シャトル弁５５、６５の各々の
出力ポートを接続する管路７７と、管路７７上に設けら
れたシャトル弁７５と、シャトル弁７５からのパイロッ
ト圧油を切換弁４へと導く管路６０とから構成されてい
る。

【００４５】この第３の実施の形態によるポンプ制御装
置の動作を説明する。

【００４６】無操作時は、シャトル弁７５の出力ポート
にパイロット圧油が発生せず、切換弁４はばね４ａによ
り図示の位置Ｌに切換えられており、サーボピストン２
の大圧力室２ｂのパイロット圧油はタンクヘ導かれ、ポ
ンプ１の傾転角は最小傾転角となる。

【００４７】パイロット弁５６、６６のいずれかを操作
した時は、方向切換弁１１Ａ、１２Ａに働くパイロット
圧油がシャトル弁７５を介して切換弁４を図４の右側の
位置Ｒへ切換え、容量制御弁３からのパイロット圧油が
サーボピストン２の大圧力室２ｂへと供給される。した
がって、上述した第１の実施の形態と同様に通常の馬力
制御が行われる。

【００４８】以上のように、この第３の実施の形態によ
れば、無操作時にポンプ傾転角を強制的に最小傾転角へ
変化させることができる、すなわち、流量を減少させる
ことができるので、従来技術に比べて、エネルギーロス
を低減できる。

【００４９】−第３の実施の形態の変形例− 図７は第３の実施の形態の変形例を示すものであり、油
圧式切換弁４に代えて電磁式切換弁７を設けたものであ
る。そして、高圧選択弁５５と６５の出力圧力を検出す
る圧力センサ１１０，１２０をそれぞれ設け、これらの
圧力センサ１１０，１２０の検出信号に基づいてＣＰＵ
８により電磁式切換弁７を切換えるものである。

【００５０】すなわち、操作時は、圧力センサ１１０も
しくは１２０の検出信号がＣＰＵ８に取込まれ、ＣＰＵ
８内に予め設定されているしきい値を越えていると判定
されると切換弁７は位置Ｒに切換えられる。これによ
り、ポンプ傾転角は容量制御弁３により制御され、上述
した通常の馬力制御が行なわれる。無操作時は、ＣＰＵ
８により切換弁７は位置Ｌに切換えられてポンプ傾転角
は最小値となる。

【００５１】−第４の実施の形態− 図８は本発明の第４の実施の形態によるポンプ制御装置
を示す。このポンプ制御装置は、可変容量型油圧ポンプ
１と、この可変容量型油圧ポンプ１の傾転を変化させる
サーボピストン２と、サーボピストン２の小圧力室２ａ
へのパイロット圧油を供給するパイロット油圧源５と、
可変容量型油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｄに基づいてサー
ボピストン２の大圧力室２ｂへのパイロット圧油の給排
を制御して圧力を制御する容量制御弁６と、可変容量型
油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動される油
圧アクチュェータ２１、２２と、可変容量型油圧ポンプ
１と油圧アクチュエータ２１、２２との間に接続され、
油圧アクチュェータ２１、２２へ供給される圧油の方向
と流量を制御する方向切換弁１１Ａ、１２Ａと、パイロ
ット油圧源５から容量制御弁６の圧力室６ｂへのパイロ
ット圧油を連通、遮断する補助切換弁２５とを有してい
る。

【００５２】また、方向切換弁１１Ａ、１２Ａを作動さ
せるパイロット圧力を出力するパイロット弁５６、６６
と、方向切換弁１１Ａ、１２Ａの両側パイロットポート
とパイロット弁５６、６６とを連通する管路をそれぞれ
接続する管路５７、６７と、管路５７、６７上に設けら
れたシャトル弁５５、６５と、シャトル弁５５、６５の
各々の出力ポートを接続する管路７７と、管路７７上に
設けられたシャトル弁７５と、シャトル弁７５からのパ
イロット圧油を切換弁２５へと導く管路７０とから構成
されている。

【００５３】この第４の実施の形態によるポンプ制御装
置の動作を説明する。

【００５４】無操作時は、シャトル弁７５の出力ポート
に圧力が発生せず、補助切換弁２５は図示の位置Ｌに切
換えられているため、容量制御弁６の圧力室６ｂにはパ
イロット圧油が発生しないので、容量制御弁６は図８の
ように最も右側の位置Ｒに切換わっており、サーボピス
トン２の大圧力室２ｂのパイロット圧油はタンク圧とな
ってポンプ１の傾転角は最小傾転となる。

【００５５】パイロット弁５６、６６のいずれかを操作
した時は、方向切換弁１１Ａ、１２Ａに働くパイロット
圧油力がシャトル弁７５を介して取り出され、管路７０
にパイロット圧油力が発生して切換弁２５を開位置Ｒへ
切換える。これにより、容量制御弁６の圧力室６にはパ
イロット油圧源５からパイロット圧力が導かれるから、
図３に示す第２の実施の形態と同様に、ポンプ１の傾転
角はポンプ圧Ｐｄに応じて制御される。

【００５６】以上のように、この第４の実施の形態によ
れば、無操作時のポンプ傾転角を強制的に最小傾転角へ
変化させることができる、すなわち、流量を減少させる
ことができるので、従来技術に比べて、エネルギーロス
を低減できる。

【００５７】−第４の実施の形態の変形例− 図９は第４の実施の形態の変形例を示すものであり、油
圧式補助切換弁２５に代えて電磁式補助切換弁９を設け
たものである。そして、高圧選択弁５５と６５の出力圧
力を検出する圧力センサ１１０，１２０をそれぞれ設
け、これらの圧力センサ１１０，１２０の検出信号に基
づいてＣＰＵ８により電磁式切換弁９を切換えるもので
ある。この動作は図５のものと同様であり説明を省略す
る。

【００５８】以上の実施の形態において、圧力センサに
代えて圧力スイッチを用いることもできる。

【００５９】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、サーボピストン２が可変容量アクチュエータに対応
し、操作信号検出手段や操作圧力信号出力手段はパイロ
ット切換弁１１ａ〜１３ａ、絞り１５、圧力センサ１０
０，１１０，１２０、シャトル弁５５，６５，７５など
で構成される。また、シャトル弁５５，６５，７５が高
圧選択手段を、ＣＰＵ８が制御手段を構成する。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アク
チュエータの操作時は通常のポンプ制御（馬力制御）を
行い、無操作時にはポンプ吐出容量を最小値にすること
ができるため、従来技術に比べて、エネルギーロスを低
減することができる。また、ポンプレギュレータである
可変容量アクチュエータをサーボピストンのような機器
で構成し、可変容量アクチュエータへのパイロット圧油
の給排を制御してポンプ傾転角を制御するようにしたの
で、複雑な電気系統が不要となり信頼性の高い制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成図であ
る。

【図２】本発明の無操作時と操作時のポンプ制御特性図
である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す全体
構成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の全体構成図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す全体
構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の全体構成図であ
る。

【図７】本発明の第３の実施の形態の変形例を示す全体
構成図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の全体構成図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施の形態の変形例を示す全体
構成図である。

【図１０】従来技術の全体構成図である。

【図１１】従来技術のポンプ制御特性図である。

【符号の説明】

１ 可変容量型油圧ポンプ ２ サーボピストン ３，６ 容量制御弁 ４ 切換弁 ５ パイロット油圧源 ７ 電磁切換弁 ８ 制御装置 ９ 電磁弁 １０，４０，５０，５７，６０，６７，７０，７７ 管
路 １１，１２，１３ 方向切換弁 １１ａ，１２ａ，１３ａ パイロット切換弁 １５ 絞り ２１，２２，２３ 油圧アクチュエータ ２５ 補助切換弁 ３０ タンク ５５，６５，７５ シャトル弁 ５６，６６ パイロット弁 １００，１１０，１２０ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 司 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 石川 広二 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 (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型
   油圧ポンプから供給される圧油によって作動するアクチ
   ュエータと、前記可変容量型油圧ポンプと前記アクチュ
   エータとを結ぶ管路上に設けられ、対応する前記アクチ
   ュエータへの圧油の流れを制御する方向切換弁と、容量
   制御用パイロット圧油の給排によって前記可変容量型油
   圧ポンプの吐出容量を制御する可変容量アクチュエータ
   と、前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧力に応じて
   前記可変容量アクチュエータに給排する容量制御用パイ
   ロット圧油の切換制御を行う容量制御弁とを備えたポン
   プ制御装置において、 前記方向切換弁を操作する操作信号を検出する操作信号
   検出手段と、 前記操作信号検出手段からの信号を受けて、前記方向切
   換弁の操作の有無に応じて前記可変容量アクチュエータ
   に導く前記パイロット圧油を給排させ、前記方向切換弁
   の操作がないことを示す操作無信号により、前記可変容
   量型油圧ポンプの吐出容量を最小値にするように前記可
   変容量アクチュエータに導くパイロット圧油を給排する
   パイロット給排装置とを備えたことを特徴とするポンプ
   制御装置。
2. 【請求項２】前記パイロット給排装置は、前記容量制御
   弁と前記可変容量アクチュエータとの間に配置された油
   圧式切換弁であり、前記方向切換弁の操作がないことを
   示す操作無信号により前記油圧式切換弁を第１の位置に
   切換え、前記方向切換弁の操作があることを示す操作有
   信号により前記油圧式切換弁を第２の位置へ切換えるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のポンプ制御装置。
3. 【請求項３】前記操作信号検出手段は、操作信号検出用
   パイロット油圧源と、前記方向切換弁に連動するパイロ
   ット切換弁と、前記操作信号検出用パイロット油圧源か
   らの圧油を前記パイロット切換弁を通過しタンクヘと導
   く第１の管路と、前記操作信号検出用パイロット油圧源
   とパイロット切換弁との間に位置して第１の管路上に設
   けられた絞りと、前記絞りと前記パイロット切換弁との
   間の圧油を前記油圧式切換弁へと導く第２の管路とを有
   し、 前記第２の管路上に圧力が発生していないときは前記操
   作無信号により前記油圧式切換弁を前記第１の位置に切
   換え、前記第２の管路上に圧力が発生しているときは前
   記操作有信号により前記油圧式切換弁を前記第２の位置
   に切換えることを特徴とする請求項２に記載のポンプ制
   御装置。
4. 【請求項４】前記操作信号検出手段は、前記方向切換弁
   を操作するパイロット操作弁より発生するパイロット圧
   油のうち高圧側の圧力を選択する圧力選択手段と、前記
   圧力選択手段より選択された圧油を前記油圧式切換弁に
   導く管路とを有し、 前記管路上にパイロット圧力が発生していないときは前
   記操作無信号により前記油圧式切換弁を前記第１の位置
   に切換え、前記管路上にパイロット圧力が発生している
   ときは前記操作有信号により前記油圧式切換弁を前記第
   ２の位置に切換えることを特徴とする請求項２に記載の
   ポンプ制御装置。
5. 【請求項５】前記パイロット給排装置は、前記容量制御
   弁から前記可変容量アクチュエータへの間に配置された
   電磁式切換弁であり、前記方向切換弁の操作がないこと
   を示す操作無信号により前記電磁式切換弁を第１の位置
   に切換え、前記方向切換弁の操作があることを示す操作
   有信号により前記電磁式切換弁を第２の位置へ切換える
   ことを特徴とする請求項２記載のポンプ制御装置。
6. 【請求項６】前記操作信号検出手段は、操作信号検出用
   パイロット油圧源と、前記方向切換弁に連動するパイロ
   ット切換弁と、前記操作信号検出用パイロット油圧源か
   らの圧油を前記パイロット切換弁を通過しタンクヘと導
   く管路と、前記パイロット油圧源からパイロット切換弁
   との間の管路上に設けられた絞りと、前記絞りと前記パ
   イロット切換弁との間に備えた圧力検出手段とを有し、 さらに、前記圧力検出手段により検出した信号によって
   前記電磁式切換弁に制御信号を出力して、前記方向切換
   弁が操作されるまでは前記電磁式切換弁を第１の位置に
   切換え、前記方向切換弁が操作されると前記電磁式切換
   弁を第２の位置へ切換える制御手段を有することを特徴
   とする請求項５に記載のポンプ制御装置。
7. 【請求項７】前記操作信号検出手段は、前記方向切換弁
   を操作するパイロット操作弁より発生する圧油を検出す
   る圧力検出手段を有し、 さらに、前記圧力検出手段により検出した信号によって
   前記電磁式切換弁に制御信号を出力して、前記方向切換
   弁が操作されるまでは前記電磁式切換弁を第１の位置に
   切換え、前記方向切換弁が操作されると前記電磁式切換
   弁を第２の位置へ切換える制御手段を有することを特徴
   とする請求項５に記載のポンプ制御装置。
8. 【請求項８】前記圧力検出手段は、圧力スイッチである
   ことを特徴とする請求項６または７記載のポンプ制御装
   置。
9. 【請求項９】前記圧力検出手段は、圧力センサであるこ
   とを特徴とする請求項６または７に記載のポンプ制御装
   置。
10. 【請求項１０】可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量
    型油圧ポンプから供給される圧油によって作動するアク
    チュエータと、前記可変容量型油圧ポンプと前記アクチ
    ュエータとを結ぶ管路上に設けられ、対応する前記アク
    チュエータへの圧油の流れを制御する方向切換弁と、容
    量制御用パイロット圧油の給排によって前記可変容量型
    油圧ポンプの吐出容量を制御する可変容量アクチュエー
    タと、前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧力に応じ
    て前記可変容量アクチュエータに給排される容量制御用
    パイロット圧油を制御する容量制御弁とを備えたポンプ
    制御装置において、 前記方向切換弁が操作されると操作有圧力信号を出力
    し、操作されないと操作無圧力信号を出力する操作圧力
    信号出力手段を備え、 前記容量制御弁は、一方のパイロットポートに前記可変
    容量型油圧ポンプの吐出圧力が作用し、他方のパイロッ
    トポートに前記操作圧力信号出力手段からの操作有圧力
    信号もしくは操作無圧力信号が作用し、前記他方のパイ
    ロットポートに前記操作圧力信号出力手段から前記操作
    有圧力信号が作用しているときは、前記可変容量型油圧
    ポンプの吐出容量を前記吐出圧力に応じて設定し、前記
    他方のパイロットポートに前記操作圧力信号出力手段か
    ら前記操作無圧力信号が作用しているときは、前記可変
    容量型油圧ポンプの吐出容量を最小値にするように、前
    記可変容量アクチュエータへの容量制御用パイロット圧
    油の給排を制御することを特徴とするポンプ制御装置。
11. 【請求項１１】前記操作圧力信号出力手段は、前記方向
    切換弁と連動するパイロット切換弁と、前記パイロット
    油圧源のパイロット圧油を前記パイロット切換弁を通過
    しタンクへと導く管路と、前記パイロット油圧源からパ
    イロット切換弁との間の管路上に設けられた絞りと、前
    記可変容量型油圧ポンプの吐出圧油を前記容量制御弁の
    一方のパイロットポートに導く第１の管路と、前記絞り
    と前記パイロット切換弁との間のパイロット圧油を前記
    容量制御弁の他方のパイロットポートに導く第２の管路
    とを有することを特徴とする請求項１０に記載のポンプ
    制御装置。
12. 【請求項１２】前記容量制御弁の他方のパイロットポー
    トに供給される前記操作有圧力信号もしくは操作無圧力
    信号を連通・遮断する油圧式補助切換弁をさらに設け、 前記操作圧力信号出力手段は、前記方向切換弁を操作す
    るパイロット操作弁より発生する圧油のうち高圧側の圧
    力を選択する高圧選択手段と、前記高圧選択手段より選
    択された圧油を前記操作有圧力信号として前記油圧式補
    助切換弁に導く管路とを有することを特徴とする請求項
    １０に記載のポンプ制御装置。
13. 【請求項１３】前記容量制御弁の他方のパイロットポー
    トに供給される前記操作有圧力信号もしくは操作無圧力
    信号を連通・遮断する電磁式補助切換弁をさらに設け、 前記操作圧力信号出力手段は、前記方向切換弁と連動す
    るパイロット切換弁と、前記パイロット油圧源のパイロ
    ット圧油を前記パイロット切換弁を通過しタンクへと導
    く管路と、前記パイロット油圧源からパイロット切換弁
    との間の管路上に設けられた絞りと、前記絞りと前記パ
    イロット切換弁との間に設けた圧力検出手段とを有し、 さらに、前記圧力検出手段により検出した信号によって
    前記電磁式補助切換弁に制御信号を出力する制御手段を
    備えることを特徴とする請求項１０に記載のポンプ制御
    装置。
14. 【請求項１４】前記容量制御弁の他方のパイロットポー
    トに供給される前記操作有圧力信号もしくは操作無圧力
    信号を連通・遮断する電磁式補助切換弁をさらに設け、 前記操作圧力信号出力手段は、前記方向切換弁を操作す
    るパイロット操作弁より発生する圧油を検出する圧力検
    出手段と、前記圧力検出手段により検出した信号によっ
    て前記電磁式補助切換弁に制御信号を出力する制御手段
    とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のポンプ
    制御装置。