JPS63309789A - 複数油圧ポンプの制御装置 - 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、１つ又は複数の油圧アクチュエータを複数の
可変容量油圧ポンプで駆動するのに用いられる複数油圧
ポンプの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

各種油圧システムにおいては、油圧アクチュエータに充
分な流量を供給するために複数の油圧ポンプを用いるこ
とが多い。例えば、油圧ショベルには多数の油圧アクチ
ュエータが備えられており、これら油圧アクチュエータ
をエンジンに連結された複数の油圧ポンプで駆動するシ
ステムのものが多い。このように複数の油圧ポンプを用
いた油圧システムを図により説明する。

第４Ｍは従来の油圧システムの油圧回路図である。図で
、１はエンジン、２ａ、２ｂはエンジン１に連結された
可変容量油圧ポンプである。３ａ。

３ｂはそれぞれ各可変容置油圧ポンプ２ａ、２ｂのおし
のけ容積可変機構（以下単に斜板という）、４ａ、４ｂ
は斜板３ａ、３ｂの傾転を制御するレギュレータである
。５８〜５ｅはそれぞれ油圧アクチュエータ（図示され
ていない）の駆動を制御’Ｕするコントロールバルブで
あり、手動又は電磁石により操作される。６ａ〜６ｅは
減圧弁、７は作動油タンクである。

エンジン１の回転により可変容量油圧ポンプ２ａ２ｂが
駆動され、各斜板３ａ、３ｂの傾転に応じて油が吐出さ
れる。コントロールバルブ５ａ〜５ｅの少なくとも１つ
が操作されたとき、各可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂの
油は当該操作されたコントロールバルブに接続された油
圧アクチュエータに合流して供給される。

この場合の可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂの流量分担を
第５図に示す。第５図から明らかなように、必要な流量
を得るために、各可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂは常に
ほぼ等しい流量を分担する構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、油圧ポンプの効率は容積効率とトルク効率の
積で表わされる。そして、容積効率は油圧ポンプの流量
が大きいほど高くなり、又、油圧ポンプの圧力が高いと
低下し、さらに、トルク効率は油圧ポンプの圧力が高い
と高くなることが知られている。このような油圧ポンプ
の効率を第６閏の効率特性図で示す。なお、斜板の傾転
角θと油圧ポンプの流量Ｑの関係は、油圧ポンプの回転
数をＮとすると、Ｑ−θ・Ｎで表わされ、回転数Ｎが一
定の場合、傾転角θは流ｆｉＱに比例する。

第６図に示す特性図からも判るように、油圧ポンプの効
率は流ｋｔＱが大きいと高く、流ＭＱが小さいと低い。

したがって、必要流量を可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂ
でほぼ等分に分担する従来のシステムにあっては、両回
変容量油圧ポンプ２ａ＋２ｂとも小流量吐出の運転が多
くなり、ポンプ効率の低下を免れざるを得ないこととな
る。例えば、必要流量が各可変容置油圧ポンプ２ａ、２
ｂに定められた最大流量Ｑ、と等しい流量であるとき、
各可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂは流ＩＱイ／２ずつを
分担することになる。即ち、各斜板３ａ＋３ｂは１／２
傾転で用いられることになり、それぞれのポンプ効率が
低下するのは明らかである。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、ポン
プ効率を向上せしめることができる複数油圧ポンプの制
御装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、原動機に連結さ
れて回転せしめられ、かつ、油圧アクチュエータを駆動
する複数の可変容量油圧ポンプを備えたものにおいて、
これら可変容量油圧ポンプより成る油圧ポンプ群の吐出
圧力を検出する油圧検出器と、この油圧検出器で検出さ
れた油圧に基づいて必要流量を演算する演算手段と、こ
の演算手段により得られた必要流量に応じて各可変容量
油圧ポンプを順次定められた最大吐出量としてゆく流量
分配手段とを設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

油圧検出器により油圧ポンプ群の吐出圧力が検出される
と、圧力・流量特性から必要流量が求められる。この必
要流量に対して、まず第１の可変容量油圧ポンプが当該
必要流量を、定められた最大吐出量で分担できるか否か
を判断し、可能であれば当該第１の可変容量油圧ポンプ
のみでこれを分担する。不可能であれば、当該最大吐出
量を超える分を第２の可変容量油圧ポンプで分担できる
か否かを判断する。可能であれば第１．第２の可変容量
油圧ポンプを駆動することになる。又、不可能であれば
、両回変容量油圧ポンプのそれぞれに定められた最大吐
出量を超える分を第３の可変容量油圧ポンプで分担でき
るか否かを判断する。

以下、同様の手段で順次各回変容量油圧ポンプに必要流
量を分配してゆく。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る複数油圧ポンプの制御装
置の系統図である。図で、第４図に示す部分と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。８はレギュレー
タ４ａ、４ｂを作動させる油圧ポンプである。レギュレ
ータ４ａはシリンダ９、斜板３ａと連結されたピストン
１０、および切換弁ＩＬ　１２で構成される。レギュレ
ータ４ｂも同一構成を有する。１３ａ、　１３ｂは斜板
３ａ、３ｂの傾転角θ８．θ、を検出する傾転角検出器
、１４は可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂの吐出圧力Ｐを
検出する油圧検出器、１５は可変容量油圧ポンプ２ａ。

２ｂの回転数を検出する回転数検出器、１６はマイ＝６
− クロコンピユータを用いて構成された制御部である。

ここで、レギュレータ４ａの動作の概略を説明する。切
換弁１２を図示位置から下側位置に切換えると、シリン
ダ９の左室が作動油タンク７に連通し、ピストン１０が
左行し、斜板３ａの傾転角θ８は減少する。この状態で
切換弁１２を再び図示位置に切換えるとピストン１０は
その位置に停止する。

切換弁１１を下側位置に切換えるとピストン１ｏの受圧
面積の差によりピストン１０は右行し、斜板３ａの傾転
角θ、は増大する。切換弁１２を図示位置に切換えると
ピストン１０はその位置に停止する。

次に、本実施例の動作を第２図に示すフローチャートお
よび第３図（ａｌに示す流量特性図を参照しながら説明
する。

エンジン１が駆動されるとこれに連結された可変容量油
圧ポンプ２ａ、２ｂが回転し、コントロールバルブによ
り操作される油圧アクチュエータに圧油を供給する。こ
の圧油の圧力Ｐは油圧アクチュエータの状態により変化
し、油圧検出器１４で検出される。制御部１６はこの圧
力Ｐを読込み（第２図に示す手順Ｓ１）、圧力Ｐから必
要流量Ｑを求める（手順Ｓ２）。必要流量Ｑは、制御部
１６の記憶部に予め記憶されている圧力・流量特性値（
いわゆるＰ−Ｑ曲線を表わす値）から圧力Ｐに対応する
値を読出すことにより求める。読出された必要流量Ｑか
ら、油圧ポンプ傾転量θを演算する（手順３３）。この
場合、傾転量θは可変容量油圧ポンプ２ａ、２ｂのそれ
ぞれの斜板３ａ、　　３ｂの傾転量θ８．θ、の和（θ
−θ３＋θｂ）である。そして、傾転量θは可変容量油
圧ポンプ２ａ。

２ｂの回転数をＮとすると、θ−Ｑ／Ｈにより求めるこ
とができる。なお、回転数Ｎは回転数検出器１５の検出
値を用いる。

次に、当該傾転量θと、可変容量油圧ポンプ２ａに定め
られた最大吐出流量Ｑ８を得るための斜板３ａの傾転量
θ８３．Ｔｈ−とを比較する（手順Ｓ、）。

傾転量θが傾転量θ８１．Ｘ以下であるとき、処理は手
順Ｓ、に移り、斜板３ａの傾転量θ８を値θと等しくす
るようにレギュレータ４ａの切換弁１１゜１２を、傾転
角検出器１３ａの検出値をフィードバックして制御する
。一方、斜板３ｂの傾転量θ、は０とされる。これを第
３図ｆａｔで示すと、必要流量Ｑが可変容量油圧ポンプ
２ａに定められた最大吐出流量Ｑイ以下であるときは、
この流量を破線で示すように可変容量油圧ポンプ２ａの
みで分担し、可変容量油圧ポンプ２ｂは用いられない。

手順Ｓ４で傾転量θが傾転量θ１．□８を超える値であ
ると判断されると、即ち必要流量Ｑを可変容量油圧ポン
プ２ａのみでは分担しきれないと判断されると、今度は
斜板３ｂの傾転量θ、が演算される（手順Ｓ６）。傾転
量θ、は、θ、−θ−θ３．□８により求めることがで
きる。次いで、処理は手順Ｓ、に移り、斜板３ａの傾転
量θ、を値θ１．□８とするようにレギュレータ４ａの
切換弁１１、１２を制御するとともに、斜板３ｂの傾転
量θ。

を手順Ｓ６で求めた傾転量とするようにレギュレータ４
ｂの切換弁を制御する。即ち、第３図（ａｌに示すよう
に、必要流量Ｑが可変容量油圧ポンプ２ａに定められた
最大吐出流量Ｑ７を超える流量になったとき、はじめて
一点鎖線で示すように可変容量油圧ポンプ２ｂが不足分
を分担するよ・うに作動し、その吐出油は可変容量油圧
ポンプ２ａの最大吐出流量Ｑ４と合流せしめられる。

このように、本実施例では、必要流量を１つの可変容量
油圧ポンプで分担し、必要流量が当該可変容量油圧ポン
プの分担可能量を超えたとき、その超えた分を他の可変
容量油圧ポンプで分担するようにしたので、両回変容量
油圧ポンプが同時に少流量を吐出するよ・）に運転され
ることはなく、これにより全体のポンプ効率を向上せし
めることができる。そして、その結果、省エネルギーを
達成することができるばかりでなく、ポンプ損失による
発熱を減少させて作動油の温度上昇を抑制することがで
き、これにより油圧回路内の各機器の寿命を延ばすこと
ができる。さらに、発熱減少により冷却系統を小型に構
成することもできる。

なお、上記実施例の説明では、２つの可変容量油圧ポン
プは、いずれのコントロールバルブも中立位置にあると
きは油を吐出しない例について説明したが、これに限る
ことはなく、第３図（ｂｌに示すようにすべてのコント
ロールバルブが中立位置にあっても少量の油を吐出する
ものについても適用することができ、さらに、場合によ
っては第３図（Ｃ）に示すように、一方の可変容量油圧
ポンプのみで必要流量の分担が可能なとき、他方の可変
容量油圧ポンプを僅かに増量させることもできる。

又、可変容量油圧ポンプが２つ使用される例について説
明したが、３つ以上であっても本発明を適用することが
できる。即ち、１つの可変容量油圧ポンプが必要流量を
分担しきれないとき次の可変容量油圧ポンプに分担させ
、この可変容量油圧ポンプでも分担しきれないときはさ
らにその次の可変容量に分担させるという態様で順次必
要流量を分担させてゆけばよい。

さらに、可変容量油圧ポンプの回転数を検出してこれを
演算に用いる例について説明したが、この回転数が大き
く変動しない油圧システムにおいては必ずしも回転数を
検出する必要はなく、回転数を予めある一定数に設定し
ておくこともできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、必要流量を、各可変容
量油圧ポンプに順に、それらに定められた最大吐出流量
まで分担させてゆくようにしたので、全体のポンプ効率
を向上させることができ、これにより省エネルギーを達
成でき、発熱を減少させて冷却系の小型化およびシステ
ム内の機器の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る複数油圧ポンプの制御装
置の系統図、第２図は第１図に示す装置の動作を説明す
るフローチャート、第３図（ａｌ、　（ｂｌ。 （Ｃ１は流量特性図、第４図は従来の油圧システムの油
圧回路図、第５図は流量特性図、第６図はポンプ効率特
性図である。 ２ａ、２ｂ・・・可変容量油圧ポンプ、３ａ、３ｂ・・
・斜板、４ａ、４ｂ・・・レギュレータ、１４・・・油
圧検出器、１６・・・制御部。 第１図 ＝　１２− 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原動機と、この原動機に連結された複数の可変容量油圧
   ポンプと、これら可変容量油圧ポンプにより駆動される
   油圧アクチュエータとを備えたものにおいて、前記各可
   変容量油圧ポンプより成る油圧ポンプ群の吐出圧力を検
   出する油圧検出器と、この油圧検出器で検出された油圧
   に基づいて必要流量を演算する演算手段と、この演算手
   段により得られた必要流量に応じて前記各可変容量油圧
   ポンプを順次定められた最大吐出量としてゆく流量分配
   手段とを設けたことを特徴とする複数油圧ポンプの制御
   装置