WO1991002905A1

WO1991002905A1 - Hydraulic driving apparatus of civil engineering/construction equipment

Info

Publication number: WO1991002905A1
Application number: PCT/JP1990/001062
Authority: WO
Inventors: Kazunori Nakamura
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1991-03-07
Also published as: DE69018437D1; KR950004531B1; KR920701582A; EP0440807A1; EP0440807B1; JPH0379802A; DE69018437T2; US5245828A; EP0440807A4; JP3064412B2

Description

明細書土木，建設機械の油圧駆動装置技術分野

本発明は土木 · 建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ショベルなどの土木，建設機械に搭載され主油圧ポンプの吐出流量を当該主油圧ポンプの吐出圧力とァクチユエ一夕の最大負荷圧力との差圧が一定となるように制御する、いわゆるロードセンシングシステムを構成する油圧駆動装置に関する。背景技術

土木 · 建設機械、例えば油圧ショベルには、ブーム, アーム、旋回体等の複数の操作部材を駆動するための油圧駆動装置が搭載されている。この油圧駆動装置は. 一般的に、原動機と、この原動機によって駆動される主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、上記作業部材を駆動する油圧シリンダ、油圧モータ等の複数のァクチユエ一夕と、主油圧ポンプからァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁とを備えている。

ところで、近年、この種の油圧駆動装置にいわゆるロードセンシングシステムを採用することが検討されている。ロードセンシングシステムとは、主油圧ボンプの吐出圧力と複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力との差圧をロードセンシング差圧として入力し、このロードセンシング差圧が予め設定された目標差圧になるよう油圧ポンプの吐出流量を制御するものである。例えば、特開昭 6 0 - 1 1 7 0 6号公報には、主油圧ポンプの押しのけ容積可変手段である斜板を駆動する制御用ァクチユエ一夕と、上記ロードセンシング差圧に応答して作動し、制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する調整弁とからなるポンプ制御装置を備えた油圧駆動装置が開示されている。ポンプ制御装置の調整弁にはロードセンシング差圧の目標値を設定するためのばねが設けられている。

このようなロードセンシングシステムを構成する油圧駆動装置にあっては、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧、即ち、ロードセンシング差圧が調整弁のばねの力につり合う一定の値となるように主油圧ボンプの吐出流量が制御される。そして、例えばァクチュエー夕の単独駆動時には、流量制御弁を通過する流量は流量制御弁の開口面積にほぼ比例し、主油圧ポンプの吐出流量はこの流量制御弁の通過流量に等しくなるので、主油圧ポンプの吐出流量は流量制御弁の開口面積にほぼ比例した関係となる。このことは複数のァクチユエ一夕の複合駆動にあっても基本的に同じである。しかしながら、上記従来のポンプ制御装置を備えた油圧駆動装置には以下のような問題点がある。

油圧駆動装置が備えられる土木 · 建設機械、例えば油圧ショベルにあっては、何らかの衝撃等の外的負荷が与えられて、大きな振れや振動を生じた場合、それまでァクチユエ一夕の作動速度を一定に保つことを意図して流量制御弁の開口面積を一定に保つよう操作レバーを保持していたにも係わらず、上記振れ等のために操作レバーが動いてその開口面積が変化し、これに伴ってロードセンシング差圧が変動する。また、流量制御弁の開口面積を一定にして圧油をァクチユエ一タに供給したとしても、ァクチユエ一夕が駆動する操作部材の慣性負荷が大きい場合には、作動油の圧縮性により負荷圧力が変動し、ロードセンシング差圧が変動 "5 る o

しかしながら、上記した従来の油圧駆動装置は、ポンプ制御装置の調整弁がロードセンシング差圧の変化にそのまま追従して作動し、ポンプ吐出流量を変化させるものであることから、上述した外的負荷や慣性負荷、油の圧縮性などによってロードセンシング差圧が変動してしまった場合には、このロードセンシング差圧の変動に追従して調整弁が作動してしまい、その結果、ポンプ吐出流量も意図する吐出流量に対して変化し、そのため操作中のァクチユエ一夕の作動速度が不所望に変化し、操作性が低下する。

本発明の目的は、上記した従来技術における実情に鑑み、外的負荷や慣性負荷、油の圧縮性などによる口一ドセンシング差圧の変動に伴うポンプの吐出流量の変化を抑制することができる土木 · 建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明によれば、可変容量型の主油圧ポンプと、この主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ァクチユエ一夕と、これらァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、前記主油圧ポンプの吐出圧力と前記複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力との差圧をロードセンシング差圧として入力し、このロードセンシング差圧が予め設定された目標差圧になるように前記主油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御手段とを備える土木 · 建設機械の油圧駆動装置において、前記ロードセンシング差圧と目標差圧との偏差に対する不感帯を有し、当該偏差が前記不感帯内にあるときには前記ポンプ制御手段による制御を保留し、前記主油圧ポンプの吐出流量をほぼ一定に保持する流量保持手段を備えることを特徴とする油圧駆動装置が提供される £> 上記のような流量保持手段を備え、かつ上記の不感帯を予め想定される外的負荷や慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧の変化を考慮した大きさに設定しておくことにより、外的負荷等による口一ドセンシング差圧の変動に伴うポンプ吐出流量の変化を抑制し、したがって、ァクチユエ一夕の操作中の上述の外的負荷等による当該ァクチユエ一夕の作動速度の意図に反する変化を良好に抑えることができる。

好ましくは、前記ポンプ制御手段は、前記主油圧ポンプの押しのけ容積可変手段を駆動する制御用ァクチユエ一夕と、前記ロードセンシング差圧に応答して作動し、前記制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する弁手段とを含み、前記流量保持手段が前記弁手段に組み込まれ、前記不感帯が、前記制御用ァクチユエ一夕を静止状態に保持する前記弁手段の特定のストローク領域によって提供される。

前記ポンプ制御手段は、前記主油圧ポンプの押しのけ容積可変手段を駆動する制御用ァクチユエ一夕と、この制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する弁手段と、前記ロードセンシング差圧を検出する差圧センサーと、この差圧センサーで検出されたロードセンシング差圧と前記目標差圧との差圧偏差を演算し、この差圧偏差が小さくなるよう前記弁手段を駆動するコントローラとを含む構成であっても良く、この場合、前記流量保持手段は前記コントローラ内に組み込まれ、かつ前記不感帯を決める限界値を記憶する手段と、前記差圧偏差が前記限界値で決まる不感帯内にあるかどうかを判断し、不感帯内にあるときには前記制御用ァクチユエ一夕を静止状態に保持する信号を前記弁手段に出力する手段とを含む。

また、前記不感帯は、前記主油圧ポンプの吐出流量が増加するにしたがつて小さくなるように可変に設定しても良い。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の第 1 の実施例による油圧駆動装置の概略図である。

第 2図は本発明の第 2の実施例による油圧駆動装置の概略図である。

第 3図は第 2 の実施例に備えられるコントローラから出力される駆動信号を示す図である。

第 4図は第 2の実施例におけるポンプ制御装置の処理手順を示すフローチヤ一トである。

第 5図は第 2 の実施例により得られる特性を示す図

^ る o

第 6図は本発明の第 3の実施例に備えられるコントローラに記憶されるポンプ傾転位置と不感帯の限界値との関係を示す図である。第 7図は第 3 の実施例におけるポンプ制御装置の処理手順を示すフローチヤ一トである。

第 8図は流量制御弁開口面積とロードセンシング差圧の不感帯と流量不感帯との関係を示す図である。

第 9図は第 3の実施例により得られる特性を示す図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の好適実施例を図面に基づいて説明する o

第 1 の実施例

まず、本発明の第 1 の実施例を第 1図により説明す

Ό o

第 1図において、本実施例の油圧駆動装置は、原動機 1 と、この原動機 1 によって駆動される可変容量型の主油圧ポンプ 2 と、この主ポンプ 2 から吐出される圧油によって駆動される油圧シリンダ 3、油圧モータ 4を含む複数のァクチユエ一夕と、主ポンプ 2から油圧シリンダ 3及び油圧モータ 4 にそれぞれ供給される圧油の流れを制御する流量制御弁 5 , 6 と、油圧シリンダ 3の負荷圧力と油圧モータ 4の負荷圧力の大きい方の負荷圧力を選択するシャトル弁 1 0及びこのシャトル弁 1 0で選択された負荷圧力と図示しない他のァクチユエ一夕の負荷圧力の大きい方の負荷圧力、即ち、最大負荷圧力 P amaiを選択するシャトル弁 1 1 と、主ポンプ 2の吐出圧力、即ち、ポンプ圧力 P s と最大負荷圧力 P amaiとの差圧をロードセンシング差圧 A P LS として入力し、このロードセンシング差圧 Δ P LSが予め設定された目標差圧になるよう主ポンプ 2の吐出流量を制御するポンプ制御装置 3 0 と、ポンプ圧力 P s と最大負荷圧力 P ama] [との差圧をロードセンシング差圧厶 P LSとして入力し、ロードセンシング差圧△ P LS の過渡的な上昇を制限すると共に、流量制御弁 5， 6 の中立時におけるポンプ圧力 P s を規定値に保持するアンロード弁 1 2 とを備えている。

ポンプ制御装置 3 0 は、主ポンプ 2の押しのけ容積可変機構、即ち、斜板 2 aを駆動し、押しのけ容積を制御する制御用ァクチユエ一夕 7 と、制御用ァクチュエー夕 7 のへッド側と口ッド側への圧油の流出入を制御し、その駆動を制御する調整弁 8 とを有し、調整弁 8 はその対抗する駆動部 8 a， 8 bのそれぞれにボンプ圧力 P s 及び最大負荷圧力 P amai [が導かれ、これにより調整弁 8 はロードセンシング差圧 A P LSに応答して作動する。また、調整弁 8 の駆動部 8 bの側にはばね 9が配置され、ロードセンシング差圧 Δ P LSとばね 9の付勢力とのバランスにより調整弁 8のストロ一ク位置が定まり、主ポンプ 2の吐出流量が制御される。即ち、ばね 9 によりその付勢力に応じたロードセンシング差圧 A P LSの目標値が設定される。

また、調整弁 8 は、その中立位置に制御用ァクチュエー夕 7 のへッド側とロッド側との連通及びこれらとタンク 3 1 との連通を遮断する特定のストローク領域 8 c を有している。この特定のストローク領域 8 c は通常考えられる外的負荷や、慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧 Δ P LSの変化に対して不感帯を提供するものであり、そのロードセンシング差圧 A P LSの変化に伴う調整弁 8 の移動に対しては上述した連通を遮断し、主ポンプ 2の吐出流量をほぼ一定に保持するように領域 8 c のストロークの大きさが設定されている。即ち、調整弁 8 は、ロードセンシング差圧 A P LSとばね 9 により設定された目標差圧との差圧偏差 Δ Δ Ρがストローク領域 8 c により提供される不感帯内にあるときにはポンプ制御装置 3 0 による制御を保留し、主ポンプ 2の吐出流量をほぼ一定に保持する流量保持手段を備えている。

このように構成した第 1 の実施例にあっては、例えばポンプ圧力 P s が増加し、これによりポンプ圧力 P s と最大負荷圧力 P amaxとの差圧、即ち、ロードセンシング差圧△ P LSが増加して、このロードセンシング差圧 A P LSとばね 9 により設定される目標差圧との偏差厶 Δ Ρが調整弁 8 の不感帯を越えて大きくなると、調整弁 8 は第 1 図に示す中立位置から図示左側の位置に切換えられ、制御用ァクチユエ一夕 7 のロッド側とへッド側とが連通し、その受圧面積の差によりピストンは第 1図に示す状態から図示右方に移動する。これにより主ポンプ 2の押しのけ容積は小さくなり、主ポンプ 2の吐出流量は減少し、その減少した流量が油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕に供給される。これと同時に、ポンプ圧力 P s も減少し、口ードセンシング差圧 A P L Sが減少する結果、上述の差圧偏差 Δ Δ Pが 0 に近づく。差圧偏差 Δ Δ Pが 0 に近づくと、調整弁 8が上記左側の位置から図示左方に移動して、ロードセンシング差圧 Δ P L Sがばね 9 により設定された目標差圧に等しい中立状態となるように制御される。

また、最大負荷圧力 P a m a∑が増加し、これにより口一ドセンシング差圧 Δ P L Sとばね 9 により設定された目標差圧との偏差 Δ Δ Ρが調整弁 8の不感帯を越えて小さくなると、調整弁 8が第 1図に示す中立位置から図示右側の位置に切換えられ、制御用ァクチユエ一夕 7のヘッド側とタンク 3 1 とが連通する。これにより制御用ァクチユエ一夕 7のピストンは第 1図の左方に移動し、これに伴って主ポンプ 2の押しのけ容積は大きくなり、主ポンプ 2の吐出流量は増加し、その増加した流量が油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕に供給される。これと同時に、ポンプ圧力 P s も上昇し、ロードセンシング差圧 Δ P L Sが増加する結果、上述の差圧偏差 Δ Δ Pが 0 に近づく。差圧偏差 △ Δ Pが 0 に近づくと、調整弁 8が上記右側の位置から図示右方に移動して、ロードセンシング差圧 A P U がばね 9 により設定された目標差圧に等しい中立状態となるように制御される。

そして、外的負荷や、慣性負荷、油の圧縮性などによりロードセンシング差圧 Δ P L Sが変化した場合は、ロードセンシング差圧 Δ P L Sとばね 9 により設定された目標差圧との偏差 Δ Δ Ρ は調整弁 8 の不感帯内にあり、制御用ァクチユエ一夕 7 のへッド側とロッド側との連通及びこれらとタンク 3 1 との連通は調整弁 8の特定のストローク領域 8 c によって遮断される。したがって、仮に主ポンプ 2から一定の流量が油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕に供給されているものとすれば、制御用ァクチユエ一夕 7 はそのときの作動状態に静止保持され、これにより主ポンプ 2 の押しのけ容積もそのときの状態を保持され、ポンプ吐出流量、即ち、油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕への供給流量の変化を生じない状態に保たれる。

したがって、本実施例によれば、調整弁 8 に不感帯、即ち、特定のストローク領域 8 c を設け、このスト口ーク領域 8 cを、予め想定される外的負荷や、慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧 Δ P L Sの変化に伴う調整弁 8の移動量よりも大きなストロークとなるように設定したことから、油圧シリンダ 3 や油圧モータ 4 に一定の流量を供給して行われる作動中に、仮に外的負荷等によりロードセンシング差圧 Δ P L Sが変化しても、制御用ァクチユエ一夕 7 は静止保持され、即ち、主ポンプ 2の押しのけ容積は変更されず、したがってポンプ吐出流量が変化せず、油圧シリンダ 3や油圧モータ 4等のァクチユエ一夕への供給流量は一定に保たれる。したがって、当該ァクチユエ一夕の作動速度の変化を生ぜず、このような外的負荷等の発生に係わらず良好な操作性を確保することができる O

第 2の実施例

本発明の第 2の実施例を第 2図〜第 5図により説明する。本実施例はポンプ制御装置を電子的に構成した例である。

第 2図において、本実施例の油圧駆動装置も、前述した第 1 の実施例と同様、原動機 1、主油圧ポンプ 2、油圧シリンダ 3、油圧モータ 4、流量制御弁 5 , 6、シャトル弁 1 0、 1 1及びアンロード弁 1 2 を備えている O

そして、本実施例のポンプ制御装置 3 O Aは、主ポンプ 2の斜板 2 aを駆動し、押しのけ容積を制御する制御用ァクチユエ一夕 7 Aと、この制御用ァクチユエ一夕 7 Aのロッド側に連絡されるパイロットポンプ 1 3 と、このパイロットポンプ 1 3の吐出圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁 1 4 と、制御用ァクチユエ一夕 7 Aのロッド側とへッド側とを連絡する管路中に設けた電磁弁 1 5 と、この電磁弁 1 5に連絡されるとともに制御用ァクチユエ一夕 7 Aのへッド側とタンク 3 1 とを連絡する管路中に設けた電磁弁 1 6 とによつて構成してある。また、ポンプ圧力 P s とァクチユエ一夕の最大負荷圧力 P amaxとの差圧、即ち、ロードセンシング差圧 Δ P LSを検出し、信号として出力する差圧センサー 1 7 と、この差圧センサー 1 7からの信号に応じて演算等の処理を行い、電磁弁 1 5， 1 6を駆動する信号を出力するコントローラ 1 8 とを備えている o

コントローラ 1 8 は、差圧センサ 1 7から出力された信号を入力する入力部 1 8 a と、回路上望ましい目標差圧 A P G を記憶する記憶部 1 8 わと、差圧センサ一 1 7から出力されるロードセンシング差圧 Δ P LSと目標差圧 Δ Ρ ο との偏差 Δ Δ Ρを演算する演算部 1 8 c と、この演算部 1 8 cで演算された偏差 Δ Δ Ρに応じた駆動信号を電磁弁 1 5， 1 6に出力する出力部 1 8 d とを備えている。

また、上記したコントローラ 1 8の記憶部 1 8 bは、通常考えられる外的負荷や、慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧 Δ P LSの変動に係わらず、ポンプの吐出流量の変化を生じさせない、第 3図に示すような負側の限界値一 E と正側の限界値 Eとの間の領域である不感帯 1 9を記憶し、また演算部 1 8 cは、ロードセンシング差圧 A P LSと目標差圧 Δ Ρ ο の偏差 Δ Δ Ρが第 4図の不感帯 1 9内にあるかどうかを判別し、また出力部 1 8 dは、演算部 1 8 cにおける上記判別により偏差 Δ Δ Pが不感帯 1 9内にあるときに電磁弁 1 5， 1 6の双方を O F F状態に保つ駆動信号を出力する。即ち、コントローラ 1 8は、ロードセンシング差圧△ P LSと目標差圧△ P Q との偏差 Δ Δ Pが第 4図に示す不感帯 1 9内にあるときにはポンプ制御装置 3 O Aによる制御を保留し、主ポンプ 2の吐出流量をほぼ一定に保持する流量保持手段を備えている

このように構成した第 2の実施例の動作は次ぎの通りである。

コントローラ 1 8で第 4図に示す手順に従って各処理が行われる。第 3図に示す手順 S 1に示すように、はじめに差圧センサー 1 7による信号、即ち、ポンプ圧力 P s とァクチユエ一夕の最大負荷圧力 P ama∑との差圧であるロードセンシング差圧 A P Lsが入力部 1 8 aを介して演算部 1 8 cに入力される。次いで、手順 S 2 に示すように、記憶部 1 8 b に記憶されている回路上望ましい目標差圧 Δ P 0 と、第 3図に示す不感帯 1 9 を決めてる限界値 E、一 Eが演算部 1 8 c に読出される。次いで手順 S 3 に移り、演算部 1 8 cでロードセンシング差圧 Δ P L sと目標差圧 Δ P Q との偏差厶厶 Pを求める演算、即ち、

△ P L S—厶 P 0 =厶厶 P …（1 ) が行われる。次いで手順 S 4 に移り、上述の（1 ) 式で求められた偏差 Δ Δ Pが限界値 E より大きいかどうか演算部 1 8 cで判別される。

この判別が満足され、偏差 Δ Δ Pが限界値 Eより大きい場合は、偏差 Δ Δ Pが主ポンプ 2の吐出流量を変更させなければならない程、十分に大きい場合であり、手順 S 5 に移る。この手順 S 5では出力部 1 8 から偏差 Δ Δ Pを 0 にする駆動信号、即ち、第 3図の特性線 2 0 で示す駆動信号が電磁弁 1 6 に出力される。これにより、第 2図に示す制御用ァクチユエ一夕 7 Aのヘッド側とタンク 3 1 とが連通し、この制御用ァクチユエ一夕 7 Aのロッド側にノ、⁰イロットポンプ 1 3のパイロット圧が供給されていることから、この制御用ァクチユエ一夕 7 Aのピストンロッドは、第 2図の右方に移動し、主ポンプ 2の押しのけ容積が小さくなるように制御される。これにより主ポンプ 2の吐出流量は比較的小さな流量となり、この流量が油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕に供給され、上述の偏差 Δ Δ Pが 0 となるように、即ち、ロードセンシング差圧 Δ P L sが目標差圧 Δ P 0 に等しくなるように制御れる O

また、上記した第 3の手順 S 4 の判別が満足されない場合は手順 S 6 に移る。この手順 S 6では、偏差厶厶 Pが限界値一 Eよりも小さいかどうか演算部 1 8 c で判別される。この判別が満足され、偏差 Δ Δ Ρが限界値一 Eより小さい場合は、偏差 Δ Δ Ρが主ポンプ 2 の吐出流量を変更させなければならない程、十分に小さい場合であり、手順 S 7 に移る。この手順 S 7では出力部 1 8 dから偏差 Δ Δ Ρを 0 にする駆動信号、即ち、第 3図の特性線 2 1で示す駆動信号が電磁弁 1 5 に出力される。これにより、第 2図に示す制御用ァクチユエ一夕 7 Aのロッド側とへッド側とが連通し、口ッド側とへッド側の双方にパイロット圧が供給され、その受圧面積の差によりこの制御用ァクチユエ一夕 7 Aのピストンロッドは第 2図の左方に移動し、主ボンプ 2の押しのけ容積が大きくなるように制御される。これにより主ポンプ 2の吐出流量は比較的大きな流量となり、この流量が油圧シリンダ 3、油圧モータ 4等のァクチユエ一夕に供給され、上述の偏差 Δ Δ Ρが 0 となるように、即ち、ロードセンシング差圧力 P L sが目標差圧 Δ Ρ ο に等しくなるように制御される。そして、上記した第 4図の手順 S 6の判別が満足されない場合は、偏差 Δ Δ Pが主ポンプ 2 の吐出流量を変更させることを要しない場合、即ち、偏差 Δ Δ Ρ力第 3図に示す不感帯 1 9内にある場合であり、手順 S 8 に移る。この手順 S 8では出力部 1 8 dから第 2図に示す制御用ァクチユエ一夕 7 Aを静止保持させる駆動信号、即ち、電磁弁 1 5 , 1 6 の双方を O F F にする駆動信号が出力される。これにより、電磁弁 1 5 , 1 6のそれぞれは第 2図に示す閉止状態保たれ、制御用ァクチユエ一夕 7 Aはそれまでの状態を保持し、したがって主ポンプ 2 の押しのけ容積は変更されず、主ポンプの吐出流量は変化しないように保たれる。

このように構成した第 2の実施例にあっては、ァクチユエ一夕の単独駆動時、例えば油圧シリンダ 3 の単独駆動時には、流量制御弁 5の開口面積を y、流量係数（密度、重力加速度等を含める定数）を C p とすると、流量制御弁 5を通過する流量 Q 1 は、

Q 1 = C p · y P s - P amax

= C p · y Δ P LS (2) と表わされる。この場合、主ポンプ 2 の吐出流量を Q P とすると、 Q p は上記流量制御弁 5の通過流量 Q 1 とは等しくなる。即ち、

Q p = C p · y V Δ P LS ~~ (3) したがって、偏差 Δ Δ Pが限界値 E に等しいときの流量制御弁開口面積 y とポンプ吐出流量 Q P との関係は、 Δ Ρ υ= Δ Ρ ο + Εなので、上記（3) 式より、

Q p = C ρ · y Δ P 0 + E … (4) となり、第 5図の特性線 2 2で示すものになる。また偏差 Δ Δ Ρが限界値一 Eに等しいときの流量制御弁開口面 y とポンプ吐出流量 Q P との関係は、 A P LS= A P 0 一 Eなので、

Q P = C p · y "厶 P 0 — E … （5) となり、第 5図の特性線 2 3で示すものとなる。

なお、ロードセンシング差圧 Δ P L Sが目標差圧厶 P 0 に厳密に一致するように制御される従来のロードセンシングシステムにおいては、上記（3) 式から明らかなように、流量制御弁開口面 y とポンプ吐出流量 Q p との関係は第 5図の特性線 2 4 となる。

したがって、従来では、第 5図に示すように、流量制御弁開口面積 yが y l のときは特性線 2 4上でボンプ吐出流量 Q p は Q 1 に一義的に決まり、 y l が前後に変化したときはポンプ吐出流量 Q P もそれに伴って変化する。これに対して、この第 2の実施例では、第 5図に示すように、流量制御弁開口面積 yが y 1 のときのポンプ吐出流量 Q p が Q 1 であるとすれば、

Q 1 / C p · ν 厶 P o + E

≤ y ≤ Q 1 / C p · Γ Δ P o — E ··· (6) によって決まる吐出流量 Q 1 に対する流量制御弁開口面積 y l の不感帯領域 2 5 を有し、即ち、流量制御弁開口面積 yのある程度の変化に対してはポンプ吐出流量 Q p が変化しない。

したがって、この第 2の実施例にあっても、油圧シリンダ 3 や油圧モータ 4 に一定の流量を供給して行われる作動中に、仮に外的負荷等によりロードセンシング差圧 Δ P L Sが変化しても、制御用ァクチユエ一夕 7 Aは静止保持され、前述した第 1 の実施例と同様に、このとき主ポンプ 2の押しのけ容積は変更されず、したがって前述したようにポンプ吐出流量 Q p が変化せず、油圧シリンダ 3や油圧モータ 4等のァクチユエ一夕への供給流量は一定に保たれる。したがって、当該ァクチユエ一夕の作動速度の変化を生ぜず、このような外的負荷等の発生に係わらず良好な操作性を確保することができる。

第 3 の実施例

本発明に第 3の実施例を第 2図及び第 6図〜第 9図により説明する。本実施例は不感帯ん大きさをポンプ吐出流量に応じて可変としたものである。

本実施例の油圧駆動装置のハード構成は、ポンプ制御装置 3 0 Bが第 2図に想像線で示す、主油圧ポンプ 2の斜板 2 aの傾転位置 qを検出し、信号を出力する斜板位置センサー 3 2を更に備え、その信号がコントローラ 1 8 に入力される点を除いて、第 2の実施例と実質的に同じである。

また、コントローラ 1 8 は、記憶部 1 8 b に、通常考えられる外的負荷や、慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧 A P L Sの変動に係わらず、ポンプの吐出流量の変化を生じさせない不感帯を決める限界値 Eを、第 6図に示すような主ポンプ 2の斜板 2 a の傾転位置 qの関数として記憶している。第 6図において、限界値 E とポンプ傾転位置 q との関係はポンプ傾転位置 qが小さくなるにしたがって限界値 Eが大きくなる関係に設定されている。コントローラ 1 8 のそれ以外の機能は第 2の実施例と実質的に同じである。即ち、本実施例においても、コントローラ 1 8 は、ロードセンシング差圧 Δ P L Sと目標差圧△ P G との偏差厶 Δ Ρが限界値 E , — Eで決まる不感帯内にあるときにはポンプ制御装置 3 0 Bによる制御を保留し、主ポンプ 2の吐出流量をほぼ一定に保持する流量保持手段を備えると共に、その不感帯の大きさをポンプ傾転位置 qに応じて変化させる構成となっている。

コントローラ 1 8では第 7図に示す手順にしたがつた処理が行われる。即ち、初めに手順 S 1 Aにおいて、差圧センサー 1 7からの信号、即ち、ポンプ吐出圧力 P s とァクチユエ一夕の最大負荷圧力 P a m a : [との差圧 △ P L Sと、斜板位置センサー 3 2からの信号、即ち、主ポンプ 2の斜板傾転位置 qが入力部 1 8 a を介して演算部 1 8 c に入力される。次いで、手順 S 2 Aにおいて、記憶部 1 8 b に記憶されている回路上望ましい目標差圧 Δ Ρ ο が読み出される。更に、手順 S 2 Bにおいて、記憶部 1 8 b に記憶されている第 6図に示す関数から、手順 S 1 Aで入力したポンプ傾転位置 q に対応する限界値 Eを読み出し、不感帯を決める限界値 E , — Eを読み出す。

以後、手順 S 4〜 S 8 に進み、第 2の実施例と同様の処理を行う。即ち、ロードセンシング差圧 A P LSと目標差圧 Δ Ρ ο との偏差 Δ Δ Ρが限界値 Εより大の場合は主ポンプ 2の押しのけ容積が小さくなるように制御され（手順 S 4， 3 5 ) 、差圧偏差？が限界値一 Ε より小の場合は主ポンプ 2の押しのけ容積が増加するように制御され（手順 S 4 , S 6 , S 7 ) 、共にロードセンシング差圧 Δ P LSが目標差圧 Δ P Q となるように制御される。また、差圧偏差 Δ Δ Pが限界値 E， _ Eで決る不感帯内であれば、主ポンプ 2の押しのけ容積は変更せず（手順 S 4， S 6 , S 8 ) 、主ポンプ 2の吐出流量は変化しないように保たれる。

以上のように構成した本実施例において、不感帯の限界値 Eをポンプ傾転角に応じて変化させた理由は次のようである。

本実施例が係わるロードセンシングシステムにおいて、ポンプ吐出流量 Q p は前述した（3) 式、即ち、 Q p = C p · y Δ P LS

で表わされることから、流量制御弁開口面積 yをパラメータとしたポンプ吐出流量 Q p とロードセンシング差圧厶 P LSとの関係は第 8図に示すようになる。第 8 図において、特性線 4 0 は流量制御弁開口面積 yが y 1 と比較的大きいときであり、特性線 4 1 は同開口面積 yが y 2 と比較的小さいときである。開口面積 yが小さくなるにしたがって差圧 Δ P LSに対する流量 Q p の変化割合は小さくなる。したがって、ロードセンシング差圧 Δ P LSと目標差圧 Δ P Q との偏差に対する不感帯の限界値 Eを一定とすると、開口面積 yが大きくなるにしたがって、一定の Eに対応するポンプ吐出流量 Q p の領域、即ち、流量不感帯は大きくなる。

即ち、第 8図において、同じ一定の不感帯 E 2 に対して、開口面積が y l のときの特性線 4 0 により得られる流量不感帯 Δ Q 21は、開口面積が y 2 のときの特性線 4 1 により得られる流量不感帯 Δ Q 2 よりも大きくなる。一方、開口面積が y l のときに流量不感帯 Δ Q 2 とほぼ同じ大きさの流量不感帯 Δ Q 1 を得ようとすると、ロードセンシング差圧 A P LSに係わる不感帯は E 2 より小さい E 1 となる。

以上のことは、差圧偏差が不感帯の限界値土 Eの範囲内にあるときのポンプ吐出流量 Q P が、

Q p = C p · y V Δ P 0 ± E … (？) で表わされ、この式において同じ一定の限界値 Eに対して開口面積 yが小さくなるにしたがってポンプ吐出流量 Q p が小さくなることからも分かる。

ここで、流量不感帯はロードセンシング差圧 P L Sの変化に係わらず、ポンプ吐出流量 Q p が制御されない領域であり、この領域が過度に大きくなることはポンプ吐出流量の制御性が悪化することを意味し、作業能力が低下し、かつ微操作性も低下する。一方、開口面積 yが y l のように小さい場合は、回路が流量制御弁で強く絞られるので、ポンプ吐出圧力の変化に関しては、ポンプ吐出流量が流量制御弁上流の管路部分の狭い容積に流入するのと等価となり、一定の流量変化に対するロードセンシング差圧 Δ P L Sの変化が大きくなる。このため、不感帯 Eが小さ過ぎると、ロードセンシング差圧 Δ P L Sの変化に対する不感帯の効果が得られず、ポンプ吐出流量の制御が不安定となる。

以上より、開口面積 y に係わらず不感帯 Eが一定の場合、開口面積が y l のときに適切な制御が行える大きさ、例えば E 2 に不感帯を設定すると、開口面積が y 2 のときに流量不感帯が過度に大きくなり、ポンプ吐出流量の制御性が悪化し、作業能力及び微操作性が低下するという問題がある。一方、開口面積が y 2 のときに適切な流量不感帯 Δ Qが得られるよう不感帯 Eの大きさを例えば E 1 のように設定すると、開口面積が小さいときにポンプ吐出流量の制御が不安定となる問題が生じる。

本実施例においては、上述したように不感帯を決める限界値 Eをポンプ傾転位置 q に応じて変化させている。ロードセンシングシステムにおいては、前述したように、ロードセンシング差圧 Δ P L Sが目標差圧 Δ P 0 に一致するように制御され、流量制御弁開口面 y とポンプ吐出流量 Q p との関係は（2 ) 式で表わせるので、第 5図の特性線 2 4のように開口面積 y とポンプ吐出流量 Q p とはほぼ比例関係にある。また、主ポンプ 2 を駆動する原動機 1 の回転数がほぼ一定とすれば、ポンプ吐出流量 Q p と主ポンプ 2の斜板傾転位置 q ともほぼ比例関係にある。したがって、ポンプ傾転位置 q と限界値 Eの関係を、第 6図に示すように、ポンプ傾転位置 qが小さくなるにしたがって限界値 Eが大きくなるように設定すれば、流量制御弁開口面積が y 2 のように小さいときには、対応するポンプ傾転位置 q 2 から大きな不感帯 E 2 が得られ、開口面積が y 2 のように大きくなると、対応するボンプ傾転位置 Q 1 から小さな不感帯 E 1 が得られる。

このように不感帯 Eが変化するときの第 5図に対応する流量制御弁開口面積 y とポンプ吐出流量 Q P との関係は第 9図に示すようになる。第 9図において、 2 2 Aは第 5図の特性線 2 2 に対応し、特性線 2 3 Aは特性線 2 3 に対応する。この図から分かるように、不感帯の大きさを上記のように変化させた場合は、開口面積 yのほぼ全域にわたって、流量不感帯は Δ Q 1 、 Δ Q 2 のようにほぼ一定となる。

したがって、開口面積 yが小さい小流量時には、不感帯 Eが大きくなつて、ポンプ吐出流量の安定した制御が行え、開口面積 yが大きい大流量時には、不感帯 Eが小さくなってほぼ一定の流量不感帯 Δ Qを保ち、作業能力の低下を防止し、良好な微操作性を確保することができる。

したがって、本実施例によれば、ポンプ制御装置 3 0 Bに.流量保持手段を設けたので、第 2の実施例と同様に、外的負荷や慣性負荷、油の圧縮性などによるポンプの吐出流量の変化を抑制することができ、良好な操作性を確保することができると共に、不感帯の大きさをポンプ傾転角に応じて変化させたので、小流領域においてポンプ制御の安定性を損なうことなく、ボンプ吐出流量のほぼ全域に亘つて優れた作業能力と微操作性を確保することができる。

なお、この第 3の実施例では、主ポンプ 2 の斜板位置を検出し、この斜板位置に応じて不感帯の限界値 E を可変としたが、以上の説明から明らかなように、不感帯の限界値 E はポンプ吐出流量に応じて可変にしても同様の効果を得ることができ、この場合は、例えば斜板位置から主ポンプ 2の押しのけ容積を求め、この押しのけ容積に主ポンプ 2の回転数を乗じてポンプ吐出流量を求めれば良い。また、流量制御弁のストローク量を検出し、不感帯 Eをこのストローク量に可変としても良い。

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、以上の実施例では、ロードセンシング差圧と予め定められた目標差圧との差圧偏差が予め定められる不感帯内にあるときは、主油圧ポンプの吐出流量を全く変化させないようにしたが、ァクチユエ一夕の操作にほとんど影響を与えない程度のポンプ吐出流量の変化を許容させる構成にしても良い。

また、本発明は、ロードセンシング差圧と目標差圧との差圧偏差が不感帯内にあるときには主ポンプの吐出流量をほぼ一定に保持するものであるが、油圧機器には通常僅かな圧油の漏れがあるので、主ポンプ吐出流量をほぼ一定に保持するように制御しょうとしも、この漏れによってポンプ吐出流量が微少変化することがあり、この微少変化は「ほぼ一定」の範囲内であると理解すべきである。産業上の利用可能性

本発明によれば、ロードセンシングシステムにおいて、外的負荷や慣性負荷、油の圧縮性などによるロードセンシング差圧の変動に伴うポンプ吐出流量の変化を抑制することができ、したがって、これらの外的負荷等によるァクチユエ一夕の作動速度の変化を防止でき、従来の比べてァクチユエ一夕の操作性が向上する効果がある。

Claims

請求の範囲

1. 可変容量型の主油圧ポンプ（2) と、この主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ァクチユエ一夕（3, 4) と、これらァクチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁（5, 6 ) と、前記主油圧ポンプの吐出圧力と前記複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力との差圧をロードセンシング差圧として入力し、このロードセンシング差圧が予め設定された目標差圧になるように前記主油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御手段（30； 30A; 30B)とを備える土木，建設機械の油圧駆動装置において、前記ロードセンシング差圧と目標差圧との偏差に対する不感帯（8c;19) を有し、当該偏差が前記不感帯内にあるときには前記ポンプ制御手段（30; 30 A； 30 B)による制御を保留し、前記主油圧ポンプ（2) の吐出流量をほぼ一定に保持する流量保持手段（8c; 18)を備えることを特徴とする油圧駆動装置。

2. 請求の範囲第 1項記載の土木，建設機械の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段（30)が、前記主油圧ポンプ（2) の押しのけ容積可変手段（2a)を駆動する制御用ァクチユエ一夕（7) と、前記ロードセンシング差圧に応答して作動し、前記制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する弁手段（8) とを含み、前記流量保持手段（8 c)が前記弁手段に組み込まれ、前記不感帯が、前記制御用ァクチユエ一夕を静止状態に保持する前記弁手段の特定のストローク領域（8 によって提供されることを特徴とする油圧駆動装置。

3 . 請求の範囲第 1項記載の土木，建設機械の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段（30A) が、前記主油圧ポンプ（2) の押しのけ容積可変手段（2a)を駆動する制御用ァクチユエ一夕（U) と、この制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する弁手段（15, 16) と、前記ロードセンシング差圧を検出する差圧センサー（17) と、この差圧センサーで検出されたロードセンシング差圧と前記目標差圧との差圧偏差を演算し、この差圧偏差が小さくなるよう前記弁手段を駆動するコントローラ (U) とを含み、前記流量保持手段は前記コントローラ内に組み込まれ、かつ前記不感帯（19)を決める限界値 (E, -E)を記憶する手段（18b) と、前記差圧偏差が前記限界値で決まる不感帯内にあるかどうかを判断し、不感帯内にあるときには前記制御用ァクチユエ一タを静止状態に保持する信号を前記弁手段に出力する手段（1 9c, 18d) とを含むことを特徴とする油圧駆動装置。

4. 請求の範囲第 1項記載の土木 · 建設機械の油圧駆動装置において、前記不感帯（E) は、前記主油圧ポンプ（2) の吐出流量が増加するにしたがって小さくなるように可変に設定されていることを特徴とする油圧駆動装置。

5 . 請求の範囲第 1項記載の土木，建設機械の油圧駆動装置において、前記ポンプ制御手段（30B) が、前記主油圧ポンプ（2) の押しのけ容積可変手段（2a)を駆動する制御用ァクチユエ一夕（ ) と、この制御用ァクチユエ一夕の駆動を制御する弁手段（15, 16) と、前記ロードセンシング差圧を検出する差圧センサー（Π) と、この差圧センサーで検出された口一ドセンシング差圧と前記目標差圧との差圧偏差を演算し、この差圧偏差が小さくなるよう前記弁手段を駆動するコントローラ (18) とを含み、前記流量保持手段は、前記主油圧ボンプの吐出流量を検出する手段（32) と、前記コントローラ内に組み込まれ、かつ前記主油圧ポンプの吐出流量とこれに応じて変化する前記不感帯を決める限界値との関係を記憶する手段（18b) と、この記憶した関係から前記検出したポンプ吐出流量に対応する不感帯の限界値（E) を求め、前記差圧偏差が前記限界値で決まる不感帯内にあるかどうかを判断し、不感帯内にあるときには前記制御用ァクチユエ一夕を静止状態に保持する信号を前記弁手段に出力する手段（18 c, 1 ) とを含むことを特徴とする油圧駆動装置。