(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン１と、エンジン１により駆動される可変容量型油圧ポンプ２と、この可変容量型油圧ポンプ２の斜板角を制御するサーボピストン４と、パイロットポンプ３の圧力により作動しサーボピストン４の作動を制御するサーボ弁５と、このサーボ弁５の作動圧を制御するニュートラルコントロール弁６と、カットオフ弁７と、可変式トルクコントロール弁８とを備えた可変容量型油圧ポンプの制御装置において、前記サーボピストン４とサーボ弁５とを接続する管路間に設けたスローリターン弁２５および切換弁２４と、この切換弁２４を切換えるパイロット圧を制御する電磁弁２６と、可変容量型油圧ポンプ２の斜板角動作速度を遅延させる指示手段３０がＯＮ動作のとき、その指令信号を電磁弁２６に出力する制御装置１０を備えたことを特徴とする可変容量型油圧ポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１において、可変容量型油圧ポンプの斜板動作速度を遅延させる指示手段３０がＯＮ動作のときに連動して電磁弁２６からカットオフ弁７の操作部７ｄにパイロット圧を入力することを特徴とする可変容量型油圧ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、可変容量型油圧ポンプの斜板角動作速度を遅延させてポンプの吸収馬力を可変とすると共に、油圧ポンプ圧力のカットオフ制御のＯＮ／ＯＦＦ制御を連動させる可変容量型油圧ポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変容量型油圧ポンプ制御装置を図５により説明する。エンジン１により駆動される可変容量型油圧ポンプ２（以下油圧ポンプ２と言う）とパイロットポンプ３を備えている。油圧ポンプ２はサーボピストン４により斜板角を制御されるようになっており、このサーボピストン４の作動圧を制御するサーボ弁５と接続している。このサーボ弁５はニュートラルコントロール弁（以下ＮＣ弁と言う）６と、カットオフ弁（以下ＣＯ弁と言う）７と、可変式トルクコントロール弁８とを直列に接続している。油圧ポンプ２の吐出管路１２から分岐する管路１２ａはＣＯ弁７の操作部と、可変式トルクコントロール弁８の操作部とを接続している。パイロットポンプ３の吐出管路１３から分岐する管路１３ａから管路１３ｂに接続している。エンジン１の回転数を検知する回転センサ１ａは電気回路９を介して制御装置１０に接続している。制御装置１０は可変式トルクコントロール弁８に電気回路１１で接続している。
【０００３】
また、油圧ポンプ２の吐出管路１２は方向切換弁１６と接続している。方向切換弁１６は管路２１ａ，２１ｂを介してシリンダ２０と接続すると共に、管路１８を介してジェットセンサ（圧力検出部）１７と接続している。ジェットセンサ１７はドレーン路１９と接続している。また、前記パイロットポンプ３の吐出管路１３は圧力制御器１４と接続し、操作レバー１５は圧力制御器１４と連結している。この圧力制御器１４と管路１４ａ，１４ｂを介して方向切換弁１６の操作部と接続している。１２ｂはリリーフ弁である。
【０００４】
次に、作動について説明する。ＮＣ弁６は、ジエットセンサ１７で検出された圧力を管路２３から一側の操作部に入力し、このジエットセンサ１７の下流側のドレーン路１９で検出された圧力を管路２２から他側の操作部に入力してこのジエットセンサ１７前後の差圧によって切換わるようになっている。図に示す方向切換弁１６が中立位置にすると油圧ポンプ２の吐出流量が全てジエットセンサ１７を通ってドレーン路１９からタンクへドレーンされるのでジエットセンサ１７前後の差圧が大きくなりＮＣ弁６は図に示す６ａ位置となる。
【０００５】
このとき、エンジン１の回転数センサ１ａからの回転数信号を制御装置１０に入力し、その回転数信号に応じて制御装置１０から指令信号が前記可変式トルクコントロール弁８の操作部８ｃに入力される。可変式トルクコントロール弁８の操作部８ｄには油圧ポンプ２の吐出圧が入力されており、エンジン回転数信号の指令信号に対して、油圧ポンプ２の吐出圧が低いときは図に示す８ａの位置にあって、ＣＯ弁７が７ａの位置、ＮＣ弁６が６ａの位置にあるときは前記管路１３ｂからのパイロット圧はサーボ弁５の操作部に入力されるのでサーボ弁５は５ａ位置に切換わる。これにより、サーボピストン４のボトム側の油はドレーンされ、ヘッド側に前記管路１３ａからの油が流入し、サーボピストン４は左へ移動してポンプ吐出量を増加させる。
【０００６】
これとは逆に、エンジン回転数信号の指令信号に対して、油圧ポンプ２の吐出圧が高いときは可変式トルクコントロール弁８は８ｂの位置に切換わり、前記管路１３ｂからのパイロット圧はサーボ弁５の操作部に入力されないのでサーボ弁５は５ｂの位置に切換わる。これにより、サーボピストン４のボトム側に前記管路１３ａからの油が流入し、ヘッド側の油はドレーンされ、サーボピストン４は右へ移動してポンプ吐出量を減少させる。
【０００７】
前記ＣＯ弁７は通常は油圧ポンプ２の吐出圧力に対して、スプリング７ｃの力が大きく設定されているので７ａの位置にある。油圧ポンプ２が最大圧力になると７ｂの位置に切換わるようになっており、最大圧力をカットオフ制御するようになっている。
【０００８】
前記可変式トルクコントロール弁８は、エンジン回転数Ｎと、油圧ポンプの吐出圧力Ｐに対応して油圧ポンプの吐出流量Ｑ（Ｑ＝ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）・Ｎ）が一定となるように制御するようになっており、油圧ポンプの吸収馬力は、ほぼ等馬力（Ｐ・Ｑ＝一定）の一定線上に制御される。
このような油圧ポンプの制御装置について出願人は特公平５−５３９４８号公報にて出願している。
【０００９】
また、油圧ポンプの制御装置として、例えば特公昭５９−２６７９６号公報においては、エンジン回転数の増減に応じてポンプの流量制御するレギュレータの作動を遅らせる機構による遅れ時間を増減する制御機構を備えたものが記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図５に示すような油圧ポンプの制御装置であると、作業中の負荷が増大し、油圧回路の圧力Ｐが上昇したときに油圧ポンプの流量Ｑを減じる制御を行うことになり図２に示すＡの線上（Ｐ・Ｑ＝一定）を移動することになる。（図２の圧力と流量の関係線図参照）このため作業中の負荷に対してエンジン回転数の低下する前に油圧ポンプの吐出流量が先に減少を始めてシリンダ速度が低下するので粘り強さが無いとの問題がある。
したがって、作業中の急激な負荷が増大したときは油圧ポンプの吸収馬力をアップすることが必要となる。
また、従来の油圧ポンプの制御装置は、エンジンの燃費向上のために常時油圧ポンプの最大圧力に達したときに、その圧力を図４に示すＣ１点からＣ２線にカットオフ制御するようになっている。このためＣ２線に移動するとリリーフ弁特性が線Ｒに設定されているので、Ｃ３点でマッチングしてリリーフする（リリーフ流量Ｒｑ）とともに油圧ポンプの斜板角を最小とする制御が行われ力強さに欠けるとの問題があった。
【００１１】
前記先行技術である特公昭５９−２６７９６号公報においては、エンジン回転数の増減に応じてポンプの流量制御するレギュレータの作動を遅らせる機構による遅れ時間を増減する制御機構を備えたものでは、常時エンジン回転数の増減によってポンプの流量を制御することになり、実作業中の急激な負荷の増大や負荷の減少が短時間で繰り返す作業では必ずしもポンプの斜板角制御が応答できないとの問題がある。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、作業中の急激な負荷が増大するときは、外部信号の指令によって油圧ポンプの斜板角の応答を遅らせる制御機構を備え、油圧ポンプの吸収馬力をアップし、この外部信号の指令に連動してカットオフ制御のＯＮ−ＯＦＦ制御を可能とした油圧ポンプの制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る可変容量型油圧ポンプ制御装置は、エンジンと、エンジンにより駆動される可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプの斜板角を制御するサーボピストンと、パイロットポンプの圧力により作動しサーボピストンの作動を制御するサーボ弁と、このサーボ弁の作動圧を制御するニュートラルコントロール弁と、カットオフ弁と、可変式トルクコントロール弁とを備えた可変容量型油圧ポンプの制御装置であって、前記サーボピストンとサーボ弁とを接続する管路間に設けたスローリターン弁および切換弁と、この切換弁を切換えるパイロット圧を制御する電磁弁と、可変容量型油圧ポンプの斜板角動作速度を遅延させる指示手段がＯＮ動作のとき、その指令信号を電磁弁に出力する制御装置を備えた構成としたものである。
【００１４】
また、上記構成において、可変容量型油圧ポンプの斜板動作速度を遅延させる指示手段がＯＮ動作のときに連動して電磁弁からカットオフ弁の操作部にパイロット圧を入力する構成としたものである。
【００１５】
【作用】
上記構成によれば、作業中の負荷が増大し、油圧回路の圧力Ｐが上昇したときに外部の指示手段をＯＮ動作することにより油圧ポンプの斜板角を減ずる動作速度を遅延させることにより図２で示すＡの線上（Ｐ・Ｑ＝一定）からＢの斜線部に示す部分が馬力アップ分となる。図３のエンジントルクと油圧ポンプの吸収馬力線図で説明すると外部の指示手段がＯＦＦ動作のときのポンプの吸収馬力のマッチング点Ａ１から外部の指示手段がＯＮ動作のときはトルク線上にＡ２に移動してポンプの吸収馬力がアップする。
このように制御すると図３に示すエンジンの最大トルク点Ｔ１までの範囲で油圧ポンプの吸収馬力のアップが可能である。すなわちエンジンの最大トルク点Ｔ１を越えるエンスト直前までは油圧ポンプの吸収馬力のアップが可能であると言うことである。これにより作業中の急激な負荷が増大しても粘り強さが増して作業性が向上する。
【００１６】
この外部の指示手段は任意にＯＮ・ＯＦＦ動作が可能となっており、ＯＦＦ動作のときは油圧ポンプの斜板角の増減は所定の速度で制御が行われるので実作業上問題はないようになっている。
【００１７】
また、本発明においては、エンジンの燃費向上のために常時油圧ポンプの最大圧力に達したときに、その圧力を図４に示すＣ１点からＣ２線にカットオフ制御するか、または燃費は多くとも力強さが必要な作業によってはカットオフ制御の機能を停止する制御を外部の指示手段のＯＮ・ＯＦＦ動作により任意に選択できるようにして、実作業状態によって判断することが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明に係る可変容量型油圧ポンプ制御装置についての実施例を図１乃至図４により説明する。尚、図５と同一符号を付した部品は共通であり説明は省略する。
【００１９】
先ず、図１により本発明の可変容量型油圧ポンプ制御装置について説明する。サーボ弁５とサーボピストン４と接続する管路４ａに切換弁２４を介在させている。この管路４ａと分岐する管路４ｂにスローリターン弁２５を介在させている。管路４ａと分岐管路４ｂは管路４ｃを介してサーボピストン４のヘッド室４Ａと接続している。サーボ弁５とサーボピストン４のボトム室４Ｂと管路４ｄと接続している。
【００２０】
次に、パイロットポンプ３は、管路１３ａから分岐する管路１３ｃを介して電磁弁２６と接続している。電磁弁２６は管路２７と接続し、管路２７から分岐する管路２８ａを介してＣＯ弁７のスプリング７ｃの押圧部材７ｄと接続している。また、管路２７から分岐する管路２８ｂは切換弁２４の操作部２４ｃに接続している。
【００２１】
また、エンジン回転センサ１ａの回転数信号を電気回路９を介して制御装置１０に入力している。更に、外部指示手段３０の信号を制御装置１０に入力している。この制御装置１０からの指令信号を可変式トルクコントロール弁８の操作部８ｃに入力している。また、制御装置１０からの指令信号を電磁弁２６の操作部２６ｄに入力している。
【００２２】
上記構成による作動について説明する。ここで図５で説明したＮＣ弁６と同様にＮＣ弁６が６ａの位置であって、ＣＯ弁７が７ａの位置および可変式トルクコントロール弁８が８ａの位置にある時のサーボ弁５，サーボピストン４，スローリターン弁２５，切換弁２４，電磁弁２６の作動について説明する。
図１に示すようにパイロットポンプ３のパイロット圧は分岐管路１３ａから管路１３ｂを通って管路１４，管路１５，管路１６を介してサーボ弁５の操作部５ｃに作用させている。このサーボ弁５の他端に付設したスプリング５ｄの力と操作部５ｃ作用するパイロット圧によってサーボ弁５は５ａまたは５ｂの位置に切換わるようになっている。
【００２３】
図１に示すサーボ弁５はスプリング５ｄの力がそのパイロット圧より大きい場合を示しており５ｂの位置にある。このときはパイロットポンプ３から吐出される圧油は分岐管路１３ａからサーボ弁５を介して管路４ｄに流入する。
一方、この状態で外部指示手段３０はＯＦＦの状態にあり、制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されておらず電磁弁２６は２６ａの位置にある。
したがって、切換弁２４にはパイロット圧が作用せず図に示す２４ｂの開位置にあり、サーボピストン４のヘッド室４Ａの油は管路４ｃから切換弁２４の２４ｂの開位置を通って管路４ａからタンクへドレーンする。これによりサーボピストン４は右へ移動して油圧ポンプ２の斜板角を減少し油圧ポンプの吐出流量を減らす制御を行う。
【００２４】
これとは逆にサーボ弁５はパイロット圧がスプリング５ｄの力より大きい場合は５ａの位置に切換わる。このときはパイロットポンプ３から吐出される圧油は分岐管路１３ａからサーボ弁５を介して管路４ａに流入する。
一方、この状態で外部指示手段３０はＯＦＦの状態にあり、制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されておらず電磁弁２６は２６ａの位置にある。
したがって、切換弁２４にはパイロット圧が作用せず図に示す２４ｂの開位置にあり、圧油は管路４ａから分岐する管路４ｂを通ってチエック弁２５ｂおよび切換弁２４の開位置２４ｂから管路４ｃを介してサーボピストン４のヘツド室４Ａに流入し、これによりサーボピストン４は左へ移動して油圧ポンプ２の斜板角を増加し油圧ポンプの吐出流量を増やす制御を行う。
以下に油圧ポンプの制御装置全体の作動について詳細に説明する。
【００２５】
次に、油圧ポンプ２の吐出圧Ｐが上昇すると可変式トルクコントロール弁８の操作部８ｄにその上昇した圧力が作用し、このときエンジン回転数の信号に応じて制御装置１０から指令信号が可変式トルクコントロール弁８の操作部８ｃに入力されている。この油圧ポンプ２の吐出圧Ｐの上昇に伴い前述のようにＰ・Ｑ＝一定となるように制御されるので管路１３ｂから流入するパイロット圧は高くなるように可変式トルクコントロール弁８で制御される。これにより高パイロット圧は管路１３ｂから管路１４，管路１５，管路１６を介してサーボ弁５の操作部５ｃに作用させて、このサーボ弁５の他端に付設したスプリング５ｄの力と均衡しつつサーボ弁５は５ｂの位置から５ａの位置の間を制御されてポンプの吸収馬力を制御するようになっている。
【００２６】
この状態で外部指示手段３０をＯＮ動作すると、制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されて電磁弁２６は２６ｂの位置に切換わっている。パイロットポンプ３のパイロット圧は分岐管路１３ａから管路１３ｃを介して電磁弁２６の２６ｂ位置を通って管路２７，管路２８ｂから切換弁２４の操作部２４ｃに作用させて、切換弁２４を閉位置２４ａに切換えている。
【００２７】
このようであるから、パイロットポンプ３からの圧油は管路１３ａからサーボ弁５を通って管路４ｄからサーボピストン４のボトム室４Ｂに流入し、サーボピストン４を右へ移動しようとするが、この時ヘツド室４Ａの油はスローリターン弁の絞り２５ａを通って管路４ａからタンクへドレーンするためサーボピストン４の右への移動が遅くなり、したがって油圧ポンプ２の斜板角の減少する速度が遅延される。この結果、図２で示すＡの線上（Ｐ・Ｑ＝一定）からＢの斜線部に示す部分が馬力アップ分となる。図３のエンジントルクと油圧ポンプの吸収馬力線図で説明すると外部の指示手段３０がＯＦＦ動作のときのポンプの吸収馬力のマッチング点Ａ１から外部の指示手段３０がＯＮ動作のときはトルク線上にＡ２点に移動してポンプの吸収馬力がアップする。
【００２８】
この外部指示手段３０をＯＦＦ動作すると、制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されず電磁弁２６は２６ａの位置に切換わって、切換弁２４は開位置２４ｂとなり、ヘツド室４Ａの油は切換弁２４を通ってタンクへドレーンされるので油圧ポンプ２の斜板角は所定の速度で減少する。
このように、油圧ポンプ２の斜板角の減少する速度を外部の指示手段３０のＯＮ・ＯＦＦ動作により遅くするかあるいは所定の速度にするかは任意に選択することが可能である。
【００２９】
次に、カツトオフ制御について説明する。外部指示手段３０をＯＮ動作したときは制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されて電磁弁２６は２６ｂの位置に切換わって、パイロットポンプ３からのパイロット圧は管路１３ａから管路１３ｃを介して電磁弁２６を通って管路２７，分岐管路２８ａからＣＯ弁７のスプリング７ｃの押圧部材７ｄに作用している。この状態で油圧ポンプ２の吐出圧が最高圧に達してもＣＯ弁７は７ａの位置を保持しており、カットオフの機能が停止状態となり図４に示すＰ・Ｑ＝一定の線上でＣ１点まで移動し、リリーフするまでのポンプ吸収馬力を大きくして、図３のエンジントルクと油圧ポンプの吸収馬力線図で説明すると外部の指示手段３０がＯＦＦ動作のときのポンプの吸収馬力のマッチング点Ａ１から外部の指示手段３０がＯＮ動作のときはトルク線上にＡ２点に移動してポンプの吸収馬力がアップする。
【００３０】
この外部指示手段３０をＯＦＦ動作したときは制御装置１０から電磁弁２６には指令信号が入力されず電磁弁２６は２６ａの位置に切換わって、パイロットポンプ３からのパイロット圧はＣＯ弁７のスプリング７ｃの押圧部材７ｄに作用せず、また切換弁２４にもパイロット圧は作用せず電磁弁２６と切換弁２４は図１に示す状態となっている。ここで油圧ポンプ２の吐出圧が所定の高圧力に達したときはＣ０弁７はスプリング７ｃに抗して７ｂの位置となる。これにより前記パイロットポンプ３からのパイロット圧はＣＯ弁７から下流側に作用せず、サーボ弁５の操作部５ｃに作用していたパイロット圧は管路１６から管路１５を通ってタンクへドレーンされる。サーボ弁５は５ｂの位置に切換わりパイロットポンプ３からの圧油は分岐管路１３ａからサーボ弁５を通って管路４ｄからサーボピストン４のボトム室４Ｂに流入し、ヘッド室４Ａの油は管路４ｃから切換弁２４の開位置２４ｂを通って管路４ａからタンクへドレーンされるのでサーボピストン４は右へ移動し図４に示すＡのＰ・Ｑ＝一定の線上のＣ１点からＣ２線に移動し、Ｃ３点まで油圧ポンプの斜板角を減少しカツトオフ制御される。
【００３１】
このように外部の指示手段３０のＯＮ・ＯＦＦ動作によりカットオフ制御するかあるいはカットオフ制御を停止するかは任意に選択が可能となっている。
【００３２】
以上説明した油圧ポンプの斜板角を減少させる速度の制御と、カットオフ制御停止を連動させる外部指示手段を備えたことにより実作業に適した最適な油圧ポンプ制御が行うことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る可変容量型油圧ポンプ制御装置によれば、作業中の負荷が増大し、油圧回路の圧力が上昇したときに外部の指示手段をＯＮ動作することにより油圧ポンプの斜板角を減ずる動作速度を遅延させることにより油圧ポンプの吸収馬力をアップできるので作業中の急激な負荷が増大しても粘り強さが増して作業性が向上する。
【００３４】
また、外部の指示手段は任意にＯＮ・ＯＦＦ動作が可能となっており、ＯＦＦ動作のときは油圧ポンプの斜板角の増減は所定の速度で制御が行われるので実作業上問題はないようになっている。
【００３５】
また、本発明においては、エンジンの燃費向上のために常時油圧ポンプの最大圧力に達したときに、その圧力を図４に示すＣ１点からＣ２線にカットオフ制御するか、または燃費は多くとも力強さが必要な作業によってはカットオフ制御の機能を停止する制御を外部の指示手段のＯＮ・ＯＦＦ動作により任意に選択できるようにして、実作業状態によって判断することが可能であり作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変容量型油圧ポンプの制御装置説明図である。
【図２】本発明に係る油圧ポンプの圧力と流量との関係を示す線図である。
【図３】本発明に係るエンジントルクと油圧ポンプ吸収馬力の関係を示す線図である。
【図４】本発明に係るカツトオフ制御の説明線図である。
【図５】従来技術の可変容量型油圧ポンプの制御装置説明図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ２…可変容量型油圧ポンプ、  ３…パイロットポンプ、
４…サーボピストン、  ５…サーボ弁、  ６…ニュートラルコントロール弁、
７…カットオフ弁、  ８…可変式トルクコントロール弁、  １０…制御装置、
２４…切換弁、  ２５…スローリターン弁、  ２６…電磁弁。
【図１】
0003707742.tif 000002
【図２】
0003707742.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003707742.tif 000005
【図５】
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