(57)【要約】　　　（修正有）【課題】吐出流量をオペレータの操作量に応じて制御が行われている油圧ポンプに対して、回生流量に応じて同油圧ポンプからの吐出流量を制御する油圧ポンプ制御方法を提供する。【解決手段】回生流量分だけ油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを減少させる場合は，操作弁４の入口側圧力と出口側圧力差圧分だけＬＳ弁９を制御する。または、制御装置からソレノイドバルブ１３に対して制御信号を出力してＰＣ弁１０の設定圧を変更制御する。油圧アクチュエータ５の作業速度をスピード・アップさせる場合には、制御信号を制御装置からそれぞれのソレノイドバルブ３４、１３に対して入力し、回生流量油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを変化させない制御を行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収手段により回収し、回生手段により回生した回生流量を油圧ポンプからの吐出流量に合流させるときの油圧ポンプ制御方法において、
前記油圧ポンプの吐出流量を前記回生流量に応じて制御することを特徴とする油圧ポンプ制御方法。
【請求項２】
前記油圧ポンプの吐出流量の制御が、前記油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御であることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ制御方法。
【請求項３】
前記油圧ポンプの吐出流量の制御が、前記回生流量の合流後における流量を増加させるときは、前記油圧ポンプの吐出流量を変化させない制御であることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ制御方法。
【請求項４】
前記油圧ポンプの吐出流量の制御が、前記油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御、又は前記回生流量の合流後における流量を増加させるときは、前記油圧ポンプの吐出流量を変化させない制御とを、選択的に切換え可能であることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収手段で回収後、回生手段により回生し、回生した回生流量を油圧ポンプからの吐出流量に合流させるとき、エンジン等の駆動手段によって駆動される前記油圧ポンプからの吐出流量を前記回生流量に応じて制御することのできる油圧ポンプ制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に油圧アクチュエータへは、エンジン等の駆動手段によって駆動される油圧ポンプから吐出された圧油が供給され、油圧アクチュエータでの作動に使用された後、油圧アクチュエータからの戻り圧油としてタンクに戻されている。このとき、戻り圧油のエネルギーはタンクへの戻り回路に設けた絞り弁等を介して熱エネルギーに変換され、そのまま外部に放出されるだけで再利用されることがなかった。このため、油圧アクチュエータの戻り圧油のエネルギーを回収回生して再利用することが行われており、戻り圧油のエネルギーを回生流量として回生手段により回生し、同回生流量を前記油圧ポンプからの吐出流量に合流させることにより再利用すること等が行われている。
【０００３】
一方、油圧ポンプとしては、油圧アクチュエータにおける負荷変動等に対しても前記油圧アクチュエータに供給する圧油の流量をオペレータによる操作量に応じて制御を行っている。油圧ポンプからの吐出流量の制御としては、油圧ポンプの容量を制御することにより行われている。
【０００４】
容量の制御としては、一例として斜板角の制御により行っている。以下、容量制御として斜板角の制御を行った場合について述べるが、一般の可変容量制御ができるポンプに対して適用可能である。
【０００５】
油圧ポンプの斜板角を制御することによる、油圧ポンプからの吐出流量の制御は、油圧ポンプから吐出された圧油の状態を検出することで油圧ポンプの斜板角を制御する方法が行われている。また、オペレータが操作する方向制御弁の操作量に応じて、同方向制御弁において閉じていくバルブ中立回路からタンクへの流量を一定とする制御も行われている。
【０００６】
即ち、中立状態における方向制御弁のバルブ中立回路からタンクへの流量を仕事に用いられない余っている流量として捉え、同余っている流量が大きいときには油圧ポンプの吐出量を小さくし、前記余っている流量が小さいときには油圧ポンプの吐出量を大きくすることによって、前記余っている流量を一定とする制御が行われている。
【０００７】
図１２を用いて、油圧ポンプから吐出された圧油の状態を検出することで油圧ポンプの斜板角を制御する方法について説明し、図１５を用いて方向制御弁のバルブ中立回路からタンクへの流量を一定とするように油圧ポンプの斜板角を制御する方法について説明する。
【０００８】
図１２において、油圧ポンプ１はエンジン等の駆動手段２によって回転駆動され、油圧ポンプ１から吐出する吐出圧Ｐｐに対応して、そのときにおける斜板３の角度及び圧油ポンプ１の回転数によって吐出流量Ｑを求めることができる。同斜板３の制御は、油圧ポンプ１と油圧アクチュエータ５間に設けた操作弁４の操作弁出口の圧力（油圧アクチュエータの負荷圧ともなっている。）ＰＬＳと前記吐出圧Ｐｐとの差圧△ＰＬＳ（△ＰＬＳ＝Ｐｐ−ＰＬＳ）が一定になるように制御される。
【０００９】
吐出圧Ｐｐは、ポンプ通路６から分岐した分岐通路１１に取り出され、斜板３の角度を調整するサーボピストン８、ＬＳ弁（ロードセンシング弁）９及びＰＣ弁（馬力制御弁）１０の一方にそれぞれ導入される。また、操作弁４出口の圧力ＰＬＳは、ＬＳ弁９に導入される。操作弁としては、方向制御弁等を用いることができる。
【００１０】
サーボピストン８では、図の左側から作用するばね力及び吐出圧Ｐｐとの合力とサーボピストンの右側の室８ｂにおける圧力とにより、ピストン８ａを左右方向に摺動させることで斜板３の角度調整を行っている。図１２においては、ピストン８ａが右方向に移動すると、斜板３の角度は大きくなり吐出容量も大きくなり、逆に左方向に移動すると斜板３の角度は小さくなり、吐出容量も小さくなる。
【００１１】
ＬＳ弁９は、前記吐出圧Ｐｐと操作弁出口の圧力ＰＬＳとの差圧△ＰＬＳ（△ＰＬＳ＝Ｐｐ−ＰＬＳ）が一定になるように、斜板３の角度を制御するものであり、差圧△ＰＬＳがＬＳ弁９の設定圧力より低くなると、サーボピストン８内の右側における室８ｂの圧力を低下させることでピストン８ａを右方向に移動させ、斜板３の角度を大きくする。また、差圧△ＰＬＳ　がＬＳ弁９の設定圧力より高くなると、ＬＳ弁９が切換り、ＬＳ弁９の通路での開口面積に応じて吐出圧Ｐｐを減圧して、サーボピストン８の右側の室８ｂに供給する。減圧した吐出圧Ｐｐを供給することにより右側の室８ｂの圧力を高くすることができ、サーボピストン８内のピストン８ａを左方向に移動させて、斜板３の角度を小さくする。
【００１２】
ＰＣ弁１０は、吐出圧Ｐｐに応じた一定の吐出流量Ｑ以上には油圧ポンプ１からの吐出流量を増加させないように制御するものであって、油圧ポンプ１の油圧馬力が同油圧ポンプ１を駆動している駆動手段２のエンジン馬力を超えないように馬力制御を行うものである。
【００１３】
即ち、作業中の油圧アクチュエータ５における負荷が大きくなり、油圧ポンプ１からの吐出圧Ｐｐが上昇すると油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを減少させる制御を行い、逆に吐出圧Ｐｐが低下すると吐出流量Ｑを増加させる制御を行うものである。吐出圧Ｐｐと吐出流量ＱとのＰＱ曲線は、図１３のようになる。吐出圧ＰｐがＰＰ１のときには、吐出流量が最大でＰＱ曲線上の流量であるＱ１となるように制御し、吐出圧Ｐｐが増加したときには、ＰＣ弁が右方向に切換り、サーボ弁８の右側の室８ｂに対して吐出圧Ｐｐを供給してサーボ弁８の右側の室圧を高くして、ピストン８ａを左方向へ移動させる。
【００１４】
これにより右側の室８ｂの圧力がそのときの吐出圧Ｐｐに対応した圧力に調整することができるとともに、このときに斜板３の角度が取り得る角度の最大値を減少させる。これによって、各吐出圧Ｐｐの状態においては、上述したＬＳ弁９を作動させることによって差圧△ＰＬＳの変化に対応して、斜板３の角度を上述した角度の最大値までの範囲内で調整することができる。また、ＰＣ弁１０に設けたソレノイドバルブ１３に制御信号を入力することで、同制御信号の大きさに応じて図１４に示すようにＰＱ曲線を変化させることができる。
【００１５】
次に、図１５を用いて方向制御弁３７のバルブ中立回路からタンク１２への流量を一定とするための油圧ポンプ１の斜板３を制御する方法について説明する。
【００１６】
油圧ポンプ１はエンジン等の駆動手段２によって回転駆動され、オペレータによる方向制御弁３７に対する操作量に応じて吐出流量Ｑを制御するために、オペレータの操作量に応じて閉じていくバルブ中立回路からタンク１２への流量を検出している。同検出した値に基づいてバルブ中立回路からタンク１２への流量が一定となるように前記斜板３の角度が制御される。
【００１７】
方向制御弁３７のバルブ中立回路から油路２４を経てタンク１２に流れる流量は、前記油路２４の途中に設けた絞り３９により、流入ポート３９ａ側に発生した静圧が絞り部３９ｃを通過する際に動圧に変えられ、動圧取出口３９ｄにおける圧力ＰＣＢとして検出される。また、流出ポート３９ｂにおける圧力ＰＣＡが検出され、前記圧力ＰＣＢと圧力ＰＣＡとによりバルブ中立回路からタンク１２に流れる流量が求められている。方向制御弁３７の中立時には、バルブ中立回路から油路２４への開口面積が最大となり、その後オペレータの方向制御弁に対する操作量に応じて同開口面積は減少していくが、オペレータの操作量によって前記バルブ中立回路からタンク１２に流れる流量が増加する場合も増加しない場合とがある。
【００１８】
いずれの場合においても、検出された圧力ＰＣＢ　　と圧力ＰＣＡとの差圧△Ｐｏ（△Ｐｏ＝ＰＣＢ−ＰＣＡ）が一定となるように斜板３の角度を制御することで、バルブ中立回路から油路２４を経てタンク１２に流れる流量を一定とすることができる。差圧△Ｐｏが一定であるということは、バルブ中立回路からタンク１２への流量が一定であると言うことができる。
【００１９】
動圧取出口３９ｄにおける圧力ＰＣＢは通路２１によって取り出すことができ、ＮＣ弁（中立制御弁）１７の一方に導入される。また、流出ポート３９ｂにおける圧力ＰＣＡは、タンク１２への通路から分岐した通路１９によって取り出され、ＮＣ弁１７の他方に導入され、差圧△Ｐｏに応じて、ＮＣ弁１７の切り換えを行う。ＮＣ弁１７の一つの入力ポートにはＴＶＣ弁（馬力制御弁）１８を介してパイロットポンプ２２から吐出したパイロット圧Ｐｃが導入される。ＴＶＣ弁１８は、油圧ポンプ１からの吐出圧Ｐｐが変動した時に、吐出圧Ｐｐの変動に対応して切り換わり、ＮＣ弁１７に供給するパイロット圧ＰＴＶＣを吐出圧Ｐｐに対応して調整する。即ち、吐出圧Ｐｐが高くなれば、ＮＣ弁１７に供給するパイロット圧ＰＴＶＣを減少させ、吐出圧Ｐｐが低くなれば、ＮＣ弁１７に供給するパイロット圧ＰＴＶＣを増加させる。これによって、吐出圧Ｐｐに対応したパイロット圧ＰＴＶＣをＮＣ弁１７に供給することができる。
【００２０】
サーボ弁１６はＮＣ弁１７から導入されたパイロット圧ＰＮＣに対応して、パイロットポンプ２２から供給されるパイロット圧Ｐｃ、またはここでは図示しないが分岐通路２０から導入した吐出圧Ｐｐ、を調整してサーボピストン１５の室に供給する。差圧△Ｐｏが小さいときには、パイロット圧ＰＮＣがＴＶＣ弁１８から供給されるパイロット圧ＰＴＶＣまで高めてサーボ弁１６に導入することができる。このとき、サーボ弁１６に導入されたパイロット圧ＰＮＣに応じて、サーボ弁１６が切り換わりパイロットポンプ２２からのパイロット圧Ｐｃを調整してサーボピストン１５の右側の室１５ｂに供給し、斜板３の角度を大きくする。
【００２１】
逆に、差圧△Ｐｏが大きくなると、ＮＣ弁１７が左方向に切り換わり、サーボ弁１６に導入するパイロット圧ＰＮＣを減少させ、サーボ弁１６を左方向に切換えて、パイロットポンプ２２からのパイロット圧Ｐｃを調整して、サーボピストン１５の左側の室１５ａに供給する。これにより、斜板３の角度を小さくすることができる。
【００２２】
従って、吐出圧Ｐｐによって定められたパイロット圧ＰＴＶＣの範囲でＮＣ弁１７からのパイロット圧ＰＮＣを差圧△Ｐｏに応じてサーボ弁１６に導入することができるので、吐出圧Ｐｐの圧力状態に対応して、差圧△Ｐｏに基づいて油圧ポンプ１の吐出流量Ｑを制御することができる。この場合の吐出圧Ｐｐと吐出流量ＱとのＰＱ曲線は、図１３と同じようなＰＱ曲線となっている。また、ＴＶＣ弁１８に設けたソレノイドバルブ２３に制御信号を入力することで、入力する制御信号の大きさに応じて図１４に示すようにＰＱ曲線を適宜変更することができる。
【００２３】
このようにして油圧ポンプ１に対して、同油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑの制御が行われているが、油圧アクチュエータに油圧ポンプからの吐出流量を供給する途中で回生流量が合流した場合については、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量が変動することになるが、これに対する対応は油圧ポンプの制御においては行われていなかった。また、油圧ポンプから吐出した吐出流量に対して前記回生手段からの回生流量を単純に合流させた場合には、合流させたときにおける油圧ポンプの吐出圧Ｐｐなどの諸条件によって、オペレータの操作意図に反して油圧アクチュエータの作動速度が速くなってしまい、ショックが発生する。しかも燃費は向上しないという問題がある。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記従来の問題を解決し、油圧アクチュエータからの戻り圧油を回生し、油圧ポンプから吐出している吐出流量に回生流量を合流させたときに、同油圧ポンプからの吐出流量を回生流量に応じて制御する油圧ポンプ制御方法を提供するものであり、特に、オペレータの操作量に応じて吐出流量の制御が行われている油圧ポンプに対して、回生流量に応じて同油圧ポンプからの吐出流量を制御する油圧ポンプ制御方法を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本願発明の課題は本件請求項１〜４に記載された各発明により達成される。
即ち、本件請求項１に係る発明は、油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収手段により回収し、回生手段により回生した回生流量を油圧ポンプからの吐出流量に合流させるときの油圧ポンプ制御方法において、前記油圧ポンプの吐出流量を前記回生流量に応じて制御することを特徴とする油圧ポンプ制御方法にある。
【００２６】
この発明では、油圧アクチュエータからの戻り圧油を回生手段により回生して、油圧ポンプからの吐出流量に合流させて再利用するうえで、回生手段からの回生流量に応じて油圧ポンプからの吐出流量を制御することができるものであり、油圧アクチュエータを操作するオペレータの要望に応じて、同要望に応じて油圧ポンプからの吐出流量を制御することができるようになる。
【００２７】
このため、オペレータが油圧アクチュエータのスピード・アップ・モードを選択した時には、回生流量を合流させても油圧ポンプからの吐出流量変化させずに、合流させる回生流量分だけ油圧アクチュエータに供給する圧油流量を増流させることができるので同油圧アクチュエータの作動速度をスピード・アップさせることや、場合によっては、油圧ポンプからの吐出流量も増加させて更なるスピード・アップを図ること等を行うことができる。また、合流させる回生流量分に対応して油圧ポンプを駆動する駆動手段の出力を低下させたいときには、同回生流量分だけ油圧ポンプからの吐出流量を減少させることで前記駆動手段の燃費を低減させることもできる。
【００２８】
このように、油圧アクチュエータを操作するオペレータの要望に基づいて、油圧アクチュエータのスピード・アップ・モードや省エネルギー・モードといった各種作業モードを選択することができるようになる。しかも油圧アクチュエータの作動に急変化を生じさせるとかいった、オペレータの予想に反する事態を生じさせずに油圧アクチュエータの操作を行うことができる。特に、オペレータの操作量に応じて油圧ポンプの吐出流量の制御が行われている油圧ポンプに対しても、合流した回生流量に応じて同油圧ポンプからの吐出流量を制御することができる。
【００２９】
本願請求項２に係わる発明は、請求項１の事項に加えて、油圧ポンプの吐出流量の制御が、前記油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御である事項を限定した油圧ポンプ制御方法にある。
この発明では、合流する回生流量分に応じて、油圧ポンプからの吐出流量を減少させることで同油圧ポンプを駆動する駆動手段の燃費を低減することができる。
【００３０】
しかも、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量をオペレータの操作量に応じて吐出流量をコントロールする制御が行われている油圧ポンプにおいても、例えばＬＳ弁やＮＣ弁といった油圧ポンプの斜板角を制御するために設けられている弁に対して、合流した回生流量に応じて制御することで、回生流量の合流後における油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を回生流量の合流前と同じ流量、あるいは回生流量が変動したとしても油圧アクチュエータに供給する圧油の流量の制御を、油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御として行うことができる。
【００３１】
更に、前記ＬＳ弁やＮＣ弁といった斜板角を制御するために設けられている弁を制御することだけでは、油圧ポンプからの吐出流量を減少させることができない場合には，例えば、ＰＣ弁やＴＶＣ弁と言った油圧ポンプにおける駆動手段からの吸収馬力を低減することのできる弁を制御することによって、油圧ポンプの吐出流量を合流した回生流量分だけ低減させることができる。
【００３２】
吐出流量の制御が行われている油圧ポンプが、電子制御によって制御されている油圧ポンプであるときには、油圧ポンプからの吐出圧、吐出流量及び回生流量をそれぞれ検出し、同検出値に基づいた制御装置からの制御信号によって、油圧ポンプの吐出流量を合流させた回生流量に応じて、減少させる制御を行うこともできる。尚、上記検出値の求め方としては、圧力センサ、位置センサ、差圧センサ、角度センサ、回転センサ等の周知の各種センサーを用いて行うことができる。
【００３３】
本願請求項３に係わる発明は、請求項１の事項に加えて、油圧ポンプの吐出流量の制御が、回生流量の合流後における流量を増加させるときは、前記油圧ポンプの吐出流量を変化させない制御であることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ制御方法にある。
この発明では、回生流量を合流させた後における油圧アクチュエータへ供給する圧油の流量を増加させたいときには、油圧ポンプからの吐出流量を変化させずに、増加分として回生流量を加えることで行うことができるので、油圧ポンプの駆動手段の出力を増加させずに、油圧アクチュエータの作動速度をスピード・アップさせることができる。
【００３４】
しかも、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を一定とするために、油圧ポンプの吐出流量の制御が行われている油圧ポンプにおいても、例えばＬＳ弁やＮＣ弁といった斜板角を制御するために設けられている弁を別途制御することにより、油圧アクチュエータに供給する圧油流量が回生流量分増加したとしても、同油圧アクチュエータに供給する油圧ポンプの吐出流量を変化させないようにすることができる。これによって、回生流量分の流量を合流させることで油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を増加させることができるようになり、油圧アクチュエータの作動速度をスピード・アップさせることができる。
【００３５】
吐出流量の制御が行われている油圧ポンプが、電子制御によって制御されている油圧ポンプであるときには、油圧ポンプからの吐出圧、吐出流量及び回生流量をそれぞれ検出し、同検出値に基づいた制御装置からの制御信号によって、油圧ポンプの吐出流量を変化させない制御を行うこともできる。尚、上記検出値の求め方としては、圧力センサ、位置センサ、差圧センサ、角度センサ、回転センサ等の周知の各種センサーを用いて行うことができる。
【００３６】
本願請求項４に係わる発明は、請求項１の事項に加えて、油圧ポンプの吐出流量の制御が、油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御、又は回生流量の合流後における流量を増加させるときは、油圧ポンプの吐出流量を変化させない制御とを選択的に切換え可能である事項を限定した油圧ポンプ制御方法にある。
この発明では、請求項２及び３に記載された制御を選択的に切換え可能としたことにより、油圧アクチュエータを操作するオペレータの要望により、２つの制御を選択して実行することができる。
【００３７】
これにより、油圧ポンプを駆動する駆動手段の省エネルギーを図りたいときには、油圧ポンプの吐出流量を減少させる制御を行うことができる。また、油圧アクチュエータの作動速度をスピード・アップさせたいときには、回生流量が合流したことにより油圧アクチュエータに供給する圧油の流量が増加したことに伴なっての油圧ポンプの吐出流量を変化さるような制御を行わせずに、吐出流量を変化させない制御を実行させることができる。
【００３８】
しかも、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量をオペレータの操作量に応じて油圧ポンプからの吐出流量の制御が行われている油圧ポンプにおいても、合流した回生流量分の増加にもかかわらず、油圧ポンプからの吐出流量を一定に維持したままの状態でのスピード・アップ・モードといった制御や、合流した回生流量に応じて油圧ポンプから吐出流量を減少させるといった制御を行うことができる。
【００３９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は、吐出流量がオペレータの操作量に応じて制御が行われている油圧ポンプを備えた、例えば、油圧ショベル等の建設機械、ブルドーザー、ホイルローダー等の土木機械などにおいて、前記油圧ポンプからの吐出流量に油圧アクチュエータからの圧油を回収回生した回生流量を合流させたときに、同合流させた回生流量に応じて前記油圧ポンプの吐出流量を制御できる油圧ポンプ制御方法として効果的に適用できる。
【００４０】
尚、本発明における油圧ポンプ制御方法としては、上述の建設機械、土木機械における油圧ポンプの制御方法に限定されるものではなく、クレーン、エレベータ等の昇降装置等において用いられている油圧アクチュエータなどに圧油を供給する油圧ポンプの制御方法として適用することができるものであり、当業者が容易に適用可能な技術的範囲をも当然に包含するものである。
【００４１】
図１を用いて、本発明の第１実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。尚、図１において、油圧ポンプの吐出流量をオペレータが操作する方向制御弁等の操作量に応じて制御する油圧回路は、図１２を用いて説明した油圧回路と基本的に同じ構成であり、図１２で用いたと同じ符号を用いることによって、同じ構成部材についてはその説明を省略する。
【００４２】
図１では、方向制御弁４等の入力側において、図示せぬ回生手段で回生された回生流量が接続通路３０を介して油圧ポンプ１からの吐出流量に合流している。油圧ポンプ１の回転数は回転センサ３２によって計数され、図示せぬ制御装置に入力される。油圧ポンプ１からの吐出圧Ｐｐは分岐通路１１に設けた圧力センサ３１によって検出し、図示せぬ制御装置に入力される。また、傾斜３の角度をピストン８ａの移動位置として検出する位置センサ３３によって検出され、図示せぬ制御装置に入力される。ＬＳ弁９及びＰＣ弁１０にはそれぞれ図示せぬ制御装置からの信号による作動するソレノイドバルブ３４、１３が設けられている。
【００４３】
図２（ａ）、（ｂ）には、省エネルギー・モードにおける吐出圧Ｐｐと吐出流量Ｑとの関係を示したＰＱ曲線を示しており、図３（ａ）、（ｂ）には、スピード・アップ・モードにおける吐出圧Ｐｐと吐出流量Ｑとの関係を示したＰＱ曲線が示されている。図２（ａ）及び図３（ａ）では、油圧ポンプ１からの吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にある場合を示しており、図２（ｂ）及び図３（ｂ）では、吐出流量ＱがＰＱ曲線上にある場合を示している。
【００４４】
最初に、オペレータが省エネルギー・モード、即ち、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を回生流量の合流にもかかわらず一定とすることで、油圧ポンプ１からの吐出流量を減少させて、油圧ポンプ１を駆動している駆動手段２の消費エネルギーを低減する省エネルギー・モード、を選択した場合について図２を用いて説明する。
【００４５】
回転センサ３２及び位置センサ３３からの検出信号によって油圧ポンプ１から吐出している吐出流量Ｑを求める。図示せぬ回生手段から吐出される回生流量Ｑ１を適宜の検出手段により検出し、圧力センサ３１によって検出された吐出圧Ｐｐを基に、図２（ａ）に示すように吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にあって吐出流量Ｑの減少をＬＳ弁９による調整で行い得るものなのか、あるいは図２（ｂ）のように油圧ポンプ１からの吐出流量ＱがＰＱ曲線上に存在し、ＰＣ弁１０を調整してＰＱ曲線を変更させることで吐出流量Ｑの減少を行い得るものかの判断を図示せぬ制御装置において行う。
【００４６】
尚、回生手段として油圧ポンプを用いているときには、簡易的には同油圧ポンプの斜板角又は油圧ポンプが固定容量型のときには油圧ポンプの吐出容量、及び同油圧ポンプの回転数を検出することにより回生流量Ｑ１を求めることができる。また、更に詳細には、同油圧ポンプの吐出圧を検出することにより、同油圧ポンプの効率をも考慮した回生流量Ｑ１を求めることができる。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にあるときには、回生流量Ｑ１が合流したことに伴なって差圧△ＰＬＳ（△ＰＬＳ＝Ｐｐ−ＰＬＳ）が増加するので、差圧△ＰＬＳが増加した分によってＬＳ弁９が制御されることで、吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１分だけ減少させることができる。尚、圧力Ｐｐは油圧ポンプ１からの吐出圧Ｐｐで、圧力ＰＬＳは操作弁４の出口側圧力ＰＬＳである。
【００４８】
このときには、ＬＳ弁９のソレノイドバルブ３４やＰＣ弁１０のソレノイドバルブ１３に対して外部から制御信号を変更しなくても、回生流量Ｑ１分だけ減少するようにＬＳ弁９が差圧△ＰＬＳによって制御され、ＬＳ弁９が右方向に操作される。ＬＳ弁９が操作されることによって、サーボピストン８の室８ｂに対して、ＬＳ弁９で調整した吐出圧Ｐｐが供給され、斜板３の角度を小さくすることができる。これによって、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１分だけ減少させることができる。
【００４９】
また、図２（ｂ）で示すように、油圧ポンプ１から吐出している吐出流量Ｑが、ＰＱ曲線上に載っている時には、ＰＣ弁１０での制御を行う。制御装置からソレノイドバルブ１３に対して制御信号を出力して、ＰＱ曲線を図２（ｂ）のように点線の状態から実線の状態となるようにＰＣ弁１０を制御する。この時、吐出圧Ｐｐの圧力状態における、実線で示した新たなＰＱ曲線と点線で示したＰＣ弁１０を制御する前のＰＱ曲線との吐出流量の差が、合流した回生流量Ｑ１分だけ減少させることになる。
【００５０】
これによって、回生手段からの回生流量Ｑ１分だけ油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを減少させることができ、油圧ポンプ１を駆動する駆動手段２の出力トルクを減少させた吐出流量分だけ低下させることができ、駆動手段２の消費エネルギーを低下させることができる。即ち、油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を変化させずに、油圧ポンプ１からの吐出量Ｑを回生流量Ｑ１分だけ減少させることができるので、油圧ポンプ１を駆動する駆動手段２を省エネルギー・モードにて駆動することができる。
【００５１】
図３（ａ）に示す吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にある状態でスピード・アップ・モードを選択した場合、即ち、油圧アクチュエータ５に供給する圧油の流量を合流した回生流量分だけ増流させることで油圧アクチュエータの作動速度をスピード・アップさせる場合で吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にあるときには、次のように制御を行う。回生流量Ｑ１が合流したことに伴ない差圧△ＰＬＳ（△ＰＬＳ＝Ｐｐ−ＰＬＳ）は増加するが、同差圧△ＰＬＳの増加分でＬＳ弁９を制御させると、吐出流量Ｑを減少させる制御を行ってしまう。このため、ＬＳ弁９のソレノイドバルブ３４に対して制御装置からＬＳ弁９を左方向に切換える制御信号を入力する。同制御信号によって差圧△ＰＬＳでＬＳ弁９が右方向に切り換わるのを相殺する。これによって、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑは、変化せず油圧アクチュエータ５に供給する圧油の流量としては、吐出流量Ｑと回生流量Ｑ１とが合わさった流量を供給することができ、油圧アクチュエータ５の作業速度をスピード・アップさせることができる。
【００５２】
図３（ｂ）に示す吐出流量ＱがＰＱ曲線上にある場合で油圧アクチュエータの作業速度をスピード・アップさせたい場合には、次のように制御を行う。通常ＰＱ曲線上にいるということは、オペレータが操作する方向制御弁４等の操作量に応じて要求される油圧ポンプの吐出流量に対して、駆動手段２が出し得る馬力を超えてしまっているために、ＰＣ弁により油圧ポンプの吐出流量が押え込まれている状態にある。そのため、差圧△ＰＬＳはＰＱ領域内にあり、バランスしているときに比べ下がっている。このため、回生流量Ｑ１を合流して差圧△ＰＬＳは多少増加するが、斜板３はあいかわらずＰＣ弁により油圧ポンプの吐出流量が押え込まれているため、合流する前と同じ位置を保つ。従って、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを変化させずに回生流量Ｑ１の合流分によって、油圧アクチュエータ５のスピード・アップを行うことができる。
【００５３】
次に、図４を用いて本発明の第２実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。尚、図４において、方向制御弁３７におけるバルブ中立回路からタンク１２への流量を一定にする油圧回路は、図１５に示す油圧回路と基本的に同じであり、図１５で用いたと同じ符号を用いることによって、同じ構成部材に付いてはその説明を省略する。
【００５４】
図４では、油圧ポンプ１から吐出した吐出流量は、バルブ中立回路を含む方向制御弁３７を介して油圧アクチュエータ４０に供給される。油圧アクチュエータ４０からの戻り圧油は、切換弁４２によって流出先を切換えられ、方向制御弁３７を介して油路５２を通りタンク１２に戻されるか、回収手段としての油圧モータ４３に供給される。油圧モータ４３に供給された戻り圧油によって油圧モータ４３が駆動され、同駆動力によって油圧モータ４３と機械的に連結している回生手段としての油圧ポンプ４４が駆動される。
【００５５】
油圧ポンプ４４で回生された回生流量Ｑ１は、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑと合流される。方向制御弁３７からタンク１２へ戻る流量の一部は、油路４５を介して取り出され、油路４５に設けたリリーフ弁３８と絞り３９とによって、差圧△Ｐｏ（△Ｐｏ＝ＰＣＢ−ＰＣＡ）として取り出されて、同差圧△ＰｏはＮＣ弁１７に導入される。ＮＣ弁１７では、上述の図１５を用い説明したと同じように、ＴＶＣ弁１８から供給されるパイロット圧ＰＴＶＣを差圧△Ｐｏに応じて調整し、サーボ弁１６におけるパイロット圧ＰＮＣ　として導入する。サーボ弁１６では、パイロットポンプ２２から吐出されるパイロット圧Ｐｃを前記パイロット圧ＰＮＣに基づいて調整し、サーボピストン１５に供給することで、差圧△Ｐｏに対応した吐出流量Ｑとなるように油圧ポンプ１における斜板３の角度が調整される。
【００５６】
絞り３９は、図１５に示す絞り３９と同様の構成を備えており、図１５の絞り３９と同じように流入ポート３９ａ側に発生した静圧を動圧に変換し、動圧取出口３９ｄにおける圧力ＰＣＢとして検出している。また、絞り３９の流出ポート３９ｂにおける圧力ＰＣＡを検出し、差圧△Ｐｏ（△Ｐｏ＝ＰＣＢ−ＰＣＡ）として取り出している。
【００５７】
図５（ａ）には、タンク１２に戻る戻り流量Ｑ’（Ｑ’＝Ｃ・Ａ・（△Ｐｏ）１／２）と差圧△Ｐｏとの関係（第１象限）、差圧△Ｐｏとポンプ吐出流量制御圧力ＰＮＣとの関係（第２象限）及び、ポンプ吐出流量制御圧力ＰＮＣと油圧ポンプ１の吐出流量Ｑとの関係（第３象限）を示した曲線をまとめて示している。また、図５（ｂ）には、ＴＶＣ弁１８によるポンプ制御特性を横軸に吐出圧力Ｐｐ、縦軸に吐出流量Ｑを取って示している。この曲線はＴＶＣ曲線と呼ばれ、図２及び図３に示すＰＱ曲線と同様の曲線となっている。
【００５８】
図２（ａ）に示すように省エネルギー・モードで、吐出流量ＱがＰＱ曲線の内側にある場合において、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１　だけ減少させる場合の制御は次のように行う。尚、図２（ａ）　のＰＱ曲線は、図５（ｂ）に示すＴＶＣ弁１８によるポンプ制御特性の曲線（以下、ＴＶＣ曲線とする。）として示している。回生流量Ｑ１の合流により、方向制御弁３７のバルブ中立回路から油路４５を通りタンク１２に流れる流量が、オペレータが操作する方向制御弁３７の操作量によって増加する場合もあるし、増加しない場合もあるが、いずれの場合においても油圧ポンプ１の斜板３を観察し、回生流量Ｑ１分だけ斜板３が下がるまで、図５（ａ）における第２象限の曲線を点線の状態から実線の状態へ変更すれば良い。
【００５９】
図５（ａ）の第２象限において、ＰＮＣと△Ｐｏとの関係曲線を点線の状態から実線の状態に移動させるためには、図４において、ＮＣ弁１７のソレノイドバルブ３５に制御装置からの制御信号を入力し、ＮＣ弁１７を同制御信号に基づいて切換えることによってサーボ弁１６に導入されるパイロット圧ＰＮＣを変更することができる。これによってサーボ弁１６からサーボピストン１５に供給されるパイロット圧が調整され、斜板３の角度を小さくすることができる。即ち、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを流量Ｑ１だけ減少させることができる。したがって、制御装置からの制御信号によってＮＣ弁１７を調整することで、合流する回生流量Ｑ１だけ吐出流量Ｑを減少させることができる。
【００６０】
吐出圧Ｐｐ、吐出流量Ｑ及び回生流量Ｑ１は、油圧ポンプ１の吐出側通路に設けた図示せぬ圧力センサ、油圧ポンプ１の回転数を検出する回転センサ、斜板３の角度を検出するセンサ及び回生手段である油圧ポンプ４４の回転数を検出する回転センサ、同油圧ポンプの吐出容量を検出するセンサ、斜板式可変容量油圧ポンプの時には同油圧ポンプの斜板角を検出するセンサ等を用いることにより求めることができる。
【００６１】
図２（ｂ）に示すように、吐出流量ＱがＴＶＣ曲線上に載っている場合において、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１だけ減少させる場合の制御は次のように行う。図６には、図５と同じ曲線が示されており、図６（ｂ）では、ＴＶＣ曲線を点線の状態から実線の状態に移動させる状態が示されている。点線から実線への移動は、図４において、ＴＶＣ弁１８に設けたソレノイドバルブ２３に対して上記移動分に対応した信号を入力することで行うことができる。これによって、油圧ポンプ１からの吐出流量ＱがＴＶＣ曲線上に載っている場合では、ＴＶＣ弁１８を制御装置からの制御信号によってソレノイドバルブ２３を調整することによって、合流する回生流量Ｑ１だけ吐出流量Ｑを減少させることができる。
【００６２】
図３（ａ）、（ｂ）に示すようにスピード・アップ・モードを選択するときには、次のように制御を行う。ＮＣ弁１７及びＴＶＣ弁１８に対して制御装置からの制御信号を変えずに単純に回生流量を合流させることで、スピード・アップを行うことができる。これは、油路４５からタンク１２への戻り流量が変更されないことを意味し、タンク１２への戻り流量が変化しないことは、油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑが変化していないこととなり、回生流量分だけ油圧アクチュエータ４０に供給する圧油の流量を増量することができる。
【００６３】
尚、第２実施例において、タンク１２への戻り流量をリリーフ弁３８及び絞り３９を用いて検出しているが、通路４５に絞り弁を設けて、同絞り弁の前後の圧力を検出することで、タンク１２への戻り流量を検出することもできる。
【００６４】
図７を用いて本発明の第３実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。尚、図７において、方向制御弁３７のバルブ中立回路から油路４５を通りタンク１２への流量を一定にする油圧回路は、図１５及び図４に示す油圧回路と基本的に同じであり、図１５及び図４で用いたと同じ符号を用いることによって、同じ構成部材に付いてはその説明を省略する。
【００６５】
第３実施例では、吐出圧Ｐｐと吐出流量Ｑの関係が図２（ａ）に示すように省エネルギー・モードであって、油圧ポンプ１からの吐出流量ＱがＰＱ曲線内にある場合において、回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させ場合の制御は次のようにして行う。このとき第２実施例では、回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させるために、ＮＣ弁１７のソレノイドバルブ３５に対して制御装置から制御信号を与えているが、第３実施例では接続通路４７に可変絞り弁４８を設け、同可変絞り弁４８の前後の差圧をＮＣ弁１７に与えることにより、回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させる制御をＮＣ弁１７に対して行っている。
【００６６】
また、図２（ｂ）に示すように省エネルギーモードであって、吐出流量ＱがＰＱ曲線（第３実施例では、ＴＶＣ曲線）上に載っている場合において、吐出流量Ｑを減少させる制御は次のように行っている。このときには、第１実施例の場合と同様に行うが、第１実施例で用いたＰＣ弁の代わりに用いたＴＶＣ弁１８に対して制御装置からの制御信号を与えることによってＴＶＣ弁１８の設定圧を変更でき、図６に示すＴＶＣ曲線を点線の状態から実線の状態に変更することができる。即ち、ＴＶＣ弁１８に対して、吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１分減少させる制御信号を与えることで、これによって油圧ポンプ１の斜板角を変更させることで行うことができる。ＴＶＣ曲線を点線の状態から実線の状態に変更させる割合としては、同変更によりＴＶＣ弁１８の設定圧が回生流量分だけ吐出流量を減少させるものとする必要がある。
【００６７】
更に、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにスピード・アップ・モードを選択するときには、可変絞り弁４８を外部操作により全通状態とするとともに、ＴＶＣ弁１８に対して外部操作を行わずに単純に回生流量を合流させることで、油圧アクチュエータ４０の作業速度をスピード・アップすることができる。
【００６８】
図８を用いて本発明の第４実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。尚、図８における基本的な油圧回路は、図１５及び図４に示す油圧回路と同じ構成であり、図１５及び図４で用いたと同じ符号を用いることによって、同じ構成部材に付いてはその説明を省略する。
【００６９】
第４実施例では、図２（ａ）、（ｂ）に示すような省エネルギー・モードを選択した時において、回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させ場合の制御は、それぞれ次のように行っている。尚，第２実施例と第４実施例の回路構成での相違点としては、ＴＶＣ弁１８に供給するパイロット圧がパイロットポンプ２２からの吐出圧Ｐｃの代わりに操作手段５０の操作量に応じて出力されるパイロット圧Ｐｓとなっている点と、同パイロット圧Ｐｓが方向制御弁３７を操作するパイロット圧として使用されている点で相違している。また、第２実施例のようにタンク１２への戻り流量を検出するリリーフ弁３８及び絞り３９が設けられていない。
【００７０】
第４実施例において、図２（ａ）に示すように省エネルギー・モードであって、油圧ポンプ１からの吐出流量ＱがＰＱ曲線（第４実施例では、図５、６に示すＴＶＣ曲線）の内側にある場合において、合流する回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させる制御を次のように行う。吐出圧Ｐｐの圧力状態での吐出流量Ｑ及び回生流量Ｑ１を検出し、同検出した回生流量Ｑ１に相当する流量分、吐出流量Ｑが減少するように制御装置からの制御信号によってＮＣ弁１７に設けたソレノイドバルブ３５を制御することで行う。
【００７１】
更に、ＴＶＣ弁１８の制御を行う必要のある図６（ｂ）に示す吐出流量ＱがＴＶＣ曲線上に載っている場合に付いては、合流する回生流量Ｑ１分だけ吐出流量Ｑを減少させる制御は、第２実施例の場合と同様に制御装置からの制御信号をＴＶＣ弁１８のソレノイドバルブ２３に入力することにより行うことができる。
【００７２】
第４実施例の場合には、ソレノイドバルブ３５を設ける代わりに、第３実施例の場合と同様に接続通路４７に可変絞り弁４８を設け、同可変絞り弁４８前後の差圧をＮＣ弁１７に導入してＮＣ弁１７の制御を行うようにしてもよい。
【００７３】
図３（ａ）、（ｂ）に示すようにスピード・アップ・モードを選択したときの制御は、次のように行う。即ち、第２実施例、第３実施例と同様にＮＣ弁１７及びＴＶＣ弁１８に対して、回生流量Ｑ１の増量があっても吐出流量Ｑを変化させる制御を行わずに、単純に回生流量Ｑ１分加算した状態で合流させることで油圧アクチュエータ４０のスピード・アップを行うことができる。尚、このとき第３実施例のように接続通路４７に設けた可変絞り弁４８を用いることによって回生流量Ｑ１を検出しているときには、制御装置からの制御信号で可変絞り弁４８を全通させおく必要がある。
【００７４】
図９を用いて本発明の第５実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。尚、図９における基本的な油圧回路は、図１５、図４及び図８に示す油圧回路と同じであり、図１５、図４及び図８で用いたと同じ符号を用いることによって、同じ構成部材に付いてはその説明を省略する。
【００７５】
第５実施例では、第４実施例において用いていたＮＣ弁１７を省いており、図２（ａ）、（ｂ）に示すように省エネルギー・モードで吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１分減少させる制御は次のように行う。ＴＶＣ弁１８のソレノイドバルブ２３に対して、図２（ａ）、（ｂ）と同じような条件を満たす制御信号を入力することで行っている。また、操作手段５０からの吐出するパイロット圧Ｐｓは、ＴＶＣ弁１８に導入する以外に、第４実施例のように方向制御弁３７の制御信号として使用することもできる。
【００７６】
図３（ａ）、（ｂ）に示すようなスピード・アップ・モードで行うときには、第２実施例から代４実施例と同様にＴＶＣ弁１８のソレノイドバルブ２３に対して制御装置から何も制御信号の変更を行わないことで行える。
【００７７】
図１０、図１１を用いて、本発明の第６実施例である油圧ポンプ制御方法について説明する。第６実施例は、油圧ポンプ１として電子制御ポンプを使用した例である。図１０に示すように、図２（ａ）、（ｂ）と同じように省エネルギー・モードでの制御を行う場合は次のように行う。回生流量Ｑ１の合流を行っても油圧アクチュエータ５に供給する圧油流量を一定とするため、油圧ポンプ１に対して吐出流量Ｑを回生流量Ｑ１分減少させる制御を行っている。油圧ポンプ１からの吐出流量Ｑと回生流量Ｑ１とはそれぞれの油圧ポンプ１、４４の回転数、斜板角度を検出することにより求めることができる。油圧ポンプ１からの吐出量Ｑが回生流量Ｑ１分減少するように制御装置５１からの制御信号によって油圧ポンプ１の斜板角を調整することができる。
【００７８】
また、図１１に示すスピード・アップ・モードの時には、油圧ポンプ１からの吐出量Ｑを変えずにそのままの状態に維持させることにより、油圧アクチュエータ５に供給する圧油流量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の概略回路図。
【図２】省エネルギー・モードにおける吐出流量Ｑと吐出圧力Ｐｐとの関係図。
【図３】スピード・アップ・モードにおける吐出流量Ｑと吐出圧力Ｐｐとの関係図。
【図４】第２実施例の概略回路図。
【図５】省エネルギー・モードにおけるＮＣ弁の調整説明図。
【図６】スピード・アップ・モードにおけるＴＶＣ弁の調整説明図。
【図７】第３実施例の概略回路図。
【図８】第４実施例の概略回路図。
【図９】第５実施例の概略回路図。
【図１０】第６実施例の省エネルギー・モードにおける概略回路図。
【図１１】第６実施例のスピード・アップ・モードにおける概略回路図。
【図１２】吐出流量を一定とする概略回路図。
【図１３】吐出流量Ｑと吐出圧力Ｐｐとの関係図。
【図１４】吐出流量Ｑと吐出圧力Ｐｐとの関係図その２。
【図１５】吐出流量を一定とする概略回路図その２。
【符号の説明】
１　　　　油圧ポンプ
２　　　　駆動手段
３　　　　斜板
４　　　　操作弁
５　　　　油圧アクチュエータ
６　　　　ポンプ通路
７　　　　ＬＳ通路
８　　　　サーボピストン
８ａ　　　ピストン
８ｂ　　　室
９　　　　ＬＳ弁
１０　　　　ＰＣ弁
１１　　　　分岐通路
１２　　　　タンク
１５　　　　サーボピストン
１６　　　　切換弁
１７　　　　ＮＣ弁
１８　　　　ＴＶＣ弁
１９　　　　分岐通路
２０　　　　分岐通路
２１　　　　分岐通路
２２　　　　パイロットポンプ
２３　　　　ソレノイドバルブ
２４　　　　油路
３０　　　　接続通路
３１　　　　圧力センサ
３２　　　　回転センサ
３３　　　　位置センサ
３４　　　　ソレノイドバルブ
３５　　　　ソレノイドバルブ
３６　　　　メインリリーフ弁
３７　　　　方向制御弁
３８　　　　リリーフ弁
３９　　　　絞り
３９ａ　　　流入ポート
３９ｂ　　　流出ポート
３９ｃ　　　絞り部
３９ｄ　　　動圧取出口
４０　　　　油圧アクチュエータ
４１　　　　負荷
４２　　　　切換弁
４３　　　　油圧モータ
４４　　　　油圧ポンプ
４５　　　　油路
４７　　　　接続通路
４８　　　　可変絞り弁
５０　　　　操作手段
５１　　　　制御装置
５２　　　　油路
Ｐｐ　　　　吐出圧
Ｑ　　　　　吐出流量
Ｑ１　　　　　回生流量
ＰＬＳ　　　　　　　操作弁出口の圧力
△Ｐ　　　　　ＰｐとＰＬＳとの差圧
ＰＣＢ　　　　　動圧取出口の圧力
ＰＣＡ　　　　　流出ポートの圧力
△Ｐｏ　　　　ＰＣＡとＰＣＢとの差圧
Ｐｃ　　　　パイロット圧
ＰＴＶＣ　　　パイロット圧
ＰＮＣ　　　　　パイロット圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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