(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（9）と、このエンジンにより回転駆動され、それぞれの流量制御弁（6,6）を介して複数のアクチュエータ（21,21）に圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプ（1）とを有する油圧駆動装置に備えられ、
前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を目標差圧に維持するよう前記油圧ポンプの容量を制御するロードセンシング弁（5）と、前記可変容量型の油圧ポンプとともに前記エンジンにより回転駆動される固定容量型の油圧ポンプ（11）と、この固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞り（12）とを有し、この絞りの前後差圧の変化で前記エンジンの回転速度の変化を検出して前記目標差圧を変更し、前記可変容量型の油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御装置（25）において、
前記絞り(12）は、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁（5）に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように開口面積を設定するとともに前記絞り（12）の前後差圧を検出し、この前後差圧よりも前記所定値だけ低い圧力を信号圧として出力する差圧検出手段（31;50）を備え、その信号圧に基づき前記ロードセンシング弁（５）の目標差圧を設定することを特徴とするポンプ容量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ容量制御装置において、前記差圧検出手段は、前記絞り（12）の上流側の圧力が導かれ、自身の出力側を前記絞りの上流側に接続するよう作動する第１受圧部（31a）と、前記絞りの下流側の圧力が導かれ、自身の出力側をタンクに接続するよう作動する第２受圧部（31b）と、自身の出力側の圧力が導かれ、当該自身の出力側をタンクに接続するよう作動する第３受圧部（31c）と、自身の出力側をタンクに接続するよう作動し前記所定値を設定するバネ（31d）とを有する差圧検出弁（31）であることを特徴とするポンプ容量制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のポンプ容量制御装置において、前記差圧検出手段は前記絞り（12）と一体の弁装置（50）として構成され、この弁装置は、
前記固定容量型の油圧ポンプ（11）の吐出路（11a）に接続されるポンプポート（52）、タンクに接続されるタンクポート（53）、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出油により作動するパイロット油圧回路（41）に接続される回路ポート（54）、前記ロードセンシング弁（5）に接続されるロードセンシングポート（55）と、
前記ポンプポート（52）と前記回路ポート（54）を常時連通し前記絞り（12）として機能する絞り通路（72）、前記ポンプポート（52）と前記ロードセンシングポート（55）の連通を制御する第１ノッチ（74）及び前記ロードセンシングポート（55）と前記タンクポート（53）の連通を制御する第２ノッチ（75）を形成したスプール（57）と、
前記第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、前記絞り（12）の前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を前記ロードセンシングポート（55）に生成するスプール付勢手段（31a,31b,31c,31d）とを備えることを特徴とするポンプ容量制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のポンプ容量制御装置において、前記スプール（57）に形成された絞り通路はスプールの径方向に開口する絞り孔（72）を有することを特徴とするポンプ容量制御装置。
【請求項５】
請求項３記載のポンプ容量制御装置において、前記スプール付勢手段は、前記ポンプポート（52）の圧力が導かれ、前記スプール（57）を前記第１ノッチ（74）の開け方向に付勢するよう形成された第１受圧部（31a）と、前記回路ポート（54）の圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチ（75）の開け方向に付勢するよう形成された第２受圧部（31b）と、前記ロードセンシングポート（55）の圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第３受圧部（31c）と、前記第２ノッチの開け方向に付勢し前記所定値を設定するよう前記スプールに作用するバネ（31d）とを有することを特徴とするポンプ容量制御装置。
【請求項６】
可変容量型の油圧ポンプ（1）とともにエンジン（9）により回転駆動される固定容量型の油圧ポンプ（11）の吐出路に設けられ、前記エンジンの回転速度に応じた信号圧を出力し、前記可変容量型の油圧ポンプに設けられたロードセンシング弁（5）の目標差圧を設定する弁装置（50）において、
前記固定容量型の油圧ポンプ（11）の吐出路（11a）に接続されるポンプポート（52）、タンクに接続されるタンクポート（53）、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出油により作動するパイロット油圧回路（41）に接続される回路ポート（54）、前記信号圧を出力するロードセンシングポート（55）と、
前記ポンプポート（52）と前記回路ポート（54）を常時連通し絞り（12）として機能する絞り通路（72）、前記ポンプポート（52）と前記ロードセンシングポート（55）の連通を制御する第１ノッチ（74）及び前記ロードセンシングポート（55）と前記タンクポート（53）の連通を制御する第２ノッチ（75）を形成したスプール（57）と、
前記第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、前記絞り（12）の前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を前記ロードセンシングポート（55）に生成するスプール付勢手段（31a,31b,31c,31d）とを備え、
前記絞り(12）は、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁（5）に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように絞り通路（72）の開口面積を設定することを特徴とする弁装置。
【請求項７】
請求項６記載の弁装置において、前記スプール（57）に形成された絞り通路はスプールの径方向に開口する絞り孔（72）を有することを特徴とする弁装置。
【請求項８】
請求項６記載の弁装置において、前記スプール付勢手段は、前記ポンプポート（52）の圧力が導かれ、前記スプール（57）を前記第１ノッチ（74）の開け方向に付勢するよう形成された第１受圧部（31a）と、前記回路ポート（54）の圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチ（75）の開け方向に付勢するよう形成された第２受圧部（31b）と、前記ロードセンシングポート（55）の圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第３受圧部（31c）と、前記第２ノッチの開け方向に付勢し前記所定値を設定するよう前記スプールに作用するバネ（31d）とを有することを特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、油圧ポンプの吐出圧と複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を設定差圧に維持するよう油圧ポンプの容量を制御するロードセンシングシステムを備えた油圧駆動装置のポンプ容量制御装置に係わり、特に、油圧ポンプの容量をエンジンの回転速度にリンクして制御するポンプ容量制御装置及びこのポンプ容量制御装置に用いる弁装置に関する。
【０００２】
背景技術
油圧ショベルの各アクチュエータを制御する油圧システムの一つに、各アクチュエータの負荷圧を検出し、その負荷圧の内で最も高い圧力とある設定差圧の和の圧力が油圧ポンプの吐出圧力になるよう、油圧ポンプの吐出量を制御するポンプ容量制御装置を備えた、所謂ロードセンシングシステムと呼ばれるシステムがある。このシステムにおいて、通常、前記設定差圧（以下、適宜ＬＳ設定差圧という）は付勢手段、例えばバネによってある一定値（例えば１５ｂａｒ）に設定される。
【０００３】
また、このような通常のロードセンシングシステムにおいて、アクチュエータの速度をエンジン回転速度にリンクして変えれるようにしたものとして、実開平２−１４９８８１号公報や特開平５−９９１２６号公報に記載のポンプ容量制御装置がある。
【０００４】
実開平２−１４９８８１号公報に記載のポンプ容量制御装置では、油圧リモートコントロール弁群等の機器を操作するパイロット油圧回路の油圧源として設けられている固定容量ポンプの吐出路に絞りを配置し、この絞りの上流圧を信号圧Ｐｃとして検出し、この信号圧Ｐｃを信号油路を介してロードセンシング弁の負荷圧Ｐｌｓの受圧部と同じ側の受圧部に誘導したものである。絞りの上流圧は固定容量ポンプの回転速度に応じて変化するから、検出された信号圧Ｐｃは回転速度の情報を有していることになる。
【０００５】
特開平５−９９１２６号公報に記載のポンプ容量制御装置は、可変容量型の油圧ポンプの斜板を傾転するサーボピストンと、油圧ポンプの吐出圧Ｐｓとこの油圧ポンプにより駆動されるアクチュエータの負荷圧ＰLSとの差圧ΔＰLSによってポンプ吐出圧をサーボピストンに供給して差圧ΔＰLSを設定値ΔＰLSrefに維持し、容量制御する傾転制御装置とを備えている。また、可変容量型の油圧ポンプとともにエンジンにより駆動される固定容量油圧ポンプと、この固定容量油圧ポンプの吐出路に設けられた絞りと、この絞りの前後差圧ΔＰｐによって傾転制御装置の設定値ΔＰLSrefを変更する手段とを備え、固定容量油圧ポンプの吐出路に設けた絞りの前後差圧の変化でエンジン回転速度を検出し、傾転制御装置の設定値ΔＰLSrefを変更するようにしている。
【０００６】
発明の開示
ロードセンシング弁の設定差圧をバネによって与える従来の一般的なロードセンシングシステムを備えた油圧駆動装置では、エンジン回転速度を下げても油圧ポンプの容量は変わらないため、アクチュエータへの供給流量は変わらず、アクチュエータの速度をエンジン回転速度にリンクして減速できない。流量制御弁の絞りの開度調整で作業速度の調整は可能であるが、そのためには流量制御弁の絞りを開度調整する操作レバーの操作位置を中間域に保つ必要がある。微操作性を向上するためには、操作レバーをフル位置に保っても、エンジン回転速度を低下させればそれに応じてアクチュエータの最大速度（アクチュエータへの最大供給流量）が低減し、最大作業速度が調整できることが望ましい。
【０００７】
実開平２−１４９８８１号公報に記載のポンプ容量制御装置では、ロードセンシング弁の設定差圧は固定ポンプの吐出路に設けられた絞りの上流圧を信号圧Ｐｃとして検出し、この信号圧Ｐｃによって与えられている。その結果、エンジン回転速度を下げれば信号圧（絞りの上流圧）Ｐｃが低下するため、ロードセンシング弁の設定差圧も低下し、油圧ポンプの容量が減少しアクチュエータの作業速度が遅くなる。このため、エンジン回転速度にリンクして油圧ポンプの容量を制御し作業速度を調整できる。
【０００８】
ここで、パイロット油圧回路は油圧リモートコントロール弁群等の機器を操作する信号圧を生成するためのものであり、エンジン回転速度検出用の絞りの下流側の圧力はパイロット一次圧設定用のリリーフ弁により設定されている。この設定圧をＰａとし、エンジン回転速度検出用の絞りの圧力損失をＰｂとすると、当該絞りの上流圧（信号圧）Ｐｃは、Ｐｃ＝Ｐａ＋Ｐｂとなる。
【０００９】
例えば、パイロット一次圧設定用のリリーフ弁の設定圧Ｐａを４５ｂａｒとし、エンジンの回転速度が２０００ｒｐｍの時に固定ポンプの吐出油量が３５リットル／ｍｉｎ（設定圧Ｐａは流量が消費されても４５ｂａｒに保たれるものと仮定）とし、エンジン回転速度検出用の絞りでの圧力損失Ｐｂを１５ｂａｒとすると、当該絞りの上流圧Ｐｃは６０ｂａｒとなる。このとき、ロードセンシング弁の設定差圧をバネによって与える従来の一般的なロードセンシングシステムのバネの等価圧力は例えば１５ｂａｒ程度であり、実開平２−１４９８８１号公報に記載のものでもそれと同等の１５ｂａｒの設定差圧を得ようとすると、ロードセンシング弁の受圧部で上流圧Ｐｃの６０ｂａｒを１５ｂａｒと約１／４にモジュレートする必要があり、このモジュレート機能を持たせるためロードセンシング弁の構造が複雑となる。
【００１０】
特開平５−９９１２６号公報に記載のポンプ容量制御装置では、エンジン回転速度検出用の絞りの上流圧Ｐｃでなく、絞りの前後差圧ΔＰｐによって傾転制御装置の設定値ΔＰLSrefを変更している。この絞りの前後差圧ΔＰｐは絞りの圧力損失Ｐｂに一致し、上記の例では１５ｂａｒである。これは一般的なロードセンシングシステムのバネの等価圧力１５ｂａｒと同じである。従って、絞りの上流圧Ｐｃに代え絞りの前後差圧ΔＰｐを用いる場合は、当該前後差圧ΔＰｐを直接ロードセンシング弁の受圧部に作用させることができ、ロードセンシング弁の構造の複雑化を回避できる。しかしながら、この従来技術には次のような問題がある。
【００１１】
エンジンの定格回転速度が上記の２０００ｒｐｍでアイドリング回転速度が１０００ｒｐｍであるとき、エンジンの回転速度の変化範囲は１０００〜２０００ｒｐｍである。一方、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍであるとき、エンジン回転速度検出用の絞りの前後差圧を上記のように１５ｂａｒであるとすると、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍのときの絞りの前後差圧は７．５ｂａｒであり、エンジン回転速度の変化範囲１０００〜２０００ｒｐｍに対して絞りの前後差圧は７．５〜１５ｂａｒの範囲で変化する。これはエンジン回転速度の変化範囲１０００〜２０００ｒｐｍに対して設定差圧が７．５〜１５ｂａｒの範囲で変化することを意味し、設定差圧は７．５ｂａｒ以下には小さくできない。従って、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプの容量を一定以上に小さくできず、微操作性の向上に限界がありかつ燃料消費量を小さくできなかった。
【００１２】
本発明の目的は、エンジン回転速度にリンクした圧力をそのままロードセンシング弁の設定差圧として使用できるようにし、ロードセンシング弁の構造の複雑さを回避できると共に、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプの容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできるポンプ容量制御装置及びこのポンプ容量制御装置に用いる弁装置を提供することである。
【００１３】
１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより回転駆動され、それぞれの流量制御弁を介して複数のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプとを有する油圧駆動装置に備えられ、前記油圧ポンプの吐出圧と前記複数のアクチュエータの最高負荷圧との差圧を目標差圧に維持するよう前記油圧ポンプの容量を制御するロードセンシング弁と、前記可変容量型の油圧ポンプとともに前記エンジンにより回転駆動される固定容量型の油圧ポンプと、この固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられた絞りとを有し、この絞りの前後差圧の変化で前記エンジンの回転速度の変化を検出して前記目標差圧を変更し、前記可変容量型の油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御装置において、前記絞り（12）は、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁（5）に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように開口面積を設定するとともに前記絞りの前後差圧を検出し、この前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を信号圧として出力する差圧検出手段を備え、その信号圧に基づき前記ロードセンシング弁の目標差圧を設定するものとする。
【００１４】
このように絞り（12）は、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁（5）に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように開口面積を設定するとともに差圧検出手段を設け、絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を信号圧として出力し、この信号圧に基づきロードセンシング弁の目標差圧を設定することにより、次のように上記課題が解決される。
【００１５】
１）差圧検出手段の出力である絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力（信号圧）は、エンジン回転速度の情報を有しているので、エンジン回転速度にリンクして油圧ポンプの容量を制御でき、しかも絞りの上流圧でなく前後差圧をエンジン回転速度にリンクした信号圧として検出するので、ロードセンシング弁側でその信号圧をモジュレートすることなく目標差圧を設定できるようになり、ロードセンシング弁の構造を簡素化できる。
【００１６】
２）絞りは、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように開口面積を設定すれば、即ち、エンジンの定格回転速度での差圧検出手段の出力である絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力が、絞りの前後差圧をそのまま目標差圧として用いる従来の絞りの前後差圧と同じになるように絞りの開口面積を設定すれば、エンジン回転速度に対する絞りの前後差圧の低下割合は従来よりも大きくなるため、アイドル回転領域における差圧検出手段の出力は従来の絞りの前後差圧よりも小さくなり、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプの容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできる。
【００１７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記差圧検出手段は、前記絞りの上流側の圧力が導かれ、自身の出力側を前記絞りの上流側に接続するよう作動する第１受圧部と、前記絞りの下流側の圧力が導かれ、自身の出力側をタンクに接続するよう作動する第２受圧部と、自身の出力側の圧力が導かれ、当該自身の出力側をタンクに接続すよう作動する第３受圧部と、自身の出力側をタンクに接続するよう作動し前記所定値を設定するバネとを有する差圧検出弁である。
【００１８】
これにより差圧検出手段は絞りの前後差圧に対してバネの設定値である上記所定値だけ出力を下げるように作動し、絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を出力するものとなる。
【００１９】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記差圧検出手段は前記絞りと一体の弁装置として構成され、この弁装置は、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出路に接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出油により作動するパイロット油圧回路に接続される回路ポート、前記ロードセンシング弁に接続されるロードセンシングポートと、前記ポンプポートと前記回路ポートを常時連通し前記絞りとして機能する絞り通路、前記ポンプポートと前記ロードセンシングポートの連通を制御する第１ノッチ及び前記ロードセンシングポートと前記タンクポートの連通を制御する第２ノッチを形成したスプールと、前記第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、前記絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を前記ロードセンシングポートに生成するスプール付勢手段とを備えるものとする。
【００２０】
このように差圧検出手段を絞りと一体の弁装置として構成することにより、絞りと差圧検出手段の複合体を簡素化した構成で実現できる。
【００２１】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記スプールに形成された絞り通路はスプールの径方向に開口する絞り孔を有する。
【００２２】
これにより絞り通路に流体力は起こらないため、スプール変位に対する流体力の影響を回避でき、エンジン回転速度にリンクした正確な信号圧を生成できる。
【００２３】
（５）また、上記（３）において、好ましくは、前記スプール付勢手段は、前記ポンプポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第１ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第１受圧部と、前記回路ポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第２受圧部と、前記ロードセンシングポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう第３受圧部と、前記第２ノッチの開け方向に付勢し前記所定値を設定するよう前記スプールに作用するバネとを有する。
【００２４】
これによりスプール付勢手段は、第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力をロードセンシングポートに生成するものとなる。
【００２５】
（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、可変容量型の油圧ポンプとともにエンジンにより回転駆動される固定容量型の油圧ポンプの吐出路に設けられ、前記エンジン回転速度に応じた信号圧を出力し、前記可変容量型の油圧ポンプに設けられたロードセンシング弁の目標差圧を設定する弁装置において、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出路に接続されるポンプポート、タンクに接続されるタンクポート、前記固定容量型の油圧ポンプの吐出油により作動するパイロット油圧回路に接続される回路ポート、前記信号圧を出力するロードセンシングポートと、前記ポンプポートと前記回路ポートを常時連通し前記絞りとして機能する絞り通路、前記ポンプポートと前記ロードセンシングポートの連通を制御する第１ノッチ及び前記ロードセンシングポートと前記タンクポートの連通を制御する第２ノッチを形成したスプールと、前記第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、前記絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を前記ロードセンシングポートに生成するスプール付勢手段とを備え、前記絞りは、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるよう絞り通路の開口面積を設定するものとする。
【００２６】
このように、絞りは、エンジン定格回転速度において、エンジン定格回転速度で前記ロードセンシング弁（5）に設定される前記目標差圧より所定値だけ大きい前後差圧が得られるように絞り通路の開口面積を設定し、絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を生成し、これを信号圧として出力しロードセンシング弁の目標差圧を設定することにより、上記（１）の１）及び２）で述べたように、ロードセンシング弁の構造の複雑さを回避できると共に、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプの容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできる。
【００２７】
また、上記（３）で述べたように、絞りと差圧検出手段の複合体を簡素化した構成で実現できる。
【００２８】
（７）上記（６）において、好ましくは、前記スプールに形成された絞り通路はスプールの径方向に開口する絞り孔を有する。
【００２９】
これにより上記（４）と同様、絞り通路における流体力の影響が回避され、エンジン回転速度にリンクした正確な信号圧を生成できる。
【００３０】
（８）また、上記（６）において、好ましくは、前記スプール付勢手段は、前記ポンプポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第１ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第１受圧部と、前記回路ポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第２受圧部と、前記ロードセンシングポートの圧力が導かれ、前記スプールを前記第２ノッチの開け方向に付勢するよう形成された第３受圧部と、前記第２ノッチの開け方向に付勢し前記所定値を設定する。
【００３１】
これにより上記（５）と同様、スプール付勢手段は、第１ノッチ及び第２ノッチを選択的に開口させ、絞りの前後差圧よりも所定値だけ低い圧力をロードセンシングポートに生成するものとなる。
【００３２】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００３３】
図１において、１は可変容量型の油圧ポンプであり、油圧ポンプ１は容量調整部材２を有し、エンジン９により回転駆動される。油圧ポンプ１の吐出路１ａは方向制御弁６，６に接続され、油圧ポンプ１からの吐出油はこの方向制御弁６，６に供給される。方向制御弁６，６はメータインの流量制御絞り６ａ，６ａを有し、流量制御絞り６ａ，６ａを通過した圧油は流量制御絞り６ａ，６ａの前後差圧が同じになるよう制御する圧力補償弁７，７を通過し、ホールドチェッキ弁２０，２０を介してアクチュエータ２１，２１に流入する。
【００３４】
圧力補償弁７，７とホールドチェッキ弁２０，２０との間から高圧選択弁８を介して最高負荷圧Ｐｌｓが検出され、この最高負荷圧Ｐｌｓは圧力補償弁７，７の閉弁側受圧部に誘導され、上記のように流量制御絞り６ａ，６ａの前後差圧を制御する。
【００３５】
油圧ポンプ１の吐出路１ａにはアンロード弁２２が接続され、高圧選択弁８で検出された最高負荷圧Ｐｌｓはこのアンロード弁２２にも誘導され、油圧ポンプ１の吐出圧と最高負荷圧Ｐｌｓとの差圧の最大値を規定している。
【００３６】
また、図１において、２５は本実施形態のポンプ容量制御装置であり、このポンプ容量制御装置２５は、油圧ポンプ１の容量調整部材２を小容量方向に作動する大径ピストン３と、容量調整部材２を大容量方向に作動する小径ピストン４と、ロードセンシング弁５とを有し、大径ピストン３の受圧室３ａはロードセンシング弁５によりタンクＴ又は油圧ポンプ１の吐出路１ａに接続制御され、小径ピストン４の受圧室４ａは吐出路１ａに接続されている。
【００３７】
ロードセンシング弁５は、吐出路１ａを大径ピストン３の受圧部３ａに接続するように作動する側に受圧部５ａを有し、タンクＴを受圧部３ａに接続するように作動する側に受圧部５ｂ，５ｃを有し、受圧部５ａには吐出路１ａの圧力Ｐｉ（ポンプ吐出圧）が誘導され、受圧部５ｂには上記高圧選択弁８で検出された最高負荷圧Ｐｌｓが信号路２６を介して誘導され、受圧部５ｃには信号圧Ｐｃ（後述）が誘導されている。また、ロードセンシング弁５の吐出路１ａを大径ピストン３の受圧部３ａに接続するように作動する側には更にドレン部５ｄが設けられている。
【００３８】
これによりロードセンシング弁５は吐出路１ａの圧力Ｐｉと最高負荷圧Ｐｌｓと信号圧Ｐｃの力の釣り合いで動作し、差圧（Ｐｉ−Ｐｌｓ）が信号圧Ｐｃより大きい時はロードセンシング弁５を図示右方向に移動させ、吐出路１ａの圧油が受圧室３ａに導かれ、吐出路１ａの圧力Ｐｉと最高負荷圧Ｐｌｓとの差圧が信号圧Ｐｃに等しくなるまで油圧ポンプ１の容量（傾転角）を減少させ、逆の場合はロードセンシング弁５は図示の位置にあり、受圧室３ａの圧力をタンクＴに排出し、小径ピストン４の力で油圧ポンプ１の容量（傾転角）を増加させる。このようなロードセンシング弁５の働きにより流量制御絞り６ａ，６ａの前後差圧が一定に保たれると同時に、圧力補償弁７，７の働きにより、各アクチュエータ２１、２１の負荷圧に差があっても流量制御絞り６ａ，６ａの前後差圧は全てのアクチュエータで同じ値となり、流量制御絞り６ａ，６ａの開口面積比に応じて通過流量が制御され、負加圧差のあるアクチュエータ２１，２１の複合操作が可能となる。
【００３９】
また、ポンプ容量制御装置２５は、油圧ポンプ１と同じエンジン９で回転駆動される固定容量型の油圧ポンプ（以下、固定ポンプと略す）１１の吐出路１１ａに配置された固定絞り１２と、固定絞り１２の前後差圧を検出し、この前後差圧よりも所定値だけ低い圧力を出力する差圧検出弁３１と、この差圧検出弁３１の出力を信号圧としてロードセンシング弁５の受圧部５ｃに誘導する信号油路１４とを有している。
【００４０】
固定ポンプ１１は、本来、油圧リモートコントロール弁群４０等の機器を操作するパイロット油圧回路４１の油圧源として用いられるものであり、例えばエンジン９の回転速度が２０００ｒｐｍの時に３５ｌ／ｍｉｎ程度の吐出油量が得られる容量を有している。パイロット油圧回路４１にはリリーフ弁１３が設けられ、このリリーフ弁１３によりパイロット油圧回路４１の固定絞り１２の下流側の圧力は例えば４５ｂａｒ程度の一定の圧力に設定されている。
【００４１】
固定絞り１２は、エンジン９の回転速度が２０００ｒｐｍで固定ポンプ１１の吐出油量ｑが３５ｌ／ｍｉｎの時に、例えば従来の１５ｂａｒより大きい２５ｂａｒ程度の前後差圧（抵抗）が得られるように開口面積が設定されている。
【００４２】
差圧検出弁３１は、固定絞り１２の上流側を自身の出力側に接続するように作動する側に受圧部３１ａと、タンクＴを自身の出力側に接続するように作動する側に受圧部３１ｂ，３１ｃとを有し、受圧部３１ａには油路３２を介して固定絞り１２の上流側の圧力Ｐ１が誘導され、受圧部３１ｂには油路３３を介して固定絞り１２の下流側の圧力Ｐ２が誘導され、受圧部３１ｃには油路３４を介して圧力Ｐ１を減圧して得た自身の出力圧、即ち信号圧Ｐｃが誘導されている。また、差圧検出弁３１は、タンクＴを自身の出力側に接続するように作動する側にバネ３１ｄを有している。油路３４には受圧部３１ａに作用する油圧力の急激な変化を抑制する絞り３５が設けられている。
【００４３】
このように構成した差圧検出弁３１は固定絞り１２の上流側の圧力Ｐ１と、固定絞り１２の下流側の圧力Ｐ２と、自身の出力圧Ｐｃと、バネ３１ｄの付勢力の油圧換算値Ｐｋとの力の釣り合いで動作し、
Ｐ１＝Ｐ２＋Ｐｃ＋Ｐｋ                          …（１）
の関係から、
Ｐｃ＝Ｐ１―Ｐ２−Ｐｋ                          …（２）
を満たすＰｃが差圧検出弁３１の出力側に作られた時に釣り合い条件が満足される。即ち、差圧検出弁３１は固定絞り１２の前後差圧Ｐ１―Ｐ２よりもＰｋだけ低い圧力Ｐｃを出力する。
【００４４】
ここで、固定絞り１２が上記のように、エンジン回転速度２０００ｒｐｍで２５ｂａｒ程度の前後差圧（抵抗）が得られるように設定されるとき、バネ３１ｄは上記Ｐｋが例えば１０ｂａｒ程度となるように設定されている。
【００４５】
次に、以上のように構成したポンプ容量制御装置２５の動作を説明する。
【００４６】
まず、差圧検出弁３１の出力圧Ｐｃと油圧ポンプ１の容量（流量制御絞り６ａの通過流量）との関係を説明する。
【００４７】
固定絞り１２の前後差圧Ｐ１−Ｐ２をＰｃ′とし、固定絞り１２を通過する流量をｑとし、固定ポンプ１１の１回転当たりの吐出量をＤｐとすると、流量ｑと差圧Ｐｃ′とエンジン回転速度Ｎの間には次の関係がある。
【００４８】
ｑ＝Ｄｐ・Ｎ                                        …（３）
ｑ＝ｃ・ａ√（２ｇ／ｒ）・√Ｐｃ′＝α・√Ｐｃ′    …（４）
よって、Ｐｃ′とＮの関係は次のようになる。
【００４９】
Ｐｃ′＝（Ｄｐ・Ｎ／α）２                           …（５）
従来は固定絞り１２の前後差圧Ｐｃ′が直接ロードセンシング弁５に設定される目標差圧として与えられ、流量制御絞り６ａの前後差圧が差圧Ｐｃ′に等しくなるように油圧ポンプ１の傾転角（容量）が制御される。この場合の流量制御絞り６ａを通過する流量Ｑと差圧Ｐｃ′の関係は、
Ｑ＝ｃ・Ａ・√（２ｇ／ｒ）・√Ｐｃ′＝β・√Ｐｃ′   …（６）
となり、差圧Ｐｃ′に（５）式の関係を代入すると、
Ｑ＝β・（Ｄｐ・Ｎ／α）＝（β・Ｄｐ／α）・Ｎ       …（７）
となり、流量制御絞り６ａを通過する流量Ｑはエンジン回転速度Ｎに比例して制御され、油圧ポンプ１の容量はエンジン回転速度Ｎに比例して制御されることになる。
【００５０】
本発明においては、差圧検出弁３１の出力圧Ｐｃは上記（２）式のＰｃ＝Ｐ１―Ｐ２−Ｐｋとなるため、流量制御絞り６ａを通過する流量Ｑと信号圧Ｐｃの関係は、
Ｑ＝ｃ・Ａ・√（２ｇ／ｒ）・√Ｐｃ＝β・√Ｐｃ
＝β・√（Ｐ１−Ｐ２−Ｐｋ）                        …（８）
となり、Ｐｃ′＝Ｐ１−Ｐ２であることから、
Ｑ＝β・√（Ｐｃ′−Ｐｋ）
差圧Ｐｃ′に（５）式の関係を代入すると、
Ｑ＝β・√（（ＤＰ・Ｎ／α）２−Ｐｋ）                  …（９）
となる。よって、本発明でも、流量制御絞り６ａを通過する流量Ｑはエンジン回転速度Ｎにリンクして制御され、油圧ポンプ１の容量はエンジン回転速度Ｎにリンクして制御されることになる。
【００５１】
次に、差圧検出弁３１の作用を説明する。
差圧検出弁３１は上記のようにバネ３１ｄを設け、固定絞り１２の前後差圧（Ｐ１―Ｐ２）よりもバネ３１ｄでの設定値Ｐｋだけ低い圧力Ｐｃを出力する。このような差圧検出弁３１の出力特性を図２に従来と比較して示す。図中、実線Ａが本発明の差圧検出弁３１の特性であり、一点鎖線Ｂが固定絞り１２の特性であり、破線Ｃが従来の差圧検出弁及び固定絞りの特性である。
【００５２】
従来は、固定絞りは、エンジン回転速度が定格の２０００ｒｐｍのときに固定ポンプ１１の吐出油量ｑが３５ｌ／ｍｉｎで、１５ｂａｒ程度の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が発生するように開口面積が設定されており、エンジン回転速度が低下するに従い固定絞りの前後差圧は破線Ｃで示すように低下し、アイドリング領域の例えば１０００ｒｐｍ付近では２０００ｒｐｍのときの半分の７．５ｂａｒ程度となる。
【００５３】
また、従来は固定絞りの前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）をそのまま信号圧Ｐｃとして使用するため、エンジン回転速度が定格の２０００ｒｐｍのときはＰｃ＝１５ｂａｒ程度で、１０００ｒｐｍ付近ではＰｃ＝７．５ｂａｒ程度となる。
【００５４】
これに対し、本発明では、固定絞り１２は、エンジン回転速度が定格の２０００ｒｐｍのときに固定ポンプ１１の吐出油量ｑが３５ｌ／ｍｉｎで、２５ｂａｒ程度の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が発生するように開口面積が設定されており、エンジン回転速度が低下するに従い固定絞りの前後差圧は一点鎖線Ｂで示すように低下し、アイドリング領域の例えば１０００ｒｐｍ付近では２０００ｒｐｍのときの半分の１２．５ｂａｒ程度となる。
【００５５】
また、差圧検出弁３１はバネ３１ｄを備え、出力圧Ｐｃは上記（２）式のＰｃ＝Ｐ１―Ｐ２−Ｐｋとなるため、固定絞り１２の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）よりバネ３１ｄの設定値Ｐｋ分だけ出力圧Ｐｃは低くなる。ここで、Ｐｋは上記のように１０ｂａｒ程度に設定されているため、差圧検出弁３１の出力圧Ｐｃは、実線Ａで示すように固定絞り１２の前後差圧よりも１０ｂａｒ分だけ下方にシフトした特性となり、エンジン回転速度が定格の２０００ｒｐｍのときはＰｃ＝１５ｂａｒ程度であるが、１０００ｒｐｍ付近では、従来の７．５ｂａｒよりはるかに小さいＰｃ＝２．５ｂａｒ程度となる。
【００５６】
ここで、差圧検出弁３１の出力圧Ｐｃと流量制御絞り６ａの通過流量Ｑ及び油圧ポンプ１の容量との関係は上記した通りであり、信号圧Ｐｃが小さくなると油圧ポンプ１の容量を小さく制御でき、微操作性を向上しかつ燃料消費量を低減できる。
【００５７】
以上のように本実施形態によれば、差圧検出弁３１により固定絞り１２の前後差圧よりも所定値Ｐｋだけ低い圧力を信号圧としてロードセンシング弁５に誘導し目標差圧を設定するので、次の効果が得られる。
【００５８】
１）差圧検出弁３１の出力圧である固定絞り１２の前後差圧よりも所定値Ｐｋだけ低い圧力（信号圧）Ｐｃは、エンジン回転速度の情報を有しているので、エンジン回転速度にリンクして油圧ポンプ１の容量を制御でき、しかも固定絞り１２の上流圧でなく前後差圧をエンジン回転速度にリンクした信号圧Ｐｃとして用いるので、その信号圧Ｐｃをモジュレートすることなくロードセンシング弁５で使用できるようになり、ロードセンシング弁５の構造を簡素化できる。
【００５９】
２）固定絞り１２の開口面積は、エンジン９の定格回転速度での差圧検出弁３１の出力圧である固定絞り１２の前後差圧よりも所定値Ｐｋだけ低い圧力が、固定絞り１２の前後差圧をそのまま用いる従来の絞りの前後差圧と同じになるように設定してあり、エンジン回転速度に対する固定絞り１２の前後差圧の低下割合（図２の実線Ａ及び一点鎖線Ｂの特性の傾き）は従来のもの（図２の破線Ｃの傾き）よりも大きくなるため、アイドル回転領域における差圧検出弁３１の出力圧Ｐｃは従来の絞りの前後差圧よりも小さくなり、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプ１の容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできる。
【００６０】
次に、差圧検出弁３１を固定絞り１２と一体に組み込んだ弁装置の実施形態を図３及び図４Ａ、図４Ｂにより説明する。
【００６１】
図３は本実施形態の弁装置５０の回路図であり、差圧検出弁３１は固定ポンプ１１が停止時のニュートラル位置にある状態を示している。図４Ａは弁装置５０の構造図であり、図４Ｂは差圧検出弁３１の受圧部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを示している。
【００６２】
図４Ａにおいて、弁装置５０は弁ブロック５１を有し、弁ブロック５１には固定ポンプ１１の吐出路１１ａに接続されるポンプポート５２、タンクＴに接続されるタンクポート５３、パイロット油圧回路４１に接続される回路ポート５４、信号油路１４に接続されるロードセンシングポート５５の４つのポートが、図示左側からポート５４，５２，５５，５３の順序で形成されている。また、弁ブロック５１にはスプール孔５６が形成され、スプール孔５６にスプール５７が摺動可能に挿入されている。スプール５７は小径部５７ａと大径部５７ｂと両者の中間の軸部５７ｃとを有し、スプール５７の小径部５７ａ及び大径部５７ｂに対応してスプール孔５６にも小径部５６ａ及び大径部５６ｂが形成されている。また、スプール孔５６の小径部５６ａにはポンプポート５２につながる内部ポート６１と、この内部ポート６１より外側に位置しアクチュエータポート５４につながる内部ポート６２が形成され、大径部５６ｂにはロードセンシングポート５５につながる内部ポート６３と、この内部ポート６３より外側に位置しタンクポート５３につながる内部ポート６４が形成され、両外側の内部ポート６１，６４は弁ブロック５１の外面に開口する開口部６５，６６の一部として構成され、これらの開口部６５，６６はそれぞれプラグ６７，６８で閉塞されている。
【００６３】
スプール５７の小径部５７ａ内には、内部ポート６１付近から軸方向に伸び小径側端部に開口する中空部７０が形成され、その先端開口部はスプリングガイド７１で閉塞されると共に、小径部５７ａには内部ポート６１を中空部７０に連通する上記の固定絞り１２を構成する径方向の絞り孔７２と、中空部７０を内部ポート６２に連通する開口孔７３とが形成されている。小径部５７ａの軸部５７ｃに隣接する肩部には、ポンプポート５２とロードセンシングポート５５の連通を制御する昇圧用の可変絞りとしての第１ノッチ７４が形成され、大径部５７ｂの軸部５７ｃに隣接する肩部には、ロードセンシングポート５５とタンクポート５３の連通を制御する減圧用の可変絞りとしての第２ノッチ７５が形成されている。また、スプール５７の大径部５７ｂ内には大径側端部に開口するピストン室８１が形成され、ピストン室８１は径方向通路８２ａ及び軸方向通路８２ｂを介して内部ポート６１に連通している。また、ピストン室８１にはピストン８３が摺動可能に挿入され、ピストン８３の背部はプラグ６８に当接している。軸方向通路８２ｂには上記絞り３５を構成する絞り孔８４を形成したプラグ８５が設けられている。
【００６４】
また、以上のような構成によりスプール５７には、図４Ｂに示すように上記の受圧部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが形成される。即ち、ピストン室８１内のピストン８３に向き合う端面には受圧部３１ａが形成され、この受圧部３１ａにポンプポート５２の圧力が導かれ、スプール５７を図示左方（第１ノッチ７４の開け方向）に付勢し、スプール５７の小径部５７ａの端部には受圧部３１ｂが形成され、この受圧部３１ｂに回路ポート５４の圧力が導かれ、スプール５７を図示右方（第２ノッチ７５の開け方向）に付勢し、スプール５７の中間軸部５７ｃに隣接する大径部５７ｂの端面には小径部５７ａの端面との面積差により受圧部３１ｃが形成され、この受圧部３１ｃにロードセンシングポート５５の圧力が導かれ、スプール５７を図示右方（第２ノッチ７５の開け方向）に付勢する。受圧部３１ａ，３１ｂ，３１ｃの受圧面積は全て同じに設定されている。
【００６５】
内部ポート６２を形成する開口部６５のプラグ６７側部分において、プラグ６７とスプリングガイド７１との間には上記のバネ３１ｄが狭持され、スプール５７を図示右方に付勢している。
【００６６】
受圧部３１ａ〜３１ｃ及びバネ３１ｄは、第１ノッチ７４及び第２ノッチ７５を選択的に開口させ、絞り孔７２（固定絞り１２）の前後差圧よりも所定値だけ低い圧力Ｐｃをロードセンシングポート５５に生成するスプール付勢手段を構成する。
【００６７】
以上のように構成した弁装置５０において、スプール５７の力の釣り合いは以下の式で表せる。
【００６８】
Ｐ２・Ａａ＋Ｐｃ・Ａｌｓ＋ｋ（ｘ＋ｘｓ）＝Ｐ１・Ａｓｄ    …（１０）
Ａａ：受圧部３１ｂの受圧面積
Ａｓｄ：受圧部３１ａの受圧面積
Ａｌｓ：受圧部３１ｃの受圧面積
（Ａａ＝Ａｓｄ＝Ａｌｓ）
ｘ：バネ３１ｄの変位量
ｘｓ：バネ３１ｄのセット撓み（初期撓み）
ｋ：バネ３１ｄのバネ定数
ここで、Ａａ＝Ａｓｄ＝Ａｌｓ＝Ａｏと置くと、
Ｐ２＋Ｐｃ＋ｋ（ｘ＋ｘｓ）／Ａｏ＝Ｐ１        …（１１）
固定ポンプ１１が吐出を開始し、ポンプポート５２から圧油が流入すると、圧油は絞り孔７２（固定絞り１２）通ってアクチュエータポート５４より流出すると共に、絞り孔８４（絞り３５）を通ってピストン室８１に流れ込む。固定ポンプ１１の停止時には、ｘ＝０、Ｐｌｓ＝０であり、上記の釣り合い式（１０）は次のように整理できる。
【００６９】
Ｐ２＋Ｐｃ＋ｋｘｓ／Ａｏ＝Ｐ１        …（１２）
アクチュエータポート５４の圧力Ｐ２は一定なので、固定ポンプ１１の始動と共にポンプ吐出圧が高くなると圧力Ｐ１が高くなり、上記（１２）式の右辺が大きくなり、力のバランスが崩れて、スプール５７は図示左方に動き出す。スプール５７が図示左方に動くと、第１ノッチ７４が開いてロードセンシングポート５５に圧油が流入し、同時に第２ノッチ７５が閉じてロードセンシングポート５５に圧力Ｐｃが立つ。圧力Ｐｃが大きくなると、上記（１２）式の左辺が大きくなり、スプール５７は図示右方に動き出す。スプール５７が図示右方に動くと、第１ノッチ７４が閉じてロードセンシングポート５５への圧油の流入がなくなり、同時に第２ノッチ７５が開いてロードセンシングポート５５の圧油をタンクポート５３よりタンクＴに排出し、圧力Ｐｃを低下させる。圧力Ｐｃが低くなると、上記（１２）式の左辺は小さくなり、スプール５７は図示左方に動き出す。スプール５７が図示左方に動くと、第１ノッチ７４が開いてロードセンシングポート５５に圧油が流入し、同時に第２ノッチ７５が閉じてロードセンシングポート５５の圧油を排出しなくなり、圧力Ｐｃが回復する。
【００７０】
以上の挙動を繰り返し、圧力Ｐｃは、上記（１２）式から得られる、
Ｐｃ＝Ｐ１−Ｐ２−ｋｘｓ            …（１３）
で表される一定の値に収束する。（１３）式において、「ｋｘｓ」は上記バネ３１ｄの付勢力の油圧換算値Ｐｋに相当し、（１３）式は上記（２）式に一致する。
【００７１】
以上のように本実施形態の弁装置によれば、絞り孔７２（固定絞り１２）の前後差圧Ｐ１−Ｐ２よりも所定値Ｐｋだけ低い圧力Ｐｃを生成し、これをロードセンシング弁に誘導し目標差圧を設定することにより、上記実施形態で述べたように、ロードセンシング弁５の構造の複雑さを回避できると共に、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプ１の容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできる。
【００７２】
また、固定絞り１２と差圧検出弁３１を共通のスプール５７を用いた一体の弁装置として構成するので、固定絞り１２と差圧検出弁３１の複合体を簡素化した構成で実現できる。
【００７３】
また、固定絞り１２を径方向の絞り孔７２で構成するので、ここの絞り孔７２で流体力は発生せず、エンジン回転速度の変化で絞り孔７２の通過流量が変わってもスプール５７のストロークは流体力の影響を受けず、エンジン回転速度にリンクした正確な信号圧を生成し、制御精度の向上が図れる。
【００７４】
なお、以上の実施の形態では、差圧検出弁３１の出力を信号圧として直接ロードセンシング弁５の受圧部５ｃに導いたが、間接的に導いてもよい。例えば、その信号圧を圧力センサで検出してコントローラに入力し、コントローラで適当な処理を施した後、電磁比例弁に信号を出力し、電磁比例弁の出力圧をロードセンシング弁５の受圧部５ｃに導くことができる。コントローラが施す処理としては、例えば負荷変動によるエンジン回転数の変動の影響を回避するローパスフィルタ処理（不感帯処理）がある。このようにコントローラを介在させる場合でも、信号圧は既に差圧検出弁３１で適切に処理されているので、コントローラでの演算量は少なくて済み、コントローラに余分な負担を掛けることなく上記と同様の効果が得られる。
【００７５】
産業上の利用可能性
本発明によれば、エンジン回転速度にリンクした圧力をそのままロードセンシング弁の設定差圧として使用できるようになり、ロードセンシング弁の構造を簡素化できると共に、作業量の少ないアイドル回転領域において油圧ポンプの容量を小さくして微操作性を向上しかつ燃料消費量を少なくできる。
【００７６】
また、本発明によれば、差圧検出手段を絞りと一体の弁装置として構成するので、絞りと差圧検出手段の複合体を簡素化した構成で実現できる。
【００７７】
更に、絞りを径方向の小孔出形成するので、スプール変位に対する流体力の影響を回避でき、エンジン回転速度にリンクした正確な信号圧を生成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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