JPH04362286A - 可変容量ポンプの制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建設機械等の油圧装
置に適用される可変容量ポンプの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械等の油圧制御の油圧源
としては、可変容量ポンプが使用されている。可変容量
ポンプとしては、例えば斜板式可変容量ポンプが使用さ
れ、エンジン（原動機）によって駆動されるよう、それ
に連結されている。このような可変容量ポンプの制御方
式としては、（１）自己の吐出圧力によるトルク−定制
御方式、（２）エンジンの回転数をモニターするコント
ロール装置から指令を受けたパイロット圧力により、吸
収トルクの最大値を変化させる吸収トルク可変制御方式
、が知られている。

【０００３】トルク−定制御方式においては、スプリン
グを利用して可変容量ポンプの吸収トルクを制御してお
り、その最大値線上（実際には図４の実線で示すような
直線上）で吐出圧力に比例して、吐出流量が減少するよ
う制御される。そしてその最大値は一定である。なお、
図４において、Ｑは可変容量ポンプの吐出流量、Ｐはそ
の吐出圧力、点線は可変容量ポンプの吸収トルクの最大
値（エンジンの出力トルク）を示している。

【０００４】吸収トルク可変制御方式においては、エン
ジンの回転数を常時モニターしており、可変容量ポンプ
の吸収トルクがエンジンの吸収トルクより大きくなって
、エンジンの回転数が低下すると、パイロット圧力を変
化させ、上記トルク−定制御方式における吸収トルク（
最大値）を減少させて、エンジンの回転数の低下を防ぐ
よう制御される（図５参照）。なお、図５において、Ｑ
は可変容量ポンプの吐出流量、Ｐはその吐出圧力、点線
は変化後の可変容量ポンプの吸収トルクの最大値の２つ
の例を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の可変容量ポンプの制御方式は、次のような解決すべき
課題を有している。 （１）上記いずれの制御方式においても、可変容量ポン
プの吸収トルクの設定をスプリングにより行っているた
め、本来双曲線になるべきＰ−Ｑ曲線が直線となる。し
たがって、圧力範囲によっては、エンジンの出力トルク
を有効に利用できないことになる。 （２）上記吸収トルク可変制御方式においては、可変容
量ポンプの吸収トルクを直接的に計測せず、エンジンの
回転数の低下により、可変容量ポンプの吸収トルクがエ
ンジンの出力を越えていることを検知している。エンジ
ンの回転数の変動の応答性は遅いため、可変容量ポンプ
吸収トルクの設定値変更の制御性が悪く、エンジンの出
力トルクを有効に利用できない。 （３）また、複数の可変容量ポンプを一台のエンジンで
駆動する場合、個々の可変容量ポンプの吸収トルクが正
確に把握できないため、複数の可変容量ポンプ全体の吸
収トルクを低下させざるをえず、エンジンの出力トルク
を有効に利用できない。

【０００６】この発明の主な目的は、エンジンの出力ト
ルクを越えない範囲内でしかも最大限利用することがで
きるように、全圧力範囲にわたって可変容量ポンプの吸
収トルクを設定できる、改良された可変容量ポンプの制
御装置を提供することである。

【０００７】この発明のその他の目的は、この発明に従
って構成された可変容量ポンプの制御装置の実施例につ
いて、添付図面を参照して詳細に説明する後の記載から
明らかになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記主目的を達成するた
め、この発明によれば、エンジンと、該エンジンにより
駆動されるよう該エンジンに連結された可変容量ポンプ
と、該可変容量ポンプの吐出流量を制御する制御装置と
、該制御装置に指令信号を出力するコントロール装置と
を備え、該可変容量ポンプには、入力トルク計測装置が
設けられ、該コントロール装置は、少なくとも、該入力
トルク計測装置により計測される入力トルク信号と、該
エンジンの回転数信号とが入力されるよう構成され、か
つ、該エンジンの回転数から決められる該エンジンの出
力トルクと、該入力トルク信号による該可変容量ポンプ
の吸収トルクとを比較し、該可変容量ポンプの吸収トル
クが該エンジンの該出力トルクの範囲内で最大限となる
よう設定して、該指令信号として出力するよう構成され
たことを特徴とする可変容量ポンプの制御装置、が提供
される。

【０００９】上記主目的を達成するため、この発明によ
れば、更に、エンジンと、該エンジンにより駆動される
よう該エンジンに連結された複数個の可変容量ポンプと
、該可変容量ポンプの各々の吐出流量を互いに独立して
制御するよう、各々に関連して設けられた制御装置と、
該制御装置の各々に指令信号を出力するコントロール装
置とを備え、該可変容量ポンプの各々には、入力トルク
計測装置が設けられ、該コントロール装置は、少なくと
も、該入力トルク計測装置の各々により計測される入力
トルク信号と、該エンジンの回転数信号とが入力される
よう構成され、かつ、該エンジンの回転数から決められ
る該エンジンの出力トルクと、該入力トルク信号の各々
による該可変容量ポンプの各々の吸収トルクの和とを比
較し、該可変容量ポンプの各々の該吸収トルクの該和が
、該エンジンの該出力トルクの範囲内で最大限となるよ
う設定して、該指令信号として出力するよう構成された
ことを特徴とする可変容量ポンプの制御装置、が提供さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、この発明に
従って改良された可変容量ポンプの制御装置を、実施例
に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１において、全体を番号２で示す可変容
量ポンプの制御装置は、例えば建設機械に装着される。 可変容量ポンプの制御装置２は、エンジン４と、エンジ
ン４により駆動されるようエンジンに連結された可変容
量ポンプ６と、可変容量ポンプ６の吐出流量を制御する
制御装置と、制御装置に指令信号を出力するコントロー
ル装置８とを備えている。前記制御装置は、この例では
、可変容量ポンプ６の吐出流量を直接制御する制御シリ
ンダ１０と、制御シリンダ１０を制御する制御弁１２と
、パイロット油圧源であるパイロットポンプ１４からの
圧油の流量を変化させることにより、制御弁１２を制御
する電磁比例減圧弁１６とを含んでいる。コントロール
装置８からの指令信号は、電磁比例減圧弁１４に送られ
る。

【００１２】エンジン４は、例えばガバナを備えたディ
ーゼルエンジンから構成され、可変容量ポンプ６は、例
えば図３に示すような当業者には周知の斜板式可変容量
ポンプから構成されている。可変容量ポンプ６から吐出
された圧油は、吐出油路１８を通って図示しない各油圧
要素に導かれる。制御シリンダ１０は、その内部にピス
トンが収納され、そのピストンロッドの一端が可変容量
ポンプ６の斜板２０に連結されている。制御シリンダ１
０の、ピストンによって分けられた一方の油室は、油路
２２を介して吐出油路１８に連結され、他方の油室は、
油路２４及び制御弁１２を介して油路２２に連結されて
いる。

【００１３】制御弁１２は、３ポート２位置切換弁より
なり、図示の通常位置では、可変容量ポンプ６の吐出圧
油を制御シリンダ１０の前記他方の油室に導き、斜板２
０を動かして可変容量ポンプ６の吐出流量、すなわち吸
収トルクが最大となるよう構成されている。また他の位
置に切り換えられると、油路２４と油路２６とが連結さ
れ、制御シリンダ１０の前記他方の油室の圧油を油タン
ク２８に排出する。これにより、可変容量ポンプ６の吐
出流量が減少させられる。制御弁１２の一方のパイロッ
トポートは、油路３０を介して前記電磁比例減圧弁１６
に連結され、電磁比例減圧弁１６は、油路３２を介して
パイロットポンプ１４に連結されている。

【００１４】可変容量ポンプ６には、入力トルク計測装
置３４が設けられている。図３には、その一例が示され
ており、番号３６は可変容量ポンプ６の入力軸を示し、
一端が前記エンジン４に連結されている。入力軸３６に
は、トルク検出部３８が設けられ、図示しない歪ゲージ
が装着されている。歪ゲージに関連して、可変容量ポン
プ６のケース４０には、入力コイル４２及び出力コイル
４４が設けられている。歪ゲージには、入力コイル４２
から電流が供給され、出力コイル４４から、検出された
入力トルク（吸収トルク）が検出される。入力トルクの
検出装置は、この例に限られることなく、当業者には周
知の他の方法によってもよいことはいうまでもない。

【００１５】再び図１を参照して、コントロール装置８
は、少なくとも、入力トルク計測装置３４により計測さ
れる入力トルク信号と、エンジン４に設けられた当業者
には周知の回転数検出装置４６により検出された回転数
信号とが入力されるよう構成されている。コントロール
装置８は、エンジン４の回転数から決められるエンジン
４の出力トルクと、入力トルク信号による可変容量ポン
プ６の吸収トルクとを常時比較し、可変容量ポンプ６の
吸収トルクがエンジン４の出力トルクの範囲内で最大限
となるよう設定して、指令信号として出力するよう構成
されている。コントロール装置８により出力された指令
信号は、電磁比例減圧弁１６に送られて、電磁比例減圧
弁１６を制御するよう構成されている。電磁比例減圧弁
１６は、指令信号に応じて、パイロットポンプ１４から
制御弁１２に供給されるの油圧を制御するよう構成され
ている。なお、コントロール装置８には、あらかじめ、
エンジン４の回転数と出力トルクのデータが記憶されて
いる。また、コントロール装置８は、この例では、外部
装置４８から外部信号が入力されるよう構成されており
、エンジン４の出力トルクの許容値以下の範囲において
は、外部からの信号で可変容量ポンプ６の入力トルクを
制御することもできる。

【００１６】次に、以上のように構成された可変容量ポ
ンプの制御装置２の作用について説明する。エンジン４
が回転すると可変容量ポンプ６が駆動される。コントロ
ール装置８には、エンジン４の回転数から決められるエ
ンジン４の出力トルクと、入力トルク信号による可変容
量ポンプ６の吸収トルクとが入力され、常時比較が行わ
れる。可変容量ポンプ６の吸収トルクがエンジン４の出
力トルクを越えようとすると、コントロール装置８から
指令信号が出力されて電磁比例減圧弁１６に送られる。 電磁比例減圧弁１６は、この指令信号を受けて、パイロ
ット圧力を変化（減少）させ、制御弁１２を図の位置か
ら別の位置へ切り換える。制御弁１２が切り換えられる
と、油路２４と油路２６とが連結され、制御シリンダ１
０の前記他方の油室の圧油が油タンク２８に排出される
。可変容量ポンプ６の斜板２０が動かされ、吐出流量（
吸収トルク）が減少させられる。

【００１７】可変容量ポンプ６の吸収トルクが減少して
、エンジン４の出力トルクに対して余裕ができると、コ
ントロール装置８から指令信号が出力されて電磁比例減
圧弁１６に送られる。電磁比例減圧弁１６は、この指令
信号を受けて、パイロット圧力を変化（増大）させ、制
御弁１２を切り換えて図の位置に戻す。制御弁１２が切
り換えられると、油路２４と油路２２とが連結され、制
御シリンダ１０の前記他方の油室の圧油に可変容量ポン
プ６の吐出圧油が導かれる。可変容量ポンプ６の斜板２
０が動かされ、吐出流量（吸収トルク）が増大させられ
る。以上のような制御は、エンジン４が回転している間
、常時行われるので、可変容量ポンプ６の斜板２０は、
常にエンジン４の出力トルクを最大限利用できる位置に
設定される。

【００１８】図２は、この発明を、いわゆるダブルポン
プに適用した可変容量ポンプの制御装置２の一例を示し
ている。この可変容量ポンプの制御装置２は、エンジン
４と、エンジン４に連結された２個の可変容量ポンプ６
と、可変容量ポンプ６の各々の吐出流量を互いに独立し
て制御するよう、各々に関連して設けられた制御装置と
、制御装置の各々に指令信号を出力するコントロール装
置８とを備えている。なお、図２において、番号５０は
、エンジン４の出力を、２個の可変容量ポンプ６に分け
て伝える伝動装置である。各可変容量ポンプ６には、個
別に入力トルク計測装置３４が設けられ、それぞれ独立
した入力トルク信号がコントロール装置８に入力される
よう構成されている。前記各制御装置は、それぞれ、制
御シリンダ１０、制御弁１２及び電磁比例減圧弁１６を
含んでいる。これらの基本的構成及び作動は、図１に示
すものと実質的に同一であるので、ここでは、同一部分
に同一符号を示し、個々の説明は省略する。

【００１９】この可変容量ポンプの制御装置２の場合、
コントロール装置８は、エンジン４の回転数から決めら
れるエンジン４の出力トルクと、各入力トルク計測装置
３４によって計測された各入力トルク信号による可変容
量ポンプ６の各々の吸収トルクの和とを比較し、可変容
量ポンプ６の各々の吸収トルクの和がエンジン４の出力
トルクの範囲内で最大限となるよう設定して、指令信号
として出力するよう構成されている。この指令信号によ
り、各電磁比例減圧弁１６は、個別に制御されるので、
エンジン４の出力トルクの範囲を越えない範囲で、各可
変容量ポンプ６の吸収トルクを、個々に適切な値に設定
することができる。

【００２０】以上、この発明を、実施例に基づいて詳細
に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内において、さまざまな変形
あるいは修正ができるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上、一実施に基づいて説明したこの発
明によれば、次のような効果が得られる。 （１）コントロール装置により、可変容量ポンプの吸収
トルクを常に、エンジンの出力範囲を越えない最大値に
制御することが可能であるので、全圧力範囲にわたって
、エンジンの出力トルクを最大限有効に利用できる。 （２）可変容量ポンプの吸収トルクを直接的に計測する
よう構成されているので、可変容量ポンプの吸収トルク
の設定値変更の応答性が迅速となり、常にエンジンの出
力トルクに近い可変容量ポンプ出力トルクが期待でき、
エンジンの出力トルクを最大限有効に利用できる。 （３）複数の可変容量ポンプを一台のエンジンで駆動す
る場合、個々の可変容量ポンプの吸収トルクが正確に把
握できるので、各可変容量ポンプの吸収トルクの和が、
エンジンの出力を越えない範囲内において、個々の可変
容量ポンプの吸収トルクを、個々に所望の値に制御する
ことが可能となり、上記メリットは更に向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従って改良された可変容量ポンプの
制御装置の一実施例を示す概略図。

【図２】この発明に従って改良された可変容量ポンプの
制御装置の他の実施例を示す概略図。

【図３】入力トルク計測装置の一実施例を備えた斜板式
可変容量ポンプの断面概略図。

【図４】トルク−定制御を説明するためのＰ−Ｑ線図。

【図５】吸収トルク可変制御を説明するためのＰ−Ｑ線
図。

【符号の説明】

２　　可変容量ポンプの制御装置 ４　　エンジン（原動機） ６　　可変容量ポンプ ８　　コントロール装置 １０　　制御シリンダ １２　　制御弁 １４　　パイロットポンプ １６　　電磁比例減圧弁 ２０　　斜板 ３４　　入力トルク計測装置 ４６　　回転数検出装置 ４８　　外部装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エンジンと、該エンジンにより駆動さ
   れるよう該エンジンに連結された可変容量ポンプと、該
   可変容量ポンプの吐出流量を制御する制御装置と、該制
   御装置に指令信号を出力するコントロール装置とを備え
   、該可変容量ポンプには、入力トルク計測装置が設けら
   れ、該コントロール装置は、少なくとも、該入力トルク
   計測装置により計測される入力トルク信号と、該エンジ
   ンの回転数信号とが入力されるよう構成され、かつ、該
   エンジンの回転数から決められる該エンジンの出力トル
   クと、該入力トルク信号による該可変容量ポンプの吸収
   トルクとを比較し、該可変容量ポンプの吸収トルクが該
   エンジンの該出力トルクの範囲内で最大限となるよう設
   定して、該指令信号として出力するよう構成されたこと
   を特徴とする可変容量ポンプの制御装置。
2. 【請求項２】　　エンジンと、該エンジンにより駆動さ
   れるよう該エンジンに連結された複数個の可変容量ポン
   プと、該可変容量ポンプの各々の吐出流量を互いに独立
   して制御するよう、各々に関連して設けられた制御装置
   と、該制御装置の各々に指令信号を出力するコントロー
   ル装置とを備え、該可変容量ポンプの各々には、入力ト
   ルク計測装置が設けられ、該コントロール装置は、少な
   くとも、該入力トルク計測装置の各々により計測される
   入力トルク信号と、該エンジンの回転数信号とが入力さ
   れるよう構成され、かつ、該エンジンの回転数から決め
   られる該エンジンの出力トルクと、該入力トルク信号の
   各々による該可変容量ポンプの各々の吸収トルクの和と
   を比較し、該可変容量ポンプの各々の該吸収トルクの該
   和が、該エンジンの該出力トルクの範囲内で最大限とな
   るよう設定して、該指令信号として出力するよう構成さ
   れたことを特徴とする可変容量ポンプの制御装置。