JP5877616B2 - 可変容量ポンプの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブリードオフ油圧システムを利用している建設機械等の機械に適用される可変容量ポンプの制御方法に関する。

本出願人は、油圧ショベルなどの建設機械の分野において使用される油圧回路について、エンジンにより駆動され、かつ、外部からポンプ吐出流量を調整可能な可変容量ポンプに、複数のクローズドセンター型方向制御弁を介してそれぞれアクチュエータを接続し、クローズドセンター型方向制御弁がセンターバイパス型の方向制御弁の代わりとなるように、電気的演算により可変容量ポンプを制御する方法を特許文献１において提案している。

これは、従来のセンターバイパス型の方向制御弁を備えたブリードオフ油圧システムのブリードオフ特性部、すなわち、各アクチュエータへの圧力や流量を制御している部分を数学的に置き換えて、コントローラによる演算によって可変容量ポンプの吐出圧を制御するようにしたものである。従来の可変容量ポンプでは、可変容量ポンプによって圧送した制御油の一部を実際にタンクに戻しながら制御を行っていたために、可変容量ポンプを有効に活用できていなかったのであるが、コントローラによる演算によって、ブリードオフ特性を有しているかのように可変容量ポンプの吐出圧を制御することにより、方向制御弁からセンターバイパス通路を排除して、実際に必要な流量の制御油のみを吐出することが可能となっている。

特開２００７−２０５４６４号公報

特許文献１に記載の可変容量ポンプの制御方法においては、ポンプ吐出圧指示値（仮想ポンプ吐出圧指令Pidea）の演算をする際に、図７に示すように、エンジンの馬力Heをポンプ吐出圧指令Pideaにより除した値を上限としてポンプ吐出流量Qideaを制限する例が挙げられている。しかしながら、通常、可変容量ポンプは、図８に示す、ポンプの吐出圧Pと吐出流量Qとの関係を定義した特性曲線（以下、単に「特性曲線」と言う場合がある。）から分かるように、所定の圧力P1まではポンプの吐出流量Qを一定とし、圧力P1を超えると吐出圧Pと吐出流量Qの積が一定となるように制御が行われるようになっている。そのために、アクチュエータに供給される制御油の流量が小さく、かつ、吐出圧Pが圧力P1を超えているような状態においては、ポンプの吐出流量Qを増やすことができるにもかかわらず、ポンプ吐出圧指令Pideaを下げるような演算結果が得られ、ポンプ吐出流量Qを制限することになり、可変容量ポンプを有効に活用することができないおそれがあった。

一方、特許文献１に記載の可変容量ポンプの制御方法においては、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、エンジンの馬力を考慮しないでポンプ吐出圧指示値（ポンプ吐出圧指令Pidea）を演算する例も挙げられている。しかしながら、エンジンの馬力を全く考慮しない場合には、可変容量ポンプの負荷が高くなりすぎてエンストを生じるおそれがあった。

そこで、本発明は、クローズドセンター型方向制御弁を用いてコントローラによる演算によって可変容量ポンプを制御する方法において、エンストのおそれを回避しつつ可変容量ポンプを有効に活用することができる可変容量ポンプの制御方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決すべく、下記の通り解決手段を見いだした。
すなわち、本発明の可変容量ポンプの制御方法は、請求項１に記載の通り、エンジンにより駆動され、外部からポンプ吐出流量を調整可能であり、１つ又は複数のクローズドセンター型方向制御弁を介してアクチュエータが接続された１つ又は複数の可変容量ポンプを制御する方法において、前記可変容量ポンプの現在の吐出流量及び前記方向制御弁の操作量を検出し、前記エンジンの馬力が最大値を示す状態での前記可変容量ポンプの吐出圧と吐出流量との関係を定めた特性線上で、前記可変容量ポンプの現在の吐出流量に対応する第１の吐出圧の計算値を算出し、前記可変容量ポンプの現在の吐出流量を前記アクチュエータに流れるアクチュエータ流量とするとともに、前記操作量の増加に伴い減少するように設定されたクローズドセンター型方向制御弁の仮想のブリードオフ面積、及び、前記可変容量ポンプの現在の第２の吐出圧の計算値に基づいて、仮想のブリードオフ流量を決定し、前記可変容量ポンプの仮想の吐出流量から、前記アクチュエータ流量及び前記仮想のブリードオフ流量を減算することにより得られた値が０に収束するように、前記可変容量ポンプの第２の吐出圧の計算値を算出し、前記第１の吐出圧の計算値又は第２の吐出圧の計算値の何れか小さい方の値に基づいて前記可変容量ポンプを制御することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変容量ポンプの制御方法において、前記エンジンに、前記可変容量ポンプが複数台接続され、前記可変容量ポンプのそれぞれに、１つ又は複数の前記クローズセンター型方向制御弁を介して１つ又は複数の前記アクチュエータが接続されている場合に、それぞれの前記可変容量ポンプへ分配する前記エンジンの馬力の比率を、予め、あるいは、それぞれの前記クローズドセンター型方向制御弁の操作量に応じて、決定し、前記分配された各馬力とそれぞれの前記可変容量ポンプの現在の吐出流量から前記第１の吐出圧の計算値を算出することを特徴とする。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の可変容量ポンプの制御方法において、それぞれの前記可変容量ポンプ毎に、前記分配された馬力から、それぞれの前記可変容量ポンプの現在の吐出流量と、前記第１の吐出圧の計算値又は第２の吐出圧の計算値の何れか小さい方の値と、を積算して得られた値を減算して、それぞれの前記可変容量ポンプ毎の余剰の馬力を算出し、１つの可変容量ポンプの余剰の馬力を、他の可変容量ポンプの前記分配された馬力に加算して得られた馬力を基に、前記第１の吐出圧の計算値を算出することを特徴とする。

なお、本明細書において、「クローズドセンター型方向制御弁」とは、スプールがニュートラルポジションにおいて、制御油をバイパスしないように構成された弁をいうものとする。また、「センターバイパス型の方向制御弁」とは、スプールがニュートラルポジションにおいて、制御油をバイパスするように構成された弁をいうものとする。また、「ネガティブ型」とは、入力値に対して出力値が漸次減少するものをいい、「ポジティブ型」とは、入力値に対して出力値が漸次増大するものをいう。

本発明の可変容量ポンプの制御方法によれば、エンストのおそれがない状態においては、エンジンの馬力演算を考慮しないでポンプ吐出圧指示値が求められ、可変容量ポンプを有効に活用することができる。また、可変容量ポンプの負荷が大きく、エンストのおそれがある状態においては、エンジンの馬力を考慮して、ポンプ吐出圧指示値が求められ、エンストを防ぐことができる。
さらに、操作状況に応じて各ポンプへの馬力の配分を変えるようにした場合には、各アクチュエータに対して優先度を持たせることが可能になり、操作性の改善が見込め、エンジンの馬力をさらに有効に活用することができるようになる。

本発明の第１の実施の形態の可変容量ポンプの制御方法を説明するための油圧回路図である。 図１の制御を説明するためのブロック図である。 図２の一点鎖線Ａで囲まれた部分の説明図である。 本発明の第２の実施の形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第３の実施の形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第３の実施の形態の変形例を説明するためのブロック図である。 従来のブリードオフ特性演算を説明するためのブロック図である。 ポンプの吐出圧と吐出流量との関係を定義した特性曲線を示す図である。 従来のブリードオフ特性演算を説明するためのブロック図である。

以下、本発明の可変容量ポンプの制御方法にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
１．油圧回路の全体的構成
まず、本発明の第１の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法を適用可能な油圧回路の一構成例について説明する。

図１は、複数の油圧アクチュエータ１ａ，１ｂの作動を制御する油圧ショベル等に適用される油圧回路の基本的な一例を示している。各アクチュエータ１ａ，１ｂは、エンジンＥにより駆動される可変容量ポンプ２の吐出回路３にクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂを介して接続されている。可変容量ポンプ２は斜板等のポンプ容量制御機構を備えたアキシャルピストンポンプ等の公知のものである。

ポンプ圧力制御装置６の入力側には、指令入力としてのソレノイド駆動アンプ５の出力とフィードバック入力としての可変容量ポンプ２の吐出側圧力が接続され、ポンプ圧力制御装置６の出力側には、コントロールピストン７が接続される。

ポンプ圧力制御装置６は、コントロールバルブ６ｂと、ネガティブ型電磁比例弁６ｃとを備えている。コントロールバルブ６ｂのスプールの両端には可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出圧Prealと、バネ６ｄの弾性力と、ネガティブ型電磁比例弁６ｃにより制御される圧力信号P’cとが作用するが、スプールの両端には適当なる面積差が与えられており、コントロールバルブ６ｂは然るべく、それらのバランスにより制御されている。

ネガティブ型電磁比例弁６ｃは、比例リリーフ弁として機能する弁であり、バネ力と、これに対向する入力側の圧力信号P’cと、コントローラ１２による制御信号P’tgtに基づいて入力される制御電流に比例して可変される比例ソレノイド６ａが発生する力とのバランスで制御される。

また、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂは、スプールを移動させる比例ソレノイド８を備えたもので、電気ジョイスティック等の操作レバー９により、コントローラ１２を介してソレノイド駆動アンプ１３を作動させると、操作レバー９の傾角に応じて比例ソレノイド８が励磁される。これにより、所望の位置にクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂのスプールが移動し、アクチュエータポート１０をその移動距離に応じた開口面積に制御する。その結果、開口面積に応じた流量の制御油がアクチュエータ１ａ，１ｂに供給される。

各クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂを操作するための操作レバー９の傾角などの指令量、又は各クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂのスプールの移動量は、センサで電気的に検出され、その指令量又は移動量は各クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量に基づく操作量信号Sとされる。図１の例では、操作レバー９から、コントローラ１２を介して、ソレノイド駆動アンプ１３へ送信される指令電気信号が操作量信号Sとして使用されるようになっている。

ただし、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂは実際にはブリードオフ流路のないバルブであり、回路上のわずかな制御油の漏れを無視すれば、可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出流量（現在の吐出流量）Qrealとアクチュエータ流量Qaとはほぼ等しくなる。本実施の形態で説明する油圧回路では、１つの可変容量ポンプ２に複数のアクチュエータ１ａ，１ｂが接続されたものとなっており、アクチュエータ流量Qaとは、すべてのクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂにおいてアクチュエータポート１０を介してアクチュエータ１ａ，１ｂに供給される制御油の流量の総和を意味することとなる。

本実施の形態では、可変容量ポンプ２に傾転量センサ１１が設けられ、傾転量センサ１１で検出される傾転量に可変容量ポンプ２の回転数を乗ずることにより、実ポンプ吐出流量Qrealを算出することができる。クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂからの制御油の漏れはほとんどないことから、算出された実ポンプ吐出流量Qrealの値をアクチュエータ流量Qaの推定値Qai（以下、「推定アクチュエータ流量Qai」という。）として用いることができる。

なお、実ポンプ吐出流量Qrealを検出する方法としては、例えば、可変容量ポンプ２が斜板式可変容量ポンプやラジアルポンプである場合には、ポテンショメータ等を使用して、実ポンプ吐出流量Qrealを検出することも可能である。

本実施の形態において、コントローラ１２は、Ａ／Ｄ変換器１２ａ、演算器１２ｂ、Ｄ／Ａ変換器１２ｃを備えて構成されている。コントローラ１２では、コントローラ１２に入力される各種の電気信号に基づいて演算処理が行われる。演算器１２ｂは、図２の点線Ｂ内にブロック図で示す演算処理を実行する。

２．可変容量ポンプの制御方法
次に、コントローラ１２による演算処理によって実行される可変容量ポンプ２の制御方法について具体的に説明する。

本実施の形態において、コントローラ１２は、可変容量ポンプ２の最大吐出圧Pmaxと、可変容量ポンプ２の吐出圧Pと吐出流量Qとの関係を規定した特性曲線に基づいて求められる第１の仮想吐出圧（第１の吐出圧の計算値）Pidea1と、操作量信号Sに基づいて求められる第２の仮想吐出圧（第２の吐出圧の計算値）Pidea2とを比較し、得られた最小値をポンプ吐出圧指示値Ptgtとして、可変容量ポンプ２の制御を行う。

なお、可変容量ポンプ２の最大吐出圧Pmaxを比較対象に含めているのは、可変容量ポンプ２の最大吐出圧Pmax以上の吐出圧が、可変容量ポンプ２のポンプ吐出圧指示値Ptgtとして指示されないようにするためのものである。ただし、最大吐出圧Pmaxは、本発明を実施する限りにおいては必ずしも必要なものではない。

第１の仮想吐出圧Pidea1は、可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出流量Qrealに基づき、エンジンの馬力演算から求められるものである。具体的に、上述のとおり実ポンプ吐出流量Qrealは、傾転量センサ１１で検出した傾転量に可変容量ポンプ２の回転数を乗じて求めることができる。そして、この実ポンプ吐出流量Qrealを、可変容量ポンプ２の吐出圧Pと吐出流量Qとの関係を規定した特性曲線に基づき、第１の仮想吐出圧Pidea1に変換する。この可変容量ポンプ２の吐出圧Pと吐出流量Qの積はエンジンの馬力を表すものであり、この第１の仮想吐出圧Pidea1は、エンジンの馬力の観点から可変容量ポンプ２の吐出流量Qの上限を設定しようとするものである。なお、特性曲線は、例えば、所定の圧力P1までは、吐出圧Pに対して一定の吐出流量Qとなるようにし、圧力P1を超えた領域において、吐出圧Pと吐出流量Qの積が一定となるものとすることが好ましい。

第２の仮想吐出圧Pidea2は、特性曲線に基づいて第１の仮想吐出圧Pidea1を求めるプロセスとは別のプロセスにより、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量信号Sに基づき、図２の一点鎖線Ａ内に示される演算処理によって求められる。図２の一点鎖線Ａ内の演算処理の一例を、図３を参照して具体的に説明する。

まず、可変容量ポンプ２の仮想ポンプ吐出流量Qideaは所定値に定められる。後述するように、第２の仮想吐出圧Pidea2は、仮想ポンプ吐出流量Qideaから、推定アクチュエータ流量Qai及び仮想ブリードオフ流量Qbを減算した流量値ΔQに基づいてクローズドループで演算されるものであるために、仮想ポンプ吐出流量Qideaの値は適宜設定して構わない。例えば、可変容量ポンプ２の最大吐出流量Qmaxは既知数であるので、この値を使用することができる。本実施の形態においては、可変容量ポンプ２の最大吐出流量Qmaxを仮想ポンプ吐出流量Qideaとして用いている。

次いで、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量信号Sの入力を受け付け、予め記憶しておいた仮想ブリードオフ特性に基づき、操作量信号Sに相当するクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの仮想のブリードオフ流路の開口面積Abを求める。図３では図示を省略しているが、複数のクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量信号Skの入力を受け付け、それらの総和S1+S2+・・・Snを、合計の操作量信号Sとしている。この際、個々の入力に重み付けを行ったり、適当な演算処理を行ったりしても良い。

求められた仮想の開口面積Abに、この時点で算出されている第２の仮想吐出圧Pidea2の平方根を乗算し、更に、センターバイパス型方向制御弁の流量係数Kqを乗じて仮想のブリードオフ流量Qbを求める。もちろん、実際のクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂはブリードオフ流路のないクローズドセンター型のものであり、この仮想のブリードオフ流路の開口面積Abは演算上の値である。この仮想ブリードオフ特性は、使用するクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂにおける仮想の開口面積Abと操作量信号Sとの関係を、従来のブリードオフ油圧システムにおけるセンターバイパス型方向制御弁のブリードオフ特性と同様の設計方法を用いて、予め求めておくことにより定められる。

そして、仮想ポンプ吐出流量Qideaから、推定アクチュエータ流量Qaiと仮想のブリードオフ流量Qbとを減算して流量値ΔQ（ΔQ=Qidea-Qai-Qb）を求める。このとき、実際には、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂからの制御油の漏れはほとんどないために、漏れ量を０とすれば、可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出流量Qrealとアクチュエータ流量Qaは等しくなる。したがって、実ポンプ吐出流量Qrealの値を推定アクチュエータ流量Qaiとして用いることができる。求められた流量値ΔQをデジタルフィルタ等を使用して、ポンプ配管系の配管圧縮係数C’pにより除算するとともに積分することにより、第２の仮想吐出圧Pidea2を算出することができる。

このようにして、コントローラ１２は、第１の仮想吐出圧Pidea1及び第２の仮想吐出圧Pidea2を求めた後、第１の仮想吐出圧Pidea1と、第２の仮想吐出圧Pidea2と、可変容量ポンプ２の最大吐出圧Pmaxとを比較し、そのうちの最小値をポンプ吐出圧指示値Ptgtとする。そして、コントローラ１２は、ポンプ吐出圧指示値Ptgtをポンプの最大吐出圧Pmaxから減算することによって反転させた制御信号P’tgtに基づいて、可変容量ポンプ２の吐出圧をクローズドループ制御する。

すなわち、ソレノイド駆動アンプ５は、コントローラ１２の制御信号P’tgtを受けてネガティブ型電磁比例弁６ｃの比例ソレノイド６ａの励磁を強弱する。その結果、その励磁の大きさに反比例して、換言すれば、ポンプ吐出圧指示値Ptgtにしたがってネガティブ型電磁比例弁６ｃの圧力が比例的に制御され、それによって、コントロールバルブ６ｂが操作される。その結果、コントロールピストン７がポンプ容量制御機構を動かし、ポンプ容量、すなわち、ポンプ吐出流量が大小に制御される。その結果、可変容量ポンプ２の吐出圧力が大小に制御され、ネガティブ型電磁比例弁６ｃの圧力に対抗してコントロールバルブ６ｂが操作されることとなる。このように、ポンプ吐出圧はクローズドループ制御されているために、実ポンプ吐出圧Prealはポンプ吐出圧指示値Ptgtの値に略等しくなる。

なお、本実施の形態においては、ネガティブ型の電磁比例弁６ｃが使用されており、制御信号P’tgtが出力されない時に最大圧で可変容量ポンプ２を駆動することができる。ただし、ネガティブ型電磁比例弁の代わりにポジティブ型電磁比例弁を用いるようにしてもよい。この場合、ポンプ吐出圧指示値Ptgtを反転させるプロセスが省略され、ポンプ吐出圧指示値Ptgtと制御信号P’tgtが等しいものとして扱われる。

本実施の形態において、大部分の操作領域、すなわち、エンストのおそれがない状況下では、第１の仮想吐出圧Pidea1よりも小さい値の第２の仮想吐出圧Pidea2がポンプ吐出圧指示値Ptgtとなって制御が行われる。第２の仮想吐出圧Pidea2をポンプ吐出圧指示値Ptgtとする可変容量ポンプ２の制御は以下のように行われる。

例えば、操作レバー９が操作されていないときには、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂは中立位置にあり、コントローラ１２には操作量信号Sとしてゼロが入力される。この場合、コントローラ１２で演算される仮想のブリードオフ流路の開口面積Abは最大になるから、第２の仮想吐出圧Pidea2、すなわち、ポンプ吐出圧指示値Ptgtは小さな値になる。ポンプ吐出圧指示値Ptgtに基づき可変容量ポンプ２は制御油を吐出するが、ポンプ配管系の吐出回路３の実ポンプ吐出圧Prealをポンプ吐出圧指示値Ptgtにまで圧縮し、昇圧させたのちは、実ポンプ吐出流量Qrealは回路のわずかな漏れ分しか必要としなくなる。

一方、操作レバー９が操作されてクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂが切換位置方向に操作されると、コントローラ１２で演算される仮想のブリードオフ流路の開口面積Abは小さくなる。そうすると、仮想ブリードオフ流量Qbが小さくなるために流量値ΔQが大きくなり、それが積分された結果、ポンプ吐出圧指示値Ptgtは大きくなっていく。その結果、ある操作量において仮想ブリードオフ流量Qbは大きくなっていき、流量値ΔQがゼロに収束するため、仮想ポンプ吐出流量Qideaと仮想ブリードオフ流量Qbが釣合うポンプ吐出圧指示値Ptgtに収束し、平衡する。このとき、ポンプ吐出圧指示値Ptgtに基づき可変容量ポンプ２は制御油を吐出するが、操作レバー９が操作されていないときと同様、実ポンプ吐出流量Qrealは、回路のわずかな漏れ分しか必要としない。

仮に、実ポンプ吐出圧Prealがアクチュエータ１ａ，１ｂの負荷圧よりも高ければ、アクチュエータ１ａ，１ｂが移動し、制御油が流れ始める。そうすると、実ポンプ吐出圧Prealをポンプ吐出圧指示値Ptgtに保持すべく実ポンプ吐出流量Qrealが増大し、アクチュエータの移動速度が増すため、推定アクチュエータ流量Qaiは大きくなり、流量値ΔQは負の値となって小さくなっていく。そのため、ポンプ吐出圧指示値Ptgtは減少していき、仮想のブリードオフ流量Qbは小さくなる。そして、ポンプ吐出圧指示値Ptgtひいては実ポンプ吐出圧Prealが下がることによりアクチュエータの加速度が低下し、徐々に操作量に見合ったアクチュエータ速度を維持する実ポンプ吐出流量Qreal及び実ポンプ吐出圧Prealに収束し、平衡する。この間、ブリードオフ動作は、コントローラ１２内で演算のみでなされ、実ポンプ吐出流量Qrealは、回路上の漏れを無視すれば、アクチュエータ１ａ，１ｂに供給された分に限られる。

従って、実際にはブリードオフ流量が流れないからポンプ効率に無駄がなく、また、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂにブリードオフ流路が不要であるからその構成も簡単で安価になり、操作性も良くなる。また、ポンプの吐出流量がエンジンの馬力特性によって制限を受けることもないために、ポンプ効率はさらに良好なものとなっている。

一方、第２の仮想吐出圧Pidea2をポンプ吐出圧指示値Ptgtとして制御が行われる中で、エンジンの負荷が大きい状態にもかかわらず可変容量ポンプ２の吐出流量を増やし続けようとすると、エンストを生じるおそれがある。しかしながら、そのような場合には、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量信号Sに基づいて計算される第２の仮想吐出圧Pidea2が、エンジンの馬力特性に基いて計算される第１の仮想吐出圧Pidea1を上回ることになり、第１の仮想吐出圧Pidea1をポンプ吐出圧指令Ptgtとして制御が行われることとなる。したがって、本実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法では、エンストのおそれがある場合には、ポンプ吐出圧指示値Ptgtが第１の仮想吐出圧Pidea1に切り換えられるために、エンストの発生を免れることができる。

３．第１の実施の形態の方法による効果
以上のように、本実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法にしたがって可変容量ポンプ２の制御を行うことによって、大部分の操作領域、すなわち、エンストのおそれがない状態においては、第１の仮想吐出圧Pidea1よりも小さい値の第２の仮想吐出圧Pidea2がポンプ吐出圧指示値Ptgtとなって制御が行われる。この第２の仮想吐出圧Pidea2自体は、エンジンの馬力を考慮しないで求められるものであるために、可変容量ポンプ２の効率を最大限に活用することができる。一方、エンジンの負荷が高い場合においては、算出される第２の仮想吐出圧Pidea2が第１の仮想吐出圧Pidea1を上回るために、第１の仮想吐出圧Pidea1がポンプ吐出圧指示値Ptgtとなって制御されることとなる。したがって、エンストが発生しやすい状況においては、エンジンの馬力に基づいて可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出流量Qrealが抑えられるために、エンストを防ぐことができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法は、図１と同様に、複数のアクチュエータ１ａ，１ｂ，・・・１ｎを用いて構成された油圧回路において、第２の仮想吐出圧Pidea2の演算方法が第１の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法の場合と異なっている。以下、図４のブロック図を参照して、本実施の形態の可変容量ポンプの制御方法について説明する。

図４は、第２の仮想吐出圧Pidea2の別の演算方法を説明するために示す図であり、図２の一点鎖線Ａ内に示される、コントローラ１２による演算処理を示すものである。
この図４において、コントローラ１２は、複数のクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂ，・・・，４ｎの操作量Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｋ，・・・，Ｓｎの入力を受け付け、それらについて、仮想のブリードオフ特性に相当するクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂ，・・・，４ｎの全体としての仮想のブリードオフ流路の開口面積Abを下記式を用いて合成演算により求める。なお、式中のAbkは、それぞれのクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂ，・・・，４ｎの仮想のブリードオフ面積Abkを指しており、各操作量信号Skと相関関係を有する値であることはすでに述べたとおりである。

このようにして仮想のブリードオフ流路の開口面積Abを合成演算する以外は、第１の実施の形態で説明した第２の仮想吐出圧Pidea2の演算方法と同様に、仮想の開口面積Abに、この時点で算出されている第２の仮想吐出圧Pidea2の平方根を乗算し、更に、センターバイパス型方向制御弁の流量係数Kqを乗じて仮想のブリードオフ流量Qbを求める。

本実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法にしたがって可変容量ポンプ２の制御を行うことにより、大部分の操作領域、すなわち、エンストのおそれがない状態においては、第１の仮想吐出圧Pidea1よりも小さい値の第２の仮想吐出圧Pidea2がポンプ吐出圧指示値Ptgtとなって制御が行われ、個別のアクチュエータの要求特性に合わせた操作性を得ることができる。この第２の仮想吐出圧Pidea2自体は、エンジンの馬力を考慮しないで求められるものであるために、可変容量ポンプ２の効率を最大限に活用することができる。一方、エンジンの負荷が高い場合においては、算出される第２の仮想吐出圧Pidea2が第１の仮想吐出圧Pidea1を上回るために、第１の仮想吐出圧Pidea1がポンプ吐出圧指示値Ptgtとなって制御されることとなる。したがって、エンストが発生しやすい状況においては、エンジンの馬力に基づいて可変容量ポンプ２の実ポンプ吐出流量Qrealが抑えられるために、エンストを防ぐことができる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法は、エンジンに対して可変容量ポンプが複数台接続され、可変容量ポンプのそれぞれに、クローズドセンター型方向制御弁を介してアクチュエータが接続された可変容量ポンプを制御する方法にかかるものである。

本実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法においては、可変容量ポンプの吐出圧Pと吐出流量Qとの関係を規定した特性曲線に基づいて求められる第１の仮想吐出圧Pidea1の求め方以外は、第１の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法の場合と同様に実施することができる。以下、図５に基づいて、本発明の第３の実施の形態について説明する。

なお、本実施の形態のように、油圧回路上に複数の可変容量ポンプを備えている場合においては、それぞれの可変容量ポンプごとに、第１の仮想吐出圧Pidea1、第２の仮想吐出圧Pidea2、及びポンプ吐出圧指示値Ptgtを求めることとなる。

図５は、本実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法における、コントローラによる第１の仮想吐出圧Pidea1の演算方法を説明するために示す図であって、図２のブロック図中における「馬力演算」として示された部分の変形例を示したものである。図示したものでは、エンジンに接続される可変容量ポンプ２ａ，２ｂの数を２個としている。また、説明を簡単にするために、可変容量ポンプ２ａ，２ｂ毎に、それぞれ１個のクローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂ及びアクチュエータ１ａ、１ｂが接続されているものとする。この図５の例においては、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂに、予め０．５ずつの比率で馬力を配分するようにしている。そして、コントローラ１２は、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂに分配された各馬力と、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂの実ポンプ吐出流量Qrealとからそれぞれの可変容量ポンプ２ａ，２ｂの第１の仮想吐出圧Pidea1を算出するようにしている。

また、図５の例では、コントローラ１２は、それぞれの可変容量ポンプ２ａ，２ｂ毎に、分配された馬力から、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂの実ポンプ吐出流量Qrealとポンプ吐出圧指示値Ptgtとを積算して得られた値を減算して、それぞれの可変容量ポンプ２ａ，２ｂ毎の余剰の馬力を算出する。そして、１つの可変容量ポンプ２ａ（２ｂ）に分配された馬力に、他の可変容量ポンプ２ｂ（２ａ）の余剰の馬力を加算して、当該１つの可変容量ポンプ２ａ（２ｂ）が利用可能な馬力の値としている。

この構成によれば、第１の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法による効果と併せて、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂに分配された馬力の余剰分を、有効に活用することができるという効果を得ることができる。
なお、１つのエンジンに接続する可変容量ポンプの数は３個以上であってもよく、この場合においても、１つの可変容量ポンプにおける余剰の馬力を、他の可変容量ポンプにおいて有効活用することができるようになる。

また、図６は、第３の実施の形態の応用例について説明するために示す図である。この図６の例では、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂに分配するエンジンの馬力の比率を予め定めるのではなく、クローズドセンター型方向制御弁４ａ，４ｂの操作量に応じて決定するようにしている。このとき、可変容量ポンプ２ａ，２ｂごとに重み付けを行ったり、適当な演算処理を行ったりしても良い。この変形例の構成によれば、各可変容量ポンプ２ａ，２ｂに接続されたアクチュエータ１ａ、１ｂ毎の操作量を反映して、負荷圧の高い、あるいは、操作上優先度の高いアクチュエータが接続されている可変容量ポンプ２ａ，２ｂが使用可能な馬力の割合が調整されるようになる。したがって、操作性が改善され、エンジンの馬力を有効に活用することができるようになり、可変容量ポンプ２ａ，２ｂをさらに有効に活用することができるようになる。

以上のように、第３の実施の形態にかかる可変容量ポンプの制御方法によれば、第１の実施の形態の方法による効果と併せて、さらに、エンジンの馬力を有効に活用することができるという効果を得ることができる。
なお、エンジンに接続された複数の可変容量ポンプのうちの一つ又は複数に対して、複数のアクチュエータが接続されていてもよい。この場合、第２の実施の形態における第２の仮想吐出圧Pidea2の演算方法を適宜組み合わせて実施することができる。

［他の実施の形態］
以上説明した第１〜第３の実施の形態は、本発明の実施の形態の一例を示したものにすぎず、これらの実施の形態は、本発明の目的の範囲内において適宜変形することが可能である。

例えば、可変容量ポンプの吐出流量をアクチュエータの操作量に応じて二次関数的に増大させるようにすれば、１つのアクチュエータを単独操作する時にはメータイン絞り部での抵抗を減少させ、エネルギー損失を回避し、複合操作時はメータインでの分流制御効果を高め、負荷の異なるアクチュエータの複合操作が可能となる（図５及び図６においてフローレートが加味されている部分を参照）。

Claims (3)

1. エンジンにより駆動され、外部からポンプ吐出流量を調整可能であり、１つ又は複数のクローズドセンター型方向制御弁を介してアクチュエータが接続された１つ又は複数の可変容量ポンプを制御する方法において、
   前記可変容量ポンプの現在の吐出流量及び前記方向制御弁の操作量を検出し、
   前記エンジンの馬力が最大値を示す状態での前記可変容量ポンプの吐出圧と吐出流量との関係を定めた特性線上で、前記可変容量ポンプの現在の吐出流量に対応する第１の吐出圧の計算値を算出し、
   前記可変容量ポンプの現在の吐出流量を前記アクチュエータに流れるアクチュエータ流量とするとともに、前記操作量の増加に伴い減少するように設定されたクローズドセンター型方向制御弁の仮想のブリードオフ面積、及び、前記可変容量ポンプの現在の第２の吐出圧の計算値に基づいて、仮想のブリードオフ流量を決定し、前記可変容量ポンプの仮想の吐出流量から、前記アクチュエータ流量及び前記仮想のブリードオフ流量を減算することにより得られた値が０に収束するように、前記可変容量ポンプの第２の吐出圧の計算値を算出し、
   前記第１の吐出圧の計算値又は第２の吐出圧の計算値の何れか小さい方の値に基づいて前記可変容量ポンプを制御することを特徴とする可変容量ポンプの制御方法。
2. 前記エンジンに、前記可変容量ポンプが複数台接続され、前記可変容量ポンプのそれぞれに、１つ又は複数の前記クローズセンター型方向制御弁を介して１つ又は複数の前記アクチュエータが接続されている場合に、
   それぞれの前記可変容量ポンプへ分配する前記エンジンの馬力の比率を、予め、あるいは、それぞれの前記クローズドセンター型方向制御弁の操作量に応じて、決定し、
   前記分配された各馬力とそれぞれの前記可変容量ポンプの現在の吐出流量から前記第１の吐出圧の計算値を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変容量ポンプの制御方法。
3. それぞれの前記可変容量ポンプ毎に、前記分配された馬力から、それぞれの前記可変容量ポンプの現在の吐出流量と、前記第１の吐出圧の計算値又は第２の吐出圧の計算値の何れか小さい方の値と、を積算して得られた値を減算して、それぞれの前記可変容量ポンプ毎の余剰の馬力を算出し、
   １つの可変容量ポンプの余剰の馬力を、他の可変容量ポンプの前記分配された馬力に加算して得られた馬力を基に、前記第１の吐出圧の計算値を算出することを特徴とする請求項２に記載の可変容量ポンプの制御方法。

Images