JP2001214904A - 油圧バルブ組立体の飽和防止システムおよび方法 - Google Patents

油圧バルブ組立体の飽和防止システムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 作業機械の油圧システムにおいて起りつつあ
る飽和状態を検出し、防止するための制御システムを開
示する。 【解決手段】 油圧システムは、油圧ポンプと、ポンプ
から複数の作業要素へ流体を制御して通すための複数の
制御バルブとを含んでおり、電子コントローラは、オペ
レータ入力装置の作用によりオペレータによって要求さ
れた最高の負荷がかけられた要素の圧力と前記ポンプの
圧力との比較に基いて、適切な信号を制御バルブに出力
し、ポンプの実際のマージン圧力が確定されたマージン
圧力より小さいときに、いくつかの種類のバルブ優先方
式に従って、制御バルブへの流体流れを制限するように
なっている。本発明の制御システムと方法は、起りつつ
ある完全飽和状態の始まりを検出し、さらなる飽和状態
を防止し、その結果発生するバルブの閉塞を制限するよ
うに適切な処理を行う初期警告システムとして機能す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、油圧バ
ルブ制御に関する。より詳細には、本発明は、油圧シス
テムのマージン圧を監視して起りつつある飽和状態を検
出し、さらにこれ以上の飽和状態を制限させるようにシ
ステムを制御する手段を実行するためのシステムと方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の作業要素を利用する流体システム
の作動において、作業要素は、関連した油圧流体ポンプ
から大きな容積の流体を必要とすることが多い。作業要
素が油圧ポンプ容量より大きい割合で流体を要求する状
況が発生すると、流れ限界すなわち飽和状態が発生す
る。完全飽和状態はポンプ圧が、作業要素における圧力
とほぼ同じである地点で発生する。
【０００３】特定の機械用途に基いて、油圧システムが
一定の要素優先のままである場合には、作業要素の流れ
要求がポンプの流れ容量を越えることがある。この状態
において、作業要素の制御は深刻に制限されることにな
る。この状態を回避したり、打ち勝つためにオペレータ
が入力を正確に調整しようする試みは、多くの場合、劣
化した生産性に導くことになる。例えば、種散布用具を
用いる農業用トラクターは列の端に近づき、回転しよう
とすると、種散布用具が種をまき続けるように用具は上
昇している。電気油圧式ポンプに関する要求が、ポンプ
が作り出すことができるものより大きい場合には、ポン
プ流れが種まき用具のリフティングを制御するバルブに
戻るので、別のバルブが閉塞することになる。閉塞した
バルブの１つが種まきを制御するバルブである場合に、
種がまかれていない所定領域の土地が作られることにな
る。より低い荷重要求状態で、ポンプ流れをバルブに供
給するようにいくつかのより大きな負荷がかけられるバ
ルブを閉塞させる工程は、飽和状態を作り出す。さらに
掘削機に関する自動掘削サイクルのように自動機能は、
このような機械を作動できない。飽和が自動機能サイク
ル中に発生する間、機械は止まったり、機能を不正確に
実行することになる。
【０００４】流れ飽和の問題を解決するための既知の試
みは、優先システムと圧力補償システムを含む。前者の
解決策は所定のシステムにおける全ての他のバルブに対
し１つのバルブを優先する。別のバルブは閉塞している
が、バルブの１つはポンプの流れを受け取る。例えば、
複数の制御バルブはポンプから複数の各作業要素に流体
を通すことができる。これに応答して、予めプログラム
されたコントローラが、流体をポンプから各制御バルブ
に分散し、例えば各制御バルブのステムを選択的に位置
決めすることによって、各バルブを通る流量を制御する
のに判断されることに応答して、コントローラが制御信
号を各制御バルブに送信するようにする優先度を判断す
る。後者の解決策、圧力補償システムにおいて、負荷要
求が、油圧ポンプが供給できる場合を超過するとき、シ
ステム内の制御バルブ全てに流れを戻す比例的縮小があ
る。
【０００５】飽和状態を処理する別の既知のシステム
は、より多くの出力流れをバルブに与えようとする試み
において、単にポンプの速度を早くする段階を含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】飽和問題を解決するた
めの既知の方法のいずれもが、飽和状態が完全に発生す
るまえに飽和問題に直面し解決したものはない。すなわ
ち、従来の方法は、飽和状態を予測しようとしないで、
バルブ閉塞を防ぐように流体流れを制限しようとしなか
った。むしろ、従来は、この状態が完全に展開されバル
ブが完全に、または一部閉塞されたときだけ飽和問題を
解決しようとしてきたのである。
【０００７】このように本発明は、上述の問題の１か、
２以上を解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】所定タイプのバルブ優先
機構を実行するための本発明のシステムと方法は、シス
テム制御が劣化するまでに飽和状態を予測するために、
複数の流体バルブを有する油圧システムを監視できる。
本発明のシステムは、実際のマージン圧を減少させる進
行を阻止して、飽和状態を防ぐようにシステムの順応性
を初期化し、このような飽和によって発生するような、
作業要素性能レベルにおける相当に顕著な減少を防ぐよ
うになっている。本発明のシステムは、マージン圧力に
おける減少を知らせ、いかなるバルブにも悪影響を及ぼ
す前に、バルブの予期しない閉塞を防ぐように流体流れ
を制限することによって、バルブ閉塞を防ぐための早い
段階における警告システムである。
【０００９】より詳細には、本発明のシステムと方法
は、実際のマージン圧力を常時監視し、この実際のマー
ジン圧力と予め設定された、例えば所定の確定されたマ
ージン圧力との比較によって、実際のマージン圧力が確
立マージン圧力以下に降下し始めたということが判断さ
れると、飽和状態の開始を検出できる。「マージン圧力」
とは、ポンプが可能な最高供給圧力とオペレータにより
要求される最高負荷圧力との差であることに留意する。
確立マージン圧力はオペレータにより命令される圧力レ
ベルと、システムポンプの最高能力に基いて利用できる
圧力レベルとの緩衝領域を形成するようになっているレ
ベルに設定される。本発明の常時反復する監視サイクル
の間、わずかなマージン圧力不足が検出されると、即座
な修正が、システムの様々なバルブへの優先流れすなわ
ち比例的縮小流れを実行するような所定の構造にしたが
って実行される。
【００１０】本発明の１態様において、作業機械の油圧
システムにおいて起りつつある飽和状態を検出、回避す
るための制御システムと方法が開示されており、該油圧
システムは、加圧状態でシステムへ流体を供給するため
の油圧ポンプとポンプから複数の作業要素までの流体流
れを制御する複数の制御バルブを含んでいる。本発明の
制御システムは、作業要素の作動を制御するように作用
可能な少なくとも１つのオペレータ入力装置と、オペレ
ータ入力装置と各制御バルブの双方に結合された電子コ
ントローラとを含んでおり、コントローラは各作業要素
の少なくとも一つへの命令された流体流れを表すオペレ
ータ入力装置からシンゴウを受信するように作用可能で
あり、さらに、オペレータ入力装置から受信した信号に
基いて各作業要素への流体流れを制御するように各制御
バルブへ信号を出力するように制御可能である。本発明
の教示にしたがって、コントローラは、オペレータ入力
装置の作動を通じて要求されたコマンドされた流体流れ
の合計に応じて油圧ポンプの実際のマージン圧力を求め
るように作用可能であり、コントローラはさらにポンプ
の実際のマージン圧力と確立されたマージン圧力を比較
し、適切な信号を制御バルブに出力して、ポンプの実際
のマージン圧力が確立マージン圧力より小さいときに各
作業要素へ所定の流体流れを流すように作用できる。
【００１１】本発明の別の態様において、システムのマ
ージン圧力を監視するほかに、コントローラは、オペレ
ータ入力装置の作動に応答して、各作業要素への全コマ
ンド流体流れを判断し、現在のポンプ速度に基いて最高
ポンプ流れを求め、全コマンドされた流体流れを最高ポ
ンプ流れ能力と比較し、適当な信号を制御バルブに出力
して、全コマンド流量が最高コマンドポンプ流れより大
きいときに、各作業要素への所定の流量を確立するよう
に制御バルブに適切な信号を出力するように作用可能で
ある。
【００１２】
【発明の実施の形態】図を参照すると、特に図１を参照
すると、符号１０は、作業機械に関連する複数の作業要
素への流体流れを制御するように、本発明の教示に従っ
て構成された電気油圧システムである。作業機械はエン
ジン（図示せず）と、従来の方法でエンジンにより駆動
される少なくとも１つのポンプ１２を有する少なくとも
１つの流体回路を有する。例えば、図１４,１６および
１８に図示するように複数の制御バルブが、ポンプ１２
から、作業要素２０，２２および２４のような複数の各
作業要素に流体を制御して通す。制御バルブ１４，１６
および１８は流体流れが電気信号によって制御されるよ
うに電気的に作用できる。
【００１３】システム１０は、図１に図示するようにバ
ルブ１４，１６，１８に結合されたメモリ２７を有する
電子制御モジュール(ECM)２６のようなコントローラを
含む。ECM２６は、対応する作業要素２０，２２および
２４あるいは別の作業アタッチメントに供給されるべき
流体量に関し、バルブ１４，１６および１８の作動に関
連する電気信号を与えるように作動可能である。
【００１４】オペレータ制御入力装置２８および３０、
例えば、制御レバーまたは電気ジョイスティックはECM
に接続されており、各オペレータ入力のそれぞれの設定
を選択するように対応する要求信号を与える。例えば、
ポテンシオメータまたはディジタルエンコーダが異なる
設定ごとに識別可能な信号を送信する。ECM２６は作業
要素への流体流れに関するオペレータの要求を表す要求
信号を受け取る。
【００１５】さらなる情報がポンプ速度センサー３２と
ポンプ出力圧力センサー３４とによってECM２６に与え
られる。ポンプ容量とシステム１０の様々な作業要素ま
たはアタッチメントの予め設定されたマージン圧力がEC
Mにプログラムされ、いかなるバルブも突然閉塞し始め
る程度に飽和を回避するために本発明のシステムの使用
中に一定基準で確定されることになる。例えば、確定さ
れたマージン圧力の値が300psiに設定されると、油圧ポ
ンプが特定用途に関し最も大きな負荷を動かすのに必要
とされる圧力にたいし300psiを維持する。飽和が始まる
と、マージン圧がゼロになる地点に最大負荷の圧力に達
するまで、マージン圧力は300psi以下に減少し始める。
【００１６】図２を参照すると、符号３６は、本発明の
教示にしたがってこれを実施する油圧システムを制御す
るための方法の1実施例を表す。図２の方法は、起りつ
つある飽和状態の早期検出に関し一定して反復するサイ
クルであり、起りつつある飽和状態が検出されると、完
全な飽和状態にならないように、バルブ閉塞を制限する
ようにただちに実行される。図２の方法は、段階３８に
おけるポンプ速度を計算する段階、段階４０におけるポ
ンプコマンド流れを計算する段階、段階４２における最
大可能なポンプ流れを計算する段階、段階４４において
実際の現在マージン圧力を判断する段階とを含む。段階
４０、４２は、本発明の方法の効果に影響を及ぼすこと
がないようにするため、逆転されることも理解される。
次いで実際のマージン圧力が、段階４６において、上述
したように最初にECM２６にプログラムされ、メモリ２
７に記録された確定マージン圧力に比較される。この比
較に基いて飽和状態が発生しそうかが判断される。
【００１７】段階４４において（ECMによって判断され
る）計算された現在のマージン圧力が確定されたマージ
ン圧力より小さい場合には、初期飽和状態が発生しつつ
あり、例えば図２に図示した段階４８、５０および５２
が行なわれ、状態を修正して、飽和状態が低下した性能
すなわちバルブ閉塞の地点に進行しないようにする。こ
のような修正は段階４８において実行され、段階４８に
おいて優先方式を使用するかどうかについての選択がな
される。優先方式が選択されない場合には、全バルブへ
のコマンド流れが比例的に縮小され、段階５０における
ような可能な流れを考慮し、段階３８に戻り、次の段階
を反復することによってシステム性能をを監視し続け
る。
【００１８】優先システムが段階４８において選択され
る場合、バルブ１４、１６、１８から様々な作業要素２
０、２２、２４へのコマンドされた流れが、段階５２に
おけるように、予め設定され、ECMに入力されるプログ
ラムされた優先方式に基いてスケールされる。この後、
システムが段階３８から４６まで反復し、実際のマージ
ン圧力と確定マージン圧力との比較が段階４６において
なされればよい。実際のマージン圧力が確定されたマー
ジン圧力より大きい場合には、流れ出力コマンドが変更
されないが、最初に計算されたままである。なぜなら
ば、段階５４において図示するように発生しそうな飽和
がないからである。
【００１９】より詳細には、例えば以下に記載するよう
にシステム３６の様々な計算が達成される。段階３８に
関し、ポンプ速度の計算がポンプ速度センサー３２から
直接求めることができ、既知のエンジン速度センサーを
用いて作業機械のエンジン速度をECM２６に入力し、こ
の後に、既知の式を用いてECM２６にポンプ速度を計算
させることによって計算されたり、またはエンジン速度
とポンプ速度との関係を含むマップまたはルックアップ
表を参照することにより計算されてもよい。あるいはポ
ンプ速度は、作業機械の別の作動パラメータを判断のた
めにECM２６に入力することによって求めることができ
る。本分野において公知の様々な異なった種類のセンサ
ーは、機械パラメータおよび流れ特性をECM２６に入力
するのに利用でき、ECM２６は現在のポンプ速度を計算
できる。
【００２０】段階４０において、要求すなわちコマンド
流れの計算は、オペレータ制御の動作に基いてECM２６
によって、または特定の作動要素の作動を制御するため
に作業機械に設けられた入力装置によって求められる。
オペレータによりとられる制御入力作用は特定のバルブ
１４，１６，１８を通る流量を求める。例えば、オペレ
ータが、特定の作業要素が半開き、全開、または別の段
階的位置であるようにバルブに信号を送り、このような
情報は、ECM２６に入力される。作業要素または別のア
タッチメントへの流体流れに関し、オペレータが入力し
た要求信号に基いてECM２６がコマンドされたバルブの
全てに関しコマンドされた流れを判断し、適切な作動信
号適切な制御バルブに入力する。
【００２１】段階４２におけるポンプ流れの計算は、段
階３８において求められた現在のポンプ速度及び最高率
のポンプ容量に基いた最大可能な流れに従って判断さ
れ、そのデータもECM２６に入力された。段階４２にお
いて、ECM２６は所定のポンプ速度に関し最大可能なポ
ンプ流れを判断する。
【００２２】段階４４において、ECM２６は、ポンプ１
２の実際の出力圧と作業要素によって受けた実際の負荷
圧とを比較することによってシステムの実際のマージン
圧力を求める。ポンプの実際の出力圧は、通常、実際の
負荷圧にマージン圧力を加えた値に等しいので、実際の
ポンプ出力圧と最大の実際の負荷圧との差が実際のマー
ジン圧力になる。実際のマージン圧力を求める別の方法
も同様に利用できる。
【００２３】システムが限界内でうまく作動している場
合には、実際のマージン圧力は、常に、少なくともシス
テムに関する確定されたマージン圧力と同じ大きさであ
る。作動圧力に達し、最高システム圧力を超えようとす
ると、実際のマージン圧力は確定されたマージン圧力よ
りも小さくなり、最終的には、ポンプ出力圧は、実際の
マージン圧力がゼロである、システムの最高圧力に達す
る。ポンプ出力圧センサー３４は、ポンプ１２の実際の
出力圧をあらわす信号をECM２６に出力し、各作業要素
に対しかけられた実際の負荷圧は、本分野において公知
のように適切に配置されたセンサー３５によってECM２
６に同様に入力される。これらの圧力信号入力に基づい
て、このような圧力を比較し、システムの実際のマージ
ン圧力を求めるように、ECM26をプログラムできる。実
際のマージン圧力を求める別の方法も同様に利用でき
る。
【００２４】ポンプ１２に関する確定マージン圧力は、
あらかじめ設定されており、ECM２６のメモリ２７に記
録される。いかなるポンプのマージン圧力も常にあらか
じめ設定されており、すなわちシステムパラメータに基
づいて確定されており、このようなマージン圧力は、ば
ね、または特定のポンプに関連する別の付勢機構を介し
通常設定される。マージン圧力は一般的にあらかじめ設
定され、一定であるが、所望であれば、可変に選択可能
である。しかしながら、負荷または圧力マージンが選択
されECMに入力されると、本発明のシステムが、システ
ムの機能のために設定し、確定すると考えられる。段階
４６において、ECM２６は、メモリ２７からポンプ１２
に関する確定されたマージン圧力を検索し、このような
確定マージン圧力を、段階４４において計算された実際
のマージン圧力と比較する。
【００２５】上述した処理のすべては自動的に、反復
し、常時ECM２６により行われ、起りつつある飽和状態
を予測し、修正測定を実行することによって起こりうる
バルブ閉塞を防ぐために、マージン圧力差を常時関しす
る。
【００２６】図３は、別のフローチャート５５の作動段
階について記載しており、本発明の教示が組み込まれて
いる。フローチャート５５は、一般的な飽和制御システ
ムに関連した本発明の使用を表しており、全バルブに関
する計算されたコマンドのすべてが最高ポンプ流れに比
較されるようになっている。図３のフローチャートにお
いて、マージン圧力は前述したのと同様に関しされ、全
体の計算されたコマンド流れが計算された最高ポンプ流
れよりも小さい状況において、早期の警告を行うように
なっている。フローチャート５５におけるマージン圧力
の監視は、計算された全体のコマンド流れまたは計算さ
れた最高ポンプ流れが、計算ミスのために、または通常
の磨耗および破断または他の欠陥により期待したように
ポンプが作動していないということのために、不正確に
なるような状況において、故障安全機能として作用す
る。図３を参照すると、個々で記載した計算のすべてが
図２に図示したフローチャート３６の作動段階を参照し
て記載したのと同様に実行される。
【００２７】上述の記載において、作動段階３８から４
４は、図２を参照して記載したのと同じである。段階５
６は、図３に図示するように段階４４と４６の間に挿入
される。通常の状況において、全体のコマンドされた流
れは、所定のポンプ速度に基づいて計算された最高ポン
プ流よりも小さく、ECM２６は、実際のマージン圧力と
確定マージン圧力とを比較するように段階４６に進む。
【００２８】実際のマージン圧力が確定マージン圧力よ
りも大きい場合には、ECM２６は段階５４に進み、図２
の制御ループ３６について前述したように進む。一方、
実際のマージン圧力が、段階４６における比較のように
確定マージン圧力より小さい場合には、ECM２６は、段
階４８に進み、図２に関し記載したように進行する。こ
の作動は、段階５６における全コマンド流れが、最大ポ
ンプ流れか、それ以下であるときに発生するが、最高ポ
ンプ流れを超えるので、確定マージン圧力は減少し、確
定されたマージン圧力よりも小さい実際のマージン圧力
を作りだすことになる。この点において、全体のコマン
ド流れはポンプによって供給されると考えられるが、最
高負荷圧と最高ポンプ圧との差は確定マージン圧力値よ
りも小さく、この結果、本発明のシステムは段階４８に
進み、各バルブから関連する作業要素までの流体流れを
制限する。
【００２９】この同様な状況が段階４６において発生す
るなら、段階５６において、ポンプは期待したように作
動しておらず、全体のコマンド流れは最高ポンプ流れに
等しいか、それ以下であるが、実際のマージンは確定マ
ージン圧力よりも小さくなる。さらに、これと同じこと
が、如何なる理由であれ、ポンプ速度、ポンプ流れおよ
びコマンド流れに関連する計算のいずれもが計算ミスさ
れると発生する。図３のフローチャート５５において実
施したような本発明制御システムは、初期の警告すなわ
ち故障安全システムとして機能し、予期しない飽和状況
が発生することを防ぐことになる。コマンド流れが段階
５６において最高ポンプ流れよりも大きい場合には、EC
M２６は直ちに段階４８に進む。しかし、システムは、
絶えず、確定マージン圧力と実際のマージン圧力とを比
較しており、段階５６は、確定マージン圧力と実際のマ
ージン圧力とが等しいままである限りは、段階４８に進
むことはできない。
【００３０】上述のシステムと方法を使って、優先戦略
ルーチンは、工場側または最終使用者の所望のパラメー
タにより定められたような飽和状態でバルブのそれぞれ
に給送される流量を制御する。例えば、上述したトラク
ターが種まきを行う状況において、最終使用者は、適切
なパラメータを作業機械に入力し、種まき用具により高
い流れ優先度を与え、種蒔き用のバルブを制御し、一
方、別の主要ではないバルブには低流れ優先度を与え
る。消費者のパラメータを、例えば、ラップトップ式コ
ンピュータのようなサービスツールを使うことによっ
て、または機械のオペレータキャブに配置されたオペレ
ータ入力パネルを使用することによって入力できる。可
能な流れ制限方式は無限である。例えば、飽和状況にお
いて、必要とされる程度の流れを受けるバルブもあれ
ば、１０%削減された流れを受け取るバルブもあり、さ
らに、バルブによっては２０%削減された流れを受ける
バルブもあり、流れを受けないバルブもあり、そして、
ポンプの流れに見合うようにスケールされているような
バルブもある。別の流れ制限をする組み合わせも同様に
可能である。
【００３１】段階３８，３０及び４２で算出された論理
的計算が、例えば漏れまたは時間の経過にともなう摩耗
のために、あるいは計算ミスのために、正確ではなくな
るような状況において、実際のマージン圧力読取値と先
の読取値および確定マージン圧力を常時チェックし、比
較する反復作用が、意図しないバルブ飽和状態の発生前
に、いかなる欠陥、エラー及び開始を捕らえることにな
る。従って本発明は、ユーザに起りつつある完全飽和状
態を警告し、各バルブへの流れを制限するように自動調
整する。
【００３２】上述した様々な例が本制御システムの多く
の融通性を表している。本発明のユーザは所望の用途に
従って、様々な修正例または均等例から選択すればよ
い。この点に関し、油圧バルブ組立体の飽和を防ぐため
の本発明のシステムおよび方法は、本発明の原理から逸
脱することなく使用できることがわかる。
【００３３】ECM２６のような電子コントローラまたも
ジュールが様々な作業を達成するために作業機械に監視
一般的に使用される。この点において、ECM２６は、入
力/出力回路のような電子回路またはプログラムされた
論理アレーと、同様にメモリーに関連したマイクロコン
トローラまたはマイクロプロセッサのような処理手段を
一般的に含む。従って、ECM２６は、オペレータ制御入
力装置２８および３０の作動の様々な状態または状況を
表す適切な信号または、センサー３２，３４から入力さ
れた信号を検出して認識するようにプログラムされてお
り、このような検出状況に基づいて、ECM２６が適切な
出力信号を、本発明の教示に従って複数の制御バルブへ
の流体流れを制御するように与える。
【００３４】フローチャート３６、３５に記載した作動
段階を、本分野において公知の技術によりECM２６の処
理手段のプログラミングに組み入れることがき、このよ
うな段階は所定の割合または時間間隔で反復できる。フ
ローチャート３５、５５に記載した作動段階にかんする
バリエーションも同様に、本発明の精神と範囲から逸脱
することなく行えることもわかる。詳細には、段階を付
け加えることもできるし、またはいくつかの段階を削除
してもよい。このような全バリエーションは本発明によ
りカバーできるものである。例えば、図２のフローチャ
ート３６を参照すると、段階３８，４０及び４２を削除
でき、ECM２６は段階４４においてシステウの実際のマ
ージン圧力を単に求めるだけであるようにプログラムで
き、次に段階４６において実際のマージン圧力と所定の
確定マージン圧力とを比較できる。なぜならば、全コマ
ンド流れと最高ポンプ流れを求めることは作動段階４６
において直接利用されないからである。フローチャート
３６および５５の別の変更およびバリエーションも同様
に認識され、考えられる。
【００３５】前述の記載から明白なように、本発明の所
定の態様は本明細書において記載された例の特定の詳細
によって制限されるものではなく、別の修正及び応用も
本分野において生じることも考えられる。このように請
求の範囲は、本発明の精神と範囲から逸脱することな
く、このような修正と用途の全てをカバーするものであ
る。
【００３６】本発明の別の態様、目的および利点が図
面、発明の開示および請求の範囲を研究することから得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧システムの1実施例を表す概略図
である。
【図２】本発明の原理に従って、飽和制御特徴を組み入
れる制御システムを表すフローチャートである。
【図３】本発明の原理に従って、飽和制御特徴を組み入
れる別の制御システムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電気油圧システム １２ ポンプ １４，１６、１８ 制御バルブ ２０，２２、２４ 作業要素 ２６ 電子制御モジュール ２７ メモリ ３２ ポンプ速度センサー
フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジェイ クローン アメリカ合衆国 イリノイ州 61525 ダ ンラップ ウェスト ブレントウッド ド ライヴ 1409 (72)発明者 スティーヴン ティー ウーファイル アメリカ合衆国 イリノイ州 61611 イ ースト ピオーリア イースト ホワイト オーク コート 314

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作業機械の油圧システムにおける飽和状
    態を検出し、防止するための制御システムであって、該
    油圧システムは加圧状態で流体を前記油圧システムに供
    給するためのポンプと、該ポンプから複数の作業要素に
    流体を制御して流すための複数の制御バルブとを含んで
    おり、前記制御システムは、 前記作業要素の作動を制御するように作動可能な少なく
    とも１つのオペレータ入力装置と、 該少なくとも１つのオペレータ入力装置に結合されてお
    り、該オペレータ入力装置から信号を受信するように作
    動できるコントローラと、を備えており、前記少なくと
    も１つのオペレータ入力装置からの各信号が前記各作業
    要素の少なくとも１つへのコマンドされた流体流れを表
    すようになっており、 前記コントローラは信号を前記各制御バルブへ出力し
    て、前記コントローラが、前記各作業エレメントへのコ
    マンドされた流体流れを表す前記少なくとも１つのオペ
    レータ入力装置から信号を受信するとき、前記各作業要
    素への前記流体流れを制御するようになっており、 前記制御システムは、更に前記油圧ポンプの前記確定さ
    れたマージン圧力を含む前記油圧システムに関連したパ
    ラメータを記録するためのメモリ手段を備えており、 前記コントローラは、前記ポンプ圧力と、前記少なくと
    も１つのオペレータ入力装置の作動を通し要求された最
    高負荷の圧力との比較に応答して、前記ポンプの前記実
    際のマージン圧力を求めるように作動可能であり、 前記コントローラは前記ポンプの前記実際のマージン圧
    力を前記確定マージン圧力と比較し、適切な信号を前記
    制御バルブへ出力し、前記ポンプの前記実際のマージン
    圧力が前記確定マージン圧力よりも小さいときに前記各
    作業要素への所定の流体流れを確定するようになってい
    ることを特徴とする制御システム。
  2. 【請求項２】 前記各作業要素への所定の流体流れを確
    定するために前記コントローラによって前記制御バルブ
    に出力された前記適切な信号は、要求された流れの全体
    が前記ポンプの最大流れ容量以下に減少されるように、
    前記各作業要素への前記コマンドされた流体流れを縮小
    する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御
    システム。
  3. 【請求項３】 前記メモリ手段は、前記コマンドされた
    流れが前記ポンプの最高流れ容量よりも大きいときに、
    前記各制御バルブへの前記コマンドされた流体流れを制
    限するように所定の優先方式を含んでおり、前記各作業
    要素へ所定の流体流れを確定するように、前記コントロ
    ーラによって前記コントローラバルブに出力された前記
    適切な信号は、前記所定の優先方式を確定するように適
    切な信号を出力する段階を含むことを特徴とする請求項
    １に記載の制御システム。
  4. 【請求項４】 前記各作業要素へ所定の流体流れを確定
    するように、前記コントローラによって前記コントロー
    ラバルブに出力された前記適切な信号は、第１の所定の
    縮減によって所定の作業要素へ前記流体流れを減少さ
    せ、第２の所定の縮減によって別の作業要素へ前記流体
    流れを減少させる信号を含むことを特徴とする請求項１
    に記載の制御システム。
  5. 【請求項５】 前記油圧ポンプの現在の速度を求めるセ
    ンサー手段を含んでおり、前記コントローラは、前記少
    なくとも１つのオペレータ入力装置の作動に応答して、
    前記各作業要素への前記コマンドされた流体流れの全体
    を求めるように作用可能であり、前記現在のポンプ速度
    に基いて前記最高ポンプ流れを求め、そして、前記全体
    の流体流れが前記最高ポンプ流れよりも大きい場合に、
    前記各作業要素への前記所定の流体流れを確定するよう
    に適切な信号を前記制御バルブに出力するようになって
    いること特徴とする請求項１に記載の制御システム。
  6. 【請求項６】 前記油圧バルブ組立体において飽和状態
    を検出し防止するための方法であって、 コマンドおよび電子信号を受信し、該電子信号を出力す
    るように作用可能なオペレータと、 前記コントローラに結合されており、前記システムのオ
    ペレータがコマンドを前記コントローラに入力できるよ
    うに作動可能な少なくとも１つのオペレータ入力装置
    と、 前記少なくとも１つのオペレータ入力装置からのコマン
    ドに応答して、流体を与えるように作用可能な流体ポン
    プと、 前記コントローラに結合され前記ポンプと流体連通し、
    前記少なくとも１つのオペレータ入力装置を介し、前記
    コントローラに入力されたコマンドに応答して前記コン
    トローラからコマンド信号を受信するように作用可能な
    複数の流体バルブと、 前記バルブを介し制御されるように前記ポンプから流体
    を受け取るように前記複数の流体バルブと流体連通して
    いる複数の作業要素と、を備えており、前記少なくとも
    １つのオペレータ入力装置を介し前記コントローラに入
    力されたコマンドは前記作業要素それぞれへの流量を求
    めるようになっており、 前記コントローラは前記流体ポンプに関する確定された
    マージン圧力でプログラムされており、前記実際の現在
    のマージン圧力を判断し、前記実際の現在のマージン圧
    力を前記確定されたマージン圧力と比較し、適当な信号
    を前記複数の流体バルブに出力し、前記実際の現在のマ
    ージン圧力が前記確定されたマージン圧力よりも小さい
    ときに前記複数のバルブへの流体流れを変更する優先方
    式になることを特徴とするシステム。
  7. 【請求項７】 前記コントローラは所定の時間間隔に基
    き前記マージン圧力チェックを反復して実行するように
    作用可能であることを特徴とする請求項６に記載のシス
    テム。
  8. 【請求項８】 前記ポンプに接続され前記コントローラ
    に結合された速度センサーを含んでおり、該速度センサ
    ーはポンプ速度を求めて、前記現在のポンプ速度を表す
    信号を前記コントローラに伝達するように作用可能であ
    り、 該コントローラは、前記流体バルブへの全体のコマンド
    されたポンプ流れを求め、前記コントローラに入力され
    た前記現在のポンプ速度に基いて前記最高ポンプ流れを
    求め、前記コマンドされたポンプ流れを前記最高ポンプ
    流れと比較し、適切な信号を前記複数の流体バルブに出
    力し、前記全体のコマンド流体流れが前記最高ポンプ流
    れよりも大きいときに前記優先方式にはいるように作用
    可能であることを特徴とする請求項６に記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 作業機械の油圧システムにおける飽和状
    態を検出し、防止するための方法であって、前記油圧シ
    ステムは加圧状態で流体を前記油圧システムに供給する
    ためのポンプと、該ポンプから複数の作業要素に流体を
    制御して流すための複数の制御バルブとを含んでおり、
    前記方法は、 (1)前記作業要素の作動を制御するように作動可能な少
    なくとも１つのオペレータ入力装置を形成し、 (2)該少なくとも１つのオペレータ入力装置に結合され
    ており、該オペレータ入力装置から信号を受信するよう
    に作動できるコントローラを形成し、前記少なくとも１
    つのオペレータ入力装置からの各信号が前記各作業要素
    の少なくとも１つへのコマンドされた流体流れを表すよ
    うになっており、前記コントローラは信号を前記各制御
    バルブへ出力して、前記コントローラが、前記各作業エ
    レメントへのコマンドされた流体流れを表す前記少なく
    とも１つのオペレータ入力装置から信号を受信すると
    き、前記各作業要素への前記流体流れを制御するように
    なっており、 (3)前記ポンプ圧力と、前記少なくとも１つのオペレー
    タ入力装置の作動により要求された最高負荷作業要素の
    圧力との比較に応答して、前記ポンプの前記実際のマー
    ジン圧力を求め、 (4)前記ポンプの前記確定されたマージン圧力を求め、 (5)前記ポンプの前記実際のマージン圧力を前記ポンプ
    の前記確定されたマージン圧力と比較し、 (6)適切な信号を前記制御バルブに出力して、前記ポン
    プの前記実際のマージン圧力が前記確定されたマージン
    圧力より小さいときに、前記制御バルブへの流体流れを
    制限するようになっていることを特徴とする方法
  10. 【請求項１０】 段階(6)における前記制御バルブへの
    流体流れを制限するための前記コントローラにより出力
    された前記適切な信号は、前記コマンドされた流体流れ
    を前記各制御バルブに比例して縮小させる段階を含むこ
    とを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ポンプの前記実際のマージン圧力
    が前記確定されたマージン圧力より小さいときに前記各
    制御バルブへの流体流れを制限するように所定の優先方
    式で前記コントローラをプログラムする段階を含み、前
    記制御バルブへの流体流れを制限するための前記コント
    ローラによって出力される前記適切な信号は前記所定の
    優先方式を実行する段階を含むことを特長とする請求項
    ９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 (7)前記ポンプの速度を求め、 (8)前記少なくとも１つのオペレータ入力装置の作動に
    応答して前記各作用要素への前記全体のコマンドされた
    流体流れを求め、 (9)前記段階(7)において求められた前記ポンプ速度に基
    いて前記最高ポンプ流れを求め、 (10)前記全体のコマンド流体流れを前記最高ポンプ流れ
    と比較し、 (11)適切な信号を前記制御バルブに出力し、前記全体の
    コマンドされた流体流れが前記最高ポンプ流れより大き
    いときに、前記制御バルブへの流体流れを制限するよう
    になっていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
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