JP2002357177A - 可変容量形油圧ポンプの制御方法および装置 - Google Patents
可変容量形油圧ポンプの制御方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変容量形油圧ポンプの制御方法および装置
を提供する。 【解決手段】 斜板を枢着した可変容量形油圧ポンプを
制御する方法および装置は、ポンプの出力限界の関数と
して所望斜板角度を決定し、実斜板角度を決定し、ポン
プの吐出圧力の値を決定し、所望斜板角度、実斜板角
度、および吐出圧力の関数に従って所望位置へサーボ弁
スプールを移動し、斜板を応答的に所望斜板角度位置へ
移動させることを含む。
を提供する。 【解決手段】 斜板を枢着した可変容量形油圧ポンプを
制御する方法および装置は、ポンプの出力限界の関数と
して所望斜板角度を決定し、実斜板角度を決定し、ポン
プの吐出圧力の値を決定し、所望斜板角度、実斜板角
度、および吐出圧力の関数に従って所望位置へサーボ弁
スプールを移動し、斜板を応答的に所望斜板角度位置へ
移動させることを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、可変容量
形油圧ポンプへ回動自在に取り付けられている斜板の角
度を制御する方法および装置に関し、より詳しくは、ポ
ンプの出力限界の関数として斜板の角度を制御する方法
および装置に関する。
形油圧ポンプへ回動自在に取り付けられている斜板の角
度を制御する方法および装置に関し、より詳しくは、ポ
ンプの出力限界の関数として斜板の角度を制御する方法
および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アキシアルピストン可変容量形ポンプの
ような可変容量形油圧ポンプは、様々な用途に加圧作動
油を送る油圧系統で広く使用されている。例えば、掘削
機、ブルドーザ、ローダなどのような油圧土木および建
設機械は、運転するのにかなり油圧系統に頼り、ゆえ
に、必要な加圧作動油を提供するためにしばしば可変容
量形油圧ポンプを使用する。
ような可変容量形油圧ポンプは、様々な用途に加圧作動
油を送る油圧系統で広く使用されている。例えば、掘削
機、ブルドーザ、ローダなどのような油圧土木および建
設機械は、運転するのにかなり油圧系統に頼り、ゆえ
に、必要な加圧作動油を提供するためにしばしば可変容
量形油圧ポンプを使用する。
【0003】これらのポンプは、定速度機械的シャフト
で、例えば、エンジンによって駆動され、吐出流量、す
なわち圧力は、ポンプに回動自在に取り付けられている
斜板の角度を制御することによって調節される。
で、例えば、エンジンによって駆動され、吐出流量、す
なわち圧力は、ポンプに回動自在に取り付けられている
斜板の角度を制御することによって調節される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】但し、ポンプの動作
は、負荷条件の変動が原因で圧力および流量出力が変動
し易い。油圧系統の動作の挙動が良く、予測可能となる
ように一貫してポンプ圧力の出力を維持することが長い
間求められている。したがって、ポンプ圧力の出力を監
視し、それに従って負荷の変化を補正するようにポンプ
動作を制御する試みが行われてきた。
は、負荷条件の変動が原因で圧力および流量出力が変動
し易い。油圧系統の動作の挙動が良く、予測可能となる
ように一貫してポンプ圧力の出力を維持することが長い
間求められている。したがって、ポンプ圧力の出力を監
視し、それに従って負荷の変化を補正するようにポンプ
動作を制御する試みが行われてきた。
【0005】ポンプが負荷変動下で作動されると被る問
題は、ポンプが利用できるパワー、すなわちエンジンか
らのパワーが制限されることである。したがって、一定
の油圧圧力および油圧流量が動作中のポンプに対して要
求されるが、所望の圧力および流量の組合せに要するパ
ワーの供給を実行できない。故に、油圧機械全体に求め
られる全パワー需要と整合するようにポンプの動作を制
御することが望まれる。
題は、ポンプが利用できるパワー、すなわちエンジンか
らのパワーが制限されることである。したがって、一定
の油圧圧力および油圧流量が動作中のポンプに対して要
求されるが、所望の圧力および流量の組合せに要するパ
ワーの供給を実行できない。故に、油圧機械全体に求め
られる全パワー需要と整合するようにポンプの動作を制
御することが望まれる。
【0006】本発明は、上述の1つまたはそれ以上の課
題を克服することに向けられている。
題を克服することに向けられている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の一形態におい
て、ポンプに回動自在に取り付けられている斜板を有す
る可変容量形油圧ポンプを制御する方法が開示されてい
る。その方法は、ポンプの出力限界の関数として所望斜
板角度を決定するステップと、ポンプの吐出圧力の値を
決定するステップと、所望斜板角度、実斜板角度、およ
び吐出圧力の関数に従って所望位置へサーボ弁スプール
を移動するステップと、応答的に所望斜板角度位置へ斜
板を移動させるステップとを含む。
て、ポンプに回動自在に取り付けられている斜板を有す
る可変容量形油圧ポンプを制御する方法が開示されてい
る。その方法は、ポンプの出力限界の関数として所望斜
板角度を決定するステップと、ポンプの吐出圧力の値を
決定するステップと、所望斜板角度、実斜板角度、およ
び吐出圧力の関数に従って所望位置へサーボ弁スプール
を移動するステップと、応答的に所望斜板角度位置へ斜
板を移動させるステップとを含む。
【0008】本発明の他の形態において、可変容量形油
圧ポンプを制御する装置が開示されている。その装置
は、ポンプに回動自在に取り付けられている斜板と、ポ
ンプに対する斜板の角度を制御するように動作可能な制
御サーボと、制御サーボへ連結された出力ポートおよび
ポンプ出力ポートへ連結された入力ポートを有するサー
ボ弁と、実斜板角度を決定する手段と、ポンプの吐出圧
力の値を決定する手段と、サーボ弁に連結され、ポンプ
の出力限界の関数として所望斜板角度を決定し、所望斜
板角度、実斜板角度、および吐出圧力の関数に従って所
望位置へサーボ弁内のサーボ弁スプールを移動させるよ
うに適合されたコントローラとを含む。
圧ポンプを制御する装置が開示されている。その装置
は、ポンプに回動自在に取り付けられている斜板と、ポ
ンプに対する斜板の角度を制御するように動作可能な制
御サーボと、制御サーボへ連結された出力ポートおよび
ポンプ出力ポートへ連結された入力ポートを有するサー
ボ弁と、実斜板角度を決定する手段と、ポンプの吐出圧
力の値を決定する手段と、サーボ弁に連結され、ポンプ
の出力限界の関数として所望斜板角度を決定し、所望斜
板角度、実斜板角度、および吐出圧力の関数に従って所
望位置へサーボ弁内のサーボ弁スプールを移動させるよ
うに適合されたコントローラとを含む。
【0009】
【発明の実施の形態】図を参照するに、可変容量形油圧
ポンプ102を制御する方法および装置100が開示さ
れている。
ポンプ102を制御する方法および装置100が開示さ
れている。
【0010】特に図1および図2を参照して、可変容量
形油圧ポンプ102(以後ポンプ102と称する)は、
シリンダブロック108内に円形状に配置された、複
数、例えば9個、のピストン110を有するアキシャル
ピストン斜板油圧ポンプ102であるのが好ましい。好
ましくは、これらのピストン110は、ブロック108
の長手方向中心軸に位置するシャフト106の周りに等
間隔で間隔を空けて配置されるのが好ましい。シリンダ
ブロック108は、シリンダブロックバネ114によっ
て弁プレート202に対してぴったりと圧接されている
のが好ましい。弁プレートは、吸入ポート204と吐出
ポート206とを含む。
形油圧ポンプ102(以後ポンプ102と称する)は、
シリンダブロック108内に円形状に配置された、複
数、例えば9個、のピストン110を有するアキシャル
ピストン斜板油圧ポンプ102であるのが好ましい。好
ましくは、これらのピストン110は、ブロック108
の長手方向中心軸に位置するシャフト106の周りに等
間隔で間隔を空けて配置されるのが好ましい。シリンダ
ブロック108は、シリンダブロックバネ114によっ
て弁プレート202に対してぴったりと圧接されている
のが好ましい。弁プレートは、吸入ポート204と吐出
ポート206とを含む。
【0011】各ピストン110は、好ましくは、玉継手
113によって、スリッパ112へ連結されている。各
スリッパ112は、斜板104と接触した状態で維持さ
れている。斜板104は、ポンプ102へ傾斜可能に取
り付けられており、傾斜角度αは制御可能に調節可能で
ある。
113によって、スリッパ112へ連結されている。各
スリッパ112は、斜板104と接触した状態で維持さ
れている。斜板104は、ポンプ102へ傾斜可能に取
り付けられており、傾斜角度αは制御可能に調節可能で
ある。
【0012】引き続き図1および図2、および図3を参
照して、ポンプ102の動作が例示されている。シリン
ダブロック108は、定角速度ωで回転する。その結
果、各ピストン110は、弁プレート202の吸入およ
び吐出ポート204、206の各々を周期的に横切る。
斜板104の傾斜角度αによって、ピストン110がシ
リンダブロック108を出入りする揺動変位を起こす、
ゆえに、低圧ポートである吸入ポート204内に作動油
を吸い込み、高圧ポートである吐出ポート206から作
動油を吐出させる。
照して、ポンプ102の動作が例示されている。シリン
ダブロック108は、定角速度ωで回転する。その結
果、各ピストン110は、弁プレート202の吸入およ
び吐出ポート204、206の各々を周期的に横切る。
斜板104の傾斜角度αによって、ピストン110がシ
リンダブロック108を出入りする揺動変位を起こす、
ゆえに、低圧ポートである吸入ポート204内に作動油
を吸い込み、高圧ポートである吐出ポート206から作
動油を吐出させる。
【0013】好ましい形態において、斜板104の傾斜
角度αは、斜板枢支点315を中心に傾き、サーボ弁3
02によって制御される。サーボ弁スプール308は、
サーボ弁302内の位置に制御的に移動されて、サーボ
弁302の出力ポート314における作動油の流量を制
御する。好ましい形態において、サーボ弁302は、電
気/油圧弁である、ゆえに、弁302へ送られる電気信
号によって制御される。
角度αは、斜板枢支点315を中心に傾き、サーボ弁3
02によって制御される。サーボ弁スプール308は、
サーボ弁302内の位置に制御的に移動されて、サーボ
弁302の出力ポート314における作動油の流量を制
御する。好ましい形態において、サーボ弁302は、電
気/油圧弁である、ゆえに、弁302へ送られる電気信
号によって制御される。
【0014】サーボバネ310と協動して、制御サーボ
304は、サーボ弁302の出力ポート312からの加
圧作動油を受け、応答的に斜板104の傾斜角度αを増
すように動作し、ゆえにポンプ102のストロークを増
す。ポンプ102は、ポンプ出力ポート314によって
弁プレート202の吐出ポート206へ加圧作動油を送
る。バイアスサーボ306は、ダイバータ管路316を
経てポンプ102の出力ポート314からの加圧作動油
を受け、応答的に斜板104の傾斜角度αを低減するよ
うに動作し、ゆえにポンプ102のストロークを低減す
る。制御サーボ304は、サイズおよび容量が共にバイ
アスサーボ306のものよりも大きいことが好ましい。
304は、サーボ弁302の出力ポート312からの加
圧作動油を受け、応答的に斜板104の傾斜角度αを増
すように動作し、ゆえにポンプ102のストロークを増
す。ポンプ102は、ポンプ出力ポート314によって
弁プレート202の吐出ポート206へ加圧作動油を送
る。バイアスサーボ306は、ダイバータ管路316を
経てポンプ102の出力ポート314からの加圧作動油
を受け、応答的に斜板104の傾斜角度αを低減するよ
うに動作し、ゆえにポンプ102のストロークを低減す
る。制御サーボ304は、サイズおよび容量が共にバイ
アスサーボ306のものよりも大きいことが好ましい。
【0015】好ましくはポンプ出力ポート314に配置
される、吐出圧力の値を決定する手段317は、ポンプ
102からの作動油の出力圧を決定するように適合され
ている。好ましい実施形態において、吐出圧力の値を決
定する手段317は、ポンプ102からの作動油の出力
圧を検知するように適合されたポンプ吐出圧力センサ3
18を含む。
される、吐出圧力の値を決定する手段317は、ポンプ
102からの作動油の出力圧を決定するように適合され
ている。好ましい実施形態において、吐出圧力の値を決
定する手段317は、ポンプ102からの作動油の出力
圧を検知するように適合されたポンプ吐出圧力センサ3
18を含む。
【0016】あるいは、ポンプ出力圧センサ318は、
弁プレート202の吐出ポート206の位置や、加圧作
動油が供給される油圧系統へ至るポンプ102からの油
圧管路に沿った位置など、ポンプ102からの作動油の
圧力を検知するのに適した任意の位置に位置決めされて
も良い。好ましい実施形態において、ポンプ吐出圧力セ
ンサ318は、公知技術のタイプのものであり、作動油
の圧力を検知するのに適しているものである。
弁プレート202の吐出ポート206の位置や、加圧作
動油が供給される油圧系統へ至るポンプ102からの油
圧管路に沿った位置など、ポンプ102からの作動油の
圧力を検知するのに適した任意の位置に位置決めされて
も良い。好ましい実施形態において、ポンプ吐出圧力セ
ンサ318は、公知技術のタイプのものであり、作動油
の圧力を検知するのに適しているものである。
【0017】実斜板角度を決定する手段319は、斜板
104の角度αを決定するように適合されている。好ま
しい実施形態において、実斜板角度を決定する手段31
9は、斜板角度センサ320、例えば、レゾルバ、ひず
みゲージ、または他の適当なセンサを含む。
104の角度αを決定するように適合されている。好ま
しい実施形態において、実斜板角度を決定する手段31
9は、斜板角度センサ320、例えば、レゾルバ、ひず
みゲージ、または他の適当なセンサを含む。
【0018】本発明の一実施形態において、吐出圧力の
値を決定する手段317、および実斜板角度を決定する
手段319は、本発明の目的の達成に適ったものであ
る。第2の実施形態において、制御圧力の値を決定する
手段321も本発明の目的を達成するのに使用される。
制御圧力の値を決定する手段321は、制御サーボ30
4に加えられる油圧圧力を決定するように適合されてい
るのが好ましく、サーボ弁出力ポート312から制御サ
ーボ304への任意の適当な位置に位置決めされても良
い。さらに、制御圧力の値を決定する手段321は、作
動油の圧力を検知するのに適した制御圧力センサ322
を含むのが好ましい。
値を決定する手段317、および実斜板角度を決定する
手段319は、本発明の目的の達成に適ったものであ
る。第2の実施形態において、制御圧力の値を決定する
手段321も本発明の目的を達成するのに使用される。
制御圧力の値を決定する手段321は、制御サーボ30
4に加えられる油圧圧力を決定するように適合されてい
るのが好ましく、サーボ弁出力ポート312から制御サ
ーボ304への任意の適当な位置に位置決めされても良
い。さらに、制御圧力の値を決定する手段321は、作
動油の圧力を検知するのに適した制御圧力センサ322
を含むのが好ましい。
【0019】上記実施形態の両方は以下で詳述される。
【0020】コントローラ324は、サーボ弁302へ
電気的に接続され、吐出圧力の値を決定する手段31
7、実斜板角度を決定する手段319、および制御圧力
の値を決定する手段321からの情報を受け、以下で詳
述されるように、本発明の目的を達成するべくその情報
を処理するように適合されている。コントローラ324
はまた、本発明の目的を達成するべく、サーボ弁302
へ制御信号を送るように適合されている。
電気的に接続され、吐出圧力の値を決定する手段31
7、実斜板角度を決定する手段319、および制御圧力
の値を決定する手段321からの情報を受け、以下で詳
述されるように、本発明の目的を達成するべくその情報
を処理するように適合されている。コントローラ324
はまた、本発明の目的を達成するべく、サーボ弁302
へ制御信号を送るように適合されている。
【0021】図4は、ポンプ102とサーボ弁302と
の組み合わせの代わりとなる構成を示す。特に、図4の
構成は、バイアスサーボ306とダイバータ管路316
とが含まれていないことを除き、図3の構成と同一であ
る。但し、本発明に関して図4の装置の動作は、図3の
装置配の動作と類似している。代わりとなる構造的装置
を参照すれば、本発明が様々な可変容量形油圧ポンプ構
成と共に効果的に使用されても良いことが例証される。
の組み合わせの代わりとなる構成を示す。特に、図4の
構成は、バイアスサーボ306とダイバータ管路316
とが含まれていないことを除き、図3の構成と同一であ
る。但し、本発明に関して図4の装置の動作は、図3の
装置配の動作と類似している。代わりとなる構造的装置
を参照すれば、本発明が様々な可変容量形油圧ポンプ構
成と共に効果的に使用されても良いことが例証される。
【0022】図5を参照するに、典型的な可変容量形油
圧ポンプ102の動作包絡線(動作範囲)を示すグラフ
502が示されている。グラフ502の横軸はポンプ1
02の吐出圧力Pを表し、その縦軸はポンプを通過する
作動油の流量Qを表す。P0は最大吐出圧力、Q0は最
大流量である。曲線504は、定出力のプロットを表
す、すなわち、P*Qは一定である。ポンプ102の動
作包絡線のグラフ502は、個々のポンプ102の関数
であり、異なるポンプや、ポンプ102の異なる用途に
より様々である。
圧ポンプ102の動作包絡線(動作範囲)を示すグラフ
502が示されている。グラフ502の横軸はポンプ1
02の吐出圧力Pを表し、その縦軸はポンプを通過する
作動油の流量Qを表す。P0は最大吐出圧力、Q0は最
大流量である。曲線504は、定出力のプロットを表
す、すなわち、P*Qは一定である。ポンプ102の動
作包絡線のグラフ502は、個々のポンプ102の関数
であり、異なるポンプや、ポンプ102の異なる用途に
より様々である。
【0023】本発明の目的を達成するには、動作が最適
効率の定出力曲線504上か、または曲線下の領域50
6内のいずれかにあるようにポンプ102を動作させる
ことが望ましいことが分かる。但し、吐出圧力Pまたは
流量Qは各々の最大値で動作するので、P0またQ0の
値の曲線504下でポンプ102を動作させることは望
ましくない。
効率の定出力曲線504上か、または曲線下の領域50
6内のいずれかにあるようにポンプ102を動作させる
ことが望ましいことが分かる。但し、吐出圧力Pまたは
流量Qは各々の最大値で動作するので、P0またQ0の
値の曲線504下でポンプ102を動作させることは望
ましくない。
【0024】図6を参照するに、本発明の好ましい方法
を示すフロー図が示されている。
を示すフロー図が示されている。
【0025】第1の制御ブロック602において、所望
斜板角度αdは、ポンプの出力限界の関数として決定さ
れる。好ましい実施形態において、所望斜板角度α
dは、図5で示された定出力曲線504の関数として決
定され、次式を利用してコントローラ324によって決
定され、
斜板角度αdは、ポンプの出力限界の関数として決定さ
れる。好ましい実施形態において、所望斜板角度α
dは、図5で示された定出力曲線504の関数として決
定され、次式を利用してコントローラ324によって決
定され、
【0026】
【数1】
【0027】ただし、Pはポンプ102の吐出圧力であ
り、Wlはポンプ102の出力限界であり、kはポンプ
102の幾何学パラメータに関する定数である。
り、Wlはポンプ102の出力限界であり、kはポンプ
102の幾何学パラメータに関する定数である。
【0028】式1は、次のように解釈される。Pα<k
Wlである場合、ポンプ102の動作は動作包絡線内、
すなわち、定出力曲線下の領域506内にあると決定さ
れ、ポンプ102の動作に対して何の制約も必要ない。
但し、Pα≧kWlである場合、ポンプ102の動作
は、動作包絡線外、すなわち、定出力曲線下の領域50
6の外側にあると決定され、ポンプ102の動作は、所
望斜板角度をkWl/Pの値まで小さくすることによっ
て低減されなければならない。
Wlである場合、ポンプ102の動作は動作包絡線内、
すなわち、定出力曲線下の領域506内にあると決定さ
れ、ポンプ102の動作に対して何の制約も必要ない。
但し、Pα≧kWlである場合、ポンプ102の動作
は、動作包絡線外、すなわち、定出力曲線下の領域50
6の外側にあると決定され、ポンプ102の動作は、所
望斜板角度をkWl/Pの値まで小さくすることによっ
て低減されなければならない。
【0029】第2の制御ブロック604において、実斜
板角度αは、好ましくは、実斜板角度を決定する手段3
19、例えば、上述したような、斜板角度センサ320
によって決定される。
板角度αは、好ましくは、実斜板角度を決定する手段3
19、例えば、上述したような、斜板角度センサ320
によって決定される。
【0030】第3の制御ブロック606において、ポン
プ102の吐出圧力Pの値は、好ましくは、吐出圧力の
値を決定する手段317、例えば、上述したような、ポ
ンプ吐出圧力センサ318によって決定される。
プ102の吐出圧力Pの値は、好ましくは、吐出圧力の
値を決定する手段317、例えば、上述したような、ポ
ンプ吐出圧力センサ318によって決定される。
【0031】第4の制御ブロック608において、サー
ボ弁302から制御サーボ304への作動油の制御圧力
Pcの値は、好ましくは、制御圧力の値を決定する手段
321、例えば、上述したような、制御圧力センサ32
2によって決定される。
ボ弁302から制御サーボ304への作動油の制御圧力
Pcの値は、好ましくは、制御圧力の値を決定する手段
321、例えば、上述したような、制御圧力センサ32
2によって決定される。
【0032】第1の実施形態において、実斜板角度α、
吐出圧力P、および制御圧力Pcは、全て本発明の促進
のために使用されるが、第2の実施形態においては、実
斜板角度αと吐出圧力Pしか使用されないことが分か
る。制御圧力Pcの値は、結果における精度を速度およ
び単純化と交換する、幾つかの単純化する仮定を立てた
結果、第2の形態において使用されない。これらの2つ
の形態を以下で詳述する。
吐出圧力P、および制御圧力Pcは、全て本発明の促進
のために使用されるが、第2の実施形態においては、実
斜板角度αと吐出圧力Pしか使用されないことが分か
る。制御圧力Pcの値は、結果における精度を速度およ
び単純化と交換する、幾つかの単純化する仮定を立てた
結果、第2の形態において使用されない。これらの2つ
の形態を以下で詳述する。
【0033】第5の制御ブロック610において、サー
ボ弁スプール308は、所望斜板角度αd、実斜板角度
α、吐出圧力P、および第1の実施形態において、制御
圧力Pc、の関数に従って所望位置へ移動される。好ま
しくは、コントローラ324は、所望斜板角度αd、実
斜板角度α、吐出圧力P、および第1の実施形態におい
て、制御圧力Pcに関する情報を受け、応答的に、信号
をサーボ弁302へ送り、次にサーボ弁スプール308
を所望位置へ移動させる。
ボ弁スプール308は、所望斜板角度αd、実斜板角度
α、吐出圧力P、および第1の実施形態において、制御
圧力Pc、の関数に従って所望位置へ移動される。好ま
しくは、コントローラ324は、所望斜板角度αd、実
斜板角度α、吐出圧力P、および第1の実施形態におい
て、制御圧力Pcに関する情報を受け、応答的に、信号
をサーボ弁302へ送り、次にサーボ弁スプール308
を所望位置へ移動させる。
【0034】好ましくは、第1の実施形態において、サ
ーボ弁スプール308の所望位置は、次式によって決定
され、
ーボ弁スプール308の所望位置は、次式によって決定
され、
【0035】
【数2】
【0036】ただし、xvはサーボ弁スプール位置であ
り、Vcは制御サーボ304内のチャンバ容積であり、
βは流体体積弾性率、
り、Vcは制御サーボ304内のチャンバ容積であり、
βは流体体積弾性率、
【0037】
【外1】
【0038】は制御圧力Pcの変化率であり、Clはポ
ンプ102および制御サーボ304の漏れ係数であり、
Acは制御サーボ304の断面積であり、Lcは制御サ
ーボ304から斜板枢支点315までの距離であり、k
dは制御ゲインであり、Δα=αd-α、Cdは弁オリ
フィス係数であり、wはポンプ102の回転速度であ
り、ρは流体質量密度である。
ンプ102および制御サーボ304の漏れ係数であり、
Acは制御サーボ304の断面積であり、Lcは制御サ
ーボ304から斜板枢支点315までの距離であり、k
dは制御ゲインであり、Δα=αd-α、Cdは弁オリ
フィス係数であり、wはポンプ102の回転速度であ
り、ρは流体質量密度である。
【0039】図示されていないが、幾つかの単純化する
仮定を利用することによって、制御圧力は次のように表
現されても良く、
仮定を利用することによって、制御圧力は次のように表
現されても良く、
【0040】
【数3】
【0041】ただし、rはピストンピッチ円の半径であ
り、nはピストン数であり、Apはピストンの断面積で
あり、γは圧力キャリーオーバ角度である。
り、nはピストン数であり、Apはピストンの断面積で
あり、γは圧力キャリーオーバ角度である。
【0042】式3を式2に代入し、さらに、図示されて
いない、単純化する仮定を行うと、所望サーボ弁スプー
ル位置を決定する第2の実施形態は次式のように表さ
れ、
いない、単純化する仮定を行うと、所望サーボ弁スプー
ル位置を決定する第2の実施形態は次式のように表さ
れ、
【0043】
【数4】
【0044】ただし、サーボ弁スプール308の位置は
近似解として決定される。
近似解として決定される。
【0045】ゲインスケジューリングを用いると、式4
で示された第2の実施形態は、次式までさらに短縮され
ることが分かり、
で示された第2の実施形態は、次式までさらに短縮され
ることが分かり、
【0046】
【数5】
【0047】これは、本質的にゲインスケジューリング
PD制御であり、ただしf(P)およびkp(P)はポ
ンプ吐出圧力P間の離散非線形写像であり、ルックアッ
プテーブルによって実行される。
PD制御であり、ただしf(P)およびkp(P)はポ
ンプ吐出圧力P間の離散非線形写像であり、ルックアッ
プテーブルによって実行される。
【0048】第6の制御ブロック612において、斜板
104は、サーボ弁スプール位置および制御サーボ30
4によって所望斜板角度位置αdまで応答的に移動され
る。
104は、サーボ弁スプール位置および制御サーボ30
4によって所望斜板角度位置αdまで応答的に移動され
る。
【0049】第7の制御ブロック614において、サー
ボ弁スプール308の所望位置は、適応オンライン学習
項(adaptive on−line lernin
gterm)の関数として補正される。例えば、式4で
例示された実施形態において、一定の不確定値が、サー
ボ弁スプール308の所望位置の決定における誤差度の
一因となる。圧力キャリーオーバ角度γは、いかなる確
定度をもってしても未知である。加えて、ポンプ102
の一定の物理的寸法、例えば、Ac、Lc、Apは、製
造および組立の公差のため変化する。さらに、作動油粘
度、温度、および圧力非線形性のような他のパラメータ
は、サーボ弁スプール308の所望位置の決定における
不確定性の一因となる。
ボ弁スプール308の所望位置は、適応オンライン学習
項(adaptive on−line lernin
gterm)の関数として補正される。例えば、式4で
例示された実施形態において、一定の不確定値が、サー
ボ弁スプール308の所望位置の決定における誤差度の
一因となる。圧力キャリーオーバ角度γは、いかなる確
定度をもってしても未知である。加えて、ポンプ102
の一定の物理的寸法、例えば、Ac、Lc、Apは、製
造および組立の公差のため変化する。さらに、作動油粘
度、温度、および圧力非線形性のような他のパラメータ
は、サーボ弁スプール308の所望位置の決定における
不確定性の一因となる。
【0050】したがって、式4は、適応オンライ学習項
の算入によって修正され、それらの不確定性を補正す
る。
の算入によって修正され、それらの不確定性を補正す
る。
【0051】
【数6】
【0052】は適応オンライン学習項であり、kaの適
応法則は、
応法則は、
【0053】
【数7】
【0054】は定数kaの変化率であり、ηは、適応速
度、すなわち、学習速度を決定する定数である。例え
ば、ηの値が小さいと、より精密な値に緩やかに且つ円
滑に適応するスロー学習速度となり、ηの値が高いと、
所望タームに達する前に最終精密値をオーバーシュート
する傾向がある高速学習速度となる。
度、すなわち、学習速度を決定する定数である。例え
ば、ηの値が小さいと、より精密な値に緩やかに且つ円
滑に適応するスロー学習速度となり、ηの値が高いと、
所望タームに達する前に最終精密値をオーバーシュート
する傾向がある高速学習速度となる。
【0055】(産業上の利用可能性)本発明は、電気油
圧サーボ弁を組み込む、事実上任意のシステムのソフト
ウエアとコントローラとによって制御が実行される様々
な物理的構成の可変容量形油圧ポンプに適している。し
たがって、本発明は、ポンプユニット内の単独の装置と
して実施されるか、または上位レベルのシステムコント
ローラに組み込まれても良い。
圧サーボ弁を組み込む、事実上任意のシステムのソフト
ウエアとコントローラとによって制御が実行される様々
な物理的構成の可変容量形油圧ポンプに適している。し
たがって、本発明は、ポンプユニット内の単独の装置と
して実施されるか、または上位レベルのシステムコント
ローラに組み込まれても良い。
【0056】本発明の他の形態、目的、および特徴は、
図面、明細書および特許請求の範囲の検討によって得ら
れることができる。
図面、明細書および特許請求の範囲の検討によって得ら
れることができる。
【図1】本発明と共に使用するのに適した可変容量形油
圧ポンプの側部部分断面図である。
圧ポンプの側部部分断面図である。
【図2】図1のポンプの端面図である。
【図3】サーボ弁を含むポンプの線図である。
【図4】サーボ弁を含むポンプの他の構成の線図であ
る。
る。
【図5】定出力曲線を有するポンプ動作包絡線を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図6】本発明の好ましい方法を示すフロー図である。
【符号の説明】 100 装置 102 可変容量形油圧ポンプ 104 斜板 106 シャフト 108 シリンダブロック 110 ピストン 112 スリッパ 113 玉継手 114 バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H070 AA01 BB04 CC12 CC21 DD56
Claims (28)
- 【請求項1】 斜板が回動自在に取り付けられている可
変容量形油圧ポンプを制御する方法であって、 ポンプの出力限界の関数として所望斜板角度を決定する
ステップと、 実斜板角度を決定するステップと、 ポンプの吐出圧力の値を決定するステップと、 所望斜板角度、実斜板角度、および吐出圧力の関数に従
ってサーボ弁のサーボ弁スプールを所望位置へ移動する
ステップと、 斜板を応答的に所望の斜板角度位置へ移動させるステッ
プとを含む方法。 - 【請求項2】 ポンプの出力限界の関数として所望斜板
角度を決定するステップは、ポンプの動作を応答的に維
持する所望斜板角度をポンプの所望出力曲線を超えない
値に決定するステップを含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ポンプの所望出力曲線は、ポンプ吐出流
量とポンプ吐出圧力との関数である請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】 所望斜板角度を決定するステップは、ポ
ンプの所望出力曲線にポンプの動作を維持するステップ
を含む請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 所望斜板角度を決定するステップは、ポ
ンプの所望出力曲線よりも小さい値でポンプの動作を維
持するステップを含む請求項3に記載の方法。 - 【請求項6】 実斜板角度を決定するステップは、実際
の斜板角度を検知するステップを含む請求項1に記載の
方法。 - 【請求項7】 ポンプの吐出圧力の値を決定するステッ
プは、ポンプの吐出圧力の値を検知するステップを含む
請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 サーボ弁から制御サーボへの作動流体の
制御圧力の値を決定するステップをさらに含み、制御サ
ーボは実斜板角度を制御するように適合されている請求
項1に記載の方法。 - 【請求項9】 サーボ弁のサーボ弁スプールを所望位置
へ移動させるステップは、所望斜板角度、実斜板角度、
吐出圧力、および制御圧力の関数に従ってサーボ弁のサ
ーボ弁スプールを所望位置へ移動させるステップを含む
請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 制御圧力の値を決定するステップは、
制御圧力の値を検知するステップを含む請求項9に記載
の方法。 - 【請求項11】 適応オンライン学習項の関数としてサ
ーボ弁スプールの所望位置を補償するステップをさらに
含む請求項9に記載の方法。 - 【請求項12】 適応オンライン学習項の関数としてサ
ーボ弁スプールの所望位置を補償するステップは、ポン
プおよびサーボ弁の少なくとも一方に関連したパラメー
タの不確定性に対応する期間にわたって適応オンライン
学習項を変更するステップを含む請求項11に記載の方
法。 - 【請求項13】 斜板が回動自在に取り付けられている
可変容量形油圧ポンプを制御する方法であって、 ポンプの出力限界の関数として所望斜板角度を決定する
ステップと、 実斜板角度を決定するステップと、 ポンプの吐出圧力の値を決定するステップと、 サーボ弁から、実斜板角度を制御するように適合された
制御サーボへの作動流体の制御圧力の値を決定するステ
ップと、 所望斜板角度、実斜板角度、吐出圧力、および制御圧力
の関数に従ってサーボ弁のサーボ弁スプールを所望位置
へ移動させるステップと、 斜板を応答的に所望の斜板角度位置へ移動するステップ
とを含む方法。 - 【請求項14】 ポンプの出力限界の関数として所望斜
板角度を決定するステップは、ポンプ吐出流量およびポ
ンプ吐出圧力の関数であるポンプ動作包絡線を示す一組
のパラメータ内にポンプの動作を応答的に維持する所望
斜板角度を決定するステップを含む請求項13に記載の
方法。 - 【請求項15】 サーボ弁スプールの所望位置を適応オ
ンライン学習項の関数として補償するステップをさらに
含み、適応オンライン学習項が、ポンプおよびサーボ弁
の少なくとも一方に関連したパラメータの不確定性に対
応する期間にわたって変更される請求項13に記載の方
法。 - 【請求項16】 可変容量形油圧ポンプを制御する装置
であって、 ポンプに回動自在に取り付けられている斜板と、 ポンプに対する斜板の角度を制御するように動作可能な
制御サーボと、 制御サーボへ流体接続された出力ポート、およびポンプ
出力ポートへ流体接続された入力ポートを有するサーボ
弁と、 実斜板角度を決定する手段と、 ポンプの吐出圧力の値を決定する手段と、 サーボ弁へ電気的に接続され、ポンプの出力限界の関数
として所望斜板角度を決定すると共に、所望斜板角度、
実斜板角度、および吐出圧力の関数に従ってサーボ弁の
サーボ弁スプールを所望位置へ移動させるように適合さ
れたコントローラとを備える装置。 - 【請求項17】 コントローラは、ポンプの動作を応答
的に維持する所望斜板角度をポンプの所望出力曲線を超
えない値に決定するようにさらに適合される請求項16
に記載の装置。 - 【請求項18】 ポンプの所望出力曲線は、ポンプ吐出
流量およびポンプ吐出圧力の関数である請求項17に記
載の装置。 - 【請求項19】 実斜板角度を決定する手段が、斜板角
度センサを含む請求項16に記載の装置。 - 【請求項20】 ポンプの吐出圧力の値を決定する手段
が、ポンプ吐出圧力センサを含む請求項16に記載の装
置。 - 【請求項21】 サーボ弁から制御サーボへの作動流体
の制御圧力の値を決定する手段をさらに含む請求項16
に記載の装置。 - 【請求項22】 制御圧力の値を決定する手段が、制御
圧力センサを含む請求項21に記載の装置。 - 【請求項23】 コントローラは、また所望斜板角度、
実斜板角度、吐出圧力、および制御圧力の関数に従って
サーボ弁のサーボ弁スプールを所望位置へ移動させるよ
うにさらに適合されている請求項21に記載の装置。 - 【請求項24】 コントローラは、適応オンライン学習
項の関数としてサーボ弁スプールの所望位置を補償する
ようにさらに適合されている請求項16に記載の装置。 - 【請求項25】 適応オンライン学習項は、ポンプおよ
びサーボ弁の少なくとも一方に関連したパラメータの不
確定性に対応する期間にわたって変わるように適合され
ている請求項24に記載の装置。 - 【請求項26】 可変容量形油圧ポンプを制御する装置
であって、 ポンプへ回動自在に取り付けられている斜板と、 ポンプに対する斜板の角度を制御するように動作可能な
制御サーボと、 制御サーボへ流体接続された出力ポート、およびポンプ
出力ポートへ流体接続された入力ポートを有するサーボ
弁と、 実斜板角度を決定する手段と、 ポンプの吐出圧力の値を決定する手段と、 サーボ弁から制御サーボへの作動油の制御圧力の値を決
定する手段と、 サーボ弁へ電気的に接続され、ポンプの出力限界の関数
として所望斜板角度を決定すると共に、所望斜板角度、
実斜板角度、吐出圧力、および制御圧力の関数に従って
サーボ弁のサーボ弁スプールを所望位置へ移動するよう
に適合されたコントローラとを備える装置。 - 【請求項27】 コントローラは、ポンプ吐出流量およ
びポンプ吐出圧力の関数であるポンプ動作包絡線を示す
一組のパラメータ内にポンプの動作を応答的に維持する
所望斜板角度を決定するようにさらに適合されている請
求項26に記載の装置。 - 【請求項28】 コントローラは、ポンプおよびサーボ
弁の少なくとも一方に関連したパラメータの不確定性に
対応する期間にわたって変更される適応オンライン学習
項の関数としてサーボ弁スプールの所望位置を補正する
ようにさらに適合されている請求項26に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/858,738 | 2001-05-16 | ||
US09/858,738 US6623247B2 (en) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | Method and apparatus for controlling a variable displacement hydraulic pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002357177A true JP2002357177A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=25329056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002140699A Withdrawn JP2002357177A (ja) | 2001-05-16 | 2002-05-15 | 可変容量形油圧ポンプの制御方法および装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6623247B2 (ja) |
JP (1) | JP2002357177A (ja) |
DE (1) | DE10210585A1 (ja) |
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