JP2003184807A - 電気油圧弁制御システムおよび方法 - Google Patents

電気油圧弁制御システムおよび方法

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JP2003184807A JP2002358426A JP2002358426A JP2003184807A JP 2003184807 A JP2003184807 A JP 2003184807A JP 2002358426 A JP2002358426 A JP 2002358426A JP 2002358426 A JP2002358426 A JP 2002358426A JP 2003184807 A JP2003184807 A JP 2003184807A
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actuator
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electrohydraulic valve
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Xiaodong Huang
シャオドン ホワン
Stephen V Lunzman
ブイ．ランズマン スティーブン
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Caterpillar Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気油圧弁制御システムおよび方法を提供す
る。 【解決手段】 ポンプチェック作用を行う電気油圧弁装
置を制御するシステムと方法が提供される。このシステ
ムは、加圧流体源と流体アクチュエータとの間に配置さ
れた電気油圧弁装置を含む。加圧流体源と電気油圧弁装
置との間の流体圧力を表す圧力源および電気油圧弁装置
とアクチュエータとの間の流体圧力を表すアクチュエー
タ圧力を感知する圧力センサが設けられている。制御装
置が電気油圧弁装置を開く信号を受信して要求流量を流
体アクチュエータに供給する。圧力源がアクチュエータ
圧力より低いときに電気油圧弁装置を通る流体流れを防
止するための受信信号が修正される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気油圧弁装置を
制御するためのシステムおよび方法に関する。特に、本
発明は、ポンプチェック作用を実施する電気油圧弁装置
を制御するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン／シリンダ装置または液圧モー
タのような流体アクチュエータが、例えば、作業機械に
搭載されたバケット、ショベル、ローダ、バックホー、
レーキ、トレンチャ、フォークリフト等のような作業装
置を作動させるために広く使用されている。流体アクチ
ュエータは、作業を実施する作業装置を動かすために必
要な動力を供給する。作業装置の型式と作業機械の要求
に従って、１つ以上の流体アクチュエータが作業装置に
接続される。
【０００３】各流体アクチュエータは、一般的に、可動
要素の両側に配置された少なくとも２個の流体室を含
む。また、各流体アクチュエータの可動要素は動かすべ
き作業装置に接続されている。作業機械は通常、流体ア
クチュエータに接続され且つその流体アクチュエータの
１つまたは他の流体室に加圧流体を供給するポンプを搭
載している。一般的には、電気油圧弁装置は、ポンプと
流体アクチュエータとに流体接続して配置され流体室へ
の、および流体室からの加圧流体の流量および流れ方向
を制御する。
【０００４】作業装置をある方向に動かすことが望まし
いときは、電気油圧弁装置は、流体が他方の室から流出
できるようにすると同時にポンプを流体アクチュエータ
の一方の室に流体接続して配置するように動かされる。
これは、流体アクチュエータの可動要素を挟んで差圧を
発生させる。もし、加圧流体によって可動要素に作用さ
れる力が、作業装置の抵抗力に打ち克つに十分な大きさ
であれば、流体アクチュエータの反対側室の低圧領域の
方へ可動要素が動き、これによって作業装置を動かす。
【０００５】しかしながら、もしポンプを出る流体の圧
力が、流体アクチュエータ内の流体の圧力よりも低い場
合は、流体はアクチュエータからポンプに向かって、即
ち逆流方向に流れようとする。もし流体が、逆流止めさ
れずに流れるようになっていれば、流体アクチュエータ
の可動要素は望ましくない状態で動くであろう。
【０００６】典型的には、ポンプと電気油圧弁装置との
間に流体接続して機械的なチェック弁が配置される（特
許文献１参照）。機械的チェック弁は、流体が一つの方
向へ、例えばポンプから電気油圧弁装置へ、のみ流れる
ようにしたばね式弁である。チェック弁を挟む差圧がプ
ラスであれば、即ち弁の第１側での流体圧力が、弁の反
対側にある流体圧力よりも大きいときは、流体力はばね
力に打ち克ってチェック弁を開く。しかしながら、もし
弁の第１側での流体の圧力が、弁の反対側にある流体の
圧力よりも小さいときは、弁は閉じて流体が弁を貫流す
るのを防止する。
【０００７】ポンプチェック作用および負荷チェック作
用を達成するために機械的なチェック弁を使用すると、
装置全体に対して不利益をもたらすことがある。例え
ば、機械的チェック弁を１個使用する毎に装置全体に対
してその分のコストを上積みする。加えて、機械的チェ
ック弁を取り込むと装置全体の大きさを増大することが
ある。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，９６７，５５７号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に述べ
た問題の全部または幾つかを解決する電気油圧弁装置を
制御するためのシステムおよび方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本明細書において実施化
されそして広範に記載されているように、発明の目的に
従って利点を達成するために、本発明は、加圧流体源と
アクチュエータとの間に流体接続して配置された電気油
圧弁装置を制御するための方法に関している。その方法
によれば、信号が受信されて電気油圧弁装置を開いて、
加圧流体源からアクチュエータに向かう流体流れをもた
らす。加圧流体源と電気油圧弁装置との間の流体の圧力
を表す圧力源が測定される。電気油圧弁装置とアクチュ
エータとの間の流体の圧力を表すアクチュエータ圧力も
測定される。発生信号が修正されて、圧力源がアクチュ
エータ圧力より低いときに電気油圧弁装置が開くことを
防止し、アクチュエータから加圧流体源に向かう流体の
逆流を防止する。
【００１１】他の形態において、本発明は、流体アクチ
ュエータと加圧流体源とを含んでいる流体アクチュエー
タを制御するシステムに関する。電気油圧弁装置が、加
圧流体源と流体アクチュエータとに流体接続して位置づ
けられ、加圧流体源から流体アクチュエータへの流体流
量を制御するように操作することができる。第１の圧力
センサが加圧流体源と電気油圧弁装置との間の流体の圧
力を表す圧力源を感知する。第２の圧力センサが、電気
油圧弁装置と流体アクチュエータとの間の流体の圧力を
表すアクチュエータ圧力を感知する。制御装置が電気油
圧弁装置を開く信号を受信して圧力源がアクチュエータ
圧力よりも低いときに電気油圧弁装置が開くのを防止す
る。
【００１２】前述の一般的な説明および以下の詳細な説
明は共に例示と説明のためだけのものであり、特許請求
されている発明を限定するもので無いことを理解すべき
である。
【００１３】この明細書に組み入れられ、その一部を構
成する添付の図面は、本発明の幾つかの実施形態を図示
し、そして明細書と共に本発明の基本原理を説明するの
に役立つ。
【００１４】
【発明の実施の形態】次にその例が添付図面に図示され
ている本発明の実施形態について詳しく述べる。可能な
限り、同一の参照番号が同一または同様な部分に言及す
るために全図面に亘って使用される。
【００１５】電気油圧弁装置を制御するためのシステム
および方法が提供される。電気油圧弁装置は、流体アク
チュエータへの加圧流体の流れを制御するために使用さ
れる。ここで考えられている実施形態において、そして
図面に示されるように、流体アクチュエータはピストン
・シリンダ・コンビネーションである。しかしながら、
流体アクチュエータは、例えば液圧モータのような別形
式のアクチュエータでも良い。電気油圧弁装置の制御シ
ステムの典型的な実施形態が図１に示され、参照番号１
０によって概略的に示されている。
【００１６】添付図面において、電気油圧弁装置とアク
チュエータの単一コンビネーションが図示されている。
しかしながら、明細書に記載されたシステムおよび方法
は、電気油圧弁装置とアクチュエータの組立体を複数含
む油圧回路にも等しく適用できるものである。
【００１７】図１に示されるように、制御システム１０
は、ピストン６０を内蔵するハウジング６４を含む流体
アクチュエータ１２に接続されている。ピストン６０
は、（矢印６６で示されたように）第１方向および（矢
印６８で示されたように）第２方向に動くために、ハウ
ジング６４内に摺動自在に受け入れられている。ピスト
ン６０は、ハウジング６４を貫通して延びて負荷１４に
接続されたピストンロッド６２に接続されている。
【００１８】負荷１４は、作業機械の、例えばバケッ
ト、フォーク、または他の土砂や材料の移動装置のよう
な装置である。これらの型の作業機械は、例えば、ホイ
ールローダ、履帯式ローダ、および油圧ショベルを含ん
でいる。
【００１９】また図１に、ピストン６０の一側面に隣接
する第１室５６およびピストン６０の反対側面に隣接す
る第２室５８を画成するハウジング６４が示されてい
る。第１室５６と第２室５８は共に、加圧流体を受け入
れて保持するように構成される。ピストンロッド６２
は、第２室５８とハウジング６４とを貫いて延びてい
る。
【００２０】加圧流体源が流体アクチュエータに加圧流
体を供給するために設けられている。加圧流体源は、例
えば、ピストンポンプ、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ま
たはゲロータポンプのような当業者に良く知られている
任意の種類のポンプ１８とすることが考えられている。
ポンプはバイパス弁を備えた定容量ポンプとすることが
考えられるが、今考えられている実施形態においては、
ポンプは可変容量ポンプである。
【００２１】図１に示されるように、ポンプ１８は流体
ライン４６を介してタンク２０に流体接続して配置され
ている。タンク２０は大気圧下で供給流体を収容してい
る。ポンプ１８はまた、電気油圧弁装置１６に繋がって
いる流体ライン４８に接続されている。
【００２２】電気油圧弁装置１６は、ポンプ１８と流体
アクチュエータ１２との間に流体接続して配置されてい
る。第１室および第２室の他方をタンクに流体接続した
まま、電気油圧弁装置１６は、流体アクチュエータ１２
の第１室５６と第２室５８の一方をポンプ１８に流体接
続するように選択的に操作することが可能である。電気
油圧弁装置１６はまた、第１室または第２室の一方に流
体が流出入することを防止するために閉じられることも
ある。
【００２３】図１に示されるように、電気油圧弁装置１
６は流体ライン４８を介してポンプ１８に、そして流体
ライン５０を介してタンク２０に接続されている。電気
油圧弁装置１６は４個の独立した計量弁２２、２４、２
６、２８を含んでいる。例えば、分割スプール弁と３位
置電気油圧弁のような他の型式の電気油圧弁装置がまた
使用され得る。
【００２４】図１にまた示されるように、電気油圧弁装
置１６は、流体ライン５２、５４を介して流体アクチュ
エータ１２に流体接続して配置されている。特に、第１
計量弁２２と第２計量弁２４は、流体ライン５２を介し
て流体アクチュエータ１２の第１室５６に接続されてい
る。第３計量弁２６と第４計量弁２８は、流体ライン５
４を介して流体アクチュエータ１２の第２室５８に接続
されている。ここで考えられている実施形態において、
各独立計量弁は比例弁である、即ち流体の可変流量が貫
流できるように操作できる。特定の弁を貫流することが
許される流体流量は、システムと要求負荷とに左右され
る。
【００２５】さらに図１に示されるように、第１の独立
計量弁２２は、加圧流体がポンプ１８から第１室５６へ
流れる流量を制御する。第２の独立計量弁２４は、流体
が第１室５６からタンク２０へ流れる流量を制御する。
第３の独立計量弁２６は、流体がポンプ１８から第２室
５８へ流れる流量を制御する。第４の独立計量弁２８
は、第２室５８からタンク２０へ流れる流量を制御す
る。
【００２６】第１計量弁２２は第１ソレノイド３０を含
む。開示された実施形態において、第１ソレノイド３０
に給電すると、第１計量弁２２に作用して、弁を開位置
に向けて動かして第１室５６をポンプ１８との制御され
た流体接続状態に置く。第１のばね３２はまた、第１ソ
レノイド３０が非給電にされると第１計量弁２２に作用
して第１計量弁２２を閉位置に戻す。
【００２７】第２計量弁２４は第２ソレノイド３４を含
む。開示された実施形態において、第２ソレノイド３４
に給電すると、第２計量弁２４に作用して、弁を開位置
に向けて動かして第１室５６をタンク２０との制御され
た流体接続状態に置く。第２のばね３６はまた、第２ソ
レノイド３４が非給電にされると第２計量弁２４に作用
して弁を閉位置に戻す。
【００２８】第３計量弁２６は第３ソレノイド３８を含
む。開示された実施形態において、第３ソレノイド３８
に給電すると、第３計量弁２６に作用して、弁を開位置
に向けて動かして第２室５８をポンプ１８との制御され
た流体接続状態に置く。第３のばね４０はまた、第３ソ
レノイド３８が非給電にされると第３計量弁２６に作用
して弁を閉位置に戻す。
【００２９】第４計量弁２８は第４ソレノイド４２を含
む。開示された実施形態において、第４ソレノイド４２
に給電すると、第４計量弁２８に作用して、該弁を開位
置に向けて動かして第２室５８をタンク２０との制御さ
れた流体接続状態に置く。第４のばね４４はまた、第４
ソレノイド４２が非給電にされると第４計量弁２８に作
用して該弁を閉位置に戻す。
【００３０】この実施形態において、流体アクチュエー
タ１２の動作は、独立計量弁２２、２４、２６、２８を
選択的に且つ制御可能に開閉することによって制御され
る。標準運転において、流体アクチュエータ１２を第１
の方向（矢印６６によって図示）に動かすために、第１
ソレノイド３０と第４ソレノイド４２に給電することに
よって第１計量弁２２と第４計量弁２８とが制御可能に
同時に開かれる。これは第１室５６をポンプ１８に接続
し、第２室５８をタンク２０に接続して配置する。この
構成は、加圧流体が第１室５６へ流入し、また排除流体
が第２室５８からタンク２０へ流れることを可能とす
る。第１室５６に入る加圧流体は、ピストン６０に力を
及ぼして負荷１４を第１の方向（矢印６６によって示す
ように）に動かす。操作が完了すると、第１ソレノイド
３０と第４ソレノイド４２は非給電となり、これによっ
て第１ばね３２と第４ばね４４とが第１計量弁２２と第
４計量弁２８とをその閉位置に戻すことを可能とする。
【００３１】同様に、流体アクチュエータ１２を第２の
方向（矢印６８によって図示）に動かすために、第２ソ
レノイド３４と第３ソレノイド３８に給電することによ
って第２計量弁２４と第３計量弁２６とが制御可能に同
時に開かれる。これは第２室５８をポンプ１８に接続
し、第１室５６をタンク２０に接続して配置する。この
構成は、加圧流体が第２室５８へ流れ、また排除流体が
第１室５６からタンク２０へ流れることを可能とする。
第２室５８に入る加圧流体は、ピストン６０に力を及ぼ
して負荷１４を第２の方向（矢印６８によって示すよう
に）に動かす。操作が完了すると、第２ソレノイド３４
と第３ソレノイド３８は非給電となり、これによって第
２ばね３６と第３ばね４０とが第２計量弁２４と第３計
量弁２６とを閉位置に戻すことを可能とする。
【００３２】第１の圧力センサ７０は、ポンプ１８と電
気油圧弁装置１６との間の流体の圧力を表す圧力源即ち
ポンプ圧力を感知するように設けられる。第１の圧力セ
ンサ７０は、ポンプ１８と電気油圧弁装置１６との間の
流体の圧力を表す流体圧力を第１の圧力センサ７０が感
知することのできるシステム１０内の任意の位置に配置
されることができる。
【００３３】図１に示されるように、第１の圧力センサ
７０は、流体ライン４８に接続されている。第１の圧力
センサ７０は、ポンプ１８と電気油圧弁装置１６との間
の流体圧力を表す流体ライン４８内の流体の圧力を感知
する。第１の圧力センサは、ポンプ１８の吐出口および
電気油圧弁装置１６の流体入口を含む、流体ライン４８
に沿う任意の位置に配置されることができる。
【００３４】電気油圧弁装置１６と流体アクチュエータ
１２との間の流体の圧力を表すアクチュエータ圧力を感
知するために、第２の圧力センサ７２または７４が設け
られている。第２の圧力センサ７２または７４は、電気
油圧弁装置１６と流体アクチュエータ１２の第１室５６
および第２室５８の少なくとも一方との間の流体圧力を
感知するためにシステム内に配置された１つ以上の圧力
センサを含む。第２の圧力センサ７２または７４は、電
気油圧弁装置１６と流体アクチュエータ１２の第１室５
６および第２室５８の少なくとも一方との間の流体圧力
を表す圧力を圧力センサが感知することのできるシステ
ム１０内の任意の位置に配置されることができる。
【００３５】以下に詳細に説明されるように、第１の圧
力センサ７０および第２の圧力センサ７２または７４に
よって感知された圧力は、ポンプ圧力とアクチュエータ
圧力の間の差圧を決定するために使用される。その代替
として、差圧センサが、ポンプ圧力とアクチュエータ圧
力との間の差圧を決定するために使用されることができ
る。差圧センサの出力は、ポンプ圧力がアクチュエータ
圧力よりも大きいかまたは小さいかを示す。差圧センサ
の出力はまた、差圧の大きさを適当な単位で示す。
【００３６】図１に図示されるように、第１室圧力セン
サ７２は流体ライン５２に接続され、そして第２室圧力
センサ７４は流体ライン５４に接続されている。第１室
圧力センサ７２は流体ライン５２内の流体の圧力を感知
し、これは第１室５６内の流体圧力および電気油圧弁装
置１６と流体アクチュエータ１２との間の流体圧力を表
す。第２室圧力センサ７４は流体ライン５４内の流体の
圧力を感知し、これは第２室５８内の流体圧力および電
気油圧弁装置１６と流体アクチュエータ１２の間の流体
圧力を表す。
【００３７】感知圧力が電気油圧弁装置１６と流体アク
チュエータ１２のそれぞれの室５６、５８との間の流体
圧力を表すことを条件として、第１室圧力センサ７２お
よび第２の圧力センサ７４は、流体ライン５２、５４に
沿う任意の位置に配置されることができ、あるいは第１
室５６および第２室５８に直接接続することができる。
第１室圧力センサ７２および第２の圧力センサ７４はま
た、第１の独立計量弁２２および第３の独立計量弁２６
の出口のような、電気油圧弁装置１６の出口に配置する
こともできる。
【００３８】電気油圧弁装置１６の位置を調節してこれ
により流体アクチュエータ１２に向かう流体流れの流量
と方向を制御するために、制御装置８８が設けられてい
る。流体アクチュエータ１２に向かう流体の要求流量を
供給するために電気油圧弁装置１６を開く受信信号に応
答して、ポンプ圧力がアクチュエータ圧力よりも低いと
きに電気油圧弁装置１６が開くことを制御装置８８が防
止する。さらに制御装置８８は、ポンプ圧力とアクチュ
エータ圧力との差に基づいて、換算係数を計算すること
もできる。制御装置８８は、流体アクチュエータ１２に
供給する流体の実際の流量を決定するために換算係数を
要求流量に適用し、これに従って電気油圧弁装置１６の
位置を調節する。図２および図３の流れ図は、電気油圧
弁装置１６を制御する例示的な方法を説明している。
【００３９】図１に示されるように、制御装置８８は制
御レバー８４とシステム１０との間に接続される。制御
装置８８は、例えば、メモリ、補助記憶装置、中央演算
装置のようなプロセッサ、および入力装置のような、ア
プリケーションを動かすのに必要とされる全ての構成要
素を有するコンピュータを含むのが好ましい。このコン
ピュータが追加の即ち異なる構成要素を有することがで
きることを当業者は理解しよう。さらに制御システムの
形態がメモリ内に記憶されていると記載されているが、
これらの形態は、コンピュータチップおよびハードディ
スク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、或いは他の型式のＲＡＭまたはＲＯＭのような補助
記憶装置のような他の型式のコンピュータプログラム製
品またはコンピュータ読出し可能メディアに記憶されま
たはこれから読み出されることができることを当業者は
理解しよう。
【００４０】制御装置８８は、電気油圧弁装置１６の位
置を調節してこれにより流体アクチュエータ１２の流出
入流体の流量および方向を制御する。制御装置８８は、
第１ソレノイド３０、第２ソレノイド３４、第３ソレノ
イド３８および第４ソレノイド４２に制御ライン８２を
介して接続されている。第１、第２、第３および第４ソ
レノイド３０、３４、３８、４２に選択的に給電するこ
とにより、制御装置８８は、流体アクチュエータ１２の
第１および第２の室５６、５８に出入する流体流れの流
量と方向を制御する。
【００４１】図１に示されるように、スプール位置セン
サ４５は、第１、第２、第３および第４計量弁２２、２
４、２６、２８の各々に操作自在に係合される。各スプ
ール位置センサ４５は、それぞれの計量弁内のスプール
の実際位置を検出する。各スプールの測定位置は制御装
置８８へ伝達される。制御装置８８は、第１、第２、第
３および第４計量弁２２、２４、２６、２８の各々を通
る流体の流量をより精確に制御するためにこのフィード
バックを使用する。
【００４２】制御装置８８は制御レバー８４に接続され
ている。制御装置８８は、制御ライン８６または例え
ば、遠隔制御またはおよび自動制御のような他の接続を
介して制御レバー８４に接続されても良い。操作者は、
負荷１４の動きを制御するために制御レバー８４を操作
する。操作者は、負荷１４を第１方向（矢印６６で示す
ように）に動かすために第１操作位置へ制御レバー８４
を動かすこともある。これに応答して、制御装置８８
は、適当な単一のまたは複数のソレノイドに給電し第１
室５６をポンプ１８に接続し第２室５８をタンク２０に
接続する。この構成により第１方向の負荷１４の動きが
生じる。
【００４３】操作者はまた、負荷１４を第２方向（矢印
６８で示すように）に動かすために第２操作位置へ制御
レバー８４を動かすこともある。これに応答して、制御
装置８８は、適当な単一のまたは複数のソレノイドに給
電し第２室５８をポンプ１８に接続し第１室５６をタン
ク２０に接続する。この構成により第２方向の負荷１４
の動きが生じる。
【００４４】加えて、操作者は、負荷１４の動きを停止
し、または負荷１４が動くことを防止するために、制御
レバー８４を中立位置に動かすこともある。これに応答
して、制御装置８８は全てのソレノイドを非給電にし、
その結果電気油圧弁装置１６は閉位置に戻って、流体が
流体アクチュエータ１２に出入りすることを防止する。
【００４５】図１に示されるように、制御装置８８はま
た、制御ライン７６を介して第１の圧力センサ７０に、
制御ライン７８を介して第１室圧力センサ７２に、そし
て制御ライン８０を介して第２室圧力センサ７４に接続
されている。各圧力センサは、制御装置８８に感知圧力
を供給する。ここで考えられている実施形態において、
各圧力センサは、５マイクロ秒毎のように周期的ベース
で、制御装置８８に感知圧力を供給する。
【００４６】（産業上の利用可能性）前述のシステムの
運転を次に添付図面を参照して説明する。電気油圧弁装
置１６を制御するための模範的な方法１１０が図２の流
れ図に表されている。方法１１０は、例えば、制御装置
８８のコンピュータのメモリ内に記憶されたアプリケー
ションによって実施される。
【００４７】図１を参照するに、流体アクチュエータ１
２を第１方向（矢印６６で示すように）または第２方向
（矢印６８で示すように）の一方へ動かすために、操作
者が制御レバー８４を第１操作位置または第２操作位置
の一方に動かすと、信号が発生して電気油圧弁装置１６
を開く（図２のステップ１１２）。発生信号は電気的な
ものも機械的なものもある。
【００４８】制御装置８８は、ポンプ圧力（Ｐｐ）（ス
テップ１１４）を測定する。ポンプ圧力（Ｐｐ）は、第
１の圧力センサ７０のようなセンサによって、ポンプ１
８と電気油圧弁装置１６との間の流体の圧力を感知する
ことによって測定される。ポンプ圧力（Ｐｐ）は、５マ
イクロ秒毎のように周期的ベースで感知されることもで
きる。その代わりとして、ポンプ圧力（Ｐｐ）は、電気
油圧弁装置１６を開く信号を受信したときにのみ感知さ
れる。ポンプ圧力（Ｐｐ）はまた、制御装置８８のメモ
リ内に記憶されていたポンプの標準運転圧力または待機
圧力のような代表的ポンプ圧力を参照して測定される。
【００４９】制御装置８８はまた、第１室圧力センサ７
２または第２室圧力センサ７４のどちらかによって感知
されたアクチュエータ圧力（Ｐａ）を読み取る（ステッ
プ１１６）。アクチュエータ圧力（Ｐａ）は、５マイク
ロ秒毎のように周期的ベースで測定される。その代わり
として、アクチュエータ圧力（Ｐａ）は、電気油圧弁装
置１６を開く信号を受信したときにのみ感知されること
ができる。
【００５０】制御装置８８は、ポンプ１８が接続される
べき室にとってのアクチュエータ圧力（Ｐａ）、即ち、
もし流体アクチュエータ１２が第１の方向（矢印６６で
示すように）に動くべきならば第１室５６の圧力、或い
はもし流体アクチュエータ１２が第２の方向（矢印６８
で示すように）へ動くべきときは第２室５８の圧力、と
ポンプ圧力（Ｐｐ）を比較する。それぞれの室に対し
て、ポンプ圧力（Ｐｐ）がアクチュエータ圧力（Ｐａ）
より小さければ、制御装置８８は制御レバーによって供
給された信号（即ち発生信号）を修正して、電気油圧弁
装置１６が開くのを防止する。（ステップ１２２）
【００５１】それぞれの室に対して、ポンプ圧力
（Ｐｐ）がアクチュエータ圧力（Ｐａ）より高ければ、
制御装置８８は電気油圧弁装置１６を開く（ステップ１
２０）。電気油圧弁装置１６を開くと、流体アクチュエ
ータ１２のそれぞれの室にポンプ１８を流体接続して配
置し、アクチュエータ１２を所望の方向へ動かす。
【００５２】電気油圧弁装置１６が開いた後に、制御装
置８８はポンプ圧力（Ｐｐ）とアクチュエータ圧力（Ｐ
ａ）の両方をモニターし続ける。ポンプ圧力（Ｐｐ）が
アクチュエータ圧力（Ｐａ）より下方に降下すれば、制
御装置８８は電気油圧弁装置１６を直ちに閉じて、流体
の好ましくない逆流を防止する。
【００５３】制御装置８８は圧力センサの不正確性を斟
酌することがまた考慮されている。圧力センサは必ずし
も正確な圧力の読みを提供しないので、圧力オフセット
（Ｐ ｏ）のような変数が、圧力の読みにおける誤差を補
償するために含まれる。圧力オフセットを含む圧力降下
計算は次の通りである。 差圧 ＝ Ｐｐ− Ｐａ − Ｐｏ
【００５４】この式から判るように、圧力オフセット
（Ｐｏ）を含めると、安全限界を生ずる。ここで考えら
れている実施形態において、圧力オフセット（Ｐｏ）の
値は、圧力センサに対して特定された誤差限界に基づい
ている。圧力オフセットの値は、ポンプ圧力センサと第
１室圧力センサおよび第２室圧力センサの一方に対する
誤差限界の合計に略等しくすべきである。差圧計算にお
いて、圧力オフセット（Ｐｏ）を差し引くことにより、
制御装置８８は、ポンプ圧力とアクチュエータ圧力を供
給している圧力センサに対して少なくとも誤差限界だ
け、ポンプ圧力（Ｐ ｐ）がアクチュエータ圧力（Ｐａ）
を越えることを確実にする。
【００５５】ポンプ圧力（Ｐｐ）がアクチュエータ圧力
（Ｐａ）よりも小さいときに、電気油圧弁装置１６がこ
れを開閉することを防止することによって、第１室５６
または第２室５８の一方から電気油圧弁装置１６を通っ
てポンプ１８へ向かって流体が流れる流体の逆流が防止
される。もし逆流が許されると、負荷１４の望ましくな
い動きが生ずることとなる。このようにして、ポンプ圧
力（Ｐｐ）とアクチュエータ圧力（Ｐａ）に基づいて電
気油圧弁装置１６の位置を制御することによって、制御
装置８８はポンプチェック作用を行う。これにより、ポ
ンプ１８と電気油圧弁装置１６との間に独立の機械式チ
ェック弁を含む必要性がなくなる。
【００５６】電気油圧弁装置１６を制御するための別の
模範的なプロセス１３０が図３の流れ図内に図示されて
いる。流体アクチュエータ１２の動作を生成するために
操作者が制御レバー８４を動かすと、流体アクチュエー
タ１２の第１室５６および第２室５８に出入りする流体
の要求流量を制御装置８８が決定する（ステップ１３
２）。当業者に理解されるように、流量決定は、例え
ば、室の大きさ、ポンプ特性、およびアクチュエータ速
度などのようなシステムのパラメータおよび要求に基づ
いて行われる。
【００５７】制御装置８８は前述したように、感知され
たポンプ圧力（Ｐｐ）を受け入れ（ステップ１３４）、
そして感知されたアクチュエータ圧力（Ｐａ）を受け入
れる（ステップ１３６）。それから、制御装置８８は換
算係数を計算する（ステップ１３８）。換算係数の計算
は、ポンプ圧力（Ｐｐ）とアクチュエータ圧力（Ｐａ）
との差に基づいている。流体システムの現在状態が与え
られときに、換算係数はアクチュエータに供給されるべ
き要求流量の比率を表す１と０との間の値である。
【００５８】０の換算係数は電気油圧弁が閉じるべきこ
と、即ちポンプ圧力（Ｐｐ）がアクチュエータ圧力（Ｐ
ａ）よりも小さいことを示している。１の換算係数は、
ポンプ圧力（Ｐｐ）がシステム要求を完全に満たすに十
分であり、そして、要求流量に等しい実際の流量を供給
するために電気油圧弁装置が開くべきであることを示し
ている。０と１の間の換算係数は、ポンプ圧力がわずか
にアクチュエータ圧力より大きく、そしてシステム要求
の全てではない幾つかが満たされることを示している。
従って、要求流量よりも少ない実際流量を供給するため
に電気油圧弁装置は開かれるべきである。このようにし
て、計算された換算係数は、部分的に開かれている機械
的チェック弁に類似した態様で、幾つかの運転条件下で
の制限流を規定する。
【００５９】以下の式は、換算係数（Ｆｓ）を算出する
ために使用される。 Ｆｓ ＝ Ｋｐ ＊（Ｐｐ−Ｐａ） ここで、Ｋｐは、システムの要求の全てを満たすために
必要なポンプ圧力とアクチュエータ圧力との最小差圧を
表す定数である。Ｋｐは、特定のシステム要求と制御さ
れている電気油圧弁装置の型に依存している。ここで考
えられている実施形態において、Ｋｐはこの最小差圧の
逆数である。例えば、電気油圧弁装置がシステムの要求
の全てを満たすことができる前のポンプ圧力とアクチュ
エータ圧力の最小差圧が少なくとも１００ｋＰａ（１
４．５ｐｓｉ）であることを、特定のシステムの仕様が
示していれば、Ｋｐは１／１００即ち０．０１に等し
い。
【００６０】以上の計算と説明から明らかなように、Ｆ
ｓの計算値は、ポンプ圧力（Ｐｐ）がアクチュエータ圧
力（Ｐａ）よりかなり大きいときはＦｓの計算値は１よ
りも大きくなることがある。さらに、ポンプ圧力
（Ｐｐ）がアクチュエータ圧力（Ｐ ａ）より小さいとき
に、以上の計算は０より小さい結果を生ずることもあ
る。換算係数は０と１との間の値に制限されているの
で、０より小さいＦｓの計算値は、０の換算係数が要求
流量に適用されるべきであることを意味し、１より大き
いＦｓの計算値は、１の換算係数が要求流量に適用され
るべきであることを意味する。
【００６１】Ｆｓの計算は、電気油圧弁装置の応答時間
を斟酌したフィードバック成分を含むことができる。以
下の式は、電気油圧弁の応答性を斟酌するために使用さ
れ得る。 Ｆｓ＝Ｋｐ ＊（Ｐｐ−Ｐａ）＋Ｋｄ［（Ｐｐ−Ｐａ）−
（Ｐｐ−Ｐａ）（−１ ）］ ここで、Ｋｄは制御されている特定の電気油圧弁装置の
応答性を示す定数であり、そして（Ｐｐ−Ｐａ）
（−１）は、ポンプ圧力とアクチュエータ圧力との差圧
の以前のサンプルである。この成分を含めることによっ
て、Ｆｓの計算は、ポンプ圧力（Ｐｐ）とアクチュエー
タ圧力（Ｐａ）との差圧の変化率を斟酌することにな
る。
【００６２】換算係数が計算された後に、システムがア
クチュエータに供給することができる実際の流量を決定
するために要求流量に換算係数を適用する（ステップ１
４０）。これは、要求流量と換算係数を乗ずることによ
って行われる。換算係数が０であれば、実際の流量は０
となろう。もし換算係数が１であれば、実際の流量は要
求流量と等しくなろう。次に、制御装置８８は電気油圧
弁装置１６の位置を調節して流体アクチュエータ１２へ
実際の流量を供給する（ステップ１４２）。
【００６３】このように、本発明は、流体アクチュエー
タを組み入れた種々の機械に幅広く適用できる。本発明
は、ポンプチェック作用を行うために電気油圧弁装置を
制御するためのコストが効果的で高効率のシステムと方
法を提供することに利点をもたらすものである。
【００６４】本発明の範囲と精神から逸脱することなく
電気油圧弁装置を制御する方法とシステムに種々の修正
と変形がなされ得ることは、当業者にとって明らかであ
ろう。明細書を考慮し且つここに開示された発明の実施
から、本発明の他の実施形態が当業者に明らかになろ
う。本発明の本来の範囲と精神とが以下の特許請求の範
囲とその等価物とによって示され、明細書および例は単
に典型例として見なすべきであることが意図されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による制御システムの概略図
である。
【図２】図１の電気油圧弁装置を制御するためのプロセ
スを図示する流れ図の第１の実施形態である。
【図３】図１の電気油圧弁装置を制御するためのプロセ
スを図示する流れ図の第２の実施形態である。
【符号の説明】
１０ 制御システム １２ 流体アクチュエータ １４ 負荷 １６ 電気油圧弁装置 １８ ポンプ ２０ タンク ２２，２４，２６，２８ 計量弁 ３０ 第１ソレノイド ３２ 第１のバネ ３４ 第２ソレノイド ３６ 第２のバネ ３８ 第３ソレノイド ４０ 第３のバネ ４２ 第４ソレノイド ４４ 第４のバネ ４５ スプールの位置センサ ５０，５２，５４ 流体ライン ５６ 第１室 ５８ 第２室 ６０ ピストン ６２ ピストンロッド ６４ ハウジング ６６，６８ 矢印 ７０ 第１の圧力センサ ７２，７４ 第２の圧力センサ ７６，７８，８０，８２，７６ 制御ライン ８４ 制御レバー ８８ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホワン シャオドン アメリカ合衆国 61615 イリノイ州 ピ オリア ノース ダナ ドライブ 10816 (72)発明者 スティーブン ブイ．ランズマン アメリカ合衆国 61523 イリノイ州 チ リコシ イースト カーティス ドライブ 206 Ｆターム(参考） 3H089 AA21 BB16 BB27 CC01 CC08 DA03 DB44 DB48 EE36 FF08 GG02 JJ01 JJ09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加圧流体源とアクチュエータとの間に流
    体接続して配置された電気油圧弁装置を制御する方法で
    あって、 加圧流体源からアクチュエータへの流体流れをもたらす
    ための電気油圧弁装置を開く信号を受信するステップ
    と、 加圧流体源と電気油圧弁装置との間の流体の圧力を表す
    圧力源を測定するステップと、 電気油圧弁とアクチュエータとの間の流体の圧力を表す
    アクチュエータ圧力を測定するステップと、 アクチュエータから加圧流体源に向かう流体の逆流を防
    止するために、圧力源がアクチュエータ圧力より低いと
    きに電気油圧弁装置が開くことを防止するように受信信
    号を修正するステップと、からなる方法。
  2. 【請求項２】 流体アクチュエータと、 加圧流体源と、 加圧流体源と流体アクチュエータとに流体接続してお
    り、加圧流体源から流体アクチュエータへの流体の流量
    を制御するように操作できる電気油圧弁装置と、 加圧流体源と電気油圧弁装置との間の流体の圧力を表す
    圧力源を感知するように操作できる第１の圧力センサ
    と、 電気油圧弁装置と流体アクチュエータとの間の流体の圧
    力を表すアクチュエータ圧力を感知するように操作でき
    る第２の圧力センサと、 電気油圧弁装置を開く信号を受信し、且つ圧力源がアク
    チュエータ圧力より低いときに電気油圧弁装置が開くこ
    とを防止するように操作できる、電気油圧弁装置を制御
    する制御装置と、からなる流体アクチュエータを制御す
    るシステム。
  3. 【請求項３】 流体アクチュエータと、 加圧流体源と、 加圧流体源と流体アクチュエータとに流体接続してお
    り、加圧流体源から流体アクチュエータへの流体の流量
    を制御するように操作できる電気油圧弁装置と、 加圧流体源と電気油圧弁装置との間の流体の圧力を表す
    圧力源を感知するように操作できる第１の圧力センサ
    と、 電気油圧弁装置と流体アクチュエータとの間の流体の圧
    力を表すアクチュエータ圧力を感知するように操作でき
    る第２の圧力センサと、 電気油圧弁装置を制御する制御装置であって、電気油圧
    弁装置を開く信号を受信して要求流量を供給するように
    操作することができ、さらに圧力源とアクチュエータ圧
    力との差に基づいて換算係数を計算し且つ電気油圧弁装
    置を開いて要求流量に対する換算係数の適用に基づく実
    際の流量を供給するように操作できる制御装置と、から
    なる流体アクチュエータを制御するシステム。
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Cited By (1)

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