JP2005121020A - 液圧ポンプのための制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 液圧ポンプにおける斜板を正確に位置決めできるようにする。
【解決手段】 液圧ポンプで使用できる制御システムは、斜板の角度を検出するためのフィードバックセンサを有する。フィードバックセンサによって収集された斜板に関する情報、および別の設定コマンドからこの情報は、マイクロプロセッサへ送られる。次にマイクロプロセッサは、出力信号を発生するのにアルゴリズムを使用し、重ねられたディザー信号を送り出す。このディザー化された出力信号は、次に圧力制御装置によって受信され、圧力制御装置は、サーボシステム内のディザーサーボ圧力を生じさせる。ディザー圧力により、サーボシステムは斜板の位置を調節する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液圧ユニットのための制御システムに関し、より詳細には、斜板の角度を調節するように、正常な入力信号と共に組み込まれたディザー信号を使用する制御システムに関する。しかし、このシステムだけに限定されるものではない。

液圧技術では、液圧モータを回転させ、液圧シリンダを伸長させる目的のために、またはその他の有効な目的のために、機械式液圧ポンプにより、オイルをポンピングする。多くのトラクター、土木用装置、および同等の装置における共通の特徴は、液圧トランスミッションにある。

最も基本的な形態では、液圧トランスミッションは、通常、内燃エンジンによって駆動される液圧ポンプを備え、このトランスミッションは、１つ以上の液圧モータを回転させるための、加圧されたオイルフローのソースとなっている。これら１つ以上の液圧モータの回転により、装置は、その駆動装置の命令に従って前後に移動できる。

斜板は、液圧ポンプが送ることができる流体流量を制御する液圧トランスミッション内の１つの機構である。通常、斜板の角度は、制御システムまたはマイクロプロセッサが受信する情報に基づき、液圧シリンダまたはサーボシステムによって決定される。

代表的なマイクロプロセッサは、斜板を所定の位置に調節する出力信号を決定するのに、アルゴリズムを使用している。ポンプおよびサーボシステムでは、通常、入力信号の分解能および精度は、液圧ユニットと一致させられていない。そのため、斜板の位置決めが不正確になってしまうことがある。

従って、本発明の主な目的は、現在の技術水準で改良された液圧ポンプのための制御システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、液圧制御システム内のポンプまたはモータの流体の流れの分解能および精度（例えば斜板の角度位置）を改良するように、ディザー信号を使用することにある。

本発明の更に別の目的は、ディザー信号が加えられた信号を使って、システムパラメータに基づき、斜板の角度を調節できる液圧制御システムを提供することにある。

明細書および特許請求の範囲から、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴または利点が明らかとなると思う。

本発明は、斜板の角度を制御する制御システムに関する。この制御システムは、フィードバックセンサおよび設定ポイントセンサからの情報を受信するマイクロプロセッサとすることができる。マイクロプロセッサは、斜板の角度を決定するだけでなく、設定ポイントコマンドも決定する。センサから受信された情報から、マイクロプロセッサは、アルゴリズムを使って情報を処理し、出力コマンド信号を送り出す。

このマイクロプロセッサは、同時に、重ねられたディザー信号を出力することができ、このディザー信号は、圧力制御装置を駆動するディザー化の結果生じる信号を発生する。次に、圧力制御装置は、サーボシステムが斜板の角度を変更するようにさせる。

本発明の制御システムは、図１に示す液圧ポンプに接続できる。この液圧ポンプ１０は、標準サーボ液圧ポンプの中心ハウジング１２を有し、この中心ハウジング１２を貫通するように、サーボピストン１４が配置されている。このサーボピストン１４は、サーボネジ１６、スピンドルガイド１８、サーボスプリング２０およびスプリングシート２２を備えている。

この液圧ポンプ１０は、斜板２４も有し、斜板２４は、シャフトフィードバックアセンブリ２６に接続されており、フィードバックアセンブリ２６は、斜板２４の角度を決定するように、角度センサアセンブリ２８と共に作動する。斜板２４は、円錐ベアリング３０を使用することにより、中心ハウジング１２に接続されている。円錐ベアリング３０は、カップベアリング３２に接続され、カップベアリング３２は、第１のＯリング３４に接続されている。第１のＯリング３４は、プレートアダプタ３６の底部に当接している。

プレートアダプタ３６と中心ハウジング１２の底部との間には、第２のＯリング３８が係合している。ハウジングの頂部には、２つのコイルを有する双方向圧力制御ＰＣＰアセンブリ３９が設けられている。図１から分かるように、このアセンブリは、標準サーボ液圧ポンプである。

図２は、液圧ポンプ１０を駆動するのに使用できる一般的な閉ループ制御システムを、ブロック図で示す。この制御システムは、フィードバックセンサ４０と、作動パラメータ設定ポイントセンサ４２とを有する。設定ポイントセンサ４２は、設定ポイント信号４４を送り、フィードバックセンサ４０は、斜板２４の角度を検出し、フィードバック信号４６を送る。ディザー信号が加えられた電気制御信号を発生できるデバイスによって、設定ポイント信号４４とフィードバック信号４６との双方が受信される。

好ましい実施例におけるこのデバイスは、図示するようなマイクロプロセッサ４８であるが、別の実施例では、このデバイスは、電気ジョイスティック、電気フットペダル制御装置、またはディザー信号が加えられた出力信号を発生できる他の任意のデバイスでもよい。マイクロプロセッサ４８は、平均信号およびディザー信号から成る制御信号５０を送り出す。この制御信号５０を圧力制御装置５２が受信し、制御装置５２は、サーボシステム５８へ送られる圧力信号５４または５６を発生する。

次にサーボシステム５８は、斜板２４の位置を変更する力６０を発生する。フィードバックセンサ４０は、システムが閉ループモードだけでなく、開ループモードでの性能を改良できるように、オプションとなっている。

マイクロプロセッサ４８では、代表的な閉ループアルゴリズムにより処理されるエラー信号が発生される。このアルゴリズムは、ＰＩＤ、ＰＩＤ＋フィードフォワードおよびＫＩＤＴ１を含むが、これらだけに限定されるものではない。マイクロプロセッサ４８は、アルゴリズムの出力から出力信号を発生し、この出力信号とディザー信号とが重ねられ、圧力制御装置５６によって受信される信号５０を発生する。

圧力制御装置５２は、２つのブーストスプールを備えるフラッパーノズルスタイルパイロットバルブ、１つのブーストスプールを備えるフラッパーノイズスタイルパイロットバルブ、流量制御装置（斜板を位置決めするために電気信号を液圧信号に変換するデバイス）、または複数の圧力制御装置を含む（これら装置だけに限定されない）任意のタイプのものでよい。

圧力制御装置５２は、出力信号およびディザー信号に応答し、ディザー化されたサーボ圧力を発生する。このディザー化されたサーボ圧力に基づき、斜板２４の最大スルーレートが決定される。従って、ポンプの斜板２４の位置が、サーボスプリング、サーボ圧力、圧力モーメント、スピードモーメントおよびその他のシステムファクターの代表的な力のバランスによって決定される。

マイクロプロセッサ４８によって発生されるディザー信号は、フィードバックセンサ４０によって関連させられる斜板角度の値に依存してもよいし、依存しなくてもよい。更にフィードバックセンサ４０およびマイクロプロセッサが使用する閉ループアルゴリズムは、任意の標準的なフィードバックセンサまたはアルゴリズムでよい。本実施例では、マイクロプロセッサ４８がディザー信号を発生するが、圧力制御装置５２の内部または別のデバイスの外部で、このディザー信号を発生させてもよい。

当業者であれば、本発明の要旨から逸脱することなく、デバイスに関し、その他種々の変更を行うことができると思う。かかる変更および変形のいずれも、特許請求の範囲内に含まれるものであり、特許請求の範囲によってカバーされている。

本システムの液圧ポンプの分解図である。 本発明の制御システムのブロック図である。 図１の拡大スケール部分３−３である。 図１の拡大スケール部分４−４である。 図１の拡大スケール部分５−５である。

符号の説明

１０ 液圧ポンプ
１２ 中心ハウジング
１４ サーボピストン
１６ サーボネジ
１８ スプリングガイド
２０ サーボスプリング
２２ サーボシート
２４ 斜板
３０ 円錐ベアリング
３２ カップベアリング
３４ 第１の０リング
３６ プレートアダプタ
３８ 第２の０リング
４０ フィードバックセンサ
４２ 設定ポイント信号
４４ 設定ポイント信号
４６ フィードバック信号
４８ マイクロプロセッサ
５０ 制御信号
５２ 圧力センサ
５４、５６ 圧力信号
５８ サーボシステム
６０ 力

Claims (3)

1. 斜板を有する液圧ユニットのための制御システムであって、
   ディザー化された出力信号を発生するための電子手段と、
   ディザー化された出力信号を受信し、前記斜板を位置決めするようになっている圧力制御装置とを備える制御システム。
2. 斜板を有する液圧ユニットの斜板の角度を制御する方法であって、
   設定ポイント信号に基づいて電気信号を発生する工程と、
   マイクロプロセッサ内で前記電気信号を受信する工程と、
   前記マイクロプロセッサ内に含まれるアルゴリズムを使って、前記電気信号からの情報を内挿する工程と、
   前記マイクロプロセッサから圧力制御装置へ出力信号を送る工程と、
   前記出力信号をディザー化する工程と、
   前記斜板を変位させる前記圧力制御装置からディザー化された圧力を発生する工程とを備える斜板の角度を制御する方法。
3. 斜板を有する液圧ポンプのための制御システムであって、
   前記斜板の角度を検出するようになっているフィードバックセンサと、
   前記フィードバックセンサからの情報を受信し、ディザー化された出力信号を発生するようになっているマイクロプロセッサと、
   前記ディザー化された出力信号を受信し、前記斜板を位置決めするようになっている圧力制御装置とを備える制御システム。

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