JP2007077804A - Hydraulic pump diagnostic device and hydraulic pump diagnostic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業機械に搭載される油圧ポンプに用いて好適な診断装置及び診断方法に関する。 The present invention relates to a diagnostic apparatus and a diagnostic method suitable for use in a hydraulic pump mounted on a work machine.
従来より、油圧駆動式の作業用装置を搭載した作業機械において、油圧ポンプをはじめとする油圧機器,またそれらの制御装置の故障を診断する診断装置が開発されている。
例えば、特許文献1には、作業機械のブームやアーム,スティック等のフロント装置のそれぞれに設けられた角度センサから得られる角度情報に基づいてフロント装置と機械本体(キャブ)との干渉を防止する制御装置において、各センサ自体の故障を判定する判定手段を備えた構成が記載されている。この技術では、入力された角度情報が予め設定された所定の範囲内にあるか否かによって、各センサが故障しているか否かを判定する。つまり、故障していない状態では、センサで検出される情報が予め設定された所定の作動範囲内にあることを利用して、簡便に故障を判定できるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in work machines equipped with hydraulically driven work devices, hydraulic devices such as hydraulic pumps and diagnostic devices for diagnosing failures in their control devices have been developed.
For example, in Patent Document 1, interference between a front device and a machine main body (cab) is prevented based on angle information obtained from angle sensors provided in front devices such as a boom, an arm, and a stick of a work machine. In the control device, a configuration including a determination unit that determines a failure of each sensor is described. In this technique, it is determined whether or not each sensor has failed depending on whether or not the input angle information is within a predetermined range set in advance. That is, when there is no failure, the failure can be easily determined by utilizing the fact that the information detected by the sensor is within a predetermined operating range set in advance.
ところで、油圧ポンプの故障を診断する場合、油圧ポンプから吐出される作動油の流量や吐出圧を検出して、これらの検出情報が所定の範囲内にあるか否かを判定する方法が考えられる。この方法では、例えば、作動油の吐出圧が所定範囲内にない場合には、吐出圧を調節するための部品の故障と判定し、また、作動油の流量が所定範囲内にない場合には、流量を調節するための部品の故障と判定する。 By the way, when diagnosing a failure of a hydraulic pump, a method of detecting whether or not the detected information is within a predetermined range by detecting the flow rate and discharge pressure of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump can be considered. . In this method, for example, when the discharge pressure of the hydraulic oil is not within a predetermined range, it is determined that the component for adjusting the discharge pressure is defective, and when the flow rate of the hydraulic oil is not within the predetermined range. Then, it is determined that the component for adjusting the flow rate has failed.
また、特許文献2には、可変容量型の油圧ポンプにおいて、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出流量及び吐出圧力を検出し、予め実稼働時に記憶されたデータに基づいて算出される目標ポンプ吐出流量理論値に対して実際の吐出流量がどの程度ずれているかを演算して、油圧ポンプの故障を判定する構成が記載されている。つまり、複数のセンサから得られる検出データから定常時におけるセンサ情報の所定範囲の閾値を学習するとともに、学習した定常時における閾値と検出データとを比較することによって、非定常的な油圧ポンプの作動状態を把握できるようになっている。
しかし、油圧ポンプの場合、各構成部品の故障判定が別の構成部品の故障に起因する場合がある。
例えば、シリンダ内の作動油をピストンやプランジャで押圧して吐出するピストン型の油圧ポンプの場合、シリンダ内外を出入りする作動油流量を制御するためのバルブプレートが摩耗すると、油圧ポンプから吐出される作動油流量が変化する。一方、容量可変型の油圧ポンプには、吐出圧の変動に対応して流量を増減制御してポンプ出力を一定に保つレギュレータが設けられているが、レギュレータの不具合によって油圧ポンプから吐出される作動油流量が変化することも考えられる。したがって、非定常的な作動油流量が検出された場合、その原因がバルブプレートの摩耗によるものなのか、それとも、レギュレータの不具合によるものなのかを判別することは困難であり、油圧ポンプのどの構成部品の故障であるかを特定することができない。
However, in the case of a hydraulic pump, the failure determination of each component may be caused by the failure of another component.
For example, in the case of a piston-type hydraulic pump that presses and discharges hydraulic oil in a cylinder with a piston or plunger, if the valve plate for controlling the flow rate of hydraulic oil flowing in and out of the cylinder is worn, it is discharged from the hydraulic pump The hydraulic oil flow changes. On the other hand, variable displacement hydraulic pumps are provided with a regulator that keeps the pump output constant by increasing or decreasing the flow rate in response to fluctuations in the discharge pressure. It is also conceivable that the oil flow rate changes. Therefore, when an unsteady hydraulic fluid flow rate is detected, it is difficult to determine whether the cause is due to wear of the valve plate or a malfunction of the regulator. It is not possible to identify whether a component is faulty.
また、バルブプレートの摩耗による作動油流量の変動が、レギュレータの制御可能範囲内に収まっているような場合には、レギュレータによって作動油流量が調整されるおそれがあり、作動油流量の変動自体を検出できないことがある。つまり、上記のような判定方法では、真の故障部位を特定できない場合がある。
なお、各構成部品のそれぞれにセンサを設けて、各構成部品毎に診断を行う方法も考えられる。例えば、レギュレータの診断専用のセンサや、バルブプレートの診断専用のセンサを設けて、各センサ情報に基づく各構成部品の診断を個別に行う方法である。しかし、センサを増やすほど製造コストが増加するため、できるだけ実機に搭載するセンサの数や種類を増やさずに正確な診断を行いたい。
In addition, if the fluctuation of the hydraulic oil flow due to wear of the valve plate is within the controllable range of the regulator, the hydraulic oil flow may be adjusted by the regulator. It may not be detected. In other words, the determination method as described above may not be able to identify the true fault site.
A method of providing a sensor for each component and performing diagnosis for each component is also conceivable. For example, a sensor dedicated to diagnosis of a regulator or a sensor dedicated to diagnosis of a valve plate is provided, and each component is diagnosed individually based on each sensor information. However, as the number of sensors increases, the manufacturing cost increases. Therefore, it is desirable to make an accurate diagnosis without increasing the number and types of sensors mounted on an actual machine as much as possible.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、油圧ポンプにおける故障部位を簡素な構成で特定することができるようにした、油圧ポンプの診断装置及び油圧ポンプの診断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a hydraulic pump diagnostic device and a hydraulic pump diagnostic method capable of specifying a failure site in a hydraulic pump with a simple configuration. With the goal.
上記目的を達成するため、本発明の油圧ポンプの診断装置(請求項1)は、駆動軸によって回転駆動される回転部材(例えば、バレル)と、該回転部材に凹設された油室に嵌挿されて該回転部材と一体に回転駆動されるとともに該油室内を該嵌挿方向へ摺動可能に設けられる摺動部材(例えば、ピストン)と、該回転部材及び該摺動部材を収容する収容部材(例えば、ケース)と、該回転部材に隣接して設けられ該摺動部材の摺動により該油室から吐出される作動油の流路を開放又は閉塞する弁部材(例えば、バルブプレート)と、を有する油圧ポンプの診断装置であって、該収容部材の内部圧力を把握する内圧把握手段と、該油室から吐出される該作動油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、該内部圧力及び該吐出圧に基づいて、該弁部材の該回転部材との接触面における摩耗状態を診断する診断手段とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a diagnostic apparatus for a hydraulic pump according to the present invention (Claim 1) is fitted into a rotating member (for example, a barrel) rotated by a drive shaft and an oil chamber recessed in the rotating member. A sliding member (for example, a piston) that is inserted and driven to rotate integrally with the rotating member and that is slidable in the fitting direction in the oil chamber, and the rotating member and the sliding member are accommodated. An accommodating member (for example, a case) and a valve member (for example, a valve plate) that is provided adjacent to the rotating member and opens or closes a flow path of hydraulic oil discharged from the oil chamber by sliding of the sliding member ), An internal pressure grasping means for grasping the internal pressure of the housing member, a discharge pressure detecting means for detecting the discharge pressure of the hydraulic oil discharged from the oil chamber, Based on the internal pressure and the discharge pressure, the valve portion It is characterized by a and a diagnostic means for diagnosing the state of wear at the contact surface between the rotary member.
なお、斜板式のピストンポンプの場合、該油圧ポンプは、該駆動軸に垂直な平面に対し所定の傾斜角を保持しうるように配設される斜板(例えば、スワッシュプレート)を備えるとともに、該摺動部材は、一端部を該斜板に支持されて該油室内を該駆動軸方向へ摺動可能に設けられることが好ましい。
また、該油圧ポンプは、該収容部材内における該油室外部の作動油を該収容部材外へ排出するためのドレンポートを有し、該内圧把握手段は、該ドレンポートから排出される作動油の圧力をドレン圧として検出するドレン圧検出手段を有するとともに、該ドレン圧の大きさに基づいて該内部圧力を把握することが好ましい(請求項2)。
In the case of a swash plate type piston pump, the hydraulic pump includes a swash plate (for example, a swash plate) disposed so as to be able to maintain a predetermined inclination angle with respect to a plane perpendicular to the drive shaft. The sliding member is preferably provided so that one end thereof is supported by the swash plate and is slidable in the direction of the drive shaft in the oil chamber.
Further, the hydraulic pump has a drain port for discharging hydraulic oil outside the oil chamber in the storage member to the outside of the storage member, and the internal pressure grasping means is hydraulic fluid discharged from the drain port. It is preferable to have a drain pressure detecting means for detecting the pressure as a drain pressure and to grasp the internal pressure based on the magnitude of the drain pressure.
また、該診断手段は、該吐出圧が予め設定された第1所定圧以上であり、且つ、該内部圧力が該吐出圧に応じて算出される第2所定圧以上であるときに、該弁部材の摩耗量が大きいと診断することが好ましい(請求項3)。
また、該診断手段は、該吐出圧の変動量に対する該内部圧力の変動量の比(例えば、吐出圧−ケース内圧グラフの傾き)が予め設定された所定範囲内にない場合に、該弁部材の摩耗量が大きいと診断することが好ましい(請求項4)。
In addition, the diagnostic means may include the valve when the discharge pressure is equal to or higher than a first predetermined pressure set in advance and the internal pressure is equal to or higher than a second predetermined pressure calculated according to the discharge pressure. It is preferable to diagnose that the amount of wear of the member is large (claim 3).
In addition, the diagnostic means may include the valve member when the ratio of the variation amount of the internal pressure to the variation amount of the discharge pressure (for example, the slope of the discharge pressure-case internal pressure graph) is not within a predetermined range. It is preferable to diagnose that the amount of wear is large.
また、本発明の油圧ポンプの診断方法(請求項5)は、駆動軸によって回転駆動される回転部材と、該回転部材に凹設された油室に嵌挿されて該回転部材と一体に回転駆動されるとともに該回転に伴い該油室内を該嵌挿方向へ摺動可能に設けられる摺動部材と、該回転部材及び該摺動部材を収容する収容部材と、該回転部材に隣接して設けられ該摺動部材の摺動により該油室から吐出される作動油の流路を開放又は閉塞する弁部材と、を有する油圧ポンプを診断する方法であって、該収容部材の内部圧力を把握するとともに、該油室から吐出される該作動油の吐出圧を検出し、該内部圧力及び該吐出圧に基づいて、該弁部材の該回転部材との接触面における摩耗状態を診断することを特徴としている。 The hydraulic pump diagnosis method of the present invention (Claim 5) includes a rotating member that is rotationally driven by a drive shaft and an oil chamber that is recessed in the rotating member and rotates integrally with the rotating member. A sliding member that is driven and slidable in the oil insertion direction in accordance with the rotation, a housing member that houses the rotating member and the sliding member, and adjacent to the rotating member A hydraulic pump having a valve member that opens or closes a flow path of hydraulic oil discharged from the oil chamber by sliding of the sliding member, the internal pressure of the housing member being reduced Grasping and detecting the discharge pressure of the hydraulic oil discharged from the oil chamber, and diagnosing the wear state of the contact surface of the valve member with the rotating member based on the internal pressure and the discharge pressure It is characterized by.
本発明の油圧ポンプの診断装置及び油圧ポンプの診断方法(請求項1,5)によれば、内部圧力と吐出圧とに基づく診断により、弁部材の回転部材との接触面の摩耗状態を正確に診断することができる。これにより、弁部材の摩耗を早期に発見することができる。
また、例えば、油圧ポンプから吐出される作動油流量や吐出圧の検出値から、油圧ポンプの故障が診断された場合、上記の診断によって、油圧ポンプの故障部位が弁部材であるかそれ以外であるかを特定することができる。
According to the hydraulic pump diagnostic device and hydraulic pump diagnostic method of the present invention (claims 1 and 5), the wear state of the contact surface of the valve member with the rotating member is accurately determined by the diagnosis based on the internal pressure and the discharge pressure. Can be diagnosed. Thereby, wear of a valve member can be discovered at an early stage.
Also, for example, when a failure of the hydraulic pump is diagnosed from the detected value of the flow rate of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump or the discharge pressure, the failure part of the hydraulic pump is a valve member or otherwise according to the above diagnosis. It can be specified.
また、本発明の油圧ポンプの診断装置(請求項2)によれば、油圧ポンプのドレンポートを利用して、容易に収容部材の内部圧力を把握することができる。
また、本発明の油圧ポンプの診断装置(請求項3)によれば、弁部材の摩耗の促進に対して顕著に内部圧力が増加して観察される領域における、その内部圧力の大きさに基づいて、弁部材の摩耗状態を診断することができる。これにより、診断結果の信頼性を向上させることができる。
Further, according to the hydraulic pump diagnostic apparatus of the present invention (Claim 2), the internal pressure of the housing member can be easily grasped using the drain port of the hydraulic pump.
Further, according to the diagnostic apparatus for a hydraulic pump of the present invention (Claim 3), based on the magnitude of the internal pressure in a region where the internal pressure is observed to increase remarkably with respect to acceleration of wear of the valve member. Thus, the wear state of the valve member can be diagnosed. Thereby, the reliability of a diagnostic result can be improved.
また、本発明の油圧ポンプの診断装置(請求項4)によれば、油圧ポンプの吐出圧の変動特性及び収容部材の内部圧力の変動特性を利用して、弁部材の摩耗状態を診断することができる。これにより、診断を容易に行うことができる。 According to the hydraulic pump diagnostic apparatus of the present invention (claim 4), the wear state of the valve member is diagnosed using the fluctuation characteristics of the discharge pressure of the hydraulic pump and the fluctuation characteristics of the internal pressure of the housing member. Can do. Thereby, diagnosis can be performed easily.
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
図1〜図7は、本発明の一実施形態としての油圧ポンプの診断装置を示すものであり、図1は本診断装置の構成を示すブロック図、図2は本診断装置が適用された油圧ポンプの構成を示す側面,断面図、図3は図2のA矢視図、図4は図2のB−B断面図、図5は図2の油圧ポンプにおけるバルブプレートの部品図、図6は本診断装置の制御内容を示すフローチャート、図7は図2の油圧ポンプにおける吐出圧とドレン圧との関係を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 7 show a diagnostic apparatus for a hydraulic pump as one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the diagnostic apparatus. FIG. 2 is a hydraulic pressure to which the diagnostic apparatus is applied. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along an arrow A in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, FIG. 5 is a component diagram of a valve plate in the hydraulic pump in FIG. Is a flowchart showing the control contents of the diagnostic apparatus, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the discharge pressure and the drain pressure in the hydraulic pump of FIG.
[機械的構成]
本診断装置は、図2,図3に示す油圧ポンプ10に適用される。この油圧ポンプ10は、第1メインポンプ30,第2メインポンプ40及びレギュレータ20を備えて構成される。第1メインポンプ30及び第2メインポンプ40は、図示しないエンジンに駆動されて高圧の作動油を吐出するピストン式のポンプである。図2において、第1メインポンプ30の断面図を図中左半分に示し、第2メインポンプ40の側面図を図中右半分に示す。
[Mechanical structure]
This diagnostic apparatus is applied to the
第1メインポンプ30は、エンジンの駆動軸12に直接連結される。一方、第2メインポンプ40は、第1メインポンプ30に並設され、ギヤ23を介してエンジンに駆動される。第1メインポンプ30及び第2メインポンプ40は、図示しない作動油タンクから作動油の供給を受け、その作動油を加圧して吐出し、油圧回路内へ流通させるようになっており、ともに略同様の内部構造を有している。
レギュレータ20は、第1メインポンプ30及び第2メインポンプ40のそれぞれに1つずつ併設され、各ポンプ30,40から吐出される作動油の流量を制御する。
The first
One
以下、図2を用いて、第1メインポンプ30の内部構造を説明する。第1メインポンプ30は、バレル(回転部材)11,ピストン(摺動部材)14,バルブプレート(弁部材)16,スワッシュプレート(斜板)18及びケース(収容部材)15を備えて構成される。
Hereinafter, the internal structure of the first
ケース15は、内部にその他の部品を収容する。エンジンの駆動軸12は、ベアリング26を介してケース15の内部に挿通されている。
バレル11は、エンジンの駆動軸12の外周面にスプラインを介して嵌合する。これにより、バレル11は駆動軸12によって回転駆動される。また、バレル11には、凹設された複数のシリンダ室(油室)13が形成されている。このシリンダ室13は、駆動軸12の軸方向に沿って形成された筒状の空間であり、駆動軸12を中心とした周囲に周方向へ等間隔に配置されている。なお、図2に示すように、シリンダ室13の上端側は、上方からピストン14を挿通できるように開放されている。また、シリンダ室13の下端側には、シリンダ室13の内部へ作動油を吸い込み、或いは吐き出すための流路が形成されている。
The
The barrel 11 is fitted to the outer peripheral surface of the
バルブプレート16は、バレル11の下面に隣接するようにケース15に固設され、シリンダ室12から吐出される作動油の流路を開放又は閉塞する弁部材である。このバルブプレート16は、図5に示すように、円盤状の形状をなしており、中央部には駆動軸12を挿通するための中央孔16cが形成されている。また、中央孔16cの中心を通る線でバルブプレート16を上下方向へ分割したときの図5における上半分側には、中央孔16cの周囲において弧を描くように周方向へ延設された長孔16aが形成されており、一方、下半分側には、周方向へ等間隔に穿設された複数の円形の小孔16bが形成されている。
The
ピストン14は、バレル11の各シリンダ室13内部に摺動可能に嵌装されて、バレル11に対し出没自在に設けられる。また、各ピストン14の頭部14aは略球状に形成され、リテーナ17によって保持されている。
スワッシュプレート18は、駆動軸12に垂直な平面に対して所定の傾斜角θを保持しうるように配設された円盤状の部材である。スワッシュプレート18の傾斜角θは、後述するレギュレータ20によって制御される。また、スワッシュプレート18には、リテーナ17を駆動軸12の周方向へ滑動自在に支持する摺動面が形成されている。バレル11が駆動軸12とともに回転駆動されると、リテーナ17はピストン14の頭部14aを保持した状態で、スワッシュプレート18の摺動面上を滑動する。
The
The
これにより、ピストン14の頭部14aが、スワッシュプレート18の傾斜角θに応じて駆動軸12の軸方向へ移動することになり、ピストン14はシリンダ室13内を往復摺動するようになっている。なお、傾斜角θが大きい(ただし、0<θ<π/2)ほど、ピストン14の往復摺動距離(すなわち、往復ストローク)が大きくなり、傾斜角θが小さいほど、往復摺動距離が小さくなる。
As a result, the
一方、駆動軸12の回転によって、バレル11の下面とバルブプレート16とが当接した状態で摺動する。これにより、シリンダ室13の内部へ作動油を吸い込み、或いは吐き出すための流路が、バルブプレート16によって開閉されることになる。例えば、シリンダ室13の下端がバルブプレート16の長孔16a又は小孔16bと重なった状態では、シリンダ室13と流路とが連通され、シリンダ室13の下端が長孔16a及び小孔16bと重なっていない状態では、シリンダ室13が流路に対し閉鎖されることになる。
On the other hand, as the
なお、本実施形態では、ピストン14の往復摺動のうち、ピストン14がシリンダ室13に対して伸張方向へ移動するときに、シリンダ室13の下端が長孔16aと重なっている状態となり、作動油がシリンダ室13の内部へ吸い込まれるようになっている。また、ピストン14がシリンダ室13に対して縮小方向へ移動するときに、シリンダ室13の下端が小孔16bと断続的に重なる状態となり、作動油がシリンダ室13から吐出されるようになっている。
In the present embodiment, of the reciprocating sliding of the
図4に示すように、ケース15内部におけるバルブプレート16の下方には、作動油の通路として、流入ライン24及び吐出ライン25が形成されている。各シリンダ室13へ吸い込まれる作動油は、流入ライン24から供給され、また、シリンダ室13から吐出される作動油は、吐出ライン25を通って吐出ポート22から油圧ポンプ10の外部へ吐出される。なお、図2に示すように、吐出ポート22よりも下流側の配管系路上には、油圧ポンプ10から吐出される作動油圧Paを検出する吐出圧センサ(吐出圧検出手段)1が取り付けられている。
As shown in FIG. 4, an
また、油圧ポンプ10の側面には、ケース15内におけるシリンダ室13の外部の作動油を油圧ポンプ10の外へ排出するためのドレンポート21が設けられている。ドレンポート21は、ケース15内においてピストン14とシリンダ室13との摺動面を潤滑しながらシリンダ室13の外部へ漏洩した作動油等をケース15の外部へ排出して作動油タンクへ戻すためのポートである。なお、ドレンポート21の下流側の配管経路上には、ドレンポート21から排出される作動油の圧力(ドレン圧)Pbを検出するケース内圧センサ(内圧把握手段,ドレン圧検出手段)2が設けられている。なお、ケース圧センサ2は、ドレンポートから排出される作動油のドレン圧をケース15の内部圧力として検出しており、ここではドレン圧がケース内圧とみなされている。
Further, a drain port 21 for discharging hydraulic oil outside the
また、図2に示すように、レギュレータ20の内部には、パワーピストン19が備えられる。パワーピストン19が図2中下方向へ移動すると、スワッシュプレート18の一端部がバレル11に近接する方向へ移動して傾斜角θが大きくなり、一方、パワーピストン19が図2中上方向へ移動すると、スワッシュプレート18の一端部がバレル11から離隔する方向へ移動して傾斜角θが小さくなる。レギュレータ20によるスワッシュプレート18の傾斜角θの制御を、傾斜角制御と呼ぶ。
As shown in FIG. 2, a
本実施形態にかかる油圧ポンプ10は、レギュレータ20の傾斜角制御により、作動油の吐出流量を変更する可変容量型の油圧ポンプである。つまり、傾斜角θを大きくしてピストン14の往復ストロークを増大させることにより、油圧ポンプ10から吐出される作動油流量が増加し、一方、傾斜角を小さくしてピストン14の往復ストロークを減少させることにより、油圧ポンプ10から吐出される作動油流量が減少するようになっている。なお、本実施形態のレギュレータ20は、油圧ポンプ10から吐出される作動油圧の大きさに応じて作動油流量を増減させ、ポンプ出力を一定に保つP−Q制御を実施している。
The
[診断構成]
図1に示すように、本油圧ポンプ10の診断装置は、吐出圧センサ1,ケース圧センサ2,コントローラ(診断手段)3及びモニタパネル4を備えて構成される。前述の通り、吐出圧センサ1及びケース圧センサ2は、それぞれ、油圧ポート22から吐出される作動油の吐出圧Pa及びドレンポート21からドレン排出される作動油のケース内圧Pbを検出するセンサである。各センサ1,2は、検出した吐出圧Pa,ケース内圧Pbをコントローラ3へ入力する。
[Diagnostic configuration]
As shown in FIG. 1, the diagnostic device for the
なお、モニタパネル4は本診断装置における診断結果を表示するための装置であり、ここでは、油圧ポンプ10が搭載される作業機械のキャブ内に設けられている。
コントローラ3は、制御ブロックとして診断部3a及び診断結果表示部3bを備える。まず診断部3aは、第1所定圧Pa0及び関数fを記憶している。第1所定圧Pa0とは、吐出圧Paがバルブプレート16の摩耗を診断可能な領域にあるか否かを判定するための閾値である。また、関数fとは、ケース内圧Pbがバルブプレート16の摩耗状態に対応した値であるか否かを判定するための閾値としての第2所定圧Pb0を定めるものであり、吐出圧Paに対する関数〔Pb0=f(Pa)〕である。
Note that the monitor panel 4 is a device for displaying a diagnosis result in the present diagnosis device, and is provided in a cab of a work machine on which the
The controller 3 includes a
ここで、第1所定圧Pa0及び関数fの設定について、図7に示す試験結果を用いて説明する。
バルブプレート16の摩耗がない場合、油圧ポンプ10から吐出される吐出圧Paとケース内圧Pbとの関係をグラフで示すと、図7に太実線で示すようになる。つまり、吐出圧Paの増大に対し略比例してケース内圧Pbが上昇するが、その上昇割合は緩やかである。一方、バルブプレート16の表面が摩耗した状態になると、図7に破線,一点鎖線及び二点鎖線で示すように、吐出圧Paの増大に対するケース内圧Pbの上昇割合が大きくなる。
Here, the setting of the first predetermined pressure Pa 0 and the function f will be described using the test results shown in FIG.
If there is no wear of the
また、バルブプレート16の摩耗状態に着目すると、図7中に破線で示すグラフよりも一点鎖線で示すグラフの方がケース内圧Pbの勾配が大きくなり、二点鎖線で示すグラフになると、さらに勾配が大きくなっている。つまり、摩耗が進行するほど、ケース内圧Pbの上昇割合が大きくなることがわかる。これは、油圧ポンプ10の作動時には、バルブプレート16とバレル11とが常時摺動しているため、バルブプレート16の表面摩耗により、摺動面に沿った方向への作動油の漏出が生じ、ケース内圧Pbが上昇しやすくなるものと考えられる。このように、吐出圧Paとケース内圧Pbとの対応関係は、バルブプレート16の摩耗の進行度合いに応じて変動するものであることがわかる。
Moreover, focusing on the state of wear of the
なお、図7において、吐出圧Paが低圧の状態では、太実線で示されるグラフよりも破線,一点鎖線及び二点鎖線で示されるグラフの方がケース内圧Pbが低くなっている。この現象の原因は未解明であるが、その一因として、バルブプレート16の摩耗によってケース15自体の液密性が低下し、ケース内圧Pbが上がりにくいものと考えられる。
また、図7中における太実線の上下に描かれた細実線は、センサの検出誤差等を見込んだ太実線のグラフの変動幅を示している。
In FIG. 7, the discharge pressure P a low pressure state, the broken line than the graph shown by a thick solid line, towards the graph shown by a chain line and two-dot chain line is the case the internal pressure P b is low. The cause of this phenomenon has not been elucidated, but as one reason, it is considered that the liquid tightness of the
In addition, the thin solid lines drawn above and below the thick solid line in FIG. 7 indicate the fluctuation range of the thick solid line graph in consideration of the detection error of the sensor.
以上のような試験結果に基づき、第1所定圧Pa0及び関数fは、バルブプレート16の摩耗状態(摩耗の進行度合い)にかかわらずバルブプレート16が摩耗していることを診断可能な領域の閾値として、図7に示すように設定される。すなわち、細実線で示された、バルブプレート16の摩耗がない場合における吐出圧−ケース内圧の変動幅のうちの大きい方が関数fとして設定されると共に、関数fのグラフ(ここでは、上側の細実線)よりも、摩耗が進行した(ここでは、摩耗の進行度合いが小)バルブプレート16における吐出圧−ケース内圧グラフが大きくなる点の吐出圧Paが第1所定圧Pa0に設定される。
Based on the test results as described above, the first predetermined pressure Pa 0 and the function f are regions in which it is possible to diagnose that the
また、診断部3aは、各センサ1,2から入力された吐出圧Pa及びケース内圧Pbと第1所定圧Pa0及び関数fによって定められる第2所定圧Pb0とを比較して、油圧ポンプ10の診断を行う。つまり、診断部3aは、検出データがPa≧Pa0の範囲において、Pb0=f(Pa)のグラフよりも上側にあるか否かを判定する。
まず、吐出圧Paが第1所定圧Pa0未満の場合には、診断が行える範囲に検出データがないため、バルブプレート16の診断を行わない。一方、吐出圧Paが第1所定圧Pa0以上の場合には、バルブプレート16の摩耗状態の診断を開始し、ケース内圧Pbと第2所定圧Pb0とを比較する。
Further, the
First, the discharge pressure P a is in the case of less than the first predetermined pressure P a0, there is no detected data in a range where diagnosis is performed, not performed in the diagnosis of the
ここで、ケース内圧Pbが第2所定圧Pb0未満の場合には、バルブプレート16が摩耗していない(摩耗の進行度合いがごく軽微である)と判断する。一方、ケース内圧Pbが第2所定圧Pb0以上の場合には、バルブプレート16が摩耗している(ここでは、摩耗の進行度合いが小の状態よりも進行している)と判断する。
診断結果表示部3bは、診断部3aにおける上記のような各判断結果を受けて、それをモニタパネル4へ表示するよう機能する。
Here, the case internal pressure P b is in the case of less than the second predetermined pressure P b0 determines the
The diagnosis result display unit 3b functions to receive each determination result as described above in the
なお、診断結果表示部3bは、吐出圧Paが第1所定圧Pa0未満であってバルブプレート16の診断を行わない場合にモニタパネル4へその旨(例えば、「リリーフをしてください」)を表示して、油圧ポンプ10の吐出圧Paをより大きくするようなオペレータ操作を促すようになっている。
Incidentally, the diagnostic result display portion 3b, the discharge pressure P a may not perform diagnostics on the monitor panel 4 navel effect of a by
[フローチャート]
図6を用いて本診断装置の制御内容を説明する。本フローチャートは、コントローラ3内において所定周期で繰り返し実行されている。
まずステップA10では、吐出圧センサ1及びケース内圧センサ2で検出された吐出圧Pa及びケース内圧Pbが診断部3aへ入力される。続くステップA20では、吐出圧Paが診断部2aに記憶された第1所定圧Pa0以上(Pa≧Pa0)であるか否かが判定される。ここで、Pa≧Pa0である場合にはステップA40へ進み、Pa<Pa0である場合にはステップA30へ進む。
[flowchart]
The control contents of the diagnostic apparatus will be described with reference to FIG. This flowchart is repeatedly executed in the controller 3 at a predetermined cycle.
First, in step A10, the discharge pressure P a and vent pressures P b detected by the discharge pressure sensor 1 and the casing pressure sensor 2 is input to the
ステップA30では、診断が行える範囲に検出データがないため、診断部3aにおいて、バルブプレート16の診断が行われない。そして、診断結果表示部3bにおいて、「リリーフをしてください」とモニタパネル4へ表示され、このフローを終了する。
つまり、吐出圧PaがPa<Pa0の領域では、図7に示すように、たとえバルブプレート16の摩耗の進行度合いが進んでいたとしても、正確に判定することが困難であるため、誤検出を避けるべく診断が行われず、条件(Pa≧Pa0)が満たされた場合にのみ診断が行われることになる。
In step A30, since there is no detection data in a range where diagnosis is possible, the diagnosis of the
That is, the discharge pressure P a is in the region of the P a <P a0, as shown in FIG. 7, even though they progressed progress of wear of the
なお、ここでオペレータ操作により、油圧回路内の作動油がリリーフするような操作がなされると、油圧ポンプ10の吐出圧Paが上昇することになる。そして、本フローが繰り返し実行される過程において、条件(Pa≧Pa0)が満たされた場合には、ステップA40へ進むことになる。つまり、条件(Pa≧Pa0)が満たされるまでの間、診断待機の状態となる。
Note that, by where the operator operation, the hydraulic oil in the hydraulic circuit operating such that the relief is made, so that the discharge pressure P a of the
一方、ステップA40では、診断部3aにおいて、ケース内圧Pbが吐出圧Paに対し関数fによって定められる第2所定圧Pb0以上〔Pb≧f(Pa)〕であるか否かが判定される。ここで、Pb≧f(Pa)である場合にはステップA50へ進み、Pb<f(Pa)である場合にはステップA60へ進む。
ステップA50では、診断部3aにおいて、バルブプレート16が摩耗していると診断され、診断結果表示部3bにおいてモニタパネル4への表示がなされる。一方、ステップA60では、診断部3aにおいて、バルブプレート16が摩耗していないと診断されて、診断結果表示部3bにおいてモニタパネル4への表示がなされる。
On the other hand, in step A40, the
In step A50, the
なお、本フローチャートでは、バルブプレート16の摩耗状態を診断する制御のみを示しており、本フローはこれで終了するようになっているが、本フローに続いて油圧ポンプ10の他の構成部品の診断を行うフローを実行してもよい。例えば、公知の油圧ポンプ診断技術を利用して、油圧ポンプ10から吐出される作動油の吐出圧Paと吐出流量とに基づく診断を実施する。
In this flowchart, only the control for diagnosing the wear state of the
[効果]
このように、本油圧ポンプの診断装置によれば、吐出圧Paとケース内圧Pbとに基づく診断によって、バルブプレート16の摩耗状態を正確に診断することができる。これにより、バルブプレート16の摩耗の進行度合いが大きくない場合であってもそれを診断できるようになり、バルブプレート16の摩耗を早期に発見することができる。
[effect]
Thus, according to the diagnostic device of the present hydraulic pump, the diagnosis based on the discharge pressure P a and the case pressure P b, the state of wear of the
また、このような吐出圧Paとケース内圧Pbとの対応関係に着目した診断方法を用いることにより、油圧ポンプ10の故障部位がバルブプレート16である(バルブプレート16の摩耗である)と診断することができる。つまり、本診断装置によれば、油圧ポンプ10の故障部位がバルブプレート16であるのか、それともバルブプレート16以外であるのかを特定することができる。
Further, by using a diagnostic method that focuses on a corresponding relationship between such discharge pressure P a and the case pressure P b, failure area of the
また、診断方法について、図7に示すような吐出圧Paとケース内圧Pbとの対応関係を利用するにあたり、顕著にケース内圧Pbが増加して観察される領域で弁部材の摩耗状態を診断しているため、正確に診断することができる。
なお、本診断装置では、ドレンポート21から排出される作動油圧をケース内圧Pbとして検出しているため、ケース15の内圧を容易に把握することができる。
Further, the diagnostic method, the wear state of the valve member Upon, in a region where significantly vent pressures P b is observed to increase to utilize the correspondence between the discharge pressure P a and the case pressure P b as shown in FIG. 7 Can be diagnosed accurately.
In the diagnostic apparatus, since the detecting hydraulic pressure discharged from the drain port 21 as a case internal pressure P b, you are possible to easily grasp the internal pressure of the
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、コントローラ3の診断部3aにおいて、各センサ1,2から入力された吐出圧Pa及びケース内圧Pbと第1所定圧Pa0及び第2所定圧Pb0とを比較して、油圧ポンプ10の診断を行うようになっている。これは、入力されたデータが、図8に示す領域Aに存在するか否かを判定しているのと同義であるが、この構成に加えて、例えば、入力されたデータが、図8に示す領域Bに存在するか否かを判定するように構成することも考えられる。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the
領域Bは、吐出圧Paが0<Pa≦Pa1、且つケース内圧Pbが0<Pb≦Pb1の領域である。Pb1とは吐出圧Paに応じて定められる値であり、関数gによってPb1=g(Pa)と定義されている。またここでは、細実線で示された、バルブプレート16の摩耗がない場合における吐出圧−ケース内圧の変動幅のうちの小さい方が、関数gとして設定される。
また、図8に示すように、関数gのグラフ(ここでは、下側の細実線)よりも、摩耗が進行した(ここでは、摩耗の進行度合いが大)バルブプレート16における吐出圧−ケース内圧グラフが小さくなる点の吐出圧Paが閾値Pa1に設定される。なお、領域A,Bは、共にバルブプレート16の摩耗している状態と摩耗していない状態とが判別可能な領域として予め設定されたものであればよい。このような構成により、吐出圧Paが低圧の状態であっても、バルブプレート16の摩耗状態を診断することができる。
Region B, the discharge pressure P a is 0 <P a ≦ P a1, and vent pressures P b is a region of 0 <P b ≦ P b1. P b1 is a value determined according to the discharge pressure Pa, and is defined as P b1 = g (P a ) by the function g. Here, the smaller one of the fluctuation range of the discharge pressure and the case internal pressure when there is no wear of the
Further, as shown in FIG. 8, wear progressed (here, the degree of progress of wear is greater) than the graph of the function g (here, the thin solid line on the lower side). graph discharge pressure P a of the small point is set to the threshold P a1. Note that the areas A and B may be set in advance as areas where the
また、上述の実施形態では、吐出圧Pa及びケース内圧Pbと第1所定圧Pa0及び第2所定圧Pb0との比較により、バルブプレート16の摩耗状態を診断しているが、図7に示すような各グラフの勾配の違いを利用した診断をすることも考えられる。
例えば、各センサ1,2から入力される複数組の吐出圧Pa及びケース内圧Pbの対応関係を用いて、吐出圧Pbの増大に対するケース内圧Paの上昇割合を算出し、この上昇割合が所定の割合以上となったときに、バルブプレート16の摩耗していると判断するように構成することが考えられる。つまり、吐出圧Paの変動量に対するケース内圧Pbの変動量の比(吐出圧−ケース内圧グラフの傾き)を診断することになる。
In the aforementioned embodiment, by comparing the discharge pressure P a and vent pressures P b and the first predetermined pressure P a0 and the second predetermined pressure P b0, but to diagnose the state of wear of the
For example, by using a correspondence between the plurality of sets of discharge pressure P a and vent pressures P b supplied from each of the sensors 1 and 2, to calculate the increase in percentage of cases pressure P a for the increase in discharge pressure P b, the increased It can be considered that the
このような構成により、検出された吐出圧Paデータの大きさにかかわらず、バルブプレート16の摩耗状態を容易に診断することができる。またこの場合、センサ1,2から入力される吐出圧Pa及びケース内圧Pbのデータが多いほど、検出誤差の少ない正確な上昇割合を算出できる。
また、上述の実施形態では、条件(Pa≧Pa0)が満たされない場合には診断が行われず、オペレータに対して油圧ポンプ10の吐出圧Paを上昇させるような報知がなされるようになっているが、このような報知は必須ではない。本診断装置におけるバルブプレート16の摩耗状態の診断制御がオペレータの意思によって開始された場合(例えば、診断を開始するためのスイッチ操作がなされた場合)には、上述のような制御構成でもよいが、本診断制御が自動制御である場合、つまり、オペレータの意思に依らない自己診断を実施する診断装置とすることを考えると、条件(Pa≧Pa0)が満たされない場合には単に診断を実施せず、条件(Pa≧Pa0)が満たされたときにのみ診断を実施するような構成としてもよい。
With this configuration, regardless of the size of the detected discharge pressure P a data, the state of wear of the
Also, as in the embodiment described above, diagnosis is not performed if the condition (P a ≧ P a0) is not satisfied, notification that increases the discharge pressure P a of the
また、上述の実施形態では、条件(Pa≧Pa0)が満たされない場合にモニタパネル4へ「リリーフをしてください」と表示されてオペレータ操作が促されるようになっているが、このような制御構成に加えて、リリーフをするためのオペレータによるレバー操作量が比較的小さく十分に吐出圧Paが上昇しない場合に、さらに「油圧ポンプ10の吐出圧Paを上昇させてください」と表示して、より確実に油圧ポンプ10の吐出圧Paを大きくするようなオペレータ操作を促す構成としてもよい。
In the above-described embodiment, when the condition (P a ≧ P a0 ) is not satisfied, the message “Please relieve” is displayed on the monitor panel 4 to prompt the operator to operate. in addition to the do control configuration, if the lever operation amount by the operator for the relief is relatively small sufficiently discharge pressure P a is not increased, and further "Please raise the discharge pressure P a of the hydraulic pump 10 ' display may be more reliably prompt the operator's operation so as to increase the discharge pressure P a of the
また、上述の実施形態では、ドレン圧がケース内圧とみなされており、ケース15の内圧を把握する手段としてドレンポート21からのドレン圧を検出するケース内圧センサ2が用いられているが、ケース15の内圧を把握する手段はこれに限定されず、例えば、ケース15の内部に圧力センサを設けてもよい。
In the above-described embodiment, the drain pressure is regarded as the case internal pressure, and the case internal pressure sensor 2 that detects the drain pressure from the drain port 21 is used as means for grasping the internal pressure of the
1 吐出圧センサ(吐出圧検出手段)
2 ケース内圧センサ(内圧把握手段,ドレン圧検出手段)
3 コントローラ(診断手段)
3a 診断部
3b 診断結果表示部
4 モニタパネル
10 油圧ポンプ
11 バレル(回転部材)
12 駆動軸
13 シリンダ室(油室)
14 ピストン(摺動部材)
15 ケース(収容部材)
16 バレルプレート(弁部材)
16a 長孔
16b 小孔
16c 中央孔
17 リテーナ
18 スワッシュプレート(斜板)
19 パワーピストン
20 レギュレータ
21 ドレンポート
22 吐出ポート
23 ギヤ
24 流入ライン
25 吐出ライン
26 ベアリング
30 第1メインポンプ
40 第2メインポンプ
1 Discharge pressure sensor (Discharge pressure detection means)
2 Case internal pressure sensor (Internal pressure grasping means, drain pressure detection means)
3 Controller (diagnostic means)
3a Diagnosis section 3b Diagnosis result display section 4
12
14 Piston (sliding member)
15 Case (housing member)
16 Barrel plate (valve member)
16a
19
Claims (5)
該収容部材の内部圧力を把握する内圧把握手段と、
該油室から吐出される該作動油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
該内部圧力及び該吐出圧に基づいて、該弁部材の該回転部材との接触面における摩耗状態を診断する診断手段と
を備えたことを特徴とする、油圧ポンプの診断装置。 A rotating member that is driven to rotate by a drive shaft, and is inserted into an oil chamber that is recessed in the rotating member, and is driven to rotate integrally with the rotating member, and can slide in the oil chamber in the inserting direction. A sliding member provided; a rotating member; a housing member that accommodates the sliding member; and a flow of hydraulic oil that is provided adjacent to the rotating member and is discharged from the oil chamber by sliding of the sliding member. A hydraulic pump diagnostic device having a valve member that opens or closes a path,
An internal pressure grasping means for grasping the internal pressure of the housing member;
A discharge pressure detecting means for detecting a discharge pressure of the hydraulic oil discharged from the oil chamber;
A diagnostic device for a hydraulic pump, comprising diagnostic means for diagnosing a wear state of a contact surface of the valve member with the rotating member based on the internal pressure and the discharge pressure.
該内圧把握手段は、該ドレンポートから排出される作動油の圧力をドレン圧として検出するドレン圧検出手段を有するとともに、該ドレン圧の大きさに基づいて該内部圧力を把握する
ことを特徴とする、請求項1記載の油圧ポンプの診断装置。 The hydraulic pump has a drain port for discharging hydraulic oil outside the oil chamber in the housing member to the outside of the housing member,
The internal pressure grasping means has drain pressure detecting means for detecting the pressure of the hydraulic oil discharged from the drain port as a drain pressure, and grasps the internal pressure based on the magnitude of the drain pressure. The diagnostic device for a hydraulic pump according to claim 1.
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の油圧ポンプの診断装置。 When the discharge pressure is equal to or higher than a preset first predetermined pressure and the internal pressure is equal to or higher than a second predetermined pressure calculated according to the discharge pressure, the diagnostic means The diagnostic apparatus for a hydraulic pump according to claim 1, wherein the diagnosis is made that the amount of wear is large.
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の油圧ポンプの診断装置。 The diagnostic means diagnoses that the amount of wear of the valve member is large when the ratio of the fluctuation amount of the internal pressure to the fluctuation amount of the discharge pressure is not within a predetermined range set in advance. The diagnostic device of the hydraulic pump according to any one of claims 1 to 3.
該収容部材の内部圧力を把握するとともに、該油室から吐出される該作動油の吐出圧を検出し、
該内部圧力及び該吐出圧に基づいて、該弁部材の該回転部材との接触面における摩耗状態を診断する
ことを特徴とする、油圧ポンプの診断方法。 A rotating member that is rotationally driven by a drive shaft, and is inserted into an oil chamber that is recessed in the rotating member and is driven to rotate integrally with the rotating member. A sliding member provided so as to be slidable, a rotating member, a housing member that houses the sliding member, and a sliding member that is provided adjacent to the rotating member and is discharged from the oil chamber by sliding of the sliding member. A method of diagnosing a hydraulic pump having a valve member that opens or closes a flow path of hydraulic oil,
While grasping the internal pressure of the housing member, detecting the discharge pressure of the hydraulic oil discharged from the oil chamber,
A diagnostic method for a hydraulic pump, characterized by diagnosing a wear state of a contact surface of the valve member with the rotating member based on the internal pressure and the discharge pressure.
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