JP2007162690A - 流体静力学的な駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】僅かな構成手間で、消費器の、改善された反応挙動が可能となるようにする。
【解決手段】ポンプ２の圧送体積調整装置６が、電子的な制御装置７によって制御可能であり、該制御装置７が、消費器の負荷圧を検出するためのセンサ装置９と、ポンプ２の圧送管路４内に加えられた圧送圧を検出するためのセンサ装置８とに作用接続されており、ポンプの圧送管路４に循環装置１５が対応配置されており、該循環装置１５が、ポンプ２の圧送管路４と容器３との接続を制御するようになっているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体静力学的な駆動システムであって、圧送体積調節可能な所要流調整式のポンプと、該ポンプに接続された少なくとも１つの消費器とが設けられており、ポンプの圧送体積が、圧送体積調整装置によって調整可能であり、該圧送体積調整装置が、ポンプの圧送管路内に加えられたポンプの圧送圧を、所定の調整圧差だけ消費器の負荷圧を上回るように調整するようになっている形式のものに関する。

ロードセンシング調整式のこのような形式の駆動システムは、自走式の作業機械、たとえば掘削機として形成された建設機械または産業車両に使用される。冒頭で述べた形式の駆動システムは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１５５９３号明細書に基づき公知である。この場合、ポンプの圧送体積調整装置が所要流調整弁を有している。この所要流調整弁は、制御される消費器の最も高い負荷圧と、所定の調整圧差に相当するプリロード量を備えたばねとによってポンプの圧送流の増加の方向に負荷されていて、ポンプにより圧送された圧送圧によって圧送流の減少の方向に負荷されている。したがって、ポンプは、ばねによって設定された調整圧差だけ、制御される消費器の最も高い負荷圧よりも高い圧送圧を備えた圧送流を圧送する。このような形式の駆動システムによって、制御弁の開放幅により設定された運動速度に相応して、消費器を負荷に依存することなく運転することができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１５５９３号明細書に基づき公知の駆動システムでは、ポンプの圧送体積調整装置が所要流調整弁によってハイドロリック的に制御されている。消費器の最も高い負荷圧の検出および所要流調整弁への案内のためには、負荷圧報知管路が必要となる。この負荷圧報知管路は高い構成手間を招く。また、負荷圧報知管路には、漏れが生ぜしめられ得る。この負荷圧報知管路は、ポンプの圧送流調整の不正確さに繋がる。さらに、負荷圧報知管路は温度影響を受ける。この温度影響は負荷圧の変化ひいてはポンプの圧送流調整の不正確さに繋がる。作業機械、特に掘削機では、負荷圧報知管路がかなりの長さを有している。これによって、所要流調整弁への消費器の負荷圧の案内が高い時間を招き、したがって、ポンプの、遅らされた圧送流調整によって、消費器運動が高い反応時間を有している。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１５５９３号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の流体静力学的な駆動システムを改良して、僅かな構成手間で、消費器の、改善された反応挙動が可能となるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、ポンプの圧送体積調整装置が、電子的な制御装置によって制御可能であり、該制御装置が、消費器の負荷圧を検出するためのセンサ装置と、ポンプの圧送管路内に加えられた圧送圧を検出するためのセンサ装置とに作用接続されており、ポンプの圧送管路に循環装置が対応配置されており、該循環装置が、ポンプの圧送管路と容器との接続を制御するようになっているようにした。

したがって、本発明によれば、ポンプの圧送体積調整装置が電気的に制御可能である。この場合、制御される消費器の最も高い負荷圧を検出しかつポンプによって圧送された圧力を検出するために、それぞれ１つのセンサ装置が設けられている。圧送体積調整装置のこの電気的な制御時の不正確さを補償すると共に、消費器に、所定の調整圧差だけ負荷圧を上回る圧送圧が、消費器を負荷に依存することなく運転するために提供されることを確保するために、循環装置が設けられている。

したがって、本発明による駆動システムでは、圧送体積調整装置を制御するために、ポンプの圧送体積調整装置に案内される負荷圧報知管路が不要となる。これによって、駆動システムが僅かな構成手間を招く。さらに、本発明による駆動システムは、圧送体積調整装置の電気的な制御によって温度影響に対して敏感でなくなる。さらに、圧送体積調整装置の電気的な制御は、循環装置によって、調整圧差の僅かな調整精度を伴った簡単な構造を有することができる。これによって、電気的な制御も同じく僅かな構成手間を招く。循環装置は、ポンプから分離されて、消費器を制御する制御弁の領域に配置されてよい。これによって、消費器の高い反応速度ひいては消費器運動の短い反応時間が獲得可能となる。したがって、ポンプの圧送体積調整装置に案内される負荷圧報知管路の省略と、循環装置に相俟った圧送体積調整装置の、簡単に実施される電気的な制御とによって、消費器の、改善された反応挙動を有する駆動システムを僅かな構成手間で得ることができる。

本発明の構成によれば、循環装置が、放圧弁として形成されており、該放圧弁が、ばねによって遮断位置の方向に負荷可能であり、消費器の負荷圧によって遮断位置の方向に負荷可能である。ばねのプリロード量は、有利には調整圧差に相当している。このような形式の放圧弁によって、消費器が制御されていない場合に、最小の圧送体積に調整されたポンプにより供給されたポンプの最小の圧送流が、僅かな損失を伴って容器に向かって流出し得ることが簡単に得られる。消費器が制御されている場合には、放圧弁が消費器の負荷圧によって遮断位置に負荷される。これによって、消費器が操作され得る。

本発明の有利な構成によれば、循環装置が、圧力補償器として形成されており、該圧力補償器が、ばねと消費器の負荷圧とによって遮断位置の方向に負荷可能であり、ポンプの圧送圧によって通流位置の方向に負荷可能であり、ばねのプリロード量が、調整圧差に相当していると特に有利である。このような形式の圧力補償器によって、消費器を負荷に依存することなく操作するための調整圧差を正確に調整することが簡単に可能となる。これによって、ポンプの圧送体積調整装置の電気的な制御の不正確さ、たとえばポンプの圧送圧の圧力変動を補償することができ、したがって、ポンプの圧送体積調整装置の電気的な制御が、僅かな調整精度を伴った簡単なかつ廉価な構造を有することができる。消費器が制御されていない場合に、ポンプが最小の圧送体積に調整されていて、最小の圧送流を供給する限り、このような形式の圧力補償器によって、消費器が制御される場合には、消費器運動の開始のために、消費器の負荷圧による遮断位置の方向への圧力補償器の負荷によって、ポンプが圧送流要求に反応する前に、ポンプの圧送流を消費器運動の開始のための提供することができる。これによって、消費器運動の開始のための短い反応時間が獲得可能となる。

本発明の改良形では、圧力補償器のばねのプリロード量が、電気的に調節可能であることが提案されている。これによって、ばねプリロード量の変化により、圧力補償器に設定された調整圧差に影響を与えることが簡単に可能となる。

この場合、電子的な制御装置が、圧力補償器のばねのプリロード量を変化させる調整装置に作用接続されていると有利である。これによって、僅かな構成手間で圧力補償器の調整圧差を変えることができる。

本発明の改良形によれば、圧力補償器のばねのプリロード量が、当該駆動システムの無負荷運転中に最小の調整圧差に低下可能であると特に有利である。これによって、消費器が制御されていない場合の駆動システムの無負荷運転中に循環損失を減少させることができる。これによって、本発明による駆動システムが僅かな出力損失を有している。

電子的な制御装置が、当該駆動システムの無負荷運転を検出するセンサ装置に作用接続されていると、圧力補償器のばねのプリロード量を駆動システムの無負荷運転中に簡単に最小に調整圧差に低下させることができる。

本発明の有利な構成によれば、無負荷運転を検出するセンサ装置が、オペレータの存在を検出するセンサ装置として形成されていてよい。自走式の作業機械、たとえば建設機械または産業車両に使用される本発明による駆動システムでは、オペレータの存在を検出するセンサ装置、たとえばシートスイッチによって、駆動システムの無負荷運転を簡単に検出することができる。

本発明の有利な構成によれば、消費器を制御するために、制御信号によって制御可能な制御弁が設けられており、電子的な制御装置が、無負荷運転を検出するために、制御信号に作用接続されていると、駆動システムの無負荷運転を同じく簡単に検出することができる。

本発明の改良形によれば、電子的な制御装置によって、制御信号の供給時に、ポンプの圧送体積調整装置が、時間的に制御弁の操作前に制御可能であると特に有利である。これによって、制御弁が変位させられる前に、ポンプの圧送体積調整装置が圧送流の増加の方向に負荷されることが得られる。これによって、消費器運動の反応挙動を一層改善することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明による駆動システム１の回路図が示してある。この駆動システム１は、たとえば自走式の作業機械の消費器、特に掘削機として形成された建設機械の消費器または産業車両の作業ハイドロリック装置の消費器を制御するために設けられている。

駆動システム１は、圧送体積調節可能なポンプ２を有している。このポンプ２は容器３から圧力媒体を吸い込み、圧送管路４内に圧送する。この圧送管路４には、消費器（図示せず）を制御するための制御弁５ａ，５ｂが接続されている。この場合、消費器もしくは制御弁５ａ，５ｂには、消費器を負荷に依存することなく操作するための圧力補償器（図示せず）が対応配置されている。

本発明によれば、ポンプ２の圧送体積調整装置６、たとえば斜板が電気的に制御可能である。このためには、電子的な制御装置７が設けられている。この電子的な制御装置７は出力側で圧送体積調整装置６の操作装置１１、たとえば電気的に制御可能な所要流調整弁に作用接続されている。入力側では、電子的な制御装置７がセンサ装置８に接続されている。このセンサ装置８はポンプの圧送管路４に、ポンプ２の圧送圧を検出するために作用接続されている。さらに、制御装置７は入力側で、消費器の最も高い負荷圧を検出するためのセンサ装置９に接続されている。この場合、このセンサ装置９は、制御される消費器の、負荷圧報知管路１０内に加えられた最も高い負荷圧を検出する。この場合、電子的な制御装置７によって、ポンプ２の圧送体積調整装置６が制御され、これによって、圧送管路４内に、制御される消費器の、負荷圧報知管路１０内に加えられた最も高い負荷圧よりも所定の調整圧差だけ高い圧送圧が形成されるようになっている。

さらに、本発明によれば、循環装置１５が設けられている。この循環装置１５は、圧送管路４を容器３に接続する接続管路１６内に配置されている。循環装置１５は圧力補償器１７として形成されている。この圧力補償器１７は遮断位置１７ａと通流位置１７ｂとを有している。圧力補償器１７は通流位置１７ｂの方向に、圧送管路４内に加えられた圧送圧によって負荷されている。このためには、圧力補償器１７の、通流位置１７ｂの方向に作用する制御面に、接続管路１６に圧力補償器１７の上流側で接続された制御管路１８が接続されている。遮断位置１７ａの方向には、圧力補償器１７がばね１９と消費器の最も高い負荷圧とによって負荷されている。このためには、圧力補償器１７の、遮断位置１７ａの方向に作用する制御面に、負荷圧報知管路１０に接続された制御管路２０が接続されている。ばね１９のプリロード量、つまり、予備荷重量は調整圧差に相当している。

圧力補償器１７として形成された循環装置１５は、ポンプ２から分離されて、制御弁５ａ，５ｂの領域に配置されてよい。これによって、制御管路１８と、特に制御管路２０とが、短い長さを有することができる。

制御弁５ａ，５ｂは電気的にもしくはエレクトロハイドロリック的に操作可能である。このためには、目標値設定装置２１ａ，２１ｂ、たとえばジョイスティックが設けられている。さらに、この目標値設定装置２１ａ，２１ｂの、制御弁５ａ，５ｂを制御する制御信号は、入力側で電子的な制御装置７に接続されている。

さらに、電子的な制御装置７は入力側で、駆動システム１の無負荷運転を検出するセンサ装置２２、たとえばオペレータの存在を検出するシートスイッチに接続されている。さらに、電子的な制御装置７は調整装置２３に作用接続することができる。この調整装置２３によって、圧力補償器１７のばね１９のプリロード量が可変となる。

目標値設定装置２１ａ，２１ｂの制御信号またはセンサ装置２２の信号につき検出することができる運転状態である、制御弁５ａ，５ｂが制御されていない場合の駆動システムの無負荷運転中には、圧力補償器のばね１９が最小の調整圧差に調整されている。ポンプ２は最小の圧送体積に調整されている。この場合、ポンプ２によって供給された最小の圧送流は、通流位置１７ｂに負荷された圧力補償器１７を介して、僅かな出力損失を伴って容器３に向かって流出し得る。

制御弁５ａ，５ｂを操作するための目標値設定装置２１ａ，２１ｂの操作時には、圧力補償器１７のばね１９のプリロード量が調整圧差に高められる。電子的な制御装置７によって、制御される消費器の最も高い負荷圧がセンサ装置９を介して検出され、ポンプ２の圧送圧がセンサ装置８を介して検出される。この場合、電子的な制御装置７が圧送体積調整装置６を圧送流の増加の方向に制御し、これによって、ポンプ２の圧送圧が、制御される消費器の最も高い負荷圧よりも調整圧差だけ高くなる。

この場合、電子的な制御装置７は、僅かな調整精度を備えた簡単な構造を有している。圧力補償器１７によって（この場合、ばね１９のプリロード量は正確な調整圧差に相当している）、消費器を負荷に依存することなく運転するための、制御される消費器の最も高い負荷圧よりも調整圧差だけ高い圧送圧が制御弁５ａ，５ｂに加えられることが確保される。したがって、圧送体積調整装置６の電気的な制御と、電子的な制御装置７の僅かな調整精度とに基づくポンプ２の圧力変動を簡単に補償することができる。

制御される消費器の最も高い負荷圧による遮断位置１７ａの方向への圧力補償器１７の負荷によって、消費器の制御時に、ポンプ２が電子的な制御装置７を介して圧送体積調整装置６の制御によって圧送体積の増加の方向に負荷される前に、ポンプ２によって供給された最小の圧送流を消費器運動の開始のために使用することができる。

電子的な制御装置７によって、目標値設定装置２１ａ，２１ｂの制御信号に基づく消費器の操作時に、ポンプ２の圧送体積調整装置６を、制御弁５ａ，５ｂが操作される前に、圧送体積の増加の方向に制御することができる。

本発明による駆動システムでは、圧送体積調整装置６の電気的な制御に基づき、ポンプ２の圧送体積調整装置６に案内される負荷圧報知管路が不要となる。圧力補償器１７は制御弁５ａ，５ｂの領域に配置されてよい。これによって、制御管路２０が僅かな構造長さを有している。圧力補償器１７として形成された、消費器を負荷に依存することなく運転するための調整圧差の正確な調整と維持とを可能にする循環装置１５によって、電子的な制御装置７が、僅かな調整精度ひいては簡単な構造を有することができる。これによって、僅かな構成手間を有しかつ高い反応速度での消費器運動を可能にする駆動システムが提供される。

本発明による駆動システムの回路図である。

符号の説明

１ 駆動システム、 ２ ポンプ、 ３ 容器、 ４ 圧送管路、 ５ａ，５ｂ 制御弁、 ６ 圧送体積調整装置、 ７ 制御装置、 ８ センサ装置、 ９ センサ装置、 １０ 負荷圧報知管路、 １１ 操作装置、 １５ 循環装置、 １６ 接続管路、 １７ 圧力補償器、 １７ａ 遮断位置、 １７ｂ 通流位置、 １８ 制御管路、 １９ ばね、 ２０ 制御管路、 ２１ａ，２１ｂ 目標値設定装置、 ２２ センサ装置、 ２３ 調整装置

Claims (10)

1. 流体静力学的な駆動システムであって、圧送体積調節可能な所要流調整式のポンプと、該ポンプに接続された少なくとも１つの消費器とが設けられており、ポンプの圧送体積が、圧送体積調整装置によって調整可能であり、該圧送体積調整装置が、ポンプの圧送管路内に加えられたポンプの圧送圧を、所定の調整圧差だけ消費器の負荷圧を上回るように調整するようになっている形式のものにおいて、ポンプ（２）の圧送体積調整装置（６）が、電子的な制御装置（７）によって制御可能であり、該制御装置（７）が、消費器の負荷圧を検出するためのセンサ装置（９）と、ポンプ（２）の圧送管路（４）内に加えられた圧送圧を検出するためのセンサ装置（８）とに作用接続されており、ポンプの圧送管路（４）に循環装置（１５）が対応配置されており、該循環装置（１５）が、ポンプ（２）の圧送管路（４）と容器（３）との接続を制御するようになっていることを特徴とする、流体静力学的な駆動システム。
2. 循環装置（１５）が、放圧弁として形成されており、該放圧弁が、ばねによって遮断位置の方向に負荷可能であり、消費器の負荷圧によって遮断位置の方向に負荷可能である、請求項１記載の駆動システム。
3. 循環装置（１５）が、圧力補償器（１７）として形成されており、該圧力補償器（１７）が、ばね（１９）と消費器の負荷圧とによって遮断位置（１７ａ）の方向に負荷可能であり、ポンプ（２）の圧送圧によって通流位置（１７ｂ）の方向に負荷可能であり、ばね（１９）のプリロード量が、調整圧差に相当している、請求項１記載の駆動システム。
4. 圧力補償器（１７）のばね（１９）のプリロード量が、電気的に調節可能である、請求項３記載の駆動システム。
5. 電子的な制御装置（７）が、圧力補償器（１７）のばね（１９）のプリロード量を変化させる調整装置（２３）に作用接続されている、請求項４記載の駆動システム。
6. 圧力補償器（１７）のばね（１９）のプリロード量が、当該駆動システムの無負荷運転中に最小の調整圧差に低下可能である、請求項４または５記載の駆動システム。
7. 電子的な制御装置（７）が、当該駆動システムの無負荷運転を検出するセンサ装置（２２）に作用接続されている、請求項６記載の駆動システム。
8. 無負荷運転を検出するセンサ装置が、オペレータの存在を検出するセンサ装置として形成されている、請求項７記載の駆動システム。
9. 消費器を制御するために、制御信号によって制御可能な制御弁（５ａ；５ｂ）が設けられており、電子的な制御装置（７）が、無負荷運転を検出するために、制御信号に作用接続されている、請求項７記載の駆動システム。
10. 電子的な制御装置（７）によって、制御信号の供給時に、ポンプ（２）の圧送体積調整装置（６）が、時間的に制御弁（５ａ；５ｂ）の操作前に制御可能である、請求項１から９までのいずれか１項記載の駆動システム。

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