JP2020519815A - 少なくとも１つの油圧消費装置に流体を供給するための制御装置 - Google Patents

Abstract

負荷検知圧力（ＬＳ）によって作動可能な可変容量ポンプ（１０）を有する、少なくとも１つの油圧消費装置に流体を供給するための制御装置は、油圧消費装置への流入路（２２）内の体積流を場合に応じて増加させるために、負荷検知圧力（ＬＳ）が制御管路（２８）を介して制御装置（２）に転送され、オペレータが制御装置（２）を操作して相応の機能を引き起こすとすぐに、固定容量ポンプ（１６）のスイッチが入って流入路（２２）の増加を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１つの油圧消費装置に、負荷検知圧力出作動可能な可変容量ポンプにより流体を供給するための制御装置に関する。

油圧ポンプの圧力及び／又は体積流を消費装置が要求する条件に適合させることを可能にする負荷検知システムは従来技術である。非特許文献１（フリー百科事典「ウィキペディア（Wikipedia）」の「負荷検知」の章）を参照されたい。ＬＳシステムは公知のように固定容量ポンプを備えたいわゆるオープンセンターシステムとして、又は上記の出願対象をなす制御装置の場合のように可変容量ポンプを備えたいわゆるクローズドセンターシステムとして実施されてよい。ＬＳシステムはその省エネ動作方式のために、移動式作業機器の作動油圧装置の構成要素を制御するのに有利に使用される。そのような機器、例えば農業用トラクターや耕運機は、通常、推進、パワーステアリング、ホイスト駆動などの複数の油圧消費装置を有する。そのような機器を運転する際は、圧倒的に多くの運転段階で存在するすべての消費装置に同時に全体積流を供給することはないので、特にコスト上の理由から通常は旋回ポンプとして設けられている可変容量ポンプを最大ケースで発生する体積流に合わせて設計することは度外視できる。特別又は極端な作業状況が発生した場合、例えばトラクターを畑仕事に使用する場合は、畑の終点で進行方向を変える際に走行運転に加えてステアリング及び昇降装置を備えた作業機器が同時に最大体積流を必要とする可能性があり、その場合に供給不足をきたす恐れがある。

フリー百科事典「ウィキペディア（Wikipedia）」の「負荷検知」の章

この問題に基づいて、本発明の課題は、特に信頼性の高い油圧消費装置への供給を可能にする、冒頭に記載したタイプの制御装置を提供することである。

本発明によれば上記の課題は、特許請求項１の特徴をその全体において有する制御装置によって解決される。

請求項１の特徴部によれば、本発明の重要な特徴は、油圧消費装置の流入路内の体積流を場合に応じて増加させるために、負荷検知圧力が制御管路を介して制御装置に転送され、オペレータが制御装置を操作して相応の機能を引き起こすとすぐに、固定容量ポンプのスイッチが入って流入量の増加を行うことにある。それにより本発明は、極端な作業状況に対して一種のブースト機能を提供するだけでなく、固定容量ポンプのスイッチを入れる際に運転特性の急激な変化によって引き起こされかねない作業安全に対する可能なリスクに対する防護も提供する。流入する体積流の増加はオペレータが実行する制御装置の操作に依存していることにより、ブースト機能がオペレータ側からのみ導入可能ではなくなるので、ステアリング角の変化、走行運転又は昇降運動の加速などオペレータが予期しない性能変化が発生する危険が回避される。

制御装置は、有利には第１の制御弁と第２の制御弁を有し、そのうち第１の制御弁は制御管路内の負荷検知圧力により作動可能であり、第２の制御弁はオペレータによって作動可能である。

好ましい実施形態では、第１の弁は比例弁であり、特にその一方の制御側ではばね付勢に加えて負荷検知圧力で負荷され、他方の制御側ではそれぞれの油圧消費装置の流入路内の流入圧力で負荷されている２／２方向比例弁である。

オペレータによって操作される第２の弁として、有利には電磁的に操作可能な切換弁、特にその操作されない位置では固定容量ポンプから貯蔵タンクへの流体経路を開放し、オペレータによって引き起こされる操作された位置ではそのような流体経路を遮断する２／２方向切換弁が設けられており、この操作された状態で固定容量ポンプの体積流が流入量を増加させるために利用可能になる。

この場合、第１の弁の入口と出口が第２の弁の入口もしくは出口に流体連通的に接続されていることにより、第２の弁は第１の弁へのバイパスを形成できる。

ここで固定容量ポンプの出口は、分岐点を介して第１の弁と第２の弁の入口に接続できる。

固定容量ポンプの体積流を流入路に送り込むために、固定容量ポンプの流入路は接続管路を介して可変容量ポンプの出口に接続でき、接続管路には遮断弁が、特に可変容量ポンプの方向では開き固定容量ポンプの方向では閉じる、ばね付勢された逆止弁の形で接続されている。

可変容量ポンプとそれぞれの油圧消費装置との間の供給管路（２６）に、最初に遮断弁を有する接続管路を接続し、続いて第１の弁を流入圧力で付勢する制御管路を接続することができる。

固定容量ポンプを保護するために、バイパス管路内の第２の制御弁に対して平行に圧力制限弁が接続されており、圧力制限弁が応答すると固定容量ポンプの体積流は第１の弁と第２の弁を迂回して貯蔵タンクに転送される。

特別有利には、制御装置は、第１の弁及び第２の弁と、遮断弁と、圧力制限弁とを含み、可変容量ポンプとして用いられる旋回ポンプ、固定容量ポンプ、それぞれの消費装置、貯蔵タンク及び負荷検知制御管路の流体連通接続のためのポートを有する制御ブロックとして構成できる。

以下に本発明を図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による制御装置の実施形態の回路のシンボル図であり、必要性を伝えるＬＳ信号がなく、制御装置が操作されていない動作状態が示されている。 図２は、図１に対応する表現であり、必要性を伝えるＬＳ信号があり、制御装置が操作されていない動作状態が示されている。 図３は、図１及び図２に対応する表現であり、必要性を伝えるＬＳ信号がなく、制御装置が操作された動作状態が示されている。 図３は、図１〜図３に対応する表現であり、必要性を伝えるＬＳ信号があり、制御装置が操作された動作状態が示されている。

本発明による制御装置は、図において２で示される制御装置を有しており、その構成要素は制御ブロック４に組み合わされている。制御ブロック４は、第１の入口ポート６を有しており、入口ポート６は入口側で貯蔵タンク１２と接続されている旋回ポンプ１０の形態の可変容量ポンプの出口８と連通している。制御ブロック４の第２の入口ポート１３は、固定容量ポンプ１６の出口１４と連通しており、固定容量ポンプ１６は旋回ポンプ１０と同様にモーターで駆動でき、入口側で貯蔵タンク１２と連通している。この例では、固定容量ポンプ１６はギアポンプによって形成されている。制御ブロック４の第３の入口ポート１８には、必要性を伝えるＬＳ信号が送られている。より正確に言えば、複数の供給される消費装置がある場合はそれぞれ最も高いＬＳ信号がシャトル弁を介して送られている。制御ブロック４の第１の出口ポート２０は、消費装置流入部２２につながり、第２の出口ポート２４は貯蔵タンク１につながっている。

旋回ポンプ１０は、それ以外は図示されていないクローズドセンターシステムの一部であり、旋回角度はＬＳ信号に従って圧力調整器ＤＲを介して設定される。図１〜図４に示されている種々の動作状態で油流の経路を明確にするために、それぞれ油流を案内する管路は太い線で表示されている。制御ブロック４内で、第１の入口ポート６から第１の出口ポート２０に、したがって流入路２２につながる供給管路が２６で表示されている。第３の入口ポート１８から制御装置２にＬＳ圧力を送る制御管路は２８で表わされている。別の構成要素として制御ブロック４は、第１の制御弁３０及び第２の制御弁３２を含んでおり、それらのうち第１の弁３０は２／２方向比例弁であり、第２の弁３２は２／２方向切換弁である。後者はオペレータによって引き起こされて電磁的に操作可能であり、戻しばね３４の力に抗して貫流位置に対応する操作されていない切り替え位置から、弁３２が遮断されている操作された切り替え位置にもたらすことができる。第１の弁３０は、一方では圧縮ばね３６と、制御管路２８を通して送られるＬＳ圧力で付勢されており、他方では別の制御管路３８を介して供給管路２６内に存在する流入圧力で付勢されている。固定容量ポンプ１６の出口１４は、第２の入口ポート１３と分岐点４０を介して、第１の弁３０の入口４２及び第２の弁３２の入口４４に接続されている。そうすることによって第２の弁３２の操作されていない切り替え位置では流体経路は固定容量ポンプ１６の出口１４から出て制御ブロック４の第２の出口ポート２４へ、したがって貯蔵タンク１２へ向かって開いている。それゆえ第２の弁３２操作されていない切り替え位置にあると、固定容量ポンプ１６の体積流は絞られることなくタンクへと誘導される。

固定容量ポンプ１６の出口１４は、接続管路４６を介しても旋回ポンプ１０から流入路２２に続く供給管路２６と連通しており、接続管路４６内には供給管路２６に向かって開く逆止弁４８が挿入されている。この接続管路４６は流動方向で見て制御管路３８の手前で供給管路２６に接続されている。第１の弁３０は第２の弁３２と同様に出口側で制御ブロック４の第２の出口ポート２４、したがって貯蔵タンク１２と連通している。制御ブロック４は圧力制限弁５０によって完成し、圧力制限弁５０は固定容量ポンプ１６を貯蔵タンク１２に向かって閉鎖し、その入口４４と、タンクと連通している出口５２との間の第２の弁３２へのバイパスとして挿入されている。

図１は、第２の弁３２が操作されていない切換位置、すなわち通過位置にある動作状態を示している。それゆえ上述のように固定容量ポンプ１６の体積流は第１の弁３０の弁位置に関係なく、分岐点４０からタンクに向かって誘導される。図１の状態では、第１の弁３０は管路３８を介して必要性を伝えるＬＳ圧力によっても付勢されていない。それゆえ固定容量ポンプ１６と共にオープンセンターシステムの圧力補償器を構成する第１の弁３０は、制御管路３８内に存在する旋回ポンプ１０の供給圧力によって遮断位置からの圧縮ばね３６の作用に抗して制御されるので、この状態で第１の弁３０の出口５４を通ってもタンクへの流体経路が形成されている。図１では、この油の流れが太い線で描かれた管路で明確にされている。

図２は、第２の弁３２が再び操作されていないため、固定容量ポンプ１６が同様に流入量の増加に寄与しない動作状態を示しており、固定容量ポンプ１６の体積流がタンクに向かって誘導される。しかし図１とは異なり第１の弁３０でＬＳ圧力が作用して、流入路２２の追加供給の必要性を信号で伝える。それゆえ第１の弁３０は圧縮ばね３６の作用と共に遮断状態に制御される。それによって旋回ポンプ１６の体積は弁３０を通って誘導されないが、第２の弁３２は操作されていないのでこの弁を介して誘導が行われ、固定容量ポンプ１６は再び供給に寄与しない。

図３の動作状態では、第２の弁３２はオペレータ側で遮断状態に切り替えられており、この弁３２を通して固定容量ポンプ１６の体積の流出は行われない。ただし、それ同時に第１の弁３０には、制御管路３８を通して作用する流入圧力に抗して第１の弁３０を遮断位置に制御して、比例弁３０がタンクに向かう圧力流を可能にするのに十分なＬＳ圧力が制御管路２８を介して作用していない。それゆえ第２の弁３２が操作されていてもブースト機能は引き起こされない。

図４に示す状態では、制御管路２８を介して第１の弁３０に追加供給を知らせるＬＳ圧力が作用しており、第１の弁３０は遮断位置に制御されている。同時にオペレータ側で第２の弁３２を遮断位置に操作することによりブースト機能が引き起こされている。これらの弁位置では、固定容量ポンプ１６の全体積流が分岐点４０、第１の逆止弁４８及び接続管路４６を通して供給管路２６に送り込まれ、流入路２２内の体積流を増加させる。追加供給を要求するＬＳ圧力においても、したがって図２に示すように第１の弁３０が遮断されていても、オペレータが図４に示すように第２の弁３２を操作する場合のみブースト機能を誘発できるので、本発明は安全性を向上させるブースト機能の油圧ロックを提供する。

Claims (10)

1. 負荷検知圧力（ＬＳ）によって作動可能な可変容量ポンプ（１０）を有する、流体を少なくとも１つの油圧消費装置に流体を供給するための制御装置において、
   油圧消費装置の流入路（２２）内の体積流を場合に応じて増加させるために、前記負荷検知圧力（ＬＳ）が制御管路（２８）を介して制御装置（２）に転送され、オペレータが前記制御装置（２）を操作して相応の機能を引き起こすとすぐに、固定容量ポンプ（１６）のスイッチが入って前記流入路（２２）の増加を行うことを特徴とする制御装置。
2. 前記制御装置（２）は、第１の制御弁（３０）と第２の制御弁（３２）を有し、前記第１の制御弁（３０）は前記制御管路（２８）内の前記負荷検知圧力（ＬＳ）により作動可能であり、前記第２の制御弁（３２）はオペレータによって作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１の制御弁は、比例弁であり、特にその一方の制御側ではばね付勢（３６）に加えて前記負荷検知圧力（ＬＳ）で負荷され、他方の制御側ではそれぞれの前記油圧消費装置の前記流入路（２２）内の流入圧力で負荷されている２／２方向比例弁（３０）であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第２の制御弁は、電磁的に操作可能な切換弁、特にその操作されない位置では前記固定容量ポンプ（１６）から貯蔵タンク（１２、Ｔ）への流体経路を開放し、オペレータによって引き起こされる操作された位置ではそのような流体経路を遮断する２／２方向切換弁（３２）であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記第２の制御弁（３２）は、前記第１の制御弁（３０）の入口（４２）と出口（５４）が前記第２の制御弁（３２）の入口（４４）もしくは出口（５２）に流体連通的に接続されていることにより、前記第１の制御弁（３０）のバイパスに配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記固定容量ポンプ（１６）の出口（１４）は、分岐点（４０）を介して、第１の制御弁（３０）と第２の制御弁（３２）の入口（４２もしくは４４）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記固定容量ポンプ（１６）の出口（１４）は接続管路（４６）を介して前記可変容量ポンプ（１０）の出口（８）に接続されており、前記接続管路（４６）には遮断弁が、特に前記可変容量ポンプ（１０）の方向では開きかつ前記固定容量ポンプ（１６）の方向では閉じる、ばね付勢された逆止弁（４８）の形で接続されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記可変容量ポンプ（１０）とそれぞれの前記油圧消費装置との間の供給管路（２６）に、最初に逆止弁（４８）を有する接続管路（４６）が接続されており、続いて第１の制御弁（３０）を流入圧力で付勢する制御管路（３８）が接続されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. バイパス管路内の第２の制御弁（３２）に対して平行に圧力制限弁（５０）が接続されており、前記圧力制限弁（５０）が応答すると前記固定容量ポンプ（１６）の体積流は第１の制御弁（３０）と第２の制御弁（３２）を迂回して貯蔵タンク（１２、Ｔ）に転送されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記制御装置は、
    第１の制御弁（３０）及び第２の制御弁（３２）と、
    遮断弁（４８）と、
    圧力制限弁（５０）とを含み、かつ、可変容量ポンプとして設けられている旋回ポンプ（１０）、固定容量ポンプ（１６）、それぞれの消費装置、貯蔵タンク（１２、Ｔ）及び負荷検知制御管路（２８）の流体連通接続のためのポート（６、１３、２０、２４、１８）を有する制御ブロック（４）として構成されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御装置。

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