JPH01501241A

JPH01501241A - 流体系用比例弁制御装置

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Publication number: JPH01501241A
Application number: JP62505553A
Authority: JP
Inventors: ハダンク　ジョン　マーティン; クレガー　トッド　ダグラス
Original assignee: キャタピラー　インコーポレーテッド
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1987-08-31
Publication date: 1989-04-27
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: AU7965787A; JPH07101041B2; DE3780032T2; EP0286649A1; US4712376A; CA1275715C; EP0286649B1; WO1988003285A1; DE3780032D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】法体系用比例弁制御装置技術分野この発明は、油圧作業装置用の制？ｉｌシステムに関し、特にオペレータの入力及び油圧ポンプの容量に応じて、作業要素への流体の流れを制御するのに使われる電子装置に関する。

発明の背景複数の作業要素を扱う流体系の動作においては、作業要素が付設の油圧ポンプから多量の流体をしばしば要求する。作業要素がポンプの容量より大きい流量の流体を要求する状況が生じると、流れの制限が起きる。このような状況では、例えば１つ以上の作業要素が受取可能以上の流体を要求する一方、別の作業要素は既存の負荷下で機能を継続するために、非常に高い圧力の流体を必要としている。

直列の配列では、「上流側の」作業要素がまず必要な流体を受け取り、「下流側の」作業要素が不足の状態になる０作業要素が並列の配列では、流体が抵抗の最も少ない流路を辿る。このため、最も低い負荷圧を持つ作業要素にまず流体が供給され、より高い負荷圧を要求する作業要素への流体の流れが不足する。

従ってオペ−レークの観点から、作業要素の比例制御が「手動」制御装置（すなわち弁制御手段に接続された手操作桿）を介してなされると同時に、一つまたは複数のポンプが流れ制限されない。

しかし、一つまたは複数のポンプの流れ容量を越えると、油圧系は前記したような固定の実施優先順位に戻る。この状態では、作業要素の制御性がひどく制限される。こうした状態を回避したり解消するために入力を正しく調整しようとするオペレータの試みは、オペレータの疲労や生産性の低下を導くことが多い、また、掘削機用オート掘削サイクル等の自動化機能は上記のような機械で実施できない、自動化機能サイクル中に流れの制限が起きると、機械が停止したり、あるいは機能を不正確に実施してしまうからである。

複数の作業要素に伴う上記の問題は、それらの作業要素によって必要とされる合計の要求容量より大きい容量を持つ一つのポンプまたは複数ポンプの系を実現することによって解消できる。しかし、そうして得られるポンプまたはポンプ系は法外に大きく、高価で、非能率である。更に、余分な重量のため、燃料消費が増し、維持コストが高くなる。

従って、系をモニターして制御し、流れ制限の状態を予測して、作業要素への流体送り速度を自動的に減少し、作業要素価々の実際の要求に比例した流れを維持する装置を提供することが望まれている。

本発明は、上記した問題の一つまたはそれより多くを解消するものである。

発明の開示本発明の一特徴によれば、作業車両の流体系を制御する装置が提供される０作業車両は駆動力源と、咳駆動力源によって駆動される可変容積形ポンプを有する少なくとも一つの流体回路を含む。

複数の制御弁が、可変容積形ポンプから複数の各作業要素へ流体を制御可能に通過させる。複数のオペレータ操作要素が、各オペレータ操作要素の選択設定に応じてデマンド信号を与える。一手段が、前記駆動力源の速度を検知し、該検知速度に応じて実速度を表す信号を出力する。を子式弁制御装置が実速度信号とデマンド信号を受信し、これらの信号を用いて前記可変容積形ポンプの利用可能な流量容量と要求流量容量をめる。電子式弁制御装置は更に、利用可能な流量と要求流量とを比較し、該比較に応じてそれぞれの制御弁に出力信号を送る。これによって制御弁が選択的に位置決めされ、それぞれの作業要素に対する総髪求流体流量を前記可変容積形ポンプの利用可能な流量容量内に制限する。

本発明の別の特徴によれば、油圧掘削機の流体系を制御する装置が提供される。

掘削機は駆動力源と、該駆動力源によって駆動される可変容積形ポンプを有する少なくとも一つの流体回路を含む。複数の作業要素が、それぞれ圧力補償式制御弁を介して前記各可変容積形ポンプの出口に接続されている。パイロットポンプが前記駆動力源によって駆動され、該パイロットポンプの出口と前記各圧力補償式制御弁との間に接続された比例パイロット圧弁に圧力信号を出力する。複数のオペレータ操作要素が、各オペレータ操作要素の選択設定に応じて、デマンド信号を比例パイロット圧弁に与える。一手段が、前記駆動力源の速度を検知し、該検知速度に応じて実速度を表す信号を出力する。計算手段が、前記各デマンド信号き各制御弁両端での実質上一定の圧力降下とに応じて、制御弁の各々を通る要求流体流量をめ、制御弁の各々を通る要求流体流量の要望を表す複数の第１信号を出力する。一手段が第１信号を加算して総髪求流体流量をめ、該総髪求流体流量を表す信号を出力する。第１手段が、前記総髪求流体流量信号に応じて前記駆動力源の所望速度をめる。第２手段が、前記所望及び実速度信号を比較し、実速度が所望速度より小さいことを表す不足速度信号を出力する。第３手段が、実速度信号と不足速度信号を受信し、前記可変容積形ポンプの各々の利用可能な総流量容量をめ、総和用可能流量を表す信号を出力する。第４手段が、総髪求流量を総和用可能流量と比較し、総髪求流量が総和用可能流量よりそれぞれ大及び小であるのに応じて第２及び第３信号の一方を出力する。第５手段が第３信号を受信し、各制御弁を通る流体流量がオペレータの要望に実質上等しく維持されるように要求信号を出力する。第６手段が第２信号を受信し、前記要求流量信号の各々毎に補償係数を計算する。補償係数が、総和用可能流量に実質上等しくなるまで総要求流量を減少し、補償信号をデマンド信号と正比例の関係に保つ。補償信号は第２信号に応じて出力される。第７手段が、補償信号及び要求信号を受信し、それぞれの信号に応じて各側御弁毎に許容可能な弁面積を計算し、該弁面積を表す第４信号を出力する。制御手段が、第４信号を表す所定の信号を前記制御弁の各々に出力する。これらの信号が制御弁を制御し、総要求流量を前記可変容積形ポンプの利用可能な総流量容量内に維持する。また前記所定の信号が、各制御弁を通る流体流量をそれぞれのオペレータデマンド信号に実質上正比例して制御する。

要約すれば、複数の作業要素を制御する可変容積形ポンプを備えた従来の流体系では、系で利用可能なものより多い流体オペレータが作業要素に要望することがあるという点に、技術的問題が存在する。利用可能なものより多い流体をオペレータが要望すると、各作業要素は、それらが系内でポンプに対して配列されている幾何的構成に応じて流体を受け取る。例えば、ポンプに対して直列に配列されていると、ポンプの出口に最も近い作業要素が先ず流体を受け取り、最も遠い作業要素が流体不足となる。そのため、各作業要素はオペレータの要望に比例して動作しなくなる。

この問題を解決するために、オペレータによって要求される流体流量が系内で利用可能な総流量に制限される。これは、系内での利用可能流量と要求流量をモニターすることによって行われる。

利用可能なものより多い流体をオペレータが要求すると、オペレータの入力信号は、システムが与えられるより多い流体を要求しないように比例して減少される。こうして、ポンプは流れ制限状況に陥らず、各作業要素に送られる流量はオペレータの要望に比例したままに保たれる。この結果、オペレータはもはや系を注意してモニターする必要がなくなり、また流れ１す限の状況を回避するのに自らの感覚に頼る必要もなくなるため、オペレータの疲労が減少する。また、作業機械は絶えずその限界一杯に置かれるので、生産性も高まる。更に、このような流量モニター系では、流量がモニターされて滑らかな作業サイクルを与えるため、機能の自動化も容易となる。

図面の簡単な説明第１図は複数の直列に接続された作業要素を各々有する一つ以上の回路を扱う一つ以上のポンプを備えた、この発明の油圧系の一実施例の概略図；第２図は弁棒の変位を制御する電子系によって使われるアルゴリズムを示すフローチャート；第３図は実際及び目標エンジン速度信号と不足速度を発生する電子系によって使われるアルゴリズムを示す簡略化フローチャート；及び第４図は複数の並列な作業要素を有する一つ以上の回路を扱う一つ以上のポンプを備えた、この発明の別の実施例の概略図である。

発明を実施するだめの最良の形態第１図は、比例弁１り御装置ＩＯの好ましい実施例を示す。油圧掘削機または荷積み機等の作業車両の流体系１２は、一般にエンジンである駆動力源１４を含む。駆動力源１４が、複数の直列に接続された作業要素２０．２２．２４．２６．２８に流体を送る一つ以上の可変容積ポンプ１６．１８を駆動する。

制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０が、可変容積ポンプ１６．１８とそれぞれの作業要素との間で流体通路内に配置され、作業要素に送られる流体を制御する０図示の弁は圧力補償形弁で、弁を横切って実質上一定の圧力降下特性を示す、圧力補償形弁は、それぞれ１９６９年ｌθ月７日付と１９８４年３月１３日付で共にＢｕｄｚｉｃｈに発行された米国特許第３．４７０．６９４号及び同第４．４３６．０１９号に示されているように当該分野では周知である。

この既知で実質上一定な圧力降下が、後の計算で使われる重要なパラメータとなる。

流体の流れが電気信号で制御可能なように、電気作動式の弁開手段が、それぞれの制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０に付設されている。バイロフト弁４２．４４．４６．４８．５０．５２が、駆動力源によって駆動されるパイロットポンプ５１とそれぞれの制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０との間に接続されている。パイロット弁が、それぞれの制御弁を作動する圧力信号を送る。こ〜に図示した電気作動式バイロフト弁は、電気油圧式の比例パイロット圧弁４２．４４．４６．４８．５０．５２である。これらの弁は１９８５年６月２５日付でＢａｒｎｅｓに発行された米国特許第４．５２４，９４７号に示されているように、当該分野で周知である。を気油圧式比例パイロット圧弁は、ＤＣｔ流を用いて複数の位置に比例作動されるソレノイドを使って、油圧流体のパイロット圧を変化させる。バイロフト弁４２．４４．４６．４８．５０．５２からのこのバイロフト圧がそれぞれ制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０に送られ、弁棒を比例変位して、可変容積形ポンプ１６．１８からそれぞれの作業要素２０．２２．２４．２４．２６．２８に送られる流れを制御する。但し、本発明の範囲を狭めることなく、任意の電気作動式弁を使える。

例えば電子式手操作桿であるオペレータ操作要素５４．５６．５８．６０．６２が、電子式弁制御装置６４に接続されている。

これらのオペレータ操作要素が、各オペレータ操作要素の選択設定に対応したデマンド信号を与える０例えば、電位差計またはデジタル変換器等の手段５３が、異なる設定毎に識別可能な信号を出力する０作業要素への流体の流れに対するオペレータの要望を示すこれらのデマンド信号が、それぞれ通信ライン５５．５７．５９．６１，６３を介し電子式弁制御装置６４の手段７０によって受信される。

追加の情報が、当該分野で周知なように、例えばエンジンに装着されたギヤ歯の移動を検知する装置から成る速度検知手段６６によって与えられる。この装置が、駆動力源の実際の速度を表わす信号をエンジン／ポンプ制御装置６８に送る。

この実際の速度信号はライン６５を介して、エンジン／ポンプ制御装置６８から電子式弁制御装置６４に送られる。勿論この機能は、エンジン／ポンプ制御装置６８等のインタフェース制御装置を使わくとも、多くの方法で容易に実施できる。エンジン／ポンプ制御装置６８は、本明細書中後で説明する。

電子式弁制御袋Ｗ６４は、計算及び判定プロセス用のプログラミングロジックを利用した当該分野でよく知られているマイクロプロセッサベースの制御装置である。プログラムは読取専用メモリ内に記憶される。電子式弁制御装置の機能にとって重要なアルゴリズムを第２図のフローチャートに示す、これらのアルゴリズムは、実質上第１及び第２のプログラム手段６７．７４内に構成されている。第１ブ９グラム手段６７がライン５５．５７．５９．６１．６３を経てデマンド信号を受信し、それぞれのデマンド信号に応じて、各制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０を通る要求された流体流量を計算する。また、要求された個々の要求流量を加算し、各ポンプ１６．１８からの総髪求流体流！ｉ７２をめて、総髪求流体？Ｊｔｌを表わす信号を出力する。第２のプログラム手段７４が、総髪求流量と利用可能な流量を比較し、総髪求流量が利用可能な総流量より大きいと補償信号を計算し、補償または要求信号を制御弁３２．３４．３６．３８．４０に出力する。

これらの計算により、総髪求流体流量を各可変容積形ポンプ１６．１８の利用可能な流量容量内に維持される。第１プログラム手段６７は機能上、６弁を通る要求流量をめる手段７０と、これら個々の流量を加算して総髪求流量を得る手段７２とに分けられる。

第２プログラム手段７４は機能上、流れ制限の状況を生じない信号を処理する手段７７と、流れ制限の状況を生じる信号を処理する手段８１とに分けられる。

次に第２図を参照すると、電子式弁制御装置６４は個々のデマンド信号と各制御弁両端間での実質上一定の圧力降下とを用いて、それぞれの制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０を通る要求流量７０を計算する。各制御弁３２．３４．３６．３８．４０を通る要求流量に対応した複数の第１信号が発生される。を子式弁制御′Ｂ装置！６４が第１信号を加算し、総髪求流量７２を示す値を得て、それに応じた信号を出力する。

第３図を参照すると、駆動力源の目標速度をめる第１手段６９が総髪求流量信号を受信する。この機能は、例えば１９８５年８月１３日付で旧ｔｃｈｅ１１に発行された米国特許第４．５３４．７０７号に開示されているようなエンジン／ポンプ制御装置６８によって与えられる。エンジン／ポンプ制御装置ｔ６８が、ライン７９を経て各ポンプ１６．１８から受信された総髪末流！７２を目標とするエンジン速度に変換する。目標のエンジン速度を設定するために、ポンプ変位を示す値でなく、総髪求２Ｉｔ量７２の値を用いることで、エンジン速度応答で測定可能な改善が得られる。エンジン／ポンプ制御装置６８もマイクロプロセッサベースの制御装置で、読取専用及びランダムアクセス両メモリを有する。この制御装置はその計算及び判定プロセスのために、電子式弁制御装置６４用とほとんど同じプログラムを用いる。尚、エンジン／ポンプ制御装置６８を比例弁制御装置と合せて使うことで各々の機能が高められ、また両機能はマイクロプロセッサベースの単一制御装置として容易に実現できることに留意されたい、この機能向上は、本発明の範囲から逸脱するものでない。

エンジン／ポンプ制御装Ｗ６８は、電子式弁制御装置６４と組合されて別の利点を与える。エンジン／ポンプ制御装２６８に付設の第２手段７１が目標の速度値を実際の速度値と比較し、目標速度が実速度より大きいと不足速度信号を電子式弁制御装置６４を出力する。第３手段７６が不足速度信号を受信し、不足速度信号の大きさに比例して利用可能な総ポンプ流量容量を減少する。

第２図を再び参照すると、第３手段７６も実速度信号を受信し、電子式弁制御装置６４がそれを用いて各可変容積形ポンプ１６．１８の利用可能な総流量容量を計算するのに用いる。電子式弁制御装置６４の第４手段７５が総髪求流量７２を総和用可能流量７６と比較し、総髪末流１ｔ７２が総和用可能流１７６よりもそれぞれ大か小であるのに対応して第２及び第３信号の一方を出力する。

電子式弁制御装置６４の第５手段７７が第３信号に応答する。

総和用可能流量７６が総髪求流量７２より大きいと、電子式弁制御装置６４は個々の要求流量信号に応じて、適切な弁面積及び弁棒変位８０を計算する。制御手段８３がそれぞれの比例パイロット弁４２．４４．４６．４８．５０．５２に信号を出力し、制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０の弁棒を計算された位置に変位させる。要求流量信号はそれぞれのデマンド信号に対し、要望された方法でのパイロット弁の作動を容易化するようにデマンド信号が適切な信号に変換されたものという点で対応している。

実質上この変換機能では、各デマンド信号の大きさに従って、総髪求流量７２を制御弁３２．３４．３６．３８．４０間で比例分割する。このため、総髪求流量７２が総和用可能流量７６より大きくないと、流れ制限の状況は生じず、６弁はオペレータの要望に応じた大きさ及び比例で作動される。

電子式弁制御装置６４の第６手段７８は第２信号に応答する。

総髪求流量７２が総和用可能流量７６より大きいと、従来の系では流れ制限の状況が生じていた。しかし、本発明では比例弁制御装置１０を用いて、電子式弁制御装置６４が６弁を通る要求流量７０について補償係数７８を計算する。これらの補償係数７８が、個々の弁流量をそれぞれのデマンド信号と正比例の関係に保ちつ一１各弁が受取可能なものより多い流量を要求するのを防ぐ。基本的に、この機能は総髪求流量７２を総和用可能流量７６に等しくなるまで減少し、それぞれのデマンド信号に関して総和用可能流量７６を制御弁３２．３４．３６．３８．４０間で比例分割する。上記目的を達成するために実施される計算の種類を下式で示す：Ｑ１＝制御弁３２を通る要求流量Ｑ２＝制御弁３４を通る要求流量Ｑ３＝制御弁３８を通る要求流量Ｃ１−ポンプ１６の流量容量Ｃ２＝ポンプ１８の流量容量Ｃ１と０２はエンジン速度、不足速度及びポンプ効率の関数に＝補償係数０＜Ｋ＜１に複合−（ＣＩ＋Ｃ２）／　（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３）Ｋ１＝ＣＩ／ＱＩＫ２＝Ｃ２／Ｑ２に全体＝最小（Ｋ複合、Ｋ１、Ｋ２）主／クロス分割比（制御弁３６．３８）をめ、補償流量を計算する：Ｑ１ｃ＝に全体＊ＱＩＱ２ｃ＝に全体＊Ｑ２Ｑ　３　ｃ　＝　Ｋ全体＊Ｑ３Ｑ主＝ＣＩ−Ｑ２ｃＱクロス＝Ｑ３ｃｍＱ主比＝Ｑ主／Ｑ３ｃ向上式では、各ポンプの流量容量が計算されている点に留意されたい、これは、複数の流体回路が存在するために行なわれることである。各回路がポンプによって供給されるので、流れ制限の状況が生じるのを防ぐように各回路が考慮されねばならない、説明を容易とするため、仕様のほとんどは単一の流体回路に間する議論に制限する。但し、計算は全ての流体回路について行われ、全ての流体回路で流れ制限の状況を防ぐように複合されることが理解されよう。

電子式弁制御装置６４の第７手段８０が補償流量と要求流量を用いて、許容可能な弁面積を計算する。またこれから、各制御弁３０．３２．３４．３６．３８．４０毎に計算され、複数の第４信号が送られる。制？１手段８３が第４信号を受信し、計算された弁棒変位を表わす信号をライン１００．１０２．１０４．１０６．１０８．１１０に出力して、それぞれのバイロフト弁４２．４４．４６．４８．５０．５２を作動し制御弁３０，３２．３４．３６．３８．４０をそれぞれ変更する。

これらの計算の結果、各デマンド信号に対する比例関係を維持し、オペレータの制御性を改善しつ＼、制御弁３２．３４．３６．３８．４０は可変容積形ポンプで与えることのできるより多い流体流量を要求しないように防止される。

１９８５年８月１３日付でＭｉｔｃｈｅｌ＋に発行された米国特許第４　、５３４　、７０７号で言及されており当該分野で周知なような負荷検知油圧系を用いることによって、比例弁制御系は追加の利点を示す。

この種の制御系は作業要素の負荷を検知し、検知負荷を表わす信号を出力し、これらの信号を受信し、負荷信号に応じて可変容積形ポンプ１６．１８からの流量を変更する。

比例弁制御′Ｂ装置を負荷検知油圧系に組み入れることによって、エンジン不足速度の作動制御はこの種のシステムに固有なものであるため、もはや必要なくなる。比例弁制御装置が本明細書で前述したようなプロセスによって弁３２．３４．３６．３８．４０を調整するとき、負荷検知手段９０が作業シリンダに加わっている負荷を検知し、作業シリンダに加わる負荷が増減しているのに応じて、アクチュエータ手段９２が可変容積形ポンプ１６．１８をそれぞれより大または小の流量となるように調整し、系によって要望されている要求流量を与える。

比例弁制御装置が弁面積を制限すると、より低い流量が要求されているので、負荷検知油圧系がポンプ１６．１８のストロークを落とす０例えば、エンジン速度が目標とする速度以下に下がると、ポンプ１６．１８の流量容量が減少し、比例弁制御装置によって弁面積３２．３４．３６．３８．４０を減少させ、流れ制限の発生を防ぐ、弁面積が小さくなるにつれ、その分少ない流れが必要になるため、負荷検知油圧系がポンプのストロークを落とし、それに比例してエンジンの負荷を減じ、目標速度へ復帰可能とする。

第４図は、比例弁制御装置の別の実施例を示す、この例における系は、制御弁と作業要素がポンプに対して並列に接続されている点を除き、前述した系と同等である。また、電子式弁制御装置、エンジン／ポンプ制御装置及び負荷検知油圧系も前述した方法で動作する。

比例弁制御装置の動作を要約すれば、オペレータ操作要素から信号が受信され、それに基づいて目標とするエンジン速度と要求流体流量が計算される。エンジン速度信号から、実速度と利用可能な流体流量が計算される。そして、総和用可能流量と総髪求量が比較される。

要求流量が利用可能な流量を越えないときは、信号が電気作動式の比例パイロット圧力弁４２．４４．４６．４８．５０．５２に送られ、これらが圧力補償式弁３０．３２．３４．３６．３８．４０を通る流れをそれぞれ制御する。これらの信号が比例と大きさ両方の点で、オペレータからの実際の要望を示している。しかし、所望流量が利用可能な流量を越えていると、ポンプが流れ制限の状態になるのを防ぐため、もっと計算が必要である。オペレータの入力に比例して補償係数が計算され、許容可能な弁面積が計算されて、該弁面積をそれぞれのオペレータ要求と比例関係に保つと共に、流れ制限状況の発生を防ぐのに使われる。

産業上の１用可叱性本比例弁制御装置は、油圧掘削機等、複数の作業要素を有する油圧式の作業車両で有用である。掘削機は、多くの用途で使われる多目的な作業車両である０例えば、掘削機がパイプの敷設工程で使われる場合、油圧シリンダの移動は遅い、この種の作業は比較的低いシリンダ負荷と負荷の正確な位置決めを必要としているため、掘削機はオペレータの要望通り正確に機能する。このような状況では、ポンプの流量容量を越えず、全ての作業要素が要求されている流体流量を受け取る。

しかしほとんどの用途において、掘削機は恐らく高い負荷の下で、素速く作動しなければならない、こうした状況では、スティック、パケット及びブーム各シリンダが掘削サイクルのほとんどを通じて同時に使われる。しばしば、特に負荷をダンプするために素速く旋回する場合、オペレータは、ポンプが与えることのできるより多い総流量を作業シリンダに対して要求することがある。

従来の作業機械では、別の作業シリンダからの要望増大のため、一つ以上の作業シリンダが充分な流量を受け取れなかった。この結果、オペレータの要望に比例して流量不足の作業シリンダが機能を中断し、実行機能を低下させてしまう、さらに、このような状況を回避したり解消しようとして、オペレータは疲れてしまう。

これに対し、比例弁制御装置では上記のような作業要素への流量不足を避けられる０本質上比例弁制御装置は、流れ制限の状況を回避し、個々の作業シリンダに対するオペレータの要望との比例関係を保つ点で、高度に熟練したオペレータのように機能する。

上記の土掘削の例に照らせば、比例弁制御装置の利点は明らかであろう、掘削サイクル中のある時点で、ポンプの与えることができるより多いｈｉ量を、オペレータが作業シリンダに要求する。

本明細書で前述したような計算を用いて、比例弁制御装置がポンプに対するその過剰要望を認識する。流れ制限状況が起きるのを防ぐため、オペレータの入力が、作業シリンダに至る流体流量を制御する制御へ達す前に「縮小コされる。こうして、全ての作業シリンダがオペレータの要望に比例して機能し、ポンプは決して流れ制限状態とならない結果、より滑らかな掘削サイクルを容易化し且つオペレータの疲労を少なくなる。

この発明の上記以外の特徴、目的及び利点は、図面、開示の内容、及び添付の請求の範囲を検討することによって得られるであろう。

−刊総髪求流量不叉速度曹国際調査報告国際調査報告ＵＳ　Ａ７０２：４ａ

Claims

【特許請求の範囲】１．駆動力源（１４）と、該駆動力源（１４）によって駆動される可変容積形ポンプ（１６、１８）を有する少なくとも一つの流体回路と、前記可変容積形ポンプ（１６、１８）から複数の各作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）へ流体を制御可能に通過させる複数の制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）と、複数のオペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）とを有する作業車両の流体系（１２）を制御する装置（１０）において：前記駆動力源（１４）の速度を検知し、該検知速度に応じて実速度を表す信号を出力する手段（６６）；前記各オペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）の選択設定に応じてデマンド信号を与える手段（５３）；及び前記実速度信号とデマンド信号を受信し、それぞれの実速度信号とデマンド信号に応じて前記可変容積形ポンプ（１６、１８）の利用可能な流量容量と要求流量容量を求め、要求流量容量を利用可能な流量容量と比較し、該比較に応じてそれぞれの制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）に出力信号を送り、前記制御弁を選択的に位置決めし、前記それぞれの作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）に対する総要求流体流量を前記可変容積形ポンプ（１６、１８）の利用可能な流量容量内に制限する電子式弁制御装置（６４）；を備えた装置。２．前記電子式弁制御装置（６４）が、総利用可能流量より総要求流量が大きいとき前記それぞれのデマンド信号に応じて総利用可能流量を比例分割し、該比例分割に応じて前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を調整する手段（８１）を含む請求の範囲第１項記載の装置。３．前記電子式弁制御装置（６４）が、総要求流量より総利用可能流量が大きいとき前記それぞれのデマンド信号に応じて総要求流量を比例分割し、該比例分割に応じて前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を調整する手段（７７）を含む請求の範囲第１項記載の装置。４．前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）が、前記可変容積形ポンプ（１６、１８）と前記それぞれの作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）との間で実質上一定の流体圧降下を維持する請求の範囲第１項記載の装置。５．前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）が電気作動式の弁明手段（４２、４４、４６、４８、５０、５２）を含む請求の範囲第１項記載の装置。６．前記流体系（１０）が、前記作業要素に加わる負荷を検知し、該検知負荷に応じて前記可変容積形ポンプ（１６、１８）からの流量を変更する手段（９０）を含む請求の範囲第１項記載の装置。７．前記装置（１０）が、前記総要求流量信号を受信し、該受信信号に応じて前記駆動力源（１４）の目標速度を求め、該目標速度を表す信号を出力する第１手段（６９）を含む請求の範囲第１項記載の装置。８．前記装置（１０）が、前記目標及び実速度信号を比較し、実速度が目標速度より小さいことを表す不足速度信号を出力する第２手段（７１）を含む請求の範囲第１項記載の装置。９．前記電子式弁制御装置（６４）が、前記不足速度信号を受信し、不足速度信号の大きさに対応して前記総利用可能流量を変更する手段（７６）を含む請求の範囲第１項記載の装置。１０．前記手段（７６）が前記不足速度信号に応じて総利用可能流量を減少する請求の範囲第９項記載の装置。１１．駆動力源（１４）と、該駆動力源（１４）によって駆動される可変容積形ポンプ（１６、１８）を有する少なくとも一つの流体回路と、前記可変容積形ポンプ（１６、１８）から複数の各作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）へ流体を制御可能に通適させる複数の制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）と、複数のオペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）とを有する作業車両の流体系（１２）を制御する装置（１０）において：前記駆動力源（１４）の速度を検知し、該検知速度に応じて実速度を表す信号を出力する手段（６６）；前記各オペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）の選択設定に応じてデマンド信号を与える手段（５３）；それぞれのライン（５５、５７、５９、５９、６１、６３）を介した前記デマンド信号に応じて前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）の各々を通る要求ポンプ流体流量を計算し、要求流量の各々を加算し、総要求流量を表す値を持つ信号を出力する第１プログラム手段（６７）；前記総要求ポンプ流量信号を受信し、前記駆動力源（１４）の目標速度を求め、該目標速度を表す信号を出力する第１手段（６９）；前記目標及び実速度信号を比較し、実速度が目標速度より小さいことを表す不足速度信号を出力する第２手段（７１）；前記実速度信号と不足速度信号を受信し、前記可変容積形ポンプ（１６、１８）の利用可能な流量容量を求め、利用可能なポンプ流量容量を表す信号を出力する第３手段（７６）；及び前記総要求ポンプ流量を利用可能なポンプ流量容量と比較し、総要求流量が利用可能なポンプ流量よりそれぞれ小及び大であるのに応じて複数の要求及び補償信号の一つを出力し、該要求及び補償信号の一つの受信に応じて前記可変容積形ポンプ（１６、１８）から前記それぞれの作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）へと通過する前記流体を制御し、総要求流体流量を前記可変容積形ポンプ（１６、１８）の利用可能な流量容量内に維持する第２プログラム手段（７４）；を備えた装置。１２．前記第２プログラム手段（７４）が、総利用可能流量より総要求流量が大きいことに応じて前記補償信号を計算する手段（７８）を含む請求の範囲第１１項記載の装置。１３．前記第２プログラム手段（７４）が、総利用可能流量より総要求流量が大きいとき前記それぞれのデマンド信号に応じて総利用可能流量を比例分割し、該比例分割に応じて前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を調整する手段（８１）を含む請求の範囲第１１項記載の装置。１４．前記第２プログラム手段（７４）が、総要求流量より総利用可能流量が大きいとき前記それぞれのデマンド信号に応じて総要求流量を比例分割し、該比例分割に応じて前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を調整する手段（７７）を含む請求の範囲第１１項記載の装置。１５．前記各制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）が、前記可変容積形ポンプ（１６、１８）から前記それぞれの作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）に対して実質上一定の流体圧降下を有する請求の範囲第１１項記載の装置。１６．前記流体系（１０）が、前記作業要素（２０、２２、２４、２６、２８）に加わる負荷を検知し、それぞれの作業要素に加わっている検知負荷を表す値を持つ負荷信号を出力し、該受信負荷信号に応じて前記可変容積形ポンプ（１６、１８）からの流量を変更する手段（９０）を含む請求の範囲第１１項記載の装置。１７．前記負荷検知手段（９０）が、前記作業要素（２０、２２、２４、２６、２８）に加わる負荷の増減にそれぞれ応じてより大きい及びより小さい容量の一方となるように前記可変容積形ポンプ（１６、１８）を調整する手段（９２）を含む請求の範囲第１６項記載の装置。１８．前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）が電気作動式の弁開手段（４２、４４、４６、４８、５０、５２）を含む請求の範囲第１１項記載の装置。１９．電気作動式の弁開手段が、前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）に送られるバイロフト圧を調整する電気油圧式の比例パイロット圧弁（４２、４４、４６、４８、５０、５２）を含む請求の範囲第１８項記載の装置。２０．駆動力源（１４）と、該駆動力源（１４）に接続されて圧力信号を出力するパイロットポンプ（５４）と、前記駆動力源によって駆動される可変容積形ポンプ（１６、１８）を有する少なくとも一つの流体回路と、それぞれ圧力補償式制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を介して前記各可変容積形ポンプ（１６、１８）の出口に接続された複数の作業要素（２０、２２、２４、２４、２６、２８）と、前記パイロットポンプ（５４）の出口と前記各圧力補償式制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）との間に接続された比例パイロット圧弁（４２、４４、４６、４８、５０、５２）と、該それぞれの比例パイロット圧弁（４２、４４、４６、４８、５０、５２）に接続された複数のオペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）とを有する油圧掘削機の流体系（１２）を制御する装置（１０）において：前記駆動力源（１４）の速度を検知し、該検知速度に応じて実速度を表す信号を出力する手段（６６）；前記各オペレータ操作要素（５４、５６、５８、６０、６２）の選択設定に応じて、オペレータの要望を表すデマンド信号を与える手段（５３）；前記各デマンド信号と前記各制御弁両端での実質上一定の圧力降下とに応じて、前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）の各々を通る要求ポンプ流体流量を計算し、前記制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）の各々を通る要求ポンプ流体流量の要望を表す複数の第１信号を出力する手段（７０）；前記第１信号を加算し、各ポンプを介した総要求ポンプ流体流量を求め、該総要求ポンプ法体流量を表す信号を出力する手段（７２）；前記総要求ポンプ流体流量に対応して、前記駆動力源（１４）の所望速度を求め、該所望速度を表す信号を出力する第１手段（６９）；前記所望及び実速度信号を比較し、実速度が所望速度より小さいことを表す不足速度信号を出力する第２手段（７１）；前記実速度信号と不足速度信号を受信し、前記可変容積ポンプ（１６、１８）の各々の利用可能な総流量容量を求め、各ポンプ毎の総利用可能流量容量を表す信号を出力する第３手段（７６）；前記総要求流量信号を前記総利用可能流量信号と比較し、総要求流量が総利用可能液量よりそれぞれ大及び小であるのに応じて第２及び第３信号の一方を出力する第４手段（７５）；前記第３信号を受信し、前記オペレータの要望に実質上等しく維持される要求流量信号を出力する第５手段（７７）；前記第２信号を受信し、前記要求流量信号の各々毎に要求流量信号に正比例した補償係数を計算し、前記総利用可能流量に実質上等しくなるまで総要求流量を減少し、該減少に応じて補償信号を出力する第６手段（７８）；前記補償信号及び要求信号を受信し、それぞれの補償信号及び要求信号に応じて、各制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）毎に許容可能な弁面積及び対応した弁棒の変位を計算し、該弁棒の変位を表す第４信号を出力する第７手段（８０）；及び前記第４信号を表す所定の信号をライン（１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０）を経て前記バイロット圧弁（４２、４４、４６、４８、５０、５２）の各々に出力し、制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を通る総要求ポンプ流体流量を前記可変容積形ポンプ（１６、１８）の各々の利用可能な総流量容量内に維持し、各制御弁（３０、３２、３４、３６、３８、４０）を通る前記ポンプ流体流量を前記それぞれのオペレータデマンド信号に実質上正比例して制御する制御手段（８３）；を備えた装置。