JPH03134277A - 可変容量形液圧回転機械及びその操作を制御するシステム - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転流体機械に向けられより詳細には可変容
量形波圧ポンプ及びモータの電子液圧制御に向けられて
いる。

便宜上、本発明は、インライン式可変容量形ピストンポ
ンプに具体化した目下提出される手段と一緒に述べられ
る。しかしながら、本発明の原理は、いわゆる斜軸式ピ
ストンポンプ、可変容量形回転ポンプ（例えばギア及び
ベーンポンプ）、そして類似した構造の液圧モータにも
また等しく適合することが理解されるであろう。

〔従来の技術及び問題点〕

例えばサーボアクチュエータ、モータ、及びポンプのよ
うな複数の電子液圧装置を含む電子液圧システムにおい
て、要求する仕事を行なうために装置の操作を整合する
、あるいは統合するリモートマスクコントローラにこの
ような装置のすべてをつなぐことは常套手段である。例
えば、一連のワークステーションでの自動化された部品
の移送や機械加工のため工作機械ラインの幾つかの整合
された段階でモータやアクチュエータを採用することが
できる。常套手段によれば、マスクコントローラは、制
御信号を与えるため各デジタル−アナログ変換器を通し
て種々の遠隔配置電子液圧装置に結合されたプログラマ
ブルコントローラまたはそれと似たものからなることが
できる。閉ループ操作のため、操作を検出し、アナログ
−デジタル変換器を通してマスクコントローラに応答信
号を供給するセンサが各電子液圧装置に置かれる。

かくて、複数の電子液圧装置を集めて一体にしたシステ
ムにおいては、種々の装置に各制御信号を供給しマスク
コントローラにセンサ信号を返すための多量の電気導線
が用意されねばならない。

このような導線はシステム設計や操作と衝突し機能停止
を受け易い。マスクコントローラから及びマスクコント
ローラへ信号を供給するＤ／Ａ及びＡ／Ｄ変換器のバン
クが全体システムの費用並びに複雑さに加わる。あるい
は更に一番大切なことは、システムの性能がマスクコン
トローラの能力によって制限されることである。例えば
、プログラマブルコントローラは、装置のセンサ信号を
スキャンするのに１０００分の１００秒かかり、新しい
制御信号を計算し、このような制御信号を遠隔の装置に
伝達する。このような過負担状態のプログラマブルコン
トローラ操作では、例えば遠くにある複数の装置のそれ
ぞれにおいて１０００分の６秒の応答時間を必要とする
ような高い性能を適用させることは受入れられない。

それ故、高い性能を適用するのに必要な速い応答時間を
発揮し、一方で同時に、上述した特徴を有する従来技術
のシステムに本来備るコストや複雑さを減じる電子液圧
サーボシステムを提供することが本発明の全般的な目的
である。これより更に、本発明のより特定した目的は、
中央すなわちマスクコントローラと通信するように適合
されそれによって一方では全体の整合を維持しながら幾
つかの電子液圧装置を分配制御するマイクロプロセッサ
に基づく制御を具現する記載の特徴を有するシステムを
提供することである。

通常のインライン式可変容量形ポンプは、ケースまたは
ハウジングを含み、その内部にシリンダブロックが回転
可能なドライブシャフトに連結される。シリンダブロッ
クは、そのシャフト軸の周りの円周整列に配置された複
数のシリンダ腔を含む。相当する複数のピストンがそれ
ぞれのシリンダ内に摺動可能に配置されている。ピスト
ンは、シリンダ内のピストンのストロークすなわち移動
を正しく調節するためにポンジノ１ウジング内で可変的
に位置決めができるヨークカムと係合して０る。シリン
ダブロックは、ピストンが往復動するシリンダボアの端
部ポート間の適切に実行されあるいは時機が選ばれた連
絡を与えるのによく知られた態様で役に立つ腎臓の形を
したスロ・ソトである弓形の入口及び出口、そして入口
及び出口通路並びにポートを具えるポンジノ１ウジング
内のノくルブプレートに対向して回転する。ヨークは、
ポンプアダプタあるいはバルブブロックに取り付けられ
た制御バルブに液圧的に連結されるアクチュエータピス
トンにより可変的に位置決めが可能である。

電子制御されたポンプにおいて、制御バルブは、ソレノ
イドバルブを通る液圧流体の流れを可変的に制御し、そ
れによってアクチュエータピストン及びヨークの位置を
制御する分離した電子制御装置に接続されるソレノイド
バルブを含む。米国特許第４８２３５５２　（ｖ−３９
５４）号には可変容量形波圧ポンプと制御システムが開
示され、その制御システムにおいてはポンプの操作条件
、例えばポンプスピード、出力圧、出力流、ヨーク移動
、そしてポンプ温度に応答する複数のセンサが電子ポン
プコントローラに接続されている。好ましくはマイクロ
プロセッサをベースとした電子制御装置を含むコントロ
ーラは、遠隔のマスクコントローラからのポンプ命令信
号を受取り、この命令信号をポンプ操作条件を表すセン
サフィードバックと比較し、両者間の相違あるいはエラ
ーの関数としてソレノイドバルブによりポンプ移動を制
御する。慣例的に、センサ及びコントローラは、ポンプ
自体から分れた構成要素として支給され、設置場所にお
いて組み立てられそして相互に関連（前に述べたように
）されねばならない。装置の複雑さは、しばしば、立上
がりを遅らせ用途を制限する。

前節で挙げた米国出願のそのような液圧ポンプあるいは
モータのスピードのマイクロプロセッサをベースとした
制御において、ユニットスピードを検出する一つの方法
は、シャフトに取り付けられた歯車あるいはスプロケッ
トの隣接する歯間の間隔時間を測定することである。例
によって、これは、電磁式ピックアップを用い適当な条
件付電気回路を通る周期電子信号を制御マイクロプロセ
ッサに供給することにより達成される。ピックアップを
通過する各歯は、マイクロプロセッサにその計算の割込
みをさせそしてピックアップ内タイマの値を記憶しそれ
からリセットする他の制御プログラミングをさせる。ポ
ンプあるいはモータのスピードを測定するこの技術を用
いることにおいて、多くの制約並びに問題に直面する。

例えば、高速で、隣接する歯間の短い間隔時間のために
分解能が制限され、この分解能は実在の歯間隔の数によ
ってその間隔が平均されることを必要とする。

更に、長い及び／又は頻繁な割込みサービスルーチンは
、他の割込みのサービスや普通の制御プロセスを遅らす
ためにこのような用途に望ましくない。このことは、デ
ータのロス、パルス幅変調バルブ制御信号上のノイズ、
そして他の問題に帰着することができる。その上、他の
割込みをサービスすることによって引起こされる可変時
間遅延は、検出された歯間の間隔を測定する際のエラー
に帰着することができる。

米国特許第４７４４２１８　（Ｖ−３９３９）号及び第
４８１１５６１　（Ｖ−４０９５）号は、可変容量形ポ
ンプと、マイクロプロセッサをベースとする関連するコ
ントローラを含む複数の電子液圧装置が一連の通信バス
により遠隔のマスクコントローラに接続される電子液圧
サーボ装置を開示する。そのポンプコントローラは、マ
スクコントローラとの適切な通信用アドレスを選ぶアド
レススイッチ、及び複数のコントロールプログラムが蓄
積されるマスクコントローラによる遠隔選択用メモリを
含む。米国特許第４７５７７４７　（ｖ−３９５１）号
は、オンボードマイクロプロセッサをベースとした制御
電子装置によって個々に制御される複数の電子液圧装置
、特に複数のアクチュエータ制御用サーボバルブを含む
電子液圧システムを開示する。各個々の装置コントロー
ラは、種々の装置の操作を整合するマスクコントローラ
に接続されこれによってアドレス可能とされる。

本発明の全般的な目的は、ポンプ条件センサ及びマイク
ロプロセッサをベースとした制御電子装置を含むすべて
の制御構成要素が一つの小型で安価なパッケージに完全
に集約され、そして広範なシステム応用にすぐに採用で
きる改良された電子液圧回転機械、特に可変容量形液圧
ポンプを提供することである。本発明の他の目的は、異
なるサイズや等級の間で、特に制御センサ、電子装置、
そしてワイヤリングを含むハードウェアの高められた共
通化に関して詳述された特徴を有する電子液圧回転機械
を提供することである。

本発明の更なる目的は、機械速度が現在到達水準のマイ
クロプロセッサをベースとした制御によって、減少され
た割込みサービスプロブレム及び、高められた測定精度
並びに分解能をもってモニタされるポンプやモータのよ
うな液圧回転機械の操作を制御するシステムを提供する
ことである。

更に、本発明の他の目的は、似たような特徴を有する従
来技術の装置と比較して減らされた熱拡散を発揮するバ
ルブ駆動電子装置によって可変容量形ポンプの容量制御
バルブのような電子液圧バルブを制御する、そしてバル
ブソレノイドでの機能停止によるダメージに対して駆動
回路を保護する能力を高めたシステムを提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、可変容量形液圧回転機械は、シャフト
軸の周りを回転するように該ハウジング内に取り付けら
れたシャフトを有するハウジングを含む。少なくとも一
つのシリンダ空洞を具えるシリンダブロックがハウジン
グ内に取り付けられ、ピストンが該空洞内に配置され、
シリンダブロックのピストンは空洞内で該ピストンの周
期的な動きを得る・ように前記シャフトに結合される。

開示された可変容量形ポンプにおいて、シリンダブロッ
クは駆動シャフトに結合され、複数のピストンが、シリ
ンダボア内のピストンの行程及び移動を変えるために駆
動シャフトを横切る軸の周りに可変的に位置決め可能な
ヨークに摺動可能に係合する。バルブプレートは、シャ
フト軸の周りのシリンダブロックの角度位置の関数とし
て流体入口並びに出口ポートを持ってシリンダ空洞に選
択的に接続している。マイクロプロセッサをベースとし
た制御電子装置は、バルブブロックに取り付けられ、外
部ソースからの電子制御信号を受け取り蓄える手段を含
む。（相当高い温度での適用ではその制御電子装置はポ
ンプボディから離して置くことが望ましい。）制御電子
装置は、移動制御ヨークの位置を選択的に制御するよう
な制御信号に応答する。最も好ましくは、マイクロプロ
セッサをベースとした制御電子装置は、バルブブロック
の外に積み重ねられ方向付けがされたものの中に据え付
けられ、そして取り外しが可能なカバーによって覆われ
る一つまたはそれ以上の回路基板アセンブリの形を取る
。

センサは、ポンプの操作状況を検出しポンプ制御電子装
置に相当するセンサ信号を与えるようにバルブブロック
に取り付けられる。本発明の提出された可変容量形ポン
プの実施態様では、このようなセンサは、ボンジ容１を
表す信号を与えるヨーり位置センサと、ポンプ出力圧を
表す信号を与えるバルブブロック内の流体通路によって
ポンプ出力に結合された圧力センサと、バルブブロック
によって担持されたステータ及びシャフト回転を表す信
号を与えるポンプ駆動シャフトに取り付けられたロータ
を含む速度センサを含む。種々のセンサは、バルブブロ
ック内のシールされた通路を通って延びる導体によって
ポンプ制御電子装置に接続される。このようにして、ポ
ンプハウジング内のポンプ駆動シャフト上に取り付けら
れた速度センサロータを除いてすべてのセンサ及び制御
電子装置は、バルブブロックによって担持される。

電子液圧バルブは、ポンプバルブブロックに外から取り
外し可能に取り付けられ、ポンプ出力ポートに結合され
た入力と、バルブブロック内の通路を通ってヨークの位
置を制御するシリンダに接続された出力とを有する。ソ
レノイドアーマチュアに結合されたバルブ要素は、バル
ブ入力及び出力ポート間の流体の流をｈＪ御するために
可動に位置決め可能である。バルブソレノイドステータ
は、移動指令及びセンサ信号間の差異すなわちエラー信
号の関数として、そして圧力及びポンプ速度センサ信号
の補足の関数として制御電子装置からの信号を受け取る
。

本発明の別の局面による液圧回転機械の操作を制御する
システムは、この機械の操作上の特徴を制御するために
機械速度を表す電子信号サイクルに応じるマイクロプロ
セッサをベースとした制御回路を含む。特に、その制御
回路は、制御マイクロプロセッサ、速度計測サイクルを
開始するためにマイクロプロセッサからの制御信号に答
えるアドレスデコーダ、及び信号サイクルの予め決めら
れた数により継続時間を測定するカウンタを含み、マイ
クロプロセッサは、シャフト回転の速度を決定するため
にこのような継続時間に応答する。カウンタのクロック
入力は、機械のシャフトに結合された歯車に応じる電磁
ピックアップまたはそれに似たものからの周期的な速度
表示信号を受け取るように接続される。カウンタイネー
ブル入力は、カウンタ操作を可能にするためにアドレス
デコーダを通り制御マイクロプロセッサに結合される。

このカウンタは、間隔を測定できる予め選定された信号
サイクルの数に相当する計数を予めローディングするた
めにデータ入力を具えるダウンカウンタからなる。ラッ
チは、サイクル計数を受け取り蓄えるために制御マイク
ロプロセッサに結合された人力を有し、このラッチの出
力は、カウンタデータ入力に結合される。アドレスデコ
ーダは、−時的に保持された計数をカウンタデータ入力
の中に選択的に予めローディングするためにマイクロプ
ロセッサ制御に応答する。

本発明のそれ以上の局面による電子式液圧バルブ制御シ
ステムは、可動なバルブ要素の位置を制御するためにア
ーマチュアに結合されたステータを具える液圧バルブを
含む。ステータのコイルは、固体スイッチ、好ましくは
電圧供給源とバルブコイルの一方の端子間に接続される
Ｎ−ＦＥＴを含むバルブドライブ回路に接続される。バ
ルブコイルの他方の端子は、電気的グランドに接続され
る。

制御スイッチ回路は、マイクロプロセッサをベースとし
た制御電子装置からのスイッチ制御信号を受け取り、そ
してスイッチ回路をセットしバルブ制御信号に応じてＮ
−ＦＥＴを通ってバルブコイルに電力を供給するために
Ｎ−ＦＥＴの制御電極に接続される。バルブコイルから
のフィードバック回路は、スイッチ制御信号を別にして
スイッチ回路をリセットしコイルに対する電力の適用を
割込ませるためにコイルを通る電流に応答する。電流応
答回路は、セット条件にあるスイッチ回路を保持するた
めにコイルの電圧降下に応答し、そしてそれによりスイ
ッチ回路をリセットしＮ−ＦＥＴに対する過熱並びに損
傷を阻止するためにコイルの電圧降下が無いとき明示さ
れる、バルブコイルで短絡に応じるフィードバック回路
を含む。電流応答回路は、更にコイルを通る過剰電流を
検出しそれに応じてスイッチ回路をリセットし、再びＮ
−ＦＥＴに対する過熱並びに損傷を阻止する手段を含む
。

本発明のそれ以上の局面によれば、可変容量形ポンプの
最大圧を制限することにおいて使用上の格別の有用性を
有する減少されたサイズの流体力学的圧力制限バルブは
、ポンプ出力圧で流体を受け入れる通路と、ポンプ容量
制御ピストンと液圧的に連絡する通路を有するマニホー
ルド内で具現される。スプールは、マニホールド内に可
動に配置され、制御ピストンへの及び制御ピストンがら
の流れを制御するランドを具える。スプリングは、マニ
ホールド内のスプールの一端に係合し、出力圧か制限値
を下回るときに制御ピストン流体がタンクに排出するこ
とを許容する位置にスプールを押圧する。ピストンは、
対向するスプール端のスプール内に摺動可能に配置され
、マニホールド内に置かれた受面に係合する。ピストン
端に開口するスプール内の軸方向通路は、出口圧が制限
値を越えるとき、ポンプ出力通路がらの流体を受け取り
、容量制御ピストンへの流体流れを許容するためにスプ
ールランドに再び位置決めさせる。ポンプ出力圧に応じ
るスプールの有効範囲は、通常の圧力リミッタにおける
ように、より大きなスプール直径よりむしろ小さなピス
トン直径に基づいているので圧力制限バルブの全体サイ
ズと同様に対向するスプリングの要求されるサイズは、
減少される。

本発明は、それについての目的、特徴、及び利点と共に
以下の詳述、特許請求の範囲、及び添付図面からよく理
解されるだろう。

〔実　施　例〕

本発明の対象を、以下添付図面に基づいて説明する。

第１図は、電子液圧システム２ｏを示し、そこで複数の
電子液圧装置２２ａ〜２２ｎが負荷に結合された相当す
るリニアアクチュエータ２４をそれぞれ含む。各アクチ
ュエータ２４は、関連するサーボバルブ２６によって液
圧的に制御される。

各サーボバルブ２６は、関連するアクチュエータ２４及
び負荷で動きを表すフィードバック信号を受け取るマイ
クロプロセッサをベースとした電子バルブコントローラ
３２と一体になっている。バルブコントローラ３２は、
電力をバルブコントローラに供給し、命令及び制御情報
をバルブコントローラに伝達し、そしてそこから返還さ
れたステータス情報を受け取り診断するマスクコントロ
ーラ３４に一連の通信バス３６によって接続されている
。上に挙げた米国特許第４７５７７４７　（Ｖ−３９５
１）号は、マスクコントローラ３４からの制御情報を受
け取り処理する単位アセンブリに結合したサーボバルブ
２６及びマイクロプロセッサをベースとしたバルブコン
トローラ３２を開示する。１９８８年３月７日付米国出
願（Ｖ−４０９５）第１６４９５８号及び上記のものも
また、一連の通信バス３６を特徴とする電子液圧システ
ムを開示する。米国特許第４７４５７４４　（Ｖ−４０
０４）号は、類例のマスクコントローラ３４を開示する
。このような特許及び出願（これについてすべて譲受人
に譲渡された）の開示は、従来技術情報のためにこの参
照によって本明細書に取込むこととする。

本発明の典型的な手段によって、電子的に制御される可
変容量形液圧ポンプシステム４０がまた制御バス３６に
接続されている。ポンプシステム４０は、マスクコント
ローラ３４からのポンプ命令（及び電力）を受け取り、
そしてポンプ制御バルブ４４及びヨークアクチュエータ
４８を通してポンプ４６の出力容量を制御する、バス３
６に接続されたマイクロプロセッサをベースとするポン
プコントローラ４２を含む。ポンプコントローラ４２は
、ヨーク位置に応答する第一センサ５０゜ポンプ出力圧
に応答する第二センサ５２、及びポンプ駆動シャフト５
６に応答する第三センサ５４からのフィードバック信号
を受け取る。ポンプ４６は、かくてその出力ポートの圧
力のもとにサーボバルブ２６に圧力流体を供給するよう
に制御される。流体はバルブ２６から流体溜め５８に戻
される。

本発明の実施態様によるポンプシステム４０は、第２〜
８図に詳細に示した単位アセンブリからなる。ケース６
０は、バルブブロック６２の一面に取り付けられ、ポン
プの内部空洞６４を形成する。

ポンプ駆動シャフト６６は、軸周りに回転するようにベ
アリング６８（第４図）によって空洞内に取り付けられ
ている。シリンダブロック７０は、シャフト軸周りにシ
ャフト６６と一体に回転するようにスプライン７２によ
って結合されている。

複数のシリンダボア７６は、回転シャフト軸の周りに円
周列となってシリンダブロック７ｏ内に配置され、複数
の相当するピストン７４を摺動可能に支持している。シ
ュー７８は、各ピストン７４の基部に枢動可能に担持さ
れ、ヨーク８４の面８２とスライド係合するようリング
８０によって確保されている。ヨーク８４は、シャフト
６６の軸に垂直な軸の周りを動けるようにケース６０に
支持されるサドルベアリング８６上に載せられている。

バルブプレート８８は、空洞６４内でバルブブロック６
２に取り付けられ、シリンダブロック７０によって摺動
可能に係合される面を有し、シリンダブロック７０は、
スプリング９０によってバルブプレート８８とスライド
係合される。シリダブロック７０がバルブブロック６２
内の流体入口及び出口ポート９８．Ｚｏｏ（第２，３図
破線）にシリンダブロック空洞を順次接続するよう回転
するとき、シリダブロック７０内のシリンダ端部開口９
６（第４図）と整合する一対の腎臓の形をしたスロット
すなわちポート９２．９４　（第２図に破線で示す）を
バルブプレート８８は具える。

アクチュエータ１０２（第５図）は、シリンダブロック
７０（第４図）から半径方向外に空洞６４内でバルブブ
ロック６２に取り付けられる。アクチュエータ１０２は
、サドルベアリング８６（第４図）内のヨーク８４を枢
動させるようヨーク８４と係合するピストン１０４を具
えている。アクチュエータ１０２は、空洞６４の外でバ
ルブブロック６２に取り付けられた制御バルブ４４（第
１〜３，８〜９図）からポート１０６を通って圧力流体
を受入れる。ヨーク押圧アクチュエータ１１０（第５図
）は、空洞６４内でバルブブロック６２によって担持さ
れ、アクチュエータ１０２と直径上反対側の、ヨーク８
４と係合するピストン１１２を具える。アクチュエータ
１１０は、ポート１１４（第２〜３．５図）によってポ
ンプ出力ポート１００につながれている。カラー１１６
は、ピストン１１２を取り囲み、カラー１１６とバルブ
ブロック６２の対向面との間に確保されたコイルスプリ
ング１１８によってピストン１１２の段部に押圧されて
いる。ボルト１２０は、バルブブロック６２内に螺合さ
れ、ピストン１１２並びにアクチュエータ１１０の軸の
周りにカラー１１６が回転するのを阻止するために周辺
カラー１１６のスロット１２２によって摺動可能に係合
されている。アクチュエータ１１０は、図面に示した最
大移動位置にヨーク８４を押圧し、移動はアクチュエー
タ１０２の操作関数として減少される。

ここまでのところは、ポンプ４０は概ね通常の構造を有
している。ヨーク８４の位置は、アクチュエータ１１０
及びスプリング１１８の力に抗して作用するアクチュエ
ータ１０２及びバルブ４４によって制御される。ヨーク
８４の角度は、シリンダブロック７０内のピストン７４
のストロークを順次制御し、このようにして総ポンプ容
量並びにポンプ吐出量及び圧力を制御する。

本発明によれば、ポンプコントローラ４２は、バルブブ
ロック６２の外に取り付けられたプリント回路基板アセ
ンブリ１３０（第２，７図）に具現されたマイクロプロ
セッサをベースとしたコントローラ（第９．１１．及び
１２Ａ〜１２Ｅ）の形をとる。回路基板１３０及び詳述
される他の電子装置を収容する密閉された空洞を形成す
るカバー１３２が、バルブブロック６２にボルト１３４
によって固定されている。例えばＬＶＤＴまたはリニア
ポテンショメータからなるヨーク位置センサ５０（第１
．３．５及び９図）は、スナップリング１３９とスプリ
ングワッシャ１４１の間でバルブブロック６２内のカウ
ンタボア１３７内に確保された円筒状ボディ１３５を有
する。ロッド１３８は、センサボディ１３５の一端から
空洞６４内に延び、そしてその内で押圧アクチュエイタ
１１ｏ上のカラー１１６に結合されている。リード１４
０（第３．５及び７図）は、センサボディ１３５の他端
から密閉された通路１４２を通りバルブブロック６２内
に延び、ポンプ制御電子装置に接続するためにカバー１
３２（第７図）ニ覆ワして現れる。カバー１３６（第２
及び５図）は、センサ５０に接近するためカウンタボア
１３７を覆ってバルブブロック６２の外面に除去可能に
取り付けられている。センサ５０は、このようにしてヨ
ーク８４の位置を表す、そしてそれによってポンプ容量
を表す信号Ｄ（第９，１１及び１２Ｃ）をポンプ制御電
子装置４２に供給する。カバー１３２上のコネクタ１３
３（第２〜４、及び７図）は、コントローラ４２をバス
３６（第１図）に接続するため備っている。

圧力センサ５２（第１〜３，７及び９図）は、カバー１
３２に覆われて取り付けられ、出口ポート１００から流
体通路１４８を通る圧力流体を受け入れるためにバルブ
ブロック６２内に螺合された検出チップ１４６を有して
いる。センサ５２は、ポンプ出力流体圧力を表す電気的
な信号Ｐを与えるためにリード１５２（第７図）によっ
てカバー１３２に覆われてポンプ制御電子装置４２に接
続されている。第二の圧力センサ１５４（第７図）ヲカ
バー１３２に覆われて取り付け、対応するリード１５６
をポンプ制御電子装置に接続する用意がまたされている
。バルブブロック６２上のポート１５８（第３図）は、
センサ１５４を外部圧力に接続するため用意されている
。例えば、センサ１５４は、ポンプ制御電子装置によっ
て電子的な差動圧力制御（負荷検出）を与えることが要
求される負荷圧力に接続することができる。

ポンプ速度センサ５４（第１．２，４．６及び９図）は
、ポンプ駆動シャフト６６と同軸に同回転するようにシ
ャフト６６のスプライン形成された一端に嵌合されたプ
レス構造の強磁性の歯車、すなわちスプロケット１６２
を含む。スプロケット１６２は、バルブブロック６２の
中央空洞１６６内に置かれていることが第４及び６図に
おいて注目されるであろう。スプロケット１６２の歯に
半径方向に接近した位置からバルブブロック６２の通路
１７１を通って外に延びる磁気センサ１６８（第２，４
及び６図）は、永久磁石、ボール、及びコイルアセンブ
リ１７０からなる。磁気センサは、スペーサカラー１７
４（第６図）と取り付はナツト１７６によってバルブブ
ロック通路内の段部１７３に保持されている。ナツト１
７６は、スプロケットから離れた通路１７１の一端でカ
ウンタボア内に螺合可能に収容されている。センサリー
ド１７８（第６〜７図）は、制御電子装置への接続のた
めカバー１３２に覆われて現れている。

センサ５４は、このようにしてシャフト回転の角速度を
表す周波数を有する周期的な信号Ｎ（第９゜１１及び１
２Ｅ図）を制御電子装置に供給する。

制御バルブ４４は、第８及び１０図に詳細に示され、組
合された圧力リミタに取り付けられたソレノイドバルブ
１８０と負荷検出バルブ１８２を含み、順次バルブブロ
ック６２（第２図）の外に取り付けられている。ソレノ
イドバルブ１８０は、圧力リミタ内の通路と負荷検出バ
ルブ１８２（第８図）を通り、そして制御電子装置４２
に接続するためにカバー１３２に覆われて現れるように
バルブブロック６２（第２及び７図）内の通路１９０を
通って接続されるリード１８６（第２及び７図）を具え
るソレノイドコイル１８４を含む。バルブエレメントす
なわちスプール１９２は、マニホールド１９４内で摺動
可能であり、対向するコイルスプリング１９８の力に抗
してエレメント１９２の位置を制御するソレノイド１８
４内に延びるアーマチュア１９６に結合している。ノく
ルブ１８０は、圧力リミタ／負荷検出バルブ１８２内の
通路２０２を通って、そしてバルブブロック６２（第２
図）内の通路１４８を通って出力ポート１００に接続さ
れた流体入口２００　（第８図）を有して いる。圧力リミタが非作動状態（第８図）のとき、バル
ブ１８０の流体出口２０４は、圧力リミタ／負荷検出バ
ルブ１８２内のチエツクバルブ２０７（第８及び１０図
）を通り、そしてバルブブロック６２内の通路１０６（
第２及び５図）を通ってヨークアクチュエータ１０２（
第５図）と連絡している。ポンプのストロークを休止す
るとき、チエツクバルブ２０７（第８及び１０図）によ
り、出口２０４は負荷検出バルブを動かしてポート１０
６Ｂにバイパスすることができる。ポンプのストローク
が行なわれているときに、流体は、負荷検出スプール２
０９を通らねばならない。

圧力リミタ及び負荷検出バルブ１８２は、共通のマニホ
ールド２４０を有する。圧力応答スプール２４２は、ボ
ア２４４内を摺動可能であり、通路１０６を通って容量
制御アクチュエータ１０２（第５図）に至る流体の流れ
を制御圧で制御するランド２４６を有する。ポンプ出力
圧が、制限値を下回るとき、スプール２４２は、受台２
５４に当接する位置にコイルスプリング２１２によって
押圧される。これにより、制御アクチュエータ１０２内
の流体は、バルブボディ１８２及び１９４内の負荷検出
スプール２０９及び電子液圧バルブスプール１９２を通
ってタンクポート２６０に排出される。コイルスプリン
グ２１２は、中に在るスプール２４２の端部に係合する
シート２４８と、圧力制限調節スクリュー２５２によっ
て係合される第二のシート２５０との間に調節可能に確
保されている。ピストン２５８は、スプール２４２の他
端内に摺動可能に在り、受台２５４に係合する。

マニホールド通路２０２内のポンプ出力圧は、スプール
通路２５６を通ってピストン２５８の内部端に伝えられ
る。圧力は、その力がスプリング力の調節された値を越
えたとき、スプリング２１２によって及ぼされる力に抗
してスプール２４２を動かす。これにより、流体は、ラ
ンド２４６を横切り、容量制御アクチュエータ１０２に
流れる。

ポンプ出力圧に応答する領域は、スプール２４２の領域
よりもむしろ小さなピストン２５８の領域であるので、
通常よりも小さなスプリング２１２を使用でき、それに
より、圧力リミタ及び負荷検出バルブ１８２の全体のサ
イズが減少する。マニホールド２４０内のタンクポート
２６０は、通路（図示せず）を通ってポンプケースの内
部空洞６４（第４図）と連絡し、スプリング２１２、シ
ート２４８，２５０を取囲む空洞、及びスプリングから
離れたスプール２４２の一端を取囲む空洞内に開口して
いる。

最適の流体力学式負荷検出バルブ２０９は通常の態様で
機能する。ポンプ吐出圧は、スプール２０９の左端に作
用し、負荷オリフィス下流圧は、負荷検出スプール２０
９の右端でスプリング空洞に向かう。このスプールは、
変化する負荷圧力にもかかわらず負荷オリフィスの所で
一定の差圧を保持する。スプールのこの配列は、必要な
機能優先を与える一方で、特別のハードウェアに対する
必要を最小にする。負荷検出機能は、流体力学的に、す
なわち前に述べた電子制御により実効あるものにするこ
とができる。

直列インタフェース２２２を通りバス３６のＣＯＭ、／
ＣＯＭ及びＴ／Ｒコンダクタにそれぞれ接続される入口
及び出口ポートを具えるマイクロプロセッサを含むポン
プシステム４０は、第９図に機能的に示されている。Ｃ
ＯＭ及び／ＣＯＭラインは、通常の差動伝送ラインから
なり、Ｔ／Ｒラインは、伝送または受信モードを表す。

ポンプ制御マイクロプロセッサ２２０は、アドレス選定
モジュール２２４、すなわち初期立上がり時にマスクコ
ントローラ３４（第１図）がらアドレス指令を受け取り
蓄える電子記憶装置から通信アドレス人力を受け取る。

アドレス選定モジュール２２４は、ポンプコントローラ
アドレスを選択的に定めるＤＩＰスイッチまたはそれと
似たものから構成することができる。マイクロプロセッ
サ２２０は、また種々のポンプ制御プログラムすなわち
算法を蓄えたメモリ２２６に接続されている。類例のポ
ンプ制御算法が、前に言及した米国出願（Ｖ−４０９５
）第１６４９５８号に開示され、そして譲受人に譲渡さ
れた米国特許箱４７４１１５９（Ｖ−３８１８）号にも
開示されている。これらの米国出願の内容はこの参照に
よって本明細書に取込むこととする。パワー増幅器２２
８は、ヨーク位置を制御するバルブ１８０の制御ソレノ
イド１８４（第８図）にマイクロプロセッサ２２０から
のパルス幅変調制御信号を供給し、それによりポンプ４
６の出力を制御する。センサ５０は、前に述べたように
ヨーク位置に応答し、信号りを与えるＡ／Ｄ変換器２３
０を通りヨーク位置を表すマイクロプロセッサ２２０に
接続される。同様に、センサ５４は、前に述べたように
ポンプシャフト速度を表す信号条件づけ回路２３２を通
り信号Ｎを与えるようにポンプ駆動シャフト６６に動的
につながれる。圧力センサ５２は、Ａ／Ｄ変換器２３０
を通りマイクロプロセッサ２２０に圧力信号Ｐを与える
。

第１１図は、第９図に全般的に示したシステムにおける
制御電子装置のより詳細な機能ブロックダイヤグラムで
ある。マイクロプロセッサ２２０及びその制御回路の残
りのものは、５ボルトレギユレータ３００を通ってバス
３６から電力を受け取る。ＥＰＲＯＭ３０２を含むメモ
リ２２６は、関連するアドレスデコーダ及びラッチ３０
６を通りマイクロプロセッサ２２０に接続されている。

ＬＥＤ３０８，３１０は、直列通信インタフェース２２
２及び信号バス３６（第１及び９図）を通り通信の未決
を表すためマイクロプロセッサに接続されている。容量
センサ５０及び圧力センサ５２．１５４の信号出力は、
それぞれ関連するスケール回路３１４，３１６，３１８
を通りマルチプレクサ３１２の信号入力に接続されてい
る。マルチプレクサ３１２はまたスペア信号入力ライン
を有する。マルチプレクサ３１２の信号出力は、Ａ／Ｄ
変換器２３０を通りマイクロプロセッサ２２０のデータ
入力に接続されている。アドレスデコーダ３２０は、マ
イクロプロセッサ２２０からの出力を受け取り、そして
マルチプレクサ３１２の選択制御入力及びカウンタ３２
２のデータ入力の両方に接続される。カウンタ３２２は
、マイクロプロセッサ２２０からのイネーブル信号及び
ワンショト３２４を通る速度センサ５４からのクロック
入力を受け取る。

第１２Ａ〜１２Ｅは、共に制御電子装置４２の電気的線
図からなる。電子装置４２の大部分は、前にこの中で言
及した米国特許第４７５７７４７号に開示されたバルブ
制御電子装置に似ている。

本発明の一つの態様によるバルブドライバ２２８は、第
１２Ｂ図に詳細に示され、そして本発明の他の態様によ
るポンプスピードを測定する電子装置は、第１２Ｅ図に
示されている。

バルブドライバ２２８（第１２Ｂ図）は、主要な電流導
通源と、バルブ１８０のコイル１８４と直列に接続され
たドレイン電極を有するＮ−ＦＥＴ３３０と、電圧供給
バス３２と接地間の電流検出抵抗Ｒ４３を含む。Ｎ−Ｆ
ＥＴ３３ｏのゲートは、直列キャパシタＣ１７を通って
マイクロプロセッサ２２０からのスイッチ制御入力を受
け取るトランジスタスイッチＱ７．Ｑ８に接続されてい
る。Ｎ−ＦＥＴ３３０のドレインでコイル１８４の高電
位側は、また抵抗Ｒ４１，Ｒ４４及びツェナーダイオー
ドＤ１２の直列接続を通ってトランジスタＱ７のベース
でスイッチＱ７．Ｑ８の入力に接続されている。電流検
出抵抗Ｒ４３は、トランジスタＱ７のベースに接続され
たコレクタを有するトランジスタＱ８のベースに接続さ
れている。

トランジスタスイッチＱ７．Ｑ８の入力を形成するトラ
ンジスタＱ７のベースは、また抵抗Ｒ４４及びダイオー
ドＤ１９を通ってマイクロプロセッサ２２０からのスイ
ッチ制御入力に接続されている。

操作時、マイクロプロセッサ２２０からのバルブドライ
バ２２８に対するスイッチ制御入力は、好ましくは、一
定の周波数を有する、そしてバルブ１８０で要求される
流れに比例して変化するデユーティサイクルを有するパ
ルス幅変調信号からなる。スイッチ制御入力信号のプラ
スの遷移は、キャパシタＣ１７及び抵抗Ｒ４５によって
決められた時間の間Ｑ７のベースをハイにし、このよう
にして例えば１００万分の６０秒のオーダの出力パルス
持続時間を有するワンショットを形成する。

このパルスは、トランジスタＱ７をオンにし、トランジ
スタＱ８をオフにし、このようにして抵抗Ｒ４０及びダ
イオードＤｌｌを通ってＮ−ＦＥＴ３３０のゲートを動
かし、Ｎ−ＦＥＴを飽和させ電流をコイル１８４と抵抗
Ｒ４３に流させる。コイル１８４及び抵抗Ｒ４３に交わ
るところでの電圧降下は、トランジスタＱ７のベースと
交差するフィードバック路Ｒ４１，ＤＩ２．Ｒ４４及び
抵抗Ｒ４５を通ってトランジスタＱ７のベースでハイ信
号レベルを保持するのに十分である。人力ワンショトキ
ャパシタＣ１７とフィードバック構成要素Ｒ４１，Ｒ４
４，Ｄ１２との組合せは、Ｎ−ＦＥＴ３３０がバルブコ
イル１８４に電流を通すセット条件でトランジスタスイ
ッチＱ７．Ｑ８を保持するラッチをこのようにして形成
する。抵抗Ｒ４０及びキャパシタＣ１８は、バルブドラ
イバ２２８に対し例えば１００Ｈ２で遮断するように低
周波数遮断を確立するよう選択される。マイクロプロセ
ッサ２２０からのパルス幅変調スイッチ制御信号がロー
になると、ダイオードＤ１９及びキャパシタＣ１７を通
って流出した電流は、トランジスタＱ７を閉鎖させ、こ
れによりＮ−ＦＥＴ３３０を通りコイル１８４に流れる
電流を遮断する。

バルブコイル１８４の高電位側が、スイッチ制御入力信
号のプラスの遷移のときに、低電位側、すなわちグラン
ドにつながっているならば、そのコイルに交わるところ
での電圧降下は、Ｒ４１゜Ｒ４４及びＤ１２を通ってト
ランジスタＱ７をオン状態に保持するのに不十分であろ
う。その結果、スイッチＱ７．Ｑ８はＣ１７のワンショ
ットパルスの終端で直ちにリセットするだろう。この短
いパルスは、Ｎ−ＦＥＴ３３０の破壊を起こすには不十
分である。この短絡が起こるときにＮ−ＦＥＴ３３０が
オンになると、スイッチＱ７．Ｑ８は損傷を防止するた
めにＮ−ＦＥＴ３３０をオフにする。Ｎ−ＦＥＴ３３０
に過負荷が負わされ、コイル１８４を短絡する状況より
他で大量の電流が流出すると、抵抗Ｒ４３と交わるとこ
ろでの電圧降下は、トランジスタＱ８のベースでしきい
値を越えるであろう。トランジスタＱ８は、このように
してオンになり、トランジスタＱ７のベースを短絡し、
トランジスタスイッチＱ７．Ｑ８をリセットし、Ｎ−Ｆ
ＥＴ３３０をオフにする。コイルドライブ回路２２８は
、このような用途で従来採用されたＰ−ＦＥＴを実行す
るよりも約２分の１の直列抵抗を有するＮ−ＦＥＴ３３
０をこのようにして用いる。それによって、熱拡散を最
小にする。その上、バルブコイル１８４で状態を検出す
る詳述した回路及びバルブ電流を遮断することは、過度
の熱及び損傷に対しＮ−ＦＥＴ３３０を保護する。

第１２Ｅ図を参照して、速度検出回路３４０（第１１及
び１２Ｅ図）のカウンタ３２２は、ワンショット３２４
を通ってセンサ５４（第２及び６図）のコイル１７２に
接続されたクロック入力を有するアップダウンカウンタ
３４２を含む。カウンタ３４２のデータ入力は、ラッチ
３４４のデータ出力に接続され、このラッチ３４４は順
次マイクロプロセッサ２２０（第１１及び１２Ａ図）に
接続された入力を有する。ラッチ３４４及びカウンタ３
４２の制御人力は、アドレスデコーダ３２０に接続され
、このアドレスデコーダ３２０は、順次マイクロプロセ
ッサ２２０の関連する出力によって制御される。

操作において、速度検出回路３４０は、コイル１７２か
らの速度信号サイクルの予め選定された数により間隔の
総時間を表す出力をマイクロプロセッサ２２０のＰ３．
２（第１２Ｅ図）入力に与える。すなわち、マイクロプ
ロセッサ２２０は、速度測定サイクルを測定することが
できる歯間隔の数を決定する。そしてこの数（一つずつ
増加される）は、関連するマイクロプロセッサ出力ポー
トに置かれ、アドレスデコーダ３２０のイネーブルメン
トを通りラッチ３４４に蓄えられる。例えば、もし速度
測定が８個の歯間間隔により行なわれると、９の数（８
個の歯の間隔を巻き込んだ歯の総数に相当する）がラッ
チ３４４内に移動される。

速度測定サイクルを始めるために、マイクロプロセッサ
２２０は、デコーダ３２０によりカウンタ操作が最初に
ラッチ３４４からカウンタ３４２内に予め選定された計
数を移動し、それからスプロケット歯を見つける毎にワ
ンショット３２４から受け取ったクロック信号に基づき
そのカウンタをカウントダウンすることができるように
する。

カウンタ３４２をイネーブルとしたのちセンサ５４を通
過する最初の歯は、マイクロプロセッサ２２０のＰ３．
２人力をハイにする。最後の歯がセンサコイル１７２を
通過すると、マイクロプロセッサ２３．２人力はローに
なる。マイクロプロセッサ２２０はこのようにプログラ
ムされているので、その内部タイマはＰ３．２人力がハ
イになるマイクロセカンド毎に増加する。タイマをオン
及びオフに変えることがソフトウェアによって制御され
ないので、他の割込みはタイマ精度に何の影響も及ぼさ
ない。かくして、シャフト速度を測定できる歯すなわち
パルスの数が容易にかつ選択的にマイクロプロセッサで
調節可能である。測定それ自体の精度は、マイクロプロ
セッサクロック（第１２Ａ図）の周期により、典型的に
は１マイクロセカンドである。歯間の時間を測定するた
めに使用されるタイマ割込みは、直接にサービスされる
必要はなく、また比較的にシンプルであってもよい。速
度検出割込みは、パルス幅変調や直列通信割込みのよう
な他の割込みの遂行に影響しない。そして他の割込みも
その速度検出割込みに影響しない。

第１３Ａ〜１３Ｅ図は共に、変更されたポンプコントロ
ーラの電気的な線図からなり、第１３Ａ及び１３Ｂ図は
各図におけるＡ−Ｂ線に沿って相互に関連され、第１３
Ｂ及び１３０図は各図におけるＢ−Ｃ線に沿って相互に
関連され、第１３Ｃ及び１３Ｅ図は各図におけるＣ−Ｅ
線に沿って相互に関連され、第１３Ｄ及び１３Ｅ図は各
図におけるＤ−Ｅ線に沿って相互に関連される。第１１
及び１２Ａ〜１２Ｅ図と一緒に前に詳細に論じられたも
のに相当する要素は、対応して同一の符号により特定さ
れる。コントローラ間の相違のみが詳細に論じられる。

マルチプレクサ３１２（第１２Ｄ図）が除かれる第１３
Ａ〜１３Ｂ図のコントローラにおけるマイクロプロセッ
サ２２０は、十分に早くそして強力である。そして、回
路３１４〜３１８（第１３Ｅ図）を条件づける信号は、
マイクロプロセッサの相当するポート（第１３Ｂ図）に
直接接続される。同様にして、ワンショット３２４（第
１３Ｄ図）は、マイクロプロセッサの相当するポート（
第１３Ｂ図）に直接接続される。そして、第１２Ｅ図の
分離した速度計算電子装置が除かれる。

ダイオードＤ９（第１３Ｄ図）及びキャパシタＣ１１（
第１３Ｅ図）は、供給電圧の損失の後２ミリセカンドに
至るまでの間コントローラボードでパワーを保持する電
圧調節器４００のパワー人力に接続される。これよって
、マイクロプロセッサは、バルブコイルに至る出力ドラ
イバ（第１３Ａ図）をオフにする十分な時間が許される
。ＥＥＰＲＯＭ４０２　（第ＬＳＤ図）は、マイクロプ
ロセッサ２２０（第１３Ｂ図）に接続され、ポンプコン
トローラと関連したアドレスを含み、それによってアド
レススイッチ２２４（第１１及び１２Ｂ図）を省く消去
可能なプログラミングを蓄える。

２つのコイルドライバ４１０，４１２　（第１３Ａ図）
は、定比ソレノイド流量制御バルブまたはそれに似たも
のに一対のパルス幅変調コイルを具える。各ドライバの
パワーＭＯ８ＦＥＴは、ドライバ２２８（第１２Ｂ図）
におけるようにコイルと供給電圧の間にあるので、関連
するコイルは、ＭＯＳＦＥＴがオンにならなければ、導
電され得ない。（コイルの一方の側が接地されると、ロ
ー側ドライバを使用する回路は、偶然にオンになること
ができる。）同様にして、ドライバ２２８と一緒に前に
論じたように、ＮチャネルＭＯＳ　Ｆ　ＥＴのＱ４とＱ
７は、ＰチャネルＭＯ３ＦＥを実行するよりも低い“オ
ン”抵抗を発揮する。がくして、ドライバによって拡散
される熱を最小にする。

しかしながら、ＮチャネルＭＯ８ＦＥＴ用のゲート電圧
は、ＭＯＳＦＥＴをオンにするため供給電圧を越えなけ
ればならない。ドライバ４１０において、トランジスタ
Ｑ５がマイクロプロセッサによってオンになったとき、
ＭＯＳＦＥＴＱ４でゲート電圧はグランドに落ち、ＴＥ
ＲＭ７でまた電圧はグランドに落ちる。供給電圧は、キ
ャパシタＣ５に接続され、そのキャパシタは、供給電位
になるまで充電する。トランジスタＱ５がマイクロプロ
セッサによってオフになったとき、ＭＯ３ＦＥＴＱ４の
ゲートでの電圧は、ＭＯＳＦＥＴをオンにする。ＴＥＲ
Ｍ７での電圧が増加するにつれ、ＭＯ８ＦＥＴＱ４のゲ
ート電圧は、キャパシタＣ５によって比例して増加する
。この電圧は、Ｍ。

５ＦＥＴＱ４を保護するためにツェナダイオードＤ１に
よって制限される。ドライバ４１２は同じ態様で操作す
る。万一、マイクロプロセッサがらのパルス出力が何か
の理由で停止すると、プルアップ抵抗Ｒ３５とＲ３７が
、関連するトランジスタＱ５とＱ９をオフにし、それに
よってＭＯ３ＦＥＴドライバＱ４及びＱ７をオフにする
。

電流過負荷センサ４１４は、ドライバＱ４及びＱ７を損
傷し、あるいはマイクロプロセッサが誤動作するに十分
なだけ供給電圧を落とすバルブコイルの一つまたは両方
によって流出される過剰の電流を検出する。ドライバＱ
４及びＱ７を通る電流の総和は、供給電圧とコイル間に
接続された検出抵抗Ｒ１を通って通過する。コイル電流
が増加するにつれ、抵抗Ｒ１と交わるところでの電圧降
下はしきい値検出器Ｑ２をオンにするレベルに至るまで
対応して増加する。検出器Ｑ２がＭＯ３ＦＥＴＱ３をオ
ンにすると、割込みがマイクロプロセッサ２２０（第１
３８ＩＮ）に生じる。そのとき、マイクロプロセッサは
、コイルドライバをオフにし、オペレータに問題をアド
バイスする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様による可変容量形液圧ポンプ
を含む電子液圧システムの機能ブロックダイアグラム、
第２図は第１図において機能的に示された電子液圧式の
可変容量形ポンプの端面図、第３図は第２図３−３方向
から見た第２図のポンプの側面図、第４〜７図は第２図
における各線４−４．５−５．６−６、及び７−７につ
いての部分断面図、第８図は第３図８−８線についての
ポンプ制御バルブの断面図、第９図はポンプシステムの
全般的な機能ブロックダイヤグラム、第１０図は第８図
の１０−１０線についての部分断面図、第１１図はポン
プシステム制御電子装置のより詳細な機能ブロックダイ
ヤグラム、第１２Ａ〜１２Ｅ図は第１１図のブロックで
示したポンプ制御電子装置の詳細な電気的線図、第１３
Ａ〜１３Ｅ図は本発明の実施態様におけるポンプ制御電
子装置の詳細な電気的線図である。 ２０　・　・ ４０　・　・ ４２　・　・ ４４　・　・ ５２　・　・ ５４　・　・ ６０　・　・ ６２　・　・ ６６　・　・ ７０　・　・ ８４　・　・ ８８　・　・ ９８　・　・ １００　・ １０２　・ １３２　・ １６２　・ １６８　・ １８０　・ １８２　・ ・電子液圧システム ・ポンプシステム ・ポンプ制御電子装置 ・制御バルブ ・圧力センサ ・ポンプ速度センサ ・ケース ・バルブブロック ・駆動シャフト ・シリンダブロック ・ヨーク ・バルブプレート ・入口ポート ・・出口ポート ・・アクチュエータ ・・カバー ・・ロータ ・・磁気センサ ・・ソレノイドバルブ ・・負荷検出バルブ １９４　・ ２２０　　・ ２２８　・ ２５６　・ ２５８　・ ３２２　・ ３２４　・ ３４０　・ ３４４　・ ・マニホールド ・ポンプ制御マイクロプロセッサ ・バルブドライバ ・通路 ・ピストン ・カウンタ ・ワンショット ・速度検出回路 ・ラッチ ＦＩＧ、５ 孝 美 ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、　ｌ　１ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、　１２ｃ ＋５■ ＋１５Ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ハウジングと、シャフト軸の周りを回転するように
   該ハウジング内に取り付けられたシャフトと、該ハウジ
   ング内のシリンダ空洞を具えるシリンダ手段と、該シリ
   ンダ空洞内に配置されたピストン手段と、一つのピスト
   ン手段とシリンダ手段は前記シャフトに結合され、前記
   ハウジング内の流体入口並びに出口ポートと該流体入口
   並びに出口ポートに前記シリンダ空洞を選択的に接続す
   る手段とを含むバルブ手段と、前記シャフトが軸の周り
   を回転するとき、シリンダ空洞内のピストン手段の移動
   を変えるハウジング内の一つのピストン手段とシリンダ
   手段に結合された手段と、前記バルブ手段に取り付けら
   れ、外部ソースからの電子制御信号を受け取り蓄える手
   段とハウジング内の前記移動変更手段の位置を制御する
   制御信号に応答する手段とを含むマイクロプロセッサを
   ベースとした電子制御手段とからなる可変容量形液圧回
   転機械。 ２　ハウジング内の前記移動変更手段に結合され前記電
   子制御手段に相当する第一信号を与える第一センサを含
   み、前記機械の操作状況を検出しそれの関数として電子
   的なセンサ信号を与えるセンサ手段を更に含む請求項１
   記載の可変容量形液圧回転機械。 ３　電子制御手段は、第一信号と制御信号を比較し両者
   間の差異の関数としてエラー信号を生じる手段と、移動
   変更手段の位置を制御するために該エラー信号に応答す
   る手段を含む請求項２記載の可変容量形液圧回転機械。 ４　移動変更手段は、ピストン手段によって摺動可能に
   係合された表面を具えるヨークからなり、エラー信号に
   応答する手段は、該ヨークに結合された移動制御アクチ
   ュエータからなり、移動制御バルブは、ポートの一つに
   結合した入力と、前記移動制御アクチュエータに結合し
   た出力と、該入力から該出力への流体の流れを制御する
   可変的に位置決めできるバルブ要素と、該バルブ要素に
   結合されたアーマチュアと、エラー信号に応答するステ
   ータを有する請求項３記載の可変容量形液圧回転機械。 ５　エラー信号発生手段は、制御並びにエラー信号の差
   異関数として移動変更手段の位置を制御する予め決めら
   れたプログラムを蓄えるメモリ手段を含み、マイクロプ
   ロセッサをベースとした電子制御手段は、この予め決め
   られたプログラムの間で選択する外部ソースからの信号
   に答える手段を含む請求項２記載の可変容量形液圧回転
   機械。 ６　マイクロプロセッサをベースとした電子制御手段は
   、更に外部ソースと通信するため該制御手段と関連する
   アドレスを確立する手段を含む請求項２記載の可変容量
   形液圧回転機械。 ７　バルブ手段は、バルブブロックを含み、ハウジング
   は、シャフトと、シリンダ手段と、ピストン手段と、移
   動変更手段が配置される内部空洞を形成するために該バ
   ルブブロックに取り付けられるケースを含む請求項２記
   載の可変容量形液圧回転機械。 ８　第一センサは、移動変更手段を予め選定した移動条
   件に押圧するために該移動変更手段に係合する空洞内の
   該バルブブロックに取り付けられた手段と、第一信号を
   与えるために該押圧手段に結合された手段を含む請求項
   ７記載の可変容量形液圧回転機械。 ９　押圧手段は、バルブブロックを通りポートの一つに
   結合された入力と、移動変更手段に係合するピストンと
   、該ピストンのカラーと、そして該カラーとバルブブロ
   ックの間でピストンを取り巻くコイルスプリングとを有
   する押圧アクチュエータからなり、第一信号を与える手
   段は、バルブブロックに取り付けられ前記カラーに係合
   する請求項８記載の可変容量形液圧回転機械。 １０　バルブブロックに関してカラーの回転を阻止する
   手段を更に含む請求項９記載の可変容量形液圧回転機械
   。 １１　センサ手段は、ポートの一つで流体圧力の関数と
   して電子信号を与えるためにポートの一つに結合された
   圧力センサを更に含み、マイクロプロセッサをベースと
   した電子制御手段は、機械の操作を制御するために圧力
   信号に答える手段を含む請求項７記載の可変容量形液圧
   回転機械。 １２　センサ手段は、シャフトの回転速度の関数として
   電子信号を与えるシャフトに結合された速度センサを更
   に含み、マイクロプロセッサをベースとした電子制御手
   段は、機械の操作を制御する速度信号に答える手段を含
   む請求項７記載の可変容量形液圧回転機械。１３　速度
   センサは、前記内部空洞内のシャフトに結合されたロー
   タと、該ロータに近接するバルブブロックによって担持
   されたステータを含む請求項１２記載の可変容量形液圧
   回転機械。 １４　ロータは、シャフトに取り付けられた強磁性構造
   のスプロケットからなり、ステータは、該スプロケット
   に半径方向に近接するバルブブロックによって担持され
   た誘導性のセンサからなる請求項１３記載の可変容量形
   液圧回転機械。 １５　センサ手段は、ポートの一つで流体圧力の関数と
   して電子信号を与えるために該ポートの一つに結合され
   た圧力センサを更に含み、マイクロプロセッサをベース
   とした電子制御手段は、機械の操作を制御するために圧
   力信号に答える手段を含む請求項１３記載の可変容量形
   液圧回転機械。 １６　マイクロプロセッサをベースとした電子制御手段
   は、バルブブロックの外に取り付けたプリント基板アセ
   ンブリと、速度センサのステータと、バルブブロックに
   取り付けられている圧力センサ並びに第一センサと、前
   記プリント基板を囲むためにバルブブロックに取り付け
   たカバーを含む請求項１５記載の可変容量形液圧回転機
   械。 １７　ステータ及び圧力センサはカバーに覆われてバル
   ブブロックによって担持され、第一センサはカバーから
   間隔が空けられ、該第一センサをマイクロプロセッサを
   ベースとした電子制御手段に電気的に接続し圧力センサ
   をポートの一つに流体的に結合するためのバルブブロッ
   クを通る通路が存在する請求項１６記載の可変容量形液
   圧回転機械。 １８　移動変更手段は、バルブブロックに取り付けられ
   た電子液圧バルブを含み、該バルブは、ポートの一つに
   結合された出力並びに入力と、該入力から該出力への流
   体の流れを制御する可変的に位置決めできるバルブ要素
   と、該バルブ要素に結合されたアーマチュアと、そして
   電子制御手段に答えるステータを有し、該ステータにマ
   イクロプロセッサをベースとした電子制御手段を電気的
   に接続する、バルブブロックを通る通路が存在する請求
   項１７記載の可変容量形液圧回転機械。 １９　機械は可変容量形ポンプを含み、ポートの一つは
   該ポンプの出力ポートを含む請求項１８記載の可変容量
   形液圧回転機械。 ２０　移動変更手段は、ポンプ出力圧の関数としてバル
   ブから移動制御アクチュエータへの制御圧の適用を調節
   する圧力制限手段を更に含み、該圧力制限手段は、ポン
   プ出力圧で流体を受入れ制御圧で流体を移動制御アクチ
   ュエータに配送する通路を有するマニホールドと、該制
   御通路を通る流体の流れそしてまた移動制御アクチュエ
   ータからタンクへの流れを制御するランドと共に前記マ
   ニホールド内に可動に配置されたスプールと、該スプー
   ルに係合し流体をタンクに排出する位置の方向に該スプ
   ールを押圧するマニホールド内のスプリングと、スプー
   ルの対向する端部に近接するマニホールド内の受面と、
   該受面と係合するようにスプール内に摺動可能に配置さ
   れたピストンと、そして出力圧が制限値を越えたときに
   通路を制御するスプールランドを開くためにピストンの
   対向端に出力圧を配送するスプール内の軸方向通路を含
   む請求項１９記載の可変容量形液圧回転機械。 ２１　ステータは、バルブ制御信号を受取る電子コイル
   手段を含み、機械は、電力をステータコイル手段に選択
   的に供給するパワー電極を有しそして制御電極を有する
   固体スイッチと、スイッチ制御信号を供給する手段と、
   該スイッチ制御信号に答えそしてスイッチ回路手段をセ
   ットし該スイッチ制御信号に答えてコイル手段に電力を
   供給するための制御電極に結合されたスイッチ回路手段
   と、スイッチ回路手段をリセットしスイッチ制御信号を
   別にしてコイル手段に対する電力の供給を終らせるため
   にコイル手段を通る電流に応じる手段とを含む電気的な
   バルブドライブ手段から更になる請求項１８記載の可変
   容量形液圧回転機械。 ２２　電流応答手段は、スイッチ回路手段をセット状態
   に保持するためコイル手段と交わるところでの電圧降下
   に応する手段を含む請求項２１記載の可変容量形液圧回
   転機械。 ２３　電流応答手段は、電圧降下応答手段及びスイッチ
   制御信号を別にしてスイッチ回路手段をリセットするた
   めにコイル手段を通る過剰電流に答える手段を更に含む
   請求項２２記載の可変容量形液圧回転機械。 ２４　スイッチ回路手段は、該スイッチ回路手段をセッ
   トするスイッチ制御信号の一つの極性の遷移に応じるワ
   ンショットと、スイッチ回路手段をリセットする反対の
   極性のスイッチ制御信号の遷移に応じる手段を含む請求
   項２３記載の可変容量形液圧回転機械。 ２５　固体スイッチは、Ｎ−ＦＥＴからなる請求項２４
   記載の可変容量形液圧回転機械。２６　Ｎ−ＦＥＴは、
   電圧源とコイル手段の一方の端子間に接続され、コイル
   手段はグランドに接続された第二端子を具える請求項２
   ５記載の可変容量形液圧回転機械。 ２７　速度応答手段は、速度測定サイクルを開始する手
   段と、ステータからの信号サイクルの予め選定された数
   により継続時間を測定する手段と、該継続時間の関数と
   してシャフト回転の速度を決定する手段を含む請求項１
   ３記載の可変容量形液圧回転機械。 ２８　制御手段はマイクロプロセッサからなり、速度応
   答手段は、速度測定サイクルを開始するマイクロプロセ
   ッサに応じる手段と、ステータ信号サイクルの予め選定
   された数により継続時間を測定する手段を含み、該マイ
   クロプロセッサはシャフト回転の速度を決定する継続時
   間に応じる請求項１３記載の可変容量形液圧回転機械。 ２９　速度応答手段は、サイクルの予め選定された数を
   可変に制御するためにマイクロプロセッサに応じる手段
   を更に含む請求項２８記載の可変容量形液圧回転機械。 ３０　継続時間測定手段は、信号サイクルに応ずるカウ
   ント入力と、測定開始手段に応ずるイネーブル入力を有
   するカウンタからなる請求項２８記載の可変容量形液圧
   回転機械。３１　カウンタは、信号サイクルの予め選定
   された数に相当する計数を予めローディングするデータ
   入力を有するダウンカウンタからなる請求項３０記載の
   可変容量形液圧回転機械。 ３２　継続時間測定手段は、前記計数を受け取り蓄える
   マイクロプロセッサに結合された入力と、カウンタデー
   タ入力に結合された出力とを有するラッチを更に含み、
   サイクル開始手段は、ラッチからカウンタ内に計数を選
   択的にローディングするためにマイクロプロセッサに応
   じる手段を含む請求項３１記載の可変容量形液圧回転機
   械。 ３３　機械のシャフトと、シャフト速度と共に変化する
   周波数で連続する一連の電子信号サイクルを与えるため
   にシャフトの回転速度に応じる手段と、前記機械の操作
   上の特徴を制御するために前記電子信号サイクルに応じ
   る手段とを含み、該サイクル応答手段は、制御マイクロ
   プロセッサと、速度測定サイクルを開始するために該制
   御マイクロプロセッサに応ずる手段と、速度測定サイク
   ルの間信号サイクルの予め選定された数により継続時間
   を測定する手段を含み、該マイクロプロセッサは、シャ
   フト回転の速度を決定するために該継続時間に応答する
   ことを特徴とする液圧回転機械の操作を制御するシステ
   ム。 ３４　継続時間測定手段は、信号サイクルに応ずるカウ
   ント入力と、測定開始手段に応ずるイネーブル入力を有
   するカウンタからなる請求項３３記載のシステム。 ３５　カウンタは、信号サイクルの予め選定された数に
   相当する計数を予めローディングするデータ入力を有す
   るダウンカウンタからなる請求項３４記載のシステム。 ３６　継続時間測定手段は、前記計数を受け取り蓄える
   マイクロプロセッサに結合された入力と、カウンタデー
   タ入力に結合された出力とを有するラッチを更に含み、
   サイクル開始手段は、ラッチからカウンタ内に該計数を
   選択的にローディングするためにマイクロプロセッサに
   応じる手段を含む請求項３５記載のシステム。 ３７　ポンプ容量を制御するために液圧流体に応じる手
   段と、該容量制御手段に液圧流体を可変的に充当するた
   めにバルブ制御信号に答える電子液圧バルブと、バルブ
   制御信号を制御するためにシャフト回転の速度に応じる
   手段を含む可変容量形液圧ポンプの操作を制御する請求
   項３６記載のシステム。 ３８　バルブ制御信号はパルス幅変調制御信号からなり
   、バルブ制御信号を制御する手段はマイクロプロセッサ
   からなる請求項３７記載のシステム。 ３９　液圧流体源及び負荷に接続する開口を有するマニ
   ホールドを含むバルブと、該開口の間で流体の流れを制
   御するために該マニホールド内に可変的に位置決め可能
   なバルブ要素と、バルブ制御信号を受け取るために該マ
   ニホールドに取り付けられた電子コイル手段を含むステ
   ータと、前記マニホールド内のバルブ要素を可変的に位
   置決めするために該バルブ要素に結合されステータコイ
   ル手段に応じるアーマチュアと、該ステータコイル手段
   にバルブ制御信号を供給するバルブ駆動手段とからなり
   、該バルブ駆動手段は、電力をステータコイル手段に選
   択的に供給するパワー電極を有しそして制御電極を有す
   る固体スイッチと、スイッチ制御信号を供給する手段と
   、該スイッチ制御信号に答えそしてスイッチ回路手段を
   セットし該スイッチ制御信号に答えてコイル手段に電力
   を供給する制御電極に結合されたスイッチ回路手段と、
   スイッチ回路手段をリセットしスイッチ制御信号を別に
   してコイル手段に対する電力の供給を終らせるためにコ
   イル手段を通る電流に応じる手段からなることを特徴と
   する電子式液圧バルブ制御システム。 ４０　固体スイッチは、Ｎ−ＦＥＴからなる請求項３９
   記載のシステム。 ４１　Ｎ−ＦＥＴは、電圧源とコイル手段の一方の端子
   間に接続され、コイル手段は電気的なグランドに接続さ
   れた第二端子を具える請求項４０記載のシステム。 ４２　スイッチ回路手段は、該スイッチ回路手段をセッ
   トするスイッチ制御信号の一つの極性の遷移に応じるワ
   ンショットと、スイッチ回路手段をリセットする反対の
   極性のスイッチ制御信号の遷移に応じる手段を含む請求
   項３９記載のシステム。 ４３　電流応答手段は、スイッチ回路手段をセット状態
   に保持するためコイル手段と交わるところでの電圧降下
   に応ずる手段を含む請求項３９記載のシステム。 ４４　電流応答手段は、電圧降下応答手段及びスイッチ
   制御信号を別にしてスイッチ回路手段をリセットするた
   めにコイル手段を通る過剰電流に答える手段を更に含む
   請求項４３記載のシステム。 ４５　ハウジングと、シャフト軸の周りを回転するよう
   に該ハウジング内に取り付けられたシャフトと、該ハウ
   ジング内のシリンダ空洞を具えるシリンダ手段と、該空
   洞内に配置されたピストン手段と、一つのピストン手段
   とシリンダ手段は前記シャフトに結合され、前記ハウジ
   ング内の流体入口並びに出口ポートと該流体入口並びに
   出口ポートに前記空洞を選択的に接続する手段とを含む
   バルブ手段と、前記シャフトが軸の周りを回転するとき
   、シリンダ空洞内のピストン手段の移動を変えるハウジ
   ング内の一つのピストン手段とシリンダ手段に結合され
   た手段と、移動制御流体アクチュエータと制御圧で該ア
   クチュエータに液圧流体を充当する制御バルブを含む移
   動変更手段の位置を制御する手段と、ポンプ出力圧の関
   数として前記バルブによって制御圧の充当を制限するた
   めに該バルブに接続された圧力制限手段からなり、該圧
   力制限手段は、ポンプ出力圧及びポンプ制御圧で流体を
   受入れる通路を有するマニホールドと、該制御圧通路を
   通る流体の流れを制御するランドと共に前記マニホール
   ド内に可動に配置されたスプールと、該スプールの一端
   に係合し該制御圧通路を通る流体の完全な流れを許容す
   る位置の方向に該スプールを押圧するマニホールド内の
   スプリングと、スプールの対向端に近接するマニホール
   ド上の受面と、出力圧で流体を受け入れ前記対向端に延
   びるスプール内の軸方向通路と、そして前記受面と係合
   するようにスプール通路内に摺動可能に配置されたピス
   トンからなる可変容量形液圧回転機械システム。 ４６　スプール通路は、システム圧で流体を受け取るた
   めにランドに近接する内部端を有する請求項４５記載の
   システム。 ４７　ハウジングと、シャフト軸の周りを回転するよう
   に該ハウジング内に取り付けられたシャフトと、該ハウ
   ジング内のシリンダ空洞を具えるシリンダ手段と、該空
   洞内に配置されたピストン手段と、一つのピストン手段
   とシリンダ手段は前記シャフトに結合され、前記ハウジ
   ング内の流体入口並びに出口ポートと該流体入口並びに
   出口ポートに前記空洞を選択的に接続する手段とを含む
   バルブ手段と、前記シャフトが軸の周りを回転するとき
   、シリンダ空洞内のピストン手段の移動を変えるハウジ
   ング内の一つのピストン手段とシリンダ手段に結合され
   た手段と、前記バルブ手段はバルブブロックを含み、前
   記ハウジングは、シャフト、シリンダ手段、ピストン手
   段そして移動変更手段が配置される内部空洞を形成する
   前記バルブブロックに取り付けられたケースを含み、そ
   して機械の操作状況を検出しそれの関数として電子的な
   センサ信号を与える前記バルブブロックに取り付けられ
   たセンサ手段とからなる可変容量形液圧回転機械。 ４８　ハウジング内の移動変更手段の位置を制御するた
   めにバルブブロックに取り付けられ、外部ソースからの
   制御信号に応じる手段を含む電子制御手段から更になる
   請求項４７記載の可変容量形液圧回転機械。 ４９　電子制御手段は、センサ信号と制御信号を比較し
   両者間の差異の関数としてエラー信号を生じる手段と、
   機械を制御するエラー信号に応答する手段を含む請求項
   ４８記載の可変容量形液圧回転機械。 ５０　エラー信号発生手段は、制御並びにエラー信号の
   差異関数として機械を制御する予め決められたプログラ
   ムを蓄えるメモリ手段を含み、制御手段は、この予め決
   められたプログラムの間で選択する外部ソースからの信
   号に答える手段を含む請求項４９記載の可変容量形液圧
   回転機械。 ５１　制御手段は、外部ソースと通信するために該制御
   手段と関連するアドレスを確立する手段を含むマイクロ
   プロセッサをベースとした制御手段からなる請求項５０
   記載の可変容量形液圧回転機械。