JPH05504819A - 液圧システム - 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】 液圧システム 本発明は請求項１の上位概念部に記載の液圧システムに関する。

この液圧システムはＤＥ２６５１３２５Ｃ２により公知である。この場合には調 整弁には一方ではポンプに生じるポンプ圧が知らされ、他方では最高負荷圧が知 らされる。制御弁とこれに配属された消費機とによって要求された容積流をポン プがもはや吐出できなくなると、ポンプの圧力と最高の負荷圧との間の圧力差は 減少する。この結果、調整弁は消費機に配属された弁が制御される制御圧力発生 器への供給量も減少する。これによって弁の流過量も制限される。しかしながら この制限は過剰需要がすでに存在している場合に有効である。この制限機能が発 揮されると、消費機は制御弁ではもはや制御され得ない。

特許第３５４６３３６号により公知であるシステムにおいては制御された方向制 御弁の電気的な調節信号が加算される。調節信号の和に相当する容積流は最大可 能なポンプ流と比較される。調節信号の和が可能なポンプ流を上回ると調節信号 が減少させられる。このシステムにおいてはすべての調節信号が捉えられなけれ ばならない。しかも調節信号と井原通量との関連性が計算器で正しく考慮されな ければならない。

本発明の課題は、振動の影響を受けず、任意の重み付は及びポンプの運転パラメ ータに対する個々の消費横流の適合が可能である液圧システムを提供することで ある。

本発明の課題は請求項１の特徴により解決された。

この解決策は、目標値発生器の応動範囲が影響を受けないという利点を有してい る。したがって個々の消費機は消費量が大きい場合にも制御可能である。これに 対して公知のシステムでは所定の最大ポンプ流を上回った場合には個々の消費機 の速度はもはや制御できない。さらに本発明は差圧だけではなく差圧の変化と差 圧の変化する方向も検出することができるという利点を有する。これによって差 圧の変化速度の大きさと方向により、欠陥（すなわち、調節された消黄製法の和 が最大であると定められたポンプ流（最大ポンプ流）を上回ったこと）が知らさ れると、すでに消費量減少が行なわれる。

消費機に配属された弁の適当な調節により必要とされる消費横流の和が最大ポン プ流を上回ると、弁の制御信号が減少させられる。消費横流の減少は比較的に即 坐に行なわれる。しかしながら例えば個々の消費機の１つが他の消費機とは異っ てその速度を減少させないようにする場合には優先順位にしたがった減少が可能 である。

しかしながらこの場合には本発明の対象である調整回路に対する制御は例外的に だけ、しかも吐出可能なポンプ流が各弁において調節された、和において瞬間の 吐出量を成す消費横流にとって十分でない場合に行なわれる。この場合には瞬間 の吐出量はそれぞれ供給された消費横流の減少により減少させられる。

消費横流を最大ポンプ流に適合させることは、それぞれ消費機に配属された弁を 調節することで行なわれる。原則的にはこれらの弁が外部から、すなわち手で又 は外部からの投入パラメータにより電磁的又は液圧的に調節されていることから 出発している。しかしながら本発明によれば、液圧システムにおいて圧力差の測 定により、吐出可能なポンプ流を上回ったことが確認されると、前記投入信号（ 目標値信号）に弁ピストンの制御を減少させる調節信号を乗算により重畳させら れる。

最大ポンプ流は吐出可能を最大ポンプ流に必ずしも相当する必要はない。むしろ 、それよりも小さな限界値、例えば吐出可能な最大ポンプ流の８０％があらかじ め定められている。これによって液圧システムはポンプの絶対的過負荷に際して 調整範囲から逸脱することはなくなる。これに相応することは所定の最少圧力差 についても５嵌まる。

圧力差の最少限界値を越えた場合に消費横流を所定の吐出可能なポンプ流に適合 させることは、原則的には、消費横流の和が所定の限界値まで減少させられるこ とにより行なわれる。これはもつとも簡単な場合にはすべての消費横流を同じパ ーセントで減少させることで行なわれる。しかしながら消費横流を減少させる制 御信号を消費機ごとに異なって重みづけすることもできる。これによって個々の 消費機には他の消費機に対する優先が与えられるようになる。例えば安全性の理 由から所定の消費横流が供給されなければならない消費機、例えば液圧ブレーキ が他の消費機に対して優先されることが保証される。これについてはあとでもう 一度触れることにする。

請求項１に記載した本発明の特別な意義は消費横流を所定の限界値（最大ポンプ 流）に適合させることが、所定の限界値に達したときだけ、維持しようとする最 低圧力差を監視することにより行なわれることである。したがって複数の調整回 路が重畳される。内部の調整回路は所定のポンプ圧と最高負荷圧との間の圧力差 デルタＰを測定値として、所定の最低圧力差を調整値としてかつ調整ポンプの調 整位置を調節値として利用する。

重畳された外側の調整回路は瞬間に測定された圧力差マイナス最低圧力差を、ポ ンプ流が不足（消費量が最大ポンプ流を上回る）した場合と、これによって圧力 差（最低圧力差）が下回った場合とに、消費横流を減少させ、圧力差を再び高め るために利用する。

個々の消費機の消費機流を所定の最大ポンプ流に適合させることは瞬間の吐出流 （偏位量＝調整ポンプの調整位置）の測定によって得られた測定信号をポンプ出 力もしくはポンプモーメント（吐出流×吐出圧）及び（又は）吐出圧と重畳させ ることで行なうことができる。これは、調整ポンプの吐出量、吐出モーメント及 び吐出圧との重みづけが最大ポンプ流に弁位置を適合させる場合にあらかじめ与 えられるという利点を有している。この場合には瞬間にポンプの調整位置とポン プの吐出圧とから乗算してめられたポンプの吐出力もしくはトルクは目標トルク と比較され、差から得られた出力信号は選択可能な機能に、例えば所定の駆動モ ーメントを上回った場だけ個々の消費機に配属された弁の位置及び調節可能性に 影響が及ぼされ、この限界値の下ではこれが行なわれないように重畳される。同 様に吐出圧を所定の機能に重畳させることによっては個々の消費機に配属された 弁の調節と調節可能性に所定の圧力を上回った場合に影響を及ぼすが、この圧力 の下では所定のパーセント率でしか影響を及ぼさないか又は全く影響を及ぼさな いことができる。これによって、消費機に配属された弁、特に方向制御弁に影響 を及ぼす際に最大の外部の負荷も考慮されるよう各消費機にかつ消費機全部に供 給されたポンプ流に影響を及ぼすことは例えば電気的又は液圧的に、個々の消費 機に配属された弁に与えられた目標値が最高消費機圧と調整ポンプのポンプ圧と の間の圧力差に関連して行なわれる。

本発明の液圧システムの特別な使用目的のためには目標値の基準が有利である。

この目標値は手又は自動的に与えられる、消費機に配属された弁の制御信号であ る。外部から与えられるこの目標値は緩衝部材を介してシステムに供給すること ができる（ランプ）これによって、投入された目標値の飛躍的な変化に際して消 費機能を変化させることができる変化速度があらかじめ与えられる。これによっ て消費機流の時間的な変化に追従するためにどんな場合にもポンプの調節速度も しくは圧力差ばかりが十分であることが達成される。したがって短時的にも消費 機に供給される圧力媒体量が不足することはなくなる。さらに投入された目標値 により要求された消費機流はポンプにより給送できる最大流通量にあらく適合さ せることができる。このためには、外部から投入された目標値は投入された目標 値の和とあらかじめ与えられた吐出可能なポンプ流もしく最低圧力差とに関連さ せられる。これにより一方では個々の消費機の重みづけが達成され、例えば安全 性の理由から重要な消費機に常に十分な油流が準備されることが保証される。さ らに他方では投入された目標値信号に基づき所定の吐出可能なポンプ流を上回る ことが見込まれると既に前もって目標値を減少させることができる。

次に回路図に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は調整ポンプを有する液圧システムの回路図第２図は第１図による回路図 の詳細図。

第３図は目標値準備のための回路図。

複数の消費機５′、５′、５″′には１つの共通の調整ポンプ１により液圧が供 給される。調整ポンプは液圧式に調節弁２で調節される。調節弁２は磁石によっ て増幅器３を介して制御され、調整ポンプ１の調整位置に関するフィードバック 装置４を有している。

個々の消費機５’　、５’　、５″’は電磁石ａｌ−ａ３、ｂｌ−ｂ３により作 動される方向制御弁６′、６′、６”’　により制御される。各方向制御弁６’ 　、６’、６″′の前には圧力調整弁７′、７″、７”’が接続されている。各 圧力調整弁７′、７′、７″′は一方では方向接続弁６’　、６’　、６″’の 前の圧力でかつ他方では方向制＠６’　、６’　、６″’　の後ろの消費横圧で 負荷されている。これによって消費機５’　、５’、５″’　に供給された容積 流は負荷に関連する。各圧力調整弁７’　、７’　−７″’の前に形成されるポ ンプ圧とシャトル弁鎖８を介して捉えられた最高消費機圧とは共通の差信号器９ に与えられる。該信号発生器９の出力信号はポンプ１と最高消費機圧との間の圧 力差デルタＰを表す。この圧力差は一方ではその微分係数（微分素子１２）と− 緒にデルタＰ−調整器１０に与えられる。該デルタＰ−調整器１０はすでに述べ た増幅器３を介して調節弁２を制御する。他方では両方の信号は重みづけブロッ ク１３を介して比較ブロック１４’　、１４’　、１４”’　に与えられる。該 比較ブロック１４’　、１４’、１４″’は方向制御弁６’　、６’、６″′の 個々の調節信号発生器１６’　、１６″、１６″′に配属されている。比較ブロ ック１４′、１４′、１４″′は第２の入口を有し、この第２の入口には所要の 目標値が目標値信号発生器１５’　、１５’　、１５″′から前もって与えられ る。比較ブロック１４′、１４’　、１４″’　によっては、ポンプの最大吐出 流を越えないように弁６’　、６’　、６”’　の調節が適合させられかつ減少 させられるように、調節信号発生器１６’　、１６’　、１６″’　のコントロ ールが行われる同時に乗算ブロック１７において一方ではポンプ圧が検出されか つ他方では既に述べた圧力差が検出されてトルク重畳が行なわれ、この乗算ブロ ックの出力信号が重みづけブロック１３に供給される。

第２図は制御装置２１がその中に含まれる機能ブロックと共に示されている機能 チャートである。

次に第２図に基づき、第１図を関連させて、制御装置２１に与えられた目標値を 方向制御弁６のための調節値に処理する過程を記述する。

制御装置２１においては圧力デルタＰがブロック２３に与えられる。同時にブロ ック２３には限界値デルタＰ冒１ｎが前もって与えられる。圧力差の入力部だけ が制御装置２１に接続されていると、前記限界値は一定値として与えることがで きる。ポンプ圧Ｐも接続されていても、その前に値デルタＰの別の処理が続く。

これについてはあとで触れることにする。

ブロック２３においては測定された圧力差もしくは後続処理された圧力差と限界 値デルタＰａ１ｎとの重みづけが行なわれる。ブロック２３の出力信号は重みづ けブロック１３に与えられる。この重みづけブロック１３は機能ブロック２５を 有し、該機能ブロック２５は、圧力差の限界値デルタＰＩｌｉｎが測定もしくは 後続処理された圧力差デルタＰよりも小さい間はポジティブに一定である出力信 号Ａ＝１を生ぜしめる。圧力差信号デルタＰが限界値を下回ると、機能ブロック ２５の出力信号Ａは１よりも小さくなる。出力信号Ａは１から出発して時間に関 連した関数に従って、測定もしくは後続処理された圧力差の増大によって平衡状 態が得られるまで小さくなる。これについてはあとで説明する圧力信号デルタＰ はさらにデルタＰ−調整器１０に与えられる。デルタＰ−調整器１０の出力信号 は増幅器３を介して第１図に示された調節弁２に送られる。

この調節弁２によりポンプ１の調整位置が調整される。このためには調節弁２の 磁石が増幅器３の出力電流により負荷される。これによって調節弁２は調節ピス トンの両側が等しく圧力負荷される方向に調節され、調整ポンプ１が吐出量（ポ ンプ流、ポンプ吐出流）を減少させられる方向に調節される（調節ピストンは左 へ移動する）。これによって弁の反対側に作用するばねはフィトバック装置４に より負荷され、調節弁２のピストンは調節ピストンのばね側に対する圧力が下が る方向に移動させられる。これによって調整ポンプ１は吐出量を増大する方向に 調整される。反対の作用は増幅器３の出力信号が小さくなった場合に生じる。い ずれの場合にも調節弁２においては平衡状態が生じ、したがってデルタＰ−調整 器の出力信号が調整ポンプ１の調整位置のための、調整された目標値を形成する 。したがって前記出力信号は回転数が与えられている場合にはポンプ１の瞬間的 な吐出量の尺度をも成す。

デルタＰ−調整器１０の出力信号は乗算ブロック１７に、圧力変換器１１を介し て取出されたポンプ圧Ｐと同時に与えられる。乗算ブロック１７の出力信号はポ ンプ１の瞬間のトルクＭを表示する。何故ならば増幅器３への入力信号はポンプ １の瞬間の吐出流を表示するからである。この出力信号はブロック１８（コンパ レータ）においてトルクの最大可能な限界値に関与させられる。コンパレータ１ ８の出力信号は重みづけブロック１３に与えられる。重みづけブロック１３にお いては比較ブロック（コンパレータ）１８の出力信号が機能ブロック２６で、瞬 間のトルクＭが所定のトルク限界値よりも小さいと補償信号＝１を発し、瞬間に 検出されたトルクが所定のコンスタントな限界値Ｍｍａｘよりも大きい間は減小 する出力信号を発するように、処理される。後者の場合には出力信号は１から出 発して時間に関連した連続的な関数にしたがって、目標値のフィードバック（こ れにってはあとで触れることにする）によりポンプ１のトルクＭが平衡状態が生 じるまで減少させられるまで減少させられる。

このためには機能ブロック２６の出力信号は乗算ブロック２４に圧力差デルタＰ と一緒に与えられる。乗算ブロック２４においては圧力差とモーメント比較によ って得られた出力信号とが乗算される。この乗算ブロック２４の出力信号は既に 前もって記載したように、乗算ブロック２４において圧力差を処理するために利 用される。したがって過負荷の場合には重みづけブロック２３に連続的に減少す るデルタＰ−信号が供給される。この結果、重みづけブロック２３の出力信号も 連続的に減少され、機能ブロック２５においては過負荷が連続する場合にはデル タＰ／デルタＰａ１ｎが出力信号Ａの減少をもたらす。

ポンプ圧Ｐをも考慮するためには別のコンパレータ２８（比較ブロック）におい てポンプ圧Ｐ−ａＸの固定投入した限界値が瞬間に測定されたポンプ圧に関与さ せられる。

プロ、り１３はコンパレータ２８の出力信号と付加的に最大目標値Ｓｍａｘを表 す限界値とにより制御される機能ブロック２９をも有している。これらの投入さ れた値は比較ブロック２９において、測定されたポンプ圧Ｐが圧力の限界値Ｐ＋ Ｉａｘよりも小さいと１と等しい出力信号Ｂを比較ブロック２９が発し、測定さ れたポンプ圧Ｐがポンプ圧の限界値Ｐｍａｘを上回ると目標値の限界値Ｓｍａｘ と等しい出力信号Ｂを比較ブロック２９が発するように、処理される。

重みつけブロック１３は機能ブロック２９の両方の出力信号ＡとＢで比較素子１ ４’　、１４’　、１４″’を制御する。これらの比較素子１４’　、１４’、 １４″′は個々の消費機５’　、５’　、５”’のための弁６′、６’　、６” ’　に配属されている。これらの比較素子１４の各々には目標値発生器１５′、 １５’　、１５″’を介して種々異なる目標値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が与えられる。

比較素子においてはこの出力信号ＡとＢは投入された目標値に重畳される。出力 信号は次いで調節信号発生器１６’　、１６’　、１６″’を介して各弁６′、 ６’　、６″’　の各磁石ａ１、ｂｌ、；ａ２、ｂ２；ａ３、ｂ３に送られる。

これによって前もって調節された関数と前もって与えられた目標値Ｓ１、Ｓ２、 Ｓ３に従って、個々の消費機５’　、５’　、５”’　に供給された容積流は、 ポンプ１により吐出可能な総量が越えられないように低下させられる。調節距離 アルファもしくは調整ポンプ１の旋回角度を同時に検出しかつ直接的に投入する ことにより重みづけブロック１３においては、測定された最高圧力差デルタＰｍ ａｘを最低圧力差デルタＰ−ｉｎに適合させるために、同時にポンプ１の瞬間の トルクＭに適合させることが同時に保証される。同様に瞬間のポンプ圧Ｐ又はそ の池の液圧システムの運転パラメータの重みづけも可能である。

このためには比較素子１４は第２図に示すように乗算ブロック３１’　、３１’ 、３１”’　と制限ブロック３２’　、３２’　、３２”’に分けられている。

乗算ブロック３１’　、３１’、３１″’　には機能ブロックの出力ぼ号Ａ及び 調節された目標値信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３がそれぞれ与えられている。これによっ て調節された目標値Ｓは消費機流の和がポンプ流の限界値Ｐ■ａｘを越えると、 瞬間に測定された最高圧力差デルタＰｍａｘ’に関係させられる。目標値Ｓ１、 Ｓ２、Ｓ３は相応に減少させられる。乗算ブロック３１の出力信号は制限ブロッ ク３２に、測定されたポンプ圧Ｐへの関係を作る機能ブロック２９の出力信号Ｂ と一緒に与えられる。ポンプ圧の所定の限界値Ｐｍａｘが越えられると制限ブロ ック１２の出力信号３２は投入された目標値の限界値に制限される。各ブロック ３２′、３２’　、３２”’においては供給された限界値Ｓｍａｘが制限が全く 行なわれていないか又は限界値Ｓｍａｘの減少又は増大が行なわれているかどう かという意味で別に評価することができる。これによって個々の消費機５′、５ ’　、５″’には優先順位を与えることができる。調節された投入目標値Ｓ１、 Ｓ２、Ｓ３がポンプ流の限界値を越えると、他の消費機は停止させられか優先順 位を下げて処理される。

第３図においては選択的に使用できる目標値準備回路が付加的に示されている。

このためには制御装置２１には目標値発生器３３が前置されている。目標値発生 器３３は投入された各目標ｍｓｉ、Ｓ２、Ｓ３のために第１のブロック３４を存 している。このブロック３４は以後ランプ３４と呼ぶことにする。このランプ３ ４は飛躍的に投入された目標値が時間に関連してだけ変化するようにする。これ によって飛躍的な目標値投入の場合にも信号処理と液圧システムの適合は時間的 に追従することができ、時間的に消費機５’　、５’、５”’　へ供給される媒 体量が不足することはなくなる。ランプ３４の出力信号は乗算ブロック３５にお いて投入された限界値Ｇ１から６３と乗算される。この限界値はポンプ吐出流の 限界値の所定のパーセンテージを表す。これによって乗算ブロック３５において 、投入された目標値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の重みづけが行なわれる。乗算ブロック３ ５の出力信号は出力信号ｅ２を有する加算素子３６に与えられる。前記出力信号 ｅ２は乗算ブロックの出力信号の和を表す。信号ｅ２は信号ｅ１と一緒に機能ブ ロック３７に与えられる。信号ｅ１は所定の最大ポンプ吐出量を信号ｅ２と比較 可能な形で表す。機能ブロック３７においては両方の入力信号ｅ１とｅ２と結合 される。出力信号Ａはポンプ吐出流ｅ１の限界値が調節された、重みづけされた 目標値Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３の和ｅ２よりも太き開は１に等しい。出力信号Ａは重み づけされた和ｅ２が限界値ｅ１よりも大きいと限界１１ｅｌと重みづけされた和 ｅ２との商と等しい。

機能ブロック３７の出力信号Ａは乗算ブロック３８′、３８′、３８″′に与え られる各乗算ブロック３８においては各目標値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は有利にはラン プ３４’　、３４’、３４″’　を介して導かれたあとで、乗算される。乗算ブ ロック３８の出力信号は比較ブロック１４にあらかじめ与えられるそれぞれの目 標値を成す。この目標値準備によって目標値を与えるときにすでに、調節された 目標値Ｓ１、Ｓ３、Ｓ３がポンプ吐出流の所定の限界値ｅ１を太き（上回る消費 量にならないように考慮される。しかしながらこれは粗い考慮にすぎない。消費 機流を測定されたポンプ吐出流に適合させる本発明の重畳は、各消費機がそれら に与えられた枠内で十分に機能することを保証する。

本発明の特別な意味は一方ではポンプ回転モーメントが解消制御されるが、この 回転モーメント調整に吐出力調整が同時にポンプｌの回転数又はポンプの吐出流 が検出されることにより重畳されることである。

要　約　書 液圧システムにおいては複数の消費機（５’；５″：５”’）に１つの共通の調 整ポンプ（１）１こより液圧媒体が共通される。調整ポンプ（１）Ｉｔポンプ圧 （デルタＰ）と最高負荷圧との間の関連性で制御される。この圧力差（デルタＰ ■ａＸ）は最低圧力差（デルりＰ■ｉｎ）に関係させられ、比較信号が制御装置 （２１）ｉ二おいて個々の弁５’　、　６’　、６″’を制御する目標値信号（ Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３）に影響を及ぼすため；こ使用される。

国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の消費機（５′；５′′；５′′′）が共通の調整ポンプ（１）により 作業媒体が供給されるようになっており、最高の負荷圧を有する消費機（５′、 ５′′、５′′′）とポンプ圧との間の圧力差が測定され、調整ポンプ（１）の 調節により解消制御され同時に個々の消費機（５′、５′′、５′′′）に配属 された制御弁（６′、６′、６′′′）のための調節信号（ａ１、ｂ１；ａ２、 ｂ２；ａ３、ｂ３）に影響を及ぼして消費機全体に供給されたポンプ流を所定の 最大ポンプ吐出流に合わせるために利用されている形式の液圧システムにおいて 、測定されたデルタルＰが機能ブロックにおいて所定の最少圧力差デルタＰｍｉ ｎに関与させられ、出力信号Ａが形成されるようになっており、該出力信号Ａは 測定された圧力差が所定の最少圧力差よりも大きいか又はこれと等しい間は１と 等しく、測定された圧力差が所定の最少圧力差よりも小さい間は１と等しい状態 から連続的に小さくなるようになっており、制御弁（６′、６′′、６′′′） に前もって与えられた調節信号（ａ１、ｂ１；ａ２、ｂ２；ａ３、ｂ３）が投入 された目標値（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）に対して出力信号Ａに比例して変化させられ ることを特徴とする、液圧システム。
2. ２．調整ポンプ（１）の調整位置が測定され、その偏差（アルファ）が付加的に 測定されたポンプ圧と乗算され、その積Ｍが消費機流を適合させるために付加的 に用いられる、請求項１記載の液圧システム。
3. ３．ポンプ圧が付加的に消費機流を適合させるために用いられる、請求項１又は ２記載の液圧システム。
4. ４．目標値信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）が、所定の吐出可能なポンプ流並びに調節 される目標値信号の和に関連して、目標値信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）が減少ファ クタで乗算される前に減少させられる、請求項１から３までのいずれか１項記載 の液圧システム。
5. ５．投入された目標値信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）の和を形成する前に、各目標値 信号に、各消費機のためにあらかじめ与えてある限界値Ｇｖを乗算する、請求項 ４記載の液圧システム。