JPH06257571A - 可変容積形油圧ポンプ用の閉ループ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遅延がなく応答速度の速い閉ループ制御回路
を提供する。 【構成】 本閉ループ制御回路２０は、可変容積形油圧
ポンプ２に使用される。閉ループ制御回路は、少なくと
も２つの入力側及び少なくとも１つの出力側を有する制
御要素手段２４と、ポンプ２の吐出側、並びに、制御要
素手段２４に接続されてポンプ２の実際の圧力値を表す
実際値の信号Ｐａを出力する圧力センサ１０とを備え
る。実際値の信号Ｐａは制御要素手段２４に出力され
る。閉ループ制御回路は更に、入力側及び出力側を有す
る減衰手段２５を備える。減衰手段２５の入力側はポン
プの吐出側に接続される。減衰手段の出力側は圧力セン
サ１０に接続される。これにより、圧力センサの出力信
号のフィルタ処理が概ね不必要になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変容積形の油圧ポン
プ用の閉ループ制御回路に関する。本発明はまた、可変
容積形油圧ポンプを、所望値の信号及び実際値の信号に
基づいて制御するための方法に関する。本発明は更に、
ポンプの制御装置も減衰させるために設けられる手段を
用いた制音型（騒音防止型）の油圧アセンブリすなわち
パワーユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】可変容積形のポンプに使用される閉ルー
プ制御は、長い間知られており、例えば、マチエス
（Ｈ．Ｊ．Ｍｔｔｈｉｅｓ）の「油圧入門（Ｅｉｎｆｕ
ｅｈｒｕｎｇ ｉｎ ｄｉｅ Ｏｅｌｈｙｄｒａｕｌｉ
ｋ：１９８４年シュツットガルト）」の１９２乃至１９
９頁を参照されたい。閉ループ制御回路で起こる問題
は、ポンプは一般に固有の脈動を有しており、この固有
の脈動が閉ループ制御回路の作用に悪影響を与えること
があるという事実に起因している。

【０００３】図１は、可変容積形油圧ポンプ２用の閉ル
ープ制御回路１を単純化して示している。ポンプ２はモ
ータ３によって駆動される。ポンプ２及びモータ３は、
制御及び調節ユニット装置４と共に、いわゆる油圧アセ
ンブリすなわちパワーユニット５を構成することができ
る。例えば、”Ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｔｒａｉ
ｎｅｒ（１９９１年Ｍａｎｎｅｓｍａｎｎ Ｒｅｘｒｏ
ｔｈ ＧｍｂＨ出版）”と題する本の１８１乃至１９２
頁を参照されたい。ポンプの吐出側は、ライン８を介し
て、制御及び調節ユニット４に接続されている。圧力セ
ンサすなわち圧力測定手段１０が、分岐ライン９によっ
て、ポンプ２の吐出側に接続されている。圧力センサ１
０は、ポンプ２の吐出側で測定された圧力を表す実際の
圧力の電気信号Ｐａ’を出力する。この実際の圧力信号
Ｐａ’は、制御要素手段１１に供給され、該制御要素手
段は、ポンプ２の制御装置１３に制御変数１２を供給す
る。一方、上記制御装置１３は、ポンプ２の制御要素
（図示せず）を作動させ、ポンプの吐出量を変化させて
調節する。

【０００４】制御要素手段１１には、実際値のＰａ’に
基づく入力信号が供給されるだけではなく、所望の入力
信号Ｐｄがライン１５を介して供給される。ポンプ２の
後方に位置する圧力センサ１０は、ポンプ２の固有の脈
動に反応する。このことは、例えば、ポンプ２には９つ
の吐出要素があり、これら吐出要素が１秒間当たり２５
回転するとすれば、１秒間に２２５回の圧力ピークが生
ずることを意味する。

【０００５】圧力センサ１０によって供給される実際の
出力信号Ｐａ’は、制御要素手段１１に対して並列に、
第１には比例的に、また、第２には微分された信号とし
て供給される。これは、実際の出力信号Ｐａ’を微分す
ることにより、上記手段１１によって発生される値の２
２５回の行過ぎすなわちオーバーシュート（オーバコン
トロール）が生ずることを意味する。また、上記脈動の
ために圧力が上昇する度毎に、圧力センサ１０と制御要
素手段１１との間に設けられる微分手段１６がオーバー
シュート（オーバコントロール）する。

【０００６】この望ましくないオーバコントロールが生
ずるために、圧力センサ１０の実際値の信号Ｐａ’を平
滑化する必要がある。この平滑化は、圧力センサ１０の
後方に設けられた電子フィルタ要素１７によって行う。
また、微分手段１６を電子的に減衰させることも可能で
ある。図１に示すように、フィルタ処理（濾波）された
実際値の信号Ｐａ”は、ライン１８を介して比例的に、
また、ライン１９を介して微分されて、制御要素手段１
１に供給され、その後、制御要素手段１１において所望
値の圧力Ｐｄとの比較が行われる。しかしながら、フィ
ルタ要素１９は、閉ループ制御回路に起こる遅延を生
じ、その結果、閉ループ制御回路全体の応答が遅くな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消しようとするものである。本発明の目
的は、上述の如き閉ループ制御回路を用いて閉ループ油
圧回路並びに油圧パワーユニットを設計し、これによ
り、最小のコストで上記遅延を大幅に低減することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のある特徴によれ
ば、可変容積形油圧ポンプ用の閉ループ制御回路が提供
される。この制御回路は、少なくとも２つの入力側及び
少なくとも１つの出力側を有するポンプ制御要素手段を
備える。圧力センサが、ポンプの吐出側並びにポンプ制
御要素手段に接続され、ポンプの実際の圧力値を表す実
際値の信号Ｐａを出力する。入力側及び出力側を有する
減衰手段が設けられる。該減衰手段の入力側はポンプの
吐出側に接続され、また、上記減衰手段の出力側は上記
圧力センサに接続されており、これにより、上記圧力セ
ンサの電気的な出力信号のフィルタ処理は概ね不必要と
なる。

【０００９】本発明の別の特徴によれば、ポンプ手段
と、モータ手段と、制御手段とを備える油圧パワーユニ
ットが提供される。ポンプの吐出量を変えるためのポン
プ制御要素手段が設けられる。ポンプ制御要素手段に
は、圧力センサによって実際値の信号Ｐａが供給され
る。上記圧力センサは、減衰手段の出力側に接続され、
一方上記減衰手段は、ポンプの吐出側に接続される。ま
た、減衰手段は、制御及び調節ユニットの入力側に接続
される。

【００１０】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１については上の従来技術の項で既に説明して
いるので、まず、図２に示す本発明の実施例から説明す
る。図２は、閉ループ制御回路２０を示している。ま
た、図２は図１と同様に、モータ３によって駆動される
可変容積形油圧ポンプ２を示している。制御及び調節ユ
ニット（制御ブロックとも呼称する）４が設けられてお
り、該制御及び調節ユニットは、一方ではポンプ２に接
続され、他方では１又はそれ以上のユーザ６に接続され
ている。参照符号２３は、図１の参照符号５と同様に、
油圧ポンプユニットを示している。ポンプ制御要素手段
が参照符号２４で示されており、このポンプ制御要素手
段は、図１と同様に、制御変数１２をポンプ制御装置１
３に供給する。制御要素手段２４の入力側の１つは、所
望値の信号Ｐｄを供給するライン１５に接続されてい
る。更に、圧力センサ１０が設けられており、該圧力セ
ンサは、実際値の信号Ｐａを制御要素手段２４の他の入
力側に供給する。実際値の信号Ｐａは、微分手段１６に
よって微分されて、手段２４の他の入力側に供給され
る。

【００１１】本発明によれば、圧力センサ１０は、ライ
ン２６、２２、並びに、油圧減衰手段２５を介して、ポ
ンプ２の吐出側に接続される。ポンプ２は、ライン２１
を介して、減衰手段２５に接続されており、また、圧力
センサ１０は、ライン２６を介してライン２２に接続さ
れ、該ライン２２は、減衰手段２５の出力側を制御及び
調節ユニット４に接続している。

【００１２】減衰手段２５は、図４に示すような騒音反
射減衰手段２５の形態を取るのが好ましい。本発明によ
れば、上記騒音反射減衰手段は、ポンプ２の直ぐ後方に
設けられる。減衰手段２５は、例えば反射により、ポン
プ２の脈動を大幅に減少するようになされている。この
大幅な減少は、遅延を生ずることなく、あるいは、少な
くとも問題となるような遅延を生ずることなく行われ
る。その結果、圧力センサによって供給される実際値の
信号Ｐａを電気的に平滑化する必要がなく、従って、実
際値の信号Ｐａは、第１に直接的に、また第２には微分
手段１６を介して、制御要素手段に直ちに供給すること
ができる。図２の実施例は、純粋な圧力制御の構成を示
している。しかしながら、図３に示す好ましい実施例
は、圧力並びに圧力流体の流量（容積Ｑ）の（閉ルー
プ）制御を示している。

【００１３】好ましい実施例の閉ループ制御手段３０
が、回路図の形態で図３に示されている。閉ループ制御
手段３０は、図２に示す実施例と同様に、可変容積形油
圧ポンプ２に使用されるのが好ましい。駆動モータは図
３には示されていない。減衰手段は、反射減衰手段２５
の形態で示されており、該反射減衰手段は、ライン２２
を介してユーザ６に接続されている。圧力センサ１０
が、ライン２６を介して減衰手段２５の出力側に接続さ
れており、上記圧力センサは、その出力側３１に電気的
な実際値の信号Ｐａを出力し、該信号Ｐａは、制御要素
手段３３の入力側３２に供給される。制御要素手段３３
の入力側３４には所望値の信号Ｐｄが供給される。制御
要素手段３３にはまた、別の２つの入力側が設けられて
おり、これら入力側は、実際値の信号Ｑａ並びに所望値
の信号Ｑｄをそれぞれ供給するために使用される。

【００１４】Ｑは、油圧流体すなわち作動流体の量すな
わち容積を表す。制御要素手段３３の出力側３７は、ポ
ンプ２用の制御装置３９に接続されている。制御装置３
９は、ソレノイド制御型の比例弁４０を備えており、該
比例弁は、ソレノイド４１と、弁４２とを有している。
弁４２は、ライン４３を介して制御要素４４に接続され
ており、上記制御要素は、ポンプ４２の調節要素４５を
調節するようになされている。調節要素４５は、例えば
ポンプの斜板とすることができる。また、位置センサ４
６が制御要素４４に接続されている。位置センサ４６
は、ライン４７を介して、実際値の信号Ｑａを制御要素
手段３３の入力側３５に供給する。

【００１５】図３の実施例においても、中心となる要素
は減衰手段２５であり、該減衰手段は、ポンプの直ぐ後
方におかれている。減衰手段２５は、実際値の信号Ｐａ
が殆ど脈動を示さないようにする効果を有し、その結
果、実際値の信号Ｐａを、何等電気的なフィルタ処理を
施すことなく、制御要素３３に供給することができる。
図２の実施例でもそうであったが、詳細には図示しない
が図３の実施例においても、実際値の信号Ｐａは、第１
に比例的に、また、第２には微分手段（図示せず）を介
して、制御要素手段３３に供給される。従って、入力側
３２は実際には、図２に示すような２つの入力側を表し
ている。脈動減衰手段と呼ぶこともできる油圧減衰手段
２５を用いることにより、油圧ポンプユニット３９に対
する出力値が改善され、また、電気的なフィルタ手段が
完全に、あるいは少なくとも大部分不必要となるので、
制御要素手段の応答が良好になる。

【００１６】図４は、減衰手段２５の好ましい実施例を
示している。この減衰手段２５は、２つのプラグ９２、
９３によりそれぞれ形成される入力側９０及び出力側９
１を有している。両方のプラグ９２、９３は、円筒形の
壁部９４によって接続されている。出力側９１の中には
管状の部材９６が設けられており、この管状の部材は、
プラグ９２、９３並びに円筒形の壁部９４によって画成
されるプリナムすなわち隔室９７の中へ伸長している。
作動オイルであるのが好ましく、脈動を伴って入力側９
０に入る液圧媒体は、減衰手段２５の出力側９１で殆ど
脈動を生じない。

【００１７】図５及び図６は、油圧パワーユニット２３
を示している。このパワーユニット２３はオイルリザー
バ４０を備えており、このオイルリザーバの上に、モー
タ３、ポンプ２及び制御ブロック４が装着されている。
吸引ラインすなわち吸引配管４１が、オイルリザーバ４
０の中に浸漬している。圧力ラインすなわち圧力配管２
１が、ポンプ２を減衰手段２５に接続しており、一方該
減衰手段は、圧力ラインすなわち圧力配管２２を介して
制御ブロック４に接続されている。減衰手段２５は、例
えば取付け手段４３によって制御ブロック４に保持さ
れ、減衰手段と取付け手段との間には絶縁材料を設ける
のが好ましい。圧力ライン２２は、管の形態で設けるこ
ともできる。

【００１８】圧力の脈動を平滑化するための油圧減衰手
段を使用することにより、油圧パワーユニットの騒音の
発生を大幅に低減する効果ももたらされる。減衰手段
は、反射減衰手段の形態を取るのが好ましい。また、減
衰手段の減衰周波数は、ポンプの圧力の脈動の周波数に
従って設計される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
小のコストで閉ループ制御回路に起こる遅延を大幅に低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の閉ループ制御回路の概略図である。

【図２】本発明の好ましい閉ループ制御回路の概略図で
ある。

【図３】本発明の閉ループ制御回路の他の実施例の概略
図である。

【図４】本発明の脈動減衰手段の断面図である。

【図５】本発明の油圧アセンブリすなわち油圧パワーユ
ニットの側方立面図である。

【図６】図５のパワーユニットの平面図である。

【符号の説明】

２ ポンプ ３ モータ ４ 制御及び調節ユニット １０ 圧力センサ １２ 制御変数 １３ ポンプ制御装置 １６ 微分手段 ２０ 閉ループ制御回路 １５，２１，２２，２６ ライン ２３ 油圧ポンプユニット ２４ 制御要素手段（ポンプ制御ユニット） ２５ 減衰手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容積形油圧ポンプ（２）用の閉ルー
   プ制御回路において、 少なくとも２つの入力側及び少なくとも１つの出力側を
   有する制御要素手段（２４、３３）と、 前記ポンプ（２）の吐出側、並びに、前記制御要素手段
   （２４、３３）に接続され、前記ポンプ（２）の実際の
   Ｐ値を表す実際のＰ信号を出力する圧力センサ（１０）
   とを備え、 前記実際のＰ信号は前記制御要素手段（３３）に出力さ
   れ、更に、 入力側及び出力側を有する減衰手段（２５）を備え、該
   減衰手段（２５）の入力側は前記ポンプの吐出側に接続
   されており、また、前記減衰手段の出力側は前記圧力セ
   ンサ（１０）に接続されており、これにより、前記圧力
   センサの出力信号のフィルタ処理を概ね不必要にするこ
   とを特徴とする閉ループ制御回路。
2. 【請求項２】 請求項１の閉ループ制御回路において、
   前記減衰手段が反射減衰手段であることを特徴とする閉
   ループ制御回路。
3. 【請求項３】 請求項１の閉ループ制御回路において、
   前記減衰手段の減衰周波数が、前記ポンプの圧力の脈動
   の周波数に従って設計されることを特徴とする閉ループ
   制御回路。
4. 【請求項４】 請求項１の閉ループ制御回路において、
   前記減衰手段（２５）の出力側に接続された前記圧力セ
   ンサは、その出力信号を、比例的に且つ微分された形態
   で、前記ポンプの制御手段に直接出力することを特徴と
   する閉ループ制御回路。
5. 【請求項５】 請求項１の閉ループ制御回路において、
   前記制御要素手段（３３）には、実際のＰ信号及び所望
   のＰ信号だけではなく、実際のＱ信号及び所望のＱ信号
   も入力されることを特徴とする閉ループ制御回路。
6. 【請求項６】 請求項１の閉ループ制御回路において、
   前記制御要素手段（３３）によってもたらされる可変制
   御信号は、電動制御弁（４０）及び制御要素（４４）を
   介して、前記ポンプ（２）の調節要素を作動させること
   を特徴とする閉ループ制御回路。
7. 【請求項７】 油圧パワーユニットにおいて、 吐出側を有するポンプ手段と、 モータ手段と、 ポンプ制御要素手段と、 圧力センサ（１０）と、 入力側及び出力側を有し、前記入力側が前記ポンプ手段
   の吐出側に接続されている減衰手段（２５）と、 前記減衰手段の出力側に接続されている制御及び調節ユ
   ニット（４）とを備え、 前記圧力センサ（１０）は、前記減衰手段の出力側を前
   記ポンプ制御要素手段の入力側に接続することを特徴と
   する油圧パワーユニット。
8. 【請求項８】 請求項７の油圧パワーユニットにおい
   て、前記圧力センサ（１０）は出力信号Ｐ’を発生し、
   該出力信号は前記ポンプ制御手段（２４）に出力され、
   前記出力信号は、一方では直接的に、また、他方では微
   分手段を介して、前記ポンプ制御手段（２４）に供給さ
   れることを特徴とする油圧パワーユニット。
9. 【請求項９】 請求項７の油圧パワーユニットにおい
   て、前記減衰手段（２５）は反射減衰手段の形態で設け
   られ、前記反射減衰手段は、ボディサウンド（ｂｏｄｙ
   ｓｏｕｎｄ）絶縁を用いて、前記制御及び調節ユニッ
   ト（４）に取り付けられていることを特徴とする油圧パ
   ワーユニット。