JPH07103884B2 - ポンプと負荷を有する油圧システム - Google Patents

ポンプと負荷を有する油圧システム

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JPH07103884B2
JPH07103884B2 JP5504040A JP50404093A JPH07103884B2 JP H07103884 B2 JPH07103884 B2 JP H07103884B2 JP 5504040 A JP5504040 A JP 5504040A JP 50404093 A JP50404093 A JP 50404093A JP H07103884 B2 JPH07103884 B2 JP H07103884B2
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ウェルム フリードリクセン
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲１の前半部に記載された形式の、
ポンプとポンプからの供給を受ける少なくとも１つの負
荷を有する油圧システムに関する。
この種の油圧システムは、西独特許第2514624号により
公知である。そこでは、制御弁は、比例弁の形であり、
そのそれぞれの上流には補償弁が接続され、比例弁での
圧力降下を一定に保っている。ポンプは一定した吐出量
を有する。ポンプ圧力が最大負荷圧より予め決めた圧力
差だけ高い圧力になるのに十分に大きな値で、ブリード
弁が圧力流体をタンクに戻す。この圧力差は、ブリード
弁のスライダーに作用するスプリングにより前もって設
定されている。
さらに、一定の吐出量のポンプとブリード弁を設ける代
わりに、可変の吐出量のポンプを設けて、その吐出量を
ポンプ制御装置により調節することが知られている（西
独特許公開第3702000号）。この制御装置は、補償弁の
スライダーからの位置信号を与えられる電子制御装置を
含む。
ポンプ制御装置を有する油圧システムでは、さらに設定
信号を持つ設定装置を装備した電子制御装置を使用する
ことが知られている（西独特許公開第3716200号）。こ
の設定信号は、電子的処理の後、訂正された設定信号と
して比例弁へ伝えられる。設定装置によりさらに負荷が
かけられると、制御装置はまた、ポンプがそれに対応し
て調節されるようにする。さらに、ポンプに最大吐出量
以上の吐出量を要求する所望値が特定されると、負荷に
よる出力要求が和らげられる。
本発明は、油圧システムの動作の改善という問題に基づ
くものである。本発明の基本的な考え方は、新しい機能
的な関係で、ブリード弁を使用することにある。請求の
範囲１のａ）〜ｈ）の解決策に従えば、ポンプ制御装置
が設けられる。即ち、可変ポンプが提供される。しか
し、このような圧力制御装置は比較的動作が遅い。例え
ば、突然負荷のスイッチを切られた時のように突然の負
荷圧力のピークがおこると、油圧システム全体に影響が
ある。このような不利益は、通常はポンプ制御装置の圧
力差との関連で圧力差を選ぶ結果として閉じられるた
め、通常の動作では全く影響がなく、前記の圧力ピーク
が起きたときだけ開くように働くブリード弁を使用する
ことのより防止できる。ブリード弁のスライダーは迅速
に応答するので、圧力ピークは油圧システムの中で影響
を与えることができない。この構成はまた、大きな費用
支出を要しない。その理由は、可変ポンプと制御弁の標
準の構成を有する従来の油圧システムでは、特に比例弁
を備えるシステムでは、ブリード弁のみを加えればよい
からである。
請求の範囲１のｉ）〜ｋ）は、ポンプ制御装置の応答が
遅いという問題に関する。制御弁が動かされる前に、設
定装置からの設定信号が現れるため、ポンプの吐出量は
適切な時期に、あらかじめ調節された状態になる。しか
し、これでもまだ、不正確である場合がある。それゆ
え、圧力差信号に基づく制御が行われ、ブリード弁が丁
度閉じたとき、迅速に所望のポンプ吐出量に導くように
なっている。
請求の範囲２のｌ）〜ｎ）の解決策は、可変のポンプと
固定のポンプの双方に適するが、簡単な方法で過負荷を
防ぐ油圧システムになる。実際上、ポンプ圧とブリード
弁による最大負荷圧の圧力差は、システムに与え得る負
荷量の尺度である。圧力差が制御装置に記憶されている
差の限度と比較されると、負荷量制御域が表示され、制
御弁を絞ることによって、過負荷防止が達成できる。
過負荷防止は、さらに請求の範囲３の特徴を使って改善
することができる。スタートから特定の差の限度を超え
るまで、絞り強さが調整されるからである。
ブリード弁のスライダーの荷重をかけるスプリングの性
質のため、スライダーの位置は、ポンプ圧と最大負荷圧
の圧力差の直接の尺度となる。トランスデューサーは圧
力差を測定し、それを電気適圧力差信号の形で制御装置
に伝えるが、その代わりに、請求の範囲４によれば位置
センサーをブリード弁に取付け、その結果、その位置信
号を同様に圧力差信号として数値を評価することができ
る。
請求の範囲５による発明の展開は、ポンプの駆動モータ
ーの過負荷防止として使用することができる。制限負荷
量は回転速度を落とすことにより達成される。一定の回
転速度を有する駆動モーターの場合、回転速度限界は固
定されている。可変の回転速度を有するポンプの場合、
回転速度限界は特定の公称の回転速度による。
請求の範囲６による発明の展開は、絞ることで回転速度
を制限域に落とすことができる効果が得られる。
通常、要求される絞りは、制御装置により、動作中のそ
れぞれの制御弁に均一に振り分けられる。しかし、請求
の範囲７の構成によれば、また優先順位をつけることが
できる。このことは、主な負荷は全く絞らずにすむ、即
ち絞り効果は予め決めた割合、例えば主な負荷と重要で
ない負荷の間で20％と80％に分けられているということ
を意味する。
以下、本発明を図に示される２つの実施例を参照して、
詳細に説明する。
ここで、 図１は、可変ポンプを有する油圧システムの回路図であ
る。
図２は、可変ポンプの設定装置を示す。
図３は、可変ポンプの構成部品図であり、そのポンプは
一定の吐出量を有する。
図１によれば、可変ポンプ１が液体に圧力をかけ、タン
ク２から圧力ライン３まで送り、該圧力ラインから、幾
つかの負荷104に圧力が供給される。その目的のため、
負荷は、吸入側が接続され、補償弁5,105と比例弁の形
の制御弁6,106を通って、また２つのモーターライン7,8
と107,108のうち１つを通って圧力ライン３に接続さ
れ、それぞれ他方のモーターラインは制御弁6,106を通
ってタンク２へ戻る。
それぞれの負荷には、負荷圧センサーライン9,109が組
み合わされ、その２つの分岐ラインは制御中の中立位置
でタンク２に接続され、動作状態において、１つの分岐
ラインはそれぞれの負荷圧検出点10,11と110,111に接続
されるようになっている。負荷圧は、スプリング12,112
と共に補償弁5,105のスライダーの１つの圧力面上に働
き、一方他の圧力面は制御弁6,106の上流のライン13,11
3によりもたらされる圧力による負荷される。補償弁に
より、制御弁6,106での圧力降下は吸入側で一定にな
る。切換弁14,114は、それぞれの場合に最大負荷圧がセ
ンサーライン部分15に生じるように働く。
ポンプライン３には、ブリード弁16が接続され、そのス
ライダーは調整可能なスプリング16aとセンサーライン
部分15の最大負荷圧により片側が負荷され、反対方向に
ライン部分17を通ってポンプ圧が負荷される。ブリード
弁16のスライダーには位置センサー18が取付けられ、そ
の位置信号Ｘはトランスデューサー19の中で圧力差信号
Ｕに変換される。
圧力差信号Ｕは電子制御装置20に与えられる。作動時、
設定装置21,121は設定信号s1,s2を制御装置20へ伝え
る。これがそれぞれの信号を処理し、作動信号b1,b2を
出し、制御弁6,106を切り換える。それに加え、制御装
置20は、ポンプ制御装置22を含み、それが制御信号ｆを
可変ポンプ１の設定装置23へ伝える。制御装置20は入っ
てくる信号を処理し、それに従って制御弁とポンプを動
作させる。
ポンプ１の設定装置23は、例えば図２に図示するような
形にすることができる。ポンプのストロークを調整する
調整ピストン24は、片側にスプリング25により圧力がか
けられ、他の側はシリンダー室26の圧力がかけられてい
る。この圧力は電磁制御弁27に働く制御信号ｆにより決
まる。電磁制御弁の出口位置28には、ポンプライン３の
圧力とタンク圧力の間の圧力が伝えられる。
もし、例えば設定装置21が軸アキシャルピストン型モー
ター４を調整するために操作されると、設定信号s1が第
１に制御装置20の中で可変ポンプ１の全ての一連の事前
に設定を始める。作動信号b1はまた制御弁６に伝えられ
る。ポンプ１は適切な時点で動作させられるので、慣性
があるにもかかわらず、制御弁６の始動と同時に望まし
い位置に近づけることができる。それから、ブリード弁
16がポンプ圧とアキシャルピストン型モーター４の負荷
圧の圧力差の影響下に置かれる。それは、適当な位置に
置かれる。位置センサー18が対応する圧力差信号Ｕを出
す。もしこれが望ましい値に対応しなければ、ポンプ制
御装置22が対応する再調整機能を果たす。これにより非
常に正確な動作をすることができる。
スプリング16aによりセットされるブリード弁16が開く
圧力差は特に、ポンプ制御装置22が前もって調整した圧
力差より少し大きいのがよい。これは通常の動作ではブ
リード弁16は閉じ、システムに影響を与えないというこ
とを意味する。しかし、突然圧力差が増加すると、例え
ば突然負荷のスイッチが切られ、又は端部ストップ部材
に到達するなどしたときは、対応する圧力差のピーク
は、ブリード弁16が開いて緩和され、なんら損傷を起こ
さないようすることができる。
図３に従った変更例では、一定の吐出量を持つポンプ10
1が使用されている。駆動モーター29により、真の回転
速度ｄを制御装置120に伝える回転速度計31が付いてい
るシャフト30を通って駆動される。ポンプ101は定吐出
量型であり、駆動モーター29の回転速度を制御すること
により単位時間当たりの吐出量を変化させることができ
る。駆動モーター29の回転速度の制御は、図１の実施例
におけるポンプ１の設定装置23の制御と同様に、制御装
置120からの信号により制御される。ブリード弁116は、
前実施例と同様にポンプライン３に接続されている。弁
のスライダーに位置センサー118が付き、ポンプ圧と負
荷圧との圧力差を表す位置信号Ｘをトランスデューサー
119へ伝え、それは次に、対応する圧力差信号Ｕを制御
装置120へ与える。回路のその他の構成は図１に一致す
る。
制御装置120は圧力差限界と回転速度限界を含むメモリ
ー32を有する。これはそれぞれ油圧システムの負荷量
（アクチュエーターに直接かかる負荷）と運転の限界を
表す。これらの限度はシステムの製造者が予め決めるこ
とができ、又はユーザーが簡単な試験に基づいて設定す
ることもできる。
油圧システムが過負荷にならないようにするため、実際
の負荷量を表す圧力差信号Ｕは、コンパレーター33の中
で記憶された圧力差限界と比較される。制御装置が制御
弁により流量を絞り、実際の圧力差は圧力差限界内のま
まである。望ましい絞りを可能な限り速く達成するた
め、大きさに従ってランク分けされた幾つかの限界を持
つ制限範囲を与えることができ、これらの限界に到達す
ると、制御装置がさらに絞りを強める。
ポンプの駆動モーターを保護しようとする場合、回転速
度信号ｄがコンパレーター33の中で記憶された回転速度
限度と比較される。もし、負荷量が大きすぎると、制御
装置120は作動信号b1,b2を上述したのと同じような方法
で変化させ、回転速度は予め決めた制限範囲内のままで
ある。
制御装置20,120がまた、制御弁6,106の差動絞りをでき
るようにしている。このようにして、望ましい負荷では
絞りをやめ、完全な絞り効果を他の制御弁に広げること
ができる。また、１つの制御弁を強く絞り、他の弁を弱
く絞る、例えば80％と20％の割合にすることもできる。
図示された実施例は、発明の基本的考えから離れずに多
様に変更することができる。例えば、可変速度モーター
を有するポンプを可変吐出量ポンプとして使用すること
ができる。この場合、回転速度計を使って制御装置20に
回転速度を記録するのが得策である。補償弁5,105の代
わりに、一連の特性値を制御装置20の中に記憶すること
もでき、動作データが広く変わっても影響されず、制御
弁6,106を比例弁として動作するようにすることができ
る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）ポンプ（１）、 ｂ）前記ポンプから供給を受ける少なくとも１つの負荷
    （4,104）、 ｃ）前記ポンプと前記負荷の間の制御弁（6,106）、 ｄ）前記制御弁を作動させる設定装置（21,121）、 ｅ）最大負荷圧を決める装置（9,109;14,114）、 ｆ）ポンプライン（３）に接続され、ポンプ圧と最大負
    荷圧との差が予め決めた圧力差を超えたとき前記ポンプ
    ライン（３）をタンク（２）に向き開くブリード弁（1
    6,116）、 ｇ）ポンプ圧と最大負荷圧の間の予め決めた圧力差を設
    定するよう構成されたポンプ制御装置（22）、を備え、 ｈ）前記ブリード弁（16）で予め決められる圧力差が、
    前記ポンプ制御装置で予め決められた圧力差より幾分か
    大きい、 油圧システムにおいて、 ｉ）前記設定装置から発生する設定信号（s1,s2）に従
    って前記制御弁（6,106）を作動させる制御装置（20,12
    0）、 ｊ）ポンプ圧と最大負荷圧の間の実際の圧力差を前記制
    御装置（20,120）に与えるための圧力差信号（Ｕ）に変
    換するトランスデューサー（19,119）、を備え、 ｋ）前記制御装置は、前記設定信号（s1,s2）に従って
    ポンプの吐出量を予め決め、前記ポンプ圧と前記最大負
    荷圧との差がほぼ一定になるように該ポンプ吐出量を前
    記圧力差信号（Ｕ）に従って制御する、 ことを特徴とする油圧システム。
  2. 【請求項２】ａ）ポンプ（１）、 ｂ）前記ポンプから供給を受ける少なくとも１つの負荷
    （4,104）、 ｃ）前記ポンプと前記負荷の間の制御弁（6,106）、 ｄ）前記制御弁を作動させる設定装置（21,121）、 ｅ）最大負荷圧を決める装置（9,109;14,114）、 ｆ）ポンプライン（３）に接続され、ポンプ圧と最大負
    荷圧との差が予め決めた圧力差を超えたとき前記ポンプ
    ライン（３）をタンク（２）に向き開くブリード弁（1
    6,116）、を備えた油圧システムにおいて、 ｉ）前記設定装置から発生するる設定信号（s1,s2）に
    従って前記制御弁（6,106）を作動させる制御装置（20,
    120）、 ｊ）ポンプ圧と最大負荷圧の間の実際の圧力差を前記制
    御装置（20,120）に与えるための圧力差信号（Ｕ）に変
    換するトランスデューサー（19,119）、 ｌ）前記制御装置（120）の中の油圧システムの所定の
    負荷量に対応した圧力差の限界値を含むメモリー（3
    2）、 ｍ）前記圧力差信号（Ｕ）を前記圧力差の限界値と比較
    するコンパレーター（33）、を備え、 ｎ）前記圧力差信号が前記圧力差の限界値を超えたとき
    前記制御装置（120）が前記制御弁（6,106）を絞ること
    を特徴とする油圧システム。
  3. 【請求項３】前記コンパレーター（33）は大きさに従っ
    てランク分けされた幾つかの圧力差の限界値を持ち、該
    圧力差の限界値を超える程度が大きくなるほど、前記制
    御装置（120）が前記制御弁（6,106）をより強く絞るこ
    とを特徴とする請求の範囲２記載の油圧システム。
  4. 【請求項４】前記ブリード弁（16,116）は該弁のスライ
    ダーの位置を求める位置センサー（18）を持ち、圧力差
    信号（Ｕ）を出すため位置信号（Ｘ）がトランスデュー
    サー（19,119）に与えられることを特徴とする請求の範
    囲１から３のうちいずれか１項に記載の油圧システム。
  5. 【請求項５】ポンプ（101）の駆動モーター（29）が、
    実際の回転速度を測定する回転速度計（31）を備え、前
    記メモリー（32）が、前記駆動モーターの所定の負荷量
    に対応する所定の回転速度限界値を記憶し、制御装置
    （120）が実際の回転速度が回転速度限界値以下に下が
    ったとき制御弁（6,106）を絞るようになったことを特
    徴とする請求の範囲１から４のうちいずれか１項に記載
    の油圧システム。
  6. 【請求項６】前記コンパレーター（33）は大きさに従っ
    てランク分けされた幾つかの圧力差の限界値を持ち、よ
    り小さい回転速度限界値に対しては、前記制御装置（12
    0）が前記制御弁（6,106）をより強く絞るようになった
    ことを特徴とする請求の範囲５記載の油圧システム。
  7. 【請求項７】絞る動作の間において、前記制御装置（12
    0）は少なくとも１つの前記制御弁（6,106）を絞らない
    か、又は他の制御弁より弱く絞ることを特徴とする請求
    の範囲２から６のうちいずれか１項に記載の油圧システ
    ム。
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