JPH08261205A - 油圧システムの制御装置 - Google Patents

油圧システムの制御装置

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JPH08261205A
JPH08261205A JP8025514A JP2551496A JPH08261205A JP H08261205 A JPH08261205 A JP H08261205A JP 8025514 A JP8025514 A JP 8025514A JP 2551496 A JP2551496 A JP 2551496A JP H08261205 A JPH08261205 A JP H08261205A
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displacement
variable displacement
control device
valve
motor
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JP8025514A
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Alan R Coutant
アール.コータント アラン
Jerry D Marr
ディー.マール ジェリー
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Caterpillar Inc
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    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/462Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target speed ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B49/06Control using electricity
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    • F16H61/42Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/435Pump capacity control by electric actuators

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードバック装置を不要とした可変容量形
ポンプおび可変容量形モータの制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】 可変容量形ポンプと、可変容量形ポンプ
に連通、接続された可変容量形モータとを有する油圧シ
ステム用の制御装置が、可変容量形ポンプの入力速度を
検知する第1の速度センサと、可変容量形モータの出力
速度を検知する第2の速度センサとを具備している。第
1のソレノイド比例弁と第2のソレノイド比例弁が、パ
イロット流体源を可変容量形ポンプと可変容量形モータ
の各々の容量制御装置に接続する。マイクロプロセッサ
が第1と第2の速度センサからの電気信号を受信して、
第1と第2の制御信号を第1と第2のソレノイド比例弁
に送信して可変容量形ポンプおよび可変容量形モータの
容量が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に油圧システ
ムの制御に関し、特に、可変容量油圧ポンプおよび可変
容量油圧モータの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】可変容量形ポンプおび可変容量形モータ
の各々の容量制御装置への加圧された流体の供給を制御
することにより、可変容量形ポンプおび可変容量形モー
タを制御することが周知となっている。これら周知のシ
ステムでは、容量制御装置は、作業者による入力レバー
の操作に応答して前記容量制御装置へ負荷される圧力に
より厳密に制御される。入力される圧力にのみ応答して
容量制御装置を制御する場合には、入力信号に応答して
所望の容量位置に容量制御装置が動作することを確実な
らしめるために、ある種のフィードバック装置が必要と
なる。フィードバック装置を付加することによりシステ
ムが複雑で高価なものとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この問題を
解決することを技術課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの特徴によ
れば、可変容量形ポンプに連結された動力源と、前記可
変容量形ポンプに連通、接続され所望の入力指令に応答
して作業装置に出力を提供する可変容量形モータと、加
圧されたパイロット流体源とを有する油圧システムで使
用される制御装置が提供される。前記可変容量形ポンプ
およびモータの各々は容量制御装置を備えている。該制
御装置は、前記可変容量形ポンプの入力速度を代表する
電気信号を発生する第1の速度センサと、前記可変容量
形モータの出力速度を代表する電気信号を発生する第2
の速度センサとを具備している。第1のソレノイド比例
弁が備えられており、該第1のソレノイド比例弁は、前
記加圧されたパイロット流体源を前記可変容量形ポンプ
の容量制御装置に選択的に連通、接続してその容量を制
御可能に変化させる。更に第2のソレノイド比例弁が設
けられ、該第2のソレノイド比例弁は、前記加圧された
パイロット流体源を前記可変容量形モータの容量制御装
置に選択的に連通、接続してその容量を制御可能に変化
させる。マイクロプロセッサが、前記第1と第2の速度
センサからの電気信号を受信し、この速度信号を前記所
望の入力信号と既知のパラメータに関して処理し、第1
の制御信号を前記第1のソレノイド比例弁に送信して前
記可変容量形ポンプの容量を最小容量位置と最大容量位
置との間で制御する。また、前記入力指令による所望の
出力速度を得るために第2の制御信号が前記第2のソレ
ノイド比例弁に送信され、前記可変容量形モータの容量
が最小容量位置と最大容量位置との間で制御される。前
記可変容量形モータの容量は、前記可変形容量ポンプの
容量が最大容量位置となったときにはじめて低減され
る。
【0005】本発明は、可変容量形ポンプおよび可変容
量形モータを、圧力ではなく流体の流れに応答して制御
する制御装置を趣旨とする。従って、サーボ弁等の特別
の追従装置は不要であり、システムの構成が簡単になり
製造コストが低減される。
【0006】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、油圧システム
10は可変容量形ポンプ12と可変容量形モータ14と
を具備している。可変容量形ポンプ12は容量制御装置
14を有しており、可変容量形モータ16は容量制御装
置18を有している。可変容量形ポンプ12は、入力軸
22を介して動力源として例えばエンジン20により駆
動される。可変容量形モータ16は、出力軸26を介し
て作業装置24に連結されている。作業装置24は、あ
る機械の作業具または駆動装置などあらゆる形式の装置
とすることができる。油圧システム10は、更に、パイ
ロット流体源30を具備している。パイロット流体源3
0は、油圧システム10内で損失された流体を補給する
と共に、該油圧システム用の加圧された制御流体を提供
するために、タンク32から流体を受け該流体を加圧、
供給する。
【0007】可変容量形モータ16は、管路34、36
を介して可変容量形ポンプ12に従来方式で接続されて
いる。油圧システム10内の圧力を制御するため、およ
び、油圧システム10内の漏れを補うために、典型的な
リリーフ補給装置38が設けられている。リリーフ補給
装置38は管路40、42を介して油圧システム10に
接続されている。管路40は管路34に接続されてお
り、他方の管路42は管路36に接続されている。パイ
ロット流体源30は、パイロット管路44を介してリリ
ーフ補給装置30に接続されている。加圧されたパイロ
ット流体が、逆止弁46、48を介して油圧システム1
0へ供給される。典型的な圧力リリーフ弁50、52が
管路40、42に接続されており、油圧システム10の
管路34、36の各々の最高圧力を制限する。
【0008】制御装置56が油圧システム10に配設さ
れており、可変容量形ポンプ12と可変容量形モータ1
6の容量を制御する。制御装置56はマイクロプロセッ
サ58を備えている。マイクロプロセッサ58は油圧シ
ステムから種々の電気的信号を受信し、この電気的信号
を種々のシステムパラメータに関して処理する。作業者
は、入力制御装置62から電線60を介してマイクロプ
ロセッサ58へ入力指令信号Iを送信する。入力指令信
号Iは、作業装置24が果たすべき作業者の望む作業を
代表している。
【0009】第1の速度センサ64が入力軸22に配設
されている。第1の速度センサ64は可変容量形ポンプ
12の速度を代表する速度信号Rを発生する。速度信号
Rはマイクロプロセッサ58へ電線66を介して送信さ
れる。第2の速度センサ68が出力軸26に配設されて
いる。第2の速度センサ68は、可変容量形モータ16
の出力速度を代表する速度信号Sを発生する。速度信号
Sは、電線70を介してマイクロプロセッサ58へ送信
される。
【0010】制御装置56は、また、パイロット流体源
30と可変容量形ポンプ12の容量制御装置14との間
に配設された第1のソレノイド作動式比例弁(以下、単
に第1のソレノイド比例弁を記載する)86を具備して
いる。第1のソレノイド比例弁86はパイロット管路8
8を介してパイロット流体源30に接続されている。第
1のソレノイド比例弁88は、また、管路90、92を
介して可変容量形ポンプ12の容量制御装置14に接続
されている。第1のソレノイド比例弁86は、更に、管
路94を介してタンク32に接続されている。
【0011】第1のソレノイド比例弁86はバネにより
第1の位置に付勢されている。第1のソレノイド比例弁
が第1の位置にあるとき、パイロット流体源30が可変
容量ポンプ12の容量制御装置14の第1の側に接続さ
れる共に、管路94が容量制御装置14の第2の側に接
続される。
【0012】マイクロプロセッサ58が第1の制御信号
Pを発生し、電線96を介して第1のソレノイド比例弁
86へ送信される。第1の制御信号Pにより、第1のソ
レノイド比例弁86の弁体が前記バネの付勢力に対抗し
て第2の位置に移動する。第1のソレノイド比例弁が第
2の位置にあるとき、可変容量形ポンプ12の容量制御
装置への流体および同容量制御装置からの流体が遮断さ
れる。第1のソレノイド比例弁86は更に第3の位置に
移動することができる。第1のソレノイド比例弁が第3
の位置にあるとき、パイロット流体源30が可変容量形
ポンプ12の容量制御装置14の第2の側に接続される
と共に、容量制御装置の第1の側が管路92、94を介
してタンク32に接続される。容量制御装置14の何れ
かの方向への動作の程度は、第1の制御信号Pの大きさ
に直接的に比例している。
【0013】上記制御装置は、更に、管路90と管路9
2の間に配設された最大圧力遮断弁100を具備してい
る。最大圧力遮断弁100はバネにより第1の位置に付
勢されている。最大圧力遮断弁100が第1の位置にあ
るとき、該弁を横断する連通が遮断される。最大圧力遮
断弁100は、更に、第2の位置へ動作することがで
き、第2の位置にあるとき管路90が管路92に連通す
る。最大圧力遮断弁100は、油圧システム10の最も
高い圧力に応動して上記第2の位置へ動作する。管路4
0、42にレゾルバ弁102が配設されている。油圧シ
ステム10の最高圧力は管路104、106を介して最
大圧力遮断弁100に伝達される。油圧システム10の
最大圧力が所定レベルに到達すると、油圧システムを該
所定の最大圧力レベルに維持しながら、該最大圧力レベ
ルを超過しないように、最大圧力遮断弁100が漸次的
に開いて管路90、92を連通させて可変容量形ポンプ
12の容量を所定レベルに低減する。
【0014】可変容量形モータ16の容量制御装置18
は、バネにより最大容量位置に付勢される共に、パイロ
ット流体源30からの圧力信号に応動して最小容量位置
へ動作することができる。制御装置56は、更に、パイ
ロット流体源30と可変容量形モータ16の容量制御装
置18との間に配設された第2のソレノイド作動式比例
弁(以下、単に第2のソレノイド比例弁と記載する)1
08を具備している。第2のソレノイド比例弁1108
は、管路110を介してパイロット流体源30に接続さ
れ、管路112を介して容量制御装置18の第1の側に
接続され、かつ、管路114を介してタンク32に接続
されている。
【0015】第2のソレノイド比例弁108はバネによ
り第1の位置に付勢される共に、第2の位置に動作する
ことができる。第2のソレノイド比例弁が第1の位置に
あるとき、管路112が管路114に連通し、第2の位
置にあるとき、管路112が管路110、88を介して
パイロット流体源30に連通する。第2のソレノイド比
例弁108は、マイクロプロセッサ58から電線116
を介して第2のソレノイド比例弁108へ送信される第
2の制御信号Mに応答して第2の位置へ動作する。第2
の制御信号Mにより、第2のソレノイド比例弁108は
第1と第2の位置の間で漸次的に動作する。第2の制御
信号Mが大きくなると可変容量形モータ16の容量が低
減される。
【0016】ソレノイド弁120が、管路104と連通
する管路122により油圧システム10の最高圧力信号
に接続されている。ソレノイド弁120は、管路124
を介して容量制御装置18のバネ室に接続され、かつ、
管路126を介してタンク32に接続されている。ソレ
ノイド弁120は、バネにより第1の位置に付勢され、
かつ、第2の位置に動作することができる。ソレノイド
弁120が第1の位置にあるとき、管路122が容量制
御装置18のバネ室に連通し、第2の位置にあるとき、
管路124、126を介して容量制御装置18のバネ室
がタンク32に連通する。ソレノイド弁120は、マイ
クロプロセッサ58から電線128を介して送信された
電気信号Hに応答して第2の位置へ動作する。
【0017】以下、図2を参照して他の実施形態を説明
する。図2には、可変容量形モータ16の変形された容
量制御装置(以下、単に容量制御装置と記載する)18
Aが、変形された第2のソレノイド比例弁(以下、単に
第2のソレノイド比例弁と記載する)108Aと、ソレ
ノイド弁120と共に図示されている。同様の構成要素
には同じ参照番号が付されている。図2に示す本実施形
態による容量制御装置18Aはピストン130を具備し
ている。ピストン130は、可変容量形モータ16内の
容量調節機構に連結されている。容量制御装置18Aの
ピストン130はバネ室133に配設されたバネ132
により最大容量位置に付勢されている。摺動子134が
容量制御装置18内のバネ室133側に摺動自在に配設
されている。摺動子134は管路124を介してソレノ
イド弁120と連通する。摺動子132に作用する管路
124内の加圧流体により、バネ132と共にピストン
130を最大容量位置へ向けて付勢する力が発生する。
第2のソレノイド比例弁108Aは管路112と圧力室
135とを介してピストン130に連通している。圧力
室135はバネ室133の反対側に配設されている。バ
ネ室133は管路136を介して第2のソレノイド比例
弁108Aに接続されている。第2のソレノイド比例弁
108Aはバネにより第1の位置に付勢されている。第
2のソレノイド比例弁108Aが第1の位置にあると
き、ピストン流体源30は管路110、136を介して
バネ室133に連通する。圧力室135は管路112、
114を介してタンク32に接続される。第2のソレノ
イド比例弁108Aは、マイクロプロセッサ58から電
線116を介して送信される第2の制御信号Mに応答し
て第2の位置と、第3の位置へ動作することができる。
第2のソレノイド比例弁108Aが第2の位置にあると
き、管路112、136は、ピストン流体源30および
タンク32から遮断される。第2のソレノイド比例弁1
08Aが第3の位置にあるとき、パイロット流体源30
は圧力室135と連通し、ピストン130およびバネ室
133が管路136、114を介してタンク32に連通
する。
【0018】図3を参照して、最大圧力遮断弁の変形実
施形態を説明する。この変形実施形態による最大圧力遮
断弁100Aは、第1のソレノイド比例弁86と可変容
量形ポンプ12の容量制御装置14の間において管路9
0、92に配設されている。最大圧力遮断弁100Aは
バネにより第1の位置に付勢されている。最大圧力遮断
弁100Aが第1の位置にあるとき管路90、92が連
通する。最大圧力遮断弁100Aは第2の位置に動作す
ることが可能であり、最大圧力遮断弁100Aが第2の
位置にあるとき、管路90、92は管路138を介して
タンク32に連通する。最大圧力遮断弁100Aは、管
路104、106を介して油圧システム10内の最大圧
力に応答して第2の位置に動作する。
【0019】図4を参照して、最大圧力遮断弁の制御の
他の実施形態を説明する。この実施形態では、変形され
た最大圧力遮断弁として2位置式比例弁100Bが管路
88に配設され、変形された第1のソレノイド比例弁8
6Aが、その下流に配設されている。2位置式比例弁1
00Bはバネにより第1の位置に付勢されている。2位
置式比例弁100Bが第1の位置にあるとき、パイロッ
ト流体源30が、該弁を横断して第1のソレノイド比例
弁86Aに連通する。2位置式比例弁100Bは第2の
位置に動作することが可能であり、2位置式比例弁10
0Bが第2の位置にあるとき、パイロット流体源30が
遮断されると共に、第1のソレノイド比例弁86Aへの
加圧された流体が管路138を介してタンク32に連通
する。2位置式比例弁100Bは、油圧システム10が
管路106を介して連通したときに、油圧システム10
の最も高い圧力信号に応答して第2の位置に向けて動作
する。第1のソレノイド比例弁86Aはバネにより第1
の位置に付勢されている。第1のソレノイド比例弁86
Aが第1の位置にあるとき、管路88が管路90と連通
し、管路92がタンク32に連通する。第1のソレノイ
ド比例弁86Aは第2の位置に動作することが可能であ
り、第1のソレノイド比例弁86Aが第2の位置にある
とき、管路88が管路92に連通し、管路90が管路9
4を介してタンク32に連通する。更に、第1のソレノ
イド比例弁86Aは第3の位置に動作することが可能で
あり、第1のソレノイド比例弁86Aが第3の位置にあ
るとき、管路88が遮断され、かつ、管路90、92が
管路94を介してタンク32に連通する。第1のソレノ
イド比例弁86Aは、電線96を介してマイクロプロセ
ッサ58からの第1の制御信号Pに応答して第2と第3
の位置へ動作する。
【0020】本発明の本質から逸脱することなく油圧シ
ステム10の種々の形態を構成することができる。所望
の結果を達成するために、種々の油圧弁装置を使用する
ことができる。
【0021】以下、上記油圧システムの作用を説明す
る。可変容量形ポンプ12は入力軸22を介してエンジ
ン20により駆動され、容量制御装置14が該ポンプか
ら吐出される流量を制御する。機械が動作していないと
き、容量制御装置14はバネにより付勢され中立位置に
ある。該容量制御装置が中立位置にあるとき可変容量形
ポンプは流体を吐出しない。容量制御装置14が図1に
おいて左方へ動作すると、加圧された流体が管路34を
介して可変容量形モータ16へ供給され、該可変容量形
モータ16が一方の方向に回転して出力軸26を介して
作業装置24へ動力が伝達される。可変容量形モータ1
6からの流体は、管路36を介して可変容量形ポンプ1
2へ供給され、このサイクルが継続される。容量制御装
置14が反対方向に動作すると、加圧された流体が可変
容量形ポンプから管路36を介して可変容量形モータ1
6へ供給され、可変容量形モータ16が反対方向に回転
し、出力軸26もまた反対方向に回転する。
【0022】管路112内の圧力信号が消失すると、モ
ータの容量制御装置18は最大容量位置に保持される。
この位置において、可変容量形モータ16は最大トルク
を発生する。可変容量形モータ16の容量制御装置が図
1において右方へ動作するとモータの容量が低減され、
管路34、36の何れか一方を介して供給される所与の
流量に対して出力軸26の回転速度が増加する。可変容
量形モータ16の速度を増加させる、つまり、出力軸2
6の速度を増加させるためには、可変容量形ポンプ12
の容量を増加させるか、或いは、可変容量形モータ16
の容量を低減する。
【0023】油圧システムの分野では周知の通り、損失
した流体は、管路44と、逆止弁46、48と、管路4
0、42とを介してパイロット流体源30からの加圧さ
れたパイロット流体により油圧システム10の管路3
4、36へ補給される。補給流体は容易に油圧回路の低
圧側に流入し、油圧回路への流体の充填が常に保証され
る。同様に、周知のように、所定の圧力レベルを超過す
る管路34、36内の如何なる圧力も圧力リリーフ弁5
0、52により、逆止弁46、48を通過して油圧回路
の低圧側に放出される。
【0024】上記実施形態の構成では、入力軸22と出
力軸26の速度が検知されマイクロプロセッサ58へ送
信される。作業者が入力制御装置62に、ある大きさの
入力を与えると、作業装置24が実行すべき作業の大き
さと量とを示す入力指令信号Iが入力制御装置62から
マイクロプロセッサ58へ送信される。マイクロプロセ
ッサ58は、ポンプの入力軸22およびモータの出力軸
26の各速度信号R、Sを上記所望の入力指令信号Iに
対して比較し、システムパラメータを演算して第1の制
御信号Pを第1のソレノイド比例弁86に出力する。当
初、作業装置24により作業が行われない場合、第1の
ソレノイド比例弁86は第2の位置にあり、容量制御装
置14はバネにより中立位置に付勢されている。このと
き、可変容量形ポンプ12は流体を吐出しない。第1の
制御信号Pが、第1のソレノイド比例弁をその第1また
は第3の位置に動作させるように条件付けると容量制御
装置14の一方の側に加圧された流体が供給される。そ
の結果、可変容量形ポンプ12は、加圧された流体を可
変容量形モータ16へ提供し、出力軸26が回転して作
業装置24に動力が伝達される。出力軸26の速度は第
2の速度センサ68により検知され、速度信号Sがマイ
クロプロセッサ58に送信され、入力軸22の回転速度
を代表する速度信号Rおよび入力制御装置62からの入
力指令信号Iと比較される。入力指令信号Iが満足され
ると、第1のソレノイド比例弁86への第1の制御信号
Pは所与のレベルに維持される。次いで、要求される出
力軸26の回転速度を維持するために、可変容量形モー
タ16への必要な流量を維持するために容量制御装置1
4が所与の位置に保持される。出力軸26の速度が高す
ぎる場合には第1の制御信号Pが修正され、第1のソレ
ノイド比例弁86の位置が変化する。第1のソレノイド
比例弁86の位置の変化により容量制御装置14は中立
位置へ向けて動作し、可変容量形ポンプ12から可変容
量形モータ16への流量が低下する。可変容量形モータ
16への流量が低下することにより、出力軸26の回転
速度が低下する。入力指令信号Iが変化しない限り、マ
イクロプロセッサ58は出力軸26の所望の出力速度を
維持するように第1の制御信号Pの修正を継続する。
【0025】出力軸26をある回転速度にて反対方向に
回転させる場合には、マイクロプロセッサ58からの第
1の制御信号Pは、第1のソレノイド比例弁86が容量
制御装置14を反対方向に動作させるように条件付け
る。これにより、可変容量形ポンプ12からの加圧され
た流体は可変容量形モータ16の他の側へ供給され、回
転軸26が反対方向に回転される。既述したように、出
力軸26の回転速度が検知され入力軸22の回転速度お
よび入力指令信号Iと比較される。その結果、出力軸2
6の出力速度が制御されるように容量制御装置14によ
る可変容量形ポンプ12の所定の吐出量を維持するため
に第1の制御信号Pが調節される。
【0026】入力指令信号Iが、可変容量形ポンプ12
の最大吐出量では達成できる出力速度よりも高い出力速
度を要求している場合には、それ以降、可変容量形モー
タ16の容量を低下させる。更に、第1の制御信号P
は、第1のソレノイド比例弁86が可変容量形ポンプ1
2の容量制御装置14をその最大容量位置に動作させる
ように条件付ける。容量制御装置14が最大容量位置に
あるとき、可変容量形モータ16へは最大流量にて流体
が供給される。可変容量形ポンプ12から可変容量形ポ
ンプ16へのこの最大流量により、出力軸26は可変容
量形モータ16の最大容量にて可能な最高速度で回転す
る。既述の構成では、可変容量形ポンプ12の最大容量
位置は容量センサ76により検知され、マイクロプロセ
ッサ58へ容量信号Dが送信される。可変容量形ポンプ
12の最大容量位置は他の方法にても検知可能である。
例えば、出力軸26により高い速度が要求され、かつ、
ある所定時間その速度がある速度を超えて増加しない場
合には、マイクロプロセッサは時間の経過を検知し、可
変容量形モータ16の容量を変化させ始める。可変容量
形ポンプ12が容量センサ76を備えていない場合で
も、ある短い時間に出力軸26の回転速度が増加し続け
ないときには、マイクロプロセッサは該ポンプが最大容
量位置に達したことを検知することができる。何れかの
状態で、マイクロプロセッサは、可変容量形ポンプ12
を最大容量位置に維持するように第1のソレノイド比例
弁86を条件付ける第1の制御信号Pを維持する。同時
に、第2の制御信号Mが第2のソレノイド比例弁108
に送信され、パイロット流体源30からの加圧されたパ
イロット流体を容量制御装置18に供給するように第2
のソレノイド比例弁108を条件付ける。制御装置18
に作用するパイロット流体により、可変容量形モータ1
6の容量が低減されるように容量制御装置18が動作
し、これにより、既に説明したように、出力軸26の回
転速度が増加する。既述のように、第2の速度センサ6
8が出力軸26の回転速度を監視し、この回転速度を代
表する速度信号Sをマイクロプロセッサ58に送信す
る。出力軸26の出力速度が、入力制御装置62からの
入力指令信号Iにより要求される所望の回転速度となる
と、出力軸26の速度を入力指令信号Iにより要求され
るレベルに制御する位置に容量制御装置18を維持する
位置に、第2のソレノイド比例弁108を維持するよう
に第2の制御信号Mが調節される。出力軸26の速度が
入力指令信号Iにより要求される速度よりも高くなる
と、第2のソレノイド比例弁108が容量制御装置18
への圧力信号を低減するように第2の制御信号Mが調節
される。これにより可変容量形モータ16の容量が増加
され、出力軸26の回転速度が低下する。出力軸26が
適正な速度となると第2の制御信号Mが維持され、こう
して、出力軸26の速度が入力指令信号Iにより要求さ
れる所望のレベルに維持される。
【0027】上述の装置では、可変容量形ポンプ12の
容量制御装置14が、その最小容量位置と最大容量位置
との間で何れかの方向に制御される間、可変容量形モー
タ16の容量制御装置18は、その最大容量位置に保持
される。このように容量制御装置18を確実に最大容量
位置に保持するために、油圧回路の管路34、36から
高い方の圧力がシステム圧力としてレゾルバ102と、
管路104、122とを介して、ソレノイド比例弁12
0を横断し、管路124を介して容量制御装置18のバ
ネ室に付与される。従って、可変容量形ポンプ12の容
量を制御する間、可変容量形モータの容量制御装置18
は、内部に設けられたバネのみならず前記油圧回路から
の加圧された流体によりその最大容量位置に保持され
る。可変容量形ポンプ12が最大容量位置に達し、か
つ、より高い出力軸26の出力速度が要求される場合に
は、マイクロプロセッサ58がソレノイド弁120に電
気信号Hを送信し、ソレノイド弁120が第2の位置へ
動作する。ソレノイド弁120が第2の位置にあると
き、管路124がタンク32に連通し、かつ、管路12
2が遮断される。ソレノイド弁120が第2の位置へ動
作すると、マイクロプロセッサ58が第2のソレノイド
比例弁108に第2の制御信号Mを送信し、可変容量形
モータ16の容量制御装置18が、その最小容量位置に
向けて動作する。この構成では、可変容量形ポンプ12
の容量が最大容量位置に動作するまでは、可変容量形モ
ータ16の容量は変化しない。こうして、出力軸26の
回転速度は、零から最大速度まで連続的に変化させるこ
とが可能である。
【0028】上記装置が作動する間、前記油圧回路の管
路34、36の最大圧力が所定の圧力レベルを超過した
場合、そのうち高い方の圧力がシステム圧力としてレゾ
ルバ102と、管路104、106とを介して選択的に
最大圧力遮断弁100に付与される。これにより最大圧
力遮断弁100が第2の位置へ向けて動作し、管路9
0、92を漸次的に連通させる。管路90、92が連通
すると容量制御装置14に備えられた2つのバネによ
り、可変容量形ポンプ12の容量が低減され、油圧シス
テムの管路34、36内の圧力レベルが低減される。最
大圧力遮断弁を第2の位置へ動作させるために必要な圧
力レベルはリリーフ弁50、52を開くために必要な圧
力レベルよりも僅かに低く設定される。こうして、最大
圧力遮断弁100により可変容量形ポンプ12からの流
量を低減することによりシステム出力が保存される。こ
の構成を備えていない場合には、発生した流れがある圧
力レベルにおいて圧力リリーフ弁50、52を横断して
流通し、エンジン20からの過大出力を無駄に利用する
こととなる。
【0029】図2を参照すると、変形された容量制御装
置18Aが変形された第2のソレノイド比例弁108A
およびソレノイド弁120と共に図示されている。容量
制御装置18Aは、可変容量形モータ16の容量を最小
容量から最大容量まで調節するように作用する。ピスト
ン130はバネ132により可変容量形モータ16をそ
の容量位置に保持する位置に付勢されている。作動中、
第2のソレノイド比例弁108Aはその第1の位置にあ
り、パイロット流体源からの流体は容量制御装置18A
のバネ室133に供給され、バネ132と共にピストン
130を図示する位置に保持するように作用する。同時
に、前記油圧回路の最も高い圧力、すなわち管路122
の圧力がシステム圧力として、ソレノイド弁120を横
断し管路124を介して摺動子134に作用し、可変容
量形モータ16を最大容量位置に保持する位置にピスト
ン130を保持することを更に確実にする。可変容量形
モータ16の容量を低減する場合には、電気信号Hが電
線128を介してソレノイド弁120に送信され、該ソ
レノイド弁120が第2の位置に移動し加圧された流体
が管路124に排出される。それと同時に、または、そ
れに引き続いて、第2の制御信号Mが電線116を介し
て第2のソレノイド比例弁108Aに送信され、該ソレ
ノイド比例弁108Aが第3の位置の方向へ動作し管路
110内の流体が圧力室135に供給される。圧力室1
35内の圧力によりピストン130が図示する位置から
移動して可変容量形モータ16の容量が低減される。可
変容量形モータ16の容量が所望の容量に達すると、第
2の制御信号Mが修正され、第2のソレノイド比例弁1
08Aが第2の位置の方向へ動作する。これにより、ピ
ストン130が所定の位置に保持され、可変容量形モー
タ16の容量が所望の容量に維持される。出力軸26の
速度が高すぎる場合には、第2の制御信号Mが修正さ
れ、第2のソレノイド比例弁108Aを第1の位置の方
向に動作させ、可変容量形モータ16の容量を増加させ
る。内部漏洩があるので、出力軸26の所望の速度を維
持するためには、第2のソレノイド比例弁108Aと連
続的に調節する必要があろう。図2に示す装置は、可変
容量形ポンプ12が最小位置と最大位置との間で変化す
る間、モータの容量を最大容量位置に維持することを更
に確実なものとする。
【0030】図3を参照すると、変形された最大圧力遮
断弁100Aは、図1の最大圧力遮断弁と同様に機能
し、油圧回路の管路34、36の何れかの圧力が所定の
最大圧力レベルを超過したときに、可変容量形ポンプ1
2の容量を低減する機能を有している。図3の装置で
は、最大圧力遮断弁100Aは、システム圧力としての
前記油圧回路の管路34、36内の高い方の圧力信号に
応答して、管路90、92を流通する容量制御装置14
への流れを漸次的に遮断する。管路90、92を流通す
る流れが遮断されると、容量制御装置14内の流体は管
路138を通じて漸次的にタンク32に排出される。最
大圧力遮断弁100Aは、広く開いた位置と、完全にバ
イパスする位置との間で動作することが可能であり、油
圧システム10内の最大圧力が所定の最大圧力レベルを
超過しないことを確実ならしめる。
【0031】図4を参照すると、最大圧力遮断弁の他の
実施形態が図示されている。この構成では、変形された
最大圧力遮断弁としての2位置式比例弁100Bが管路
88に配設されており、管路106を通じて検知された
所定圧力レベルを超過した、システム圧力としての前記
油圧回路の管路34、36内の高い方の圧力に応答し
て、パイロット流体源30からの加圧された流体の流れ
を漸次的に遮断する。この構成では、最大圧力遮断弁1
00Bは、変形された第1のソレノイド比例弁86Aの
上流に配設されている。この変形された第1のソレノイ
ド比例弁86Aは、図1の第1のソレノイド比例弁86
と同様に作用し、電線96を介して送信された第1の制
御信号Pに応答して、可変容量形ポンプ12の容量を最
小位置と最大位置との間で何れかの方向に漸次的に変化
させる。
【0032】既述の説明から明らかなように、この油圧
システムのための制御装置は、複雑なフィードバック機
構や追従サーボ機構を備えることなく、油圧システムに
設けられた油圧回路内の流れに応答して、可変容量形ポ
ンプ12および可変容量形モータ16の容量を効果的に
制御し、所望の出力を作業装置に提供する効果を奏す
る。
【0033】本発明の他の特徴、目的、利点は図面、発
明の詳細な説明および特許請求の範囲から明となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による油圧システムの実施例の略示図で
ある。
【図2】図1の油圧システムの一部の他の実施形態の略
示図である。
【図3】図1の油圧システムの一部の他の実施形態の略
示図である。
【図4】図1の油圧システムの一部の他の実施形態の略
示図である。
【符号の説明】
10…油圧システム 12…可変容量形ポンプ 14…可変容量形ポンプの容量制御装置 16…可変容量形モータ 18…可変容量形モータの容量制御装置 20…エンジン 24…作業装置 30…パイロット流体源 58…マイクロプロセッサ 62…入力装置 64…第1の速度センサ 88…第2の速度センサ 86…第1のソレノイド比例弁 108…第2のソレノイド比例弁
フロントページの続き (72)発明者 ジェリー ディー.マール アメリカ合衆国,イリノイ 61548,メタ モラ,アールアール 5,オーク リッジ (番地なし)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量形ポンプに連結された動力源
    と、前記可変容量形ポンプに連通、接続され所望の入力
    指令に応答して作業装置に出力を提供する可変容量形モ
    ータと、加圧されたパイロット流体源とを有し、前記可
    変容量形ポンプおよびモータの各々が容量制御装置を備
    えて成る油圧システム用の制御装置において、前記制御
    装置は、 前記可変容量形ポンプの入力速度を代表する電気信号を
    発生する第1の速度センサと、 前記可変容量形モータの出力速度を代表する電気信号を
    発生する第2の速度センサと、 前記加圧されたパイロット流体源を前記可変容量形ポン
    プの容量制御装置に選択的に連通、接続してその容量を
    制御可能に変化させる第1のソレノイド比例弁と、 前記加圧されたパイロット流体源を前記可変容量形モー
    タの容量制御装置に選択的に連通、接続してその容量を
    制御可能に変化させる第2のソレノイド比例弁と、 前記第1と第2の速度センサからの電気信号を受信し、
    この速度信号を前記所望の入力信号と既知のパラメータ
    に関して処理し、第1の制御信号を前記第1のソレノイ
    ド比例弁に送信して前記可変容量形ポンプの容量を最小
    容量位置と最大容量位置との間で制御し、かつ、前記入
    力指令による所望の出力速度を得るために第2の制御信
    号を前記第2のソレノイド比例弁に送信して、前記可変
    容量形モータの容量を最小容量位置と最大容量位置との
    間で前記可変形容量ポンプの容量が最大容量位置となっ
    たときにはじめて可変容量形モータの容量を低減するよ
    うに制御するマイクロプロセッサと、 作動中、前記可変容量形ポンプの容量が最小容量位置と
    最大容量位置との間で制御されている間、前記可変容量
    形モータをその最大容量位置に積極的に保持するため
    に、システム圧力を前記可変容量形モータの容量制御装
    置に選択的に負荷する弁装置とを具備する制御装置。
  2. 【請求項2】 前記弁装置はソレノイド弁を具備して成
    り、該ソレノイド弁は、バネによりシステム圧力を前記
    モータの容量制御装置に接続する位置に付勢されてお
    り、前記マイクロプロセッサからの電子信号に応答して
    該ソレノイド弁を横断するシステム圧力を遮断する位置
    に移動可能に形成されている請求項1に記載の制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記制御装置が、更に、前記パイロット
    流体源と前記可変容量ポンプの容量制御装置との間に配
    設された最大圧力遮断弁を具備して成り、該最大圧力遮
    断弁が、前記システム圧力が所定の最大圧力レベルに達
    すると、前記可変容量ポンプの容量を低減、制御するこ
    とにより、前記システム圧力を前記所定の最大圧力レベ
    ルに制限する請求項2に記載の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記最大圧力遮断弁が、前記パイロット
    流体源と、前記第1のソレノイド比例弁との間に配設さ
    れている請求項3に記載の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記最大圧力遮断弁が、前記第1のソレ
    ノイド比例弁と前記可変容量形ポンプの容量制御装置と
    の間に配設されている請求項3に記載の制御装置。
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