JPH11513771A - 負荷検出形出力調整 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、最大押しのけ容積の方向にバイアスがかけられておりかつ設定圧力（２０）の作用を受ける設定装置（７）によってポンプの押しのけ容積を調節することにより、モータ駆動形の、作動ラインに流体を供給する少なくとも１つの可変容量形ポンプ（１）の出力を調整する装置であって、前記設定装置（７）に関連する調整弁（１８）を有し、該調整弁（１８）は、作動ライン内の作動圧力に対応する対抗圧力の作用を受けて、制御圧力が対抗圧力より大きくなると応答し、そして設定装置（７）に作用する設定圧力を、可変容量形ポンプ（１）の押しのけ容積が減少する方向に調整し、作動圧力と出力との積が一定になるように構成した可変容量形ポンプの出力調整装置に関する。また、本発明の装置は、設定装置（７）の設定を検出する装置（２５）を有し、該検出装置（２５）が、設定に比例する設定信号を電子制御ユニット（４０）に供給する。更に、本発明の装置は、圧力制限弁（４２）を有し、該圧力制限弁により、調整弁（１８）内の最大対抗圧力が設定される。電子制御ユニット（４０）は、設定検出器（２５）からの検出した設定信号に基づいて、圧力制限弁（４２）を制御する。また、本発明は、モータ（６）駆動形の、作動ラインに流体を供給する可変容量形ポンプ（１）の出力を調整する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 負荷検出形出力調整 本発明は、請求の範囲第１項の前提部分に記載された、モータ駆動形の、作動 ラインに流体を供給する少なくとも１つの可変容量形ポンプ(variable displace ment pump)の出力を調整する装置、および、請求の範囲第６項の前提部分に記載 された、モータ駆動形の、作動ラインに流体を供給する可変容量形（容積形）ポ ンプの出力を調整する方法に関する。 第２図には、ドイツ国特許第44 05 234号（本願請求の範囲の前提部に記載の 発明は該ドイツ国特許の発明に基づいている）に開示された出力調整装置が示さ れている。第２図に示す例えば斜板(swash plate)構造のアキシャルピストンポ ンプのような可変容量形ポンプ１、２は、それぞれの作動ライン３を介して、例 えばエキスカベータ(excavator)の走行駆動装置およびエキスカベータ駆動モー タ等のそれぞれの消費装置（図示せず）に連結され、かつそれぞれの吸込みライ ン４を介して、タンク５に連結されている。２つの可変容量形ポンプ１、２は、 例えば内燃機関のような共通駆動モータ６により駆動され、同じ回転速度で回転 する。ポンプ１、２の押しのけ容積を変えることができるようにするため、それ ぞれの設定装置が設けられており、各設定装置は２つの単動形ハイドロリック(h ydraulic)（または油圧式）設定シリンダ７、８を有している。 各設定シリンダ７、８内には設定ピストン９が変位可能に配置されており、該 設定ピストン９は、ピストンロッド１０を介して、それぞれの可変容量形ポンプ １、２の設定部材１１、１２に連結されている。各設定ピストン９は、それぞれ の設定シリンダ７、８において、ピストンロッド１０とは反対側の、大きい方の ピストン面および圧力チャンバ１３に境を接している。設定シリンダ７の圧力チ ャンバ１３は、それぞれの設定圧力ライン１４を介して、それぞれの可変容量形 ポンプ１、２に関連する作動ライン３に連結されている。これらの作動ライン３ は、それぞれの圧力ライン１５を介して設定シリンダ８の圧力チャンバ１３に通 じている。圧力チャンバ１３内にはそれぞれの圧縮ばね１６が配置されており、 該圧縮ばね１６は、可変容量形ポンプ１、２の斜板に作用しており、それぞれの 作動ライン３からそれぞれの圧力ライン１５を介して取り出される作動圧力によ り適当に補助されると、ピストン９、ピストンロッド１０および設定部材１２を 介して、可変容量形ポンプを最大押しのけ容積の方向に押圧する。設定シリンダ ７のピストンロッド１０とは反対側の設定ピストン９のピストン面は、設定シリ ンダ８内に配置された設定ピストン９のピストン面より大きいため、可変容量形 ポンプ１、２の作動中に、設定圧力ライン１４を介して設定シリンダ７の圧力チ ャンバ１３内に設定圧力として発生する作動圧力は、それぞれの可変容量形ポン プ１、２の斜板を、ピストン９およびピストンロッド１０を介して最小押しのけ 容積の方向に調節する。設定シリンダ７の圧力チャンバ１３のそれぞれの調節ス トッパ１７は、可変容量形ポンプ１、２の最大押しのけ容積を異なる値に制限す べく機能する。 設定圧力ライン１４にはそれぞれの調整弁１８が配置されており、該調整弁１ ８は、これらのライン１４を、それぞれの作動ライン３に通じるそれぞれの設定 圧力ラインセクション１９と、それぞれの設定シリンダ７に通じるそれぞれの設 定圧力ラインセクション２０とに分割する。各調整弁１８は、連続的に調節可能 な３／２ポート方向制御弁として構成され、かつ設定圧力ラインセクション１９ 、２０への２つの作動連結部と、タンク５（該タンクには、それぞれの可変容量 形ポンプ１、２の漏洩オイルライン２２が開口している）に通じる逃がしライン ２１への１つの作動連結部とを有している。第１図に示す初期位置では、設定圧 力ラインセクション１９への作動連結部が閉塞されており、一方、他の作動連結 部は開放している。各設定圧力ラインセクション１９から、制御圧力ライン２３ が、関連調整弁１８の制御連結部に通じており、かつ、設定圧力ラインセクショ ン２０および逃がしライン２１への作動連結部が開放されかつ残余の作動連結部 が閉塞される一端位置の方向への弁１８の調節を可能にしている。 ２つの可変容量形ポンプ１、２の総合出力調整を行なう装置は、２つの電気制 御要素２４と、２つの測定値インジケータ２５と、電子制御ユニット２６と、こ れらに関連する所望値設定装置２７とからなる。 電気制御要素２４はそれぞれ、力調整形比例磁石(force-regulated proportio nal magnets)として構成され、かつ制御圧力に対して作用する対抗圧力を発生さ せる目的で制御弁１８の１つと関連している。電気制御要素２４は、それぞれの 制御信号ライン２８を介して電子制御ユニット２６に接続されている。 測定値インジケータ２５はホール角センサとして構成されており、該センサは 、可変容量形ポンプ１、２のそれぞれの設定押しのけ容積を検出する目的で、そ れぞれの設定シリンダ７のピストンロッド１０と関連しておりかつそれぞれの信 号ライン２９を介して電子制御ユニット２６に接続されている。 電子制御ユニット２６はマイクロコンピュータとして構成されており、該マイ クロコンピュータのメモリ部分には、第４図に示す特性ラインＫＬ_gが記憶され ている。この特性ラインは、可変容量形ポンプの押しのけ容積Ｖと作動圧力ｐと の関係を表すが、事実は一般にトルクまたは出力調整についてのものであるため 、以下の記載ではトルク特性ラインと呼ぶことにする。本発明の例示実施例では 、２つの可変容量形ポンプ１、２、従ってこれらのトルク特性ラインは同一であ り、従ってこれらの特性ラインのうちの一方の特性ラインのみがマイクロコンピ ュータ２６のメモリ部分に記憶される。 トルク特性ラインＫＬ_gの下の面積ｐ×Ｖは、各押しのけ容積Ｖまたは各作動 圧力ｐに対して一定であり、この例示実施例では駆動モータ６の全駆動モーメン トに等しい。トルク特性ラインＫＬ_g上の点Ｐは、いわゆる出発範囲（ＫＬ_gの垂 直セクション）から調整範囲（ＫＬ_gの双曲線セクション）への移行部を示し、 その座標値は、全駆動モーメントを伝達する（または伝達しようとする）可変容 量形ポンプ１または２に関連する制御弁１８での対抗圧力の所望値に対応する。 かくして、点Ｐの座標値は、この可変容量形ポンプにより伝達される最大トルク （すなわち、この場合には、駆動モータ６の全駆動モーメント）にも対応する。 各場合において他方の可変容量形ポンプと関連する調整弁での対抗圧力の所望値 は、この他方の可変容量形ポンプに連結された消費ユニットの駆動により駆動モ ータ６が過負荷されることを防止するため、ゼロに設定される。 これらの２つの対抗圧力の合計所望値、従って２つの可変容量形ポンプ１、２ のトルクの総和（この総和は、駆動モータ６の全駆動モーメント以下であっても よい）は、同様にマイクロコンピュータ２６のメモリ部分に記憶され、かつ所望 値設定装置により任意レベルの所望値に分割される。 このシステム、特に、消費ユニットの圧力差を方向制御弁を介して一定にする ように調整するいわゆる負荷検出システムでは、調整システムが規則的振動を非 常に受け易いという問題がある。これらのシステム決定形振動（system-determi ned oscillation）は、慣用的なハイドロリックまたは油圧式調整システムでは 減衰させることが困難である。 従って本発明の目的は、特に、いわゆる負荷検出調整システムでの可変容量形 ポンプを備えた調整回路の振動を簡単な方法で低減させることにある。 上記目的は、請求の範囲第１項または第６項に記載の特徴により達成される。 かくして本発明によれば、請求の範囲第１項の前提部分に記載の装置であって 、圧力制限弁が更に設けられており、該圧力制限弁により、調整弁内の最大対抗 圧力が設定される構成の装置が提供される。電子制御ユニットは、検出した設定 信号に基づいて圧力制限弁を制御する。 電子制御ユニットは、一定ポンプ出力時の特性ライン（作動圧力ｐと流量Ｑと の関係）、および調整弁に作用する関連対抗圧力を計算でき、所望のポンプ出力 に対応する特性ラインを選択できる。 好ましくは、可変容量形ポンプを駆動するモータの回転速度を検出する回転速 度センサが設けられ、所定の回転速度限度が達成されないときは、前に選択した 特性ラインより小さいポンプ出力に対応する特性ラインを選択する。 圧力制限弁は、電子制御ユニットが故障した場合に、調整弁内に最大許容対抗 圧力を許容できるように構成され得る。 電子制御ユニットの調整パラメータの適宜変更は、油圧オイルの温度を検出す る装置により行なうことができる。 本発明の他の態様によれば、請求の範囲第６項の前提部分に記載の方法が提供 される。本発明の方法により、設定信号に基づいて、電子制御ユニットにより制 御信号が発生され、該制御信号は圧力制限弁に供給される。圧力制限弁により、 調整弁内の最大対抗圧力が設定される。 電子制御ユニットでは、一定ポンプ出力時の特性ライン、すなわち、作動圧力 ｐと送り出し流量Ｑとの関係、および調整弁に作用する関連対抗圧力が計算され 、次に、所望のポンプ出力に対応する特性ラインが選択される。 回転速度センサが、可変容量形ポンプを駆動するモータの回転速度を検出し、 所定の回転速度限度が達成されないときは、前に選択した特性ラインより小さい ポンプ出力に対応する特性ラインが選択される。 回転速度センサが故障した場合には、より小さなポンプ出力に対応する特性ラ インが自動的に選択される。 調整弁内の最大対抗圧力は、調整弁の方向制御作用中の対抗圧力の一時的変化 が所定の変化速度を超えないように選択される。 電子制御ユニットが故障した場合には、調整弁内に最大許容対抗圧力が許容さ れる。 調整弁内の最大対抗圧力は、可変容量形ポンプの出力の一時的変化が所定の変 化速度を超えないように選択される。 油圧オイルの温度が検出され、これに対応して、電子制御ユニットの調整パラ メータが適宜変えられる。 設定装置の設定は、設定信号に基づいて、所定の時間長さに亘って記録され、 該記録に基づいて前記調整パラメータが変えられる。 本発明は、添付図面を参照して述べる例示実施例についての以下の説明から一 層良く理解されよう。 第１図は、本発明による装置の一例示実施例すなわち本発明による方法を実施 する装置を示す図面である。 第２図は、可変容量形ポンプの既知の出力調整システムを示す図面である。 第３図は、圧力制限弁の特性ラインを示すグラフである。 第４図および第５図は、電子制御ユニットに記憶される特性フィールドすなわ ち特性ラインを示すグラフである。 第１図には、本発明の一例示実施例が示されている。第２図に関連して既に説 明した構成部品については、第２図に使用した参照番号と同じ参照番号が使用さ れている。第１図は可変容量形ポンプ１を駆動するモータ６を示している。もち ろん、本発明は、第２図に関連して説明したような、複数の可変容量形ポンプが １つのモータにより駆動される構成のハイドロリック（または油圧式）システム にも適用できる。従って第１図に示したシステムは、任意の組合せが可能なユニ バーサルユニットを表す。 第１図に示す例示実施例では、ポンプ調整弁１８は、いわゆる負荷検出システ ムに配置される。これにより、調整弁１８は、ハイドロリック（または油圧式） 装置の効率を高めるため、消費ユニット３の上流側の方向制御弁４６の前後の圧 力差を一定に維持する機能を有する。複数の消費ユニットの場合には、最大負荷 圧力が考慮されかつ可変容量形ポンプ１の圧力がこれに適用される。負荷検出調 整機能は次のように発揮される。すなわち、ライン４５内の消費ユニット圧力が 増大すると、これにより、調整弁１８の主ピストンが左方に変位される。かくし て、ライン２３とライン２０との連結が確立され、これにより設定装置７の設定 圧力が増大され、可変容量形ポンプ１の斜板揺動角が増大（swinging out）され る。かくして、消費ユニット圧力が増大すると、消費ユニットの方向制御弁４６ の上流側のシステム圧力も増大する。 逆に、ライン４５内の消費ユニット圧力が低下すると、調整弁１８の主ピスト ンが右方に変位される。かくして、ライン２１とライン２０とが連結され、これ により可変容量形ポンプ１の斜板揺動角が減少（swung in）され、消費ユニット ３の方向制御弁４６の上流側のシステム圧力が低下する。かくして、方向制御弁 ４６の前後の圧力降下が一定に維持される。 本発明によれば、更に、揺動角デテクタ２５が設けられている。該揺動角デテ クタ２５は、可変容量形ポンプ１の揺動角を検出して、揺動角に比例する信号を 電子制御ユニット４０に供給する。電子制御ユニット４０は、可変容量形ポンプ の特性フィールドすなわち複数の特性ライン（第４図）、すなわち、一定ポンプ 出力の作動圧力ｐと流量Ｑとの関係、および調整弁１８に作用する関連対抗圧力 を計算し、そして適宜それを記憶する。この特性フィールドは、第４図に示すよ うに、任意に変位させることができる。すなわち、所望のポンプ出力に対応する 特性ラインは、電子制御ユニットにより選択される。第４図に示すように、特定 の特性ラインの選択は、調整弁１８の最大許容対抗圧力の変化により行なわれる 。電子制御ユニット４０は、制御信号を圧力制限弁４２に送る。調整弁１８の制 御 チャンバ内の圧力が、圧力制限弁４２により予め選択された最大圧力を超えると 、圧力制限弁４２内のコーンが開き、オイルがライン４５からタンク５に放出さ れる。かくして、調整弁１８の制御チャンバ内の圧力が制限される。かくして、 調整弁１８の主ピストンが右方に変位され、ライン２３とライン２０とが連結さ れ、可変容量形ポンプ１が戻り揺動し、消費ユニット３の方向制御弁４６の入力 に所望の最大システム圧力が確立される。かくして、負荷検出調整に、電気的に 制御可能な圧力遮断が重畳されるポンプ制御が行なわれ、これにより、電子制御 ユニット４０により次のような種々の機能が実現される。 ・特性ラインを選択することにより、可変容量形ポンプ１の出力を変化できる 。 ・圧力制限弁４２により遮断される圧力を変化できる。従って、例えば、250 バールで作動しかつ２８０バールで走行することができる。 ・可変容量形ポンプ１を駆動するモータ６の回転速度を検出するセンサ４３が 設けられておりかつこの回転速度信号が電子制御ユニット４０に供給されるため 、圧力制限弁４２は、モータ６が過負荷の場合には、設定ポンプ１の出力を低下 させ、従って駆動モータ６をより好ましい回転速度範囲にするように、電子制御 ユニット４０により制御される。 ・回転速度センサ４６が故障した場合には、ポンプ１の出力が低下するように 自動的に制御される。 ・方向制御弁４６の上流側のシステム圧力の増大速度を、所定値に制限できる 。 ・電子制御ユニット４０が明らかに故障した場合には、可変容量形ポンプは、 圧力制限弁４２の設定ねじ４７の設定によってのみ決定される最大圧力に自動的 に移行する。 ・揺動角センサ２５からの設定信号は、予め選択できる時間長さに亘って、例 えば、電子制御ユニット４０のメモリ４１に記憶される。従って、調整システム の振動が記録から明らかな場合には、電子制御ユニット４０の調整パラメータを 適宜変えることができる。 ・上記とは別に、または上記に加え、例えばタンク５内の油圧オイルの温度は 温度線さ４４により検出でき、タンク５内の油圧オイルの温度が許容できない温 度に上昇した場合には、対応して、電子制御ユニット４０の調整パラメータを適 宜変えることができる。 第１図には、１つのモータ６が１つのポンプ１のみを駆動するユニットが示さ れている。しかしながら、参照番号によっても示されるように、本発明による原 理は、例えばドイツ国特許第44 05 234 号に記載された総合出力調整の場合のよ うに、１つのモータにより制御される複数の可変容量形ポンプを備えたシステム にも容易に適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オーベルトリフター ベルント ドイツ連邦共和国 デー−97854 シュタ インフェルト リードビーゼン（番地な し) (72)発明者 ツー ホーヘンローエ フェリックス ドイツ連邦共和国 デー−97816 ロール ／マイン ブッフェンシュトラーセ 16 【要約の続き】 設定信号に基づいて、圧力制限弁（４２）を制御する。 また、本発明は、モータ（６）駆動形の、作動ラインに 流体を供給する可変容量形ポンプ（１）の出力を調整す る方法に関する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．最大押しのけ容積の方向にバイアスがかけられておりかつ設定圧力（２０ ）の作用を受ける設定装置（７）によってポンプの押しのけ容積を調節すること により、モータ駆動形の、作動ラインに流体を供給する少なくとも１つの可変容 量形ポンプ（１）の出力を調整する装置であって、前記設定装置（７）に関連す る調整弁（１８）を有し、該調整弁（１８）は、作動ライン内の作動圧力に対応 する対抗圧力の作用を受けて、制御圧力が対抗圧力より大きくなると応答し、そ して設定装置（７）に作用する設定圧力を、可変容量形ポンプ（１）の押しのけ 容積が減少する方向に調整し、作動圧力と出力との積が所定値に対応するように し、設定装置（７）の設定を検出する装置（２５）を更に有し、該検出装置（２ ５）が、検出された設定に比例する設定信号を電子制御ユニット（４０）に供給 するような出力調整装置において、 圧力制限弁（４２）が設けられており、該圧力制限弁により、調整弁（１８） 内の最大対抗圧力が設定され、 前記電子制御ユニット（４０）が、検出した設定信号に基づいて、圧力制限弁 （４２）を制御することを特徴とする可変容量形ポンプの出力調整装置。 ２．前記電子制御ユニット（４０）は、特性ラインすなわち、一定ポンプ出力時 の作動圧力ｐと流量Ｑとの関係、および調整弁（１８）に作用する関連対抗圧力 を計算でき、所望のポンプ出力に対応する特性ラインを選択できることを特徴と する請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．前記可変容量形ポンプ（１）を駆動するモータの回転速度を検出する回転速 度センサが設けられており、所定の回転速度限度が達成されないときは、前に選 択した特性ラインより小さいポンプ出力に対応する特性ラインを選択できること を特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．前記圧力制限弁は、電子制御ユニット（４０）が故障した場合に、調整弁（ １８）内に最大可能対抗圧力を許容するように構成されていることを特徴とする 請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の装置。 ５．調整パラメータを適宜変えることができるようにするため、油圧オイルの温 度を検出する装置が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項 のいずれかに記載の装置。 ６．最大押しのけ容積の方向にバイアスがかけられておりかつ設定圧力（２０） の作用を受ける設定装置（７）によってポンプの押しのけ容積を調節することに より、モータ駆動形の、作動ラインに流体を供給する可変容量形ポンプ（１）の 出力を調整する方法であって、前記設定装置（７）に関連する調整弁（１８）を 有し、該調整弁（１８）は、作動ライン内の作動圧力に対応する対抗圧力の作用 を受けて、制御圧力が対抗圧力より大きくなると応答し、そして設定装置（７） に作用する設定圧力を、可変容量形ポンプ（１）の押しのけ容積が減少する方向 に調整し、作動圧力と出力との積が所定値に対応するようにし、設定装置（７） の設定が検出されかつ検出された設定に比例する設定信号が電子制御ユニット（ ４０）に供給される出力調整方法において、 ・設定信号に基づいて、電子制御ユニット（４０）により制御信号が発生され 、 ・制御信号が圧力制限弁（４２）に供絵され、 ・圧力制限弁（４２）により、調整弁（１８）内の最大対抗圧力が設定される ことを特徴とする可変容量形ポンプの出力調整方法。 ７．前記電子制御ユニット（４０）は、特性ライン、すなわち、一定ポンプ出力 時の作動圧力ｐと流量Ｑとの関係、および調整弁（１８）に作用する関連対抗圧 力を計算し、所望のポンプ出力に対応する特性ラインを選択することを特徴とす る請求の範囲第６項に記載の方法。 ８．回転速度センサが、前記可変容量形ポンプを駆動するモータの回転速度を検 出し、所定の回転速度限度を超えると、前に選択した特性ラインより小さい出力 に対応する特性ラインが選択されることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の 方法。 ９．前記回転速度センサが故障した場合には、より小さなポンプ出力に対応する 特性ラインが自動的に選択されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方 法。 10．前記調整弁（１８）内の最大対抗圧力は、調整弁（１８）の調整作用中の対 抗圧力の一時的変化が所定の変化速度を超えないように選択されることを特徴と する請求の範囲第６項〜第９項のいずれかに記載の方法。 11．前記電子制御ユニット（４０）が故障した場合には、調整弁（１８）内に最 大可能対抗圧力が許容されることを特徴とする請求の範囲第６項〜第１０項のい ずれかに記載の方法。 12．前記調整弁（１８）内の最大対抗圧力は、可変容量形ポンプ（１）の出力の 一時的変化が所定の変化速度を超えないように選択されることを特徴とする請求 の範囲第６項〜第１１項のいずれかに記載の方法。 13．タンク内の油圧オイルの温度が検出され、電子制御ユニット（４０）の調整 パラメータが適宜変えられることを特徴とする請求の範囲第６項〜第１２項のい ずれかに記載の方法。 14．前記設定装置（７）の設定は、設定信号により、所定の時間長さに亘って記 録され、該記録に基づいて前記調整パラメータが変えられることを特徴とする請 求の範囲第６項〜第１３項のいずれかに記載の方法。