JPS61501220A - 荷重応答システム - 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】 本発明は一般的に荷重応答流体動力及び制御システムに関し、このシステムにお いてはポンプからの流出はポンプの吐出圧力と最大システム荷重圧力とのあいだ に一定の圧力差を維持するよう自動的に変えられる。　−より詳しく言えば、本 発明は荷重応答流体動力及び制御システムに関し、このシステムにおいてはポン プの流れはバイパス制御によって変えられる。

さらによシ詳しい態様においては、本発明は荷重応答流体動力及び制御システム に関し、このシステムに　−おいてはシステム・ポンプからの流出はポンプを駆 動する原動機の回転速度の変動によって変えられる。

荷重応答流体動力及び制御システムは非常に望ましい、何故ならばそれはシステ ム流量の正確で的確な比例した制御を与えるからである。そのようなシステムは 、通常定速で駆動されノ・スラ（Ｈａｓｓｌｅｒ　）の米国特許第３．４８８， ９５３号に記載のようなバイパス型の出力流量制御装置を備えた安価な固定押し のけ容量のシステム・ポンプを使用することができる。そのようなシステムは低 いコストで優れた性能を与えるが、高圧において低いシステム流量を利用する効 率サイクルでは特に比較的に非効率である。この欠点はパーシック（Ｂｕｄｚｉ ｃｋ　）の米国特許第３，４４４．６８９号に記載のシステムによって克服され ることができる。この特許においてはポンプの流れ出力は荷重圧信号に応じてポ ンプの押しのけ容積の変化によって変えられる。そのようなシステムは非常に効 率がよいが、それが可変押しのけ容積ポンプを使うので、それは比較的に高価に よって本発明の主たる目的は、固定押しのけ容積ポンプを利用して、高い効率で コストの低い荷重応答システムを提供することでちり、このシステムの流れ出力 は、より高いポンプ流量の範囲内では、荷重圧力信号に応答して、ポンプを駆動 する原動機の速度の変化によって制御される。

本発明のもう１つの目的は、原動機の最小アイドリング速度と関連するよシ低い ポンプ流の範囲ではポンプの流出が荷重圧力信号に応答して、バイパス流制御に よって変えられる、高い効率でコストの低い荷重応答システムを提供することで ある。

ポンプの吐出圧力と最大システム荷重圧力のあいだに一定の圧力差を維持するた め、ボ／ゾの回転速度の変化によって固定押しのけ容積ポンプの流出を変えるこ とは本発明のさらに別の目的である。

ポンプの低い回転速度の範囲内において固定押しのけ容ａＦポンプの流出を変え るために、バイパス流量コントロールを設け、また前記バイパス流量制御装置を 働かなくし・ポンプの流量をよシ大きい２ンプ流量と関連するポンプのより大き い回転速度の範囲において１ポンプの回転速度の変化によってポンプの流出を制 御することは本発明のさらに別の目的である。

バイパス流量制御からの制御出力に応じる固定押しのけ容積ポンプの可変速度制 御装置を設けることは本発明のさらに別の目的である。

ポンプの回転速度が低下させられているあいだ、流量制御の突然の低下と関連す る流量ぎ−クを散らすことは本発明のさらに別の目的である。

簡単に言えば、本発明の上記の及び他の追加の目的と利点は、固定押しのけ容積 ポンプの新規で高能率の流量を変える制御を設けることによって達成され、この 制御においては、ポンプのアイドリング速度範囲で、低い馬力水準で、よシ低い 効率のバイパス流量制御が使用され、一方よシ大きい馬力出力に等しいよシ高い ポンプ速度の範囲内では、ポンプの流れ出力は、ポンプの回転速度を変えるこ去 によって非常に効率よく制御される。ポンプの流出は、制御操作の２つの形態に おいて変えられて、荷重応答システムの特徴であるポンプの吐出圧力と最大シス テム荷重圧力のちいだく一定の圧力差を維持する。

本発明のさらに追加の目的は、添附図面に示され以下の詳細な記載に示される本 発明の好適な実施例によって明らかになるであろう。

図面の説明 第１図は図式で示した油圧システム、荷重信号伝達回路、信号発生回路、原動機 速度制御装置、原動機・機械的駆動装置、固定押しのけ容積ポンプ及びシステム 貯水槽の長手方向の断面図： 第２図は差圧バイパス流れ制御装置と原動機速度の制御装置及び漏洩流制御装置 の長手方向の断面図で、油圧システム、荷重信号伝達回路、原動機速度制御装置 、原動機、機械的駆動装置、固定押しのけ容積ポンプとシステムの貯水槽を図式 的に示した図；第６図は本質的には第１図の配置の図で、油圧システムの部品は よシ詳細に示され方向制御弁の部分的長手方向断面図を含む図である。

好適な実施例の記載 さて、第１図を参照して、一般に１０で示す荷重応答バイパス弁アセンブリの１ つの実施例は固定押しのけ容積−ン７’１１と略図で示される荷重応答システム １２０間に置かれ、図式的に示される感知回路１３を備える。荷重感知回路１３ は線１４を通ってバイパス弁１０に最大荷重圧力信号を伝達する働きをする。機 械的駆動装置１６を経て原動機１５によって駆動される固定押しのけ容積ポンプ １１はバイパス弁１００入口芯１８に吐出線１７によって接続されている。バイ パス弁１０は次いで荷重応答システム１２に接続されている。バイパス弁１０は 円形穴２０を設けたハウジング１９を有し、円形穴２０は絞シ端２２ａに絞る絞 シスロット２２を備えたバイパス・スプール２１を滑動可能に案内し、絞シ端２ ２ａは入口芯１８と排出芯２３の間のバイパス流を絞シによって制御している。

バイパス・スプール２１は円形穴２０に対して空間２４と２５を画定する。空間 ２５は線２６と線２７によって入口芯１８と接続し、よって−ンプ１１の吐出圧 力と直接連絡している。空間２４は線２４によって　′荷重応答システムの最大 荷重圧力に接続し、またバイパス・スプール２１を入口芯１８と排出芯２３のあ いだの連絡が中断される位置に向かって圧している制御ばね２８を含む。バイパ ス・スプール２１には延長部２９・が設けられ、この延長部２９は位置信号発生 器ばね３２によって図示の位置に向かって圧される。位置信号発生器３１は信号 伝達機構３３を経て原動機１５の速度制御器３４に接続される。ボ／ゾ１１と荷 重応答システム１２は周知の方法によってシステム貯水槽３５につながれでいる 。

第２図を参照して、第１図と第２図の類似の構成部材は同じ数字によって表わさ れる。一般に３６で示すバイパス弁は固定押しのけ容積ポンプ１１と、バイパス 弁３６に最大荷重圧力信号を伝達する働きをする図成約に示される荷重感知回路 １３を設けた図式的に示される荷重応答システム１２との間に置かれる。ポンプ １１は線１７と線３７を経て芯１８に接続し、芯４０は次いで線４１によって一 般に４２４てよって表わされる作動する制御器に接続する。作動する制御器°　 ４２は円形穴４４の中に滑動可能に案内され、またばね４５によって圧されてい るピストン４３を備えて空間４６と４７を画定する。空間４６は線１７．３７及 び４８によってポンプの吐出圧力に接続する。空間４７は線４１によって制御芯 ４０と接続し、また線４９によって一般に５０で表わされる一定漏洩制御器に接 続する。一定漏洩制御器５０は円形穴５２の中に案内される測定スプール５１を 備える。円形穴５２は空間５３．５４及び５５を画定する。測定スプール５１は ばね５６によって圧され、また絞りスロット５γと測定オリフィス５８を備える 。

さて第３図を参照して、第１図、第２図及び第３図の類似の構成部材は同じ数字 によって表わされる。図式的に示される第１図と第２図の荷重感知回路１２は第 ３図において詳細に示されまた荷重Ｗを制御する流体動力作動装置５９、一般に ６０で表わされる方向制御弁及びもう１つの図式的に示される荷重応答システム ６１から成立する。方向制御弁６０は絞りスロット５６を設けた方向制御スプー ル６４を円形穴６３とともに滑動可能に案内するハウジング６２を備える。方向 制御スプール６４は入口芯６６を荷重芯６７と選択的に互いに接続させている。

荷重圧力感知ボート６８は線６９、シャトル弁７０及び線１４によって空間２４ に接続する。シャトル弁７０は又線７１によって荷重応答システム６１の荷重感 知回路と接続する。方向制御弁６０の入口芯６６は線７２と荷重阻止器７３によ って入口芯１８と接続し、入口芯１８は次いで線７４と荷重阻止器７５によって 荷重応答システム６１に接続する。

さて第１図に返って、荷重応答システム１２ば、この技術において周知のように 、システム荷重を制御するいくつかの流体動力作動装置から成り立つことができ 、各作動装置は次いで荷重感知ボートを備える荷重応答方向制御弁によって制御 される。そのような荷重感知ボートからの荷重圧力信号は荷重感知回路によって 接続され、荷重感知回路はこの技術において周知のやυ方で一連の逆止め弁によ って最大荷重圧力信号をポンプ流制御装置に伝達する。そのような最大荷重圧力 信号は荷重感知回路１３から線１４を通って荷重応答バイパス弁１０に伝達され る。バイパス弁１０のバイパス・スプール２１は一端において空間２４の中の最 大システム荷重圧力とげね１８の圧す力とを受け、一方他の端では空間２５内の ポンプ吐出圧力によって生じた力を受ける。周知のやシ方で、これらの力を受け るあいだ、バイパス・スプール２１は自動的にある絞り位置をとるでちろう。こ の位置では、それは絞シスロット２２によって入口芯１８と排出芯２３の間のバ イパス流れを絞ってポンプ吐出圧力と最大システム荷重圧力との間に一定の圧力 差を維持するであろう。

この技術において周知のようにこの一定圧力差はばね２８の前の荷重に比例する であろう。荷重応答システム１２の流れの要求が上がるときは、バイパス・スプ ール２１は左から右に動き、漸進的にょシ小さいバイパス流れに絞るであろう。

荷重応答システム１２の流水要求が固定押しのけ容積ポンプ１１の出力に等しい ならば、絞り端２２ａは入口芯１８を排出芯２３から孤立させ、またポンプ１１ の一杯の流れは荷重応答システム１２に注がれるであろう。

これらの条件のもとて固定押しのけ容積ポンプ１１が機械的駆動装置１６を通っ て原動機１５によってその最小の即ちアイドリング速度で駆動されると仮定しよ う。荷重応答システム１２の流れ要求へのどのような増加でも、ポンプ１１の流 れ出力を越えることによって空間２５内のポンプ吐出圧力を自動的に低下させる であろう。バイパス・スプール２１は、ばね２８に圧されておシ、左から右に、 延長部２９が作動棒３０と係合するであろう位置までさらに移動するであろう。

作動棒３０の変位は、位置信号発生装置３１によって、比例した制御信号を発生 し、制御信号は信号伝達機構３３を通って原動機１５の速度制御装置３４に伝達 されるであろう。位置信号発生装置３１は機械的タイプ・流体動力タイプ又は電 気的タイプであることができまたそれは作動棒３０の変位に比例した制御信号を この技術において周知であるどのようなタイプでもあることのできる信号伝達機 構３３を通って速度制御装置３４に伝達するであろうことに注目されたい。原動 機１５は内燃機関または可変速度電気モータであることができ、速度制御装置３ ４は、信号に比例して外部の制御信号に応じて原動機の回転速度を比例して変え る　゛ことができ、またどのような特定の水準にでもその速度を維持することが できるどのようなタイプであってもよい。よって、一度最小アイＩ’　１，１ン グ速度に駆動されているポンプ１１の最大流れ容量に到達したならば、バイパス 弁１０のバイパス作用は停止し、ポンプの吐出圧力と最大システム荷重圧力のあ いだの圧力差の制御はポンプの回転速度の変動によって達成される。以上におい て説明したやり方で、作動棒３０の左から右への変位することは原動機とポンプ の回転速度を最小のアイドリング速度から最大速度に漸時増加させるであろう。

よって、原動機１５のアイドリング速度に等しい小さいポンプの流れの領域では 、荷重応答システム１２に流される流れはバイパス弁１０のバイパス作用によっ て調整されてポンプ吐出圧力と最大システム荷重圧力とのあいだに比較的に一定 した圧力差を推持する。ポンプのアイドリング速度に等しい速さよシ速い流れの 範囲では、この圧力差は原動機の回転速度の変化によって起きるポンプの流れ出 力の変動によって比較的一定に維持される。何故ならば固定押しのけ容積ポンプ の出力流れはその回転速度に直接比例するからである。

この技術において周知のように、バイパス操作によるポンプ流れの制御は比較的 に非効率であって流れ動力エネルヂの大きな量が熱に変換される。他の一方回転 速度の変化によるポンプ流れ出力の変動は極めて効率が高い。何故ならば流れ出 力は何等絞られることがないからである。

原動機のアイドリング速度がその最大の使用速度の２５チであると想定しよう。

すると非効率なバイパス制御はシステムの小さい罵力範囲内で使用されるだけ制 御は固定押しのけ容積ポンプの回転速度制御によって最も効率よく達成される。

第１図のシステムにおいては、アイドリング速度に等しい一ンプ流れよシ速いポ ンプ流れでの荷重応答システム１２の要求の急激な増加に応答することは原動機 がその速度制御装置に応答することにだけ依存することになる。荷重応答システ ム１２の流れ要求の急激な低下はバイパス弁１０をバイパスの条件にし、−男系 動機の速度は下がるので、はるかに速い応答制御をもたらす。バイパスの条件は 、原動機の回転速度がシステムの要求に等しいポンプの出力流れと同じ値である 水準に低下させられるや否や、なくなる。

第２図を参照して、第２図の制御システムの性能は第１゛図のそれと同じであっ て、システムは同じ制御装置部材を使用する。ポンプ１２のアイドリング速度で のバイパス流れのあいだは、第２図のシステムの操作は第１図のそれと同じであ る。バイパス弁３６はバイパス流れを調整してポンプ吐出圧力と最大システム荷 重圧力の間に一定の圧力差を維持する。一度荷重応答システム１２の流れ要求が アイドリング速度で駆動されているシステム・ポンプの容量を越えると、バイパ ス・スプール３８は、それが絞シ端２２ａＫよって入口芯１８を弧立させる位置 に移動し、このときタイミング表面３９によって制御空間２４は制御芯４０に接 続される。このような条件のもとで、空間２４からの最大荷重圧力は線４７をＢ て空間４７と接続しており、一方空間４６は線４８．３７及び１７によってポン プ吐出圧力に接続する。そこできスト／４３は速度制御装置３４と原動機１５の 回転速度を制御してばね４５の前荷重によって決まるポンプ吐出圧力と最大シス テム荷重圧力とのあいだに一定の圧力差を維持するであろう。空間４７は又一定 漏洩制御装置５０を経てシステム貯水槽４５に接続する。周知のやり方で測定ス ロット５７を有する測定スプール５１のついた一定漏洩制御器５０は空間５４か らの流体流れを絞ってばね５６の前荷重によって決まる一定圧力水準に空間５５ を維持する。周知のやシ方で一定の流れが空間５５からオリフィス５８を通って 空間５３によってシステム貯水槽３５に流れる。よって制御芯４０はポンプ吐出 圧力を受けるバイパス・スプール３８によって弧立させられて、ピストン４３は 左方に一杯移動してばね４５を圧縮し、一定漏洩制御装置５０を通る流れの一定 の速さに等しい一定速度にある原動機１５の回転速度を低下させる。

さて第３図を参照して、バイパス弁３６と速度制御装置３４の作動する制御装置 は第２図のものと同じである。第３図のシステムは第１図、第２図のシステムと 同じように働く。第３図は第１図と第２図の図式的に示した荷重応答システム１ ２と荷重感知回路１３０部材を示す。方向制御弁６０はバイパス弁３６と流体作 動装置５９の間に置かれる。方向制御スプール６４の左方への変位は荷重芯６γ と入口芯６６の間にある絞りスロットの中に測定オリフィスを創る。以上におい て説明したやり方で第６図の制御システムは、バイパス弁３６のバイパス作用に よってかわるいは固定押しのけ容積ポンプ１１０回転速度の変化によって、荷重 芯６７と入口芯６６の間にまた絞シスロット６６の変位によって創られたオリフ ィス、を横切って一定圧力差を維持する。方向制御弁６０または荷重応答システ ム６１からの最大荷重圧力信号は周知のやり方でバイパス弁３６の空間２４にシ ャトル弁γ０の働きによって伝達される。

この技術によって周知の２つの基本的なタイプの荷重感知システムがある。１つ のシステムでは、可変押しのけ容積ポンプは最大圧力に応じて出力流れを自動的 に変えてポンプ吐出圧力と最大荷重圧力とのあいだに一定圧力差を維持する。も う１つのシステムでは、一定の最大回転速度で駆動されバイパス流れ制御装置を 備えた固定押しのけ容積ポンプが使われる。バイパス流れ制御器は最大荷重圧力 信号に応じるように作られ術体動力回路の入る流れを制御してポンプ吐出圧力と 最大システム荷重圧力とのあいだに一定の圧力差を維持する。性能の見地からは これら荷重応答システムの両方が同じである。これら２つの荷重システムのあい だの基本的な違いはそれらの効率にある。可変押しのけ容積ポンプを使うシステ ムは既知の最も効率のよいシステムの１つであシ、一方間定押しのけ容積ポンプ を使う荷重応答システムは比較的に効率がよくない。

固定押しのけ容積ポンプを使う荷重応答システムは、その非効率にもかかわらず コストが低いことと固定押しのけ容積ポンプへの′高い信頼性のため一般に使わ れ本発明のシステムにおいては、固定押しのけ容積ポンプにはバイパス制御装置 が設けられており、このバイパス制御装置は、以上において記載されたように、 比較的小さい絞シ損失を起こし、低馬力に対応する流れ範囲においてだけ働く。

より高い流れ出力ではポンプ流れは原動機の゛回転速度によって変えられて？ン プ吐出圧力と最大荷重圧力のあいだに一定三′力差を維持する。高い馬力範囲に 対応するこの様式の操作では、この７ステムの効率は可変押しのけ容積ポンプを 使うシステムの効率を越える。可変速度原動機と固定押しのけ容積ポンプから構 成される装置 システムにおいて、馬力の最大発生と利用の領域に対応するアイドリングから最 大回転速度までのその全速度範囲にわたってこの最大効率の水準で働く。

本発明の好適実施例は示され詳細に記載されたが、本発明は正しく示された形態 と構造に限定されないで、本発明を完全に理解してこの技術に熟練した人が考え る種々の変容と再構成が請求の範囲の中に定義される本発明の範囲から離れるこ となく行なわれることが可能である。

補正書の翻訳文提出書（克′醐第１８４条の７第１項）昭和６０年１０月１５日

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．荷重圧力を受ける荷重作動装置、可変速度原動機によつて駆動されて該作動 装置と選択的に連絡することのできるポンプ装置及び前記荷重圧力に応答する装 置及び前記ポンプ装置の吐出圧力に応答する装置を有する前記原動機の回転速度 制御装置を含む流体動力及び制御システムを含み、前記回転速度制御装置は前記 ポンプ装置の前記吐出圧力と前記荷重圧力のあいだに比較的一定の圧力差を維持 するため前記原動機の回転速度を変える働きをする装置を有することを特徴とす る流体動力及び制御システム。
2. ２．荷重圧力を受けろ荷重作動装置、可変速度原動機によつて駆動されて該作動 装置と選択的に連絡することのできるポンプ装置及び前記原動機の回転速度制御 装置、前記作動装置から前記回転速度制御装置に荷重圧力信号を伝達する働きを する装置、前記ポンプ装置から前記回転速度制御装置にポンプ吐出圧力信号を伝 達する働きをする装置、及び前記ポンプ装置の前記吐出圧力と前記荷重圧力との あいだに比較的一定の圧力差を維持するため前記原動機の回転速度を変える働き をする前記回転速度制御装置の中にある装置を含むことを特徴とする流体動力及 び制御システム。
3. ３．請求の範囲第２項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記原動機 は内燃機関であることを特徴とする流体動力及び制御システム。
4. ４．請求の範囲第２項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記原動機 は可変速度電気モータであることを特徴とする流体動力及び制御システム。
5. ５．請求の範囲第２項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記原動機 は固定押しのけ容積ポンプであることを特徴とする流体動力及び制御システム。
6. ６．請求の範囲第２項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記ポンプ 装置は出口流れバイパス装置及び前記原動機がある最小回転速度で働くとぎ前記 吐出圧力と前記荷重圧力のあいだに比較的一定の圧力差を維持する働きをする前 記バイパス装置の制御装置を含むことを特徴とする流体動力及び制御システム。
7. ７．荷重圧力を受ける荷重作動、可変速度原動機によつて駆動されるポンプ装置 、前記ポンプ装置と前記作動装置を選択的に連絡する装置、前記ポンプ装置と前 記作動装置の間に置かれるバイパス装置、前記ポンプ装置の吐出圧力と前記荷重 圧力とのあいだに比較的一定の圧力差を前記システムのある前以て決められた流 れ水準以下に維持するために前記ポンプ装置から前記作動装置に流される流れを 前記バイパス装置を経て変える働きをする第１の装置を有する第１の制御装置、 及び前記原動機の回転速度を変える装置を有する第２の制御装置を含み、第２の 装置は前記ポンプ装置の前記吐出圧力と前記荷重圧力とのあいだの比較的一定の 圧力差を前記システムのある前以て決められた流れ水準より以上に維持するため 前記原動線の回転速度と前記ポンプ装置の流れ出力を前記回転速度を変える装置 によつて変える働きをすることを特徴とする流体動力及び制御システム。
8. ８．請求の範囲７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記作動装置 は流体動力シリンダを含むことを特徴とする流体動力及び制御システム。
9. ９．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記ポンプ 装置と前記作動装置を選択的に連絡する前記装置は方向制御流体絞り弁装置を含 むことを特徴とする流体動力及び制御システム。
10. １０．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記バイ パス装置は前記ポンプ装置とシステム貯水槽の間のバイパス流れを調整する働き をするバイパス弁装置を含むことを特徴とする流体動力及び制御システム。
11. １１．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記第２ の装置は前記第１の装置に応答する装置と前記回転速度を変える装置に制御信号 を伝達する働きをする制御信号伝達装置を有することを特徴とする流体動力及び 制御システム。
12. １２．請求の範囲第１１項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記信 号伝達装置は流体動力伝達装置を含むことを特徴とする流体動力及び制御システ ム。
13. １３．請求の範囲第１１項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記信 号伝達装置は機械的信号伝達装置を含むことを特徴とする流体動力及び制御シス テム。
14. １４．請求の範囲第１１項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記信 号伝達装置は電気式信号伝達装置を含むことを特徴とする流体動力及び制御シス テム。
15. １５．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、連続して 配置された装置が前記第１の装置と第２の装置の間に置かれ、前記連続して配置 された装置が前記吐出圧力と前記荷重圧力との圧力差をある前以て決められたシ ステム流れ水準より以下に前記第１の装置によつて制御する働きをしまた前記圧 力差をある前以て決められたシステム流れ水準より以上に前記第２の装置によつ て制御する働きをすることを特徴とする流体動力及び制御システム。
16. １６．請求の範囲第１５項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記第 １の装置はバイパス・スプール装置を有しまた前記連続して配置された装置は前 記バイパス・スプール装置の位置に応答する装置を有することを特徴とする流体 動力及び制御システム。
17. １７．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記原動 機は内燃機関であることを特徴とする流体動力及び制御システム。
18. １８．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記原動 機は可変速度電気モータであることを特徴とする流体動力及び制御システム。
19. １９．請求の範囲第７項に記載の流体動力及び制御システムにおいて、前記ポン プ装置は固定押しのけ容積ポンプであることを特徴とする流体動力及び制御シス テム。