JPS62225788A - 可変容量形ポンプの制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変容量形ポンプの吐出流量および圧力を比例
電磁制御弁により閉ループ制御するための制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

可変容量形ポンプにおいて吐出流量および吐出圧力を制
御するために従来より比例電磁制御弁を用いる方式が知
られている。一般的な従来方式では、吐出圧力の制御に
比例電磁’Ｊ　リーフ弁を使用（７てその入力電流に応
じた設定圧力になるよう油圧フィードバックによる制御
を行い、吐出Ｌｒ９Ｅ　ｍについては別の比例電磁制御
弁でボンゴの吐出量可変要素の変位を制御して行ってい
る。

このような従来の制御装置においては、比例電磁制御弁
を圧力と流量の制御のためにそれぞれ別々に用意して使
用するため、制御弁だけてなくそれらの駆動用の電流増
幅器なども別々に準備しなければならず、装置の大型化
や消費電力が多くなることが避けられなかった。

また従来の制御装置では圧力制御部と流量制御部とが互
いの関連性なく動作するようになっているため、圧力制
御時の負荷流量変動による圧力補償と、流量制御時の負
荷圧力変動による流量補償とを別の油圧コンペノセーク
弁によって行わなければならず、さらに圧力と流量の各
側部系は開ループとなっているので、制御弁の゛ルノイ
ド装置のヒステリシスや作動油の粘度による影響などを
制御装置で補正ずろことはできなかったのも事実である
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明で解決すべき課題は、第】に可変容量形ポンプに
おいて単一の比例電磁制御弁で圧力と流量の双方を制御
できる制御装置を提供して油圧構成の簡略化を計ること
てあり、第２に圧力および流量を油圧系まで含めた閉ル
ープ制御で制御することのでさる制御装置を提供してヒ
ステリシスの除去および直線性の改迎などによる静特性
の向−Ｌを計ることであり、第３に乙の閉ループ制御に
おいて圧力の制御と流量の制御とに相互の関連性を持た
せて流量制御と圧力制御との切換えをスムースに行わせ
ることであり、第４に流量制御範囲と圧力制御範囲との
中間の流量・圧力制御範囲について流量の変動に基づく
圧力制御の不安定性をなくして制御の全域で安定した制
御を実現できろ制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するｔコめの手段〕

本発明に従えば、可変容量形ポンプの吐出量可変要素の
変位をばね力に対抗する油圧力で制御するために前記油
圧力を制御する比例電磁制御弁に設定入力信号に応じた
制御電流を供給する制御装置は、前記ポンプの吐出圧力
に対応した電気信号を出力する圧力検出手段と、前記ポ
ンプの吐出流量に対応した電気信号を出力する流量検出
手段と、前記流量検出手段の出力信号の変化速度に応じ
ｔコ出力信号を生じる流量変化速度検出手段と、圧力設
定信号と前記圧力検出手段の出力信号および前記流量変
化速度検出手段の出力信号との偏差に対応した第１信号
を出力する第１偏差イ＝号検出手段と、第１信号の大き
さの上限を予め設定されたレベルに制限する’ＩＩＥツ
タ回路手段と、流量設定信号と前記リミック回路手段の
出力信号との積に対応した出力信号を生じる掛算回路手
段と、前記流量検出手段の出力信号と前記掛算回路手段
の出力信号との偏差に対応した第２信号を出力する第２
偏差信号検出手段と、第２信号を所望の電流レベルに増
幅して前記比例電磁制御弁へ出力する増幅手段とを備え
ている。

本発明の一つの実施態様においては、前記流量変化速度
検出手段は流量検出手段の出力信号の微分値を出力する
微分回路を含んでいろ。

〔作用〕

可変容量形ポンプの圧力制御と流量制御の関連において
は現実の動作上から次の３つの状態に分類することがで
きる。

Ａ：負荷圧力が設定圧力に達しておらず流量制御だけが
行われている状態 Ｂ：流量が設定値に達していないが流れが存在する状態
で圧力制御が行われる状態 Ｃ：流れが殆どなく、圧力制御だけが行オ〕れている状
態 本発明の可変容量形ポンプの制御装置では、前記状態へ
に対して第１偏差信号検出手段が’Ｊ　Ｅツタ回路手段
の制限レベル以上の大きさの第１信号を生じるので、掛
算回路手段には圧カフ、１−ドパツク信号がりξツタで
制限された一定値の（５号として入力され、従って第２
偏差信号検出手段−＼の設定人力Ｚ、を流量設定４３号
のみに比例して変化し、比較入力としての流量検出手段
の出力信号により閉ループの流Ｍフィー１：バノク制御
が行われる。

また前記状態Ｂに対しては、第１侶号がリミッり制限レ
ベル以下になるとＮ）算回路手段の出力がそれに応じて
低下し、見掛は上流置設定信号の大きさを圧力フィード
バック信号で変化させろ。この作用によって設定圧力と
なる流量が得らねるように閉ループの圧力フィードバッ
クが有効になるが、このとき同時に流量変化速度検出手
段の出力も圧力フィードパックループ内に負３＋１還の
マイナーループとして加えしれているので、流量が急に
変化しｔ：場合にはその変化速度に応じた第１信号の低
下が起こり、従って急激な流量変化による圧力変動を抑
制するように速度フィードバックがかけられることにな
ってこの流量・圧力制御領域での動特性が安定化される
。

前記状態Ｃは負荷流量を殆ど必要としない状態、即ちブ
ロック状態であり、掛算回路手段への流量設定信号が変
化しても第１信号側の圧力フィードパックループにより
流量設定としては無効になり、装置は第１信号すなわち
圧力偏差信号により閉ループの圧カフ、ｒ−Ｆバック制
御動作を行うことになる。

本発明の制御装置において’ｊ’　％　’Ｊ　＜ンク回
ｇ？ｓ　Ｊ一段と１１算回路手段との作用によって、前
記状ｇ３ＡからＬｌ、Ｃへ、或いは逆にＣからＢ、八へ
の変化に応１′、、て圧力制御と流量制御とがスムーズ
に切り換オ）す、両方の制御が単一の比例電磁制御弁で
「１能であると共に、流量変化速度のマイナル−一７　
、（−ドバンクループにより制御の全域、牛、νに流量
・圧力制御領域での流量の急変に基づ（圧力変動が効果
的に制限され、圧力振動の少ない安定したポンプ制御を
可能とするものである。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例に係る制御装置を組込んだ可変
容量形ポンプのシステム全体の構成を、第２図に制御装
置の要部の回路構成例を示す、。

第１図において、電動で−ク１の回転軸に連結されたポ
ンプ要素２はその吐出及可変要素３の変位によって吐出
流量を変える可変容量形ポンプを構成ずろ。吐出量制御
の油圧系（よ、可変要素３をばね力に対抗して変位させ
ろためにその加圧室の油圧力を制御する比例電磁制御弁
４と、吐出圧力が設定された上限に達したときに可変要
素３を比例電磁制御弁４に拘らずに変位させてポンプを
フルカットオフ状態にする安全弁５とを備えている。

本発明に係る制御装置は、ポンプの吐出圧を検出する圧
力セ′Ｊ４）６と、ポンプの吐出流量に対応゛しｔ：検
出量として可変要素３の変位ｆ＃、を検出する変位検出
器７と、これらセンサおよび検出器と７１−ドパ・ソク
ルーゴを組んで圧力および流量の設定値に応じた制御電
流を制御弁４のソレノイド父方８に供給する制御アンプ
９とを問丸ている。

制御アンプ９の構成は第２図に例示する通りであり、圧
力設定信号入力端子１０と流量設定信号入力端子１１に
各々設定信号が入力されるようになっている。２０は変
位検出器７の出力信号を受けてその微’Ａイ３号りを出
力する微分回路からなる流量変化速度検出回路である。

加減算？１４１２は、入力端子１０からの圧力設定信号
を十入力端に受け、圧カセノサ６の検出出力と流量変化
速度検出回路２０の微分出力とを各々−入力端に受け、
その偏差に対応しｌ：圧力偏差４５号（第１信号）Ｘを
出力する。圧力偏差信号Ｘ（よラミック１４付きの増幅
器１３に入力され、リミツタ１４による制限レベル以下
のときはそのまま、制限レベル以にのときは該レベルに
制限された一定値の信号として［１１算器１Ｇに入力さ
れる。　ｌ’）算器１６には端子１１から流量設定信号
Ｙも入力されるが、この実施例では、流量設定信号Ｙに
対して、増幅器１５１１および１５ｂからなろボノゴ容
積効率補正回路に３１って圧力検出信号による補正がか
けられている。。

「）算器１６は、信号ＸどＹとの積ｚ（−ｘ・ｙ）に相
当する出力を生じる（１１シ、０≦Ｘ≦１．０≦Ｙ≦１
）。もうひとつの加減算器１７は、１１）算器１Ｇの出
力信号Ｚと変位検出ｙ＃７の検出出力との偏差に対応し
た出力信号を生じろ。この出力信号はさらに偏差信号増
幅器１８と電流増幅器１９て増幅され、比例電磁制御弁
４のソし・ノイド装置８に供給されろ。

今、流量設定信号と圧力設定信号が与えられ、設定圧機
が流れているが負荷圧力が設定、１１）も低い場合、加
と、友算盟１２は大きな圧力偏差（ｒ、冴Ｘを出力する
。この圧力偏差信号Ｘは増幅器１３で増幅され、設定上
限レベルより大きいのでリミッタ１４で一定値に固定さ
れる。この一定信号Ｘが掛算Ｖ７ｇ１６に導かれ、もう
一方の流量設定信号Ｙと掛算されるが、信号Ｘが一定で
あるので掛算Ｎ１６の出力Ｚ　＋、を信号Ｙのみによっ
て変化し、結局流量設定信号Ｙに比例した流量指令信号
となる。この流量指令信号Ｚと変位検出器７の検出出力
との偏差が加減算器１７によって検出され、増幅器１８
．１９を介してソし・、ノイド装置８へ供給され、閉ル
ープの流量フｆ−ドパツク制御が行われる。

この場合可変要素３が急に変位して流量が変化し、１う
とすると流量変化速度検出回路２０から微分出力が生じ
るが、圧力センサ６の出力が小さいうちはその速度フィ
ードバックの効き目は少ない。

流量制御中に負荷圧力が上昇してくると、加減算器１２
における圧力設定信号との偏差信号の大きさが小さくな
っていく。負荷圧力が設定圧力値に非常に近くなってく
ると、幅差イπ号増幅器１３の出力信号の大きさが’Ｊ
　２ツタ１４の制限レベルを外れて零に向って降下しは
じめる。それまで［１１算盟１６の出力Ｚは流量設定信
号Ｙで定まっていたのが信号Ｘの降下によってそれに応
じた低下をするようになり、この作用により設定圧力と
なる流量が得られるようになる。これは偏差信″；′３
増幅器１３がリミ・ツク電圧以内で動作する時は圧力フ
ィードバック制御が有効になり、圧力制御が行われるた
めである。この状態で可変要素３が急に変位して流量が
変化しようとすると流量変化速度検出回路２０から微分
出力が生じ、この流量変化に基づく圧力変動を抑制する
ように加減算器１２における圧力設定信号との偏差信号
の大きさをダイナミックに可変制御する。

負荷圧力が増大し、負荷流量を殆ど必要としない状態、
すなわちブロック状態では、掛算器１６の流量設定信号
Ｙが変化しても信号Ｘ側の圧力フィードパックループに
より流量設定としては無効になり、このときｔ１１算器
１６は流量設定人力Ｙが一定と考えて圧力偏差信号Ｘの
みに、１って比例的に動作することになる。この制御状
態は圧カフ、ｃ−ドパツク制御である。

以上の動作は逆方向の変化、すなわち圧力制御状態から
流量制御状態に変化する場合でも同様である。

尚、前述の流量変化速度検出回路２０は微分回路で構成
されたものとして説明したが、具体的に１よ第３図（Ａ
）に示すようにアンプＡに抵抗Ｒと容ｉｃ６！組み合わ
せて入力電圧Ｅｉに対して伝達関数−Ｔ−３＝　　Ｃ−
Ｒ−ｄＥｉ／ｄｔにて微分出力電圧Ｅｏを生じる微分回
路や、例えば第３図（Ｂ）に示すようにアンプ八に抵抗
ｒｔｌ、Ｒ２と容量Ｃとを組み合わせて入力電圧Ｅｉに
対して伝達関数−Ｔ２・Ｓ／　（１＋Ｔ１・Ｓ）にて電
気的に疑似微分の出力電圧Ｅｏを生じる疑似微分回路や
、：したは第３図（Ｃ１に示ずようにアップ八に抵抗Ｒ
１，Ｒ２と容量ＣＩ、Ｃ２とを組み合わせて入力電圧Ｅ
ｉに対して伝達関数 −Ｔ３・Ｓ　／　（］　ｉ−Ｔ　１・５）（１＋Ｔ２・
Ｓ）にて疑似（）成分の出力電圧Ｅｏを生じる疑似微分
回路など、種々のものを用いることができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、従来シｓずれも
開ループ制御であった圧力と流量の制御が閉ループで行
われるのでヒステリシスや作動油粘度変化の影響の除去
と直線性の向上を特徴とする特性向上が達成でき、掛算
回路手段の採用により圧力制御と流量制御、およびそれ
らの切換制御がスムースに行われ、さらに流量変化速度
のマイナーフィードバックループを組み合わせているの
で特に流量・圧力制御領域での動特性の安定化が果せる
ほか、油圧コンペンセーフ弁を用いることなく、圧力と
流量が単一の比例ＴＳ？！ｌ制御弁で開側できるため油
圧回路の構成をコンパクトにすることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る制御装置を組込んだ可変
容量形ポンプのシステム全体の構成を示す回路図、第２
図は制御装置の要部の回路構成例を示すブロック図、第
３図（Ａ）〜（Ｃ）はＭＥ量変化速度検出回路の具体例
を示す電気回路図てある。 ２：ポンプ要素、３：吐出量可変要素、４：比例電磁制
御弁、６：圧カセシサ（圧力検出手段）、７：変位検出
器（流量検出手段）、８：ソレノイド装置、９：制御ア
ンプ、１０：圧力設定信号入力端子、１１：流星設定信
号入力端子、１２．１７：加減算器（偏差信号検出手段
）、１３：圧力偏差信号増幅器、１４：’Ｊ２ツタ、１
５ａ、］、５ｂ：　ポンプ容積効率補正回路用増幅器、
１６：用算器、１８：流ヱ偏差信号増幅器、１９：電流
増幅器、２０：流量変化速度検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可変容量形ポンプの吐出量可変要素の変位をばね力
   に対抗する油圧力で制御するために前記油圧力を制御す
   る比例電磁制御弁に設定入力信号に応じた制御電流を供
   給する制御装置において、前記ポンプの吐出圧力に対応
   した電気信号を出力する圧力検出手段と、前記ポンプの
   吐出流量に対応した電気信号を出力する流量検出手段と
   、前記流量検出手段の出力信号の変化速度に応じた出力
   信号を生じる流量変化速度検出手段と、圧力設定信号と
   前記圧力検出手段の出力信号および前記流量変化速度検
   出手段の出力信号との偏差に対応した第１信号を出力す
   る第１偏差信号検出手段と、第１信号の大きさの上限を
   予め設定されたレベルに制限するリミッタ回路手段と、
   流量設定信号と前記リミッタ回路手段の出力信号との積
   に対応した出力信号を生じる掛算回路手段と、前記流量
   検出手段の出力信号と前記掛算回路手段の出力信号との
   偏差に対応した第２信号を出力する第２偏差信号検出手
   段と、第２信号を所望の電流レベルに増幅して前記比例
   電磁制御弁へ出力する増幅手段とを備えたことを特徴と
   する可変容量形ポンプの制御装置。 ２、流量変化速度検出手段が微分回路を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の可変容量形ポンプ
   の制御装置。