JPH05248403A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧掘削機などに使用されている油圧装置の
複数の油圧回路内のさまざまな圧力信号に応じて油圧ポ
ンプを制御する装置を提供する。 【構成】 本発明の油圧制御装置は、電気操作式ポンプ
制御部材で制御することができる可変押しのけ容積制御
要素を有し、油タンクに接続された圧力補償形ポンプを
有する。複数の油圧回路はそれぞれスプール弁を介して
制御して油圧ポンプへ接続することができる油圧アクチ
ュエータを有する。圧力センサは各油圧回路に対応付け
られた流体圧力に応じて電気信号を発生する。論理デバ
イスは圧力センサから電気信号を受け取り、制御信号を
生成してポンプ制御部材へ送り、油圧ポンプの吐出量を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、油圧装置を
制御する装置および方法、より詳細には、複数の油圧回
路内のさまざまな圧力信号に応じて油圧ポンプを制御す
る装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、油圧アクチュエータは各種の産業
機械に広く使用されている。たとえば、油圧掘削機は、
この種の車両にいろいろな作業機能を付与する油圧アク
チュエータを備えている。これらの油圧アクチュエータ
は、一般に、高圧油圧装置から油圧アクチュエータへ作
動油を供給するスプール弁によって制御される。

【０００３】可変容量形ポンプを有する油圧装置におい
ては、油圧装置のいろいろ油圧回路における最大圧力要
求に従ってポンプの吐出量を調節することが望ましい。
たとえば、図１に示すように、従来の設計は可変容量形
ポンプに接続された油タンクを有する。ポンプの押しの
け容積は負荷検出装置によって制御される。可変容量形
ポンプは、それぞれが油圧アクチュエータと制御弁を有
する複数の油圧回路へ高圧作動油を供給する。油圧アク
チュエータへ作動油を供給する油圧ラインをまたいで油
圧リゾルバが接続されている。これらの油圧リゾルバは
２つの入力ラインの最大流体圧力を検出し、対応する圧
力信号を出力ラインに与える。検出されたすべての油圧
ラインの最大圧力信号が最終的に可変容量形ポンプの負
荷検出装置へ送られる。従って、ポンプは油圧装置全体
の最大圧力信号に応答し、この信号と同時にポンプの吐
出量を調整する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置に付随する
１つの問題は、ポンプを制御するのに複数のボールリゾ
ルバを使用しなければならないことである。もう１つの
問題は、ポンプは検出された最大圧力信号のみに応答し
ており、油圧制御装置に組み入れることが望ましいその
他の要因を考慮に入れるため増減させることができない
ことである。最後に、従来の装置は科学技術の進歩を利
用しておらず、そのためポンプを電子的に制御すること
ができず、油圧パイロット信号で制御していることであ
る。

【０００５】本発明の目的は、上述の諸問題を１つまた
はそれ以上解決することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の実施例
として、以下の特徴をもつ油圧制御装置を提供する。こ
の実施例の油圧制御装置は油タンクを有し、その油タン
クに電気操作式ポンプ制御部材で制御できる可変押しの
け容積制御要素をもつ圧力補償形油圧ポンプが接続され
ている。複数の油圧回路はそれぞれ、スプール弁を介し
て油圧ポンプへ制御して接続することができる油圧アク
チュエータを有する。各油圧回路には少なくとも１個の
圧力センサが設置されている。各圧力センサおよび電気
操作式ポンプ制御部材は論理デバイスに接続されてい
る。

【０００７】本発明は、第２の実施例として、以下の特
徴をもつ油圧制御装置を提供する。この実施例の油圧制
御装置は油タンクを有し、その油タンクに電気操作式ポ
ンプ制御部材で制御できる可変押しのけ容積制御要素を
もつ圧力補償形油圧ポンプが接続されている。複数の油
圧回路はそれぞれ、スプール弁を介してポンプへ制御し
て接続することができる油圧アクチュエータを有する。
センサ手段は、それぞれの油圧回路に対応付けられた流
体圧力に応じて、電気信号を発生する。論理デバイスは
電気信号を受け取り、制御信号を生成し、ポンプ制御部
材へ送る。

【０００８】本発明は、第３の実施例として、油圧装置
を制御する方法を提供する。油圧装置は油タンクを有
し、その油タンクに電気操作式ポンプ制御部材で制御で
きる圧力補償形ポンプが接続されている。油圧装置は、
さらに、スプール弁を介してポンプへ制御して接続する
ことができる油圧アクチュエータを有する。本方法は、
それぞれの油圧回路に対応付けられた流体圧力に応じ
て、電気信号を発生し、その電気信号を受け取り、制御
信号を生成してポンプへ送るステップより成る。本発明
は、装置の制御に必要な油圧部品の数をできる限り少な
くし、かつ実際に電子の働きをベースとし、かつ従来よ
りも装置全体の制御を良好に行うことができる油圧制御
装置を提供する。

【０００９】

【実施例】理解を助けるため添付図面を参照して説明す
る。図２および図３に示した油圧制御装置１００は、本
発明の原理のいくつかを具体化したものである。以下の
詳しい説明は、現在最も知られている油圧制御装置１０
０の実施例に関するものであることを理解されたい。し
かし、この分野の専門家には明らかになるであろうが、
油圧制御装置１００は特許請求の範囲内で他の多くの実
施例を想定することができる。

【００１０】油圧制御装置１００は、図示のように、油
タンク１０２を有する。圧力補償形油圧ポンプ１０４
は、この油タンク１０２に接続されており、電気操作式
ポンプ制御部材１０８で制御できる可変押しのけ容積制
御要素１０６を有する。

【００１１】複数の油圧回路１１０，１１２はそれぞ
れ、スプール弁１１８，１２０を介してポンプ１０４へ
制御して接続することができる油圧アクチュエータ１１
４，１１６を有する。センサ１２２，１２４は、それぞ
れの油圧回路１１０，１１２の流体圧力に応じて電気信
号を発生するようになっている。センサ１２２，１２４
は共通の構造をもつ電気式圧力センサである。それぞれ
の油圧回路１１０，１１２に少なくとも１個の圧力セン
サが設けられている。たとえば、図２において、油圧ア
クチュエータ１１４，１１６へ作動油を供給する油圧供
給ライン１２８，１３０，１３２，１３４のそれぞれ
に、別個の圧力センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，
１２４ｂが取り付けられている。

【００１２】論理デバイス１２６は圧力センサから電気
信号を受け取り、制御信号を生成してポンプ制御部材１
０８へ送る。論理デバイス１２６は、たとえば、圧力セ
ンサ１２２，１２４へ接続された入力端子と、電気操作
式ポンプ制御部材１０８へ接続された出力端子をもつマ
イクロプロセッサである。論理デバイス１２６には、さ
らにオペレータ制御装置１４０が接続されている。オペ
レータ制御装置１４０は、装置１００のいろいろな油圧
回路１１０，１１２の作動をオペレータが指令できるよ
うにする機構である。

【００１３】圧力センサ１２２，１２４は、上述のよう
に、それぞれの油圧回路１１０，１１２を加圧する流体
圧力に応じて電気信号を発生するようになっている。論
理デバイス１２６は前記電気信号を受け取り、制御信号
をポンプ制御部材１０８へ送るようになっている。圧力
センサからの電気信号は流体圧力に対応する大きさを有
すること、そして論理デバイス１２６から送られる制御
信号は最大の相対的大きさを有する電気信号に対応して
いることが好ましい。論理デバイス１２６から送られた
制御信号は、最大瞬間圧力を有する油圧回路１１０，１
１２において検出された圧力を油圧ポンプ１０４が維持
できる位置へ、可変押しのけ容積制御要素１０６を動か
す。

【００１４】制御信号を所定の一組の制御特性に従って
増減させることも、同様に有益である。この増減は、論
理デバイス１２６内で行うことができ、油圧装置設計者
が油圧ポンプ１０４の制御を支配するため使用したいと
思っているさまざな装置パラメータに対応させることが
できる。たとえば、車両のエンジン速度などの総合的な
オペレーティングシステムのその他の測定パラメータ、
プリセットパワー調整、およびポンプ１０４へ送る補償
の結果を調整することが望ましいその他のオペレータ命
令に従って、ポンプ１０４へ送る制御信号を修正するこ
とは有益である。制御信号に上記の修正を取り入れるこ
とが望ましいことは、油圧装置設計者には自明であり、
詳しい説明は必要ないであろう。しかし、論理デバイス
１２６は追加の入力制御ラインを通して必要な制御情報
を得ることにより、上記の修正を容易に取り入れること
ができる。同様に、たとえば論理デバイス１２６に結合
されたメモリに格納された制御マップを使用することに
より、またはプログラム可能な論理デバイス１２６に取
り入れられたいろいろなアルゴリズムに従って必要な修
正制御信号を直接計算することにより、制御信号を適切
に修正するように論理デバイス１２６をプログラムする
ことは簡単な仕事である。

【００１５】油圧制御装置１００の好ましい実施例の場
合、各油圧アクチュエータ１１４，１１６と対応するス
プール弁１１８，１２０は両方向に動作可能であり、ス
プール弁１１８，１２０を適切に作動させることによ
り、油圧アクチュエータ１１４，１１６を第１方向と第
２方向のどちらにも動かすことができる。上記の両方向
動作は、スプール弁１１８，１２０を油圧アクチュエー
タ１１４，１１６に接続する複数の油圧ラインによって
達成される。スプール弁１１８，１２０の位置に応じ
て、適当な油圧ライン１２８，１３０，１３２，１３４
を通して油圧アクチュエータ１１４，１１６の適当な端
部へ作動油が送られる。

【００１６】図２に示した油圧制御装置１００の第１の
実施例においては、各油圧ライン１２８，１３０，１３
２，１３４に圧力センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２４
ａ，１２４ｂが結合されている。各圧力センサ１２２
ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１２４ｂの出力は、論理デバ
イス１２６の対応する入力端子に接続されている。従っ
て、論理デバイス１２６は各油圧回路１１０，１１２内
に現れたさまざまな流体圧力を表す電気信号に直接的に
応答し、ポンプ１０４へ与える制御信号を適切に修正す
る。

【００１７】図３に示した油圧制御装置１００の第２の
実施例においては、各油圧回路１１０，１１２に、ボー
ルリゾルバ１３６，１３８が設けられている。ボールリ
ゾルバ１３６，１３８はそれぞれ、油圧アクチュエータ
１１４，１１６に接続された各対の油圧ライン１２８，
１３０と１３２，１３４に設けられた入力接続部を有す
る。言い換えると、各ボールリゾルバ１３６，１３８
は、油圧アクチュエータ１１４，１１６へ作動油を供給
する各対の油圧ライン１２８，１３０と１３２，１３４
をまたいで接続されている。

【００１８】それぞれのボールリゾルバ１３６，１３８
は各入力接続部における圧力信号に応じて、一対の入力
信号のうち最大値に相当する出力信号を送り出す。この
出力信号はそれぞれの圧力センサ１２２，１２４によっ
て感知され、論理デバイス１２６へ送られる。この実施
例の場合、油圧制御装置１００の各油圧回路１１０，１
１２に必要な圧力センサ１２２，１２４は１個だけであ
る。それぞれの油圧アクチュエータ１１４，１１６にボ
ールリゾルバ１３６，１３８を直接に結合することがで
きるので、油圧ラインを比較的短くすることが可能であ
り、また油漏れの可能性を最小にすることができる。実
際に論理デバイス１２６へ送られる圧力信号は電気信号
であるので、ボールリゾルバ１３６，１３８に接続され
た圧力センサ１２２，１２４は油圧制御装置１００の遠
隔位置に設置することができる。追加する圧力センサ１
２２，１２４の数が最小であるから、油圧方式の圧力補
償形油圧制御装置に電子制御装置を後から取り付けるこ
とが望ましい場合には、この実施例は都合がよい。

【００１９】第１および第２の実施例においては、スプ
ール弁１１８，１２０を直接制御するために、論理デバ
イス１２６に追加の出力ラインが設けられている。スプ
ール弁１１８，１２０へ送られる制御信号は、オペレー
タ制御装置１４０と、論理デバイスの中に計画されたそ
の他の因子とによって支配される。たとえば、スプール
弁１１８，１２０は、基本的にはオペレータ制御装置１
４０を介してオペレータの制御を受けるが、そのほかに
車両エンジン速度や瞬間的なスプール変位などの因子に
よって支配することができる。電気操作式スプール弁１
１８，１２０はこの分野では周知であり、本発明の一部
を直接構成するものではない。本発明は、通常の油圧装
置（パイロット弁や他のいろいろな油圧操作弁を含むこ
とがある）を介して操作されるスプール弁１１８，１２
０を用いて実施することも可能である。スプール弁１１
８，１２０を操作するこの代替方法を用いても、油圧制
御装置１００は特許請求の範囲から逸脱しない。

【００２０】図４および図５は、本発明の実施例を実施
するコンピュータソフトウェアプログラムを示すフロー
チャートである。これらのフローチャートに表現された
プログラムは、マイクロプロセッサおよび関連部品（マ
イクロプロセッサメモリや入力／出力ドライバデバイス
など）に使用するのに特に適している。しかし、他の適
当な任意の論理デバイスを使用して、本発明の実施例を
実施することができる。記載したフローチャートは好ま
しいソフトウェアプログラムの完全かつ実施可能な計画
を構成しており、任意の市販マイクロプロセッサシステ
ムで実行することができる。ソフトウェアプログラム
は、特定の装置に対応付けられた命令セットを使用し
て、これらのフローチャートから容易にコード化するこ
とができる。フローチャートからソフトウェアコードを
書き込むプロセスは、この分野の専門家には単なる機械
的なステップに過ぎない。

【００２１】図４に、個々のスプール弁１１８，１２０
をどのように作動させるかに関係なく、本発明の実施例
を動作させるために必要なソフトウェアを示す。言い換
えると、フローチャートに記載された操作とは無関係
に、スプール弁を油圧で作動させることもできるし、あ
るいは論理デバイスで作動させることもできる。ソフト
ウェアプログラムは、ブロック２００で始まり、ブロッ
ク２０２において、論理デバイス１２６が各圧力センサ
１２２，１２４を問い合わせる。次に、ブロック２０４
において、各圧力センサ１２２，１２４からの最大圧力
信号が決定される。次に、ブロック２０６において、論
理デバイス１２６は決定された最大圧力信号を増減させ
て、油圧制御装置１００の全体計画および制約条件を満
たす指令信号を生成する。最後に、ブロック２０８にお
いて、論理デバイス１２６からこの指令信号がポンプ制
御部材１０８へ送られる。

【００２２】同様に、図５に、論理デバイス１２６が直
接スプール弁１１８，１２０を作動させる場合の類似の
ソフトウェアを示す。ソフトウェアプログラムは、同様
に、ブロック２１０で始まり、ブロック２１２におい
て、各圧力センサ１２２，１２４が問い合わされる。次
に、ブロック２１４において、最大圧力信号が決定さ
れ、ブロック２１６において、この最大圧力信号と他の
パラメータに基づいて弁指令信号が計算される。続い
て、ブロック２１８において、出力信号が増減され、ブ
ロック２２０において、論理デバイス１２６から指令信
号がポンプ制御部材１０８と、選択されたスプール弁１
１８，１２０へ送られる。

【００２３】

【発明の効果】油圧制御装置１００の動作は、以上の説
明に従って進行する。油圧制御装置１００内の各圧力セ
ンサ１２２，１２４は、それぞれの信号を論理デバイス
１２６へ送る。論理デバイス１２６は装置１００内のど
この流体圧力が最大であるかを決定し、この最大圧力信
号に従って可変押しのけ容積制御要素１０６を調整する
ようポンプ１０４に指令する。論理デバイス１２６は、
いろいろな他の装置パラメータと、ポンプ１０４が許容
できる通常の信号制御範囲に応じて、ポンプ１０４に対
するこの指令信号を増減する能力を有する。さらに、論
理デバイス１２６はスプール弁１１８，１２０を直接作
動させることもできる。このように、ポンプ１０４の制
御は、油圧制御装置１００内で検出された流体圧力を考
慮して最適化される。

【００２４】以上、油圧制御装置１００内の油圧回路１
１０，１１２が２個だけの場合を説明したが、上記の説
明によって油圧回路の数が限定されないことは明らかで
あろう。単に必要な部品を追加し、論理デバイス１２６
に追加の入力端子を設けることによって、適当な方式で
任意の数の油圧回路１１０，１１２、油圧アクチュエー
タ１１４，１１６およびスプール弁１１８，１２０を組
み入れることが可能である。油圧制御装置１００のこの
ような拡張は、この分野の専門家には容易なことであ
る。

【００２５】本発明のその他の特徴、目的、利点および
用途は、添付図面、発明の詳細な説明および特許請求の
範囲を熟読されれば理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の油圧制御装置の略図である。

【図２】本発明の油圧制御装置の第１の実施例の略図で
ある。

【図３】本発明の油圧制御装置の第２の実施例の略図で
ある。

【図４】図２に記載した油圧制御装置の実施例に使用す
るソフトウェアのフローチャートである。

【図５】図３に記載した油圧制御装置の実施例に使用す
るソフトウェアのフローチャートである。

【符号の説明】

１００ 本発明の油圧制御装置 １０２ 油タンク １０４ 圧力補償形油圧ポンプ １０６ 可変押しのけ容積制御要素 １０８ ポンプ制御部材 １１０，１１２ 油圧回路 １１４，１１６ 油圧アクチュエータ １１８，１２０ スプール弁 １２２，１２４ 圧力センサ １２６ 論理デバイス １２８，１３０，１３２，１３４ 油圧供給ライン １３６，１３８ ボールリゾルバ １４０ オペレータ制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジェイ クローン アメリカ合衆国 イリノイ州 61525 ダ ンラップ ブレントウッド 1409 (72)発明者 スティーヴン ヴィ ランズマン アメリカ合衆国 イリノイ州 61523 チ ラコシ イースト カーティス ドライヴ 206 (72)発明者 ハワード エイ マースデン アメリカ合衆国 イリノイ州 61554 ペ キンシェリダン ロード 1206

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油タンク、 電気操作式ポンプ制御部材で制御できる可変押しのけ容
   積制御要素を有し、前記油タンクに接続された圧力補償
   形油圧ポンプ、 スプール弁を介して前記油圧ポンプへ制御して接続する
   ことができる油圧アクチュエータを有する複数の油圧回
   路、 前記油圧回路のそれぞれに接続されていて、前記油圧回
   路内の流体圧力に応じて電気信号を発生する複数の圧力
   センサ、および前記圧力センサに接続された入力端子と
   前記ポンプ制御部材に接続された出力端子を有し、前記
   電気信号を受け取り、対応する制御信号を前記ポンプ制
   御部材へ送る論理デバイス、より成り、前記制御信号は
   最大の相対的な大きさを有する電気信号に対応してお
   り、かつ所定の一組の制御特性に従って増減されている
   ことを特徴とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記油圧アクチュエータおよびスプール
   弁は両方向に動くことがてきること、前記油圧アクチュ
   エータを第１方向と第２方向のどちらにも制御して動か
   すため、作動油を供給する一対の油圧ラインが両者の間
   に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の油
   圧制御装置。
3. 【請求項３】 前記各油圧ラインおよび前記論理デバイ
   スの入力端子に接続された圧力センサを有することを特
   徴とする請求項３に記載の油圧制御装置。
4. 【請求項４】 前記スプール弁は電気的に制御できるこ
   と、前記論理デバイスはそれぞれのスプール弁に接続さ
   れた出力端子を有することを特徴とする請求項１に記載
   の油圧制御装置。
5. 【請求項５】 前記論理デバイスは、受け取った電気信
   号と所定の一組の制御特性に応じて、弁制御信号を前記
   スプール弁へ送るようになっていることを特徴とする請
   求項４に記載の油圧制御装置。
6. 【請求項６】油タンク、 電気操作式ポンプ制御部材で制御できる可変押しのけ容
   積制御要素を有す、前記油タンクに接続された圧力補償
   形油圧ポンプ、 スプール弁を介して前記油圧ポンプへ制御して接続する
   ことができる油圧アクチュエータを有する複数の油圧回
   路、 前記各油圧回路に接続され、前記油圧回路内の流体圧力
   に応じて電気信号を発生するようになっている複数の圧
   力センサ、および 前記電気信号を受け取り、制御信号をポンプ制御部材へ
   送る論理デバイス、より成り、 前記電気信号は流体圧力に対応する大きさを有するこ
   と、前記論理デバイスへ送られた制御信号は、最大瞬間
   圧力を有する油圧回路で検出された圧力を油圧ポンプが
   維持することができる位置へ、前記可変押しのけ容積制
   御要素を動かすこと、前記制御信号は所定の一組の制御
   特性に従って増減されることを特徴とする油圧制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記油圧アクチュエータおよびスプール
   弁は両方向に動くことができること、前記油圧アクチュ
   エータを第１方向と第２方向のどちらにも制御して動か
   すため、作動油を供給する一対の油圧ラインが両者の間
   に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の油
   圧制御装置。
8. 【請求項８】 前記スプール弁は電気的に制御できるこ
   と、前記論理デバイスは受け取った電気信号と所定の一
   組の制御特性に応じて、弁制御信号を前記スプール弁へ
   送ることを特徴とする請求項６に記載の油圧制御装置。
9. 【請求項９】 油タンクと、電気操作式ポンプ制御部材
   で制御できる可変押しのけ容積制御要素を有し、前記油
   タンクに接続された圧力補償形油圧ポンプと、スプール
   弁を介して油圧ポンプへ制御して接続することができる
   油圧アクチュエータを有す複数の油圧回路より成る油圧
   装置を制御する方法であって、 それぞれの油圧回路内の流体圧力に応じて、電気信号を
   発生させること、 前記電気信号を受け取り、所定の一組の制御特性に従っ
   て前記電気信号を増減させて制御信号を生成し、前記ポ
   ンプ制御部材へ送ること、および最大瞬間圧力を有する
   油圧回路で検出された圧力を油圧ポンプが維持すること
   ができる位置へ、前記可変押しのけ容積制御要素を動か
   すこと、の諸ステップより成ることを特徴とする方法。