JPH0792089B2 - 正負の負荷補償間の同期装置を有する負荷応答システム - Google Patents

正負の負荷補償間の同期装置を有する負荷応答システム

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JPH0792089B2
JPH0792089B2 JP50483887A JP50483887A JPH0792089B2 JP H0792089 B2 JPH0792089 B2 JP H0792089B2 JP 50483887 A JP50483887 A JP 50483887A JP 50483887 A JP50483887 A JP 50483887A JP H0792089 B2 JPH0792089 B2 JP H0792089B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に正の負荷補償を用いる負荷応答システム
と、また正負の両負荷補償を用いるシステムとに関し、
より詳細には、負の負荷の制御中の正および/または負
の補償器の同期作用に関する。
発明の背景 正負の負荷補償は、それにより流体モータへの、且つ流
体モータからの、流体の流れの制御が得られるので極め
て望ましい。この流体の流れは、制御されている正また
は負の負荷の大きさにかかわりなく、方向制御スプール
の、その中立位置からの変位に比例する。この種のシス
テムの例を、1975年6月7日付発行の本出願人の米国特
許第3,858,393号に示してある。この形式の制御装置は
一つの重大な不利益をこうむっている。負の負荷の制御
中、シリンダを流体モータとして用いる場合、シリンダ
は、シリンダ出口で過大な圧力に、シリンダ入口でキャ
ビテーションに遭遇する可能性がある。このシステムは
またポンプの容量により制約される。それは負の負荷の
制御にポンプからの流れが使用されているので、他のシ
ステム負荷に応ずるポンプの能力を制限するからであ
る。
1977年11月15日付発行の本出願人の米国特許第4,058,14
0号によれば、負の負荷の制御中、システムのポンプが
負の負荷補償によりシリンダから隔離され且つシリンダ
入口の流れが加圧された排出装置から供給されるので、
この欠点は幾分克服される。このシステムは極めて効率
的であり且つ、負の負荷が制御されている間にポンプが
別の作業を遂行するあ能力を増大させるが、それには、
比較的低いシステム応答という不利益がもたらされる。
これは、正から負へのシステム負荷の変化中、特に著し
い。
本発明は、上述の諸問題点の一つ以上を克服することに
指向されるものである。
発明の開示 本発明においては、正負の負荷を制御するように作動す
る正負の負荷圧力を受ける流体モータと、流体排出装置
及び加圧流体の生成源との間に挿入された弁組立体とを
有する負荷応答システムが提供されている。このシステ
ムはまた、流体モータを排出装置と加圧流体の生成源と
へ選択的に相互接続するように作動する第一弁装置と、
加圧流体の生成源を流体モータから選択的に隔離するよ
うに作動する隔離装置と、隔離装置が作動された時に流
体モータと排出装置とを相互接続するように作動する流
体補給装置と、流体モータが負または正の負荷圧力の何
れを受けているかを定めるように作動する論理装置と、
流体モータと生成源との間の正負荷圧力絞り装置と、流
体モータと排出装置との間の負負荷圧力絞り装置とを有
する。負負荷圧力絞り装置には絞り部材装置と可変流出
オリフィス装置とが包含される。このシステムには更
に、負負荷圧力絞り装置の制御装置と、負負荷圧力の大
きさにかかわりなく比較的一定の流れレベルで可変流出
オリフィス装置の選択自在な流れ領域を通る流体の流れ
を制御するように作動する制御装置内の絞り部材装置の
絞り作用の第一調整装置と、ある最少所定圧力レベルを
下回るポンプ出力圧力に応答して発生される信号(S3
と、別の最少所定圧力レベルを上回るポンプ出力圧力に
応答して発生される信号(S5)とを含む種々の制御信号
の少なくとも一つに応答する発生器装置18であって、負
の負荷の制御中に生成源から流体モータへの流体の流れ
を負負荷圧力絞り装置を非作動にすることなく選択的に
中断できる発生器装置を有する隔離装置の制御信号発生
装置と、正負荷圧力に応答し且つ、負の負荷の制御中に
正負荷圧力の増大を伴いつつ、可変流出オリフィス装置
を通る流体の流れを増大させるように作動する装置を有
する負負荷圧力絞り装置の制御装置内の第二調整装置と
が包含される。
本発明においては、負の負荷の制御中、正および負の負
荷補償間の同期は、負負荷圧力絞り装置の制御装置内の
第二調整装置の作用による可変差圧によって行われる
か、または、隔離装置の隔離作用により成起される負負
荷再生により行われる。制御信号発生装置はシステムの
各種制御要素の制御作用に応答して制御信号を発生させ
る事ができるので、負負荷再生の同期作用はシステム内
に存在する特定の条件に応答して選択的に導入すること
ができる。可変差圧による同期では、システム応答性は
負負荷再生のそれよりも高い。したがって、本発明によ
れば、高いシステム応答性を有すると共に、特定条件下
ではポンプの汎用性を高める事ができる負荷応答システ
ムが提供される。
図面の簡単な説明 第1図は本発明の基本概念を概要的且つ図式的に示す線
図であり、 第2図は単段補償方向制御弁と圧力補償制御器と負荷圧
力信号識別伝送弁とを全て断面で示すと共にシステムの
残余を概略的に示し且つ本発明の実施例を組み入れてい
る負荷応答システムを示し、 第3図は本発明の別の実施例を組み入れた負荷応答シス
テムを示し、 第4図は他のシステム構成要素を概略的に示したバイパ
ス形式の正負荷補償器の部分断面図を示し、 第5図は他のシステム構成要素を概略的に示した直列型
回路用の絞りおよびバイパス形式の正負荷補償器の部分
断面図を示す。
好適な実施例の説明 ここで第1図を参照すると、負荷応答システムが示され
ている。前記システムには、この実施例の場合、シリン
ダ形式のものとして示され、且つ周知の方法で負荷Wの
速度と位置とを制御する流体モータ10が包含されてい
る。負荷Wは、シリンダを機能的に二つの室10c,10dに
分割するピストン10bへピストン・ロッド10aにより接続
される。システム槽11aを包含する流体排出装置11は、
ポンプ12のような、加圧流体の生成源へ流体を供給する
ために用いられる。ポンプ12は、可変流オリフィス装置
13bを包含する方向制御弁13aのような第一弁装置13に接
続される。可変流オリフィス装置13bには、流体モータ1
0内への流れを制御するように作動する可変流入オリフ
ィス装置13cと、流体モータ10からの流れを制御するよ
うに作動する可変流出オリフィス装置13dとが包含され
る。シリンダ室10c,10dは補給弁11bを介し、周知の方法
でシステム槽11aに接続されて、流体補給装置11cを構成
する。
技術上周知の論理装置14はシリンダ室10c,10dおよび第
一弁装置13と結合され、数多くの形式をとることができ
るが、本質的には、制御された負荷Wが正または負の何
れであるかを確証するものである。
正の負荷の補償に用いられ且つ技術上周知されている正
負荷圧力絞り装置15は、導流路15aにより、可変流入オ
リフィス装置13cとその上流とへ接続される。正負荷圧
力絞り装置15は、論理装置14から伝送される信号Spに応
答して、可変流入オリフィス装置13c前後の比較的一定
の差圧を保持するように、ポンプ12からの流体の流れを
絞る。正負荷圧力絞り装置15には、第一弁装置13が負の
負荷を制御する時にポンプ12を流体モータ10から選択的
に隔離するように作動する隔離装置16が設けられる。
隔離装置16は、通常三方弁17aの形式の制御信号発生装
置17からの信号Sの伝送により、独立して作動させるこ
とができる。制御信号発生装置17は、液圧システムの各
種制御要素からの、各種のセンサまたは変換器により発
生されたそれぞれの制御信号S2,S3,S4,S5,Swに応じて、
個々の信号発生器18a,18b,18c,18d,18eから成る発生器
装置18に応答する。
負負荷圧力絞り装置19は、第一弁装置13に接続され、可
変流出オリフィス装置13dを包含する。負負荷圧力絞り
装置19の制御装置20は、正負荷圧力信号Spと、矢張り論
理装置14から伝送される負負荷圧力信号Snとに応答する
ようにされる。
調整装置21は負負荷圧力絞り装置19と関連しており、負
負荷圧力補償器即ち負負荷圧力絞り装置19の絞り部材装
置22の動きを制御するようにされる。
技術上周知の如く、加圧流体の生成源12は可変容量形若
しくは定容量形ポンプの何れであっても良く、論理装置
14からの正負荷圧力信号Spは出力流れ制御器12aに送ら
れる。この出力流れ制御器12aは圧力補償またはバイパ
ス形式のものであればよい。
第2図は参照すると、流体モータ10と、ポンプ12および
流体排出装置11を包含する制御回路との間に方向制御弁
13aが挿入されている。制御弁13aは、負荷室25,26と供
給室27と排出室28,29と制御室30,31とを備えるハウジン
グ24で滑動自在に案内される方向制御スプール23を有す
る。制御スプール23は、センタリングばね組立体32によ
り図示の位置に向けて付勢されている。制御スプール23
はその両端が制御室30,31内に突出し、可変流出オリフ
ィス装置13dならびに可変流入オリフィス装置13cを付与
されている。制御室30内に突出する方向制御スプール23
の端には延長部33が設けられており、制御信号発生装置
88に接続されている。制御信号発生装置88は、例えば、
方向制御スプール23の位置に応答する液圧信号発生器の
ような、数多くの形をとり得、方向制御スプール23の位
置の変化に応答して信号S2を発生する。メータリングス
ロット34は可変流入オリフィス装置13cを構成し、メー
タリングスロット35は可変流出オリフィス装置13dを構
成する。制御スプール23の運動は、制御室31,30内に、
それぞれのパイロット管路A1,A2を経て加圧流体を向け
ることにより達成される。
排出室28,29は、システム槽11aへの一方向流体流れを得
るために相互接続され、また負負荷圧力絞り装置19の負
負荷圧力補償器22へも管路36を経て接続される。負負荷
圧力補償器22は絞りポート装置37を備え、制御ばね38に
より図示の位置に向けて付勢されている。負負荷圧力補
償器22は絞りスプール39を有し、絞りスプール39は制御
室40内に負負荷圧力と、制御室41内の、制御差圧による
負負荷圧力により小さい中間負負荷圧力とを受けて、出
口室42から排出室43への流体の流れを選択的に絞る。調
整装置21には、負負荷圧力補償器22の形をとり得る第一
調整装置44が包含される。
負負荷圧力絞り装置19の制御装置20には差動ピストン45
が設けられ、差動ピストン45は絞りスプール39と選択的
に係合し且つ、負負荷圧力絞り装置19前後の差圧を増大
させ、従って負負荷圧力絞り装置19を通る流体の流れを
増大するように作動する。作動ピストン45はその環状不
平衡部分で制御室46内に存在する正負荷圧力を受け、一
方、制御室47はシステム槽11aに接続される。制御差圧
調節装置48は第二調整装置を構成し且つ、制御室46内の
正負荷圧力を受ける差動ピストン45の環状部分を包含
し、制御室46は通路49により制御室50に接続されてい
る。
正負荷圧力絞り装置15には、正負荷圧力補償器51と可変
流入オリフィス装置13cとが包含される。正負荷圧力補
償器51には、制御室50内の正負荷圧力を一端に受け、制
御ばね52で付勢された補償器スプール51aが包含され
る。この補償器スプール51aには、入口室54と供給室55
との間の流体の流れを選択的に絞るため、絞りポート53
が設けられる。正負荷圧力補償器51は、通路57で供給室
55に接続された制御室56内に突出し、自由浮動ピストン
58と選択的に係合する。自由浮動ピストン58は制御室59
内に突出し、その断面部分に、負負荷圧力またはシステ
ム槽11aの何れかへ選択的に接続された制御室59内に圧
力を受ける。負負荷圧力により自由浮動ピストン58の断
面部分に発生された力は、力発生装置60を構成する。
論理装置14は、正および負の負荷圧力を識別するように
作動する装置62を備えた外部論理装置61を包含し、それ
がまた正負荷圧力識別装置63を包含する。
外部論理装置61は、孔で案内される信号識別シャトル65
を備えるハウジング64を包み、信号識別シャトルは負負
荷圧力を受ける環状空間66,67と正負荷圧力を受ける環
状空間68とを画定する。信号識別シャトル65の運動は、
制御室69,70内のA1,A2なる圧力信号と、ばね71,72のセ
ンタリング力とに応答して制御される。室73,74は、流
体管路75,76により、流体モータ10のシリンダ室10d,10c
へそれぞれ接続される。負負荷圧力を受ける環状空間67
は、伝送装置77を経て制御室40に接続される。正負荷圧
力を受ける環状空間68は、正負荷圧力信号Spを伝送する
ように作動する管路78により、制御室46,50と出力流れ
制御器12aとに接続される。負負荷圧力を受ける環状空
間66は管路79により三方弁17aを接続され、三方弁17aは
管路80を経て負負荷圧力を制御室59へ選択的に連通させ
る。三方弁17aは隔離装置16の制御信号発生装置17に応
答し、制御信号発生装置は制御圧力信号S5,S4,S3,S2,Sw
を受ける自由浮動ピストン81,82,83,84,85を包含する。
S5なる圧力信号は、ある最小所定圧力レベルを上回るポ
ンプ出力圧力に応答して圧力信号発生器86により発生さ
れ、すなわち、ポンプ出力が最大出力容量に達したこと
を示し、S3なる圧力信号は、別の最小所定圧力レベルを
下回るポンプ出力圧力に応答して圧力信号発生器87によ
り発生され、すなわち、負負荷圧力が最小所定負負荷圧
力であることを示し、S2なる圧力信号は、方向制御スプ
ール23の位置に応答する制御信号発生装置88により発生
され、SWなる信号は、負荷Wの位置に応答する変換器で
ある信号発生器89により発生される。S4は、91として表
示された別の回路内に生起する圧力信号により信号発生
器90で発生される圧力信号である。
方向制御スプール23はA1またはA2なる制御圧力信号に応
答して比較的に変位されて負荷室25または26と供給室27
と排出室29,28との間にメータリングオリフィスを生成
し、可変流出オリフィス装置13dによるメータリングオ
リフィスが流体モータ10からの流体の流れを通過させ、
可変流入オリフィス装置13cによるメータリングオリフ
ィスが流体モータ10への流体の流れを通過させる。
信号識別シャトル65はA1またはA2なる圧力信号に応答し
てその中立位置からいずれかの方向に変位されて、負負
荷環状空間67または66を室73または74の一方に、正負荷
環状空間68を室73または74の他方に接続する。信号識別
シャトル65の変位の方向ならびに室73または74内の圧力
の存在により負荷圧力が正または負の何れであるかが定
められ、識別された負荷圧力信号は、正負荷圧力絞り装
置15と負負荷圧力絞り装置19とへ自動的に伝送される。
方向制御スプール23により正の負荷が制御される場合に
は、補償器スプール51aなびにその絞りポート53は、入
口室54から供給室55への流体の流れを絞る変調位置をと
って、正負荷可変流入オリフィス装置13c前後の比較的
一定の差圧を保持する。任意の一時期における負荷Wは
正または負でしかあり得ない。その結果として、正負荷
の制御中、負負荷圧力信号はゼロであり、従って制御室
59は極めて低い負負荷圧力を受け、自由浮動ピストン58
は第2図に示す如く右方へ充分に変位される。ピストン
10bの変位は、流体モータ10から可変流出オリフィス装
置13dを経て流体排出装置11に至る流れを生じ、出口室4
2と排出室43とが絞りスプール39にり相互連結される。
制御装置20の制御室46もまた正負荷圧力を受けるので、
差動ピストン45の有効部分上の正負荷圧力によ発生する
力が絞りスプール39へある力を伝送し、絞りスプール39
を第2図に示す如き充分に開いた位置に強制的に保持す
る。
負荷Wが負である場合には、外部論理装置61が負負荷圧
力を制御室40に接続して、負負荷圧力絞り装置19を作動
させる。負負荷圧力絞り装置19は、絞りポート装置37に
より、出口室42から排出室43に至る流体を絞って、可変
流出オリフィス装置13d前後の比較的一定の差圧を保持
する。
周知のピストン・ロッド効果によりシリンダ室10cから
の流出がシリンダ室10d内への流入より大である、負負
荷が流体モータ10で制御されている場合を想定する。技
術上周知の如く、流体モータ10からの流出が流入より大
であると、負負荷圧力はポンプ12から供給されるエネル
ギにより極めて高いレベルまで増大されて流体モータ10
を過大な圧力にさらにし、シリンダ室10d内に正負荷圧
力効果を生成させる。この正負荷圧力は管路75を介して
外部論理装置61の室73に伝送される。この時、外部論理
装置61の信号識別シャトル65は制御圧力信号A2により図
の左方に移動されて、室73と環状空間68とは連通してい
る。したがって室73に伝達された正負荷圧力は管路78を
経て制御室50に、さらに、通路49を経て制御室46にも伝
達される。制御室50に伝達された正負荷圧力は補償器ス
プール51aに作用して、正負荷圧力補償器51を作動す
る。一方、制御室46に伝達された正負荷圧力が差動ピス
トン45に作用して、差動ピストン45が制御ばね38の力を
補助する力を生成する。負負荷圧力補償器22の絞りスプ
ール39に作用するこの補助力はメータリングスロット35
前後の差圧を増大させ、メータリングスロット35を通る
流量が増加する。したがって、流体モータ10からの流出
は流体モータ10への流入と同期させられる。この作用は
流体モータ10に作用したであろう過大な高圧を除去する
ことになる。すなわち、この可変差圧効果は、流体モー
タ10への流入流体の圧力に応答して流体モータ10の流出
を自動的に調整し、正および負の負荷補償器51,22の作
用を同期させ、且つ負の負荷の制御中における過大な圧
力の発生を防止する。
正および負の負荷補償器51,22間の同期はまた、負の負
荷の制御中、流体モータ10からポンプ12を隔離すること
により達成することもできる。負の負荷の制御中、負負
荷圧力絞り装置19が可変流出オリフィス装置13d前後の
一定の差圧を自動的に保持し、同時に流体モータ10内へ
の流入が補給弁11bを介し、周知の方法でシステム槽11a
から供給される。
正および負の負荷補償器51,22間に後者、すなわち第二
の同期方法を用いる場合、制御室59内の圧力を受けた正
負荷圧力補償器51の補償器スプール51aは自由浮動ピス
トン58により右から左へ充分に変位される。そのため
に、三方弁17aの作用により、外部論理装置61内の環状
空間66に制御室59を接続することができる。負の負荷の
制御中に環状空間66が自動的に負負荷圧力を受けるの
で、正負荷圧力補償器51は自由浮動ピストン58の作用で
右から左へ自動的に変位され、流体モータ10からポンプ
12を隔離する。
従って負の負荷の制御中、正および負の負荷補償間の同
期は、差動ピストン45の作用による可変差圧により、ま
たは自由浮動ピストン58の隔離作用により生起されるい
わゆる負負荷再生の原理により、生起される。この第二
の同期方法は、負の負荷の制御中、制御信号SW,S2,S3,S
4またはS5に応答して三方弁17aの作用により選択的に導
入することができる。これらの制御信号は、制御信号に
比例する自由浮動ピストン81,82,83,84または85の作用
により自動的に力を発生させる。回路の各種制御要素の
制御作用に応答して信号SW,S2,S3,S4およびS5を発生さ
せることができるので、制御回路内に存在する何れかの
特定の条件に応答して、負負荷再生の同期作用を選択的
に導入することができる。
正および負の負荷補償間の同期は、負負荷再生の原理を
用いることにより、負の負荷の制御中にポンプの流れ出
力を節約するので極めて効率的であるが、その応答は、
制御差圧の変動による同期が用いられた場合のそれ程に
早くはない。従って、流体動力制御システムの特定の負
荷周期に応答して、二つの同期方法の選択的な使用は新
規で、非自明でしかも極めて有利な結果をもたらす。
ここで第3図について説明する。第2図の制御システム
の実施例は、機能的な観点からすれば、第3図のそれに
極めて類似しており、同様な構成要素を同様な数字で表
示してある。
第3図に略図で示す制御信号発生装置17は同一であって
良く、第2図のそれと同じ制御諸要素を有することがで
き、三方弁組立体17aを包含しても良い。隔離装置16へ
機能的に相互接続される外部論理装置61と正負荷圧力絞
り装置15とは第2図のそれぞれと同一である。第2図お
よび第3図の第一弁装置13は互いに類似しているが、第
3図のものにおいては、追加の出口室93ならびにシステ
ム槽11aへ接続された第一および第二排出室94,95が設け
られている。可変流入オリフィス装置13cは、第2図の
方向制御スプール23に類似した方向制御スプール96の、
供給室27と負荷室25,26との間に位置する。可変流出オ
リフィス装置13dは、出口室93と第一および第二排出室9
4,95との間に位置する。方向制御スプール96の延長部33
にはランド97が設けられており、ランド97はコア通路10
1で相互接続される環状室99,100から信号室98を、第3
図に示す位置で、機能的に隔離する。延長部33の端は、
システム槽11aに通気される室102内に突出する。出口室
93は流体管路103により、可変流出オリフィス装置13dの
上流の圧力を制御する装置105の入口室104に接続され
る。第3図の実施例において減圧弁106の形をなす装置1
05は、負負荷圧力補償器22の形で第2図に示した負負荷
圧力絞り装置19と極めて類似した機能を果たす。装置10
5には減圧スプール107が設けられ、減圧スプール107に
は、管路109で排出室28,29に接続される出口室108と入
口室104との間の流体の流れを絞る絞りポート装置37が
設けられる。減圧スプール107の一端は制御室110内に突
出しているが、他端は、通路112を経て制御室50に接続
された制御室111内に突出している。減圧スプール107は
制御ばね113によって片寄せられ、制御室111内に存在す
る正負荷圧力により減圧スプール107の断面部分に発生
される力を設定する制御圧力調節装置48が設けられてい
る。ハウジング92のコア通路101は等流路114により制御
信号発生装置17に接続され、信号室98は漏れオリフィス
116を経てシステム槽11aに接続される。
第2図は参照して説明した如く、第3図の正の負荷Wの
制御は第2図のそれと同じである。周知の方法での流体
モータ10内への流入が正負荷圧力補償器51の絞り作用と
可変流入オリフィス装置13cのメータリング作用との組
合せにより制御されると共に、流体モータ10からの流出
は排出室28,29から出口室108を経て入口室104に導びか
れ、管路103を介して接続された出口室93、可変流出オ
リフィス装置13dのメータリングスロット35、第一およ
び第二排出室94,95の一方へ導かれ、さらにシステム槽1
1aへと導かれる。
負の負荷の制御中、正負荷圧力補償器51の制御作用と減
圧スプール107の制御作用とが次の方法で同期される。
高い負負荷圧力が流体モータ10から出口室108を経て制
御室110に伝送され且つ制御室111が極めて低い正負荷圧
力を受けると、線圧スプール107は、絞りポート装置37
により、出口室108から入口室104への流体の流れを絞る
変調位置をとって、入口室104を、制御ばね113の予荷重
と同等の一定圧力レベルに自動的に保持する。正負荷圧
力補償器51の絞り作用により、流体モータ10へ流入する
流体の圧力が上昇し始めて制御室111内の圧力を自動的
に増大させると、当業者には明白なことであるが、制御
された圧力レベルが入口室104内で比例的に増大する。
入口室104が管路103により出口室93に接続されているの
で、可変流出オリフィス装置13dの上流の圧力は同一態
様で変動する。それ故、方向制御スプール96の変位によ
り生成される可変流出オリフィス装置13dのオリフィス
について、減圧スプール107の制御された圧力レベルの
変化により、可変流出オリフィス装置13dを通る流体の
流れを調整することができる。この同期作用により、流
体モータ10での流体の流入と流出との差が、ポンプ12か
らのエネルギによる流体モータ10での過大な圧力の発生
なしに、負の負荷の制御中、自動的に補償される。可変
流出オリフィス装置13dの上流の制御圧力の変動により
達成される第3図の正および負の負荷補償間のこの同期
作用は、可変流出オリフィス装置13d前後の負負荷圧力
補償器22の制御差圧のレベルの変動により同期作用が達
成されるようにした第2図の同期作用に類似している。
第2図につき説明の際に述べたと同一の方法での負負荷
再生の特徴の導入により、隔離装置16の作用で、正およ
び負の負荷圧力補償器51,22間に種々の形式の同期作用
を得ることができる。負負荷再生によるこの同期作用
は、負の負荷の制御中に発生される負負荷圧力に制御室
59を接続することにより達成され、それによって、第2
図の実施例の説明で述べたような方法で、自由浮動ピス
トン58の作用を介し、正負荷圧力補償器51を位置変更す
ることにより、流体モータ10からポンプ12が隔離され
る。
第3図の実施例においては、スプール延長部33のランド
97の変位により、制御室59が負負荷圧力へ選択的に接続
される。このように、同期の一形式から他形式への転換
が、方向制御スプール96の変位の機能となる。
第3図においては、方向制御スプール96の、距離X以内
の変位中に、可変流出オリフィス装置13dの上流の制御
圧力レベルの変動により、上述の如き方法で正および負
の負荷補償間の同期が達成される。
いったん方向制御スプール96の変位が距離Xを超える
と、負負荷圧力が信号室98と信号室59とへ自動的に接続
されて正負荷圧力補償器51を右から左へ移動させ、流体
モータ10からポンプ12を隔離し且つ、既述の如き方法
で、可変流出オリフィス装置13dの上流の制御圧力が負
の負荷Wの大きさの変化に関わりなく一定レベルに保持
されるようにした負負荷再生による同期を自動的に課
す。
完全に補償された弁においては、負の負荷の制御中、流
体モータ10からの流れが、方向制御スプール96の、その
中立位置からの変位と直接に比例する。
従って第3図の実施例においては、方向制御スプール96
の小変位中、正および負の負荷圧力補償器間の同期が、
可変流出オリフィス装置13dの上流の制御圧力レベルの
変動によってなされ、一方、ポンプ12から流体モータ10
内への流体の流入は正負荷圧力補償器51によって制御さ
れ、それにより制御器のより低い効率ならびにより高い
応答特性を特徴とする制御システムが得られている。
方向制御スプール96のより大きい変位に対応する更に高
い制御された流れのレベルでは、負負荷再生による同期
が自動的に導入され、制御器のよい高い効率であるがよ
り遅い応答特性を特徴とするシステムが得られる。
ここで第4図および第5図について説明する。第1図の
出力流れ制御器12aが正負荷圧力補償器51に組み込ま
れ、バイパス装置118が提供される。バイパス装置118は
絞りバイパス部材118aを包含し、且つ入口室119の圧力
と、第2図および第3図の外部論理装置61の正負荷圧力
識別装置63に管路78を経て接続された制御室120の圧力
との間に一定の差圧を周知の方法で保持する。この一定
の差圧のレベルは制御ばね121の予荷重によっれ指示さ
れ、且つ絞りバイパス・スロット122の絞り作用によっ
て制御されて、ポンプ12からの流れを排出室123と槽11a
とへ転向させる。制御された圧力レベルでの流体の流れ
は、入口室119から、略図で示した制御回路124へ向けら
れる。
第5図においては、バイパス装置118が絞りバイパス部
材125を包含し且つ、第二流体供給室126の圧力と、第2
図および第3図の外部論理装置61の正負荷圧力識別装置
63から管路78を経て接続された制御室120の圧力との間
に一定の差圧を周知の方法で保持する。差圧の制御は、
絞りスロット53の絞り作用によるか、またはバイパス絞
りスロット127のバイパス作用により達成される。バイ
パス絞りスロット127のバイパスおよび絞り作用は、ポ
ンプ12からの過分な流れが、直列動力回路130に管路129
で直列に接続されたバイパス室128または第2図および
第3図に示す別の回路91へ送られることを可能にさせ
る。第5図の正負荷制御器によれば、第二流体供給室12
6に接続された第一弁装置13に必要な分を超える余分な
流れしか直列動力回路130に送れないので、第一弁装置1
3は直列動力回路130の制御弁に対して自動的な優先性を
有する。
記述の如く、負の負荷の制御中に流体モータ10からポン
プ12を隔離することによる正および負の負荷制御回路間
の同期は、それがシステム効率を大巾に増大させるのみ
ならず、更に重要なことに、ポンプの流れを節約し、有
用な仕事を遂行するポンプの能力を向上させるので、極
めて望ましい。負負荷制御回路と正負荷圧力補償器51の
同期は負負荷補償を用いる際に重要であるのみならず、
負負荷を制御する際、方向制御スプール23上に位置する
全く補償されない可変オリフィスを用いる場合にも有利
であるが、それは、この組合せによっても、ポンプ12か
ら得られたエネルギの使用により、負の負荷を制御しな
がらシリンダ形式の流体モータ10に過大圧力を加え得る
からである。
正負荷補償のみを用いる場合や一度に一つ以上の負荷を
制御する場合には、外部制御信号に応答した、負負荷再
生の導入は、新規で、非自明且つ有利な結果を生じ、シ
ステム効率を増大させ、有用な仕事を遂行するポンプ12
の能力を向上させ、作業周期を増速させる。
負負荷再生を作動させるための外部制御信号は数多くの
システム・パラメタの関数であり得るが、とくには、そ
の最大出力容量に到達するポンプ12から生じた信号に応
答する場合に有役となる。負負荷再生の作動は、外部制
御信号の存在に関わりなく、負の負荷から得られるエネ
ルギを用いるので、負の負荷が制御されない限りそれは
起こり得ない。
ポンプ12がその最大出力容量に到達する点での負の負荷
の制御における負負荷再生の導入は、他のシステム負荷
の同期制御についてポンプの流れを節約するのみなら
ず、ポンプの最大流れ出力と等価のそれよりもはるかに
高い速度での負の負荷の制御も可能にさせる。負負荷再
生中、流体モータ10への流入は周知の方法である流体排
出装置11または排出マニホールドから得られ、充分高い
圧力レベルに保持され、キャビテーションを発生させる
ことなく、流体モータに流体を流入させることができ
る。
正負荷補償のみを用いるシステムの場合、負負荷再生の
作動は、指令信号に応答して負荷がその制御を可能とす
るに足りるだけ大である時にのみ起こらなければならな
い。負の負荷が、必要な時に機能を果たすに足りる程に
大きくなければ、負の負荷のエネルギを、ポンプから得
られるエネルギで補足しなければならない。従って、い
かなるシステムにおいても、負負荷再生を作動させる外
部信号は、ある最小の所定負負荷圧力レベル未満で生起
してはならない。本発明の実施例のシステムにおいては
負負荷圧力が隔離装置16を作動させるので、自由浮動ピ
ストン58は、制御ばね52の予荷重の変更により、または
自由浮動ピストン58の断面積の変更により、または自由
浮動ピストン58の有効面積および制御ばね52の予荷重の
選定によって、ある所定レベルを上回る負負荷圧力に応
答するようにすることができ、その予荷重により正負荷
圧力補償器51の制御差圧が定められる。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷応答システムにして、正負の負荷を制
    御するように操作可能であり、正負の負荷圧力を受ける
    流体モータ(10)と、流体排出装置(11)および加圧流
    体の生成源(12)との間に挿入された弁組立体と、 前記流体モータ(10)を前記排出装置(11)と加圧流体
    の前記生成源(12)とへ選択的に相互接続する第一弁装
    置(13)と、 加圧流体の前記生成源(12)を前記流体モータ(10)か
    ら選択的に隔離する隔離装置(16)と、 前記隔離装置(16)が作動された時に前記流体モータ
    (10)と前記排出装置(11)とを相互接続する流体補給
    装置(11c)と、 前記流体モータ(10)が負または正の負荷圧力の何れを
    受けているかを定める論理装置(14)と、 前記流体モータ(10)と前記生成源(12)との間の正負
    荷圧力絞り装置(15)と、 前記流体モータ(10)と前記排出装置(11)との間の負
    負荷圧力絞り装置(19)であって、絞り部材装置(22)
    と可変流出オリフィス装置(13d)とを有した負負荷圧
    力絞り装置(19)と、 前記負負荷圧力絞り装置の制御装置(20)と、 前記負負荷圧力の大きさにかかわりなく比較的一定の流
    れレベルで前記可変流出オリフィス装置(13d)の選択
    自在な流れ領域を通る流体の流れを制御する、前記制御
    装置(20)内の前記絞り部材装置(22)の絞り作用の第
    一調整装置(44)と、 ある最少所定圧力レベルを下回るポンプ出力圧力に応答
    して発生される信号(S3)と、別の最少所定圧力レベル
    を上回るポンプ出力圧力に応答して発生される信号
    (S5)とを含む種々の制御信号の少なくとも一つに応答
    する発生器装置(18)であって、それにより、前記の負
    の負荷の制御中に前記生成源(12)から前記流体モータ
    (10)への流体の流れが前記負負荷圧力絞り装置(19)
    を非作動にすることなく選択的に中断され得る発生器装
    置(18)を有する前記隔離装置(16)の制御信号発生装
    置(17)と、 前記正負荷圧力に応答し且つ、前記負の負荷の制御中に
    前記正負荷圧力の増大を伴いつつ、前記可変流出オリフ
    ィス装置(13d)を通る流体の流れを増大させる装置(4
    5),(46)を有する、前記負負荷圧力絞り装置(19)
    の前記制御装置(20)内の第二調整装置(48)とを有す
    る負荷応答システム。
  2. 【請求項2】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記隔離装置(16)が、前記正負荷圧力絞り装置
    (15)に作動接続された力発生装置(60)を有するシス
    テム。
  3. 【請求項3】請求の範囲第2項に記載のシステムにおい
    て、前記力発生装置(60)が前記負負荷圧力に応答する
    システム。
  4. 【請求項4】請求の範囲第2項に記載のシステムにおい
    て、前記力発生装置(60)が自由浮動ピストン(58)を
    有するシステム。
  5. 【請求項5】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記補給装置(11c)が、前記流体排出装置(11)
    と前記流体モータ(10)とを、一方向流体流れを得るよ
    う相互接続する補給弁(11b)を包含するシステム。
  6. 【請求項6】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記制御信号発生装置(17)が、前記隔離装置(1
    6)を前記排出装置(11)と前記負負荷圧力とへ選択的
    に相互接続する弁装置(17a)を有するシステム。
  7. 【請求項7】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記制御信号発生装置(17)が、前記第一弁装置
    (13)の位置に応答する装置(88)を有するシステム。
  8. 【請求項8】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記制御信号発生装置(17)が、前記第一弁装置
    (13)の位置に応答する装置(88)と、前記隔離装置
    (16)を前記排出装置(11)と前記負負荷圧力とへ選択
    的に相互接続する弁装置(17a)とを有するシステム。
  9. 【請求項9】請求の範囲第1項に記載のシステムにおい
    て、前記制御信号発生装置(17)が、加圧流体の前記生
    成源(12)からの流れの排出量に応答するスプール延長
    部装置(33)を有するシステム。
  10. 【請求項10】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記制御信号発生装置(17)が、第一最小予定レ
    ベルを超える加圧流体の前記生成源(12)の圧力に応答
    する発生器装置(87)を有するシステム。
  11. 【請求項11】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記制御信号発生装置(17)が、第二最小予定レ
    ベルを下回る加圧流体の前記生成源(12)の圧力に応答
    する発生器装置(86)を有するシステム。
  12. 【請求項12】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記制御信号発生装置(17)が、前記負荷の位置
    に応答する発生器装置(89)を有するシステム。
  13. 【請求項13】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記制御信号発生装置(17)が、別の制御回路
    (91)からの制御入力に応答する発生器装置(90)を有
    するシステム。
  14. 【請求項14】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記正負荷圧力絞り装置(15)が、加圧流体の前
    記生成源(12)と前記流体排出装置(11)との間に挿入
    された流体バイパス装置(118)を包含するシステム。
  15. 【請求項15】請求の範囲第14項に記載のシステムにお
    いて、前記バイパス装置(118)が、加圧流体の前記生
    成源(12)と前記第一弁装置(13)との間に挿入された
    流体絞りスロット(53)と、前記生成源と直列動力回路
    (130)との間に挿入された流体バイパス・スロット(1
    27)とを包含するシステム。
  16. 【請求項16】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記第二調整装置(48)が、制御差圧調節装置に
    して、前記可変流出オリフィス装置(13d)を横切って
    作用する前記差圧を前記正負荷圧力の増加と共に増大さ
    せる調節装置であるシステム。
  17. 【請求項17】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記第二調整装置(48)が、前記可変流出オリフ
    ィス装置(13d)の上流の前記制御圧力を前記正負荷圧
    力の増加と共に増大させる制御圧力調節装置(105)を
    有するシステム。
  18. 【請求項18】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記第一調整装置(44)が、前記可変流出オリフ
    ィス装置(13d)の下流に位置する絞りポート装置(3
    7)と、前記絞りポート装置(37)の上流の圧力が前記
    負負荷圧力の変動と共に変化することを許す一方で、前
    記可変流出オリフィス装置(13d)前後の圧力差を比較
    的一定に保持する絞り部材装置(22)とを有するシステ
    ム。
  19. 【請求項19】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記第一調整装置(44)が、前記可変流出オイフ
    ィス装置(13d)を上流に位置する絞りポート装置(3
    7)と、前記負負荷圧力の変動に関わりなく前記可変流
    出オリフィス装置(13d)の上流の圧力を制御する装置
    (105)とを有するシステム。
  20. 【請求項20】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記正負荷圧力絞り装置(15)が可変流入オリフ
    ィス装置(13c)を包含するシステム。
  21. 【請求項21】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記正負荷圧力絞り装置(15)が可変流入オリフ
    ィス装置(13c)と、前記可変流入オリフィス装置(13
    c)の上流の正負荷圧力補償器(51)とを包含し、前記
    正負荷圧力補償器(51)が、前記可変流入オリフィス装
    置(13c)前後の差圧を比較的一定の予選択されたレベ
    ルに制御する補償器スプール(51a)を有するシステ
    ム。
  22. 【請求項22】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、前記論理装置(14)が、前記正負荷圧力の存在を
    識別する正負荷圧力識別装置(63)と、前記の識別され
    た正負荷圧力の制御信号を前記正負荷圧力絞り装置(1
    5)と前記負負荷圧力絞り装置(19)の前記制御装置(2
    0)の前記第二調整装置(48)とに伝送する伝送装置(7
    8)とを有するシステム。
  23. 【請求項23】請求の範囲第22項に記載のシステムにお
    いて、加圧流体の前記生成源(12)が、前記正負荷圧力
    に応答する出力流れ制御器(12a)を有し、前記伝送装
    置(78)が、前記の識別された正負荷圧力の制御信号を
    加圧流体の前記生成源(12)の前記出力流れ制御器(12
    a)に伝送するシステム。
  24. 【請求項24】請求の範囲第1項に記載のシステムにお
    いて、論理装置(14)が、前記正および前記負負荷圧力
    の存在を識別する装置(62)と、前記の識別された正負
    荷圧力の制御信号を前記正負荷圧力絞り装置(15)と前
    記第二調整装置(48)とへ伝送する伝送装置(78)と、
    前記の識別された負負荷圧力の制御信号を前記負負荷圧
    力絞り装置(19)へ伝送する別の伝送装置(77)とを有
    するシステム。
JP50483887A 1987-05-08 1987-08-10 正負の負荷補償間の同期装置を有する負荷応答システム Expired - Lifetime JPH0792089B2 (ja)

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