(57)【要約】【課題】    本発明は油圧システムに関する。【解決手段】  油圧システム（１０）を動作させる制御システムは油圧アクチュエータ（１６）の所望の動きを示す入力信号を発生するユーザー入力装置（４７）を含む。マッピングルーチン（５０）は入力信号を所望のアクチュエータ速度を示す速度命令に変換する。バルブ開口ルーチン（５６）は速度命令を流量バルブアセンブリ（２５）に流れる流量を特徴付ける流量係数に変換し、この流量係数からバルブアセンブリ内のバルブ類（２１−２４）に加えられる電流のレベルを示す１組の制御信号を発生する。圧力制御装置（６４）は速度命令に応答して供給ライン（１４）内の圧力を調整する。油圧システム（１０）が複数の機能部（１１、２０）を有する場合、制御システムは、機能部により要求されている総流量が供給源から得られる合計流量を超過するとき、各機能部に流量を公平に配分するため各速度命令を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（１５）から、供給ラインとアクチュエータ（１６）間および前記アクチュエータと前記タンク間の流量を制御するバルブアセンブリ（２５）を含む油圧機能部（２０）に接続された供給ライン（１４）に流体を強制的に流すポンプ（１２）を有する油圧システム（１０）を制御する装置において、
前記アクチュエータの所望の動きを示す入力信号を発生するユーザー入力装置（４７）と；
前記入力信号を所望のアクチュエータ速度を示す速度命令に変換するマッピングルーチンと；
前記速度命令を、前記バルブアセンブリに流れる流体を特徴付け、この流量係数からバルブアセンブリ（２５）に流すための電流を示す制御信号を発生する流量係数に変換するバルブ開口ルーチン（５６）と；
前記制御信号に応答して電流を前記バルブアセンブリ（２５）に流すバルブドライバ（５８）と；
前記速度命令に応答して前記供給ライン（１４）の圧力を調整する圧力制御装置と；
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記油圧機能部が動作すべき計量モードを選択するセレクタ（４５または５７）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記セレクタ（５４）が前記速度命令と前記アクチュエータに作用する力に応答して前記計量モードを選択することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記セレクタが手動スイッチ（５７）からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記油圧システム（１０）が前記供給ライン（１４）に接続された複数の機能部を有し、前記装置は流体を前記供給ラインから前記複数の機能部（１１、２０）の各々に割り当てる流量配分ルーチン（５２）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記油圧システム（１０）は前記供給ライン（１４）に接続された複数の機能部（１１、２０）を有し、前記装置は前記複数の機能部により要求されている総流量が前記供給ライン（１４）から得られる合計流量を超過すると各機能部の速度命令を調整する流量分配ルーチン（５２）をさらに有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
速度命令と前記アクチュエータ（１６）の圧力に基づいて圧力設定値を発生する圧力設定値ルーチン（６２）をさらに含み、前記圧力制御装置（６４）が前記圧力設定値に応答して前記供給ライン（１４）の圧力を調整することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記圧力設定値ルーチン（６２）が前記流量係数から前記圧力設定値を導出することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
タンク（１５）から、各々が供給ラインとアクチュエータ（１６）間および前記アクチュエータと前記タンク間の流量を制御するバルブアセンブリ（２５）を含む複数の油圧機能部（１１、２０）に接続された供給ライン（１４）に流体を強制的に流すポンプ（１２）を有する油圧システム（１０）を動作させる制御装置において、
各機能部のため、この機能部に付随する前記アクチュエータの所望の動きを示す入力信号を発生するユーザー入力装置（４７）と；
各入力信号を前記付随のアクチュエータの所望速度を示す速度命令に変換し、複数の速度命令を発生するマッピングルーチン（５０）と；
前記複数の機能部により要求されている総流量が前記供給ライン（１４）から得られる合計流量を超過する場合前記複数の速度命令を変更する流量配分ルーチン（５２）と；
各速度命令を、各々が前記バルブアセンブリ（２５）のバルブに流れる流体を特徴付ける１組のバルブ係数に変換し、この組の流量係数から各機能部のバルブアセンブリ（２５）に流すべき電流レベルを示す１組の制御信号を発生するバルブ開口ルーチン（５６）と；
前記各組の制御信号に応答して電流を各バルブアセンブリ内のバルブに流す複数のバルブドライバ（５８）と；
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
各油圧機能部（１１、２０）が動作されるべき計量モードを選択するセレクタ（５４または５７）をさらに備えていることを特徴とする請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
前記セレクタ（５４）が前記速度命令と各油圧機能部のための前記アクチュエータに作用する力に応答する計量モードを選択することを特徴とする請求項１０記載の制御装置。
【請求項１２】
前記複数の速度命令に応答して前記供給ライン（１４）内の圧力を調整する圧力制御装置（６４）をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の制御装置。
【請求項１３】
各油圧機能部に流れる流量を特徴付ける等価流量係数を計算するため各速度命令を採用する圧力設定値ルーチン（６２）をさらに含み、前記供給ライン（１４）の前記圧力が前記等価流量係数の少なくとも１つに基づいて調整されることを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
【請求項１４】
タンク（１５）から、供給ラインとアクチュエータ（１６）間および前記アクチュエータと前記タンク間の流量を制御するバルブアセンブリ（２５）を含む油圧機能部（１１、２０）に接続された供給ライン（１４）に流体を強制的に送るポンプ（１２）を有する油圧システム（１０）を制御する装置において、
前記アクチュエータの所望の動き示す入力信号を発生するユーザー入力装置（４７）と；
前記ユーザー入力装置に接続され、前記入力信号を前記アクチュエータの所望速度を示す速度命令に変換するマッピングルーチン（４６）と；
前記システム無制御装置（４６）に接続され、前記速度命令を、各々が前記バルブアセンブリ（２５）のバルブ（２１−２４）を流れる流量を特徴付ける１組の流量係数に変換する機能制御装置（４４）と；
を含み、前記機能制御装置は、各流量係数を用いて、前記バルブアセンブリ内のバルブに加えられる電流の大きさを示す個別制御信号を発生することを特徴とする制御装置。
【請求項１５】
各制御信号に応答して前記バルブアセンブリ（２５）内のバルブに電流を流す複数のバルブドライバ（５８）をさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記システム制御装置に接続され、前記速度命令に応答して前記供給ライン（１４）内の圧力を調整する圧力制御装置（６４）をさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記システム制御装置が前記速度命令および前記アクチュエータ（１６）に作用する力の指示に基づく圧力設定値を発生する圧力設定値ルーチン（６２）をさらに備え、前記圧力制御装置（６４）が前記圧力設定値に応答して前記供給ライン（１４）の圧力を調整することを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記機能制御装置（４４）は油圧機能部が動作されるべき計量モードを選択するセレクタ（５４）からなることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
前記セレクタ（５４）が前記速度命令と前記アクチュエータ（１６）に作用する力に応答して前記計量モードを選択することを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
油圧システム（１０）が前記供給ライン（１４）に接続された複数の機能部を有し、前記システム制御装置（４４）は前記供給ラインから前記複数の機能部（１１、２０）の各々に流体を配分する流量配分ルーチン（５２）をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
前記流量配分ルーチン（５２）が前記複数の機能部により要求されている総流量が前記供給ライン（１４）から得られる合計流量を超過すると各機能部の速度命令の調整を発生させることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
タンク（１５）から複数の油圧機能部（１１，２０）に接続された供給ライン（１４）に流体を強制的に流すポンプ（１２）を有する油圧システム（１０）を動作させ、前記油圧機能部の各々は前記ライン（１４）とアクチュエータ（１６）間および前記アクチュエータと前記タンク間の流量を制御するバルブアセンブリ（２５）を含む制御装置において、
前記油圧システム（１０）により発生されるべき所望の動き示す入力信号を発生するユーザー入力アセンブリ（４７）と；
前記入力信号を前記複数の油圧機能部に付随する複数のアクチュエータの所望速度を示す複数の命令に変換し、複数の命令を発生するマッピングルーチン（４６）と；
前記複数の機能部により要求されている前記総流量が前記供給ライン（１４）から得られる合計流量を超過すると前記複数の命令を変更する流量配分ルーチン（５２）と；
各命令を各々が前記バルブアセンブリ（２５）のバルブ（２１−２４）に流れる流量を特徴付ける１組のバルブ流量係数に変換し、このバルブ流量係数から、前記各機能部のバルブアセンブリに流す電流のレベルを示す１組の制御信号を発生させるバルブ開口ルーチン（５６）と；
前記各組の制御信号に応答して各バルブアセンブリ内のバルブに電流を流す複数のバルブドライバ（５８）と；
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２３】
各油圧機能部が動作されるべき計量モードを選択するセレクタ（５４または５７）をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の制御装置。
【請求項２４】
前記セレクタ（５４）が前記命令と各油圧機能部（１１、２０）の前記アクチュエータ（１６）に作用する力に応答して、各計量モードを選択することを特徴とする請求項２３記載の制御装置。
【請求項２５】
前記複数の命令に応答して前記供給ライン（１４）の圧力を調整する圧力制御装置（６４）をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の制御装置。
【請求項２６】
タンク（１５）から供給ライン（１４）に流体を強制的に流すポンプ（１２）を有し、さらに前記供給ライン（１４）と油圧アクチュエータ（１６）間および前記アクチュエータと前記タンクに接続された戻りライン（１８）間の流量を制御するバルブアセンブリ（２５）を有する油圧システム（１０）を制御する装置において、
前記油圧アクチュエータの所望の動きを示す入力信号を発生するユーザー入力装置（４７）と；
前記油圧アクチュエータに作用する力の変化で変化するパラメータ用のセンサー（４３）と；
前記バルブアセンブリ（２５）内のバルブ（２１−２４）に流す電流レベルを示す信号を発生するため入力信号を採用している制御ルーチン（４４、４６）と；
前記制御信号に応答してバルブに電流を流すバルブドライバ（５８）と；
前記センサーに接続され、前記油圧アクチュエータ（１６）に作用する力に応答して前記供給ライン（１４）と前記戻りラインの少なくとも１つの圧力を制御するためのパラメータを採用している圧力制御装置（６４）と；
を備えることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械類を動作させるための油圧システムに関し、特に油圧アクチュエータに出入りする流体の流れを制御するため電磁油圧バルブを動作させるための電子回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の機械は油圧バルブにより制御される、シリンダおよびピストン構成または油圧モータのような、油圧アクチュエータにより制御される流量により駆動される複数の可動部材を備えている。従来、油圧バルブは機械オペレータにより手動で動作されていた。手動動作型油圧バルブから電気制御装置やソレノイド動作型バルブの使用に移行しつつあるのが現在の傾向である。この型の制御は、複数の制御バルブを運転席の近くに配置する必要がなく、制御されているアクチュエータの近傍に配置することができるので、油圧配管系統を単純化できる。この技術の変遷により、機械機能部のコンピュータ制御を容易にしている。
【０００３】
作動液流量を制御するための比例ソレノイド動作型スプールバルブはよく知られている。この型のバルブはスプールに接続された電機子を動かす電磁コイルを採用し、その位置はバルブに流れる流量を決定する。バルブの開口量は電磁コイルに流れる電流の大きさに直接関係し、作動液流量の比例制御を可能にする。電機子またはスプールは電流がソレノイドコイルから除去されるとバルブを閉じるためにばね負荷を与えられる。代案として、第２電磁コイルおよび電機子がスプールを反対方向に移動させるように設けられる。
【０００４】
オペレータが機械上の部材を動かそうとすると、ジョイスティックが対応する油圧アクチュエータが移動する方向と所望の速度を示す電気信号を発生するために操作される。アクチュエータをより速く動作したければ、ジョイスティックをその中立位置からより遠くに移動させる。制御回路はジョイスティック信号を受信し、アクチュエータの適切な動きを達成するため関連するバルブを開口する任意の大きさの電流を発生することにより応答する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
農業用トラクタや建設用装置のような機械全体の制御は複数の機能部を同時に制御することが要求されるので複雑になる。例えば、バックホーの制御はブーム、アーム、バケットおよびスイング用の個別の油圧アクチュエータを同時に操作することがよく要求される。ある場合において、同時に動作する複数の機能部により要求されている作動液の総流量がポンプにより発生可能な最大流量を超える。このようなとき、制御システムが公平に機能部間に利用可能な作動液を配分し、１つの機能部が不均衡な量の利用可能作動液を消費しないことが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
典型的な油圧システムはポンプのような供給源から加圧流体を運ぶ供給ラインと、流体をタンクに送り返す戻りラインと、個別のバルブアセンブリにより供給ラインと戻りラインに接続された少なくとも１つの油圧アクチュエータを有する。制御装置はオペレータにより望まれるように各油圧アクチュエータを動かすためオペレータ入力に応答してバルブアセンブリを動作させる。
【０００７】
制御システムはアクチュエータの所望の動きを示す入力信号を発生するため機械ユーザーにより動作可能なユーザー入力装置を含む。マッピングルーチンは入力信号をアクチュエータの所望の速度を示す速度命令に変換する。速度命令は動きの方向と速度を指示する。バルブ開口ルーチンは速度命令をバルブアセンブリのための１組の制御流量係数に変換し、この組のバルブ流量係数から、バルブアセンブリ内のバルブ類に流す電流のレベルを示す１組の制御信号が発生する。複数のバルブドライバは制御信号の組に応答してバルブアセンブリ内のバルブ類に電流を流す。
【０００８】
圧力制御装置が速度命令に応答して供給ラインの圧力を調整するために設けられ、適当な圧力がアクチュエータを駆動するため得られるのを保証する。
【０００９】
この発明の好ましい実施例において、セレクタは油圧機能部が動作されるべき計量モードを選択するために設けられる。例えば、計量モードは速度命令とアクチュエータに作用する力に応答して選択される。
【００１０】
油圧システムが複数の機能部を有する場合、流量配分ルーチンが複数の機能部の各々に公平に供給ラインからの流体を配るために内蔵される。例えば、流量配分ルーチンは複数の機能部により要求されている総流量が供給ラインから得られる合計流量を超過する場合各機能部の速度命令を変更する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、機械の油圧システム１０はシリンダ１６または回転モータのような油圧駆動アクチュエータにより動作される機械素子類を有する。油圧システム１０はタンク１５から作動液を排出し圧力を受けた作動液を供給ライン１４に供給するためにモータまたはエンジン（図示せず）により駆動される容積式ポンプ１２を含む。ここで説明される新規なシステム構成は可変容量型ポンプおよび他の型の油圧アクチュエータを採用する油圧システムに実施されることを理解すべきである。供給ライン１４は（比例圧力リリーフ弁のような）アンローダバルブ１７によりタンク戻りライン１８に接続され、タンク戻りライン１８はタンク制御バルブ１９によりシステムタンク１５に接続される。
【００１２】
供給ライン１４およびタンク戻りライン１８は油圧アクチュエータ１０が配置された機械の複数の油圧機能部に接続される。これらの機能部の一つは詳細に例示され、他の機能は同様な部品を有する。油圧アクチュエータ１０は各機能部のバルブ類およびこれらのバルブ類を動作させるための回路が機能部のアクチュエータ近傍に配置できる分散型である。例えば、バックホーのブームに対するアームの動きを制御する部品等はアームシリンダまたはブームとアーム間の接合部にまたは近傍に配置される。
【００１３】
任意の機能部２０において、供給ライン１４はタンク戻りライン１８に接続されたノード「ｔ」を有するバルブアセンブリ２５のノード「ｓ」に接続される。バルブアセンブリ２５は第１油圧導管３０によりシリンダ１６のヘッド室２６に接続されたノード「ａ」および第２導管３２によりシリンダ１６のロッド室２７のポートに接続されたノード「ｂ」を有する。４個の電磁油圧比例弁２１、２２、２３および２４はバルブアセンブリ２５のノード間の作動液流量を制御し、シリンダ１６に出入りする流量を制御する。第１電磁油圧比例バルブ２１はノードｓおよびａ間に接続され、文字「ｓａ」により示される。第１電磁油圧比例バルブ２１は供給ライン１４とシリンダ１６のヘッド室２６間の流量を制御できる。文字「ｓｂ」により示される第２電磁油圧比例バルブ２２はノード「ｓ」および「ｂ」間に接続され、供給ライン１４とシリンダロッド室２７間の流量を制御できる。文字「ａｔ」により示される第３電磁油圧比例バルブ２３はノード「ａ」および「ｔ」間に接続され、ヘッド室２６と戻りライン１８間の流量を制御できる。ノード「ｂ」および「ｔ」間にあり文字「ｂｔ」で示される第４電磁油圧比例バルブ２４はロッド室２７から戻りライン１８に流れる流量を制御する。
【００１４】
他の型または構成の油圧アクチュエータが制御されているとき、バルブアセンブリ２５は４個以下の電磁油圧比例バルブからなる。例えば、流体が一方のシリンダ室のみに加えられる単動シリンダを制御するため、１対のバルブで供給ラインからタンクへ流れる流体を制御するために十分である。本発明の他の変形例において、バルブアセンブリ２５は電気動作型スプールバルブからなる。
【００１５】
任意の機能部２０の油圧部品類はシリンダ１６のヘッド室２６とロッド室２７内の圧力ＰａおよびＰｂを検出する２個の圧力センサー３６および３８を含む。他の圧力センサー４０はノード「ｓ」のポンプ供給圧力Ｐｓを計測し、圧力センサー４２は機能部２０のノード「ｔ」のタンク戻り圧力Ｐｒを検出する。供給圧力センサー４０と戻り圧力センサー４２は全ての機能部１１に必要でないことに注意すべきである。これらのセンサー類により計測される種々の圧力はセンサーとこれらの測定点間のライン損失により油圧システム内のこれらの測定点の実際の圧力とわずかに相違することを理解すべきである。しかしながら、これらの検出圧力は実際の圧力に関係し且つ表しており、このような差異は制御方法論で調整される。
【００１６】
機能部２０のための圧力センサー３６、３８、４０および４２は４個の電磁油圧比例バルブ２１−２４を動作させる機能制御装置４４に入力信号を与える。機能制御装置４４は、記載されるように、システム制御装置４６から他の入力信号を受信するマイクロコンピュータに基づく回路である。機能制御装置４４により実行されるソフトウエアプログラムはシリンダ１６を正しく動作させるため特定の流量だけ４個の電磁油圧比例バルブ２１−２４を選択的に開く出力信号を発生させることにより入力信号に応答する。
【００１７】
システム制御装置４６は機能制御装置４４と圧力制御装置４８で信号を交換する油圧システム１０の全体の動作を管理する。信号類は従来のメッセージプロトコルを使用して通信ネットワーク５５を介して３個の制御装置４４、４６および４８間で交換される。圧力制御装置４８はポンプの流出部、戻りライン圧力センサー５１およびタンク圧力センサー５３で供給ライン圧力センサー４９からの信号を受信する。システム制御装置４６からの圧力信号と命令に応答して、圧力制御装置４８がタンク制御バルブ１９とアンローダバルブ１７を動作させる。これにより供給ライン１４と戻りライン１８の圧力が制御される。しかしながら、もし可変容量型ポンプが使用されていると、圧力制御装置４８がポンプを制御する。
【００１８】
図２を参照すると、油圧システム１０のための複数の制御機能部は異なる制御装置４４、４６および４８間に配分される。システム制御装置４６により実行されるソフトウエアプログラムは機能制御装置４４の命令を発生することにより入力信号に応答する。具体的に、システム制御装置４６はいくつかのユーザ動作型ジョイスティック４７または異なる油圧機能部のための類似の入力装置からの信号を受信する。これらの入力装置信号はジョイスティック位置信号を制御されている付随の油圧アクチュエータの所望の速度を示す信号に変換する各機能のための個別のマッピングルーチン５０により受信される。マッピング機能はリニアであるか所望されるような他の形状を有する。例えば、中立中央位置からジョイスティックの移動範囲の第１の半分が速度の低四分位数（ｌｏｗｅｒ ｑｕａｒｔｉｌｅ）にマップされ、低速でアクチュエータの比較的微細な制御を実施する。この場合、ジョイスティック行程の後半分が速度の上位７５パーセントの範囲にマップされる。マッピングルーチンはシステム制御装置４６内のコンピュータにより解法される演算式により実施され、またはマッピングは制御装置のメモリに蓄積された照合表により得られる。マッピングルーチン５０の出力は各機能部のシステム使用者により望まれる速度を示す信号である。
【００１９】
理想的な状態において、所望の速度は特有の機能部と関連する油圧バルブを制御するために使用される。しかしながら、多くの例において、所望の速度は油圧システム１０の他の機能部１１により油圧システムに出された同時の要望を考慮して達成できない。例えば、すべての機能部により要求された作動液流量の全量はポンプ１２の利用可能な出力を超える場合がある。この場合、制御システムは作動液を要求する機能部に獲得可能な量を分配し、任意の機能部は十分な所望の速度で動作させることができない。この配分により各機能部の所望の速度を達成できないが、オペレータにより支持されるようにアクチュエータ間の速度関係をまだ維持する。
【００２０】
配分を要求するかどうかを決定するために、全ての機能部の所望の速度は各油圧機能部の計量モードにしたがって流量配分ソフトウエアルーチン５２に適用される。このデータから、流量配分ソフトウエアルーチンは現在活性である油圧機能部により要求されている総流量を計算する。この流量配分ソフトウエアルーチン５２はポンプの速度とこの速度の関数とするポンプ流量出力とに基づいて油圧システムで利用できる流量を計算する。得られる流量は合計獲得流量により合致可能な総要求流量の比率を導出するために要求されている総流量と比較される。各機能部の速度命令を発生するため、各機能部の所望の速度はこの比率に乗算される。
【００２１】
配分が必要である場合、機能部は所望の速度の何分の一かで動作されるので、得られる流量はオペレータにより意図されるように活性機能部間の速度関係を維持する公平な方法で分配される。
【００２２】
流量配分ルーチン５２が得られる流量を配分するため、各機能部の計量モードは、このモードが要求流量と他の機能部により使用できる流体の機能部の寄与を決定するので、所望の速度にしたがって既知でなければならない。特有の機能部の計量モードは付随の油圧機能部の機能制御装置４４により実行される計量モード選択ルーチン５４により決定される。特有の機能部の計量モードは機能部の速度命令と、アクチュエータ圧力ＰａおよびＰｂで示されるような、付随のアクチュエータまたは力センサー４３に作用する外力Ｆｘに基づいて決定される。代案として、手動スイッチ５７は計量モードを選択するため機械オペレータにより使用される。
【００２３】
図１を参照すると、流体がポンプからシリンダ室２６または２７に供給され、他のシリンダ室からタンクに排出される基本計量モードは駆動計量モード、例えば、ピストンロッドが動く方向に依存する「駆動伸張モード」または「駆動後退モード」と称される。ピストンロッド４５はロッド室２７の容量の一部を占有するので、このシリンダ室はヘッド室２６により要求されるより任意の量ピストン２８を動かすための要求される作動液が少ない。したがって、任意の速度の伸張モードより後退モードで要求される流量が少ない。
【００２４】
油圧システムはさらに一方のシリンダ室から排出される流体が他方のシリンダ室へバルブアセンブリ２５を介して戻る「再生」計量モードを採用している。再生モードにおいて、流体は「高側再生」と称される供給ラインノード「ｓ」を介してまたは「低側再生」の戻りラインノード「ｔ」を介してシリンダ室間に流れる。再生モードの利点はシリンダの拡張する室を満たすために要求される全流量をポンプ１２または戻りライン１８から供給する必要はないことである。
【００２５】
再生モードでピストンロッドを後退させるため、流体がシリンダのヘッド室２６からロッド室２７に強制的に送られる。したがって、より小さいロッド室で要求されるより、より大きい流量がヘッド室から排出されている。低側再生後退モードにおいて、この過剰流体は戻りライン１８に流入し、追加流量を要求する低側再生モードで動作するタンク１５または他の機能部１１に流れ続ける。高側再生後退モードの過剰流体は供給ライン１４を介して流体をこのラインから排出するまたはアンローダバルブ１７を介して戻りライン１８に流入する他の機能部１１に流れる。
【００２６】
再生はピストンロッド４５をシリンダ１６から伸張させるために使用できる。この場合、不充分な流量がヘッド室２６を満たすために要求されるよりより小さい再ロッド室から排出されている。高側再生がロッドを伸張するために使用されると、追加の流体がポンプ１２から送られる。低側再生伸張モードにおいて、機能部はタンク戻りライン１８から追加流体を受けなければならない。この追加流体は他の機能部（例えば、交差機能再生）またはアンローダバルブ１７を介してポンプ１２から送られる。このモードにおいて、タンク制御バルブ１９は、流体が他の機能部１１に供給されるかわりに、戻りライン１８の流体がタンク１５に流れるのを制限するため少なくとも部分的に閉鎖されることを理解すべきである。
【００２７】
再度図２を参照すると、各機能部の速度命令は計量モード選択ルーチン５４に適用される付随の機能制御装置４４に送られる。このルーチンは任意の機能部のモードを決定するための機械オペレータにより動作可能な手動入力装置である。代案として、機能制御装置４４は種々のシステム圧力が特有の時間で任意の機能部の最適計量モードを選択するために調べられるアルゴリズムを採用できる。一旦選択されると、計量モードはシステム制御装置４６および各機能制御装置４４内の他のルーチンに伝達される。
【００２８】
計量モード、圧力測定値および速度命令がどのようにピストンロッド４５の命令速度を達成するため電磁油圧比例バルブ２１−２４の動作するかを決定するためバルブ開口ルーチン５６により使用される。各計量モードにおいて、アセンブリ２５内の２つのバルブは活性であり、または開口している。この計量モードはどのバルブ対が開口するかを規定する。バルブ開口ルーチン５６は選択されたバルブの各々が開く量を決定するため速度命令の大きさおよび圧力測定値を利用する。
【００２９】
具体的に、機能制御装置４４はアクチュエータ１６の所望の動きを達成するため選択された計量モードの油圧回路分岐の等価流量係数を表す等価係数を決定する。等価コンダクタンス係数は４個の電磁油圧比例バルブ２１−２４の各々を流れる流体、もしあれば、各バルブが開く量を特徴付ける個別バルブコンダクタンス係数を計算するために使用される。選択された計量モードで閉じられるバルブはゼロのバルブコンダクタンス係数を有する。等価コンダクタンス係数およびバルブコンダクタンス係数の代りに、反比例流量制限係数が流量を特徴付けるために使用可能であることは明らかである。コンダクタンス係数と制限係数は油圧システム１０の区画または部品内の流量を特徴付け、反比例パラメータである。したがって、一般的な用語「等価流量係数」と「バルブ流量係数」はコンダクタンス係数と制限係数をカバーするために使用される。
【００３０】
バルブ開口ルーチン５６は各バルブが開く程度を示す４つの出力信号を発生するために使用されるアセンブリ２５内のバルブ類のバルブ流量係数を決定する。機能制御装置４４は電磁油圧比例バルブ２１−２４を動作させるための電流レベルを発生する１組のバルブドライバ５８に４つの出力信号を送る。
【００３１】
システム制御装置４６は油圧機能部１１と２０の圧力条件に一致させるために必要な供給ライン１４と戻りライン１８内の圧力を計算する。この目的のため、システム制御装置４６は機械の各機能部の個別のポンプ供給圧力設定値を決定し、供給ライン圧力設定値Ｐｓとして使用するため最大値を有する設定値を選択する設定値ルーチン６２を実行する。この圧力設定値は好ましい実施例の等価コンダクタンス係数とシリンダ室の圧力ＰａとＰｓに基づいて導出される。変形例として、センサー４３により直接測定されるアクチュエータ力がシリンダ室圧力の代わりに使用できる。設定値ルーチン６２は同様な方法で戻りライン圧力設定値Ｐｒを決定する。
【００３２】
２つの圧力設定値ＰｓおよびＰｒは供給ライン１４と戻りライン１８の圧力レベルを達成するため圧力制御装置４８により実行される圧力制御ルーチン６４に送られ且つより使用される。具体的に、圧力制御ルーチン６４は圧力制御装置が供給ライン１４内の圧力を増大させまたは解放するためアンローダバルブ１７を動作させる。これに対して、機能部１１と２０により（供給ライン１４に）要求された量を超えるポンプ１２により発生する流量はアンローダバルブ１７を流れる。同様に、タンク制御バルブ１９を動作させることにより、圧力制御装置４８は設定値Ｐｒにより規定されたレベルでタンク戻りライン１８内の圧力を維持する。この動作は、タンク戻りライン１８に要求される量以上の過剰流量がシステムタンク１５に流れるのを可能にする。可変容量型ポンプを採用している油圧システムにおいて、圧力制御装置４８はポンプの動作を管理する。この場合、タンク制御バルブ１９は十分な流量が低側再生モードで動作しているこれらの機能部に送るためタンク戻りライン１８から得られるのを確実にするために操作される。
【００３３】
以上の説明は主に本発明の好ましい実施例に向けられた。本発明の範囲内で種々の変形に注意が引かれたが、この分野の当業者が本発明の実施例の開示から明らかである追加の変形例を認識するであろうことが予期される。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲から決定されるべきで、上記実施例により限定されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明を実施している典型的な油圧システムの概略図である。
【図２】図２は油圧システムのための制御図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    油圧システム
１２    容積式ポンプ
１４    供給ライン
１５    タンク
１６    シリンダ
１７    アンローダバルブ
１８    タンク戻りライン
１９    タンク制御バルブ
２０    機能部
２１、２２、２３、２４    電磁油圧比例バルブ
２５    バルブアセンブリ
２６    ヘッド室
２７    ロッド室
３０    第１油圧導管
３６、３８、４０、４２    圧力センサー
４４，４６，４８    制御装置
４５    ピストンロッド
４７    ジョイスティック
５０    マッピングルーチン
５２    流量割当てソフトウエアルーチン
５４    計量モード選択ルーチン
５５    通信ネットワーク
５６    バルブ開口ルーチン
５８    バルブドライバ
６２    Ｐｓ、Ｐｒ設定値ルーチン
６４    圧力制御ルーチン
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月25日(2003.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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