(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力速度を制御する流体駆動システムにおいて、該システムが機械的フィードバック機構を持たない場合に、可変容量形ポンプと可変容量形モータの容量をそれぞれ各最低容量位置と最高容量位置の間で変化させることによって、前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータとの間で動力の円滑な移行を行う方法であって、
可変容量形ポンプの速度を検出し、
可変容量形モータの速度を検出し、
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの一方の容量を所定の率で変更させ、
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの前記検出された速度と既知の最高容量とに基づいて、前記一方の可変容量形ポンプまたは可変容量形モータの現時点での容量を計算し、
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータのうちの前記一方の容量変化の変化率を前記所定の変化率より小さい変化率に減少させ、次いでほぼゼロにまで減少させ、この変化率の減少が行われている間に同時に、前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの他方の容量を所定の変化率で変化させる制御を開始する、段階からなる
方法。
【請求項２】
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータのうち一方の変化率を減少させる前記段階は、容量と最高容量の間の差が所定の差になったときに、これの変化率を減少させ、前記容量が前記最高容量に達したとき前記変化率の減少を終了させる、段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一方の可変容量形ポンプまたは可変容量形モータの容量が変化する間、前記他方の可変容量形ポンプまたは可変容量形モータを最高容量位置に保持する段階を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータとの間での動力の移行におけるあらさを動力移行時の出力軸速度の急激な変化として検出し、前記動力の移行ごとに前記あらさを連続して監視する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
先に生じた所定回数の動力の移行におけるあらさを平均し、前記可変容量形ポンプまたは前記可変容量形モータの前記変化率の減少を開始させるタイミングを調整する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの一方の容量が変化するときの前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの前記速度を連続して比較し、前記可変容量形ポンプと前記可変容量形モータの他方の速度が所定の長さの時間内に変化しないとき、前記一方の容量の変化を終了し、同時に、前記他方の容量を変化させる制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に静油圧型システムにおいて、ポンプの容量を変更させる状態からモータの容量を変更させる状態までの移行に関する。より詳細には、本発明は両者の間での円滑な移行を生じさせる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の静油圧型システムでは、機械的フィードバック機構を利用して、可変容量形ポンプまたは可変容量形モータの一方が最高容量位置に達し、動力を供給し続けるためには、他方が容量の変更を開始すべき時期に達していることを示すようになっている。従来のフィードバック機構は、通常、内部に機械的接続部が数多く含まれているために形状的にかさばり、しかも必ずしも信頼性があるものではない。別のシステムでは、システム部品の相対速度を求め、入力データをマイクロプロセッサに与え、次いで様々なシステム制御を行なうようにセンサを用いてきた。別のシステムでは、通常、可変容量形モータが容量変更を開始する前に、可変容量形ポンプが最高容量位置に完全に到達してしまうようになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この結果として、動力の大幅な中断が起こり、それに続いて、機械の作動中に“一時停止”または“ジャーク”が起こることになる。これらのいずれが発生しても、オペレータにとってはやっかいなものであり、機械の効率的な作動にとっても不利益となる。
本発明は上述の問題の１つか２つ以上を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、機械式フィードバック機構を用いずに、静油圧型可変容量形ポンプの容量の変更と可変容量形モータの容量の変更との間で切り替えるときに動力の移行を円滑に行なう方法を開示する。この方法は、可変容量形ポンプの速度を検出し、可変容量形モータの速度を検出し、これらの検出された速度と既知の最高容量に基づいて、作動容積が変更されている可変容量形ポンプまたは可変容量形モータの現時点での作動容積を計算し、容積が変更されている可変容量形ポンプ、または可変容量形モータの変化率をほぼゼロにまで減少させ、同時に、他方の可変容量形ポンプまたは可変容量形モータの容量について所定変化率での変更を開始する。
本発明は、可変容量形ポンプまたは可変容量形モータのうちの一方の容量が変化する状態と他方の容量が変化する状態の間での動力の移行を円滑に行なう方法を提供する。これは、機械の好ましくない“一時停止”または“ジャーク”を補い、さらに効率の良い作動システムを提供する。
【０００５】
【実施例】
図１を参照すると、静油圧型システム１０が示されている。静油圧型システム１０は、ポンプ入力軸１６によって可変容量形ポンプ１４に駆動的に接続されたエンジン１２のような動力源を含む。可変容量形モータ１８は、導管２０、２２によって可変容量形ポンプ１４に流体的に接続されている。ワークシステム２４は、出力軸２６によって可変容量形モータ１８に駆動的に接続されている。第１容量コントローラ２８は、可変容量形ポンプ１４の容量を制御し、第２の容量コントローラ３０は可変容量形モータ１８の容量を制御する。
静油圧形システム１０は、入力コントローラ３６と制御装置３８を有するマイクロプロセッサ３４も含む。制御装置３８は、ポンプ入力軸１６に作動的に組み合わされた第１速度センサ４０を含んでおり、可変容量形ポンプ１４の速度を表す信号をマイクロプロセッサ３４に送信する。第２の速度センサ４２は、モータ出力軸２６に作動的に組み合わされており、可変容量形モータ１８の速度を表す信号をマイクロプロセッサ３４に送信する。マイクロプロセッサは、可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８の検出された速度を入力コントローラ３６からの命令と比較し、必要とされる信号をバルブ機構４４に送信し、パイロットポンプ４６のような加圧流体源からの加圧流体を各容量コントローラ２８、３０に送り、入力コントローラ３６からの入力命令を履行するのに必要なように可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８の容量を変化させる。バルブ機構４４は、ポンプ１４の容量コントローラ２８の動きを制御するように作用する第１バルブ４４ａ、導管２０、２２内の最高圧力を容量コントローラ３０に送るように作用する第２バルブ４４ｂ及びモータ１８の容量コントローラ３０の動きを制御するように作用する第３バルブ４４ｃを含む。
【０００６】
図２は、出力軸２６の速度が増加する間、時間に対する可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８の容量の関係を表す。ポンプが最高容量に達するときの容量の変化を記録する。実線は可変容量形ポンプ１４の容量を表し、点線は可変容量形モータ１８の容量を表す。可変容量形モータ１８の容量はゼロ容量にまで変化しないことはよく知られている。このことは、流体モータがゼロ容量にまで減少される場合には、流体モータの出力軸は無限大速度レベルまで達しているという公知の事実に基づく。
図３は、出力軸２６の速度が減少する間、可変容量形モータ１８と可変容量形ポンプ１４の各容量の関係を表す。モータ１８が最高容量に達するときのモータ１８の容量の変化を記録する。図３に関して、実線は可変容量形ポンプ１４の容量を表し、点線は、可変容量形モータ１８の容量を表す。
図４は、図２と図３に類似するが、出力軸２６の速度が増加する間、ポンプ１４が最高位置に達し、容量の変更が開始されるときにモータ１８の容量が初期のゆるやかな割合で減少し始め、それに続いてより大きい第２の変化率に変わるという点において異なる。同様に、出力軸２６の速度が減少するにつれて、モータ１８が最高容量位置に達するときに、モータ１８の変化率はゆるやかになり、ほぼ同時にポンプ１４の容量が初期の低率で低下し、これに続いて第２のより大きい変化率にまで変化する。
【０００７】
本実施例の作動において、入力命令がオペレータによって入力コントローラ３６になされる。マイクロプロセッサ３４は、命令信号を受信し、加圧流体を容量コントローラ２８に制御可能に送るバルブ４４ａに信号を発信して可変容量形ポンプ１４の容量における変更が開始される。加圧流体が導管２０、２２のうち一つを通って可変容量形モータ１８に送られ、可変容量形モータ１８から戻る流れが、他方の導管２０、２２を通って可変容量形ポンプ１４に戻る。可変容量形モータ１８に送られた加圧流体によって出力軸２６が回転する。可変容量形ポンプ１４の容量が変化する間、図示するように、ばねの力と、バルブ４４ｂを介して送られる導管２０、２２内の最高圧力の力との双方によって、可変容量形モータ１８の容量は最高容量位置に維持される。このことは、図２の実線の角度がつけられた部分によってより明瞭に示されている。
可変容量形ポンプ１４の容量が変化し続けるかぎり、モータ出力軸２６の速度は、可変容量形ポンプ１４の容量の変化に比例して増大し続ける。第１及び第２速度センサ４０、４２はポンプ入力軸１６とモータ出力軸２６の速度を連続して検出し、可変容量形ポンプ１４の容量を知るので、マイクロプロセッサ３４は、最低及び最高位置間で、可変容量形ポンプ１４内の変位機構の相対位置を計算する。誤差の割合は可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８内の流体の漏れの程度に基づいている。マイクロプロセッサ３４は、漏れの程度を推定しこれを補償する。容量コントローラ２８がほぼ最高容量位置にまで動くと、信号がバルブ４４ａを介して送信され、容量の変化率をほぼゼロにまで減少する。この容量の変化は図２の実線の第２の角度がついた勾配によってわかりやすく示されている。同時に、マイクロプロセッサは信号をバルブ４４ｂに送り、これを通る加圧流体の流れをブロックし、信号をバルブ４４ｃに送り、図２の点線に明瞭に示されているように、可変容量形モータ１８の容量の所定率の変更が開始される。可変容量形モータ１８が容量変化し続けるときにモータ出力軸２６の速度は増大し続ける。この移行の間、モータ出力軸２６に供給される動力において急激な変化はない。従って、オペレータは、移行の間、やっかいな“一時停止”または“ジャーク”に気づくことはない。可変容量形モータ１８に対する容量変更が開始されると、可変容量形ポンプ１４は、最高容量位置に到達するまでゆっくりと動き続けることができる。
【０００８】
機械を高速から低速にすることが望まれる場合には、マイクロプロセッサ３４は、可変容量形モータ１８の容量がいつ最高容量位置に近づくかを検出して、バルブ４４ｃを介して信号を送信し、図３の点線に示したようにモータ１８の容量の変化率がゼロに近づくように減少させる。同時に、マイクロプロセッサ３４はバルブ４４ａを介して信号を送信し、図３の実線で明白に示されているように、可変容量形ポンプ１４の容量の所定率の変更が開始される。可変容量形ポンプ１４の容量が減少し続けるので、可変容量形モータ１８の容量は、最高容量位置までゆるやかに続く。上述したように、この移行の間、オペレータは、いかなる“一時停止”または“ジャーク”も受けることはない。
さらに、出力軸２６の速度が増大したり減少したりする間、マイクロプロセッサ３４が出力軸２６の速度を絶えず監視することによって、円滑な移行を行なうことができ、所定数のマイクロプロセッサのループに対して出力軸２６の速度変化がない場合には、マイクロプロセッサは必要とされる信号を送信し、各コントローラ２８、３０を制御する。速度が増大する間、マイクロプロセッサは信号をバルブ４４ｃに送信し、可変容量形モータ１８の容量の所定率の変更が開始される一方、可変容量形ポンプ１４が最高位置に維持される。速度が減少する間、マイクロプロセッサ３４は信号をバルブ４４ａに送信し、可変容量形ポンプ１４の容量の所定率の変更が開始される一方、可変容量形モータ１８が最高容量位置に維持される。
【０００９】
さらに、マイクロプロセッサ３４は、円滑な移行を維持するために移行を適切に制御できる。適切な制御を行なうために、マイクロプロセッサ３４は、各移行を監視し各移行ごとのシフトの“あらさ”の程度を記憶する。前述したように、センサ４２は出力軸２６の速度を絶えず監視する。このシフトの“あらさ”は出力軸２６の速度における急激な変化に直接関係する。このように、出力軸２６の速度の変化率は、移行の間のシフト“あらさ”の程度を判定する。所定数の移行の平均から各信号のタイミングを調整でき、この記憶された平均値による所定率の容量の変更を早い時期にまたは遅い時期に開始させるようにすることができる。
静油圧型可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８の容量の変化を切り替えるときに動力を円滑に伝達する方法は、可変容量形ポンプ１４の速度を検出し、可変容量形モータ１８の速度を検出し、これらの検出された速度と既知の最大容量に基づいて、変更される可変容量形ポンプ１４または可変容量形モータ１８のそれぞれの現時点の容量を計算して、他方の可変容量形ポンプ１４または可変容量形ポンプ１８の容量の変化率を減少させる、段階からなる。この方法は、ポンプ１４またはモータ１８が最高容量に達する前に、可変容量形ポンプ１４または可変容量形モータ１８の変化率を減少させ、この容量が最高位置に達すると変化を終了させ、可変容量形ポンプ１４または可変容量形ポンプ１８の一方の容量が変化する間、他方を最大位置に保持する、段階を含む。この方法は、また可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８間の各動力移行のあらさを絶えず監視し、所定数の先の動力移行のあらさを平均し、可変容量形ポンプ１４または可変容量形モータ１８の変化率を減少させるタイミングを調整し、内部の流体の漏れを補償する、段階も含む。さらに、この方法は、可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８のうちの一方の容量が変化するときの、これらの速度を絶えず比較する段階を含み、可変容量形ポンプ１４と可変容量形モータ１８の他方の速度が、所定の周期のマイクプロセッサループ内で変化しないときに、一方の容量の変化が終了し、他方の容量の変化が同時に開始する。
【００１０】
上述の見解において、本方法は、可変容量形ポンプの容量の変化から可変容量形モータの容量の変化までの間で、通常このような移行の間に存在する“一時停止”または“ジャーク”をオペレータまたは機械に与えることなく、円滑な移行を行なう方法を提供する。
本発明の他の態様、目的及び利点は、図面、発明の開示及び請求の範囲を研究することによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本方法を用いる静油圧型システムを概略的かつ線図的に表す図である。
【図２】１作動モードの間の、本発明の１実施例を表すグラフである。
【図３】別の作動モードの間の、本発明のこの実施例を表すグラフである。
【図４】図２と図３における前述の両方の作動モードを組み合わせた実施例を表すグラフである。
【符号】
１０  静油圧形システム
１２  エンジン
１４  可変容量形ポンプ
１６  入力軸
１８  可変容量形モータ
２０、２２  導管
２８  第１容量コントローラ
３０  第２容量コントローラ
３４  マイクロプロセッサ
３６  入力コントローラ
３８  制御装置
４０  第１速度センサ
４２  第２速度センサ
４４  バルブ機構
４６  パイロットポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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