JP5890040B2 - Pressure overshoot prevention system of electrohydraulic pump in hydraulic system - Google Patents
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Description
本発明は、油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムに関し、特に、アクチュエータがそれ以上作動しなくなる状態である時、油圧システムにおいて電子油圧ポンプへの圧力指令を制御することで、圧力オーバーシュートを防止できる、油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムに関する。 The present invention relates to a pressure overshoot prevention system for an electro-hydraulic pump in a hydraulic system, and in particular, when an actuator is in a state where it no longer operates, the pressure command to the electro-hydraulic pump is controlled in the hydraulic system. The present invention relates to a pressure overshoot prevention system for an electronic hydraulic pump in a hydraulic system that can prevent a chute.
通常、油圧システムでは、電子油圧ポンプから作動油が吐出され、作動油は、主制御弁の入口で待機する。主制御弁の内部には複数のスプールが設けられており、外部には複数のアクチュエータが接続されている。また、ジョイスティック、ペダルなどの流量要求部においてパイロット圧力が発生し、パイロット圧力は、主制御弁に供給される。主制御弁では、パイロット圧力により特定のスプールが開閉され、当該スプールの開閉動作によって、作動油が当該スプールに連携されたアクチュエータに供給される。
即ち、ジョイスティックを操作することで、電子油圧ポンプから吐出された作動油が主制御弁を経由してアクチュエータに供給され、これにより、アクチュエータが作動する。
Normally, in a hydraulic system, hydraulic oil is discharged from an electronic hydraulic pump, and the hydraulic oil stands by at the inlet of the main control valve. A plurality of spools are provided inside the main control valve, and a plurality of actuators are connected to the outside. A pilot pressure is generated at a flow rate requesting unit such as a joystick or a pedal, and the pilot pressure is supplied to the main control valve. In the main control valve, a specific spool is opened and closed by the pilot pressure, and hydraulic oil is supplied to an actuator linked to the spool by the opening and closing operation of the spool.
That is, by operating the joystick, the hydraulic oil discharged from the electrohydraulic pump is supplied to the actuator via the main control valve, whereby the actuator is operated.
アクチュエータは、シリンダ内にピストンロッドが設けられた構成であり、ピストンロッドは、作動油の圧力によって伸張又は収縮される方向へ作動する。ピストンロッドがそれ以上伸張できない終点に到達するか、或いは外部からの大きな負荷によりそれ以上伸張又は収縮されない状況に至ることがある。このような、物理的な抵抗がピストンロッドに印加されることでピストンロッドがそれ以上作動できなくなる状況を、ストール(stall)と定義する。
上述のようにストールが発生しても、作業者の意図とは無関係に、ジョイスティック又はペダルなどが継続して操作されることがある。要求流量が絶えず要求される状況であるため、電子油圧ポンプは、アクチュエータに作動油を供給するように作動油を吐出し続けることで、油圧システム内の油圧が危険レベルに達するおそれがある。
上述の危険性に備えるために、油圧システムには安全装置が設けられており、安全装置の例としては、許容圧力より高い圧力が設定されると、開放されて作動油を排出する可変リリーフ弁が挙げられる。
The actuator has a configuration in which a piston rod is provided in a cylinder, and the piston rod operates in a direction in which the piston rod is expanded or contracted by the pressure of hydraulic oil. The piston rod may reach an end point where it cannot extend any more, or it may reach a situation where it cannot be further extended or contracted by a large external load. A situation where the piston rod cannot be actuated any more when a physical resistance is applied to the piston rod is defined as a stall.
Even if a stall occurs as described above, a joystick or a pedal may be continuously operated regardless of the operator's intention. Since the required flow rate is constantly required, the electrohydraulic pump may continue to discharge the hydraulic oil so as to supply the hydraulic oil to the actuator, so that the hydraulic pressure in the hydraulic system may reach a dangerous level.
In order to prepare for the above-mentioned danger, a safety device is provided in the hydraulic system. As an example of the safety device, a variable relief valve that is opened and discharges hydraulic oil when a pressure higher than an allowable pressure is set. Is mentioned.
また、油圧システムのうち、センターバイパスラインが遮断された主制御弁と、圧力制御型電子油圧ポンプとを備えた油圧システムがあり、このような油圧システムでは、アクチュエータにストールが起こると、電子油圧ポンプの斜板角度を最小にして流量を減少させる技術がある。
しかし、上述のようなアクチュエータのストール状況下では、可変リリーフ弁を開放するか、又は斜板角度を最小レベルまで減少させることで油圧が安全な圧力まで下がって安定レベルになっている時でさえも、電子油圧ポンプから作動油が絶えず吐出され、この時に吐出される作動油の流量によって瞬間的に圧力ピークが生じる。このような圧力ピークは、油圧システムの耐久性を低下させるという問題点がある。
In addition, among hydraulic systems, there is a hydraulic system including a main control valve with the center bypass line cut off and a pressure control type electrohydraulic pump. In such a hydraulic system, when the actuator stalls, the electrohydraulic There is a technique for reducing the flow rate by minimizing the swash plate angle of the pump.
However, under the actuator stall condition as described above, even when the hydraulic pressure is lowered to a safe level by opening the variable relief valve or reducing the swash plate angle to the minimum level, it is at a stable level. However, hydraulic oil is continuously discharged from the electrohydraulic pump, and a pressure peak is instantaneously generated by the flow rate of the hydraulic oil discharged at this time. Such a pressure peak has a problem of reducing the durability of the hydraulic system.
以下、添付の図1を参照して、電子油圧ポンプを備えた油圧システムを説明する。
添付の図1は、圧力制御型電子油圧ポンプを備えた油圧システムを説明するための図である。
図1に示されるように、油圧システムは、ジョイスティック、ペダルなどで構成される流量要求部10と、作動油を吐出する電子油圧ポンプ50と、スプールの開閉によって前記作動油をアクチュエータ70に供給する主制御弁60とを備えてなる。
流量要求部10は、作業者がジョイスティック又はペダルを操作すると、パイロット圧力が生成され、パイロット圧力は、主制御弁60に供給される。
主制御弁60は、その内部に複数のスプールを有する。スプールは、前記パイロット圧力で作動し、スプールが開くと、作動油を通過させ、スプールが閉じると、作動油の流れを遮断する。
アクチュエータ70は、シリンダにピストンロッドが設けられた構成であり、ピストンのヘッド側及びテール側には、前記主制御弁60が接続されて作動油が供給される。作動油を供給する方向と排出する方向に従って、ピストンロッドが伸張又は収縮される。ピストンロッドがそれ以上進まなくなると、ストールが発生する。即ち、ピストンロッドがそれ以上進まなくなると、アクチュエータ70は、ストールの状態になる。
電子油圧ポンプ50は、油圧が形成された作動油を吐出する。作動油の油圧は、斜板角度によって決定してもよい。例えば、電子油圧ポンプ50のシャフトが同じ回転数で回転すると仮定すると、斜板角度が増大すると圧力が高くなって流量が増加し、斜板角度が減少すると圧力が低くなって流量が減少する。なお、斜板角度が変化する際には、物理的な動特性が存在するため、所望の斜板角度を設定するのに時間がかかる。
電子油圧ポンプ50は、ポンプレギュレータ40により斜板角度が調節され、ポンプレギュレータ40は、電子比例制御弁30により作動される。
電子比例制御弁30は圧力指令により作動され、圧力指令はポンプ制御部20から受ける。
Hereinafter, a hydraulic system including an electronic hydraulic pump will be described with reference to FIG.
FIG. 1 attached herewith is a view for explaining a hydraulic system including a pressure control type electrohydraulic pump.
As shown in FIG. 1, the hydraulic system supplies a flow rate requesting unit 10 including a joystick, a pedal, and the like, an electronic hydraulic pump 50 that discharges hydraulic oil, and the hydraulic oil to the actuator 70 by opening and closing a spool. And a main control valve 60.
When the operator operates the joystick or the pedal, the flow rate request unit 10 generates a pilot pressure, and the pilot pressure is supplied to the main control valve 60.
The main control valve 60 has a plurality of spools therein. The spool operates at the pilot pressure, and allows the hydraulic oil to pass when the spool is opened, and interrupts the flow of the hydraulic oil when the spool is closed.
The actuator 70 has a configuration in which a piston rod is provided in a cylinder. The main control valve 60 is connected to the head side and the tail side of the piston to supply hydraulic oil. The piston rod is extended or contracted according to the direction of supplying hydraulic oil and the direction of discharging hydraulic oil. Stall occurs when the piston rod does not advance any further. That is, when the piston rod does not advance any more, the actuator 70 enters a stalled state.
The electronic hydraulic pump 50 discharges hydraulic oil in which hydraulic pressure is formed. The hydraulic oil pressure may be determined by the swash plate angle. For example, assuming that the shaft of the electrohydraulic pump 50 rotates at the same rotational speed, the pressure increases and the flow rate increases as the swash plate angle increases, and the pressure decreases and the flow rate decreases as the swash plate angle decreases. When the swash plate angle changes, it takes time to set a desired swash plate angle because there is a physical dynamic characteristic.
The swash plate angle of the electronic hydraulic pump 50 is adjusted by the pump regulator 40, and the pump regulator 40 is operated by the electronic proportional control valve 30.
The electronic proportional control valve 30 is operated by a pressure command, and the pressure command is received from the pump control unit 20.
ポンプ制御部20は、流量要求部10で形成されたパイロット圧力の圧力値と電子油圧ポンプ50の斜板角度値とが入力されて、圧力指令の演算を行う。
ポンプ制御部20から圧力指令が電気信号として電子比例制御弁30に印加され、電子比例制御弁30がポンプレギュレータ40を作動させ、ポンプレギュレータ40が電子油圧ポンプ50の斜板角度を調節することで、要求流量に対応する流量の作動油を吐出する。
一方、油圧システムでは許容圧力を設定することができ、当該許容圧力より高い圧力が形成される場合には、可変リリーフ弁80が開いて、設定された圧力を作動油が維持できる。また、油圧システムで設定された許容圧力は、可変であるため、油圧システムの容量に応じて可変制御して設定することができる。
The pump control unit 20 receives the pilot pressure value formed by the flow rate requesting unit 10 and the swash plate angle value of the electrohydraulic pump 50 and calculates a pressure command.
A pressure command is applied as an electrical signal from the pump control unit 20 to the electronic proportional control valve 30, the electronic proportional control valve 30 operates the pump regulator 40, and the pump regulator 40 adjusts the swash plate angle of the electronic hydraulic pump 50. Then, discharge the hydraulic oil at a flow rate corresponding to the required flow rate.
On the other hand, in the hydraulic system, an allowable pressure can be set, and when a pressure higher than the allowable pressure is formed, the variable relief valve 80 is opened and the hydraulic oil can be maintained at the set pressure. Further, since the allowable pressure set in the hydraulic system is variable, it can be set by variable control according to the capacity of the hydraulic system.
ポンプ制御部20の作動について添付の図2を参照してより詳細に説明する。
添付の図2は、従来技術の油圧システムにおける圧力制御型電子油圧ポンプの制御ロジックを説明するための図である。
ポンプ制御部20は、流量要求部10で形成されたパイロット圧力の圧力値と、電子油圧ポンプ50の斜板角度値とが入力されて、圧力指令の演算を行う。
流量要求部10を操作する際、パイロット圧力が形成され、パイロット圧力の圧力値を要求圧力値とみなすことができる。
要求圧力値が入力されると、流量指令生成部21に設定された比率で流量指令が生成される。流量指令生成部21は、油圧システムの製造業者が予め入力しておいたデータであってもよい。即ち、要求圧力値に対応する電流信号が生成され、当該電流信号が流量指令となる。
電子油圧ポンプ50の斜板角度値が判ると、現在の吐出流量を知ることができる。
流量指令演算部23では、流量指令は加算(+)し、吐出流量は減算(−)すると、変位流量デルタQが計算される。
変位流量デルタQは、流量制御部24で圧力指令に変換される。圧力指令は、上述のように、電子比例制御弁30を制御するのに用いられる。
The operation of the pump controller 20 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 2 attached herewith is a diagram for explaining the control logic of the pressure-controlled electrohydraulic pump in the conventional hydraulic system.
The pump control unit 20 receives the pilot pressure value formed by the flow rate requesting unit 10 and the swash plate angle value of the electrohydraulic pump 50 and calculates a pressure command.
When the flow rate request unit 10 is operated, a pilot pressure is formed, and the pressure value of the pilot pressure can be regarded as the required pressure value.
When the required pressure value is input, a flow rate command is generated at a ratio set in the flow rate command generation unit 21. The flow rate command generation unit 21 may be data input in advance by the manufacturer of the hydraulic system. That is, a current signal corresponding to the required pressure value is generated, and the current signal becomes a flow rate command.
If the swash plate angle value of the electrohydraulic pump 50 is known, the current discharge flow rate can be known.
In the flow rate command calculation unit 23, when the flow rate command is added (+) and the discharge flow rate is subtracted (−), the displacement flow rate delta Q is calculated.
The displacement flow rate delta Q is converted into a pressure command by the flow rate control unit 24. The pressure command is used to control the electronic proportional control valve 30 as described above.
圧力指令を変更すると、それに伴って圧力が変化するが、これについては図3を参照して説明する。
添付の図3は、従来の圧力制御型電子油圧ポンプの制御ロジックにおいて、圧力と圧力指令のマッピングを説明するための線図である。
図3に示されるように、圧力指令二次圧Pxが変化すると、作動油の圧力は、変位圧力デルタPだけ変化する。
即ち、電子比例制御弁30で圧力指令が変化すると、ポンプレギュレータ40へ伝達される圧力は、電子比例制御弁30の圧力指令に追従して変化する。この時、物理的な動特性が存在するため、電子比例制御弁30が作動した後、実際にポンプレギュレータ40の圧力が追従して変化するまでには時間差がある。
When the pressure command is changed, the pressure changes accordingly. This will be described with reference to FIG.
FIG. 3 attached herewith is a diagram for explaining the mapping between the pressure and the pressure command in the control logic of the conventional pressure control type electrohydraulic pump.
As shown in FIG. 3, when the pressure command secondary pressure Px changes, the hydraulic oil pressure changes by a displacement pressure delta P.
That is, when the pressure command is changed by the electronic proportional control valve 30, the pressure transmitted to the pump regulator 40 changes following the pressure command of the electronic proportional control valve 30. At this time, since there is a physical dynamic characteristic, there is a time difference until the pressure of the pump regulator 40 actually follows and changes after the electronic proportional control valve 30 is actuated.
上述の時間差によって流量変化に遅延が生じ、ストールの状況では、正常でないピークPが生じるが、これについては添付の図4を参照して説明する。
添付の図4は、従来技術の圧力制御型電子油圧ポンプにより吐出流量にピークが生じる例を説明するための時間変化に伴う流量変化を示す線図である。
図4に示されるように、流量要求部10のジョイスティックを操作すると、ジョイスティック操作時点t0から要求流量と要求油圧が増加する。この時、ポンプ圧力指令も増加し、電子油圧ポンプ50の作動油の吐出流量が増加する。
ジョイスティックの操作状態を継続して維持すると、アクチュエータ70は、伸張又は収縮される。
ある瞬間、アクチュエータ70にストールが発生する時点t1に到達すると、アクチュエータ70のピストンロッドは、それ以上移動しなくなり、この時点から、アクチュエータ70は、それ以上作動油を受け入れないため、油圧システムの作動油の圧力が上昇する。
また、ストールの発生時点t1からは、流量の変動が変位流量デルタQとして生じる。
圧力が上昇すると、ポンプ圧力指令では、電子比例制御弁30の圧力指令が、斜板角度の最小レベルへの移動が完了する時点t2までaの勾配で上昇する。また、ポンプレギュレータ40では、圧力が、aの勾配より大きいb1の勾配で急峻に上昇してピークpを形成し、その後、b2の勾配で下降して電子比例制御弁30の圧力に追従する。
即ち、ストールが生じている状況下、電子油圧ポンプ50から実質的に吐出される作動油の流量は、図4中、網掛けで示すc領域分だけ過剰に吐出される。従って、このようなオーバーシュートされた作動油によって油圧システムの耐久性が低下するという問題点がある。
The above-described time difference causes a delay in the flow rate change, and an abnormal peak P occurs in the stall situation. This will be described with reference to FIG.
FIG. 4 attached is a diagram showing the flow rate change with time change for explaining an example in which the discharge flow rate has a peak by the pressure control type electrohydraulic pump of the prior art.
As shown in FIG. 4, when the joystick of the flow rate requesting unit 10 is operated, the required flow rate and the required hydraulic pressure increase from the joystick operation time point t0. At this time, the pump pressure command also increases, and the discharge flow rate of the hydraulic oil from the electrohydraulic pump 50 increases.
When the operation state of the joystick is continuously maintained, the actuator 70 is expanded or contracted.
At a certain moment, when the time point t1 at which the actuator 70 is stalled is reached, the piston rod of the actuator 70 does not move any more, and from this point on, the actuator 70 does not accept any more hydraulic oil, so that the hydraulic system operates. Oil pressure increases.
In addition, from the time t1 when the stall occurs, a flow rate variation occurs as a displacement flow rate delta Q.
When the pressure rises, in the pump pressure command, the pressure command of the electronic proportional control valve 30 rises with a gradient a until time t2 when the movement to the minimum level of the swash plate angle is completed. Further, in the pump regulator 40, the pressure rises steeply with a gradient of b1 larger than the gradient of a to form a peak p, and thereafter falls with a gradient of b2 to follow the pressure of the electronic proportional control valve 30.
That is, under the situation where the stall occurs, the flow rate of the hydraulic oil substantially discharged from the electrohydraulic pump 50 is excessively discharged by the area c indicated by hatching in FIG. Therefore, there is a problem that the durability of the hydraulic system is lowered by such overshooted hydraulic oil.
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、アクチュエータにおいて作動油の受け入れができなくなるストールが発生したときに、電子油圧ポンプの吐出流量をより急速に減少させることで油圧システムを安定化させる、油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムを提供することである。
なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、上述の技術的課題に制限されず、言及していない更に他の技術的課題は、後述する記載内容から、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、明確に理解することができる。
Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to stabilize the hydraulic system by reducing the discharge flow rate of the electronic hydraulic pump more rapidly when a stall occurs in which the hydraulic oil cannot be received in the actuator. It is to provide a pressure overshoot prevention system of an electrohydraulic pump in a hydraulic system.
The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the technical problem described above, and other technical problems that are not mentioned are usually described in the technical field to which the present invention belongs from the contents described later. Those who have knowledge of the above can clearly understand.
上記のような技術的課題を解決するための本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムは、要求圧力に対応する流量指令を加算(+)し、電子油圧ポンプ50から吐出された吐出流量を減算(−)して、変位流量デルタQの演算を行う流量指令演算部23;前記変位流量デルタQに対応する第1の圧力指令を生成する流量制御部24;前記流量指令の第1の変化率と前記吐出流量の第2の変化率とに基づいて、ストールの判断を行うストール判断部114;前記吐出流量に対応する作動油圧力値を生成する流量圧力生成部115;前記作動油圧力値の増加勾配を制限するように制限圧力指令を生成する勾配制限部116;前記ストール判断部114でストールであると判断されると、前記制限圧力指令を第2の圧力指令として設定する選択部117;及び電子比例制御弁30を制御するように、前記第1の圧力指令と前記第2の圧力指令のうち小さい値を最終圧力指令として選択する最小圧力設定部120;を有する。
本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムでは、前記ストール判断部114が、前記第2の変化率が前記第1の変化率より大きいときに、ストールであると判断してもよい。
本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムでは、前記制限圧力指令が、ストールであると判断される時点t4以前の第1の圧力指令勾配a1よりも、ストールであると判断される時点t4以後の第2の圧力指令勾配a2の方が小さくてもよい。
本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムでは、前記選択部117が、前記ストール判断部114でストール解除であると判断されると、システム圧力指令を前記第2の圧力指令として設定してもよい。
なお、実施例の詳細は、発明の詳細な説明及び図面に示されている。
A pressure overshoot prevention system for an electrohydraulic pump in a hydraulic system according to the present invention for solving the above technical problem adds (+) a flow rate command corresponding to a required pressure and discharges from the electrohydraulic pump 50. The flow rate command calculation unit 23 that calculates the displacement flow rate delta Q by subtracting (−) the discharged discharge flow rate; the flow rate control unit 24 that generates the first pressure command corresponding to the displacement flow rate delta Q; A stall determination unit 114 that determines a stall based on the first change rate of the discharge flow rate and the second change rate of the discharge flow rate; a flow rate pressure generation unit 115 that generates a hydraulic oil pressure value corresponding to the discharge flow rate; A gradient limiting unit that generates a limiting pressure command so as to limit an increasing gradient of the hydraulic oil pressure value; if the stall determining unit 114 determines that the stall is present, the limiting pressure is generated. A selection unit 117 that sets a command as a second pressure command; and a small value of the first pressure command and the second pressure command is selected as a final pressure command so as to control the electronic proportional control valve 30. A minimum pressure setting unit 120;
In the pressure overshoot prevention system for the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the present invention, the stall determination unit 114 determines that the stall is caused when the second change rate is greater than the first change rate. Also good.
In the pressure overshoot prevention system for the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the present invention, the limit pressure command is determined to be a stall rather than the first pressure command gradient a1 before time t4 when it is determined to be a stall. The second pressure command gradient a2 after the time point t4 may be smaller.
In the pressure overshoot prevention system for the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the present invention, if the selection unit 117 determines that the stall determination unit 114 has released the stall, the system pressure command is transmitted to the second pressure command. May be set as
Details of the embodiments are shown in the detailed description of the invention and the drawings.
上述のように構成された、本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムは、ストールが発生すると、電子油圧ポンプの制御に用いる圧力指令をより急速に変更することで、電子油圧ポンプにおいて斜板角度をより急速に動かすことができ、これにより、電子油圧ポンプにおいてオーバーシュートされる作動油の流量を著しく低減することができる。即ち、オーバーシュートされる作動油が低減されることで、油圧システムの耐久性を向上させることができる。 The pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the present invention configured as described above changes the pressure command used for controlling the electrohydraulic pump more quickly when a stall occurs. The swash plate angle can be moved more rapidly in the hydraulic pump, which can significantly reduce the flow rate of hydraulic oil overshooted in the electrohydraulic pump. That is, it is possible to improve the durability of the hydraulic system by reducing the overshooting hydraulic oil.
本発明の利点及び特徴、並びにその達成方法は、添付の図面及び後述の実施例を参照することで明確に理解できる。
なお、明細書中、同じ参照符号は同一の構成要素を示し、従来技術と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
後述の用語は、本発明における機能を考慮したものであり、これは、製造者の意図又は慣用手段によって変更することができる。従って、その用語は、本明細書全般の内容に基づいて定義されるべきである。
本明細書中、ストールとは、アクチュエータ70のピストンロッドが伸張又は収縮される際、ピストンロッドが終点に到達するか、又はピストンロッドが外部からの負荷により、それ以上移動しなくなるときに、アクチュエータ70が停止する現象を意味する。
また、本明細書中、オーバーシュートとは、電子比例制御弁30から発せられた圧力指令にポンプレギュレータ40が反応する際、動特性により時間が物理的に遅延する間に、電子油圧ポンプ50から作動油が吐出される現象を意味する。
Advantages and features of the present invention, and methods for achieving the same, can be clearly understood with reference to the accompanying drawings and embodiments described below.
In the specification, the same reference numerals indicate the same components, and the same components as those in the conventional technology are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The terminology described below takes into account the function in the present invention, which can be changed by the manufacturer's intention or conventional means. Therefore, the term should be defined based on the contents of the entire specification.
In the present specification, a stall refers to an actuator when the piston rod reaches the end point when the piston rod of the actuator 70 is extended or contracted, or when the piston rod does not move any more due to an external load. 70 means the phenomenon of stopping.
Further, in the present specification, overshoot means that when the pump regulator 40 responds to a pressure command issued from the electronic proportional control valve 30, while the time is physically delayed due to dynamic characteristics, It means a phenomenon in which hydraulic oil is discharged.
以下、図1及び図5を参照して本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システム及び圧力制御型電子油圧ポンプの制御ロジックを説明する。
添付の図1は、圧力制御型電子油圧ポンプを備えた油圧システムを説明するための図である。添付の図5は、本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムにおいて、圧力制御型電子油圧ポンプの制御ロジックを説明するための図である。
Hereinafter, a pressure overshoot prevention system of an electrohydraulic pump and a control logic of a pressure control type electrohydraulic pump in a hydraulic system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5.
FIG. 1 attached herewith is a view for explaining a hydraulic system including a pressure control type electrohydraulic pump. FIG. 5 attached herewith is a diagram for explaining the control logic of the pressure-controlled electrohydraulic pump in the system for preventing pressure overshoot of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to one embodiment of the present invention.
図5に示されるように、ポンプ制御部100は、電子油圧ポンプの制御ロジックにより作動される。
ポンプ制御部100は、要求されている流量と、電子油圧ポンプ50から吐出される作動油の流量とを加減計算することで、前記要求流量に適合するようにして電子油圧ポンプ50を制御する。
前記要求流量は流量要求部10の操作により生成される。具体的には、流量要求部10を操作すると、要求圧力が生成され、この要求圧力に従って、流量指令生成部21で設定された比率で要求流量が決定される。要求流量は、要求流量指令として流量制御部24を制御するように用いられる。
流量制御部24は、流量制御に対応する圧力指令が変換されるときに、電子比例制御弁30を制御する。
前記電子油圧ポンプ50は斜板角度の値を出力してもよく、斜板角度の値は、電子油圧ポンプから現在吐出されている流量を計算可能なように吐出流量演算部22に与えられる。
流量指令演算部23は、前記流量指令と吐出流量の情報が入力される。流量指令演算部23で要求指令を加算(+)し、吐出流量を減算(−)すると、流量の変化程度を示す変位流量デルタQが計算される。
変位流量デルタQは、流量制御部24で圧力指令に変換される。圧力指令は、上述のように、電子比例制御弁30を制御するように用いられる。
本発明の一実施例に係る油圧システムは、流量制御部24と電子比例制御弁30との間にある最小圧力設定部120を更に含む。
また、最小圧力設定部120は、最大圧力制限部110から圧力指令を受ける。
即ち、最小圧力設定部120は、流量制御部24から入力される第1の圧力指令と、前記最大圧力制限部110から入力される第2の圧力指令とのうち小さい方の圧力指令を選択して、電子比例制御弁30を制御する。
As shown in FIG. 5, the pump control unit 100 is operated by the control logic of the electrohydraulic pump.
The pump control unit 100 controls the electrohydraulic pump 50 so as to match the required flow rate by calculating the required flow rate and the flow rate of the hydraulic oil discharged from the electrohydraulic pump 50.
The required flow rate is generated by operating the flow rate requesting unit 10. Specifically, when the flow rate request unit 10 is operated, a required pressure is generated, and the required flow rate is determined at a ratio set by the flow rate command generation unit 21 according to the required pressure. The required flow rate is used to control the flow rate control unit 24 as a required flow rate command.
The flow control unit 24 controls the electronic proportional control valve 30 when the pressure command corresponding to the flow control is converted.
The electrohydraulic pump 50 may output a swash plate angle value, and the swash plate angle value is given to the discharge flow rate calculation unit 22 so that the flow rate currently discharged from the electrohydraulic pump can be calculated.
The flow rate command calculation unit 23 receives information about the flow rate command and the discharge flow rate. When the flow rate command calculation unit 23 adds (+) the request command and subtracts (−) the discharge flow rate, a displacement flow rate delta Q indicating the degree of change in the flow rate is calculated.
The displacement flow rate delta Q is converted into a pressure command by the flow rate control unit 24. The pressure command is used to control the electronic proportional control valve 30 as described above.
The hydraulic system according to one embodiment of the present invention further includes a minimum pressure setting unit 120 between the flow rate control unit 24 and the electronic proportional control valve 30.
In addition, the minimum pressure setting unit 120 receives a pressure command from the maximum pressure limiting unit 110.
That is, the minimum pressure setting unit 120 selects the smaller one of the first pressure command input from the flow rate control unit 24 and the second pressure command input from the maximum pressure limiting unit 110. Thus, the electronic proportional control valve 30 is controlled.
前記最大圧力制限部110については、図6を参照して説明する。
添付の図6は、本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムにおいて、最大圧力制限部のロジックを説明するための図である。
図6に示されるように、最大圧力制限部110は、ポンプ吐出流量と流量指令が入力されて、第2の圧力指令を生成する。
第2の圧力指令は、現在の吐出流量に応じて最大圧力を設定可能な勾配制限部116のマップに従って上昇するポンプ圧力指令の勾配を制限することで、生成される。
これについて更に詳しく述べる。
流量演算部111は、流量指令とポンプ吐出流量値が入力されて、これらを加減することで要求流量の演算を行う。要求流量は流量要求部10の操作量に応じて変化してもよく、要求流量はその変化程度が急速であっても緩慢であってもよく、このような変化程度は第1の流量変化演算部112で演算されて、要求流量の変化率が演算される。
また、第2の流量変化演算部113では、ポンプ吐出流量の値が入力されて、電子油圧ポンプ50から実際に吐出される作動油の吐出流量の第2の変化率を演算する。
ストール判断部114では、流量指令の第1の変化率と吐出流量の第2の変化率とを比較して、アクチュエータ70においてストールが発生したかどうかを判断する。即ち、第2の変化率が第1の変化率より大きいときに、ストール状態であると判断する。
The maximum pressure limiting unit 110 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 attached herewith is a diagram for explaining the logic of the maximum pressure limiting unit in the pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the maximum pressure limiter 110 receives the pump discharge flow rate and the flow rate command, and generates a second pressure command.
The second pressure command is generated by limiting the gradient of the pump pressure command that rises according to the map of the gradient limiting unit 116 that can set the maximum pressure according to the current discharge flow rate.
This will be described in more detail.
The flow rate calculation unit 111 receives the flow rate command and the pump discharge flow rate value, and calculates the required flow rate by adjusting them. The required flow rate may change according to the operation amount of the flow rate requesting unit 10, and the required flow rate may change rapidly or slowly, and such a change level is calculated by the first flow rate change calculation. The change rate of the required flow rate is calculated by the unit 112.
Further, the second flow rate change calculation unit 113 receives the value of the pump discharge flow rate, and calculates the second rate of change of the discharge flow rate of the hydraulic oil actually discharged from the electrohydraulic pump 50.
The stall determination unit 114 compares the first change rate of the flow rate command with the second change rate of the discharge flow rate to determine whether or not the actuator 70 has stalled. That is, when the second rate of change is greater than the first rate of change, it is determined that the stall state has occurred.
ストール状態について更に詳しく述べる。ストール状態とは、運転者がジョイスティックを操作しているにも拘らず、アクチュエータ70のピストンロッドが動いていない状態であるため、流量指令は存在するが、アクチュエータ70において作動油の流量の受け入れができない状態となることで、油圧システムの流路が塞がれて、電子油圧ポンプ50の斜板角度が急速に減少する状態となることを意味する。即ち、流量指令とポンプ吐出流量との差に対する変動値が設定値より大きくかつ電子油圧ポンプ50の吐出流量の変動値が設定値より小さくなる状態をストール状態と判断する。
また、ポンプ吐出流量値に追従する流量圧力生成部115により現在のポンプ吐出流量に相当する作動油圧力値が設定される。前記作動油圧力値は、勾配制限部116で設定した勾配値で増加する。
なお、選択部117では、前記勾配値から設定された制限圧力指令と、油圧システムで設定されたシステム圧力指令とが入力され、前記ストール判断部114においてストールであると判断されたときは、制限圧力指令を出力し、ストールでないときは、システム圧力指令を出力する。
即ち、ストール状況が解除されると、選択部117で制限圧力指令の選択が解除されることで、システム圧力指令が出力される。
前記選択部117から出力された圧力指令は、前記第2の圧力指令として設定される。
その後、最小圧力設定部120では、流量制御部24から与えられた第1の圧力指令と、前記選択部117から与えられた第2の圧力指令とのうち小さい圧力指令の方を最終的に出力する。
これにより、ストール状態では、制限された勾配を有する圧力指令を圧力電子比例制御弁30に与えることで、電子油圧ポンプ50から吐出された作動油の流量がより急速に低減されるため、作動油がオーバーシュートされるという課題を解決することができる。
The stall state will be described in more detail. The stall state is a state in which the piston rod of the actuator 70 is not moving even though the driver is operating the joystick. Therefore, although the flow rate command exists, the actuator 70 does not accept the flow rate of the hydraulic oil. This means that the flow of the hydraulic system is blocked, and the swash plate angle of the electrohydraulic pump 50 rapidly decreases. That is, the state where the fluctuation value with respect to the difference between the flow rate command and the pump discharge flow rate is larger than the set value and the fluctuation value of the discharge flow rate of the electrohydraulic pump 50 is smaller than the set value is determined as the stall state.
Further, the hydraulic pressure value corresponding to the current pump discharge flow rate is set by the flow rate pressure generation unit 115 that follows the pump discharge flow rate value. The hydraulic oil pressure value increases at a gradient value set by the gradient limiting unit 116.
The selection unit 117 receives a limit pressure command set from the gradient value and a system pressure command set by the hydraulic system, and when the stall determination unit 114 determines that a stall is detected, Outputs a pressure command, and if it is not stalled, outputs a system pressure command.
That is, when the stall situation is canceled, the selection unit 117 cancels the selection of the limit pressure command, so that the system pressure command is output.
The pressure command output from the selection unit 117 is set as the second pressure command.
Thereafter, the minimum pressure setting unit 120 finally outputs a smaller one of the first pressure command given from the flow rate control unit 24 and the second pressure command given from the selection unit 117. To do.
Thus, in the stalled state, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the electronic hydraulic pump 50 is more rapidly reduced by giving the pressure electronic proportional control valve 30 a pressure command having a limited gradient. Can solve the problem of overshooting.
本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムを用いて作動油の吐出ピークを低減する作用について、図7を参照して説明する。
添付の図7は、本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムにおいて、吐出流量でのピークを防止する例を説明するための時間変化に伴う流量変化を示す線図である。
図7に示されるように、流量要求部10のジョイスティックを操作すると、ジョイスティック操作時点t0から要求流量と要求油圧が増大する。この時、ポンプ圧力指令も増大し、電子油圧ポンプ50の作動油の吐出流量が増大する。
ジョイスティックの操作状態を継続して維持すると、アクチュエータ70は、伸張又は収縮される。
The operation of reducing the discharge peak of hydraulic oil using the pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 of the accompanying drawings shows a flow rate change with a time change for explaining an example of preventing a peak in the discharge flow rate in the pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to one embodiment of the present invention. FIG.
As shown in FIG. 7, when the joystick of the flow rate requesting unit 10 is operated, the required flow rate and the required hydraulic pressure increase from the joystick operation time point t0. At this time, the pump pressure command also increases, and the discharge flow rate of the hydraulic oil from the electrohydraulic pump 50 increases.
When the operation state of the joystick is continuously maintained, the actuator 70 is expanded or contracted.
ある瞬間、アクチュエータ70にストールが発生する時点t1に到達すると、アクチュエータ70のピストンロッドは、それ以上移動しなくなり、この時点以後、アクチュエータ70はそれ以上の作動油の受け入れができないため、油圧システムの作動油の圧力が上昇する。
また、ストールの発生時点t1から、流量の変動が変位流量デルタQとして生じる。
圧力が上昇すると、ポンプ圧力指令に関し、電子比例制御弁30の圧力指令が変化する。初期の圧力指令によって、第1の圧力指令に相当する第1の圧力指令勾配a1で斜板角度が変化し、ストール判断部114でストールであると判断される時点t4から、第2の圧力指令に相当する第2の圧力指令勾配a2で斜板角度が変化する。
上述のように、第1の圧力指令に比べて、第2の圧力指令は、制限された勾配を有しているため、第2の圧力指令勾配a2は第1の圧力指令勾配a1よりも小さくなるように形成される。
なお、第1の圧力指令から第2の圧力指令に変更されるとき、電子油圧ポンプ50は、圧力指令に追従するため、ストールが生じる時点t1において、初期の第1の実際圧力ラインb1は、第1の圧力指令勾配a1に追従するが、第2の圧力指令勾配a2で変化した直後、第2の実際圧力ラインb2に例示されるように低減した後、安定する。
At a certain moment, when the time point t1 at which the actuator 70 is stalled is reached, the piston rod of the actuator 70 does not move any more, and after this point, the actuator 70 cannot accept any more hydraulic fluid, The hydraulic oil pressure increases.
Further, the flow rate fluctuation is generated as a displacement flow rate delta Q from the occurrence time t1 of the stall.
When the pressure increases, the pressure command of the electronic proportional control valve 30 changes with respect to the pump pressure command. The swash plate angle changes at the first pressure command gradient a1 corresponding to the first pressure command by the initial pressure command, and the second pressure command from the time t4 when the stall determination unit 114 determines that the stall is present. The swash plate angle changes at a second pressure command gradient a2 corresponding to.
As described above, since the second pressure command has a limited gradient as compared with the first pressure command, the second pressure command gradient a2 is smaller than the first pressure command gradient a1. Formed to be.
When the first pressure command is changed to the second pressure command, the electrohydraulic pump 50 follows the pressure command. Therefore, at the time t1 when the stall occurs, the initial first actual pressure line b1 is The first pressure command gradient a1 is followed, but immediately after changing at the second pressure command gradient a2, it is stabilized after being reduced as exemplified by the second actual pressure line b2.
即ち、本発明の一実施例に係る圧力オーバーシュート防止システムにおいては、圧力指令をより急速に低減させることで、流量ピークpを著しく低くすることができる。
これにより、電子油圧ポンプ50において斜板角度の最小レベルへの移動が完了する時点t3を早めることができることで、ストールが生じたときに斜板角度を最小レベルにする間に吐出される流量cを低減することができる。
従って、本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムは、最大圧力制限部110及び流量制御部24の出力値のうち小さい値の方を圧力指令として最終的に出力することで、ストール状態において圧力ピークを低減することができる。
上述のように、本発明の一実施例に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムにおいて、ストールが発生すると、電子油圧ポンプ50の制御に用いる圧力指令をより急速に変更することで、電子油圧ポンプ50の斜板角度をより急速に動かすことができ、これにより、電子油圧ポンプ50においてオーバーシュートされる作動油の流量cを著しく低減することができる。
That is, in the pressure overshoot prevention system according to one embodiment of the present invention, the flow rate peak p can be significantly reduced by reducing the pressure command more rapidly.
Thereby, the time point t3 at which the movement of the swash plate angle to the minimum level is completed in the electrohydraulic pump 50 can be advanced, so that the flow rate c discharged while the swash plate angle is set to the minimum level when a stall occurs. Can be reduced.
Therefore, the pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the embodiment of the present invention finally uses the smaller value of the output values of the maximum pressure limiting unit 110 and the flow rate control unit 24 as a pressure command. By outputting, the pressure peak can be reduced in the stall state.
As described above, in the pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the embodiment of the present invention, when a stall occurs, the pressure command used for controlling the electrohydraulic pump 50 is changed more rapidly. The swash plate angle of the electrohydraulic pump 50 can be moved more rapidly, and the flow rate c of hydraulic oil overshooted in the electrohydraulic pump 50 can be significantly reduced.
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明してきたが、本発明の属する技術分野の当業者は、本発明の技術的思想や必須な特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施できることが理解できるであろう。
よって、以上述べてきた実施例は、あくまでも全ての態様における例示に過ぎず、それらの実施例に限定的に解釈されるものではないことを理解されたい。また、本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価な概念から導出される全ての変更又は変更した形態は、本発明の範囲に包含されるものと解釈すべきである。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, those skilled in the art to which the present invention pertains may make other specific examples without changing the technical idea and essential features of the present invention. It will be understood that the present invention can be implemented in a general form.
Therefore, it should be understood that the embodiments described above are merely examples in all aspects, and are not construed as being limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are within the scope of the present invention. It should be construed to be included.
本発明に係る油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システムは、アクチュエータが作動しなくなるストールが発生した時、電子油圧ポンプの吐出流量を急速に減少させることで、油圧システムの耐久性を向上させることに有効である。 The pressure overshoot prevention system of the electrohydraulic pump in the hydraulic system according to the present invention improves the durability of the hydraulic system by rapidly reducing the discharge flow rate of the electrohydraulic pump when a stall occurs where the actuator does not operate It is effective to make it.
10 流量要求部
20 ポンプ制御部
21 流量指令生成部
22 吐出流量演算部
23 流量指令演算部
24 流量制御部
30 電子比例制御弁
40 ポンプレギュレータ
50 電子油圧ポンプ
60 主制御弁
70 アクチュエータ
80 可変リリーフ弁
100 ポンプ制御部
110 最大圧力制限部
111 流量演算部
112 第1の流量変化演算部
113 第2の流量変化演算部
114 ストール判断部
115 流量圧力設定部
116 勾配制限部
117 流量選択部
120 最小圧力設定部
t0 ジョイスティック操作時点
t0〜t1 アクチュエータ作動(移動)区間
t1 ストールされる時点
t2 従来技術でポンプの斜板角度の最小レベルへの移動が完了した時点
t3 ポンプの斜板角度の最小レベルへの移動が完了した時点
t4 ストールと判断される時点
a1 第1の圧力指令の勾配
a2 第2の圧力指令の勾配
b1 第1の実際圧力ライン
b2 第2の実際圧力ライン
c 吐出流量
p ピークポイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow request | requirement part 20 Pump control part 21 Flow rate command production | generation part 22 Discharge flow rate calculation part 23 Flow rate command calculation part 24 Flow rate control part 30 Electronic proportional control valve 40 Pump regulator 50 Electrohydraulic pump 60 Main control valve 70 Actuator 80 Variable relief valve 100 Pump control unit 110 Maximum pressure limiting unit 111 Flow rate calculating unit 112 First flow rate change calculating unit 113 Second flow rate change calculating unit 114 Stall determining unit 115 Flow rate pressure setting unit 116 Gradient limiting unit 117 Flow rate selecting unit 120 Minimum pressure setting unit t0 Joystick operation time t0 to t1 Actuator operation (movement) section t1 Stall time t2 Time when the movement of the pump swash plate angle to the minimum level is completed in the prior art t3 Movement of the pump swash plate angle to the minimum level When it is completed t4 A1 first pressure command gradient a2 second pressure command gradient b1 first actual pressure line b2 second actual pressure line c discharge flow rate p peak point
Claims (4)
要求圧力に対応する流量指令を加算(+)し、電子油圧ポンプ50から吐出された吐出流量を減算(−)して、変位流量デルタQの演算を行う流量指令演算部23;
前記変位流量デルタQに対応する第1の圧力指令を生成する流量制御部24;
前記流量指令の第1の変化率と前記吐出流量の第2の変化率とに基づいて、アクチュエータのストールの判断を行うストール判断部114;
前記吐出流量に対応する作動油圧力値を生成する流量圧力生成部115;
前記作動油圧力値の増加勾配を制限するように制限圧力指令を生成する勾配制限部116;
前記ストール判断部114でストールであると判断されると、前記制限圧力指令を第2の圧力指令として設定する選択部117;及び
電子比例制御弁30を制御するように、前記第1の圧力指令と前記第2の圧力指令のうち小さい値を最終圧力指令として選択する最小圧力設定部120;
を有することを特徴とする圧力オーバーシュート防止システム。 A pressure overshoot prevention system for an electrohydraulic pump in a hydraulic system,
A flow rate command calculation unit 23 that adds (+) the flow rate command corresponding to the required pressure and subtracts (−) the discharge flow rate discharged from the electrohydraulic pump 50 to calculate the displacement flow rate delta Q;
A flow rate control unit 24 for generating a first pressure command corresponding to the displacement flow rate delta Q;
A stall determination unit 114 configured to determine actuator stall based on the first change rate of the flow rate command and the second change rate of the discharge flow rate;
A flow rate pressure generator 115 for generating a hydraulic oil pressure value corresponding to the discharge flow rate;
A gradient limiting unit 116 that generates a limiting pressure command so as to limit the increasing gradient of the hydraulic oil pressure value;
When the stall determination unit 114 determines that the stall is present, the selection unit 117 that sets the limit pressure command as a second pressure command; and the first pressure command so as to control the electronic proportional control valve 30. And a minimum pressure setting unit 120 that selects a smaller value of the second pressure commands as a final pressure command;
A pressure overshoot prevention system comprising:
ストールであると判断される時点t4以前の第1の圧力指令勾配a1よりも、ストールであると判断される時点t4以後の第2の圧力指令勾配a2の方が小さいことを特徴とする請求項1に記載の圧力オーバーシュート防止システム。 The limit pressure command is
The second pressure command gradient a2 after the time t4 determined to be a stall is smaller than the first pressure command gradient a1 before the time t4 when it is determined to be a stall. The pressure overshoot prevention system according to 1.
前記ストール判断部114でストール解除であると判断されると、システム圧力指令を前記第2の圧力指令として設定することを特徴とする請求項1に記載の圧力オーバーシュート防止システム。 The selection unit 117 is
2. The pressure overshoot prevention system according to claim 1, wherein a system pressure command is set as the second pressure command when the stall determination unit 114 determines that the stall is released.
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