JPH0828455A - Swash plate controller of axial piston pump - Google Patents
Swash plate controller of axial piston pumpInfo
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- JPH0828455A JPH0828455A JP6187822A JP18782294A JPH0828455A JP H0828455 A JPH0828455 A JP H0828455A JP 6187822 A JP6187822 A JP 6187822A JP 18782294 A JP18782294 A JP 18782294A JP H0828455 A JPH0828455 A JP H0828455A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等に設け
られるアキシャルピストンポンプの斜板制御装置に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swash plate control device for an axial piston pump provided in a hydraulic excavator or the like.
【０００２】[0002]
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
この種アキシャルピストンポンプの斜板制御方式は、目
標斜板角と制御指令値との関係を予め定めた指令値関数
に基づいて指令値を一方的に出力するフィードバック無
し制御と、目標斜板角と斜板検出値との比較に基づいて
指令値を出力するフィードバック制御とに大別すること
ができる。そして、前記フィードバック無し制御では、
アキシャルピストンポンプに斜板検出機構を組込む必要
がないため、ポンプ構造を簡略化できる許りでなく、斜
板制御システムを安価に構成できるという利点がある
が、その反面、斜板管制力等の制御誤差要因に基づいて
大きな制御誤差を生じる惧れがある。即ち、アキシャル
ピストンポンプの斜板には、ピストン慣性力やシリンダ
内圧を要因とする斜板管制力（操作力に抗して斜板を動
かそうとする力）が作用するが、この斜板管制力は、ポ
ンプ吐出圧が低圧である場合には斜板角を増大する方向
に作用し、また、ポンプ吐出圧が高圧である場合には斜
板角を減少させる方向に作用するため、低圧状態では必
要以上の流量を吐出してしまう一方、高圧状態では必要
流量を確保できないという不都合があった。BACKGROUND OF THE INVENTION Generally,
The swash plate control method for this type of axial piston pump is based on a command value function that presets the relationship between the target swash plate angle and the control command value. And feedback control that outputs a command value based on a comparison between the swash plate detection value and the swash plate detection value. And, in the control without feedback,
Since it is not necessary to incorporate a swash plate detection mechanism in the axial piston pump, it is not possible to simplify the pump structure and there is an advantage that the swash plate control system can be configured at low cost, but on the other hand, there is a swash plate control force. There is a risk of causing a large control error based on the control error factor. That is, a swash plate control force (a force that moves the swash plate against an operating force) acts on the swash plate of the axial piston pump due to the piston inertial force and the cylinder internal pressure. The force acts in the direction of increasing the swash plate angle when the pump discharge pressure is low, and decreases in the low pressure state when the pump discharge pressure is high. However, there is an inconvenience that the required flow rate cannot be secured in the high pressure state, while the flow rate is discharged more than necessary.
【０００３】[0003]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができるアキシャ
ルピストンポンプの斜板制御装置を提供することを目的
として創案されたものであって、アキシャルピストンポ
ンプの斜板角を、フィードバック無しで制御するための
指令値関数を具備し、該指令値関数に基づいて指令値を
出力してなる斜板制御装置において、前記アキシャルピ
ストンポンプの吐出圧変化に伴う制御誤差変化量を関数
化すると共に、該関数に基づいて前記指令値を補正する
ことを特徴とするものである。また、前記制御誤差関数
は、アキシャルピストンポンプの吐出圧と、斜板に作用
する斜板管制力との関係に基づいて設定されていること
を特徴とするものである。そして本発明は、この構成に
よって、フィードバック無しで斜板制御を行うものであ
りながら、ポンプ吐出圧変化に伴う制御誤差の発生を防
止して斜板制御の精度を著しく向上させることができる
ようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was conceived with the object of providing an swash plate control device for an axial piston pump capable of eliminating these drawbacks in view of the above circumstances. In the swash plate control device comprising a command value function for controlling the swash plate angle of the axial piston pump without feedback, and outputting a command value based on the command value function, the discharge of the axial piston pump It is characterized in that the control error change amount due to the pressure change is made into a function, and the command value is corrected based on the function. Further, the control error function is set based on the relationship between the discharge pressure of the axial piston pump and the swash plate control force acting on the swash plate. Further, according to the present invention, the swash plate control is performed without feedback by this configuration, but it is possible to significantly improve the accuracy of the swash plate control by preventing the occurrence of the control error due to the change in the pump discharge pressure. It was done.
【０００４】[0004]
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１は斜板角に応じて吐出流量が
変化するアキシャルピストンポンプであって、該アキシ
ャルピストンポンプ１は、エンジン動力を入力する入力
軸２、該入力軸２と一体的に回転するバレル３、該バレ
ル３のシリンダ室３ａに軸方向摺動自在に内嵌する複数
のピストン４、該ピストン４の球座部４ａを把持するス
リッパ５、該スリッパ５が接当する斜板６、該斜板６に
スリッパ５を押し付けるリテーナ７、斜板６を保持する
斜板ホルダ８、該斜板ホルダ８を傾斜変位自在に支持す
るトラニオン軸９、斜板ホルダ８の傾斜角を変位させる
斜板変位ピストン１０等で構成されている。つまり、エ
ンジン駆動に伴って前記バレル３が回転すると、ピスト
ン４は、斜板６の斜面に沿って回転すると共に、斜板角
に応じたストロークで往復運動をし、吸入行程では、吸
入ポート１１からシリンダ室３ａ内に油を吸入し、吐出
行程では、シリンダ室３ａ内の油を吐出ポート１２から
吐出し、吸入行程および吐出行程を繰り返すことで高圧
の油を吐出するが、これらの基本構成は何れも従来通り
である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, reference numeral 1 denotes an axial piston pump in which a discharge flow rate changes according to a swash plate angle. The axial piston pump 1 includes an input shaft 2 for inputting engine power and a barrel rotating integrally with the input shaft 2. 3, a plurality of pistons 4 axially slidably fitted in the cylinder chamber 3a of the barrel 3, a slipper 5 for holding the ball seat portion 4a of the piston 4, a swash plate 6 with which the slipper 5 abuts, A retainer 7 for pressing the slipper 5 against the swash plate 6, a swash plate holder 8 for holding the swash plate 6, a trunnion shaft 9 for tiltably displacing the swash plate holder 8, and a swash plate for displacing the tilt angle of the swash plate holder 8. It is composed of a displacement piston 10 and the like. In other words, when the barrel 3 rotates as the engine is driven, the piston 4 rotates along the slope of the swash plate 6 and reciprocates with a stroke according to the swash plate angle. Oil is sucked into the cylinder chamber 3a from the discharge port, the oil in the cylinder chamber 3a is discharged from the discharge port 12 in the discharge stroke, and high-pressure oil is discharged by repeating the suction stroke and the discharge stroke. Are conventional.
【０００５】１３は前記アキシャルピストンポンプ１に
組込まれるレギュレータであって、該レギュレータ１３
は、供給されるパイロット圧（パワーシフト圧）に対応
して前記斜板変位ピストン１０を位置制御すべく構成さ
れており、このため斜板変位ピストン１０に連繋される
斜板６の傾斜角を前記パイロット圧に基づいて制御する
ことができるようになっている。Reference numeral 13 is a regulator incorporated in the axial piston pump 1, and the regulator 13
Is configured to control the position of the swash plate displacement piston 10 in accordance with the supplied pilot pressure (power shift pressure). Therefore, the inclination angle of the swash plate 6 connected to the swash plate displacement piston 10 is adjusted. It can be controlled based on the pilot pressure.
【０００６】１４はパイロットポンプ１５から前記レギ
ュレータ１３に至るパイロット油路中に介在する電磁比
例減圧弁であって、該電磁比例減圧弁１４は、後述する
斜板制御装置１６からの指令電流値に応じて弁体の開度
量調整を行い、該開度量に対応するパイロット圧をレギ
ュレータ１３に供給して斜板角の制御を行うようになっ
ている。Reference numeral 14 is an electromagnetic proportional pressure reducing valve interposed in a pilot oil passage extending from the pilot pump 15 to the regulator 13. The electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 has a command current value from a swash plate controller 16 described later. Accordingly, the opening amount of the valve element is adjusted, and the pilot pressure corresponding to the opening amount is supplied to the regulator 13 to control the swash plate angle.
【０００７】前記斜板制御装置１６は、マイクロコンピ
ュータ等を用いて構成されるものであるが、このもの
は、前記斜板角をフィードバックすることなく斜板６の
傾斜制御を行うものであるため、図６（Ｂ）に示す如
く、目標斜板角と指令電流値との関係を予め定めた指令
電流値関数を具備すると共に、該関数に基づく指令電流
を前記電磁比例減圧弁１４に出力することで斜板６を目
標角度に制御するようになっている。The swash plate control device 16 is constructed by using a microcomputer or the like. Since this device controls the inclination of the swash plate 6 without feeding back the swash plate angle. As shown in FIG. 6B, a command current value function is provided which defines the relationship between the target swash plate angle and the command current value in advance, and a command current based on the function is output to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14. As a result, the swash plate 6 is controlled to the target angle.
【０００８】さらに、１７はアキシャルピストンポンプ
１の吐出圧を検出する圧力センサであって、該圧力セン
サ１７の検出信号は斜板制御装置１６に入力される。そ
して、斜板制御装置１６においては、入力した吐出圧検
出値を後述する補正用関数を用いて補正電流値に変換す
ると共に、該補正電流値に基づいて前記指令電流値の補
正を行うようになっている。即ち、アキシャルピストン
ポンプ１の斜板６には、斜板操作力（斜板保持力）に抗
して斜板６を動かそうとする所謂斜板管制力が作用する
が、この力を発生させる要因は、ポンプ吐出圧に無関係
な一定の力（トルク）を斜板角増大方向に作用させるピ
ストン慣性力と、ポンプ吐出圧に略比例する力（トル
ク）を斜板角減少方向に作用させるシリンダ内圧である
ことに着目すると共に、両者のトータルトルク（所定圧
力Ａを境にして作用方向が反転）を相殺し得る補正関数
を図６（Ｃ）に示す如く設定し、この補正関数に基づい
て指令電流値の補正を行うことでポンプ吐出圧変化に伴
う斜板角変位を防止するようになっている。Further, 17 is a pressure sensor for detecting the discharge pressure of the axial piston pump 1, and the detection signal of the pressure sensor 17 is input to the swash plate control device 16. Then, in the swash plate control device 16, the input discharge pressure detection value is converted into a correction current value using a correction function described later, and the command current value is corrected based on the correction current value. Has become. That is, the swash plate 6 of the axial piston pump 1 is subjected to a so-called swash plate control force that tries to move the swash plate 6 against the swash plate operating force (swash plate holding force), but this force is generated. The cause is a piston inertia force that applies a constant force (torque) that is unrelated to the pump discharge pressure in the direction of increasing the swash plate angle, and a cylinder that applies a force (torque) that is approximately proportional to the pump discharge pressure in the direction of decreasing the swash plate angle. While paying attention to the internal pressure, a correction function capable of canceling out the total torque of both (the action direction is reversed at a predetermined pressure A) is set as shown in FIG. 6C, and based on this correction function By correcting the command current value, displacement of the swash plate due to a change in pump discharge pressure is prevented.
【０００９】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、斜板制御装置１６が目標斜板角に対応した指令電
流を電磁比例減圧弁１４に出力すると、電磁比例減圧弁
１４が指令電流に応じたパイロット圧をレギュレータ１
３に供給し、これに基づいて斜板６が目標斜板角に制御
されることになるが、ポンプ吐出圧が所定圧力Ａよりも
低い場合には、斜板角増大方向の斜板管制力が斜板６に
作用する一方、ポンプ吐出圧が所定圧力Ａよりも高い場
合には、斜板角減少方向の斜板管制力が斜板６に作用す
ることになる。このため、斜板制御装置１６において
は、圧力センサ１７からポンプ吐出圧検出信号を入力す
ると共に、該信号を、ポンプ吐出圧と斜板管制力との関
係に基づいて設定された補正関数を用いて補正電流値に
変換し、該補正電流値に基づいて指令電流値の補正を行
う。その結果、斜板６はポンプ吐出圧変化に拘わらず目
標斜板角を維持して所定のポンプ吐出流量を確保するこ
とになる。In the embodiment of the present invention constructed as described above, when the swash plate control device 16 outputs a command current corresponding to the target swash plate angle to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14, the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14 outputs the command current. Depending on the pilot pressure, regulator 1
3, and the swash plate 6 is controlled to the target swash plate angle based on this, but when the pump discharge pressure is lower than the predetermined pressure A, the swash plate control force in the direction of increasing the swash plate angle. On the other hand, when the pump discharge pressure is higher than the predetermined pressure A, the swash plate control force in the direction of decreasing the swash plate angle acts on the swash plate 6. Therefore, in the swash plate control device 16, the pump discharge pressure detection signal is input from the pressure sensor 17, and the correction function is set based on the relationship between the pump discharge pressure and the swash plate control force. To a correction current value, and the command current value is corrected based on the correction current value. As a result, the swash plate 6 maintains the target swash plate angle regardless of the change in the pump discharge pressure to ensure a predetermined pump discharge flow rate.
【００１０】この様に、本発明にあっては、アキシャル
ピストンポンプ１の斜板角をフィードバック無しで制御
するものであるが、ポンプ吐出圧と斜板管制力との関係
に基づいて設定される補正関数を具備すると共に、該補
正関数に基づいて指令電流値の補正を行うため、ポンプ
吐出圧に応じて変化する斜板管制力が斜板６に作用した
としても、ポンプ吐出圧変化に拘わらず斜板６を目標斜
板角に維持できることになる。従って、ポンプ吐出圧が
低圧である場合に、斜板角が増大側に変位して必要以上
の流量を吐出したり、ポンプ吐出圧が高圧である場合
に、斜板角が減少方向に変位して必要流量が確保できな
い等の不都合を悉皆解消できることになり、この結果、
フィードバック無しによる斜板角制御の精度を著しく向
上させることができる。As described above, according to the present invention, the swash plate angle of the axial piston pump 1 is controlled without feedback, but it is set based on the relationship between the pump discharge pressure and the swash plate pipe control force. Since the command current value is corrected based on the correction function with the correction function, even if the swash plate control force that changes according to the pump discharge pressure acts on the swash plate 6, regardless of the pump discharge pressure change. Instead, the swash plate 6 can be maintained at the target swash plate angle. Therefore, when the pump discharge pressure is low, the swash plate angle is displaced toward the increasing side to discharge an excessive flow rate, and when the pump discharge pressure is high, the swash plate angle is displaced toward the decreasing direction. Therefore, it is possible to eliminate all inconveniences such as not being able to secure the required flow rate. As a result,
The accuracy of swash plate angle control without feedback can be significantly improved.
【００１１】また、油圧ショベルの如く、複数のアキシ
ャルピストンポンプ１を備えると共に、各ポンプ１の吐
出圧（アクチュエータ負荷）に応じてポンプ吐出流量
（斜板角）を制御するものでは、既に圧力センサ１７が
設けられているため、わざわざ圧力センサ１７を設ける
ことなく、単に斜板制御装置１６のソフトを変更するの
みで実施することができて極めて都合がよい。Further, in a hydraulic excavator such as one having a plurality of axial piston pumps 1 and controlling the pump discharge flow rate (swash plate angle) according to the discharge pressure (actuator load) of each pump 1, the pressure sensor is already used. Since 17 is provided, it is extremely convenient that the pressure sensor 17 is not provided and the software of the swash plate control device 16 is simply changed.
【００１２】[0012]
【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、アキシャルピストンポンプの斜板
角を、フィードバック無しで制御するための指令値関数
を具備し、該指令値関数に基づいて指令値を出力するも
のであるが、前記アキシャルピストンポンプの吐出圧変
化に伴う制御誤差の変化量を関数として具備すると共
に、該関数に基づいて前記指令値の補正を行うため、ポ
ンプ吐出圧に応じて変化する斜板管制力等が斜板に作用
したとしても、ポンプ吐出圧変化に拘わらず斜板を目標
斜板角に維持できることになる。従って、前記斜板管制
力等に基づいて斜板角が増大側に変位して必要以上の流
量を吐出したり、斜板角が減少方向に変位して必要流量
が確保できない等の不都合を解消し、もって、斜板角を
フィードバックすることなく斜板制御を行うものであり
ながら、高水準の制御精度を確保することができる。In summary, since the present invention is constructed as described above, it is equipped with a command value function for controlling the swash plate angle of the axial piston pump without feedback, and based on the command value function. Command value is output as a function of the axial piston pump, and the control value is corrected based on the function. Even if the swash plate control force or the like that changes depending on the swash plate acts on the swash plate, the swash plate can be maintained at the target swash plate angle regardless of the change in the pump discharge pressure. Therefore, it is possible to eliminate the inconvenience that the swash plate angle is displaced toward the increasing side to discharge a flow rate more than necessary based on the swash plate control force, or the swash plate angle is displaced toward the decreasing direction and the required flow rate cannot be secured. Therefore, although the swash plate control is performed without feeding back the swash plate angle, a high level of control accuracy can be secured.
【図１】アキシャルピストンポンプの平面図である。FIG. 1 is a plan view of an axial piston pump.
【図２】同上側面図である。FIG. 2 is a side view of the same.
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図５】斜板制御システムを示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a swash plate control system.
【図６】（Ａ）は斜板管制力の特性を示すグラフ図、
（Ｂ）は指令電流値関数を示すグラフ図、（Ｃ）は補正
用関数を示すグラフ図である。FIG. 6A is a graph showing the characteristics of swash plate control.
(B) is a graph showing a command current value function, and (C) is a graph showing a correction function.
１ アキシャルピストンポンプ ４ ピストン ６ 斜板 １３ レギュレータ １４ 電磁比例減圧弁 １６ 斜板制御装置 １７ 圧力センサ 1 Axial piston pump 4 Piston 6 Swash plate 13 Regulator 14 Electromagnetic proportional pressure reducing valve 16 Swash plate control device 17 Pressure sensor
Claims (2)
フィードバック無しで制御するための指令値関数を具備
し、該指令値関数に基づいて指令値を出力してなる斜板
制御装置において、前記アキシャルピストンポンプの吐
出圧変化に伴う制御誤差変化量を関数化すると共に、該
関数に基づいて前記指令値を補正することを特徴とする
アキシャルピストンポンプの斜板制御装置。1. A swash plate angle of an axial piston pump is
In a swash plate control device having a command value function for controlling without feedback, and outputting a command value based on the command value function, a control error change amount associated with a change in discharge pressure of the axial piston pump is a function. And a swash plate control device for an axial piston pump, which corrects the command value based on the function.
ピストンポンプの吐出圧と、斜板に作用する斜板管制力
との関係に基づいて設定されていることを特徴とするア
キシャルピストンポンプの斜板制御装置。2. The control error function according to claim 1 is set based on the relationship between the discharge pressure of the axial piston pump and the swash plate control force acting on the swash plate. Swash plate control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187822A JPH0828455A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Swash plate controller of axial piston pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187822A JPH0828455A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Swash plate controller of axial piston pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0828455A true JPH0828455A (en) | 1996-01-30 |
Family
ID=16212848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187822A Pending JPH0828455A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Swash plate controller of axial piston pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828455A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2609655A (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-15 | Caterpillar Inc | Axial piston pump controller |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP6187822A patent/JPH0828455A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2609655A (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-15 | Caterpillar Inc | Axial piston pump controller |
| US11933290B2 (en) | 2021-08-12 | 2024-03-19 | Caterpillar Inc. | Axial piston pump controller |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991208 |