[发明专利]泵的转矩控制装置

说明书

本发明涉及用由可变容量油压泵吐出的油驱动的各种装置进行工作时控制该可调容量油压泵的泵转矩控制装置。

油压挖土机等油压工作机器多数都带有可调容量油压泵(下面简称油压泵)，由油压泵的加压油驱动油压致动器进行所要做的工作。下面以油压挖土机为例说明这样的油压工作机器使用的油压回路。

图3是油压挖土机的油压回路图。在该图中，1是发动机，1a是指示发动机1的规定转速的节流杆，1b是指示发动机1的起动的键开关。节流杆1a具备未图示的规定转速发生器，该规定转速发生器输出与节流杆1a所指示的规定转速成比例的电信号。2是由发动机1驱动的油压泵，2a是斜板式和斜轴式等油压泵2的排量可调部(下面以斜板式代表)。3是控制斜板2a的调节器(regulator)，由驱动斜板2a的油压缸3a，及控制油压缸3a的驱动的功率控制用的滑阀(spool)3b和流量控制用的滑阀3c构成。

5是动臂缸(boom cylinder)，6是控制动臂缸5的驱动的流量控制阀。油压挖土机除了动臂缸5外，还具备摇臂(arm)缸、铲斗缸、回转电动机、行走电动机等油压致动器，对这些分别设置流量控制阀，但在图中省略、未图示出。7是中间位置旁通路(center by-pass)，从油压泵2通过处于中立位置的各流量控制阀通向油箱8。9是设置于处于中间位置旁通路7的最下游处的流量控制阀的更下游的节流阀。

10是检测油压泵2的排出压力Pd的泵排出压力传感器，11是检测节流阀9的上流侧的压力(负控制压力)Pn的负控制压力传感器。12是控制器，输入来自节流杆1a的规定转速、泵排出压力传感器10检测出的泵排出压力Pd，以及负控制压力传感器测出的负控制压力Pn，得到规定的控制信号。13是根据控制器12的输出信号而动作的比例电磁阀。

在上述结构中，操作某一流量控制阀，例如流量控制阀6时，在其操作量小的时候，中间位置旁通路7通过流量多，负控制压力Pn变高，反之，在操作量大的时候，负控制压力Pn变低。控制器12在负控制压力Pn高时，按照使油压泵2的排出压力减少的要求计算斜板2a的规定倾转量，在负控制压力Pn低时按照使油压泵2的排出压力增加的要求计算斜板2a的规定倾转量。根据这一计算结果决定油压功率，控制器12控制该油压功率不超过发动机1的功率的要求计算规定倾转量、进行功率控制。也就是说，控制器12把运算结果变换为用于驱动比例电磁阀13的电流指令值，未图示出的电源根据该指令值输出电流，调节器3据此驱动斜板2a，结果，从油泵2排出足以驱动动臂缸5的加压油。排出的加压油产生油压功率。

另一方面，发动机1一旦旋转，即在与油压泵2连结的轴上产生转矩，由这些产生的转矩与发动机1的转速决定发动机功率。于是发动机1必须产生只使上述油压功率发生的发动机功率。从油压泵2一侧看，控制器12必须控制规定倾转量，使其不发生超过发动机功率的油压功率。

图4是关于控制器12的功率控制的功能的说明图。该图中，1a₁是操作节流杆1a时输出相应于该操作量的规定转速的规定转速发生器，10是图2所示的泵排出压力传感器，输出油压泵2的排出压力Pd。121是存储规定转速N对发动机转矩T的数据映射(基本转矩)，决定与规定转速对应的发动机转矩的函数功能，122是常数设定功能，123是乘法功能，124是除法功能，125是存储除法功能124得到的油压泵2的排量q对目标倾转量θ₁的数据映射，决定与规定的倾转量对应的排量的函数功能。126是输入负控制压力Pn，求与此相应的规定倾转量θ₂的函数功能，127表示选择函数功能125取得的规定倾转量θ₁与函数功能126取得的规定倾转量θ₂当中小的一方的数值的最小值选择功能。θ₁₃表示向比例电磁阀13输出的、被选择的规定倾转量。

规定转速N一输入，即由函数功能121求与之对应的发动机转矩T，由乘法功能123把求得的发动机转矩T与常数设定功能122设定的常数相乘，用除法功能122将其计算结果除以输入的泵排出压力Pd，以此得出排量q。与该排量q对应的斜板2a的规定倾转量θ₁由函数功能125求得，该规定倾转量θ₁与用函数功能126根据最小值选择功能127得到的规定倾转量θ₂相比较，较小的值作为最后的规定倾转量θ₁₃向比例电磁阀13输出，借助于此，可以进行功率控制，控制油压功率，使其不超过发动机功率。