少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法
少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法が開示されている。この場合、これらの消費器の１つの、予め規定された最大の負荷圧の超過時には、ポンプが、より低負荷の別の消費器の圧力媒体要求に関連して制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置であって、消費器にポンプを介して圧力媒体が供給可能であり、消費器への圧力媒体流路内に、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが配置されており、該調量オリフィス絞りを介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能である形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法であって、消費器に、圧力媒体体積流を調整するための電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが対応配置されており、消費器の最高の負荷圧を検出しかつポンプの調整のために使用して、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法に関する。
【０００３】
複数の消費器を制御するためには、これらの消費器に１つの共通のポンプ（バイパス圧力補償弁を備えた定容量型ポンプまたは調節ポンプ）を介して圧力媒体が供給されるハイドロリックシステムが使用される。ポンプと各消費器との間の圧力媒体流路内には、調量オリフィス絞りと圧力補償弁とが設けられている。この調量オリフィス絞りと圧力補償弁とを介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能となる。この場合、流量調整原理により作業するシステムと、流量分配原理により作業するシステムとが識別される。後者のシステムでは、圧力補償弁が調量オリフィス絞りに常に後置されている。この流量分配システムはＬＵＤＶシステムとも呼ばれる。このＬＵＤＶシステムはＬＳシステムの下位群を成している。ＬＳシステムでは、ポンプが、操作されるハイドロリック式の消費器の最高の負荷圧に関連（依存）して調整され、この場合、流入圧が、予め規定された圧力差だけ、最高の負荷圧を上回っている。
【０００４】
ＬＵＤＶシステムでは、後置された圧力補償弁が、開放方向では、各調量オリフィス絞りの後方の圧力によって負荷されていて、閉鎖方向では、通常、制御される全ての消費器の最高の負荷圧に相当する制御圧によって負荷されている。このような形式のシステムでは、サチュレーションの事例において、個々のハイドロリック式の消費器に流入する圧力媒体量が、ハイドロリック式の消費器のその都度の負荷圧に依存せずに同比率で減少させられる（負荷に依存しない流量分配）。
【０００５】
流量調整原理により作業するシステムでは、調量オリフィス絞りに前置されたかまたは後置された圧力補償弁が、閉鎖方向では、調量オリフィス絞りの前方の圧力によって負荷され、開放方向では、調量オリフィス絞りの下流側の負荷圧によって負荷され、これによって、負荷に依存しない流量分配が得られない。複数のハイドロリック式の消費器が同時に操作され、調節ポンプによって吐出し量が十分に供給されない場合（サチュレーション）には、負荷圧最高の消費器に流入する圧力媒体量しか減少させられない。
【０００６】
このような形式のシステムは、たとえば「Ｂｏｓｃｈ Ｒｅｘｒｏｔｈ ＡＧ」社のデータシートＲＤ６４２７６（制御ブロックＭ４−１２）に記載されている。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３４２０３７号明細書には、いわゆる「ＥＦＭシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｌｏｗ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）」が記載されている。このＥＦＭシステムでは、調量オリフィス絞りとポンプとが電子的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節される。この場合、消費器の負荷圧が、それぞれ消費器への圧力媒体流路内に配置されたセンサ、たとえば圧力検出器を介して検出され、このセンサの信号から負荷圧最高の消費器が検出される。その後、制御ユニットを介して、負荷圧最高の消費器に対応配置された調量オリフィス絞りが完全に開制御され、これによって、この調量オリフィス絞りを介した圧力損失ひいてはシステム全体における圧力損失が最小限に抑えられている。
【０００８】
前述した制御装置を介して、２つまたはそれ以上の消費器が操作されると、これらの消費器のうちストッパに移動する消費器がさらに操作され続け、相応して、圧力媒体がポンプから消費器に圧送される。ストッパに移動させられる消費器の送り通路内の圧力は、通常、圧力制限弁を介して制限されている。この圧力制限弁はタンクへの圧力媒体接続部を開放し、これによって、過剰の圧力媒体がタンクに圧送される。
【０００９】
前述した制御ブロックＭ４−１２では、全ての消費器の負荷圧がＬＳ通路を介してポンプに報知され、その後、このポンプが負荷圧に関連して調整され、これによって、ポンプ圧が、予め規定された圧力差だけ、最高の負荷圧を上回る。この負荷圧は各消費器からＬＳ管路を介して取り出され、シャトル弁カスケードを介してＬＳ通路に報知される。制御ブロックＭ４−１２では、ＬＳ管路内にそれぞれ１つのＬＳ圧力制限弁が配置されている。その後、ストッパに移動させられる消費器に対応配置されたＬＳ圧力制限弁が負荷圧を最大負荷圧に制限し、これによって、相応して、ポンプがこの最大の負荷圧に関連して調整される。その後、これに相俟って、ポンプ圧が、前述した圧力差を加算したＬＳ最大圧に調整され、したがって、ポンプがその最大の圧送圧であるものの、制限された圧送圧に調整される。これに相応して、この最大圧が別の消費器への圧力媒体流路内で各個別圧力補償弁を介して各負荷圧に絞られなければならない。ストッパに移動させられる消費器に対応配置されたＬＳ圧力制限弁を介して、小さな制御油体積流がタンクに流出する。
【００１０】
このような形式のシステムによって、確かに、ストッパへの１つの消費器の移動時に圧力媒体量が減少させられるかまたは制限される。しかし、より低負荷の消費器への圧力媒体流路内のポンプ圧の絞りによって、著しいエネルギ損失が生ぜしめられる。
【００１１】
たとえば掘削機においてアタッチメントの操作のために使用されている冒頭に記載したＬＵＤＶシステムでは、ポンプ圧送流が、上述した原理に類似の原理による、いわゆる「圧力カットオフ」によって制限されるかまたは減少させられ、これによって、出力損失が回避される。圧力カットオフ式のＬＵＤＶシステムでも、より低負荷の消費器への圧力媒体体積流が個別圧力補償弁で絞られなければならない。
【００１２】
これに対して、本発明の課題は、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法を改良して、負荷圧最高の消費器の予め規定された負荷圧の超過時にエネルギ損失が最小限に抑えられているようにすることである。
【００１３】
この課題を解決するために本発明の制御装置では、１つの消費器の送り通路内での最大負荷圧への到達時にポンプ圧またはポンプ量を１つまたはそれ以上の別の消費器の圧力媒体要求に関連して調整することができる装置が設けられているようにした。
【００１４】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、消費器の負荷圧が、ＬＳ管路によって取り出されていて、ＬＳ通路に報知されており、ポンプのポンプ圧が、ＬＳ通路内の負荷圧に関連して調整可能である。
【００１５】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、調量オリフィス絞りにＬＳ個別圧力補償弁またはＬＵＤＶ個別圧力補償弁が対応配置されている。
【００１６】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、ＬＳ管路内にＬＳ圧力制限弁が配置されている。
【００１７】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、前記装置が、送り通路圧を検出するための圧力検出器を有しており、該圧力検出器の出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞りを制御するための作動信号に処理可能である。
【００１８】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、調量オリフィス絞りが、最大負荷圧への到達時に閉制御可能である。
【００１９】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、閉制御が、予め規定された特性線により行われるようになっている。
【００２０】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、負荷圧最高の消費器の負荷圧信号が、ポンプの制御時に考慮されていないように、前記装置が形成されている。
【００２１】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、ポンプが、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御されており、制御ユニットを介して、ポンプ圧を減少させるための量信号が、ポンプに送信可能である。
【００２２】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、量信号が、調量オリフィス絞りを調節するための信号に関連して発生可能である。
【００２３】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、制御装置が、ポンプ圧を検出するための圧力検出器と、送り通路内の負荷圧とポンプ圧とを比較するための比較装置と、ポンプ圧と負荷圧との間の圧力差が、予め規定された値を下回った場合に、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御しかつポンプを戻すための制御信号を送信するための装置とを備えている。
【００２４】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、制御装置が、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムまたはポジティブコントロールシステムとして形成されている。
【００２５】
さらに、前記課題を解決するために本発明の方法では、１つの消費器の最大負荷圧の超過時にポンプ制御を１つまたはそれ以上の別の消費器の負荷圧に関連して行うようにした。
【００２６】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、最大負荷圧の超過時に、負荷圧最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御する。
【００２７】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、消費器の負荷圧が、規定された圧力差、最大負荷圧未満に減少した場合に調量オリフィス絞りの開制御を行う。
【００２８】
本発明によれば、ポンプを介して圧力媒体が供給される消費器への圧力媒体流路内に、調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが配置されており、これによって、圧力媒体体積流が個別に調整される。ポンプは消費器の最高の負荷圧に関連して調整され、これによって、制御される全ての消費器の圧力媒体要求が満たされている。本発明によれば、１つの装置を介して、個々の消費器の負荷圧が監視され、１つの消費器における予め規定された最大負荷圧の超過時に、ポンプ圧またはポンプ量が、より低負荷の別の消費器の圧力要求に関連して調整され、これによって、これらの消費器における絞り損失が、冒頭に記載した解決手段に比べて最小となる。したがって、本発明による制御装置では、１つの消費器がストッパに移動するかまたは極めて高い外的な負荷が生ぜしめられる事例において、回路の内部のエネルギ損失が最小限に抑えられる。なぜならば、ポンプの圧力レベルが、既存の解決手段に比べて減少させられているからである。
【００２９】
本発明によれば、調量オリフィス絞りにＬＳ個別圧力補償弁またはＬＵＤＶ個別圧力補償器が対応配置されていると有利であり、これによって、流量調整原理または流量分配原理により作業する制御装置が形成されている。
【００３０】
本発明の１つの実施態様では、制御装置の最大の負荷圧が、その都度の負荷圧を案内する各ＬＳ管路に設けられたＬＳ圧力制限弁によって制限されており、これに相応して、前述した最大負荷圧が、ＬＳ圧力制限弁によって調整された最大のＬＳ圧の範囲内に位置している。
【００３１】
特に簡単に形成された１つの実施態様では、最大負荷圧の超過時にポンプを調節するための装置が、消費器への送り通路圧を検出するための圧力センサを備えて形成されており、この圧力センサの出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞りを制御するための作動信号に処理可能である。
【００３２】
この場合、対応配置された調量オリフィス絞りが、最大負荷圧への到達時に閉制御されると有利であり、これによって、該当する消費器にもはや圧力媒体が供給されず、これによって、より低負荷の別の消費器の負荷圧しかポンプ調整時に考慮されない。
【００３３】
この場合、最大負荷圧で負荷された消費器の負荷圧信号がＬＳ通路に報知され得ないように、前記装置が形成されていると有利である。
【００３４】
制御装置をＥＦＭシステムとして形成したい事例では、ポンプが電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御可能に形成され、この場合、前記装置を介してポンプに、このポンプを調節するための量信号を送信することができる。
【００３５】
この量信号は、たとえば負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを調節するための信号に関連して発生させることができる。
【００３６】
このような形式のＥＦＭシステムでは、最高の負荷圧を検出するための前述した圧力センサのほかに、ポンプ圧を検出するための付加的な圧力センサが設けられていてよい。その後、比較装置において、検出された負荷圧と、ポンプ圧とが互いに比較され、この圧力差が、予め規定された値を下回った場合に前記装置を介して、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御しかつポンプを戻すための制御信号が送信される。
【００３７】
調量オリフィス絞りの閉制御は段状（黒−白）に行われてもよいし、所定の特性線を介して行われてもよい。
【００３８】
調量オリフィス絞りの開制御は、この負荷最高の消費器における負荷圧が再び最大負荷圧未満に減少した場合に行われる。この場合、実際の負荷圧が、予め規定された圧力差だけ最大負荷圧未満にある場合に初めて、該当する調量オリフィス絞りの開制御が行われると有利である。
【００３９】
本発明による制御装置は、たとえばＬＳシステム（流量調整システム）、ＬＵＤＶシステム（流量分配システム）、ＥＦＭシステム（ＬＳおよびＬＵＤＶ）またはエレクトロハイドロリック式のポジティブコントロールシステム（ＰＣ）として形成されていてよい。このシステムでは、ポンプの旋回角が、調量オリフィス絞りを調整するための制御信号によって増加させられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】モービル制御ブロックのエレクトロハイドロリック式の方向制御弁エレメントの回路図である。
【００４１】
以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【００４２】
図１には、モービル制御ブロックのエレクトロハイドロリック式の方向制御弁エレメント１の回路図が示してある。モービル制御ブロックは、通常、１つの入口エレメントと、複数の方向制御弁エレメント（機械式、ハイドロリック式、エレクトロハイドロリック式）と、１つの終端エレメントとから成っている。このような形式のモービル制御ブロックは、たとえば冒頭に記載した「Ｂｏｓｃｈ Ｒｅｘｒｏｔｈ ＡＧ」社のデータシートＲＤ６４２７６に記載されている。この場合、ハイドロリック式の各消費器に、以下に説明する図面に示した方向制御弁エレメントを対応配置することができる。
【００４３】
このような形式の方向制御弁エレメント１は、１つの圧力接続部Ｐと、１つの制御油供給部Ｘと、１つの制御油返送部Ｙと、１つのＬＳ接続部ＬＳと、１つのタンク接続部Ｔと、２つの作業接続部Ａ，Ｂとを有している。両作業接続部Ａ，Ｂは、たとえばハイドロシリンダの底側のシリンダ室とピストンロッド側の環状室とに接続されている。以下に説明する実施例では、圧力接続部ＰにＬＳポンプが接続されている。このＬＳポンプを介して、制御ブロックの方向制御弁エレメント１に圧力媒体が供給される。ＬＳポンプの制御は、冒頭に記載した形式で全ての消費器の最高の負荷圧に関連して行われる。この場合、この最高の負荷圧は、モービル制御ブロックに設けられたシャトル弁カスケードを介して取り出される。
【００４４】
圧力接続部Ｐは方向制御弁エレメント１のポンプ通路２に接続されている。このポンプ通路２から、流入通路４が分岐している。この流入通路４は個別圧力補償弁６の入口接続部に通じている。個別圧力補償弁６は、調量オリフィス絞りを形成する比例調節可能な方向制御弁８と一緒に流量調整器を形成している。圧力補償弁６には、圧力補償弁ばね１０を介して休止位置にプリロードがかけられている。この休止位置は、図示の方向制御弁エレメント１に接続された消費器が圧力媒体を要求しておらず、方向制御弁８がその図示の基本位置に切り換えられている場合にとられる。圧力媒体要求時には、圧力補償弁６が図示の休止位置から調整位置にシフトされる。この場合、方向制御弁８の上流側の圧力が、制御管路１２を介して閉鎖方向で圧力補償弁６に作用し、方向制御弁８によって形成された調量オリフィス絞りの下流側の圧力が、圧力補償弁ばね１０と一緒に開放方向で圧力補償弁６に作用する。調量オリフィス絞りの下流側の圧力は、ＬＳ管路１４を介して取り出される。圧力補償弁の出口は圧力補償弁通路１６を介して方向制御弁８の入口接続部Ｐに接続されている。さらに、方向制御弁８は２つの作業接続部Ａ，Ｂと１つのタンク接続部Ｔとを有している。このタンク接続部Ｔは流出通路１８を介して、タンク接続部Ｔに開口したタンク通路２０に接続されている。両作業接続部Ａ，Ｂは送り通路２２と戻し通路２４とを介して方向制御弁エレメントの作業接続部Ａ；Ｂに接続されている。
【００４５】
方向制御弁８の図示の基本位置では、両作業接続部Ａ，Ｂと圧力接続部Ｐとが遮断されており、タンク接続部ＴがＬＳ管路１４と２つのＬＳ圧力制限通路２６，２８とに接続されている。この場合、ＬＳ圧力制限通路２６は方向制御弁エレメント１の作業接続部Ａに対応配置されており、ＬＳ圧力制限通路２８は方向制御弁エレメント１の作業接続部Ｂに対応配置されている。ＬＳ圧力制限通路２６，２８内には、それぞれ１つのＬＳ圧力制限弁３０；３２が配置されている。このＬＳ圧力制限弁３０；３２を介して、消費器接続部Ａ，Ｂに加えられる最大の負荷圧が制限されている。両ＬＳ圧力制限弁３０，３２は調節可能に形成されており、これによって、送り通路内のかつ戻し通路内の互いに異なるＬＳ最大圧が調整可能となる。ＬＳ圧力制限弁３０，３２の両出口は、制御油返送部Ｙに接続された制御油返送通路３４に接続されている。
【００４６】
方向制御弁８の調節は２つの減圧弁３６，３８を介して行われる。両減圧弁３６，３８の入口は制御油供給通路４０に接続されている。減圧弁３６，３８のタンク接続部は制御油返送通路３４に接続されている。減圧弁３６，３８によって調整された出口圧は制御管路４２；４４を介して方向制御弁ピストンの、方向ａ；ｂに有効な制御面に案内される。両減圧弁３６，３８の制御は、それぞれ１つの比例ソレノイドを介して制御ユニットの作動信号に関連して行われる。方向制御弁８を調節するための制御圧差を調整するためのこの作動信号は、たとえばオペレータによってジョイスティックを介して設定することができ、これによって、接続された消費器が操作される。
【００４７】
図示の実施例では、戻し通路２４が接続通路を介してタンク通路２０に接続されている。しかし、接続通路は閉鎖ねじ４６を介して遮断されている。
【００４８】
送り通路２２内の圧力と戻し通路２４内の圧力とは、それぞれ１つの圧力センサ４８，５０を介して検出され、信号線路（図示せず）を介して移動式（モービル式）の作業機器の制御ユニット（図示せず）に送信される。図示の実施例では、別の圧力検出器５２が設けられている。この圧力検出器５２を介して、ポンプ通路２内のポンプ圧が検出される。しかし、圧力検出器５２は必ずしも必要ではない。しかし、この圧力検出器５２によって、択一的な圧力カットオフを実現することができる。
【００４９】
方向制御弁エレメント１では、送り通路２２がバイパス通路５４を介してタンク通路２０に接続されている。バイパス通路５４内には、圧力制限補充弁５６が設けられている。この圧力制限補充弁５６を介して、キャビテーションを回避するために、圧力媒体をタンク通路２０から補充することができ、送り通路２２の圧力保護も行われる。このような形式の圧力制限補充弁５６は閉鎖ねじ４６の代わりに使用されてもよく、これによって、戻し通路２４も保護されており、圧力媒体を補充することができる。
【００５０】
減圧弁３６，３８を介した制御圧差の適切な調整によって、方向制御弁８の弁スプールをその図示の基本位置から、符号ａで図示した位置に左向きに移動させることができる。この位置では、圧力接続部Ｐが、開制御された調量オリフィス絞りを介して作業接続部Ａに接続されており、作業接続部Ｂがタンク接続部Ｔに接続されている。さらに、符号ａで図示した位置では、圧力媒体流路の、開制御された調量オリフィス絞りの下流側に設けられた区分が、ＬＳ管路１４に接続されており、これによって、（調量オリフィス絞りの下流側の）この圧力が圧力補償弁６を開放方向に負荷する。さらに、ＬＳ管路１４は、符号ａで図示した位置でＬＳ圧力制限通路２６に接続されており、これによって、ＬＳ管路１４内の負荷圧が、ＬＳ圧力制限弁３０で調整された値に制限されている。ＬＳ管路１４内の圧力はシャトル弁５８の入口に加えられる。このシャトル弁５８の別の入口接続部は、別の方向制御弁エレメントまたはタンクに接続された通路６０に接続されている。シャトル弁５８の出口はＬＳ通路６２を介して、その他の消費器の別の方向制御弁エレメントのＬＳ接続部に接続されているかもしくはポンプ調整器に接続されており、これによって、シャトル弁カスケードを介して、最高の負荷圧がポンプ調整器に案内されている。このポンプ調整器は、予め規定された圧力差、たとえば２０ｂａｒだけ常に最大の負荷圧を上回るようにポンプ圧を調整する。
【００５１】
符号ａで図示した位置への方向制御弁エレメント１の前述した移動時には、圧力媒体が作業接続部Ａを介して消費器に流出し、この消費器から作業接続部Ｂを介してタンクＴに流出する。この場合、圧力媒体体積流は負荷圧に依存せずに調量オリフィス絞りと、前置されたＬＳ圧力補償弁６とを介してコンスタントに保持される。この場合、ＬＳ圧力補償弁はその調整位置で圧力勾配を調量オリフィス絞りを介してコンスタントに保つ。
【００５２】
符号ｂで図示した位置への方向制御弁エレメント１の調節時には、相応して、圧力接続部Ｐが作業接続部Ｂに接続され、作業接続部Ａがタンク接続部Ｔに接続され、これによって、実際には、送り通路２２と呼ばれる通路が戻し通路になり、戻し通路２４と呼ばれる通路が送り通路となる。なぜならば、圧力媒体が方向制御弁エレメント１の作業接続部Ｂを介して消費器に流れ、この消費器から作業接続部Ａを介してタンク接続部Ｔに流出するからである。
【００５３】
前述した位置ａと同様に、方向制御弁エレメント１の入口接続部Ｐと作業接続部Ｂとの間で開制御された調量オリフィス絞りの下流側の圧力は、ＬＳ管路１４を介して取り出され、ＬＳ圧力補償弁６の、開放方向に有効な制御面に案内される。ＬＳ管路１４は、符号ｂで図示した位置でＬＳ圧力制限通路２８に接続されており、これによって、この場合、最大の負荷圧がＬＳ圧力制限弁３２によって制限されている。
【００５４】
別の消費器の方向制御弁エレメント１は相応に形成されている。いま、複数の消費器が各方向制御弁エレメント１を介して同時に操作され、方向制御弁８で作業接続部Ａ，Ｂに接続された消費器の負荷圧が、システムの最高の負荷圧であると仮定する。相応して、ポンプ圧が、前述した圧力差（２０ｂａｒ）だけ、この最高の負荷圧を上回って調整される。消費器接続部Ａに圧力媒体が供給され、これによって、方向制御弁８が、符号ａで図示した位置に調節されなければならないと仮定する。いま、対応配置された消費器がストッパに移動すると、作業接続部Ａにおける負荷圧ひいてはＬＳ圧力制限通路２６内の負荷圧およびＬＳ管路１４内の負荷圧が増加する。しかし、この負荷圧はＬＳ圧力制限弁３０を介して、上回ることができない最大値に制限されている。圧力検出器４８を介して、送り通路２２内の負荷圧増加が検出され、ＬＳ圧力制限弁を介して調整された最大の負荷圧にほぼ相当する予め規定された最大圧への到達時には、制御ユニット（図示せず）を介して制御信号が両減圧弁３６，３８に送信され、これによって、両減圧弁３６，３８が調量オリフィス絞りを閉鎖し、相応して、方向制御弁８がその図示の基本位置に戻される。方向制御弁８のこの閉鎖運動は急激に行われてもよいし、設定された特性による特性線の形（ランプ）で行われてもよい。調量オリフィス絞りの完全な閉鎖時には、ＬＳ管路１４に報知された負荷圧も減少し、これによって、ポンプ調整が、方向制御弁８の閉制御後、より低負荷の並列な消費器に関連して行われる。その後、この並列なより低負荷の消費器の最高の負荷圧がポンプ調整器に報知され、ポンプが、相応に低い値に調整され、これによって、より低負荷の消費器におけるチョーク絞り損失が、冒頭に記載した公知先行技術よりも著しく僅かとなる。
【００５５】
負荷最高の消費器に対応配置された調量オリフィス絞りの閉鎖を伴う相応の制御は、過剰な外的な負荷の発生時に行われてもよい。
【００５６】
以前に負荷最高であった消費器における負荷圧が、制御機器で入力された最大の負荷圧未満に再び減少する事例では、方向制御弁８が再びその目標位置に調節され、対応配置された消費器に再び圧力媒体が供給される。
【００５７】
逆方向への消費器の操作時には、方向制御弁８が、符号ｂで図示した位置に調節される。この場合、その後、圧力が別の圧力検出器５０を介して検出され、予め規定された最大負荷圧の超過時に調量オリフィス絞りが再び閉制御される。
【００５８】
ＥＦＭシステムでは、ポンプの制御が、最高の負荷圧に関連して行われず、ポンプと、減圧弁３６，３８を制御するための比例ソレノイドとの、制御ユニットにファイリングされた特性線を介して電気的に行われる。このような形式のＥＦＭシステムでは、圧力検出器５２を使用することができる。この場合、制御ユニットを介して、ファイリングされた特性線と、ポンプ通路２内のかつ通路２２，２４内の検出された圧力と、減圧弁の調整とに関連して、調量オリフィス絞りを介した演算上の圧力勾配が、測定された圧力勾配に相当しているかどうかが検出される。この圧力勾配が過度に僅かであり、ポンプ圧が負荷圧にほぼ相当している事例では、このことは、消費器がストッパに移動させられているかまたは負荷が過度に高いことに対する確実な徴候である。この事例では、その後、調量オリフィス絞りが、前述した形式で閉制御され、ポンプ量が、より低負荷の消費器の圧力媒体要求に関連して電子的に減少させられる。すなわち、前述した制御は電気的にもエレクトロハイドロリック的にも実現することができる。
【００５９】
基本的に、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムおよびＰＣシステムは、圧力センサ４８，５０によって機能する。この場合、ＬＳシステムおよびＬＵＤＶシステムでは、方向制御弁８のピストンが戻されさえすればよく、ＥＦＭシステムおよびＰＣシステムでは、付加的にポンプ量が適合されなければならない。付加的なセンサ５２が設けられている場合には、択一的な決定基準が使用されてよい。もっとも、このことは、再び全てのシステムに関係している。
【００６０】
しかし、ＥＦＭシステムは、圧力検出器５２なしに本発明による形式で調整されてもよい。これは、たとえばＥＦＭ演算の入力量として、消費器を操作するための当初のジョイスティック信号ではなく、減少させられた信号が使用されることによって達成することができる。この減少させられた信号は、前述した最大負荷圧への到達時に減圧弁３６，３８に付与され、これによって、調量オリフィス絞りが閉鎖される。その後、この信号をベースとして、制御ユニットにファイリングされたポンプ特性線と、並列な消費器の最高の負荷圧とに関連して、ポンプが制御され、これによって、損失が最小限に抑えられる。
【００６１】
少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法が開示されている。この場合、これらの消費器の１つの、予め規定された最大の負荷圧の超過時には、ポンプが、より低負荷の別の消費器の圧力媒体要求に関連して制御される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 方向制御弁エレメント
２ ポンプ通路
４ 流入通路
６ 個別圧力補償弁
８ 方向制御弁
１０ 圧力補償弁ばね
１２ 制御管路
１４ ＬＳ管路
１６ 圧力補償弁通路
１８ 流出通路
２０ タンク通路
２２ 送り通路
２４ 戻し通路
２６ ＬＳ圧力制限通路
２８ ＬＳ圧力制限通路
３０ ＬＳ圧力制限弁
３２ ＬＳ圧力制限弁
３４ 制御油返送通路
３６ 減圧弁
３８ 減圧弁
４０ 制御油供給通路
４２ 制御管路
４４ 制御管路
４６ 閉鎖ねじ
４８ 圧力センサ
５０ 圧力センサ
５２ 圧力検出器
５４ バイパス通路
５６ 圧力制限補充弁
５８ シャトル弁
６０ 通路
６２ ＬＳ通路
ａ 位置
ｂ 位置
Ａ 作業接続部
Ｂ 作業接続部
ＬＳ ＬＳ接続部
Ｐ 圧力接続部
Ｔ タンク接続部
Ｘ 制御油供給部
Ｙ 制御油返送部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置であって、消費器にポンプを介して圧力媒体が供給可能であり、消費器への圧力媒体流路内に、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが配置されており、該調量オリフィス絞りを介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能である形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法であって、消費器に、圧力媒体体積流を調整するための電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが対応配置されており、消費器の最高の負荷圧を検出しかつポンプの調整のために使用して、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法に関する。
【０００３】
複数の消費器を制御するためには、これらの消費器に１つの共通のポンプ（バイパス圧力補償弁を備えた定容量型ポンプまたは調節ポンプ）を介して圧力媒体が供給されるハイドロリックシステムが使用される。ポンプと各消費器との間の圧力媒体流路内には、調量オリフィス絞りと圧力補償弁とが設けられている。この調量オリフィス絞りと圧力補償弁とを介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能となる。この場合、流量調整原理により作業するシステムと、流量分配原理により作業するシステムとが識別される。後者のシステムでは、圧力補償弁が調量オリフィス絞りに常に後置されている。この流量分配システムはＬＵＤＶシステムとも呼ばれる。このＬＵＤＶシステムはＬＳシステムの下位群を成している。ＬＳシステムでは、ポンプが、操作されるハイドロリック式の消費器の最高の負荷圧に関連（依存）して調整され、この場合、流入圧が、予め規定された圧力差だけ、最高の負荷圧を上回っている。
【０００４】
ＬＵＤＶシステムでは、後置された圧力補償弁が、開放方向では、各調量オリフィス絞りの後方の圧力によって負荷されていて、閉鎖方向では、通常、制御される全ての消費器の最高の負荷圧に相当する制御圧によって負荷されている。このような形式のシステムでは、サチュレーションの事例において、個々のハイドロリック式の消費器に流入する圧力媒体量が、ハイドロリック式の消費器のその都度の負荷圧に依存せずに同比率で減少させられる（負荷に依存しない流量分配）。
【０００５】
流量調整原理により作業するシステムでは、調量オリフィス絞りに前置されたかまたは後置された圧力補償弁が、閉鎖方向では、調量オリフィス絞りの前方の圧力によって負荷され、開放方向では、調量オリフィス絞りの下流側の負荷圧によって負荷され、これによって、負荷に依存しない流量分配が得られない。複数のハイドロリック式の消費器が同時に操作され、調節ポンプによって吐出し量が十分に供給されない場合（サチュレーション）には、負荷圧最高の消費器に流入する圧力媒体量しか減少させられない。
【０００６】
このような形式のシステムは、たとえば「Ｂｏｓｃｈ Ｒｅｘｒｏｔｈ ＡＧ」社のデータシートＲＤ６４２７６（制御ブロックＭ４−１２）に記載されている。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３４２０３７号明細書には、いわゆる「ＥＦＭシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｌｏｗ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）」が記載されている。このＥＦＭシステムでは、調量オリフィス絞りとポンプとが電子的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節される。この場合、消費器の負荷圧が、それぞれ消費器への圧力媒体流路内に配置されたセンサ、たとえば圧力検出器を介して検出され、このセンサの信号から負荷圧最高の消費器が検出される。その後、制御ユニットを介して、負荷圧最高の消費器に対応配置された調量オリフィス絞りが完全に開制御され、これによって、この調量オリフィス絞りを介した圧力損失ひいてはシステム全体における圧力損失が最小限に抑えられている。
【０００８】
前述した制御装置を介して、２つまたはそれ以上の消費器が操作されると、これらの消費器のうちストッパに移動する消費器がさらに操作され続け、相応して、圧力媒体がポンプから消費器に圧送される。ストッパに移動させられる消費器の送り通路内の圧力は、通常、圧力制限弁を介して制限されている。この圧力制限弁はタンクへの圧力媒体接続部を開放し、これによって、過剰の圧力媒体がタンクに圧送される。
【０００９】
前述した制御ブロックＭ４−１２では、全ての消費器の負荷圧がＬＳ通路を介してポンプに報知され、その後、このポンプが負荷圧に関連して調整され、これによって、ポンプ圧が、予め規定された圧力差だけ、最高の負荷圧を上回る。この負荷圧は各消費器からＬＳ管路を介して取り出され、シャトル弁カスケードを介してＬＳ通路に報知される。制御ブロックＭ４−１２では、ＬＳ管路内にそれぞれ１つのＬＳ圧力制限弁が配置されている。その後、ストッパに移動させられる消費器に対応配置されたＬＳ圧力制限弁が負荷圧を最大負荷圧に制限し、これによって、相応して、ポンプがこの最大の負荷圧に関連して調整される。その後、これに相俟って、ポンプ圧が、前述した圧力差を加算したＬＳ最大圧に調整され、したがって、ポンプがその最大の圧送圧であるものの、制限された圧送圧に調整される。これに相応して、この最大圧が別の消費器への圧力媒体流路内で各個別圧力補償弁を介して各負荷圧に絞られなければならない。ストッパに移動させられる消費器に対応配置されたＬＳ圧力制限弁を介して、小さな制御油体積流がタンクに流出する。
【００１０】
このような形式のシステムによって、確かに、ストッパへの１つの消費器の移動時に圧力媒体量が減少させられるかまたは制限される。しかし、より低負荷の消費器への圧力媒体流路内のポンプ圧の絞りによって、著しいエネルギ損失が生ぜしめられる。
【００１１】
たとえば掘削機においてアタッチメントの操作のために使用されている冒頭に記載したＬＵＤＶシステムでは、ポンプ圧送流が、上述した原理に類似の原理による、いわゆる「圧力カットオフ」によって制限されるかまたは減少させられ、これによって、出力損失が回避される。圧力カットオフ式のＬＵＤＶシステムでも、より低負荷の消費器への圧力媒体体積流が個別圧力補償弁で絞られなければならない。
【００１２】
これに対して、本発明の課題は、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法を改良して、負荷圧最高の消費器の予め規定された負荷圧の超過時にエネルギ損失が最小限に抑えられているようにすることである。
【００１３】
この課題を解決するために本発明の制御装置では、１つの消費器の送り通路内での最大負荷圧への到達時にポンプ圧またはポンプ量を１つまたはそれ以上の別の消費器の圧力媒体要求に関連して調整することができる装置が設けられているようにした。
【００１４】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、消費器の負荷圧が、ＬＳ管路によって取り出されていて、ＬＳ通路に報知されており、ポンプのポンプ圧が、ＬＳ通路内の負荷圧に関連して調整可能である。
【００１５】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、調量オリフィス絞りにＬＳ個別圧力補償弁またはＬＵＤＶ個別圧力補償弁が対応配置されている。
【００１６】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、ＬＳ管路内にＬＳ圧力制限弁が配置されている。
【００１７】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、前記装置が、送り通路圧を検出するための圧力検出器を有しており、該圧力検出器の出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞りを制御するための作動信号に処理可能である。
【００１８】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、調量オリフィス絞りが、最大負荷圧への到達時に閉制御可能である。
【００１９】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、閉制御が、予め規定された特性線により行われるようになっている。
【００２０】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、負荷圧最高の消費器の負荷圧信号が、ポンプの制御時に考慮されていないように、前記装置が形成されている。
【００２１】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、ポンプが、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御されており、制御ユニットを介して、ポンプ圧を減少させるための量信号が、ポンプに送信可能である。
【００２２】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、量信号が、調量オリフィス絞りを調節するための信号に関連して発生可能である。
【００２３】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、制御装置が、ポンプ圧を検出するための圧力検出器と、送り通路内の負荷圧とポンプ圧とを比較するための比較装置と、ポンプ圧と負荷圧との間の圧力差が、予め規定された値を下回った場合に、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御しかつポンプを戻すための制御信号を送信するための装置とを備えている。
【００２４】
本発明の制御装置の有利な実施態様によれば、制御装置が、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムまたはポジティブコントロールシステムとして形成されている。
【００２５】
さらに、前記課題を解決するために本発明の方法では、１つの消費器の最大負荷圧の超過時にポンプ制御を１つまたはそれ以上の別の消費器の負荷圧に関連して行うようにした。
【００２６】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、最大負荷圧の超過時に、負荷圧最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御する。
【００２７】
本発明の方法の有利な実施態様によれば、消費器の負荷圧が、規定された圧力差、最大負荷圧未満に減少した場合に調量オリフィス絞りの開制御を行う。
【００２８】
本発明によれば、ポンプを介して圧力媒体が供給される消費器への圧力媒体流路内に、調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞りが配置されており、これによって、圧力媒体体積流が個別に調整される。ポンプは消費器の最高の負荷圧に関連して調整され、これによって、制御される全ての消費器の圧力媒体要求が満たされている。本発明によれば、１つの装置を介して、個々の消費器の負荷圧が監視され、１つの消費器における予め規定された最大負荷圧の超過時に、ポンプ圧またはポンプ量が、より低負荷の別の消費器の圧力要求に関連して調整され、これによって、これらの消費器における絞り損失が、冒頭に記載した解決手段に比べて最小となる。したがって、本発明による制御装置では、１つの消費器がストッパに移動するかまたは極めて高い外的な負荷が生ぜしめられる事例において、回路の内部のエネルギ損失が最小限に抑えられる。なぜならば、ポンプの圧力レベルが、既存の解決手段に比べて減少させられているからである。
【００２９】
本発明によれば、調量オリフィス絞りにＬＳ個別圧力補償弁またはＬＵＤＶ個別圧力補償器が対応配置されていると有利であり、これによって、流量調整原理または流量分配原理により作業する制御装置が形成されている。
【００３０】
本発明の１つの実施態様では、制御装置の最大の負荷圧が、その都度の負荷圧を案内する各ＬＳ管路に設けられたＬＳ圧力制限弁によって制限されており、これに相応して、前述した最大負荷圧が、ＬＳ圧力制限弁によって調整された最大のＬＳ圧の範囲内に位置している。
【００３１】
特に簡単に形成された１つの実施態様では、最大負荷圧の超過時にポンプを調節するための装置が、消費器への送り通路圧を検出するための圧力センサを備えて形成されており、この圧力センサの出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞りを制御するための作動信号に処理可能である。
【００３２】
この場合、対応配置された調量オリフィス絞りが、最大負荷圧への到達時に閉制御されると有利であり、これによって、該当する消費器にもはや圧力媒体が供給されず、これによって、より低負荷の別の消費器の負荷圧しかポンプ調整時に考慮されない。
【００３３】
この場合、最大負荷圧で負荷された消費器の負荷圧信号がＬＳ通路に報知され得ないように、前記装置が形成されていると有利である。
【００３４】
制御装置をＥＦＭシステムとして形成したい事例では、ポンプが電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御可能に形成され、この場合、前記装置を介してポンプに、このポンプを調節するための量信号を送信することができる。
【００３５】
この量信号は、たとえば負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを調節するための信号に関連して発生させることができる。
【００３６】
このような形式のＥＦＭシステムでは、最高の負荷圧を検出するための前述した圧力センサのほかに、ポンプ圧を検出するための付加的な圧力センサが設けられていてよい。その後、比較装置において、検出された負荷圧と、ポンプ圧とが互いに比較され、この圧力差が、予め規定された値を下回った場合に前記装置を介して、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞りを閉制御しかつポンプを戻すための制御信号が送信される。
【００３７】
調量オリフィス絞りの閉制御は段状（黒−白）に行われてもよいし、所定の特性線を介して行われてもよい。
【００３８】
調量オリフィス絞りの開制御は、この負荷最高の消費器における負荷圧が再び最大負荷圧未満に減少した場合に行われる。この場合、実際の負荷圧が、予め規定された圧力差だけ最大負荷圧未満にある場合に初めて、該当する調量オリフィス絞りの開制御が行われると有利である。
【００３９】
本発明による制御装置は、たとえばＬＳシステム（流量調整システム）、ＬＵＤＶシステム（流量分配システム）、ＥＦＭシステム（ＬＳおよびＬＵＤＶ）またはエレクトロハイドロリック式のポジティブコントロールシステム（ＰＣ）として形成されていてよい。このシステムでは、ポンプの旋回角が、調量オリフィス絞りを調整するための制御信号によって増加させられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】モービル制御ブロックのエレクトロハイドロリック式の方向制御弁エレメントの回路図である。
【００４１】
以下に、本発明の有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【００４２】
図１には、モービル制御ブロックのエレクトロハイドロリック式の方向制御弁エレメント１の回路図が示してある。モービル制御ブロックは、通常、１つの入口エレメントと、複数の方向制御弁エレメント（機械式、ハイドロリック式、エレクトロハイドロリック式）と、１つの終端エレメントとから成っている。このような形式のモービル制御ブロックは、たとえば冒頭に記載した「Ｂｏｓｃｈ Ｒｅｘｒｏｔｈ ＡＧ」社のデータシートＲＤ６４２７６に記載されている。この場合、ハイドロリック式の各消費器に、以下に説明する図面に示した方向制御弁エレメントを対応配置することができる。
【００４３】
このような形式の方向制御弁エレメント１は、１つの圧力接続部Ｐと、１つの制御油供給部Ｘと、１つの制御油返送部Ｙと、１つのＬＳ接続部ＬＳと、１つのタンク接続部Ｔと、２つの作業接続部Ａ，Ｂとを有している。両作業接続部Ａ，Ｂは、たとえばハイドロシリンダの底側のシリンダ室とピストンロッド側の環状室とに接続されている。以下に説明する実施例では、圧力接続部ＰにＬＳポンプが接続されている。このＬＳポンプを介して、制御ブロックの方向制御弁エレメント１に圧力媒体が供給される。ＬＳポンプの制御は、冒頭に記載した形式で全ての消費器の最高の負荷圧に関連して行われる。この場合、この最高の負荷圧は、モービル制御ブロックに設けられたシャトル弁カスケードを介して取り出される。
【００４４】
圧力接続部Ｐは方向制御弁エレメント１のポンプ通路２に接続されている。このポンプ通路２から、流入通路４が分岐している。この流入通路４は個別圧力補償弁６の入口接続部に通じている。個別圧力補償弁６は、調量オリフィス絞りを形成する比例調節可能な方向制御弁８と一緒に流量調整器を形成している。圧力補償弁６には、圧力補償弁ばね１０を介して休止位置にプリロードがかけられている。この休止位置は、図示の方向制御弁エレメント１に接続された消費器が圧力媒体を要求しておらず、方向制御弁８がその図示の基本位置に切り換えられている場合にとられる。圧力媒体要求時には、圧力補償弁６が図示の休止位置から調整位置にシフトされる。この場合、方向制御弁８の上流側の圧力が、制御管路１２を介して閉鎖方向で圧力補償弁６に作用し、方向制御弁８によって形成された調量オリフィス絞りの下流側の圧力が、圧力補償弁ばね１０と一緒に開放方向で圧力補償弁６に作用する。調量オリフィス絞りの下流側の圧力は、ＬＳ管路１４を介して取り出される。圧力補償弁の出口は圧力補償弁通路１６を介して方向制御弁８の入口接続部Ｐに接続されている。さらに、方向制御弁８は２つの作業接続部Ａ，Ｂと１つのタンク接続部Ｔとを有している。このタンク接続部Ｔは流出通路１８を介して、タンク接続部Ｔに開口したタンク通路２０に接続されている。両作業接続部Ａ，Ｂは送り通路２２と戻し通路２４とを介して方向制御弁エレメントの作業接続部Ａ；Ｂに接続されている。
【００４５】
方向制御弁８の図示の基本位置では、両作業接続部Ａ，Ｂと圧力接続部Ｐとが遮断されており、タンク接続部ＴがＬＳ管路１４と２つのＬＳ圧力制限通路２６，２８とに接続されている。この場合、ＬＳ圧力制限通路２６は方向制御弁エレメント１の作業接続部Ａに対応配置されており、ＬＳ圧力制限通路２８は方向制御弁エレメント１の作業接続部Ｂに対応配置されている。ＬＳ圧力制限通路２６，２８内には、それぞれ１つのＬＳ圧力制限弁３０；３２が配置されている。このＬＳ圧力制限弁３０；３２を介して、消費器接続部Ａ，Ｂに加えられる最大の負荷圧が制限されている。両ＬＳ圧力制限弁３０，３２は調節可能に形成されており、これによって、送り通路内のかつ戻し通路内の互いに異なるＬＳ最大圧が調整可能となる。ＬＳ圧力制限弁３０，３２の両出口は、制御油返送部Ｙに接続された制御油返送通路３４に接続されている。
【００４６】
方向制御弁８の調節は２つの減圧弁３６，３８を介して行われる。両減圧弁３６，３８の入口は制御油供給通路４０に接続されている。減圧弁３６，３８のタンク接続部は制御油返送通路３４に接続されている。減圧弁３６，３８によって調整された出口圧は制御管路４２；４４を介して方向制御弁ピストンの、方向ａ；ｂに有効な制御面に案内される。両減圧弁３６，３８の制御は、それぞれ１つの比例ソレノイドを介して制御ユニットの作動信号に関連して行われる。方向制御弁８を調節するための制御圧差を調整するためのこの作動信号は、たとえばオペレータによってジョイスティックを介して設定することができ、これによって、接続された消費器が操作される。
【００４７】
図示の実施例では、戻し通路２４が接続通路を介してタンク通路２０に接続されている。しかし、接続通路は閉鎖ねじ４６を介して遮断されている。
【００４８】
送り通路２２内の圧力と戻し通路２４内の圧力とは、それぞれ１つの圧力センサ４８，５０を介して検出され、信号線路（図示せず）を介して移動式（モービル式）の作業機器の制御ユニット（図示せず）に送信される。図示の実施例では、別の圧力検出器５２が設けられている。この圧力検出器５２を介して、ポンプ通路２内のポンプ圧が検出される。しかし、圧力検出器５２は必ずしも必要ではない。しかし、この圧力検出器５２によって、択一的な圧力カットオフを実現することができる。
【００４９】
方向制御弁エレメント１では、送り通路２２がバイパス通路５４を介してタンク通路２０に接続されている。バイパス通路５４内には、圧力制限補充弁５６が設けられている。この圧力制限補充弁５６を介して、キャビテーションを回避するために、圧力媒体をタンク通路２０から補充することができ、送り通路２２の圧力保護も行われる。このような形式の圧力制限補充弁５６は閉鎖ねじ４６の代わりに使用されてもよく、これによって、戻し通路２４も保護されており、圧力媒体を補充することができる。
【００５０】
減圧弁３６，３８を介した制御圧差の適切な調整によって、方向制御弁８の弁スプールをその図示の基本位置から、符号ａで図示した位置に左向きに移動させることができる。この位置では、圧力接続部Ｐが、開制御された調量オリフィス絞りを介して作業接続部Ａに接続されており、作業接続部Ｂがタンク接続部Ｔに接続されている。さらに、符号ａで図示した位置では、圧力媒体流路の、開制御された調量オリフィス絞りの下流側に設けられた区分が、ＬＳ管路１４に接続されており、これによって、（調量オリフィス絞りの下流側の）この圧力が圧力補償弁６を開放方向に負荷する。さらに、ＬＳ管路１４は、符号ａで図示した位置でＬＳ圧力制限通路２６に接続されており、これによって、ＬＳ管路１４内の負荷圧が、ＬＳ圧力制限弁３０で調整された値に制限されている。ＬＳ管路１４内の圧力はシャトル弁５８の入口に加えられる。このシャトル弁５８の別の入口接続部は、別の方向制御弁エレメントまたはタンクに接続された通路６０に接続されている。シャトル弁５８の出口はＬＳ通路６２を介して、その他の消費器の別の方向制御弁エレメントのＬＳ接続部に接続されているかもしくはポンプ調整器に接続されており、これによって、シャトル弁カスケードを介して、最高の負荷圧がポンプ調整器に案内されている。このポンプ調整器は、予め規定された圧力差、たとえば２０ｂａｒだけ常に最大の負荷圧を上回るようにポンプ圧を調整する。
【００５１】
符号ａで図示した位置への方向制御弁エレメント１の前述した移動時には、圧力媒体が作業接続部Ａを介して消費器に流出し、この消費器から作業接続部Ｂを介してタンクＴに流出する。この場合、圧力媒体体積流は負荷圧に依存せずに調量オリフィス絞りと、前置されたＬＳ圧力補償弁６とを介してコンスタントに保持される。この場合、ＬＳ圧力補償弁はその調整位置で圧力勾配を調量オリフィス絞りを介してコンスタントに保つ。
【００５２】
符号ｂで図示した位置への方向制御弁エレメント１の調節時には、相応して、圧力接続部Ｐが作業接続部Ｂに接続され、作業接続部Ａがタンク接続部Ｔに接続され、これによって、実際には、送り通路２２と呼ばれる通路が戻し通路になり、戻し通路２４と呼ばれる通路が送り通路となる。なぜならば、圧力媒体が方向制御弁エレメント１の作業接続部Ｂを介して消費器に流れ、この消費器から作業接続部Ａを介してタンク接続部Ｔに流出するからである。
【００５３】
前述した位置ａと同様に、方向制御弁エレメント１の入口接続部Ｐと作業接続部Ｂとの間で開制御された調量オリフィス絞りの下流側の圧力は、ＬＳ管路１４を介して取り出され、ＬＳ圧力補償弁６の、開放方向に有効な制御面に案内される。ＬＳ管路１４は、符号ｂで図示した位置でＬＳ圧力制限通路２８に接続されており、これによって、この場合、最大の負荷圧がＬＳ圧力制限弁３２によって制限されている。
【００５４】
別の消費器の方向制御弁エレメント１は相応に形成されている。いま、複数の消費器が各方向制御弁エレメント１を介して同時に操作され、方向制御弁８で作業接続部Ａ，Ｂに接続された消費器の負荷圧が、システムの最高の負荷圧であると仮定する。相応して、ポンプ圧が、前述した圧力差（２０ｂａｒ）だけ、この最高の負荷圧を上回って調整される。消費器接続部Ａに圧力媒体が供給され、これによって、方向制御弁８が、符号ａで図示した位置に調節されなければならないと仮定する。いま、対応配置された消費器がストッパに移動すると、作業接続部Ａにおける負荷圧ひいてはＬＳ圧力制限通路２６内の負荷圧およびＬＳ管路１４内の負荷圧が増加する。しかし、この負荷圧はＬＳ圧力制限弁３０を介して、上回ることができない最大値に制限されている。圧力検出器４８を介して、送り通路２２内の負荷圧増加が検出され、ＬＳ圧力制限弁を介して調整された最大の負荷圧にほぼ相当する予め規定された最大圧への到達時には、制御ユニット（図示せず）を介して制御信号が両減圧弁３６，３８に送信され、これによって、両減圧弁３６，３８が調量オリフィス絞りを閉鎖し、相応して、方向制御弁８がその図示の基本位置に戻される。方向制御弁８のこの閉鎖運動は急激に行われてもよいし、設定された特性による特性線の形（ランプ）で行われてもよい。調量オリフィス絞りの完全な閉鎖時には、ＬＳ管路１４に報知された負荷圧も減少し、これによって、ポンプ調整が、方向制御弁８の閉制御後、より低負荷の並列な消費器に関連して行われる。その後、この並列なより低負荷の消費器の最高の負荷圧がポンプ調整器に報知され、ポンプが、相応に低い値に調整され、これによって、より低負荷の消費器におけるチョーク絞り損失が、冒頭に記載した公知先行技術よりも著しく僅かとなる。
【００５５】
負荷最高の消費器に対応配置された調量オリフィス絞りの閉鎖を伴う相応の制御は、過剰な外的な負荷の発生時に行われてもよい。
【００５６】
以前に負荷最高であった消費器における負荷圧が、制御機器で入力された最大の負荷圧未満に再び減少する事例では、方向制御弁８が再びその目標位置に調節され、対応配置された消費器に再び圧力媒体が供給される。
【００５７】
逆方向への消費器の操作時には、方向制御弁８が、符号ｂで図示した位置に調節される。この場合、その後、圧力が別の圧力検出器５０を介して検出され、予め規定された最大負荷圧の超過時に調量オリフィス絞りが再び閉制御される。
【００５８】
ＥＦＭシステムでは、ポンプの制御が、最高の負荷圧に関連して行われず、ポンプと、減圧弁３６，３８を制御するための比例ソレノイドとの、制御ユニットにファイリングされた特性線を介して電気的に行われる。このような形式のＥＦＭシステムでは、圧力検出器５２を使用することができる。この場合、制御ユニットを介して、ファイリングされた特性線と、ポンプ通路２内のかつ通路２２，２４内の検出された圧力と、減圧弁の調整とに関連して、調量オリフィス絞りを介した演算上の圧力勾配が、測定された圧力勾配に相当しているかどうかが検出される。この圧力勾配が過度に僅かであり、ポンプ圧が負荷圧にほぼ相当している事例では、このことは、消費器がストッパに移動させられているかまたは負荷が過度に高いことに対する確実な徴候である。この事例では、その後、調量オリフィス絞りが、前述した形式で閉制御され、ポンプ量が、より低負荷の消費器の圧力媒体要求に関連して電子的に減少させられる。すなわち、前述した制御は電気的にもエレクトロハイドロリック的にも実現することができる。
【００５９】
基本的に、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムおよびＰＣシステムは、圧力センサ４８，５０によって機能する。この場合、ＬＳシステムおよびＬＵＤＶシステムでは、方向制御弁８のピストンが戻されさえすればよく、ＥＦＭシステムおよびＰＣシステムでは、付加的にポンプ量が適合されなければならない。付加的なセンサ５２が設けられている場合には、択一的な決定基準が使用されてよい。もっとも、このことは、再び全てのシステムに関係している。
【００６０】
しかし、ＥＦＭシステムは、圧力検出器５２なしに本発明による形式で調整されてもよい。これは、たとえばＥＦＭ演算の入力量として、消費器を操作するための当初のジョイスティック信号ではなく、減少させられた信号が使用されることによって達成することができる。この減少させられた信号は、前述した最大負荷圧への到達時に減圧弁３６，３８に付与され、これによって、調量オリフィス絞りが閉鎖される。その後、この信号をベースとして、制御ユニットにファイリングされたポンプ特性線と、並列な消費器の最高の負荷圧とに関連して、ポンプが制御され、これによって、損失が最小限に抑えられる。
【００６１】
少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置および方法が開示されている。この場合、これらの消費器の１つの、予め規定された最大の負荷圧の超過時には、ポンプが、より低負荷の別の消費器の圧力媒体要求に関連して制御される。
【符号の説明】
【００６２】
１ 方向制御弁エレメント
２ ポンプ通路
４ 流入通路
６ 個別圧力補償弁
８ 方向制御弁
１０ 圧力補償弁ばね
１２ 制御管路
１４ ＬＳ管路
１６ 圧力補償弁通路
１８ 流出通路
２０ タンク通路
２２ 送り通路
２４ 戻し通路
２６ ＬＳ圧力制限通路
２８ ＬＳ圧力制限通路
３０ ＬＳ圧力制限弁
３２ ＬＳ圧力制限弁
３４ 制御油返送通路
３６ 減圧弁
３８ 減圧弁
４０ 制御油供給通路
４２ 制御管路
４４ 制御管路
４６ 閉鎖ねじ
４８ 圧力センサ
５０ 圧力センサ
５２ 圧力検出器
５４ バイパス通路
５６ 圧力制限補充弁
５８ シャトル弁
６０ 通路
６２ ＬＳ通路
ａ 位置
ｂ 位置
Ａ 作業接続部
Ｂ 作業接続部
ＬＳ ＬＳ接続部
Ｐ 圧力接続部
Ｔ タンク接続部
Ｘ 制御油供給部
Ｙ 制御油返送部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置であって、消費器にポンプを介して圧力媒体が供給可能であり、消費器への圧力媒体流路内に、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞り（８）が配置されており、該調量オリフィス絞り（８）を介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能である形式のものにおいて、１つの消費器の送り通路（２２，２４）内での最大負荷圧への到達時にポンプ圧またはポンプ量を１つまたはそれ以上の別の消費器の圧力媒体要求に関連して調整することができる装置が設けられていることを特徴とする、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置。
【請求項２】
消費器の負荷圧が、ＬＳ管路（１４；２６，２８）によって取り出されていて、ＬＳ通路（６２）に報知されており、ポンプのポンプ圧が、ＬＳ通路（６２）内の負荷圧に関連して調整可能である、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
調量オリフィス絞り（８）にＬＳ個別圧力補償弁（６）またはＬＵＤＶ個別圧力補償弁（６）が対応配置されている、請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】
ＬＳ管路（１４；２６，２８）内にＬＳ圧力制限弁（３０，３２）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項５】
前記装置が、送り通路圧を検出するための圧力検出器（４８，５０）を有しており、該圧力検出器（４８，５０）の出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞り（８）を制御するための作動信号に処理可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項６】
調量オリフィス絞り（８）が、最大負荷圧への到達時に閉制御可能である、請求項５記載の制御装置。
【請求項７】
閉制御が、予め規定された特性線により行われるようになっている、請求項６記載の制御装置。
【請求項８】
負荷圧最高の消費器の負荷圧信号が、ポンプの制御時に考慮されていないように、前記装置が形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項９】
ポンプが、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御されており、制御ユニットを介して、ポンプ圧を減少させるための量信号が、ポンプに送信可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項１０】
量信号が、調量オリフィス絞り（８）を調節するための信号に関連して発生可能である、請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
制御装置が、ポンプ圧を検出するための圧力検出器（５２）と、送り通路（２２，２４）内の負荷圧とポンプ圧とを比較するための比較装置と、ポンプ圧と負荷圧との間の圧力差が、予め規定された値を下回った場合に、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞り（８）を閉制御しかつポンプを戻すための制御信号を送信するための装置とを備えている、請求項６、９または１０記載の制御装置。
【請求項１２】
制御装置が、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムまたはポジティブコントロールシステムとして形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項１３】
複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法であって、消費器に、圧力媒体体積流を調整するための電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞り（８）が対応配置されており、消費器の最高の負荷圧を検出しかつポンプの調整のために使用して、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法において、１つの消費器の最大負荷圧の超過時にポンプ制御を１つまたはそれ以上の別の消費器の負荷圧に関連して行うことを特徴とする、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法。
【請求項１４】
最大負荷圧の超過時に、負荷圧最高の消費器の調量オリフィス絞り（８）を閉制御する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
消費器の負荷圧が、規定された圧力差、最大負荷圧未満に減少した場合に調量オリフィス絞り（８）の開制御を行う、請求項１４記載の方法。
【請求項１】
少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置であって、消費器にポンプを介して圧力媒体が供給可能であり、消費器への圧力媒体流路内に、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞り（８）が配置されており、該調量オリフィス絞り（８）を介して、消費器への圧力媒体体積流が調整可能である形式のものにおいて、１つの消費器の送り通路（２２，２４）内での最大負荷圧への到達時にポンプ圧またはポンプ量を１つまたはそれ以上の別の消費器の圧力媒体要求に関連して調整することができる装置が設けられていることを特徴とする、少なくとも２つのハイドロリック式の消費器を制御するための制御装置。
【請求項２】
消費器の負荷圧が、ＬＳ管路（１４；２６，２８）によって取り出されていて、ＬＳ通路（６２）に報知されており、ポンプのポンプ圧が、ＬＳ通路（６２）内の負荷圧に関連して調整可能である、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
調量オリフィス絞り（８）にＬＳ個別圧力補償弁（６）またはＬＵＤＶ個別圧力補償弁（６）が対応配置されている、請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】
ＬＳ管路（１４；２６，２８）内にＬＳ圧力制限弁（３０，３２）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項５】
前記装置が、送り通路圧を検出するための圧力検出器（４８，５０）を有しており、該圧力検出器（４８，５０）の出力信号が、制御ユニットを介して、対応配置された調量オリフィス絞り（８）を制御するための作動信号に処理可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項６】
調量オリフィス絞り（８）が、最大負荷圧への到達時に閉制御可能である、請求項５記載の制御装置。
【請求項７】
閉制御が、予め規定された特性線により行われるようになっている、請求項６記載の制御装置。
【請求項８】
負荷圧最高の消費器の負荷圧信号が、ポンプの制御時に考慮されていないように、前記装置が形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項９】
ポンプが、電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に制御されており、制御ユニットを介して、ポンプ圧を減少させるための量信号が、ポンプに送信可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項１０】
量信号が、調量オリフィス絞り（８）を調節するための信号に関連して発生可能である、請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
制御装置が、ポンプ圧を検出するための圧力検出器（５２）と、送り通路（２２，２４）内の負荷圧とポンプ圧とを比較するための比較装置と、ポンプ圧と負荷圧との間の圧力差が、予め規定された値を下回った場合に、負荷最高の消費器の調量オリフィス絞り（８）を閉制御しかつポンプを戻すための制御信号を送信するための装置とを備えている、請求項６、９または１０記載の制御装置。
【請求項１２】
制御装置が、ＬＳシステム、ＬＵＤＶシステム、ＥＦＭシステムまたはポジティブコントロールシステムとして形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項１３】
複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法であって、消費器に、圧力媒体体積流を調整するための電気的にまたはエレクトロハイドロリック的に調節可能なそれぞれ１つの調量オリフィス絞り（８）が対応配置されており、消費器の最高の負荷圧を検出しかつポンプの調整のために使用して、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法において、１つの消費器の最大負荷圧の超過時にポンプ制御を１つまたはそれ以上の別の消費器の負荷圧に関連して行うことを特徴とする、複数のハイドロリック式の消費器を制御するための方法。
【請求項１４】
最大負荷圧の超過時に、負荷圧最高の消費器の調量オリフィス絞り（８）を閉制御する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
消費器の負荷圧が、規定された圧力差、最大負荷圧未満に減少した場合に調量オリフィス絞り（８）の開制御を行う、請求項１４記載の方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１０−５３４８１６（Ｐ２０１０−５３４８１６Ａ）
【公表日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１８５９４（Ｐ２０１０−５１８５９４）
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５８７６０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０１５９９９
【国際公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５８７６０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０１５９９９
【国際公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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