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▶ ボルボ・コンストラクション・イクイップメント・アクチエボラグの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023059842
(43)【公開日】2023-04-27
(54)【発明の名称】油圧機械及びその制御方法
(51)【国際特許分類】
F16H 61/4008 20100101AFI20230420BHJP
【ＦＩ】
F16H61/4008
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022163008
(22)【出願日】2022-10-11
(31)【優先権主張番号】10-2021-0137719
(32)【優先日】2021-10-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】520485941
【氏名又は名称】ボルボ・コンストラクション・イクイップメント・アクチエボラグ
【氏名又は名称原語表記】ＶＯＬＶＯ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＡＢ
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(74)【代理人】
【識別番号】100169018
【弁理士】
【氏名又は名称】網屋 美湖
(74)【代理人】
【識別番号】100217076
【弁理士】
【氏名又は名称】宅間 邦俊
(72)【発明者】
【氏名】キム・ヨンフン
(72)【発明者】
【氏名】チュ・サンギュ
【テーマコード（参考）】
3J053
【Ｆターム（参考）】
3J053AA03
3J053AB12
3J053AB21
3J053AB45
3J053AB50
3J053DA16
(57)【要約】 （修正有）
【課題】油圧モータの動作を安定的に制御するために新しいバルブコントロールアルゴリズムを適用した油圧機械及びその制御方法を提供する。
【解決手段】油圧機械は、油圧モータと、油圧モータに連結された高圧ラインと、油圧モータ連結された低圧ラインと、高圧ラインバルブと、低圧ラインバルブと、油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、命令を受信して対応するように高圧ラインバルブ及び低圧ラインバルブの開閉を制御するコントロールユニットを含み、コントロールユニットは、高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数、KvHPを有するように制御し、低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数、KvLPを有するように制御し、ここで、命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数、Kvcmdが０＜Kvcmd＜１である時、KvLP＜KvHPであることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】油圧機械は、油圧モータと、油圧モータに連結された高圧ラインと、油圧モータ連結された低圧ラインと、高圧ラインバルブと、低圧ラインバルブと、油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、命令を受信して対応するように高圧ラインバルブ及び低圧ラインバルブの開閉を制御するコントロールユニットを含み、コントロールユニットは、高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数、KvHPを有するように制御し、低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数、KvLPを有するように制御し、ここで、命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数、Kvcmdが０＜Kvcmd＜１である時、KvLP＜KvHPであることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧モータと、
前記油圧モータに作動油を流入させるために前記油圧モータに連結された高圧ラインと、
前記油圧モータから前記作動油を流出させるために前記油圧モータに連結された低圧ラインと、
前記高圧ラインを開閉するための高圧ラインバルブと、
前記低圧ラインを開閉するための低圧ラインバルブと、
前記油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、
前記オペレータ入力装置から前記命令を受信してその命令に対応するように前記高圧ラインバルブ及び前記低圧ラインバルブの開閉を制御するコントロールユニットと、を含み、
前記コントロールユニットは、
前記高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御し、
前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御し、
ここで、前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdが０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである、
ことを特徴とする油圧機械。
前記油圧モータに作動油を流入させるために前記油圧モータに連結された高圧ラインと、
前記油圧モータから前記作動油を流出させるために前記油圧モータに連結された低圧ラインと、
前記高圧ラインを開閉するための高圧ラインバルブと、
前記低圧ラインを開閉するための低圧ラインバルブと、
前記油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、
前記オペレータ入力装置から前記命令を受信してその命令に対応するように前記高圧ラインバルブ及び前記低圧ラインバルブの開閉を制御するコントロールユニットと、を含み、
前記コントロールユニットは、
前記高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御し、
前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御し、
ここで、前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdが０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである、
ことを特徴とする油圧機械。
【請求項2】
Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、KvHP＝KvLPである、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項3】
Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、Kvcmd＝KvHP＝KvLPである、ことを特徴とする請求項２に記載の油圧機械。
【請求項4】
０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜Kvcmd＜KvHPである、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項5】
前記油圧モータは、前記作動油が流出入するポートＡ及びポートＢを含み、
前記高圧ラインは、前記ポートＡに連結された高圧ラインＡと前記ポートＢに連結された高圧ラインＢとを含み、
前記低圧ラインは、前記ポートＡに連結された低圧ラインＡと前記ポートＢに連結された低圧ラインＢとを含み、
前記高圧ラインバルブは、前記高圧ラインＡを開閉するための高圧ラインバルブＡと、前記高圧ラインＢを開閉するための高圧ラインバルブＢとを含み、
前記低圧ラインバルブは、前記低圧ラインＡを開閉するための低圧ラインバルブＡと、前記低圧ラインＢを開閉するための低圧ラインバルブＢとを含み、
前記油圧モータを第１方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記コントロールユニットは、前記KvHPに対応する開口量で前記高圧ラインバルブＡを開放して前記KvLPに対応する開口量で前記低圧ラインバルブＢを開放し、前記高圧ラインバルブＢ及び前記低圧ラインバルブＡを閉鎖し、
前記油圧モータを前記第１方向と反対の第２方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記コントロールユニットは、前記KvHPに対応する開口量で前記高圧ラインバルブＢを開放して前記KvLPに対応する開口量で前記低圧ラインバルブＡを開放し、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢを閉鎖する、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
前記高圧ラインは、前記ポートＡに連結された高圧ラインＡと前記ポートＢに連結された高圧ラインＢとを含み、
前記低圧ラインは、前記ポートＡに連結された低圧ラインＡと前記ポートＢに連結された低圧ラインＢとを含み、
前記高圧ラインバルブは、前記高圧ラインＡを開閉するための高圧ラインバルブＡと、前記高圧ラインＢを開閉するための高圧ラインバルブＢとを含み、
前記低圧ラインバルブは、前記低圧ラインＡを開閉するための低圧ラインバルブＡと、前記低圧ラインＢを開閉するための低圧ラインバルブＢとを含み、
前記油圧モータを第１方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記コントロールユニットは、前記KvHPに対応する開口量で前記高圧ラインバルブＡを開放して前記KvLPに対応する開口量で前記低圧ラインバルブＢを開放し、前記高圧ラインバルブＢ及び前記低圧ラインバルブＡを閉鎖し、
前記油圧モータを前記第１方向と反対の第２方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記コントロールユニットは、前記KvHPに対応する開口量で前記高圧ラインバルブＢを開放して前記KvLPに対応する開口量で前記低圧ラインバルブＡを開放し、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢを閉鎖する、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項6】
前記油圧モータを第１方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＢ及び前記低圧ラインバルブＡは閉鎖され、
前記油圧モータを前記第１方向と反対の第２方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢは閉鎖される、ことを特徴とする請求項５に記載の油圧機械。
前記油圧モータを前記第１方向と反対の第２方向に回転させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢは閉鎖される、ことを特徴とする請求項５に記載の油圧機械。
【請求項7】
前記油圧モータが前記第１方向に回転することを停止させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＢ及び前記低圧ラインバルブＡは閉鎖維持されるが、回転速度が０に近くなると、前記コントロールユニットは前記低圧ラインバルブＡを一時開放後閉鎖し、
前記油圧モータが前記第２方向に回転することを停止させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢは閉鎖維持されるが、回転速度が０に近くなると、前記コントロールユニットは前記低圧ラインバルブＢを一時開放後閉鎖する、ことを特徴とする請求項６に記載の油圧機械。
前記油圧モータが前記第２方向に回転することを停止させる命令が前記オペレータ入力装置に入力された場合、前記高圧ラインバルブＡ及び前記低圧ラインバルブＢは閉鎖維持されるが、回転速度が０に近くなると、前記コントロールユニットは前記低圧ラインバルブＢを一時開放後閉鎖する、ことを特徴とする請求項６に記載の油圧機械。
【請求項8】
前記高圧ラインと連結された高圧アキュムレータと、
前記低圧ラインと連結された低圧アキュムレータと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
前記低圧ラインと連結された低圧アキュムレータと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項9】
前記低圧アキュムレータから前記作動油を受けて加圧し、加圧された作動油を前記高圧アキュムレータに向けて送る再生ポンプをさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
【請求項10】
前記作動油を保存するタンクと、
前記タンクから前記作動油を受けて加圧し、加圧された作動油を前記高圧アキュムレータに向けて送る基本ポンプをさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
前記タンクから前記作動油を受けて加圧し、加圧された作動油を前記高圧アキュムレータに向けて送る基本ポンプをさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
【請求項11】
前記油圧機械は、少なくとも一つの油圧シリンダをさらに含み、
少なくとも一つの前記油圧モータ及び前記少なくとも一つの油圧シリンダは共通するように前記高圧アキュムレータに連結され、
少なくとも一つの前記油圧モータ及び前記少なくとも一つの油圧シリンダは共通するように前記低圧アキュムレータに連結されている、ことを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
少なくとも一つの前記油圧モータ及び前記少なくとも一つの油圧シリンダは共通するように前記高圧アキュムレータに連結され、
少なくとも一つの前記油圧モータ及び前記少なくとも一つの油圧シリンダは共通するように前記低圧アキュムレータに連結されている、ことを特徴とする請求項８に記載の油圧機械。
【請求項12】
前記油圧モータは、掘削機のスイング用油圧モータ又は走行用油圧モータである、ことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。
【請求項13】
油圧機械を制御するための油圧機械制御方法であって、
前記油圧機械は、
油圧モータと、
前記油圧モータに作動油を流入させるために前記油圧モータに連結された高圧ラインと、
前記油圧モータから前記作動油を流出させるために前記油圧モータに連結された低圧ラインと、
前記高圧ラインを開閉するための高圧ラインバルブと、
前記低圧ラインを開閉するための低圧ラインバルブと、
前記油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、を含み、
前記オペレータ入力装置によって入力された命令を受信することと、
前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdを決定することと、
前記高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御することと、
前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御することを含み、
ここで、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである、
ことを特徴とする油圧機械制御方法。
前記油圧機械は、
油圧モータと、
前記油圧モータに作動油を流入させるために前記油圧モータに連結された高圧ラインと、
前記油圧モータから前記作動油を流出させるために前記油圧モータに連結された低圧ラインと、
前記高圧ラインを開閉するための高圧ラインバルブと、
前記低圧ラインを開閉するための低圧ラインバルブと、
前記油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、を含み、
前記オペレータ入力装置によって入力された命令を受信することと、
前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdを決定することと、
前記高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御することと、
前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御することを含み、
ここで、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである、
ことを特徴とする油圧機械制御方法。
【請求項14】
Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、KvHP＝KvLPである、ことを特徴とする請求項１３に記載の油圧機械制御方法。
【請求項15】
Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、Kvcmd＝KvHP＝KvLPである、ことを特徴とする請求項１４に記載の油圧機械制御方法。
【請求項16】
０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜Kvcmd＜KvHPである、ことを特徴とする請求項１３に記載の油圧機械制御方法。
【請求項17】
コンピュータ又はコントロールユニットのプロセッシング回路上で実行される場合に、請求項１３の各段階を遂行するためのプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項18】
コンピュータ又はコントロールユニットのプロセッシング回路上で実行される場合に、請求項１３の各段階を遂行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラムを組み込んだことを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、油圧機械及びその制御方法に関するものであり、特に、油圧モータの動作を安定的に制御するために新しいバルブコントロールアルゴリズムを適用した油圧機械及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
油圧シリンダと併せて油圧モータは、油圧機械のアクチュエータとして一般的に使用される構成部品である。油圧モータは大きい回転慣性を有するため、例えば、回転の開始時には、圧力衝撃が惹起されて油圧モータのジャーク(jerk)が誘発されることがある。よって、このような問題点を解決することができる安定的な油圧モータコントロールアルゴリズムに対する要求があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本開示は、上記問題点を解決するために導き出されたものであり、油圧モータが有する大きい回転慣性によって惹起される問題点を効果的に対処できる油圧モータコントロールアルゴリズムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記目的を達成するために、本開示は、油圧モータと、前記油圧モータに作動油を流入させるために前記油圧モータに連結された高圧ラインと、前記油圧モータから作動油を流出させるために前記油圧モータに連結された低圧ラインと、前記高圧ラインを開閉するための高圧ラインバルブと、前記低圧ラインを開閉するための低圧ラインバルブと、前記油圧モータの動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置と、前記オペレータ入力装置から前記命令を受信してその命令に対応するように前記高圧ラインバルブ及び前記低圧ラインバルブの開閉を制御するコントロールユニットと、を含み、前記コントロールユニットは、前記高圧ラインバルブが正規化(Normalized)バルブ容量係数KvHPを有するように制御し、前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御し、ここで、前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdが０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである油圧機械を提供する。
【0005】
また、本開示は、前記オペレータ入力装置によって入力された命令を受信することと、前記命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdを決定することと、前記高圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御することと、前記低圧ラインバルブが正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御することを含み、ここで、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPである、油圧機械制御方法を提供する。
【0006】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、KvHP＝KvLPである。
【0007】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、Kvcmd＝KvHP＝KvLPである。
【0008】
ある実施例では、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜Kvcmd＜KvHPである。
【0009】
また、本開示は、コンピュータ又はコントロールユニットのプロセッシング回路上で実行される場合に、前記油圧機械制御方法の各段階を遂行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを組み込んだコンピュータ可読媒体を提供する。
【発明の効果】
【0010】
上記構成によれば、本開示は、油圧モータが有する大きい回転慣性によって惹起される問題点を効果的に対処できる油圧モータコントロールアルゴリズムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の一実施例による油圧機械を概略的に示す図である。
【図2】本開示の一実施例による油圧機械を概略的に示す図である。
【図3】一般的な油圧機械の制御系を概略的に示す概念図である。
【図5】本開示の一実施例で油圧モータが回転を開始した場合、油圧モータの入口圧力及び出口圧力を示す概念図である。
【図6】本開示の一実施例で油圧モータの減速が開始された場合、油圧モータの入口圧力及び出口圧力を示す概念図である。
【図7】Kvcmdと、本開示の一実施例による制御方法によって修正されたKvHP及びKvLPとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して本開示の実施例を詳しく説明する。
【0013】
図１は、本開示の一実施例による油圧機械を概略的に示す図である。
【0014】
図示されたように、油圧機械は、油圧モータ１００と、高圧ライン１２１、１２１’、低圧ライン１２３、１２３’、高圧ラインバルブ１３１、１３１’及び低圧ラインバルブ１３３、１３３’を含むことができる。
【0015】
ある実施例では、油圧モータ１００は、作動油の流出入によって発生する回転トルクを上部本体に伝達してスイング動作(下部シャーシの上でその下部シャーシに対して上部本体を回転させる)を遂行するか、又はスプロケット若しくはホイールに伝達して走行動作(油圧機械を前進や後進又は、左側若しくは右側に方向を変えるステアリングを遂行する)を遂行する構成要素であり得る。したがって、スイング又は走行動作中に大きな荷重が油圧モータ１００に印加され、これによって油圧モータ１００は大きい回転慣性を有するようになる。油圧モータ１００は、作動油が流出入するポートＡ１１１とポートＢ１１３とを有することができる。ある実施例では、油圧モータ１００は両方向に回転が可能であり、よって、ポートＡ１１１は流入口だけではなく、流出口としても機能することができるし、同じくポートＢ１１３も流入口だけではなく、流出口としても機能することができる。
【0016】
高圧ライン１２１、１２１’は、油圧モータ１００に作動油を流入させるために油圧モータ１００に連結され得る。高圧ライン１２１、１２１’は、ポートＡ１１１と連結された高圧ラインＡ１２１及びポートＢ１１３と連結された高圧ラインＢ１２１’を含むことができる。
【0017】
低圧ライン１２３、１２３’は、油圧モータ１００から作動油を流出させるために油圧モータ１００に連結され得る。低圧ライン１２３、１２３’は、ポートＡ１１１と連結された低圧ラインＡ１２３’ 及びポートＢ１１３と連結された低圧ラインＢ１２３を含むことができる。
【0018】
高圧ラインバルブ１３１、１３１’は、高圧ライン１２１、１２１’を開閉することができる。高圧ラインバルブ１３１、１３１’は、高圧ラインＡ１２１を開閉するための高圧ラインバルブＡ１３１と、高圧ラインＢ１２１’を開閉するための高圧ラインバルブＢ１３１’とを含むことができる。
【0019】
低圧ラインバルブ１３３、１３３’は、低圧ライン１２３、１２３’を開閉することができる。低圧ラインバルブ１３３、１３３’は、低圧ラインＡ１２３’を開閉するための低圧ラインバルブＡ１３３’と、低圧ラインＢ１２３を開閉するための低圧ラインバルブＢ１３３とを含むことができる。
【0020】
油圧機械は、油圧モータ１００の動作を制御する命令を入力するためのオペレータ入力装置を含むことができる。ある実施例では、オペレータ入力装置はジョイスティック形態で提供され得るが、本開示がこれに限定されるものではない。
【0021】
また、油圧機械は、オペレータ入力装置から命令を受信してその命令に対応するように高圧ラインバルブ１３１、１３１’及び低圧ラインバルブ１３３、１３３’の開閉を制御するコントロールユニット(図示せず)を含むことができる。コントロールユニットは、高圧ラインバルブ１３１、１３１’が正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御し、低圧ラインバルブ１３３、１３３’が正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御することができる。
【0022】
ある実施例では、油圧モータ１００を第１方向に回転させる命令がオペレータ入力装置に入力された場合、コントロールユニットは、KvHP（KvHP＞０）に対応する開口量で高圧ラインバルブＡ１３１を開放してKvLP（KvLP＞０）に対応する開口量で低圧ラインバルブＢ１３３を開放し、高圧ラインバルブＢ１３１’及び低圧ラインバルブＡ１３３’を閉鎖(すなわち、KvHP＝KvLP＝０になるように高圧ラインバルブＢ１３１’及び低圧ラインバルブＡ１３３’を制御する）することができる。
【0023】
対照的に、ある実施例では、油圧モータ１００を第１方向と反対の第２方向に回転させる命令がオペレータ入力装置に入力された場合、コントロールユニットは、KvHP（KvHP＞０)に対応する開口量で高圧ラインバルブＢ１３１’を開放してKvLP(KvLP＞０)に対応する開口量で低圧ラインバルブＡ１３３’を開放し、高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３を閉鎖(すなわち、KvHP＝KvLP＝０になるように高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３を制御する）することができる。
【0024】
ある実施例では、油圧モータが第１方向に回転することを停止させる命令がオペレータ入力装置に入力された場合(すなわち、オペレータ入力装置をニュートラル状態におく場合)、高圧ラインバルブＢ及び低圧ラインバルブＡは閉鎖維持されるが、回転速度が０に近くなると、リバウンド現象を防止するために、コントロールユニットは、低圧ラインバルブＡを一時的に僅かに開放した後、回転が完全に止められたときに閉鎖することができる。
【0025】
同じく、油圧モータが第２方向に回転することを停止させる命令がオペレータ入力装置に入力された場合、高圧ラインバルブＡ及び低圧ラインバルブＢは閉鎖維持されるが、回転速度が０に近くなると、コントロールユニットは、低圧ラインバルブＢを一時開放したした後、閉鎖することができる。
【0026】
ある実施例では、コントロールユニットはプロセッシング回路及び記憶媒体を含んで具現化されてもよい。プロセッシング回路は、例えば、記憶媒体に記憶されたソフトウェア命令を実行することができる、適切な中央処理ユニット、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサなどのうちで一つ又は組合せを使用して提供され得る。プロセッシング回路は、さらに、少なくとも一つのＡＳＩＣ又はＦＰＧＡで提供され得る。記憶媒体は、例えば、マグネチックメモリ、オプティカルメモリ、ソリッドステートメモリなどのうちで何れか一つ又は、これらの組合せが可能な永久記憶装置(persistent storage)を含むことができる。
【0027】
図２は、本開示の一実施例による油圧機械を概略的に示す。
【0028】
図１に示すように、アクチュエータとして油圧モータ１００を有するどのような機械も本開示の油圧機械に該当し、例えば、重機がこれに該当することができる。特に、図２に示すような掘削機が本開示の油圧機械に該当することができる。しかし、本開示がこれに限定されるものではない。
【0029】
【0030】
ある実施例では、油圧シリンダ３００、４００、５００は、ブームを作動させるためのブームシリンダ３００、アームを作動させるためのアームシリンダ４００及びバケットを作動させるためのバケットシリンダ５００を含むことができる。
【0031】
高圧アキュムレータ６１０は高圧ラインと連結されている。したがって、高圧アキュムレータ６１０に蓄積された高圧の作動油は、高圧ラインを通じてアクチュエータ１００～５００に供給されてもよい。
【0032】
低圧アキュムレータ６２０は低圧ラインと連結されている。したがって、アクチュエータ１００～５００から排出される作動油は、低圧ラインを通じて低圧アキュムレータ６２０に送られる。
【0033】
ある実施例では、油圧機械は、作動油を保存するためのタンク７４０を含むことができる。
【0034】
ある実施例では、油圧機械は、タンク７４０から作動油を受けて加圧し、加圧された作動油を高圧アキュムレータ６１０に向けて送る基本ポンプ７１０を含むことができる。
【0035】
ある実施例では、油圧機械は、低圧アキュムレータ６２０から作動油を受けて加圧し、加圧された作動油を高圧アキュムレータ６１０に向けて送る再生ポンプ７２０を含むことができる。
【0036】
ある実施例では、油圧機械は、基本ポンプ７１０及び再生ポンプ７２０を駆動するための駆動源７３０を含んでもよいし、その駆動源７３０はエンジンであってもよい。
【0037】
ある実施例では、少なくとも一つの油圧モータ１００、２００及び少なくとも一つの油圧シリンダ３００、４００、５００は、共通するように高圧アキュムレータ６１０に連結されてもよい。また、少なくとも一つの油圧モータ１００、２００及び少なくとも一つの油圧シリンダ３００、４００、５００は、共通するように低圧アキュムレータ６２０に連結されてもよい。このために、ある実施例では、各アクチュエータから延長されて出た各高圧ラインは、結合して高圧ライン１２２を形成し、その高圧ライン１２２が高圧アキュムレータ６１０に連結されてもよい。また、ある実施例では、各アクチュエータから延長されて出た各低圧ラインは、結合して低圧ライン１２４を形成し、その低圧ライン１２４が低圧アキュムレータ６２０に連結されてもよい。すべてのアクチュエータはこのような二つの圧力ライン１２２、１２４が作り出す圧力差のみを使用することができる。このような特性によって、油圧モータ１００、２００には高圧ライン１２２を通じて供給される流体の流れを許容／遮断する二つの高圧ラインバルブ１３１、１３１’及び低圧ライン１２４を通じて排出される流体の流れを許容／遮断する二つの低圧ラインバルブ１３３、１３３’の総計４個のバルブが提供され得る。本開示では、このようなバルブの正規化バルブ容量係数Kvを制御することで、油圧モータ１００、２００のモータ速度性能を決定することができる。
【0038】
【0039】
図３に示すように、一般的な油圧機械ではオペレータがオペレータ入力装置７５０を用いて命令を入力すると、その命令に対応してポンプ７１０を制御してポンプ７１０の吐出流量を変化させ、メインコントロールバルブ６４０を制御してメインコントロールバルブ６４０を通過する流量(及び流体流れ方向)を変化させて各アクチュエータ１００～５００に要求される流量を供給する。
【0040】
これに対して、本開示の一実施例による油圧機械では、図４に示すように、ポンプ７１０、７２０によって供給される作動油は高圧アキュムレータ７１０に蓄積され、高圧アキュムレータ７１０は、各アクチュエータ１００～５００に作動油を供給するように構成することができる。よって、高圧アキュムレータ７１０が完全に充電された状態ではポンプ７１０、７２０から加圧作動油の供給なしでも油圧機械は作動することができる。また、高圧アキュムレータ６１０が完全に充電されない状態では、オペレータ入力装置７５０の入力と関係なく、ポンプ７１０、７２０は作動することがある。高圧アキュムレータ６１０、６２０とアクチュエータ１００～５００の間には高圧ライン及び低圧ラインを形成するマニホールド６３０が介在する。
【0041】
ある実施例では、高圧アキュムレータ６１０内の圧力は予め設定された圧力値（例えば、３００bar）を有することができるし、低圧アキュムレータ６２０内の圧力も予め設定された圧力値（例えば、２０bar）を有していてもよい。コントロールユニットは、予め設定された圧力値が維持されるようにポンプ７１０、７２０を制御することができる。
【0042】
再び図１を参照する。以下では、説明の便宜のために流体がポートＡ１１１を通じて油圧モータ１００に流入されてポートＢ１１３を通じて流出される場合を説明するが、以下の説明は流体がポートＢ１１３を通じて油圧モータ１００に流入されてポートＡ１１１を通じて流出される場合にも同じく適用される。
【0043】
従来のバルブコントロールアルゴリズムは、オペレータ入力装置７５０によって入力された命令に対応する正規化バルブ容量係数Kvcmdが同一になるように、流入用の高圧ラインバルブ１３１及び流出用の低圧ラインバルブ１３３を制御する。これは、ポートＡ１１１及びポートＢ１１３以外に流体が排出される他のポートが存在しないため、流入流量は流出流量と等しいという単純な考えに基づいている。しかし、上述したように油圧モータ１００は大きい慣性を有しており、したがって、Kvが変化する度に、流入ライン１２１と流出ライン１２３との間には大きい圧力差が形成され、これは圧力ショック又はリバース圧力ショックを引き起こすことがある。
【0044】
例えば、油圧モータ１００を第１方向に回転させようとする場合、高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３は開放して高圧ラインバルブＢ１３１’及び低圧ラインバルブＡ１３３’は閉鎖するが、従来のアルゴリズムは高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３が同一のKvを有するように制御する。よって、高圧ラインバルブＡ１３１が開放された直後に、高圧ラインバルブＡ１３１を通じてポートＡ１１１に瞬間的に高圧が供給される。しかし、これと同時に低圧ラインバルブＢ１３３は開放され始めるが、油圧モータ１００の高い回転慣性（例えば、スイング用油圧モータ１００には上部本体が連結されていて高い回転慣性を有する）によって一時的にポートＢ１１３から低圧ライン１２３を通じた流体の流れが生じないこともある。その結果、ポートＡ１１１には圧力ショックが惹起されて、モータ圧力に比例するトルクが静的慣性を超過して瞬間的に上昇し、ジャークが惹起されることがある。
【0045】
また、他の事例として、オペレータが油圧モータ１００の速度を減速させるためにKvcmdを減少させる場合について詳述する。同じく、従来のバルブコントロールアルゴリズムは、高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３が同一のKvcmdを有するように制御して高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３の開口量を減少させ始める。この場合、高圧ラインバルブＡ１３１を通じてポートＡ１１１に流れる流体の流量は減少するが、大きい回転慣性を有する油圧モータ１００はポートＡ１１１から相対的に多い量の流体を吸入する。その結果、ポートＡ１１１では急激な圧力降下が生じてリバース圧力ショックが惹起される。また、油圧モータ１００に連結されたギアボックスでバンギングノイズ(banging noise)が発生すると、瞬間的なリバーストルクが油圧機械に悪影響を及ぼすようになる。
【0046】
【0047】
図５は、本開示の一実施例で油圧モータが回転を開始した場合、油圧モータの入口圧力及び出口圧力を示す概念図である。
【0048】
図５に示すように、油圧モータ１００が回転を開始した場合、本開示のアルゴリズムは、ポートＡ１１１を通じて流体が油圧モータ１００に供給されるように、高圧ラインバルブＡ１３１がKvHPを有するように制御する。ただし、ポートＢ１１３に流体が短時間維持されるように、低圧ラインバルブＢ１３３がKvHPより小さいKvLPを有するように制御する。その結果、ポートＢ１１３での圧力は上昇し、したがって、ポートＡ１１１とポートＢ１１３との間の圧力差であるモータ圧力が瞬間的に上昇することを阻むことができるようになる。
【0049】
図６は、本開示の一実施例で油圧モータの減速が開始された場合、油圧モータの入口圧力及び出口圧力を示す概念図である。
【0050】
図６に示すように、油圧モータ１００の減速が開始された場合、本開示のアルゴリズムは、ポートＢ１１３を通じて流体が低圧アキュムレータ６２０に吸入されないように、低圧ラインバルブ１３３がKvLPを有するように制御する。ただし、流体が急激に散逸しないように高圧ラインバルブ１３１がKvLpより大きいKvHPを有するように制御する。その結果、ポートＡ１１１での圧力は徐々に下落し、モータ圧力が急激に逆転することを防ぐことができる。
【0051】
図５及び図６を参照すると、本開示の実施例による新しいバルブコントロールアルゴリズムは、圧力ショックを防止するために高圧ラインバルブＡ１３１及び低圧ラインバルブＢ１３３がお互いに異なるKvを有するように制御する。
【0052】
ある実施例では、オペレータ入力装置７５０によって入力された命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdが０＜Kvcmd＜１であるとき、コントロールユニットは、KvLP＜KvHPになるようにバルブを制御することができる。
【0053】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、コントロールユニットは、KvHP＝KvLPになるようにバルブを制御することができる。
【0054】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、コントロールユニットは、Kvcmd＝KvHP＝KvLPになるようにバルブを制御することができる。
【0055】
ある実施例では、０＜Kvcmd＜１であるとき、コントロールユニットは、KvLP＜Kvcmd＜KvHPになるようにバルブを制御することができる。
【0056】
図７は、Kvcmdと、本開示の一実施例による制御方法によって修正されたKvHP及びKvLPとの関係を示すグラフである。
【0057】
【0058】
図７のＸ軸とＹ軸は正規化されたKv値を示す図である。図７のグラフの左側領域ではKvLPよりKvHPがさらに急に増加する。この領域ではKvcmdが増加することによってKvHpとKvLP間の差も増加する。
【数1】
【0059】
中間点を越せば、KvLPがKvHPよりさらに急に増加する。この領域ではKvcmdが減少することによってKvHPとKvLP間の差が増加する。
【数2】
【0060】
図７からKvの差は、中間点（Kv＝０．５）で最大であることが分かる。
【0061】
本開示は、また、油圧機械制御方法を提供するが、油圧機械制御方法は、オペレータ入力装置７５０によって入力された命令を受信することと、命令に対応するコマンド正規化バルブ容量係数Kvcmdを決定することと、高圧ラインバルブＡ１３１が正規化バルブ容量係数KvHPを有するように制御することと、低圧ラインバルブＢ１３３が正規化バルブ容量係数KvLPを有するように制御することを含むことができる。
【0062】
ある実施例では、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜KvHPになるようにバルブを制御することができる。
【0063】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、KvHP＝KvLPになるようにバルブを制御することができる。
【0064】
ある実施例では、Kvcmd＝０又はKvcmd＝１であるとき、Kvcmd＝KvHP＝KvLPになるようにバルブを制御することができる。
【0065】
ある実施例では、０＜Kvcmd＜１であるとき、KvLP＜Kvcmd＜KvHPになるようにバルブを制御することができる。
【0066】
また、本開示は、コンピュータ又はコントロールユニットのプロセッシング回路上で実行される場合に、上述した油圧機械制御方法の各段階を遂行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラムと、そのようなプログラムを組み込んだコンピュータ可読媒体を提供することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【外国語明細書】