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JP5416419B2 - Construction machinery - Google Patents

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JP5416419B2
JP5416419B2 JP2009011463A JP2009011463A JP5416419B2 JP 5416419 B2 JP5416419 B2 JP 5416419B2 JP 2009011463 A JP2009011463 A JP 2009011463A JP 2009011463 A JP2009011463 A JP 2009011463A JP 5416419 B2 JP5416419 B2 JP 5416419B2
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pump
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憲夫 齋藤
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係り、特に原動機の出力軸に結合される油圧ポンプの効率的運転を可能にする建設機械に関する。   The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a construction machine that enables an efficient operation of a hydraulic pump coupled to an output shaft of a prime mover.

油圧ショベル等の建設機械において、原動機出力軸に直結配置された可変容量型ピストンポンプは、当該建設機械の作動中、各種の油圧アクチュエータの動作状態に応じて圧油を供給している。その場合、アクチュエータ(1つに限定されない)の負荷が大きくなると前記ポンプの吐出側圧力が上昇する。そして、圧力が上昇するに従い油圧ポンプの吸収トルクも比例して上昇し、原動機の最大出力トルクを上回ると油圧ポンプ内の斜板を駆動して吐出量が減少し、前記負荷の増大に対応させている。また、前記アクチュエータの負荷が小さくなる場合はこの逆の操作が行われる。一般に、油圧ポンプの理論吸収トルクTthの特性は次式(1)で表される。
th(Nm)=P(MPa)×Vth(ml/rev)/2π・・・(1)
ここで、Vthは、1回転あたりの吐出量である。
In a construction machine such as a hydraulic excavator, a variable displacement piston pump that is directly connected to an output shaft of a prime mover supplies pressure oil according to the operating state of various hydraulic actuators during operation of the construction machine. In that case, when the load of the actuator (not limited to one) increases, the discharge side pressure of the pump increases. As the pressure rises, the absorption torque of the hydraulic pump also increases proportionally. When the maximum output torque of the prime mover is exceeded, the swash plate in the hydraulic pump is driven to reduce the discharge amount, which corresponds to the increase in the load. ing. Further, when the load on the actuator becomes small, the reverse operation is performed. In general, the characteristic of the theoretical absorption torque T th of the hydraulic pump is expressed by the following equation (1).
T th (Nm) = P (MPa) × V th (ml / rev) / 2π (1)
Here, Vth is a discharge amount per one rotation.

しかし、実際の吸収トルクTactは、次式(2)、すなわち、
act(Nm)=Tth/η・・・(2)
で表され、ここで、機械効率ηは、吐出圧P、理論吸収トルクTth、回転速度、作動油の粘度および温度により変化するものであり、これらを正確な式の形で表すことは困難であり、概略の式で表すようになっている。
However, the actual absorption torque T act is expressed by the following equation (2), that is,
T act (Nm) = T th / η m (2)
Here, the mechanical efficiency η m varies depending on the discharge pressure P, the theoretical absorption torque T th, the rotational speed, the viscosity of the hydraulic oil, and the temperature, and these can be expressed in the form of an accurate equation. It is difficult and is expressed by an approximate expression.

したがって、概略の式による計算で得られた値と実際のトルクには差がある。しかも、Vthをポンプの斜板角センサー等を用いて検出しておればまだしも、検出器のコスト、信頼性の点から、センサー等を使用していないことが多い。その場合は、VthをPの関数として算出している。図8は、この様子を説明する一般的な可変ポンプの特性の線図を示す。すなわち、一般に可変ポンプの制御は、図8に示すように、双曲線の定トルク線図Qを2本の接線l1、l2で近似したものが用いられている。 Therefore, there is a difference between the value obtained by the calculation based on the general formula and the actual torque. Moreover, if Vth is detected using a swash plate angle sensor of a pump or the like, a sensor or the like is often not used from the viewpoint of the cost and reliability of the detector. In that case, Vth is calculated as a function of P. FIG. 8 is a characteristic diagram of a general variable pump that explains this situation. That is, generally, the control of the variable pump uses a hyperbolic constant torque diagram Q approximated by two tangents l1 and l2, as shown in FIG.

そして、これら2本の接線をスプリングで製作している。この線図を基にして圧力PからVthを決定している。前記の制御線図L1、L2は理論値であるため、実際には効率を加えて算出するが、量産時には構成部品の寸法のばらつきもあるため、そのばらつきも考慮してVthは安全側に決定している。したがって、実際のトルクとの差はさらに大きくなっているという難点がある。 These two tangents are made with a spring. Vth is determined from the pressure P based on this diagram. Since the control diagrams L1 and L2 are theoretical values, the calculation is actually performed by adding efficiency. However, since there are variations in the dimensions of the component parts during mass production, Vth should be on the safe side in consideration of the variations. Has been decided. Therefore, there is a drawback that the difference from the actual torque is further increased.

特許文献1の図6には、斜板の制御のためにポンプの自己圧(吐出側圧力)による油圧サーボ機構が開示されている。   FIG. 6 of Patent Document 1 discloses a hydraulic servomechanism using pump self-pressure (discharge side pressure) for controlling the swash plate.

また、特許文献2には、油圧式建設機械の作業環境及び作業特性によって要求される使用馬力に対してポンプの吸収馬力とエンジンの出力馬力を最大にマッチングしてエンジン−ポンプシステムの最適出力特性を得るための油圧式建設機械のエンジン−ポンプ制御方法において、ポンプ吐出圧力検出器で検出されたポンプ吐出圧力に基づいてポンプの吸収トルクを演算し、マイクロコンピューター内部に設定された基準馬力とポンプの吸収馬力を用いる所定の制御演算を遂行して馬力調整器に出力する過程を遂行する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses an optimum output characteristic of the engine-pump system by matching the absorption horsepower of the pump and the output horsepower of the engine to the horsepower used depending on the working environment and work characteristics of the hydraulic construction machine. In the engine-pump control method of a hydraulic construction machine to obtain the pump, the absorption torque of the pump is calculated based on the pump discharge pressure detected by the pump discharge pressure detector, and the reference horsepower and pump set inside the microcomputer A technique for performing a predetermined control operation using the absorbed horsepower and outputting the result to a horsepower adjuster is disclosed.

また、特許文献3には、その段落0025において、「図6に示す本実施例のエンジン回転数制御装置では、前述した第1実施例の場合に比べて、油圧ポンプ4の吸収トルクを検出するトルク検出手段として、油圧ポンプ4から吐出される作動油の圧力を測定する圧力センサ14、および油圧ポンプ4の傾転角を測定する傾転角センサ15を備えた点と、マイコン12に、該測定した作動油の圧力Pおよび油圧ポンプ4の傾転角に基づき油圧ポンプ4の吸収トルクTpを演算し、該吸収トルクTpが所定トルクT1より大きいか否かを判断する判断手段を備えた点と、図7に示すエンジン1の出力特性データをマイコン12で予め記憶する点とが主に異なっており、その他の構成は第1実施例の場合と基本的に同等である。なお、前記判断手段では、演算式Tp=f(P,Q)を用いて吸収トルクTpを演算するようになっている。該演算式において、Pは作動油の圧力、Qは作動油の流量で該流量は油圧ポンプ4の傾転角に比例している。」と記載されているように、ポンプ吐出圧を検出しマイコンで演算する技術が開示されている。   Further, in Patent Document 3, in paragraph 0025, “the engine speed control device of this embodiment shown in FIG. 6 detects the absorption torque of the hydraulic pump 4 as compared with the case of the first embodiment described above. As the torque detection means, the microcomputer 12 is provided with a pressure sensor 14 for measuring the pressure of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 4 and a tilt angle sensor 15 for measuring the tilt angle of the hydraulic pump 4. A point is provided that calculates an absorption torque Tp of the hydraulic pump 4 based on the measured hydraulic oil pressure P and the tilt angle of the hydraulic pump 4, and determines whether the absorption torque Tp is greater than a predetermined torque T1. 7 differs mainly in that the output characteristic data of the engine 1 shown in Fig. 7 is stored in advance by the microcomputer 12, and the other configuration is basically the same as that of the first embodiment. hand In the equation, the absorption torque Tp is calculated using the equation Tp = f (P, Q), where P is the pressure of the hydraulic oil, Q is the flow rate of the hydraulic oil, and the flow rate is the hydraulic pressure. As described in “It is proportional to the tilt angle of the pump 4”, a technique for detecting the pump discharge pressure and calculating it by a microcomputer is disclosed.

これら特許文献1、2、3はいずれも、ポンプの吸収トルクを制御するため、ポンプの吐出圧力を制御信号として用いるものであり、多かれ少なかれ、上述した難点を有する。   These Patent Documents 1, 2, and 3 all use the discharge pressure of the pump as a control signal in order to control the absorption torque of the pump, and have the above-described difficulties.

一方、軸の捩りや歪を電気的に測定することによりトルクを直接検出するため、ポンプの駆動軸外周面に、従来からの技術であるストレンゲージを貼り付けることも考えられるが、当該駆動軸は回転するので軸中心部に孔を形成しその中に導線を挿通しその端部からスリップリングを介して電気信号を取り出さなければならず、全体の構成が複雑となり、軸の加工やスリップリング等のコスト上昇を伴うという難点がある。   On the other hand, in order to directly detect torque by electrically measuring the torsion and strain of the shaft, it is possible to attach a strain gauge, which is a conventional technique, to the outer peripheral surface of the pump drive shaft. Since the motor rotates, a hole must be formed in the central part of the shaft, and a lead wire must be inserted through it, and an electrical signal must be taken out from the end of the shaft via the slip ring. There is a drawback that it involves an increase in costs.

また、特許文献4には、鋼材の外周面にリング状にレーザ光線を照射してそのリング状照射部を非磁性体化し、その場合リングを軸方向に等間隔で多数形成することで、鋼材表面の軸方向に位置測定用のスケールを形成する技術が開示されている。この例では、軸方向における磁場の変化を非接触で検出するものであり、したがって、軸の捩りに対する検出はできなかった。   Patent Document 4 discloses that a steel beam is formed by irradiating a laser beam on the outer peripheral surface of a steel material in a ring shape to make the ring-shaped irradiated portion nonmagnetic, and in that case, a large number of rings are formed at equal intervals in the axial direction. A technique for forming a scale for position measurement in the axial direction of the surface is disclosed. In this example, the change of the magnetic field in the axial direction is detected in a non-contact manner, and therefore the detection of the twist of the shaft cannot be performed.

特開2008−232307号公報JP 2008-232307 A 特開平10−141110号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-141110 特開平09−273183号公報JP 09-273183 A 特公平06−76894号公報Japanese Patent Publication No. 06-76894

本発明者は、上述した点に鑑み、鋭意調査、検討した結果、ポンプ駆動軸表面の一部に磁気的変質部を形成し、非接触でこの磁気的変質部を検出することにより回転する駆動軸に作用する捩り、すなわち、トルクが直接検出できることに着眼した。   As a result of intensive investigation and examination in view of the above points, the present inventor forms a magnetically altered portion on a part of the surface of the pump drive shaft, and rotates by detecting the magnetically altered portion in a non-contact manner. It was noticed that the torsion acting on the shaft, that is, the torque can be directly detected.

従って、本発明の目的は、原動機の出力駆動軸に結合される可変容量型ピストンポンプの回転軸に作用する吸収トルクを、当該回転軸に作用するトルクとして電気的に直接検出し、それにより斜板の傾転角位置を制御し、もって、効率的運転を可能にする建設機械を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to directly detect the absorption torque acting on the rotating shaft of the variable displacement piston pump coupled to the output drive shaft of the prime mover as the torque acting on the rotating shaft, thereby An object of the present invention is to provide a construction machine that controls the tilt angle position of a plate and thereby enables efficient operation.

上記の目的を達成するため、本発明による建設機械は、原動機に結合された可変容量型ピストンポンプの回転軸に作用する捩りを吸収トルクに対応する物理量として直接検出し作業効率を高める建設機械であって、前記回転軸表面の一部に形成された磁気的変質部と、同磁気的変質部に所定間隔をもって対向配置され、前記建設機械の運転中、前記回転軸に作用する吸収トルクを電気信号として検出するセンサーを含む検出ユニットと、前記検出ユニットからの信号に基づいて前記ポンプの斜板傾転角位置を制御する油圧サーボユニットと、からなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a construction machine according to the present invention is a construction machine that directly detects a torsion acting on a rotating shaft of a variable displacement piston pump coupled to a prime mover as a physical quantity corresponding to an absorption torque, thereby improving work efficiency. A magnetically altered portion formed on a part of the surface of the rotating shaft, and disposed opposite to the magnetically altered portion at a predetermined interval, and the absorption torque acting on the rotating shaft during operation of the construction machine is electrically It comprises a detection unit including a sensor that detects as a signal, and a hydraulic servo unit that controls a swash plate tilt angle position of the pump based on a signal from the detection unit.

その場合、前記油圧サーボユニットは、前記検出ユニットからの電気信号を増幅する電力増幅部と、同増幅部出力に応答して前記サーボユニットのスプールの一端部を押圧変位させる電磁比例ソレノイドと、からなることができる。   In this case, the hydraulic servo unit includes: a power amplifying unit that amplifies an electric signal from the detection unit; and an electromagnetic proportional solenoid that presses and displaces one end of the spool of the servo unit in response to the output of the amplifying unit. Can be.

またその場合、前記磁気的変質部は、前記ポンプのケーシング内側に配置することができる。   In this case, the magnetically altered portion can be arranged inside the casing of the pump.

またその場合、前記磁気的変質部は、前記回転軸の軸方向所定長さでその円周全体に強磁性体領域として形成されることができる。   In this case, the magnetically altered portion may be formed as a ferromagnetic region on the entire circumference with a predetermined length in the axial direction of the rotating shaft.

またその場合、前記磁気的変質部は、レーザ光線の照射により所定幅で前記回転軸の軸方向に所定長さの筋状非磁性体領域として形成することができる。   In this case, the magnetically altered portion can be formed as a streak-like nonmagnetic region having a predetermined width and a predetermined length in the axial direction of the rotating shaft by irradiation with a laser beam.

さらにまた、前記筋状非磁性体領域は、回転軸の外周に等間隔で複数形成されることができる。   Furthermore, a plurality of the streaky non-magnetic regions can be formed at equal intervals on the outer periphery of the rotating shaft.

また、前記検出ユニットのセンサーは、前記回転軸の回転方向に通過する前記筋状非磁性体領域の有無をパルス波形として検出するものであって回転軸方向に所定間隔を設けて第1のセンサーと第2のセンサーとが配置されており、前記検出ユニットには前記第1および第2のセンサーの前記パルス波形の位相差を、前記回転軸に作用する吸収トルクに対応した回転軸の捩り量として検出する手段を備えて構成することができる。   The sensor of the detection unit detects the presence or absence of the streak-like non-magnetic material region passing in the rotation direction of the rotation shaft as a pulse waveform, and is provided with a predetermined interval in the rotation axis direction. And a second sensor, and the detection unit detects the phase difference between the pulse waveforms of the first and second sensors and the amount of twist of the rotating shaft corresponding to the absorption torque acting on the rotating shaft. As a means for detecting as, it can be configured.

また、その場合、前記第1のセンサーと第2のセンサーは、円周方向においてずらして配置されて構成されることができる。   In this case, the first sensor and the second sensor can be configured to be shifted in the circumferential direction.

請求項1に記載の本発明による建設機械によれば、可変容量型ピストンポンプの回転軸表面の一部に形成された磁気的変質部と、同磁気的変質部に所定間隔をもって対向配置され、前記建設機械の運転中、前記回転軸に作用する吸収トルクを電気信号として検出するセンサーを含む検出ユニットと、前記検出ユニットからの信号に基づいて前記ポンプの斜板傾転角位置を制御する油圧サーボユニットとを備えているので、吸収トルクを直接且つ非接触で電気信号として検出でき、従来のようにポンプ吐出圧から理論吐出量Vthを導きさらに構成部品のばらつきを考慮して安全側に選択・決定することによる理論双曲線との乖離を可級的に少なくすることができる。 According to the construction machine of the present invention as set forth in claim 1, the magnetically altered portion formed on a part of the surface of the rotary shaft of the variable displacement piston pump is disposed opposite to the magnetically altered portion with a predetermined interval. During operation of the construction machine, a detection unit including a sensor that detects an absorption torque acting on the rotating shaft as an electric signal, and a hydraulic pressure that controls a swash plate tilt angle position of the pump based on a signal from the detection unit Because it has a servo unit, the absorption torque can be detected directly and non-contact as an electrical signal, and the theoretical discharge amount Vth can be derived from the pump discharge pressure as before, and the variation on the components can be taken into consideration. The deviation from the theoretical hyperbola due to selection / determination can be significantly reduced.

また、請求項2に記載の本発明による建設機械によれば、前記油圧サーボユニットは、前記検出ユニットからの電気信号を電流増幅する増幅器と、同増幅器出力に応答して前記サーボユニットのスプールの一端部を押圧変位させる電磁比例ソレノイドとを備えているので、請求項1の効果に加え、さらに、油圧サーボユニットの油圧回路構成を簡単にすることができる。さらに、請求項3に記載の本発明による建設機械によれば、前記磁気的変質部は、前記ポンプのケーシング内側に配置されているので、前記ポンプの軸方向長さを従来の装置に比べ長くなることがない。   According to the construction machine of the present invention described in claim 2, the hydraulic servo unit includes an amplifier that amplifies an electric signal from the detection unit and a spool of the servo unit in response to the output of the amplifier. Since the electromagnetic proportional solenoid that presses and displaces the one end is provided, in addition to the effect of the first aspect, the hydraulic circuit configuration of the hydraulic servo unit can be simplified. Furthermore, according to the construction machine according to the third aspect of the present invention, since the magnetically altered portion is arranged inside the casing of the pump, the axial length of the pump is longer than that of the conventional device. Never become.

さらにまた、請求項4に記載の本発明による建設機械によれば、前記磁気的変質部は、前記回転軸の軸方向所定長さでその円周全体に強磁性体領域として形成されているので、前記強磁性体領域に対向配置された一対のセンサーは当該軸に作用する吸収トルクを磁束変化として非接触で直接検出し電気信号として取り出すことが可能であり、また、前記強磁性体領域の強磁性特性は使用により変化がなく、半永久的なセンサーを構成するものである。   Furthermore, according to the construction machine according to the present invention as set forth in claim 4, the magnetically altered portion is formed as a ferromagnetic region on the entire circumference with a predetermined axial length of the rotating shaft. The pair of sensors arranged opposite to the ferromagnetic region can directly detect the absorption torque acting on the shaft as a change in magnetic flux in a non-contact manner and take it out as an electric signal. Ferromagnetic properties do not change with use and constitute a semi-permanent sensor.

また、請求項5に記載の本発明による建設機械によれば、前記磁気的変質部は、レーザ光線の照射により所定幅で前記回転軸の軸方向に所定長さの筋状非磁性体領域として形成されているので、同筋状非磁性体領域に対向配置される一対のセンサーは、回転方向に通過する筋状非磁性体領域の有無を検出するだけでよく、前記強磁性体領域に対向配置された一対のセンサーよりも検出構造が簡単であり、また、前記筋状非磁性体領域は単にレーザ光線を軸方向に沿って照射するだけでよいので、前記強磁性体領域を形成する場合に比べ製造が簡単であり、且つ高精度に形成することができる。   According to the construction machine of the present invention as set forth in claim 5, the magnetically altered portion is formed as a streaky nonmagnetic material region having a predetermined width and a predetermined length in the axial direction of the rotating shaft by irradiation with a laser beam. As a result, the pair of sensors disposed opposite to the streaky nonmagnetic material region need only detect the presence or absence of the streaky nonmagnetic material region passing in the rotation direction, and face the ferromagnetic material region. The detection structure is simpler than a pair of sensors arranged, and the streaky nonmagnetic material region only needs to be irradiated with a laser beam along the axial direction. Compared to the above, the manufacturing is simple and the film can be formed with high accuracy.

また、請求項6に記載の本発明による建設機械によれば、前記筋状非磁性体領域は、前記回転軸の外周に等間隔で複数形成されているので、各筋状非磁性体領域の検出時間間隔から回転軸の回転速度を算出することができ、それにより回転速度が変化した場合でも、一対のセンサーからのパルス波形の位相差を正しく検出することができる。   According to the construction machine of the present invention as set forth in claim 6, a plurality of the streaky nonmagnetic material regions are formed at equal intervals on the outer periphery of the rotating shaft. The rotational speed of the rotating shaft can be calculated from the detection time interval, and thus the phase difference between the pulse waveforms from the pair of sensors can be correctly detected even when the rotational speed changes.

また、請求項7に記載の本発明による建設機械によれば、前記検出ユニットのセンサーは、前記回転軸の回転方向に通過する前記筋状非磁性体領域の有無をパルス波形として検出するものであって回転軸方向に所定間隔を設けて第1のセンサーと第2のセンサーとが配置されており、前記検出ユニットには前記第1および第2のセンサーの前記パルス波形の位相差を、前記回転軸に作用する吸収トルクに対応した回転軸の捩り量として検出する手段を備えているので、第1センサーと第2センサーとの前記軸方向の間隔は適宜な距離を隔てることが可能であり、その距離を大きくすることで検出精度・分解能を向上することが可能であり、また、軸受け等の存在により一対のセンサーの隣接配置が制約される場合でも容易に対処できる。   According to the construction machine of the present invention as set forth in claim 7, the sensor of the detection unit detects the presence or absence of the streaky nonmagnetic material region passing in the rotation direction of the rotating shaft as a pulse waveform. The first sensor and the second sensor are arranged at a predetermined interval in the rotation axis direction, and the detection unit is configured to detect a phase difference between the pulse waveforms of the first and second sensors. Since a means for detecting the amount of twist of the rotating shaft corresponding to the absorption torque acting on the rotating shaft is provided, the distance between the first sensor and the second sensor in the axial direction can be an appropriate distance. The detection accuracy and resolution can be improved by increasing the distance, and even when the adjacent arrangement of a pair of sensors is restricted due to the presence of a bearing or the like, it can be easily handled.

また、請求項8に記載の本発明による建設機械によれば、前記第1のセンサーと第2のセンサーは、円周方向においてずらして配置されているので、回転停止状態での前記回転軸に与えられる捩り量を検出することができる。   According to the construction machine of the present invention described in claim 8, since the first sensor and the second sensor are arranged to be shifted in the circumferential direction, the rotation shaft is not rotated. A given amount of torsion can be detected.

原動機によって回転駆動される可変容量型ピストンポンプの軸方向断面を示す図である。It is a figure which shows the axial direction cross section of the variable displacement type piston pump rotationally driven by a motor. 油圧サーボユニットSVとパワーピストンユニットPWの部分を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the part of the hydraulic servo unit SV and the power piston unit PW. 油圧サーボユニットのスプール位置に応じた自己圧ポートおよびパワーシリンダピストン室への連通状態を説明する図であって、(a)は平衡状態のスプール位置を示し、(b)は設定トルクを超えたときのスプール位置を示し、(c)は、設定トルク過小のときのスプール位置をそれぞれ示す。It is a figure explaining the self-pressure port according to the spool position of a hydraulic servo unit, and the communication state to a power cylinder piston chamber, (a) shows the spool position of an equilibrium state, (b) exceeded setting torque (C) shows the spool position when the set torque is too low. 磁気的変質部の他のとして、回転軸表面の軸方向に形成した筋状非磁性体領域を示す図である。It is a figure which shows the streaky nonmagnetic material area | region formed in the axial direction of the rotating shaft surface as other of a magnetically altered part. 図4に示す回転軸の円周面を平面状に展開した一部の筋状非磁性体領域を示し、(a)は、回転軸に捩りモーメント、すなわち、トルクが作用していない状態、(b)は、回転軸に捩りモーメント、すなわち、トルクが作用している状態を示す。FIG. 4 shows a part of the streaky non-magnetic material region in which the circumferential surface of the rotating shaft shown in FIG. 4 is flattened, and FIG. 4A shows a state where a torsional moment, that is, no torque acts on the rotating shaft, b) shows a state in which a torsional moment, that is, torque is applied to the rotating shaft. 回転軸が矢視の方向へ回転している場合、筋状非磁性体領域が各センサーを通過するとき検出される磁束の変化をパルス状の電気信号として示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the change of the magnetic flux detected as a streaky nonmagnetic material area | region passes each sensor as a pulse-like electric signal, when the rotating shaft is rotating to the direction of an arrow. 回転軸を回転させないで捩りを与えた場合のトルクとの関係を測定する場合の例を説明する図であって、(a)は、トルクがない状態で、各センサーが回転方向に距離dずらして配置した場合で、且つ筋状非磁性体領域の幅の間に両センサーの検知部が存在するように設けられた例であり、(b)は、(a)においてトルクがある状態での検知部を示す。It is a figure explaining the example in the case of measuring the relationship with the torque at the time of giving a twist, without rotating a rotating shaft, Comprising: (a) is the state where there is no torque, and each sensor shifts the distance d in the rotation direction. And (b) is an example in which there is torque in (a). A detection part is shown. 一般的な可変容量型ポンプの特性を示す線図である。It is a diagram which shows the characteristic of a general variable displacement pump.

以下、本発明の実施の形態に基づく実施例について添付図面の図1乃至図7を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, examples based on the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7 of the accompanying drawings.

図1は、原動機10によって回転駆動される可変容量型ピストンポンプPMの軸方向断面図を示す。原動機10には、通常、ディーゼルエンジンを用いたものが使用されるが、電動機であってもよい。参照符号12は原動機10の駆動軸、参照符号12aはカップリング部であって、前記ポンプPMの回転軸(被駆動軸)14とスプライン結合されている。前記ポンプPMは、機能的に分けると、ケーシング16とその左端側の前蓋16aおよび右端側の後蓋16bにより囲まれた内部に形成された前記回転軸14を含む回転機構と、この回転機構の回転量を指定する斜板18および同斜板18の傾転角を制御するパワーピストンユニットPWと、同パワーピストンユニットPWに対し所定の圧油を供給する油圧サーボユニットSVとを備えている。   FIG. 1 shows an axial sectional view of a variable displacement piston pump PM that is rotationally driven by a prime mover 10. Although the thing using a diesel engine is normally used for the motor | power_engine 10, an electric motor may be sufficient. Reference numeral 12 denotes a driving shaft of the prime mover 10, and reference numeral 12a denotes a coupling portion, which is spline-coupled to a rotating shaft (driven shaft) 14 of the pump PM. The pump PM, when functionally divided, includes a rotation mechanism including the rotation shaft 14 formed inside the casing 16 and surrounded by a front lid 16a on the left end side and a rear lid 16b on the right end side, and the rotation mechanism. And a power piston unit PW for controlling the tilt angle of the swash plate 18 and a hydraulic servo unit SV for supplying predetermined pressure oil to the power piston unit PW. .

前記回転機構の詳細は、当該分野ではよく知られているが、ここではその主要部分について説明する。すなわち、斜板18の右側で、回転軸14の外周面にはスプライン38が形成されており、このスプライン38と係合するメスのスプラインを形成したシリンダケース40が配置されている。このシリンダケース40内には複数のピストンPSが円周状に等配置されており、各ピストンPSの右端部の油室CHには給排プレート108を介して作動油が給排されるようになっている。   The details of the rotation mechanism are well known in the art, but the main part will be described here. That is, on the right side of the swash plate 18, a spline 38 is formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft 14, and a cylinder case 40 in which a female spline that engages with the spline 38 is formed. A plurality of pistons PS are equally arranged in the cylinder case 40 so that hydraulic oil is supplied to and discharged from the oil chamber CH at the right end of each piston PS via the supply / discharge plate 108. It has become.

各ピストンPSの左端頭部は、斜板18と摺動可能に接するシュー110内で摺接可能に嵌まり込んでおり、したがって、シュー110はシリンダケース40と共に回転するようになっている。なお、参照符号BR1,BR2は回転軸14の軸受けである。   The left end head portion of each piston PS is slidably fitted in the shoe 110 that is slidably in contact with the swash plate 18, so that the shoe 110 rotates together with the cylinder case 40. Reference numerals BR1 and BR2 are bearings for the rotating shaft 14.

前記斜板18は、その上下部分において左端頭部が嵌まり込んだロッドrd1、rd2と結合されている。下側のロッドrd2の右端部は、蓋16bに形成された孔内で摺動可能なピストンRE36と接触しており、またこのピストンRE36は右端面をばね36aで左方へ付勢されている。ばね36aの配置された孔にはポンプPMの吐出口である自己圧ポート34からの圧油が破線通路104を介して供給されている為、斜板18は常に時計方向に傾転、すなわち吐出量が常に最大となるように構成されている。   The swash plate 18 is coupled to rods rd1 and rd2 in which the left end head is fitted in the upper and lower portions. The right end of the lower rod rd2 is in contact with a piston RE36 slidable in a hole formed in the lid 16b, and the piston RE36 is urged to the left by a spring 36a on the right end surface. . Since the pressure oil from the self-pressure port 34, which is the discharge port of the pump PM, is supplied to the hole in which the spring 36a is disposed through the broken line passage 104, the swash plate 18 always tilts clockwise, that is, discharges. The amount is always configured to be maximum.

一方、上側のロッドrd1の右端部は蓋16bに形成された孔内で摺動可能なパワーピストン32と接触しており、またこのパワーピストン32の右端面はピストン室30に臨んでおり、同室内の圧力に応じた油圧力で左方へ付勢される。
なお、パワーピストン32の断面積は、下側のピストンRE36の断面積より大きくされている為、ピストン室30の圧力が吐出圧より低い制御圧においても充分制御可能となるよう構成されている。
On the other hand, the right end portion of the upper rod rd1 is in contact with the power piston 32 slidable in the hole formed in the lid 16b, and the right end surface of the power piston 32 faces the piston chamber 30. It is urged to the left with an oil pressure corresponding to the pressure in the room.
In addition, since the cross-sectional area of the power piston 32 is larger than the cross-sectional area of the lower piston RE 36, the power piston 32 can be sufficiently controlled even at a control pressure lower than the discharge pressure.

前記後蓋16bの上面には油圧サーボユニットSVが搭載されている。この油圧サーボユニットSVにはドレン用の破線で示す通路100と、自己圧ポート34からの破線で示す通路102、および前記ピストン室30と連通する通路106が設けられている。   A hydraulic servo unit SV is mounted on the upper surface of the rear lid 16b. The hydraulic servo unit SV is provided with a passage 100 indicated by a broken line for drain, a passage 102 indicated by a broken line from the self-pressure port 34, and a passage 106 communicating with the piston chamber 30.

油圧サーボユニットSV内にはスリーブ20内で軸方向に摺動可能に配置されたスプール22が設けられ、同スプール22の右端側にはばね24が配置され、スプール22を常時左方へ付勢している。また、スプール22の左端側は、電磁ソレノドSLの駆動ピンSPにより押圧されるようになっている。   A spool 22 is provided in the hydraulic servo unit SV so as to be slidable in the axial direction within the sleeve 20, and a spring 24 is disposed on the right end side of the spool 22, and always urges the spool 22 to the left. doing. The left end side of the spool 22 is pressed by the drive pin SP of the electromagnetic solenoid SL.

参照符号PAは、前記電磁ソレノドSLへの駆動電力を供給する電力増幅部であって配線L3を介して必要とする電力が供給される。   The reference sign PA is a power amplifying unit that supplies driving power to the electromagnetic solenoid SL, and is supplied with necessary power via the wiring L3.

参照符号Sは回転軸14の捩りに対応する吸収トルクとして配線L1を介して電気信号で検出するセンサー、参照符号CTは、その制御回路であり、同制御回路CTの出力信号は配線L2を介して前記電力増幅部PAに与えられる。本発明ではこれらセンサーSおよび制御回路CTを併せて吸収トルクの検出ユニットと称する。   Reference symbol S is a sensor that detects an electric torque as an absorption torque corresponding to the torsion of the rotating shaft 14 via an electrical signal L1, and reference symbol CT is a control circuit thereof. An output signal of the control circuit CT is transmitted via an electrical wire L2. To the power amplifier PA. In the present invention, the sensor S and the control circuit CT are collectively referred to as an absorption torque detection unit.

前記センサーSは、回転軸14の外周面に形成されている磁気的変質部MDに非接触で対向して配置されており、回転軸14に作用する吸収トルクが発生するとそれに対応した前記磁気的変質部MDの磁束の分布や密度の変化を検出するものである。   The sensor S is disposed so as to face the magnetically altered portion MD formed on the outer peripheral surface of the rotary shaft 14 in a non-contact manner, and when the absorption torque acting on the rotary shaft 14 is generated, the magnetic S corresponding thereto is generated. A change in magnetic flux distribution and density of the altered portion MD is detected.

回転軸に作用するトルクを電気的に検出するための、このような磁気的変質部MDの例が、特表2007−517205号公報で紹介されている。   An example of such a magnetically altered portion MD for electrically detecting torque acting on the rotating shaft is introduced in Japanese Patent Publication No. 2007-517205.

そこでは、センサー素子の長手方向に沿った第一方向に第一電流が流れるように加えられ、そして、第一電流パルスを加えることによって、センサー素子には、磁気的にエンコードされた強磁性体の領域が生成されるものである。   There, a first current is applied to flow in a first direction along the longitudinal direction of the sensor element, and by applying a first current pulse, the sensor element has a magnetically encoded ferromagnetic material. This area is generated.

また、回転軸に作用するトルクを検出するのに適したものとして、米国特許第5052232号明細書には、軸の円周方向表面に強磁性体の層を形成することが開示されている。これらにおいては、いずれも非接触で、当該強磁性体の層に対向するセンサーが配置され、トルクに対応する電気信号が生成されるようになっている。   In addition, US Pat. No. 5,052,232 discloses that a ferromagnetic layer is formed on the circumferential surface of the shaft as suitable for detecting the torque acting on the rotating shaft. In each of these, a sensor facing the ferromagnetic layer is arranged in a non-contact manner, and an electric signal corresponding to the torque is generated.

本発明では、これら特表2007−517205号公報、および米国特許第5052232号明細書に記載された内容をここに引用し、取り込むことにより、本発明における磁気的変質部MDの一例がそうした製造方法により製造されたものとする。したがって、その詳細な内容については、記載を省略する。   In the present invention, the contents described in Japanese Patent Publication No. 2007-517205 and US Pat. No. 5,052,232 are cited and incorporated herein, so that an example of the magnetically altered portion MD in the present invention is such a production method. It shall be manufactured by. Therefore, description of the detailed contents is omitted.

図2は、油圧サーボユニットSVとパワーピストンユニットPWの部分を拡大して示す。   FIG. 2 shows an enlarged view of the hydraulic servo unit SV and the power piston unit PW.

同図において、参照符号20aはスリーブ20に形成された横穴、参照符号22aはスプール22の径小部である。   In the figure, reference numeral 20 a is a horizontal hole formed in the sleeve 20, and reference numeral 22 a is a small diameter portion of the spool 22.

図3は、油圧サーボユニットSVのスプール22の位置に応じた自己圧ポート34およびピストン室30への連通状態を説明する図である。同図で(a)は平衡状態のスプール位置を示し、(b)は設定トルクを超えたときのスプール位置を示し、(c)は、設定トルク過小のときのスプール位置を示す。   FIG. 3 is a diagram for explaining a communication state between the self-pressure port 34 and the piston chamber 30 according to the position of the spool 22 of the hydraulic servo unit SV. In the figure, (a) shows the spool position in an equilibrium state, (b) shows the spool position when the set torque is exceeded, and (c) shows the spool position when the set torque is too small.

同図3において、(a)は、回転軸14の吸収トルクTQと設定トルクが平衡状態のときのソレノイドピンSPの位置に対応してスプール22がばね24の左方への付勢力とバランスしており、この場合、自己圧ポート34からの通路102は径小部22aに達するがスリーブ20の横穴20aとは近接しているものの連通していないため、ピストン室30に圧油は供給されない。   In FIG. 3, (a) shows a balance between the spool 22 and the biasing force of the spring 24 to the left corresponding to the position of the solenoid pin SP when the absorption torque TQ of the rotating shaft 14 and the set torque are in an equilibrium state. In this case, the passage 102 from the self-pressure port 34 reaches the small diameter portion 22a, but is close to the lateral hole 20a of the sleeve 20 but is not in communication therewith, so that no pressure oil is supplied to the piston chamber 30.

一方、(b)においては、吸収トルクTQが設定したトルクを超えて発生した状態であって、ソレノイドピンSPは(a)の状態よりも右方へ変位している。この状態では、自己圧ポート34からの通路102は径小部22aに達し、さらに、スリーブ20の横穴20aと連通し、ピストン室30に圧油が供給される。その結果、ロッドrd1はパワーピストン32により左方へ変位させられ、斜板18を傾転させる。そして、斜板18の傾転によりポンプPMの吐出口からの流量が減少することにより吸収トルクが減少されると、センサーSからの検出信号は低下し、設定したトルクとなるので、ソレノイドピンSPは(a)のバランス状態に戻り、前記横穴20aと径小部22aとの連通が阻止される。   On the other hand, in (b), the absorption torque TQ is generated beyond the set torque, and the solenoid pin SP is displaced to the right from the state of (a). In this state, the passage 102 from the self-pressure port 34 reaches the small diameter portion 22 a and further communicates with the lateral hole 20 a of the sleeve 20, and pressure oil is supplied to the piston chamber 30. As a result, the rod rd1 is displaced leftward by the power piston 32, and the swash plate 18 is tilted. When the absorption torque is reduced due to a decrease in the flow rate from the discharge port of the pump PM due to the tilt of the swash plate 18, the detection signal from the sensor S decreases and becomes the set torque, so that the solenoid pin SP Returns to the balanced state of (a), and communication between the lateral hole 20a and the small diameter portion 22a is prevented.

また、(c)においては、設定トルクよりも吸収トルクが過少となる場合であって、(b)とは逆に、ソレノイドピンSPは(a)のバランス状態のときの位置よりも左方へ引っ込む。この場合は、径小部22aは横穴20aとの連通が遮断されたままであり、さらに、ピストン室30の圧油が通路106を介して横穴20aからスプール22の中心部に設けられた小孔を通じ、ばね24が配置されドレンに通じている室24aに導かれる。したがって、ピストン室30の圧力は低下し、その結果、図1の下側のロッドrd2の付勢が優勢となり、その後、ソレノイドピンSPはバランス位置に戻る。   In (c), the absorption torque is less than the set torque. Contrary to (b), the solenoid pin SP moves to the left from the position in the balanced state of (a). Retract. In this case, the small diameter portion 22a remains disconnected from the horizontal hole 20a, and the pressure oil in the piston chamber 30 passes through the small hole provided in the center portion of the spool 22 from the horizontal hole 20a via the passage 106. The spring 24 is arranged and led to a chamber 24a communicating with the drain. Accordingly, the pressure in the piston chamber 30 decreases, and as a result, the bias of the lower rod rd2 in FIG. 1 becomes dominant, and then the solenoid pin SP returns to the balance position.

図4は、図1で説明した磁気的変質部MDとして、強磁性体領域を回転軸の円周面に形成したもの(特表2007−517205号公報、および米国特許第5052232号明細書に開示されたもの)とは異なり、磁気的変質部MDの他の例として、非磁性体の筋状領域を回転軸の軸方向に形成するものである。   FIG. 4 shows a structure in which a ferromagnetic region is formed on the circumferential surface of the rotating shaft as the magnetically altered portion MD described in FIG. 1 (disclosed in JP-T-2007-517205 and US Pat. No. 5,052,232). Unlike other examples, a non-magnetic streak region is formed in the axial direction of the rotation axis as another example of the magnetically altered portion MD.

同図4において、回転軸14の表面には、軸方向に筋状の磁気的変質部MD1、MD2・・・MD4が形成されている。磁気的変質部MDは1個でもよいが、後述のように、複数個が角度θで等配状に設けられていてもよく、また、MD4として例示するように、同一線上で且つ不連続であってもよい。   4, on the surface of the rotating shaft 14, streaky magnetically altered portions MD1, MD2,... MD4 are formed in the axial direction. The number of magnetically altered portions MD may be one, but a plurality may be provided in an equidistant manner at an angle θ as described later, and as illustrated as MD4, they are on the same line and are discontinuous. There may be.

一般に、ポンプPMの回転軸14の材質は磁性体の鋼材であり、前記磁気的変質部MDは、比較的高エネルギーを有するレーザ光線等を照射することによって磁気的な変質部を当該回転軸表面の照射部に形成する。この場合、照射された領域は、周辺の磁性体材質から、非磁性体となり、磁気的な変質部を生成するものである。   In general, the material of the rotary shaft 14 of the pump PM is a magnetic steel material, and the magnetically altered portion MD irradiates a laser beam or the like having a relatively high energy so that the magnetically altered portion becomes a surface of the rotary shaft. It forms in the irradiation part. In this case, the irradiated region becomes a non-magnetic material from the surrounding magnetic material and generates a magnetically altered portion.

こうした技術は、特公平6−76894号公報に開示されている。同特公平6−76894号公報では、軸方向の位置を検出するためのスケールを形成するため、軸外周面にリング状にレーザ光線を照射した例が示されているが、本発明では、軸方向表面に筋状の非磁性体領域を形成する。   Such a technique is disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-76894. In Japanese Patent Publication No. 6-76894, an example in which a laser beam is irradiated in a ring shape on the outer peripheral surface of the shaft is shown in order to form a scale for detecting the position in the axial direction. A streaky non-magnetic region is formed on the directional surface.

図5は、図4示す回転軸14の円周面を平面状に展開した一部の筋状非磁性体領域MD1、MD2を示す。同図(a)は、回転軸14に捩りモーメント、すなわち、トルクが作用していない状態であって、四角で示すものは、センサーS1、S2の磁束検知領域である。   FIG. 5 shows some streaky nonmagnetic regions MD1 and MD2 in which the circumferential surface of the rotating shaft 14 shown in FIG. FIG. 6A shows a state where a torsional moment, that is, a torque is not acting on the rotating shaft 14, and the squares indicate the magnetic flux detection regions of the sensors S1 and S2.

参照符号LはセンサーS1、S2の距離、参照符号Zは筋状非磁性体領域MD1、MD2の間隔である。同図(b)は、回転軸14に捩りモーメント、すなわち、トルクが作用している状態を示す。   Reference symbol L is a distance between the sensors S1 and S2, and reference symbol Z is an interval between the streak-like non-magnetic regions MD1 and MD2. FIG. 2B shows a state where a torsional moment, that is, torque is applied to the rotating shaft 14.

図6は、回転軸14が矢視Rの方向へ回転している場合、筋状非磁性体領域MD1が各センサーS1、S2を通過するとき検出される磁束の変化をパルス状の電気信号として示す。すなわち、同図において、センサーS1からは、時刻t1でMD1の到来を検知しパルス波形が立ち上がり、時刻t3で立ち下がる。一方、センサーS2では、トルクがないとき、鎖線で示すようにセンサーS1のパルス波形と同時てきであるが、トルクがあるときは、時刻t2で波形が立ち上がり、時刻t4で立ち下がる。   FIG. 6 shows that when the rotating shaft 14 rotates in the direction of arrow R, the change in magnetic flux detected when the streak-like nonmagnetic material region MD1 passes through the sensors S1 and S2 is used as a pulsed electric signal. Show. That is, in the figure, the sensor S1 detects the arrival of MD1 at time t1, the pulse waveform rises, and falls at time t3. On the other hand, in the sensor S2, when there is no torque, the waveform is the same as the pulse waveform of the sensor S1, as indicated by the chain line, but when there is torque, the waveform rises at time t2 and falls at time t4.

この場合、時刻t1とt2との立ち上がりの時間差Tすなわち、波形位相差を高周波数のクロックパルスを内挿することによって、当該クロックパルスの数Nとして制御回路CT(図1参照)に設けられたカウンター等で計数することができる。なお、回転軸14の回転速度が変化する場合は、同一トルクでも前記個数Nは変化するので、Nは、回転速度に反比例する。回転速度は、時刻t5で次の筋状非磁性体領域MD2を検出するまでの時間間隔(t5−t1)に基づいて定めることができる。あるいは、波形間隔(t3−t2)に基づいて定めることができる。   In this case, the time difference T of the rise between the times t1 and t2, that is, the waveform phase difference is provided in the control circuit CT (see FIG. 1) as the number N of the clock pulses by interpolating high frequency clock pulses. It can be counted with a counter or the like. When the rotational speed of the rotary shaft 14 changes, the number N changes even with the same torque, so N is inversely proportional to the rotational speed. The rotation speed can be determined based on the time interval (t5-t1) until the next streak-like nonmagnetic material region MD2 is detected at time t5. Alternatively, it can be determined based on the waveform interval (t3-t2).

回転軸14に作用するトルクは、原動機10、ポンプPMが運転中であり、静止状態ではトルクの発生はないと考えられる。しかしながら、較正を行う場合や、回転軸14をポンプPMに組み付ける前に、予め回転軸の捩り特性としてテストしたい場合があり、そのような場合、すなわち、回転軸14を回転させないで捩りを与えた場合のトルクとの関係を測定する場合の例を図7に示す。   It is considered that the torque acting on the rotating shaft 14 is not generated when the prime mover 10 and the pump PM are in operation and are stationary. However, there is a case where it is desired to test the torsional characteristics of the rotating shaft in advance before calibration or when the rotating shaft 14 is assembled to the pump PM. In such a case, that is, the torsion is applied without rotating the rotating shaft 14. An example in the case of measuring the relationship with the torque in this case is shown in FIG.

図7において、(a)は、トルクがない状態で、センサーS1、S2が回転方向に距離dずらして配置した場合で、且つ筋状非磁性体領域MD1の回転方向の幅hの間に両センサーS1、S2の検知部S1a、S2aが存在するように設けられた例である。(b)は、(a)においてトルクがある状態で、検知部S1a、S2aを示す。   In FIG. 7, (a) is a case where the sensors S1 and S2 are arranged with a distance d shifted in the rotation direction in the absence of torque, and between the width h in the rotation direction of the streak-like nonmagnetic material region MD1. In this example, the detection units S1a and S2a of the sensors S1 and S2 are provided. (B) shows detection part S1a, S2a in a state with a torque in (a).

前記(a)、(b)から分かるように、(a)では、S1a=S2aの場合、その差はゼロであるが、(b)ではS2a>S1aとなり、その差を磁束の変化として電気信号で取り出すことが可能である。   As can be seen from the above (a) and (b), in (a), when S1a = S2a, the difference is zero, but in (b), S2a> S1a, and the difference is regarded as a change in magnetic flux. It is possible to take out.

以上を要約すれば、従来の建設機械の油圧パワーショベル等におけるディーゼルエンジンで駆動される油圧ポンプでは、油圧ポンプの吐出圧力を圧カセンサーでセンシングし、圧力に応じて油圧ポンプの斜板傾転角或いは軸傾転角を変化させ吸収トルクがエンジントルクを超えないように調整している。一般に圧力に応じた油圧ポンプの傾転角は同一形格品でも個々にバラツキが発生する。負荷の増大によるエンジンストールは致命的な機能欠陥となるため前述のバラツキを考慮し油圧ポンプの吸収トルクはエンジンの最大出力を下回ったところで設定されているため、当該エンジンの最大出力全てを油圧エネルギーに変換することができなかった。しかし、本発明によれば、吸収トルクを電気信号で直接検出することとなり、こうした問題が解決され、エンジンの最大出力全てを油圧エネルギーに変換することができるようになった。   In summary, in a hydraulic pump driven by a diesel engine in a conventional hydraulic excavator of a construction machine, the discharge pressure of the hydraulic pump is sensed by a pressure sensor, and the swash plate tilt angle of the hydraulic pump is determined according to the pressure. Alternatively, the shaft tilt angle is changed so that the absorption torque does not exceed the engine torque. In general, the tilt angle of a hydraulic pump according to pressure varies individually even with the same model. Since engine stall due to increased load is a fatal functional defect, the absorption torque of the hydraulic pump is set below the maximum output of the engine in consideration of the aforementioned variations. Could not be converted to. However, according to the present invention, the absorption torque is directly detected by an electric signal, and such a problem is solved, and all the maximum output of the engine can be converted into hydraulic energy.

またエンジンは経年変化或いは環境条件により最大出力が変化し、出力が低下する場合ではエンジンストール回避の為油圧ポンプの吸収トルクを再設定する必要があった。   Further, when the maximum output of the engine changes due to aging or environmental conditions and the output decreases, it is necessary to reset the absorption torque of the hydraulic pump in order to avoid engine stall.

これに対し、本発明では、電力増幅部にエンジンからの信号を入力することで、ポンプの吸収トルクを容易に変更することがプログラム等により可能であり、さらにまた、エンジンの最大出力が低下し、エンジンストールの兆候が現れた段階で、油圧ポンプの吸収トルクを変更することも組み込みプログラムに学習機能を持たせることにより容易に可能となり、メンテナンスの向上を達成することとなる。   On the other hand, in the present invention, by inputting a signal from the engine to the power amplifying unit, the absorption torque of the pump can be easily changed by a program or the like, and further, the maximum output of the engine is reduced. When the signs of engine stall appear, it is possible to easily change the absorption torque of the hydraulic pump by providing a learning function to the built-in program, thereby achieving an improvement in maintenance.

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、当業者であれば上述した実施例に基づいて種々の変形をすることが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, those skilled in the art can make various modifications based on the above-described embodiments.

10 原動機
12 駆動軸
12a カップリング部
14 回転軸
16 ケーシング
16a、16b 蓋
18 斜板
20 スリーブ
20a 横穴
22 スプール
22a 径小部
24 ばね
24a 室
30 ピストン室
32 スリーブ
34 自己圧ポート
36 スリーブ
36a ばね
38 スプライン
40 シリンダケース
100 ドレン
102 通路
104 通路
106 連通路
108 給排プレート
110 シュー
BR1、BR2 軸受
CH 室
CT 制御回路
PW パワーピストンユニット
L1、L2、L3 配線
MD 磁気的変質部
MD1、MD2、MD3、MD4 筋状非磁性体領域
PA 電力増幅部
PM 可変容量型ピストンポンプ
rd1、rd2 ロッド
S センサー
SL リニアソレノイド
SP ソレノイド駆動ピン
SV 油圧サーボユニット
10 Motor 12 Drive shaft 12a Coupling portion 14 Rotating shaft 16 Casing 16a, 16b Lid 18 Swash plate 20 Sleeve 20a Side hole 22 Spool 22a Small diameter portion 24 Spring 24a Chamber 30 Piston chamber 32 Sleeve 34 Self-pressure port 36 Sleeve 36a Spring 38 Spline 40 Cylinder case 100 Drain 102 Passage 104 Passage 106 Communication passage 108 Supply / discharge plate 110 Shoe BR1, BR2 Bearing CH chamber CT Control circuit PW Power piston unit L1, L2, L3 Wiring MD Magnetic alteration part MD1, MD2, MD3, MD4 Muscle Non-magnetic region PA Power amplifier PM Variable displacement piston pumps rd1, rd2 Rod S Sensor SL Linear solenoid SP Solenoid drive pin SV Hydraulic servo unit

Claims (7)

原動機に結合された可変容量型ピストンポンプの回転軸に作用する捩りを吸収トルクに対応する物理量として直接検出し作業効率を高める建設機械であって、
前記回転軸表面の一部に形成された磁気的変質部と、
同磁気的変質部に所定間隔をもって対向配置され、前記建設機械の運転中、前記回転軸に作用する吸収トルクを電気信号として検出するセンサーを含む検出ユニットであって
該検出ユニットのセンサーは、前記回転軸の回転方向に通過する前記磁気的変質部としての強磁性体領域の有無をパルス波形として検出するものであって回転軸方向に所定間隔を設けて第1のセンサーと第2のセンサーとが配置されており、前記検出ユニットには前記第1および第2のセンサーの前記パルス波形の位相差を、前記回転軸に作用する吸収トルクに対応した回転軸の捩り量として検出する手段を備えており、前記第1のセンサーと第2のセンサーは、円周方向においてずらして配置されている、と、
前記検出ユニットからの信号に基づいて前記ポンプの斜板傾転角位置を制御する油圧サーボユニットと、からなる建設機械。
A construction machine that directly detects a torsion acting on a rotating shaft of a variable displacement piston pump coupled to a prime mover as a physical quantity corresponding to an absorption torque to increase work efficiency,
A magnetically altered portion formed on a part of the surface of the rotating shaft;
It is opposed with a predetermined interval in the magnetic alteration unit, during the operation of the construction machine, a detection unit including a sensor for detecting the absorption torque acting on the rotary shaft as an electrical signal
The sensor of the detection unit detects the presence or absence of a ferromagnetic region as the magnetically altered portion passing through in the rotation direction of the rotation shaft as a pulse waveform, and is provided with a predetermined interval in the rotation axis direction. And a second sensor, the phase difference between the pulse waveforms of the first and second sensors is detected in the detection unit of the rotation axis corresponding to the absorption torque acting on the rotation axis. Means for detecting the torsional amount, and the first sensor and the second sensor are arranged to be shifted in the circumferential direction ;
A construction machine comprising: a hydraulic servo unit that controls a swash plate tilt angle position of the pump based on a signal from the detection unit.
原動機に結合された可変容量型ピストンポンプの回転軸に作用する捩りを吸収トルクに対応する物理量として直接検出し作業効率を高める建設機械であって、
前記回転軸表面の一部に形成された磁気的変質部と、
同磁気的変質部に所定間隔をもって対向配置され、前記建設機械の運転中、前記回転軸に作用する吸収トルクを電気信号として検出するセンサーを含む検出ユニットであって
該検出ユニットのセンサーは、前記回転軸の回転方向に通過する前記磁気的変質部としての筋状非磁性体領域の有無をパルス波形として検出するものであって回転軸方向に所定間隔を設けて第1のセンサーと第2のセンサーとが配置されており、前記検出ユニットには前記第1および第2のセンサーの前記パルス波形の位相差を、前記回転軸に作用する吸収トルクに対応した回転軸の捩り量として検出する手段を備えており、前記第1のセンサーと第2のセンサーは、円周方向においてずらして配置されている、と、
前記検出ユニットからの信号に基づいて前記ポンプの斜板傾転角位置を制御する油圧サーボユニットと、からなる建設機械。
A construction machine that directly detects a torsion acting on a rotating shaft of a variable displacement piston pump coupled to a prime mover as a physical quantity corresponding to an absorption torque to increase work efficiency,
A magnetically altered portion formed on a part of the surface of the rotating shaft;
A detection unit including a sensor that is disposed opposite to the magnetically altered portion at a predetermined interval and that detects an absorption torque acting on the rotating shaft as an electric signal during operation of the construction machine.
The sensor of the detection unit detects the presence or absence of a streaky nonmagnetic material region as the magnetically altered portion passing in the rotation direction of the rotation axis as a pulse waveform, and provides a predetermined interval in the rotation axis direction. A first sensor and a second sensor are arranged, and the detection unit rotates a phase difference between the pulse waveforms of the first and second sensors corresponding to an absorption torque acting on the rotation shaft. Means for detecting the amount of torsion of the shaft, and the first sensor and the second sensor are arranged to be shifted in the circumferential direction ;
A construction machine comprising: a hydraulic servo unit that controls a swash plate tilt angle position of the pump based on a signal from the detection unit.
前記油圧サーボユニットは、前記検出ユニットからの電気信号を増幅する電力増幅部と、同増幅部出力に応答して前記油圧サーボユニットのスプールの一端部を押圧変位させる電磁比例ソレノイドと、からなることを特徴とする請求項1または2に記載された建設機械。 The hydraulic servo unit includes a power amplifying unit that amplifies an electric signal from the detection unit, and an electromagnetic proportional solenoid that presses and displaces one end of the spool of the hydraulic servo unit in response to the output of the amplifying unit. The construction machine according to claim 1 or 2 . 前記磁気的変質部は、前記ポンプのケーシング内側に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載された建設機械。 The construction machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetically altered portion is disposed inside a casing of the pump. 前記磁気的変質部は、前記回転軸の軸方向所定長さでその円周全体に強磁性体領域として形成されていることを特徴とする請求項1、3または4のいずれか1項に記載された建設機械。 Said magnetic alteration unit according to any one of claims 1, 3 or 4, characterized in that it is formed as a ferromagnetic region to the entire circumference in the axial direction by a predetermined length of said rotary shaft Construction machinery. 前記磁気的変質部は、レーザ光線の照射により所定幅で前記回転軸の軸方向に所定長さの筋状非磁性体領域として形成されていることを特徴とする請求項2、3または4のいずれか1項に記載された建設機械。 It said magnetic alteration unit, according to claim 2, 3 or 4, characterized in that it is formed as a stripe-shaped non-magnetic region of a predetermined length in the axial direction of the rotary shaft at a predetermined width by irradiation of the laser beam The construction machine described in any one of the items. 前記筋状非磁性体領域は、回転軸の外周に等間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項に記載された建設機械。
The construction machine according to claim 6 , wherein a plurality of the streaky nonmagnetic regions are formed at equal intervals on the outer periphery of the rotating shaft.
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