JPH0783084A

JPH0783084A - 油圧建設機械

Info

Publication number: JPH0783084A
Application number: JP23029193A
Authority: JP
Inventors: Akira Tatsumi; 明辰巳
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】可変容量油圧ポンプを大容量化したり、通常
作業時におけるエンジン回転数を高めに設定することな
く、低負荷時に多量のポンプ流量を必要とする作業をも
良好に行うことができる油圧建設機械を提供する。【構成】エンジン２７と、該エンジンの回転制御装置
２８と、該エンジンにて駆動される可変容量油圧ポンプ
１と、該油圧ポンプの入力トルクを設定するレギュレー
タ４４と、該可変容量油圧ポンプから吐出される圧油に
よって駆動されるアクチュエータ４，２１とを備えた油
圧建設機械に適用される。コントローラ５０に、第１の
エンジン回転数と第１のポンプ入力トルクとを組み合わ
せた第１のモード及び上記第１のエンジン回転数よりも
高い第２のエンジン回転数と上記第１のポンプ入力トル
クよりも小さい第２のポンプ入力トルクとを組み合わせ
た第２のモードを設定する。低負荷時に大ポンプ流量が
要求される作業を行う際にはモード選択スイッチ５８に
て上記第２のモードを選択し、それ以外の通常作業時に
はモード選択スイッチにて上記第１のモードを選択す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の油圧
建設機械に係り、特に油圧建設機械に搭載されるエンジ
ン及び可変容量油圧ポンプの駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６２−２３３４
３０号公報、実公平３−２９５５９号公報、特開昭６２
−５８０３３号公報等に記載されているように、油圧シ
ョベル等の油圧建設機械には、種々の走行条件及び作業
条件に応じて最適なエンジン出力特性あるいは可変容量
油圧ポンプの吐出特性を得るべく、駆動制御装置を備え
たものが提案されている。

【０００３】特開昭６２−２３３４３０号公報に記載の
ものは、掘削等の作業時及び走行時のエンジン出力特性
をそれぞれ最適化すべく、作業に適したエンジン出力特
性を持つ第１の最大燃料噴射量と、走行に適したエンジ
ン出力特性を持つ第２の最大燃料噴射量とを予め記憶し
ておき、建設機械が作業状態にある場合には前記第１の
最大燃料噴射量をエンジン回転速度に基づいて予め設定
される最大噴射量として選択し、走行状態にある場合に
は前記第２の最大燃料噴射量を前記最大噴射量として選
択するようにしたものである。

【０００４】実公平３−２９５５９号公報に記載のもの
は、重掘削時等には多大の作業量が要求され、軽掘削時
等には少ない作業量で済むという前提のもとに、軽掘削
時等における燃料消費率や騒音等を低減すべく、作業の
種類に基づいて設定される原動機の複数の最高回転数の
うちで重作業に基づき予め定められる第１の最高回転数
と、該第１の最高回転数の出力トルクを越えない範囲の
可変容量油圧ポンプの最大傾転角とを組み合わせた第１
のモードを設定するとともに、上記複数の最高回転数の
うちで軽作業に基づき予め定められ上記第１の最高回転
数よりも小さい第２の最高回転数と、該第２の最高回転
数の出力トルクを越えない範囲の可変容量油圧ポンプの
複数の最大傾転角のうちで予め定められる上記第１の最
大傾転角よりも大きい第２の最大傾転角とを組み合わせ
た第２のモードを設定する設定手段を備え、この設定手
段によって設定された設定値に応じて選択的に原動機を
駆動し、上記可変容量油圧ポンプの吐出量を制御するよ
うにしたものである。

【０００５】特開昭６２−５８０３３号公報に記載のも
のは、上記第２例に比べてさらに細かなモード分けを行
い、高速走行、低速走行、重作業、軽作業の各状態に応
じてオペレータが作動体を操作できるようにしたもので
あって、原動機の最高回転数可変手段と、可変容量油圧
ポンプの最大吐出し容積可変手段と、変更しうる複数の
最高回転数のうちの１つと変更しうる複数の最大吐出し
容積のうちの１つとを対応づけて１つの組とし、これを
あらかじめ複数組設定し、上記作動体の作動形態に対応
して該複数組のうちの１組を選択する設定・選択手段
と、上記作動体の目標とする作動形態を指示する指示手
段と、上記アクチュエータが作動状態にあるかどうか検
出する検出手段とを備え、上記指示手段及び検出手段か
ら出力される信号に基づいて上記設定・選択手段で選定
された値に応じて上記最高回転数可変手段及び最大吐出
し容積可変手段を駆動するようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、建設機械で
行われる作業の中には、例えばバケットクラウド（バケ
ットを手前に引く作業）や作業機に破砕機を装着して行
う岩石等の破砕作業など、低負荷時に多量のポンプ流量
を必要とする作業がある。しかるに、上記公知例にはこ
の点について全く配慮されておらず、かかる作業を実現
するためにはいずれも大容量のポンプを搭載するか、あ
るいはエンジン回転数を高めに設定することが必要にな
る。大容量のポンプを搭載すると建設機械がコスト高に
なり、エンジン回転数を高めに設定すると、通常作業時
（低負荷時に多量のポンプ流量を必要とする作業以外の
作業時及び走行時）に、燃料消費率の増加、ヒートバラ
ンスの悪化、騒音の増大といった種々の問題が発生す
る。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の不都合を解決
するためになされたものであって、その目的は、可変容
量油圧ポンプを大容量化したり、通常作業時におけるエ
ンジン回転数を高めに設定することなく、低負荷時に多
量のポンプ流量を必要とする作業をも良好に行うことが
できる油圧建設機械を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、エンジンと、該エンジンの回転速度を制
御する回転制御装置と、上記エンジンにて駆動される可
変容量油圧ポンプと、該可変容量油圧ポンプの入力トル
クを設定するレギュレータと、上記可変容量油圧ポンプ
から吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータ
とを備えた油圧建設機械において、第１のエンジン回転
数と第１のポンプ入力トルクとを組み合わせた第１のモ
ードを設定すると共に、上記第１のエンジン回転数より
も高い第２のエンジン回転数と上記第１のポンプ入力ト
ルクよりも小さい第２のポンプ入力トルクとを組み合わ
せた第２のモードを設定するモード設定手段と、該モー
ド設定手段に設定された上記第１のモード又は上記第２
のモードを選択し、選択したモードに応じたエンジン回
転数信号及びポンプ入力トルク信号を出力するモード選
択手段とを備える構成とした。

【０００９】上記モード選択手段は、低負荷時に多量の
ポンプ吐出流量が要求される作業を行う際には上記第２
のモードを選択し、それ以外の通常作業時には上記第１
のモードを選択するものとすることができる。なお、各
モードの選択に関し、低負荷時に多量のポンプ吐出流量
が要求される作業を検出する作業検出手段を別途設け、
上記モード選択手段が上記作業検出手段からの信号に応
じて、上記第１のモード又は第２のモードのいずれかを
自動的に選択するようになすこともできし、操作者によ
って操作されるモード選択スイッチを別途設け、上記モ
ード選択手段が上記モード選択スイッチからの信号に応
じて、手動にて上記第１のモード又は第２のモードのい
ずれかを選択するようになすこともできる。

【００１０】また、上記の油圧建設機械には、エンジン
の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、この目
標回転数設定手段の操作量を検出する操作量検出手段と
を設け、上記エンジン回転数が上記操作量検出信号に応
じて、上記第１のモード又は第２のモードに対応する各
々の特性で制御されるようにすることもできる。また、
エンジンの目標回転数を検出する目標回転数検出手段
と、実際のエンジン回転数を検出する実回転数検出手段
と、上記目標回転数と実回転数との回転数偏差に応じ、
上記ポンプ入力トルクを補正する補正手段とを設け、上
記第１のモード又は第２のモードに対応して、ポンプ入
力トルクの補正量を変更するようにすることもできる。
この場合、上記モード設定手段には、上記第１のモード
及び第２のモードとも、上記エンジンの目標回転数が所
定回転数以上の領域で上記ポンプ入力トルクが小さくな
るように設定することができる。さらに、これらの場合
には、上記モード設定手段には、上記エンジンの目標回
転数に対応するエンジンの出力トルクを超えない範囲で
上記ポンプ入力トルクを設定することができる。

【００１１】また、これらの油圧建設機械においては、
上記モード設定手段に、上記第１のモードが選択された
ときの上記可変容量油圧ポンプの入力馬力と、上記第２
のモードが選択されたときの上記可変容量油圧ポンプの
入力馬力とがほぼ等しくなるように、上記エンジン回転
数及びポンプ入力トルクを設定することができる。

【００１２】

【作用】図７に示すように建設機械に搭載されるエンジ
ンは、一般に中速回転域で出力トルクが大きく、高回転
になるにしたがって出力トルクが小さくなる。一方、燃
料消費率は、同図に示すように、中速回転域で良く、高
回転になるにしたがって悪くなる。さらに、建設機械に
搭載されるエンジンには、通常エンジン回転数を制御す
るためのＲＳＶガバナが付設されるが、かかるエンジン
においては、ＲＳＶガバナの特性上、ガバナレバー位置
（エンジンの目標回転数）を一定にした場合、負荷（可
変容量油圧ポンプの入力トルク）が小さくなるにしたが
って燃料消費率が悪くなる。一般に建設機械に搭載され
るエンジンの馬力は、当該建設機械の作業量、フロント
強度、ヒートバランス等を考慮して設定されるが、所要
の作業量に対応するエンジン出力馬力が得られる範囲で
あれば、できるだけエンジン回転数を低くした方が、燃
料消費率及びヒートバランスの改善、それに騒音の低減
等を図る上で好ましい。

【００１３】エンジンの出力馬力Ｐは、Ｃを定数、Ｔを
可変容量油圧ポンプの入力トルク、Ｎをエンジン回転数
としたとき、Ｐ＝Ｃ・Ｔ・Ｎの関係にあるから、エンジ
ン回転数Ｎを下げても、可変容量油圧ポンプの入力トル
クＴを大きくすれば、一定の馬力Ｐを確保することがで
きる。図７の例では、可変容量油圧ポンプの入力トルク
Ｔ₁，Ｔ₂（Ｔ₁＞Ｔ₂）及びエンジン回転数Ｎ₁，Ｎ₂（Ｎ
₁＜Ｎ₂）をＰ₀ ＝Ｃ・Ｔ₁・Ｎ₁＝Ｃ・Ｔ₂・Ｎ₂となるよ
うに設定することにより、Ｎ₂からＮ₁にエンジン回転数
を下げた場合にも所望のエンジン馬力Ｐ₀ を確保するこ
とができる。但し、エンジン回転数を低下すると、図８
に特性線Ａで示すように、エンジン回転数を高くした場
合（図８の特性線Ｂ）に比べて、低負荷時のポンプ流量
が少なくなる。

【００１４】しかしながら、通常作業時には、所望の作
業量が確保できれば、低負荷時におけるポンプ流量は少
なくて足りる。そこで、通常作業時には、低いエンジン
回転数と大きいポンプ入力トルクとを組み合わせた第１
のモードを割り当て、低負荷時に多量のポンプ流量が必
要な破砕等の作業時には、高いエンジン回転数と小さい
ポンプ入力トルクとを組み合わせた第２のモードを割り
当ててエンジン回転数及びポンプ入力トルクを制御すれ
ば、可変容量ポンプを大容量化したり、通常作業時にお
けるエンジン回転数を高めに設定することなく、低負荷
時に多量のポンプ流量が必要な破砕等の作業を行うこと
ができる。よって、多機能かつ高性能の建設機械を安価
に提供できると共に、通常作業時における燃料消費率を
良くすることができ、燃料消費率の改善に伴ってエンジ
ン冷却水への放熱量が小さくなるのでヒートバランスを
良くすることができ、さらには、エンジン回転数の低減
に伴って騒音を低減することができる。

【００１５】

【実施例】〈第１実施例〉図１〜図４により、本発明の第１実施例
を説明する。第１実施例に係る油圧建設機械は、選択さ
れたモード信号に応じてエンジン回転数に対応する出力
トルクを超えない範囲にポンプ入力トルクを制御する、
いわゆるスピードセンシングの制御量を変更することを
特徴とする。

【００１６】図１は本実施例に係る油圧建設機械の構成
図であって、１は可変容量油圧ポンプ、２７はこの可変
容量油圧ポンプを駆動するエンジンである。エンジン２
７の回転数は、ガバナ２７ａのガバナレバー２７ｂをパ
ルスモータ２８により回動することによって制御され
る。そして、このエンジン回転数に応じた可変容量油圧
ポンプ１の吐出油が走行用制御弁２を介して走行用油圧
モータ４に導かれるとともに、作業用制御弁２０を介し
て作業用油圧シリンダ２１に導かれる。

【００１７】この油圧建設機械には、図示しない前後進
切換弁、ペダルによって操作されるパイロット弁、それ
にパイロット油圧ポンプが備えられており、例えば前後
進切換弁を前進に切換えてパイロット弁のペダルを操作
すると、パイロット油圧ポンプからの吐出油が油圧パイ
ロット式の走行用制御弁２のパイロットポート２ａに導
かれ、該走行用制御弁２がパイロット油圧に応じたスト
ローク量で切換わる。これにより、可変容量油圧ポンプ
１からの吐出油が管路９１、圧力補償弁２３、走行用制
御弁２を経て走行用油圧モータ４に供給され、車両が走
行する。車両の速度は、上記ペダルの踏込量に依存す
る。

【００１８】また、この油圧建設機械には、図示しない
スローリターン弁が備えられており、走行中にペダルを
離すと、パイロット弁が圧油を遮断し、その出口ポート
がタンクと連通される。この結果、パイロットポート２
ａに作用していた圧油が前後進切換弁、スローリターン
弁、パイロット弁を介してタンクに戻る。このとき、ス
ローリターン弁の絞りによって戻り油が絞られるから、
パイロット式制御弁２は徐々に中立位置に切換わりなが
ら車両が徐々に減速されていく。

【００１９】さらにこの油圧建設機械には、図示しない
作業レバー及び減圧弁が備えられており、作業レバーを
操作すると、その操作量に応じて減圧弁で減圧された圧
力により油圧パイロット式の作業用制御弁２０が切換わ
り、可変容量油圧ポンプ１からの吐出油が管路９２、圧
力補償弁２４及び制御弁２０を介して作業用油圧シリン
ダ２１に導かれ、該作業用油圧シリンダ２１の伸縮によ
りブームなどの作業用アタッチメントが昇降する。ここ
で、圧力補償弁２３，２４は、走行用油圧モータ４と作
業用油圧シリンダ２１の作動を独立に補償させ、これら
にそれぞれの負荷圧よりも所定圧だけ高い圧力を可変容
量油圧ポンプ１から供給させるようにするものである。

【００２０】可変容量油圧ポンプ１の傾転角、すなわち
押除け容積は、レギュレータ、例えば傾転角制御装置４
０により制御される。傾転角制御装置４０は、エンジン
２７により駆動される油圧ポンプ４１と、一対の電磁弁
４２，４３と、電磁弁４２，４３の切換えに応じて油圧
ポンプ４１からの圧油によりピストン位置が制御される
サーボシリンダ４４とからなり、サーボシリンダ４４の
ピストン位置に応じて可変容量油圧ポンプ１の傾転角が
制御される。ここで、一対の電磁弁４２，４３はコント
ローラ５０により切換制御される。

【００２１】図中の符号５１は、可変容量油圧ポンプ１
の傾転角θｓを検出する傾転角センサ、５２は可変容量
油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｐを検出する圧力センサ、５
３はエンジン２７の回転数Ｎｒを検出する回転数セン
サ、５４は可変容量油圧ポンプ１の吐出圧力とアクチュ
エータの最大負荷圧力（可変容量油圧ポンプ１の負荷圧
力と油圧シリンダ２１の負荷圧力のうちの大きい方の値
であり、シャトル弁２９にて選択されたものである）と
の差圧、つまりロードセンシング差圧（以下、ＬＳ差
圧）ΔＰＬＳを検出する差圧センサである。また、５５
はガバナレバー２７ｂの回動量（制御回転数）Ｎθを検
出するポテンショメータであり、これらの各センサの検
出結果は、コントローラ５０に入力される。５７は燃料
レバー５７ａの手動操作に応じた回転数Ｘを指令する回
転数設定装置であり、その指令信号もコントローラ５０
に入力される。さらに、５８はモード選択手段、例えば
モード選択スイッチであり、エンジン回転数及びポンプ
入力トルクの組合せを、通常作業時に適した第１のモー
ドと、例えば破砕作業など低負荷時に大ポンプ流量が要
求される作業に適した第２のモードとに切換える。な
お、第１のモードは、低エンジン回転数と高ポンプ入力
トルクとの組合せからなり、第２のモードは、高エンジ
ン回転数と低ポンプ入力トルクとの組合せからなる。こ
の点については、後に図３及び図４を用いてさらに詳し
く説明する。このモード選択スイッチ５８の状態もコン
トローラ５０に入力される。

【００２２】コントローラ５０には、図２に示すような
ポンプ傾転角を制御するための傾転角制御回路６０が備
えられている。この制御回路６０は、ロードセンシング
制御部（以下、ＬＳ制御部）６１と、トルク制御部１０
０と、最小値選択部６３と、サーボ制御部６４とからな
る。

【００２３】ＬＳ制御部６１は、目標差圧ΔＰＬＳＲ
と、差圧センサ５４で検出されたＬＳ差圧ΔＰＬＳとの
偏差Δ（ＰＬＳ）を演算し、この偏差Δ（ＰＬＳ）から
目標値の変化量ΔθＬを演算し、これを積分してロード
センシング制御のための目標ポンプ傾転角θＬを求めて
出力する。

【００２４】トルク制御部１００は、目標トルクＴｐｏ
を演算する目標トルク演算部１０１と、目標トルク演算
部１０１で求められた目標トルクＴｐｏに圧力センサ５
２で検出されたポンプ吐出圧力Ｐｐの逆数を乗じて傾転
角演算を行う演算部１０２と、演算部１０２で求められ
た値θｐｓに一次遅れ要素のフィルタをかけて入力トル
ク制御のための目標ポンプ傾転角θＴを求める傾転角演
算部１０３とを有している。上記目標トルク演算部１０
１は、回転数センサ５３で検出されたエンジン回転数Ｎ
ｒと、ポテンショメータ５５で検出されたガバナレバー
位置（制御回転数）Ｎθとの偏差から補正トルクΔＴを
演算してスピードセンシングを行い、この偏差ΔＴから
エンジンストールを防止するための目標トルクＴｐｏを
演算する。

【００２５】図３は上記目標トルク演算部１０１の詳細
を示している。同図に示すように、本例の目標トルク演
算部１０１は、４つの関数発生器１０１ａ〜１０１ｄ
と、２つの切換器１０１ｅ，１０１ｆと、偏差器１０１
ｇと、補正トルク演算部１０１ｈと、加算器１０１ｉと
を有している。

【００２６】上記４つの関数発生器１０１ａ〜１０１ｄ
には、ポテンショメータ５５で検出された原動機のガバ
ナレバー位置Ｎθがそれぞれ入力される。第１の関数発
生器１０１ａは、入力されたガバナレバー位置Ｎθに応
じて図示の特性を有する第１の目標トルクＴｒ₁ を出力
する。これに対して、第２の関数発生器１０１ｂは、入
力されたガバナレバー位置Ｎθが予め定められた値以上
になったとき、図示のように上記第１の目標トルクＴｒ
₁ よりも大きな第２の目標トルクＴｒ₂ を出力する。ま
た、第３の関数発生器１０１ｃは、入力されたガバナレ
バー位置Ｎθに応じて図示の特性を有する第１の基準回
転数Ｎｓ₁ を出力する。これに対して、第４の関数発生
器１０１ｄは、入力されたガバナレバー位置Ｎθに応じ
て、図示のように上記第１の基準回転数Ｎｓ₁ よりも常
に大きな第２の基準回転数Ｎｓ₂を出力する。

【００２７】第１の切換器１０１ｅ及び第２の切換器１
０１ｆは、モード選択スイッチ５８が通常作業に適した
第１のモード側に切換えられたとき、共に接点ａ側に切
換えられ、モード選択スイッチ５８が例えば破砕作業な
ど低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業に適した第
２のモード側に切換えられたとき、共に接点ｂ側に切換
えられる。したがって、モード選択スイッチ５８が上記
第１のモード側に切換えられたときには、第２の関数発
生器１０１ｂからの第２の目標トルクＴｒ₂ と第４の関
数発生器１０１ｄからの第２の基準回転数Ｎｓ₂ との組
合せが第１の切換器１０１ｅ及び第２の切換器１０１ｆ
から取り出され、またモード選択スイッチ５８が上記第
２のモード側に切換えられたときには、第１の関数発生
器１０１ａからの第１の目標トルクＴｒ₁ と第３の関数
発生器１０１ｃからの第１の基準回転数Ｎｓ₁ との組合
せが第１の切換器１０１ｅ及び第２の切換器１０１ｆか
ら取り出される。

【００２８】偏差器１０１ｇは、上記第２の切換器１０
１ｆによって選択された第１の基準回転数Ｎｓ₁ 又は第
２の基準回転数Ｎｓ₂ と、回転数センサ５３にて検出さ
れたエンジンの実際の回転数Ｎｒとの偏差ΔＮ（Ｎｒ−
Ｎｓ₁又はＮｒ−Ｎｓ₂）を求める。補正トルク演算部１
０１ｈは、この回転数偏差ΔＮに応じて図示の特性から
補正トルクΔＴを求める。この特性によれば、回転数偏
差ΔＮが正のときには補正トルクも正になり、回転数偏
差ΔＮが負のときには補正トルクも負になり、また、｜
ΔＮ｜の増加にしたがって補正トルク｜ΔＴ｜が増加す
る。

【００２９】加算器１０１ｉは、上記第１の切換器１０
１ｅによって選択された第１の目標トルクＴｒ₁ 又は第
２の目標トルクＴｒ₂ に上記補正トルク演算部１０１ｈ
にて求められた補正トルクΔＴを加算し、その値を目標
トルク指令値Ｔｐｏとして出力する。以上が目標トルク
演算部１０１の構成である。そして、上述したように、
演算部１０２にてこの目標トルク指令値Ｔｐｏに圧力セ
ンサ５２で検出されたポンプ吐出圧力Ｐｐの逆数を乗じ
て傾転角演算を行い、さらに傾転角演算部１０３にて演
算部１０２からの出力値θｐｓに一次遅れ要素のフィル
タをかけて入力トルク制御のための目標ポンプ傾転角θ
Ｔが求められる。

【００３０】また、図２において、最小値選択部６３
は、上記ＬＳ制御部６１及びトルク制御部１００からの
２つの目標傾転角θＬ，θＴのうち小さい方の値を傾転
角指令値θｒとして選択し、サーボ制御部６４に出力す
る。サーボ制御部６４は、選択された傾転角指令値θｒ
と、傾転角センサ５１により検出された傾転角フィード
バック値θｓとを比較し、ポンプ傾転角θｓが傾転角指
令値θｒに一致するように傾転角制御装置４０の電磁弁
４２，４３を制御する。

【００３１】ここで、上記ＬＳ制御部６１によるロード
センシング制御によれば、ＬＳ差圧が一定値になるよう
に可変容量油圧ポンプ１の押除け容積が制御され、上記
ポンプ圧がロードセンシング圧よりも所定の目標値だけ
高く保持されるので、ポンプ吐出流量が制御弁２又は２
０の要求流量になるようにポンプ傾転角が制御され、余
分な流量を吐出することがなく、絞り損失による無駄が
なくなり、燃費及び操作性の向上が図れる。また、トル
ク制御部１００による入力トルク制御によれば、可変容
量油圧ポンプ１のトルクがエンジン２７の出力トルクの
範囲内に保持され、エンジン２７に過負荷が作用するの
が防止される。

【００３２】また、上記コントローラ５０には、図４に
示すエンジン回転数を制御するためのエンジン回転数制
御回路７０が設けられている。同図に示すように、本例
のエンジン回転数制御回路７０は、３つの関数発生器７
１，７２，７８と、切り換え器７４と、偏差器７７とを
有している。

【００３３】関数発生器７１，７２には、回転数設定装
置５７から送られてくる回転数指令値（燃料レバー５７
ａの操作量）Ｘがそれぞれ入力される。第１の関数発生
器７１は、入力された燃料レバー５７ａの操作量Ｘに応
じて図示の特性を有する第１の目標回転数Ｎｘ₁ を出力
する。これに対して、第２の関数発生器７２は、入力さ
れた燃料レバー５７ａの操作量Ｘが予め定められた値以
上になったとき、図示のように上記第１の目標回転数Ｎ
ｘ₁ よりも低い第２の目標回転数Ｎｘ₂ を出力する。

【００３４】切換器７４は、モード選択スイッチ５８が
通常作業に適した第１のモード側に切換えられたとき接
点ａ側に切換えられ、モード選択スイッチ５８が破砕作
業などの低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業に適
した第２のモード側に切換えられたとき接点ｂ側に切換
えられる。したがって、モード選択スイッチ５８が上記
第１のモード側に切換えられたときには、第２の関数発
生器７２から第２の目標回転数Ｎｘ₂ が切換器７４から
取り出され、またモード選択スイッチ５８が上記第２の
モード側に切換えられたときには、第１の関数発生器７
１から第１の目標回転数Ｎｘ₁ が切換器７４から取り出
される。

【００３５】偏差器７７は、上記切換器７４から取り出
された第１の目標回転数Ｎｘ₁ 又は第２の目標回転数Ｎ
ｘ₂ と、ガバナレバー位置Ｎθとの偏差を求める。第３
の関数発生器７８は、偏差器７７より出力された偏差Δ
Ｎが正側の所定値以上のときにはパルスモータ２８に正
回転方向の信号を与え、また、偏差ΔＮが負側の所定値
以下のときにはパルスモータ２８に逆回転方向の信号を
与える。

【００３６】上記目標トルク演算部１０１に備えられた
４つの関数発生器１０１ａ〜１０１ｄ及び上記エンジン
回転数制御回路７０に備えられた２つの関数発生器７
１，７２は、作業モードに応じた最適なポンプ入力トル
クとエンジン回転数とを設定するためのモード設定手段
を構成する。なお、上記の各関数発生器に予め記憶され
るデータは、モード選択スイッチ５８によっていずれの
モードが選択された場合にも、通常作業を行うに際して
同じ作業量が得られるようにするため、上記第１のモー
ドに切り換えられたときの上記可変容量油圧ポンプ１の
入力馬力と、上記第２のモードに切り換えられたときの
上記可変容量油圧ポンプ１の入力馬力とがほぼ等しくな
るように設定することが好ましい。

【００３７】以下、上記のように構成された本実施例に
係る油圧建設機械の動作について説明する。

【００３８】エンジン２７が起動された状態で、モード
選択スイッチ５８が通常作業に適した第１のモード側に
切換えられると、目標トルク演算部１０１に備えられた
切換器１０１ｅ，１０１ｆが共に接点ａ側に切換わり、
第２の関数発生器１０１ｂから第１の関数発生器１０１
ａに設定された第１の目標トルクＴｒ₁ よりも大きな第
２の目標トルクＴｒ₂ が取り出されると共に、第４の関
数発生器１０１ｄから第３の関数発生器１０１ｃに設定
された第１の基準回転数Ｎｓ₁ よりも大きな第２の基準
回転数Ｎｓ₂ が取り出される。また、これと同時に、エ
ンジン回転数制御回路７０に備えられた切換器７４も接
点ａ側に切換わり、第２の関数発生器７２から第１の関
数発生器７１に設定された第１の目標回転数Ｎｘ₁ より
も低い第２の目標回転数Ｎｘ₂ が取り出される。

【００３９】目標トルク演算部１０１は、選択された第
２の目標トルクＴｒ₂ 及び第２の基準回転数Ｎｓ₂ から
目標トルク指令値Ｔｐｏを演算するが、Ｔｒ₂ ＞Ｔｒ
₁ ，Ｎｓ₂ ＞Ｎｓ₁ の関係にあるのでＴｐｏの演算値が
大きくなり、したがって可変容量油圧ポンプ１の入力ト
ルクが大きくなる。一方、エンジン回転数制御回路７０
は、第２の関数発生器７２から取り出された第２の目標
回転数Ｎｘ₂ からパルスモータ２８の回転信号を求める
が、Ｎｘ₂ ＜Ｎｘ₁ の関係にあるので、現在のガバナレ
バー位置Ｎθが大きい場合には、エンジン回転数の偏差
ΔＮが大きくかつそれが負の値となり、その偏差ΔＮが
第３の関数発生器７８の不感帯を超える値である場合に
は、パルスモータ２８に逆回転の信号が供給されてエン
ジン回転数が低下する。また、現在のガバナレバー位置
Ｎθが小さい場合には、エンジン回転数の偏差ΔＮが小
さく、その偏差ΔＮが第３の関数発生器７８の不感帯内
の値になる場合には、エンジン回転数が当該低回転数に
保たれる。よって、可変容量油圧ポンプ１の入力トルク
が大きく、かつエンジン回転数が低いという通常作業に
適したモードになる。

【００４０】これに対して、モード選択スイッチ５８が
低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業に適した第２
のモード側に切換えられると、目標トルク演算部１０１
に備えられた切換器１０１ｅ，１０１ｆが共に接点ｂ側
に切換わり、第１の関数発生器１０１ａから第２の関数
発生器１０１ｂに設定された第２の目標トルクＴｒ₂よ
りも小さな第１の目標トルクＴｒ₁ が取り出されると共
に、第３の関数発生器１０１ｃから第４の関数発生器１
０１ｄに設定された第２の基準回転数Ｎｓ₂ よりも小さ
な第１の基準回転数Ｎｓ₁ が取り出される。また、これ
と同時に、エンジン回転数制御回路７０に備えられた切
換器７４も接点ｂ側に切換わり、第１の関数発生器７１
から第２の関数発生器７２に設定された第２の目標回転
数Ｎｘ₂よりも高い第１の目標回転数Ｎｘ₁ が取り出さ
れる。

【００４１】この場合には、目標トルク演算部１０１で
演算される目標トルク指令値Ｔｐｏは、Ｔｒ₂ ＞Ｔｒ
₁ ，Ｎｓ₂ ＞Ｎｓ₁ の関係からモード選択スイッチ５
８が通常作業に適した第１のモード側に切換えられた場
合に比べて小さくなるために、可変容量油圧ポンプ１の
入力トルクが小さくなる。一方、エンジン回転数制御回
路７０は、第１の関数発生器７１から取り出された第１
の目標回転数Ｎｘ₁ からパルスモータ２８の回転信号を
求めるが、Ｎｘ₂ ＜Ｎｘ₁ の関係にあるので、現在のガ
バナレバー位置Ｎθが大きい場合にはエンジン回転数の
偏差ΔＮが小さく、その偏差ΔＮが第３の関数発生器７
８の不感帯内の値にある場合には、エンジン回転数が当
該高回転数に保たれる。また、現在のガバナレバー位置
Ｎθが小さい場合には、エンジン回転数の偏差ΔＮが大
きくかつそれが正の値となり、その偏差ΔＮが第３の関
数発生器７８の不感帯を超える値である場合には、パル
スモータ２８に逆回転の信号が供給されてエンジン回転
数が上昇する。よって、可変容量油圧ポンプ１の入力ト
ルクが小さく、かつエンジン回転数が高いという低負荷
時に大ポンプ流量が要求される作業に適したモードにな
る。

【００４２】したがって、本実施例の油圧建設機械は、
可変容量ポンプ１を大容量化したり通常作業時における
エンジン回転数を高めに設定することなく、低負荷時に
多量のポンプ流量が必要な破砕等の作業を行うことがで
き、多機能かつ高性能の建設機械を安価に提供できると
共に、通常作業時における燃料消費率の低減、ヒートバ
ランスの改善、それに騒音を低減等を図ることができ
る。

【００４３】〈第２実施例〉次に、図５により、本発明
の第２実施例を説明する。第２実施例に係る油圧建設機
械は、ガバナレバー位置（目標回転数；ポテンショメー
タ５５の出力信号）に応じて入力トルク制御の際のスピ
ードセンシング特性を変更するようにしたことを特徴と
する。

【００４４】図５は本実施例に係る油圧建設機械に備え
られる目標トルク演算部の構成図であって、同図に示す
ように、本例の目標トルク演算部１１１は、２つの関数
発生器１１１ａ，１１１ｂと、偏差器１１１ｃと、補正
トルク演算部１１１ｄと、加算器１１１ｅとを有してい
る。

【００４５】上記２つの関数発生器１１１ａ，１１１ｂ
には、ポテンショメータ５５で検出されたガバナレバー
位置Ｎθがそれぞれ入力される。第１の関数発生器１１
１ａは、入力されたガバナレバー位置Ｎθに応じて図示
の特性を有する目標トルクＴｒを出力する。これに対し
て、第２の関数発生器１１１ｂは、入力されたガバナレ
バー位置Ｎθに応じて図示の特性を有する基準回転数Ｎ
ｓを出力する。すなわち、ガバナレバー位置Ｎθの値が
予め定められた特定の値よりも大きい場合には、第１の
関数発生器１１１ａから出力される目標トルクＴｒが大
きくなり、かつ第２の関数発生器１１１ｂから出力され
る基準回転数Ｎｓも大きくなる。これに対して、ガバナ
レバー位置Ｎθの値が予め定められた特定の値よりも小
さい場合には、第１の関数発生器１１１ａから出力され
る目標トルクＴｒが小さくなり、かつ第２の関数発生器
１１１ｂから出力される基準回転数Ｎｓも小さくなる。

【００４６】したがって、ガバナレバー位置Ｎθの値が
上記特定の値よりも大きい場合には、第１実施例の油圧
建設機械において、モード選択スイッチ５８が通常作業
に適した第１のモード側に切換えられた場合と同様に、
目標トルク演算部１１１から出力される目標トルクＴｐ
ｏが大きくなって可変容量油圧ポンプ１の入力トルクが
大きくなり、反対にガバナレバー位置Ｎθの値が上記特
定の値よりも小さい場合には、第１実施例の油圧建設機
械において、モード選択スイッチ５８が低負荷時に大ポ
ンプ流量が要求される作業に適した第２のモード側に切
換えられた場合と同様に、目標トルク演算部１１１から
出力される目標トルクＴｐｏが小さくなって可変容量油
圧ポンプ１の入力トルクが小さくなる。

【００４７】その他の部分については、前出の図１、図
２、図４に示される装置と同様に構成される。すなわ
ち、コントローラ５０に備えられたエンジン回転数制御
回路７０（図４参照）からは、モード選択スイッチ５８
が通常作業時に適した第１のモード側に切換えられたと
き、第２の関数発生器７２から第１の関数発生器７１に
設定された第１の目標回転数Ｎｘ₁ よりも低い第２の目
標回転数Ｎｘ₂ が取り出され、エンジン回転数が低く保
たれる。一方、モード選択スイッチ５８が破砕作業など
の低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業に適した第
２のモード側に切換えられたときには、エンジン回転数
制御回路７０から第１の関数発生器７１から第２の関数
発生器７２に設定された第２の目標回転数Ｎｘ₂ よりも
高い第１の目標回転数Ｎｘ₁ が取り出され、エンジン回
転数が高く保たれる。

【００４８】よって、ガバナレバー位置Ｎθの値を上記
特定の値よりも大きく設定すると共に、モード選択スイ
ッチ５８を第１のモード側に切換えることによって、可
変容量油圧ポンプ１の入力トルクが大きくかつエンジン
回転数が低いという通常作業に適したモードになる。ま
た、ガバナレバー位置Ｎθの値を上記特定の値よりも小
さく設定すると共に、モード選択スイッチ５８を第２の
モード側に切換えることによって、可変容量油圧ポンプ
１の入力トルクが小さくかつエンジン回転数が高いとい
う低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業に適したモ
ードになり、上記第１実施例に係る油圧建設機械と同様
の効果を奏することができる。

【００４９】〈第３実施例〉本実施例は、図６に示すよ
うに、低負荷時に多量のポンポ吐出流量が要求される作
業を検出する作業検出手段を設け、自動的に第１のモー
ド又は第２のモードのいずれかを選択するようにしたこ
とを特徴とする。

【００５０】作業検出手段は、バケット用油圧シリンダ
２１ａへの圧油の流れを制御する制御弁２０ａの一方の
パイロットポート２０ｃに供給されるパイロット圧が、
所定値以上となったときにオン信号を出力する圧力スイ
ッチ１０１で、モード選択スイッチ５８に代え、圧力ス
イッチ１０１からの信号をコントローラ５０に入力する
ようになっている。それ以外は、前述した第１実施例と
同様に構成される。なお、パイロットポート２０ｃに所
定値以上のパイロット圧が供給された場合、制御弁２０
ａは図６の左方側に弁位置を変え、バケット用油圧シリ
ンダ２１ａのボトム側に圧油を導き、図示しないバケッ
トをクラウド側に動作させる。

【００５１】コントローラ５０は、圧力スイッチ１０１
からの信号に応じて、通常作業に適した第１のモード、
あるいは低負荷時に大ポンプ流量が要求される第２のモ
ードを選択し、それに応じたポンプ入力トルク及びエン
ジン回転数を出力する。前述したように、バケットクラ
ウド作業時には、通常、低負荷であっても動作速度を速
めるために多量のポンプ流量が必要となり、コントロー
ラ５０は、圧力スイッチ１０１からの信号がオンの場合
には第２のモードを、オフの場合には第１のモードを選
択する。したがって、上記第１及び第２実施例に係る油
圧建設機械と同様の効果を自動的に発揮させることがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
通常作業時には、低いエンジン回転数と大きいポンプ入
力トルクとを組み合わせた第１のモードを割り当て、低
負荷時に多量のポンプ流量が必要な破砕等の作業時に
は、高いエンジン回転数と小さいポンプ入力トルクとを
組み合わせた第２のモードを割り当ててエンジン回転数
及びポンプ入力トルクを制御するようにしたので、可変
容量ポンプを大容量化したり、通常作業時におけるエン
ジン回転数を高めに設定することなく、低負荷時に多量
のポンプ流量が必要な破砕等の作業を行うことができ
る。よって、多機能かつ高性能の建設機械を安価に提供
できると共に、通常作業時における燃料消費率を良くす
ることができ、燃料消費率の改善に伴ってエンジン冷却
水への放熱量が小さくなるためにヒートバランスを良く
することができ、さらには、エンジン回転数の低減に伴
って騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る油圧建設機械の構成図であ
る。

【図２】第１実施例に係る油圧建設機械に備えられる傾
転角制御回路の回路図である。

【図３】第１実施例に係る目標トルク演算部の回路図で
ある。

【図４】第１実施例に係る油圧建設機械に備えられるエ
ンジン回転数制御回路の回路図である。

【図５】第２実施例に係る目標トルク演算部の回路図で
ある。

【図６】第３実施例に係る油圧建設機械の構成図であ
る。

【図７】油圧建設機械に搭載されるエンジンの特性図で
ある。

【図８】油圧建設機械に搭載される可変容量油圧ポンプ
の特性図である。

【符号の説明】

１可変容量油圧ポンプ４，２１アクチュエータ２７エンジン２７ａガバナ２７ｂガバナレバー４０傾転角制御装置４４レギュレータ５０コントローラ５５モード選択スイッチ６０傾転角制御回路７０エンジン回転数制御回路７１，７２，７８関数発生器７４切換器７７偏差器１００トルク制御部１０１目標トルク演算部１０１ａ〜１０１ｄ関数発生器１０１ｅ，１０１ｆ切換器１０１ｇ偏差器１０１ｈ補正トルク演算部１０１ｉ加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０４Ｂ 49/00 ３４１Ｆ１５Ｂ 11/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、該エンジンの回転速度を制
御する回転制御装置と、上記エンジンにて駆動される可
変容量油圧ポンプと、該可変容量油圧ポンプの入力トル
クを設定するレギュレータと、上記可変容量油圧ポンプ
から吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータ
とを備えた油圧建設機械において、第１のエンジン回転数と第１のポンプ入力トルクとを組
み合わせた第１のモードを設定すると共に、上記第１の
エンジン回転数よりも高い第２のエンジン回転数と上記
第１のポンプ入力トルクよりも小さい第２のポンプ入力
トルクとを組み合わせた第２のモードを設定するモード
設定手段と、該モード設定手段に設定された上記第１の
モード又は上記第２のモードを選択し、選択したモード
に応じたエンジン回転数信号及びポンプ入力トルク信号
を出力するモード選択手段とを備えたことを特徴とする
油圧建設機械。
【請求項２】請求項１に記載の油圧建設機械におい
て、上記モード選択手段は、低負荷時に多量のポンプ吐
出流量が要求される作業を行う際には上記第２のモード
を選択し、それ以外の通常作業時には上記第１のモード
を選択することを特徴とする油圧建設機械。
【請求項３】請求項２に記載の油圧建設機械におい
て、低負荷時に多量のポンプ吐出流量が要求される作業
を検出する作業検出手段を設け、上記モード選択手段は
上記作業検出手段からの信号に応じ、上記第１のモード
又は第２のモードのいずれかのモードを選択することを
特徴とする油圧建設機械。
【請求項４】請求項１又は２に記載の油圧建設機械に
おいて、操作者によって操作されるモード選択スイッチ
を設け、上記モード選択手段は上記モード選択スイッチ
からの信号に応じ、上記第１のモード又は第２のモード
のいずれかのモードを選択することを特徴とする油圧建
設機械。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の油圧建
設機械において、エンジンの目標回転数を設定する手段
と、この目標回転数設定手段の操作量を検出する目標回
転数設定手段の操作量検出手段を設け、上記エンジン回
転数は上記操作量検出信号に応じて、上記第１のモード
又は第２のモードに対応する各々の特性で制御するよう
にしたことを特徴とする油圧建設機械。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の油圧建
設機械において、エンジンの目標回転数を検出する目標
回転数検出手段と、実際のエンジン回転数を検出する実
回転数検出手段と、上記目標回転数と実回転数との回転
数偏差に応じ、上記ポンプ入力トルクを補正する補正手
段とを設け、上記第１のモード又は第２のモードに対応
して、このポンプ入力トルクの補正量を変更することを
特徴とする油圧建設機械。
【請求項７】請求項６に記載の油圧建設機械におい
て、上記モード設定手段には、上記第１のモード及び第
２のモードとも、上記エンジンの目標回転数が所定回転
数以上の領域で上記ポンプ入力トルクが小さくなるよう
に設定したことを特徴とする油圧建設機械。
【請求項８】請求項６又は７に記載の油圧建設機械に
おいて、上記モード設定手段には、上記エンジンの目標
回転数に対応するエンジンの出力トルクを超えない範囲
で上記ポンプ入力トルクを設定したことを特徴とする油
圧建設機械。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の油圧建
設機械において、上記モード設定手段には、上記第１の
モードが選択されたときの上記可変容量油圧ポンプの入
力馬力と、上記第２のモードが選択されたときの上記可
変容量油圧ポンプの入力馬力とがほぼ等しくなるよう
に、上記エンジン回転数及びポンプ入力トルクが設定さ
れることを特徴とする油圧建設機械。