JP2002023801A

JP2002023801A - 油圧建設機械の馬力制御装置

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Publication number: JP2002023801A
Application number: JP2000204931A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Owada; 義宜大和田; Shinji Akino; 真司秋野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】回転数センサによるエンジン回転数の検出が
不能となった場合でもほぼ通常と同様の作業が行えるよ
うにする。【解決手段】原動機１により駆動される油圧ポンプ２
と、原動機１の回転数を検出する回転数センサ２３とを
有し、回転数センサ２３の検出出力に基づいて油圧ポン
プ２の吸収馬力を制御する馬力制御装置において、回転
数センサ２３とは別に設けられ、原動機１の回転数に相
応する信号を出力する信号出力手段２２と、緊急指令を
出力する緊急指令手段２４と、緊急指令が非出力のとき
は回転数センサ２３の検出結果に基づいて油圧ポンプ２
の吸収馬力を制御し、緊急指令が出力されると信号出力
手段２２の出力信号に基づいて油圧ポンプ２の吸収馬力
を制御する馬力制御手段２１とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原動機回転数に基
づいて油圧ポンプの吸収馬力を制御する油圧建設機械の
馬力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン（原動機）により駆動される可
変容量油圧ポンプを有し、エンジンの回転数を回転数セ
ンサにて検出し、その検出出力に基づいて可変容量油圧
ポンプの傾転角を調節しポンプの吸収馬力を制御する建
設機械が知られている。この種の建設機械では、エンス
トを防止するために、エンジン回転数が所定回転数を下
回ると自動的に油圧ポンプの傾転角を最小に設定し、エ
ンジン負荷を軽減するようにしている。しかし、回転数
センサが故障したり、あるいは断線等の原因でエンジン
の回転数が検出不能になると、制御系がエンジン回転数
を「０」と認識するため、実際には回転数が所定値以上
であるにも拘わらずポンプ傾転角が最小に制限され、実
質的に作業ができなくなるという不都合がある。

【０００３】この問題を解決した建設機械として、回転
数センサの故障が検出されると、エンジン回転数に関係
なく一定の電流をポンプレギュレータに出力し、可変容
量油圧ポンプの吸収トルクをエンジンの定格トルクより
も所定量低い値に設定するものがある（特開平１１−１
８２４４３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の装置では、
回転数センサが故障しても一応は作業を行うことができ
るが、エンジン回転数がポンプ傾転制御に全く反映され
なくなるため、ポンプ吸収トルクをエンジン回転数に応
じた適切な値に設定することができず、作業に支障を来
すおそれがある。すなわち、従来の構成では回転数セン
サが故障した場合に通常と同様の作業は行えない。

【０００５】本発明の目的は、回転数センサによるエン
ジン回転数の検出が不能となった場合でもほぼ通常と同
様の作業が行えるようにした油圧建設機械の馬力制御装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応づけて説明すると、本発明は、原動機１により駆
動される油圧ポンプ２と、原動機１の回転数を検出する
回転数センサ２３とを有し、回転数センサ２３の検出出
力に基づいて油圧ポンプ２の吸収馬力を制御する油圧建
設機械の馬力制御装置に適用される。そして、回転数セ
ンサ２３とは別に設けられ、原動機１の回転数に相応す
る信号を出力する信号出力手段２２と、緊急指令を出力
する緊急指令手段２４と、緊急指令が非出力のときは回
転数センサ２３の検出結果に基づいて油圧ポンプ２の吸
収馬力を制御し、緊急指令が出力されると信号出力手段
２２の出力信号に基づいて油圧ポンプ２の吸収馬力を制
御する馬力制御手段２１とを具備し、これにより上記問
題点を解決する。請求項２，３の発明は、緊急指令手段
として、操作されることによって緊急指令を出力する操
作手段２４を用いたものである。特に請求項３の発明
は、回転数センサ２３の出力が信頼できるか否かを判定
する判定手段と、判定手段により信頼できないと判定さ
れた場合にその旨を報知する報知手段とを更に備えたも
のである。請求項４の発明は、回転数センサ２３の出力
が信頼できるか否かを判定し、信頼できないと判定した
場合に緊急指令を出力するようにしたものである。請求
項５の発明は、回転数制御のために回転数設定操作部材
の操作量に応じた信号を出力する操作量検出手段２２
を、信号出力手段として用いたものである。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図５により本発明の一実施
の形態を説明する。図１は本実施形態における油圧建設
機械の構成図であり、エンジン１により駆動される可変
容量油圧ポンプ２の吐出油は、コントロールバルブ３
Ａ，３Ｂを介して作業用油圧アクチュエータ４Ａ，４Ｂ
に導かれる。コントロールバルブ３Ａ，３Ｂは、パイロ
ット油圧源５およびパイロット弁６Ａ，６Ｂなどから成
るパイロット油圧回路により切換操作される。すなわ
ち、パイロット弁６Ａ，６Ｂを操作すると、パイロット
油圧源５の吐出圧力がパイロット弁６Ａ，６Ｂで減圧さ
れ、その二次圧（パイロット圧力）がコントロールバル
ブ３Ａ，３Ｂのパイロットポートにそれぞれ作用し、コ
ントロールバルブ３Ａ，３Ｂが切換えられる。これによ
り油圧ポンプ２の吐出油がアクチュエータ４Ａ，４Ｂに
導かれ、アクチュエータ４Ａ，４Ｂが駆動される。また
パイロット油圧回路には、最大パイロット圧力を選択す
るシャトル弁ユニット７が設けられている。

【０００９】可変容量油圧ポンプ２はレギュレータ１１
によってその傾転角が制御される。レギュレータ１１の
Ｐｉポートには、上述したシャトル弁ユニット７の選択
圧力が電磁弁１４を介して入力可能とされ、そのＰｉ圧
力に基づいて図２に示すようにポンプ傾転角が増減され
る。電磁弁１４は、シャトル弁ユニット７の選択圧力を
Ｐｉポートに導く連通位置と、Ｐｉポートをタンクに連
通させる遮断位置とに切換可能とされる。

【００１０】また、レギュレータ１１には油圧ポンプ２
の吐出圧力がフィードバックされ、その吐出圧力に基づ
いて図３に示すようにポンプ２の吸収馬力が制御され
る。この馬力制御は、ポンプ吐出圧力とポンプ傾転とで
決定される負荷がエンジン出力を上回らないようにポン
プ傾転を制御するものである。図３には複数の馬力線図
が描かれているが、これはレギュレータ１１のポートＰ
Ｇ，ＰＺに導かれる圧力に応じて出力馬力が変更可能な
ことを示している。

【００１１】電磁弁１２，１３は、上記パイロット油圧
源５の吐出圧力をレギュレータ１１のＰＧポート，ＰＺ
ポートに導く連通位置と、これらのポートをタンクに連
通する遮断位置とに切換可能とされる。これらの電磁弁
１２，１３および上述の電磁弁１４は、コントローラ２
１からの切換信号によって切換わる。コントローラ２１
は、回転数センサ（パルスセンサ）２３の検出出力をハ
ーネス５０を介して入し、その入力値に基づいてエンジ
ン回転数を演算する。そして、その演算結果に基づいて
後述するように電磁弁１２〜１４を切換制御する。

【００１２】またコントローラ２１には、スロットルセ
ンサ２２と、緊急回転数設定スイッチ２４と、ランプ２
５とが接続されている。スロットルセンサ２２は、エン
ジン回転数制御の入力値として、不図示のエンジン回転
数設定操作部材（例えば、レバー，ダイアル，スイッチ
等）の操作量を検出しコントローラ２１に入力する。緊
急回転数設定スイッチ２４は、後述する緊急制御を開始
させるときに操作されるものであり、またランプ２５は
緊急制御中であることを報知すべく点灯される。

【００１３】次に、コントローラ２１による制御を説明
する。＜エンジン回転数制御＞コントローラ２１は、スロット
ルセンサ２２の検出出力に基づいて、上記回転数設定操
作部材の操作量に応じたエンジン目標回転数を演算し、
その目標回転数となるようにエンジン回転数制御を行
う。

【００１４】＜馬力制御＞緊急回転数設定スイッチ２４
がオフのとき、コントローラ２１は回転数センサ２３の
検出出力を逐次読み込んでエンジン回転数Ｎを演算し、
その演算値に応じて以下のような馬力制御を行う。（１）回転数Ｎが図４のＣ〜Ｄの範囲（最高範囲）に含
まれるとき、コントローラ２１は電磁弁１２，１４を連
通、電磁弁１３を遮断とする。これによりパイロット油
圧源５の吐出圧力（パイロット圧）がレギュレータ１１
のＰＺポートに入力され、レギュレータ１１は図３のＳ
Ｐ線に沿って油圧ポンプ２の馬力制御を行う。（２）回転数ＮがＢ〜Ｃの範囲に含まれるとき、コント
ローラ２１は電磁弁１２，１３を遮断、電磁弁１４を連
通とする。これによりレギュレータ１１は図３のＰ線に
沿って油圧ポンプ２の馬力制御を行う。（３）回転数ＮがＡ〜Ｂの範囲に含まれるとき、コント
ローラ２１は電磁弁１２を遮断、電磁弁１３，１４を連
通とする。これによりパイロット圧がレギュレータ１１
のＰＧポートに入力され、レギュレータ１１は図３のＥ
線に沿って油圧ポンプ２の馬力制御を行う。（４）回転数ＮがＡよりも小さい場合、コントローラ２
１はエンスト防止のために電磁弁１４を遮断位置に切換
える。これによりレギュレータ１１のＰｉポートがタン
クと連通し、レギュレータ１１への操作圧力が解除され
るので、ポンプ傾転は最小に固定される。その結果、エ
ンジン１への負荷が軽減され、エンストが防止される。

【００１５】＜緊急制御＞ところで、例えば回転数セン
サ２３が故障して作動不能となったり、センサそのもの
は正常であるがハーネス５０が断線したりすると、セン
サ２３の検出値が入力されないためコントローラ２１は
エンジン回転数が「０」と認識する。この場合は、上記
（４）の制御が行われるためポンプ傾転は最小となり、
実質的に作業は不能となる。しかし、エンジン１や油圧
回路、また他の制御系に不具合が生じたわけではないか
ら、コントローラ２１がエンジン回転数を認識できさえ
すれば作業は続行可能である。かかる状況をオペレータ
が察知して緊急回転数設定スイッチ２４をオンすると、
コントローラ２１はランプ２５を点灯させて緊急制御で
ある旨を報知し、以降はスロットルセンサ２２の検出出
力に基づいて馬力制御を行う。すなわち、回転数センサ
２３の出力に代えてスロットルセンサ２２の検出出力を
読み込み、その検出出力から推定した回転数を上述した
馬力制御用の回転数Ｎとし、これに基づいて上記（１）
〜（４）の制御を行う。

【００１６】ここで、スロットルセンサ２２の出力信号
は目標回転数演算の元になる信号であり、実際のエンジ
ン回転数に相応する信号である。したがって、このセン
サ２２の出力信号によって推定される回転数は、回転数
センサ２３による実測値ほどではないにせよ実回転数に
近い値となる。したがって、その推定回転数に基づいて
馬力制御を行うことにより、通常時とほぼ同等の作業を
行うことができる。

【００１７】上述の動作を実現するためのフローチャー
トを図５に示す。コントローラ２１は、緊急回転数設定
スイッチ２４の状態を判定し（ステップＳ１）、オフで
あればランプ２５を消灯し（ステップＳ２）、回転数セ
ンサ２３の出力を読み込み（ステップＳ３）、読み込ん
だ値に基づいてエンジン回転数を演算する（ステップＳ
４）。この演算値が馬力制御用の回転数Ｎとして設定さ
れる。一方、緊急回転数設定スイッチ２４がオンであれ
ば、ランプ２５を点灯し（ステップＳ５）、スロットル
センサ２２の出力を読み込み（ステップＳ６）、読み込
んだ値に基づいてエンジン回転数を推定する（ステップ
Ｓ７）。この推定値が馬力制御用の回転数Ｎとして設定
される。ステップＳ８では、設定された回転数Ｎに基づ
いて上記（１）〜（４）に示した馬力制御を行う。なお
緊急制御の場合には、安全性を見込んで、スロットルセ
ンサ２２の出力から推定された回転数よりも一定量低い
値を制御用の回転数Ｎとして設定してもよい。

【００１８】以上の実施形態において、エンジン１が原
動機を、スロットルセンサ２２が信号出力手段および操
作量検出手段を、緊急回転数設定スイッチ２４が緊急指
令手段を、コントローラ２１が馬力制御手段をそれぞれ
構成する。また緊急回転数設定スイッチ２４のオンが緊
急指令の出力に相当する。

【００１９】以上では、回転数センサ２３の故障の有無
をオペレータが判断する例を示したが、コントローラ２
１が故障判定（回転数センサ２３の出力が信頼できるか
否かの判定）を行うようにしてもよい。これを実現する
には、例えばオルタネータの出力電圧をモニタし、発電
中であるにも拘わらず回転数センサ２３からの入力値が
ゼロの場合に故障（回転数センサ２３の出力が信頼でき
ない）と判断するようにすればよい。あるいは回転数セ
ンサ２３の出力がゼロで、かつスロットルセンサ２２の
出力が所定値以上の場合に故障と判定するようにしても
よい。いずれの場合においても、コントローラ２１によ
り故障判定がなされたら、何らかの方法でその旨をオペ
レータに報知する（例えば上記ランプ２５を点灯させ
る）ことで、オペレータに緊急回転数設定スイッチ２４
の操作を促すようにすればよい。あるいは、故障判定に
伴って自動的に緊急制御（上記ステップＳ５〜Ｓ８の制
御）に切換えるようにしてもよい。この場合もランプ２
５の点灯などにより緊急制御への切換わりをオペレータ
に報知するようにすることが望ましい。

【００２０】なお、信号出力手段はスロットルセンサに
限定されず、その他の検出手段を用いてもよい。また、
緊急制御あるいは故障を報知する手段もランプに限定さ
れない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、緊急指令を出力する緊
急指令手段を設け、緊急指令が非出力のときは回転数セ
ンサの検出結果に基づいて油圧ポンプの吸収馬力を制御
し、緊急指令が出力されると回転数センサ以外の信号出
力手段の出力信号（原動機の回転数に相応する信号）に
基づいて油圧ポンプの吸収馬力を制御するようにしたの
で、回転数センサによるエンジン回転数の検出が不能と
なった場合でもほぼ通常と同様の作業が行える。特に、
回転数設定操作部材の操作量に応じた信号を出力する手
段（元々建設機械に備わっている手段）を上記信号出力
手段として用いることにより、新たに信号出力手段を追
加する必要がなく、コストアップを最小限に抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における馬力制御装置を示
す構成図。

【図２】レギュレータのＰｉポートの圧力とポンプ傾転
角との関係を示す図。

【図３】馬力制御の内容を示す馬力線図。

【図４】エンジン回転数と馬力線図におけるモードとの
関係を示す図。

【図５】馬力制御の内容を示すフローチャート。

【符号の説明】

１エンジン２可変容量油圧ポンプ３Ａ，３Ｂコントロールバルブ４Ａ，４Ｂ作業用アクチュエータ１１レギュレータ１２〜１４電磁弁２１コントローラ２２スロットルセンサ２３回転数センサ２４緊急回転数設定スイッチ２５ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2D003 AB05 BA02 BB12 CA02 DA04 DB03 5H209 AA17 BB09 CC01 DD02 EE15 EE20 FF08 FF09 GG02 SS05 SS08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機により駆動される油圧ポンプと、
原動機の回転数を検出する回転数センサとを有し、回転
数センサの検出出力に基づいて油圧ポンプの吸収馬力を
制御する油圧建設機械の馬力制御装置において、前記回転数センサとは別に設けられ、前記原動機の回転
数に相応する信号を出力する信号出力手段と、緊急指令を出力する緊急指令手段と、前記緊急指令が非出力のときは前記回転数センサの検出
結果に基づいて前記油圧ポンプの吸収馬力を制御し、前
記緊急指令が出力されると前記信号出力手段の出力信号
に基づいて前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する馬力制
御手段とを具備することを特徴とする油圧建設機械の馬
力制御装置。
【請求項２】前記緊急指令手段は、操作されることに
よって前記緊急指令を出力する操作手段であることを特
徴とする請求項１に記載の油圧建設機械の馬力制御装
置。
【請求項３】前記回転数センサの出力が信頼できるか
否かを判定する判定手段と、該判定手段により信頼でき
ないと判定された場合にその旨を報知する報知手段とを
更に備えることを特徴とする請求項２に記載の油圧建設
機械の馬力制御装置。
【請求項４】前記緊急指令手段は、前記回転数センサ
の出力が信頼できるか否かを判定し、信頼できないと判
定した場合に前記緊急指令を出力することを特徴とする
請求項１に記載の油圧建設機械の馬力制御装置。
【請求項５】前記信号出力手段は、回転数設定操作部
材の操作量に応じた信号を出力する操作量検出手段であ
り、該操作量検出手段の出力に基づいて原動機回転数を
制御する回転数制御手段を備えたことを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の油圧建設機械の馬力制御装
置。