JP2002054576A - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急負荷時のエンジン回転数の最大回転ダウン
率を低減し、定常状態回転数への復帰時間を短縮して、
作業性を向上できる建設機械の油圧制御装置を提供す
る。 【解決手段】 エンジン(1) によって駆動される可変容
量型の油圧ポンプ(2) と、エンジン回転センサ(17)から
のエンジン回転数(N) に応じて油圧ポンプ(2) の吸収ト
ルク(T) を設定する指令を演算し、この指令により吸収
トルク(T) を制御するポンプコントローラ(12)とを備え
た建設機械の油圧制御装置において、ポンプコントロー
ラ(12)は、エンジン回転数の減少度(d) を演算し、減少
度が所定値(d1)以上になったとき、吸収トルク(T) を現
在の設定トルク値よりも小さい所定の低トルク値(T0)に
設定する指令をポンプ制御手段(16)に出力する。また、
前記低トルク値指令をエンジン回転数の回復時も維持
し、前記減少度が所定値(d2)以下になったとき、前記低
トルク値指令を解除するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械の油圧制御装置に係り、特には、エンジンによ
って駆動される可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを制
御して、急負荷時のエンジン回転数の低下による作業機
の作業性を向上できる建設機械の油圧制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンによって駆動される、作
業機アクチュエータを駆動するための可変容量型油圧ポ
ンプを備えた建設機械の油圧制御装置において、急負荷
時のエンジン回転数の変動に対して行われている制御方
法の一例について、図６により説明する。図６（ａ），
（ｂ）は、それぞれ、この制御の過程におけるエンジン
回転数Ｎ、可変容量型油圧ポンプの吸収トルクＴの挙動
を示す図である。図６において、軽負荷状態から急に重
負荷がかかったとき、エンジン回転数Ｎが軽負荷時回転
数Ｎ1 からダウンするに従い、エンジン回転数Ｎに応じ
て油圧ポンプの吸収トルクＴ即ち吐出量（斜板角）を制
御している。このとき、吸収トルクＴを軽負荷時トルク
Ｔ1 から徐々に下げて最小トルクＴm に到達させ、エン
ジン回転数Ｎのダウンが最大ダウン時回転数Ｎm で止ま
った後、Ｎm から重負荷時マッチング回転数Ｎ2 へ復帰
するに従い、徐々に吸収トルクＴを最小トルクＴmから
重負荷時マッチングトルクＴ2 へ上げていく制御が行わ
れている。その結果、エンジン回転数Ｎは最大でＮm ま
でダウンし、Ｎm からＮ2 へ復帰するまでに時間ｔm を
要することになる。

【０００３】また、エンジンをいわゆるオートアイドリ
ング状態（即ち、オペレータが操作レバーを全て中立位
置に戻した時に、スロットルレバーで設定されていた任
意のエンジン設定回転数よりも低い低速回転数で運転さ
れる状態）から通常状態に復帰させる時の油圧ポンプの
制御に関して、例えば、特開平９−１９５９４７号公報
に開示されたものがある。同公報によれば、オートアイ
ドリング状態から通常状態に切り換えるときに、油圧ポ
ンプの押しのけ容積設定手段が、通常状態の目標回転数
とオートアイドリング状態の目標回転数との偏差に応じ
た時間をかけて、油圧ポンプの目標押しのけ容積をオー
トアイドリング状態の目標押しのけ容積から通常状態の
目標押しのけ容積へと漸増させるようにしている。従っ
て、回転数指示手段により設定された通常状態の目標回
転数の大小に関係なく、エンジン回転数の増加と共に油
圧ポンプの押しのけ容積がなめらかに漸増するので、ア
クチュエータの動作速度が非連続的に突然加速される可
能性がなくなり、操作性を改善することができる、と記
載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては以下の問題がある。前記図６で説明し
た制御方法では、急負荷によりエンジン回転数Ｎがダウ
ンするに従って、油圧ポンプの吸収トルクＴをエンジン
回転数Ｎに応じて徐々に最小トルクＴm まで下げる制御
を行っているので、エンジン回転数低下の抑制制御の応
答性が悪く、エンジンの最大回転ダウン率ｄm （％）が
大きくて、かつエンジン回転数の復帰時間ｔm が長くか
かる。従って、作業機の駆動力が大きく低下している時
間が長く続くので、作業能率が悪く、作業機の操作性が
良くないという問題がある。ここで、ｄm （％）＝（Ｎ
2 −Ｎm ）×１００／Ｎ2 とする。但し、Ｎm は最大ダ
ウン時回転数で、Ｎ2 は重負荷時マッチング回転数であ
る。

【０００５】また、前記特開平９−１９５９４７号公報
に開示された技術においても、エンジンをオートアイド
リング状態から通常状態に復帰させるのに、通常状態の
目標回転数とオートアイドリング状態の目標回転数との
偏差に応じた時間をかけて、油圧ポンプの目標押しのけ
容積を漸増させ、吸収トルクを上げているから、復帰に
時間がかかるという問題がある。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に着目し、急負
荷時のエンジン回転数の最大回転ダウン率を低減し、定
常状態回転数への復帰時間を短縮して、作業性を向上で
きる建設機械の油圧制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用、効果】上記目
的を達成するために、本発明に係る建設機械の油圧制御
装置の第１発明は、エンジンと、エンジンによって駆動
される可変容量型の油圧ポンプと、入力指令に基づいて
油圧ポンプの吸収トルクを制御するポンプ制御手段と、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサと、エ
ンジン回転センサから入力したエンジン回転数に応じて
油圧ポンプの吸収トルクを設定する指令を演算し、この
指令をポンプ制御手段に出力するポンプコントローラと
を備えた建設機械の油圧制御装置において、ポンプコン
トローラは、前記エンジン回転数に基づいてエンジン回
転数の減少度を演算し、演算した減少度が所定値以上に
なったとき、油圧ポンプの吸収トルクを現在の設定トル
ク値よりも小さい所定の低トルク値に設定する指令をポ
ンプ制御手段に出力する構成としている。

【０００８】第１発明によれば、エンジン回転数の減少
度（例えば、実施形態に記載の回転ダウン率ｄ又は時間
的変化率αに基づいて演算される）が所定値以上になっ
たとき、急負荷によってエンジン回転数が大きく低下し
ていると判断されるので、このとき、油圧ポンプの吸収
トルクの指令をエンジン回転数に応じてある程度ダウン
させたところで、吸収トルクの指令を現在の設定トルク
値よりも小さい所定の低トルク値に設定するようにし
た。これにより、油圧ポンプの吸収トルクが充分に小さ
くなり、エンジン負荷が大きく軽減されるので、エンジ
ン回転が急速に安定してエンジン回転数のダウン速度が
鈍り、エンジン回転数は短時間で最大ダウン時回転数に
到達した後に、急速に所定の重負荷時マッチング回転数
へ復帰する。この結果、エンジン回転数の最大回転ダウ
ン率（即ち定常状態からの低下量）が低減され、同時に
定常状態への復帰時間が短縮化される。従って、急負荷
による油圧ポンプの出力馬力の低下量及び低下時間が小
さくなるので、作業機の掘削力低下を抑えることがで
き、よって作業が能率的にできると共に操作性も向上で
きる。

【０００９】第２発明は、第１発明に基づいて、前記エ
ンジン回転数の減少度はエンジン回転数 の時間的変化
率である構成としている。

【００１０】第２発明によれば、前記エンジン回転数の
減少度をエンジン回転数の時間的変化率に基づいて判断
し、この判断結果により、第１発明に係る低トルク値制
御を行うので、急負荷発生の判断がエンジン回転数減少
の早い段階で可能であり、低トルク値制御を早い段階で
行うことができる。これにより、エンジン回転数の減少
度を回転ダウン率や回転数低下量に基づいて判断するよ
りも、エンジン回転数の最大回転ダウン率をさらに低減
でき、同時に定常状態への復帰時間をさらに短縮化でき
る。従って、前述のようにして作業機の掘削力低下を抑
えることができ、作業性及び操作性をさらに向上でき
る。

【００１１】第３発明は、エンジンと、エンジンによっ
て駆動される可変容量型の油圧ポンプと、入力指令に基
づいて油圧ポンプの吸収トルクを制御するポンプ制御手
段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサ
と、エンジン回転センサから入力したエンジン回転数に
基づいて油圧ポンプの吸収トルクを設定する指令を演算
し、この指令をポンプ制御手段に出力するポンプコント
ローラとを備えた建設機械の油圧制御装置において、ポ
ンプコントローラは、前記エンジン回転数の最大ダウン
時回転数のときに設定した油圧ポンプの所定低トルク指
令をエンジン回転数の回復時も維持してポンプ制御手段
に出力し、エンジン回転数に基づいて演算したエンジン
回転数の減少度が所定値以下になったとき、前記所定低
トルク指令を解除する構成としている。

【００１２】第３発明によれば、急負荷によりエンジン
回転数が最大ダウン時回転数まで下がったときに、最大
ダウン時回転数の点で設定している所定低トルク指令
を、この後エンジン回転数の減少度（前記同様、例えば
回転ダウン率又は時間的変化率等に基づく）が所定値以
下になりエンジン回転数が回復したと判断されるまで維
持し、所定値以下になったときに前記所定低トルク指令
を解除するようにしている。これにより、最大ダウン時
回転数からの復帰時間が長くかかるような、応答の遅い
エンジンに対しても、充分に回復するまでエンジン負荷
を軽減するので、復帰時間を短縮化できる。従って、同
エンジンでの駆動による作業機用油圧ポンプでの作業性
及び操作性を向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、発明の実施形態について
図面を参照して詳述する。先ず図１〜図３に基づいて、
第１実施形態について説明する。図１に示す本実施形態
に係る建設機械の油圧制御装置の構成図により、油圧制
御装置のハード構成を説明する。

【００１４】エンジン１によって、可変容量型の油圧ポ
ンプ２及びパイロット圧を発生させるコントロールポン
プ３が駆動されている。油圧ポンプ２から吐出される圧
油は方向切換弁４に流入し、方向切換弁４はこの圧油の
流れを制御して油圧アクチュエータ５に供給し、油圧ア
クチュエータ５は作業機等の負荷６を駆動している。

【００１５】スロットルダイアル７はエンジン１の定常
時の回転数を設定するものであり、そのストロークに応
じた設定回転数信号をガバナコントローラ８に出力して
いる。ガバナコントローラ８は例えばマイクロコンピュ
ータ等の中央演算装置を主体にして構成されており、前
記スロットルダイアル７のストローク信号を入力してこ
のストローク信号の大きさに応じた所定のエンジン設定
回転数になるように指令信号をガバナモータ９に出力
し、ガバナモータ９に連結された噴射ポンプ１０の燃料
噴射レバーの回動を制御して燃料噴射量を制御すると共
に、後述のポンプコントローラ１２に設定回転数信号を
出力している。また、ガバナモータ９の動作量は燃料噴
射量としてポテンショメータ１１により検出され、ガバ
ナコントローラ８にフィードバックされている。このフ
ィードバック信号と前記エンジン設定回転数との偏差値
が小さくなるように指令信号が演算されて、ガバナモー
タ９に出力されるようになっている。

【００１６】可変容量型の油圧ポンプ２は、ポンプコン
トローラ１２からの指令により、ＴＶＣバルブ１３、Ｌ
Ｓバルブ１４及びサーボバルブ１５から構成されるポン
プ制御手段１６を介して斜板角が制御され、吸収トルク
（即ち押しのけ容積）が制御されるようになっている。
ポンプコントローラ１２は、エンジン回転軸の回転速度
（単位時間当りの回転数）を検出するエンジン回転セン
サ１７からの実回転数信号とガバナコントローラ８から
の設定回転数信号とを入力して、この設定回転数に応じ
た油圧ポンプ２の吸収トルクに設定されるように、所定
のトルク指令信号をＴＶＣバルブ１３に出力する。この
ときポンプコントローラ１２は、定常制御時に、前記入
力した実回転数信号に基づいて、エンジン回転数低下に
応じて吸収トルクを減少させるトルク指令信号を演算し
て出力する。

【００１７】ＴＶＣバルブ１３は、油圧ポンプ２の吐出
圧に応じた所定流量以上に油圧ポンプ２から吐出されな
いようにポンプコントローラ１２からの前記トルク指令
信号に対応して吐出量を制御して、油圧ポンプ２の吸収
馬力がエンジン馬力を越さないように等馬力制御を行う
ものである。この等馬力制御による所定のポンプ吐出量
の指令信号をＬＳバルブ１４に出力する。ＬＳバルブ１
４は、油圧ポンプ２の吐出圧と負荷圧（即ち方向切換弁
４の出口圧力）との差圧に応じてポンプ吐出量を制御す
るものであり、後述のソレノイドバルブ１８により設定
されたパイロット信号に基づいて前記差圧に対して吐出
量が所定勾配で変化する切換領域を設定可能となってい
る。これにより、この切換領域の規格中央値を中心にし
て前記差圧が変動したとき、吐出量を差圧に応じて調整
することができ、負荷圧が変動しても吐出量が指令値通
りになるように吐出量の制御指令をサーボバルブ１５に
出力する。サーボバルブ１５はこの制御指令に基づき、
油圧ポンプ２の斜板角即ち吐出量を制御し、結果として
吸収トルクを制御している。尚、ＴＶＣバルブ１３、Ｌ
Ｓバルブ１４及びサーボバルブ１５は周知の技術なの
で、ここでの詳細説明は省略する。

【００１８】ソレノイドバルブ１８は、ポンプコントロ
ーラ１２からのＬＳバルブ１４の前記切換領域の設定信
号に応じて、コントロールポンプ３からのパイロット油
圧をパイロット信号に変換し、この切換領域設定のパイ
ロット信号をＬＳバルブ１４に作用させる。ポンプコン
トローラ１２は、ガバナコントローラ８と同じくマイク
ロコンピュータ等の中央演算装置を主体にして構成され
ている。以下に述べる本実施形態に係る制御では、ポン
プコントローラ１２は、負荷が急に増大してエンジン回
転数Ｎが所定設定値よりも低下すると、油圧ポンプ２の
吸収トルクを現在の設定トルク値から所定の低トルク値
にステップ状に減少させるようなトルク指令信号をＴＶ
Ｃバルブ１３に出力するようにしている。

【００１９】エンジンによって駆動される可変容量型油
圧ポンプを備えた建設機械においては、急負荷時のエン
ジン回転数の挙動に対して、操作性及び作業性の観点か
ら、最大回転ダウン率ｄm 及び復帰時間ｔm はそれぞれ
所定の許容最大回転ダウン率ｄ0 及び所定の許容復帰時
間ｔ0 以下であることが要求されている。ここで、回転
ダウン率ｄ（％）＝（Ｎ2 −Ｎ）×１００／Ｎ2 と定義
されるので、最大回転ダウン率ｄm （％）＝（Ｎ2 −Ｎ
m ）×１００／Ｎ2 である。但し、図６にも示すよう
に、Ｎはエンジン回転数で、Ｎm は最大ダウン時回転数
で、Ｎ2 は予め設定された重負荷時マッチング回転数で
ある。また復帰時間ｔm は、エンジン回転数ＮがＮm か
らＮ2 に復帰するまでの時間である。従って、本実施形
態では、最大回転ダウン率ｄm 及び復帰時間ｔm がそれ
ぞれ所定の許容最大回転ダウン率ｄ0 及び所定の許容復
帰時間ｔ0 以下になるように、油圧ポンプ２の吸収トル
ク即ち吐出量を制御している。

【００２０】次に、急負荷時のエンジン回転数のダウン
から所定のマッチング回転数に復帰させる過程における
制御について図２により説明する。図２は、ポンプコン
トローラ１２のエンジン回転数制御手順を表すフローチ
ャートである。図２において、ステップＳ１でエンジン
回転数Ｎを検出し、ステップＳ２でエンジン回転数Ｎに
応じて油圧ポンプ２の吸収トルクＴを所定のトルク制御
カーブに従って徐々に下げる制御（以下、定常制御と言
う）を行う。そして、ステップＳ３で回転ダウン率ｄを
算出する。次にステップＳ４で、算出した回転ダウン率
ｄが第１の所定回転ダウン率ｄ1 以上かの判定を行い、
ｄ1 よりも小さい場合は、ステップＳ１に戻って以上の
処理を繰り返す。ｄ1 以上になったときは、ステップＳ
５で油圧ポンプ２の吸収トルクＴを定常制御での現在の
設定トルク値から所定の低トルクＴ0 へ下げるように、
そのときのエンジン回転数Ｎに応じたポンプ吐出量の制
御指令信号をＴＶＣバルブ１３へ出力する。この後、ス
テップＳ６でエンジン回転数Ｎを検出して、ステップＳ
７で回転ダウン率ｄを算出する。そしてステップＳ８
で、この算出した回転ダウン率ｄが第２の所定回転ダウ
ン率ｄ2 以下になったか否かの判定を行い、ｄ2 よりも
大きい場合は、未だ最大ダウン時回転数Ｎm から十分に
復帰していないものと判断してステップＳ５に戻り、ｄ
2 以下になるまで処理を繰り返す。この後、ステップＳ
８でｄ2 以下になったときは、最大ダウン時回転数Ｎm
から十分に復帰したと判断して、ステップＳ９で、油圧
ポンプ２の吸収トルクＴを前記所定の低トルクＴ0 から
定常制御値（この時は重負荷時マッチングトルクＴ2 に
相当）へ戻すように、そのときのエンジン回転数Ｎに応
じたポンプ吐出量の制御指令信号をＴＶＣバルブ１３へ
出力する。

【００２１】ここで、上記ｄ1 及びｄ2 は、それぞれ、
回転数ダウン途上で定常制御から本回転数復帰制御へ切
り換えるタイミングを規定する所定回転ダウン率、及び
回転数復帰途上で本回転数復帰制御から定常制御へ切り
換えるタイミングを規定する所定回転ダウン率であり、
所定の許容最大回転ダウン率ｄ0 に対してエンジン−油
圧ポンプ駆動系の回転慣性を考慮して予め設定された値
である。また、本実施形態の制御の安定性のために、ｄ
1 ＞ｄ2 となるように設定される。

【００２２】次に、上記のような制御を行う本実施形態
の作用、効果について、図３により説明する。図３
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、この制御の過程
におけるエンジン回転数Ｎ、油圧ポンプ２の吸収トルク
Ｔ、回転ダウン率ｄの挙動の説明図である。尚図３にお
いて、図６の中の符号と同一符号を付したものは同一意
味を表す。図３（ａ）において、エンジン１が軽負荷回
転数Ｎ1 で回転している時に、急負荷が作用して、エン
ジン回転数Ｎが徐々にダウンしてｐ点に到達し、図３
（ｃ）に示す回転ダウン率ｄが第１の所定回転ダウン率
ｄ1 以上となった時（時間ｔ＝ｔ1 時）、図３（ｂ）に
示すように油圧ポンプ２の吸収トルクＴを定常制御値か
ら所定の低トルクＴ0 へ下げる制御を行い、この低トル
クＴ0 の制御を継続する。すると、エンジン１に低いポ
ンプトルクが作用するために、エンジン回転数Ｎはダウ
ン速度が鈍り、やがて、ｑ点で最大ダウン時回転数Ｎm
となる。この後、エンジン回転数Ｎはｑ点以降で急速に
回復してｒ点に到達し、図３（ｃ）に示す回転ダウン率
ｄが第２の所定回転ダウン率ｄ2 以下となった時（時間
ｔ＝ｔ2時）、図３（ｂ）に示す油圧ポンプ２の吸収ト
ルクＴを低トルクＴ0 から定常制御値（重負荷時マッチ
ングトルクＴ2 ）に戻す。すると、エンジン１に高いポ
ンプトルクが作用するために、エンジン回転数Ｎはｒ点
から徐々に回復し、ｓ点でマッチング回転数Ｎ2 に復帰
する。

【００２３】この結果、図３（ｃ）に示すように、ｐ点
以降回転ダウン率ｄの増加量（即ち回転数低下量）が小
さくなり、かつ短時間で最大ダウン時回転数Ｎm のｑ点
に到達する。このため、ｑ点での最大回転ダウン率ｄm
を従来値（破線により図示する）よりも小さくでき、従
って所定の許容最大回転ダウン率ｄ0 以下とすることが
できる。また、ｑ点からｒ点までは低トルクＴ0 の制御
を継続するのでエンジン回転数復帰速度も速くなり、そ
の結果トータルの復帰時間ｔm も従来値より小さくで
き、所定の許容復帰時間ｔ0 以下とすることができる。

【００２４】尚、本発明者は本実施形態に基づいて実車
テストで効果を確認した。これによると、軽負荷時のエ
ンジン回転数Ｎ１に対して、急に重負荷をかけたときに
重負荷時マッチング回転数Ｎ２にマッチングして安定す
るのに要する官能上の回転ダウン率と復帰時間との目標
値を、それぞれ許容最大回転ダウン率ｄ0 は１５％、許
容最大復帰時間ｔ0 は０．５秒と設定した。このとき、
従来の定常制御での吸収トルク制御方法によると、最大
回転ダウン率ｄm は１８％で、復帰時間ｔm は０．８秒
であり、共に上記目標値をオーバーしていた。一方、本
実施形態での吸収トルク制御方法によると、一つの実施
例では、第１の所定回転ダウン率ｄ1 ＝１０％、第２の
所定回転ダウン率ｄ2 ＝５％と設定して、最大回転ダウ
ン率ｄmは１４％に、復帰時間ｔm は０．３秒になり、
共に上記目標値をクリアした。そして、いくつかの実施
例により確認した結果、第１の所定回転ダウン率ｄ1 ＝
５〜１５％、第２の所定回転ダウン率ｄ2 ＝２〜８％
（但し、ｄ1 ＞ｄ2 ）の範囲で目標値をクリアできた
が、さらに好ましくは第１の所定回転ダウン率ｄ1 ＝８
〜１２％、第２の所定回転ダウン率ｄ2 ＝４〜６％の範
囲に設定する方が良い。

【００２５】また、上記実施形態では、エンジン回転数
Ｎが最大ダウン時回転数Ｎm から徐々に回復して回転ダ
ウン率ｄが第２の所定回転ダウン率ｄ2 の点まで上昇し
たとき、吸収トルクＴを低トルクＴ0 から定常制御トル
ク値に直ちに戻すようにした例で説明したが、この場合
若干の負荷が急に増えるので第２の所定回転ダウン率ｄ
2 の点から重負荷時マッチング回転数Ｎ２までの復帰時
間がある程度かかることがある。このような場合に、吸
収トルクＴを低トルクＴ0 から定常制御トルク値（上記
では重負荷時マッチングトルクＴ2 ）に所定時間かけて
徐々に戻す、即ち低トルクＴ0 から単位時間毎に所定量
ずつ増加させるようにすることにより、急激な負荷増加
を緩和してもよい。これにより、第２の所定回転ダウン
率ｄ2 の点から重負荷時マッチング回転数Ｎ２までの復
帰時間を短縮化できる。

【００２６】次に、第２実施形態について、図４及び図
５により説明する。なお、図４，５において、図２，３
中の符号と同一符号を付したものは同一のものを表す。
本実施形態による油圧制御装置の構成は、図１のポンプ
コントローラ１２を処理内容の異なるポンプコントロー
ラ１２Ａに置換した以外は、図１に示すものと全く同一
のため、ここでの説明は省略する。

【００２７】本実施形態では、急負荷時のエンジン回転
数の変化として、エンジン回転数Ｎの時間的変化率α
（＝ｄＮ／ｄｔ）を用いて、最大ダウン時回転数Ｎm が
所定の許容最大ダウン時回転数Ｎ0 以上となり、復帰時
間ｔm が所定の許容復帰時間ｔ0 以下になるように、油
圧ポンプ２の吸収トルク即ち吐出量を制御している。こ
こで、第１実施形態と同様に、Ｎ2 を重負荷時マッチン
グ回転数とし、ｄ，ｄm ，ｄ0 を、それぞれ回転ダウン
率、最大回転ダウン率、許容最大回転ダウン率とする
と、エンジン回転数Ｎは、Ｎ＝Ｎ2(１−ｄ／１００）で
表されるので、Ｎm ＝Ｎ2(１−ｄm ／１００）であり、
Ｎ0 ＝Ｎ2(１−ｄ0 ／１００）である。

【００２８】先ず、本実施形態に係る、急負荷時のエン
ジン回転数のダウンからマッチング回転数に復帰させる
過程における制御について図４により説明する。図４
は、ポンプコントローラ１２Ａの制御手順を表すフロー
チャート例である。図４において、まずステップＳ１１
でエンジン回転数Ｎを検出し、ステップ１２でエンジン
回転数Ｎに応じて油圧ポンプ２の吸収トルクＴを所定の
トルク制御カーブに従って徐々に下げる定常制御を行
う。そして、ステップＳ１３でＮの時間的変化率αを算
出する。次にステップＳ１４で、０＞α1 ≧αであるか
否か、即ち算出した時間的変化率αが第１の所定時間的
変化率α1 （０＞α1 ）以下かの判定を行い、α1 より
も大きい場合は、ステップＳ１１に戻って以上の処理を
繰り返す。α1 以下になったときは、ステップＳ１５で
油圧ポンプ２の吸収トルクＴを定常制御での現在の設定
トルク値から所定の低トルクＴ0 へ下げるように、その
ときのエンジン回転数Ｎに応じたポンプ吐出量の制御指
令信号をＴＶＣバルブ１３へ出力する。この後、ステッ
プＳ１６でエンジン回転数Ｎを検出して、ステップＳ１
７で回転ダウン率ｄを算出する。ステップＳ１８で、こ
の算出した回転ダウン率ｄが第２の所定回転ダウン率ｄ
2 以下になったか否かの判定を行い、ｄ2 よりも大きい
場合は、ステップＳ１５に戻り、ｄ2 以下になるまで処
理を繰り返す。この後、ステップＳ１８でｄ2 以下にな
ったときは、最大ダウン時回転数Ｎm から十分に復帰し
たと判断して、ステップＳ１９で、油圧ポンプ２の吸収
トルクＴを前記所定の低トルクＴ0 から定常制御値（こ
の時は重負荷時マッチングトルクＴ2 ）へ戻すように、
そのときのエンジン回転数Ｎに応じたポンプ吐出量の制
御指令信号をＴＶＣバルブ１３へ出力する。

【００２９】ここで、α1 及びｄ2 は、それぞれ、回転
数ダウン途上で定常制御から本回転数復帰制御へ切り換
えるタイミングを規定するエンジン回転数Ｎの所定時間
的変化率、及び回転数復帰途上で本回転数復帰制御から
定常制御へ切り換えるタイミングを規定する所定回転ダ
ウン率である。α1 は所定の許容最大ダウン時回転数Ｎ
0 に対して、またｄ2 は前記同様に所定の許容最大回転
ダウン率ｄ0 に対して、エンジン−油圧ポンプ駆動系の
回転慣性を考慮して予め設定された値である。

【００３０】次に、上記のような制御を行う本実施形態
の作用、効果について、図５により説明する。図５
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ、この制
御の過程におけるエンジン回転数Ｎ、油圧ポンプの吸収
トルクＴ、エンジン回転数Ｎの時間的変化率α、回転ダ
ウン率ｄの各挙動を示す図である。図５（ａ）におい
て、エンジン１が軽負荷回転数Ｎ1 で回転している時
に、急負荷が作用して回転数Ｎがダウンし、ｆ点で図５
（ｃ）に示す時間的変化率αがα1 （＜０）以下となっ
た時（ｔ＝ｔ3 時）負荷増大と判断し、図５（ｂ）に示
すように油圧ポンプ２の吸収トルクＴを定常制御値から
所定の低トルクＴ0 へ下げる制御を行い、この低トルク
Ｔ0 の制御を継続する。すると、エンジン１に低いポン
プトルクが作用するために、エンジン回転数Ｎはダウン
速度が鈍り、やがて、ｇ点で最大ダウン時回転数Ｎm と
なる。この後、エンジン回転数Ｎはｇ点以降で急速に回
復してｈ点に到達し、図５（ｄ）に示す回転ダウン率ｄ
が第２の所定回転ダウン率ｄ2 以下となった時（ｔ＝ｔ
4 時）、図５（ｂ）の吸収トルクＴを低トルクＴ0 から
定常制御状態（重負荷時マッチングトルクＴ2 ）に戻
す。すると、エンジン１に高いポンプトルクが作用する
ために、エンジン回転数Ｎはｈ点から徐々に回復し、ｉ
点でマッチング回転数Ｎ2 に復帰する。

【００３１】この結果、図５（ｃ）に示すように、ｆ点
から以降エンジン回転数Ｎの時間的変化率αが負値で大
きく（零に近く）なり、即ち回転ダウン率ｄの勾配が小
さくなり、短時間で最大ダウン時回転数Ｎm のｇ点に到
達する。このため、ｇ点での最大ダウン時回転数Ｎmを
従来値より大きくでき、従って所定の許容最大ダウン時
回転数Ｎ0 以上とすることができる。これは、Ｎm ≧Ｎ
0 となり、ｄm ≦ｄ0となるので、最大回転ダウン率ｄm
を所定の許容最大回転ダウン率ｄ0 以下とすることと
全く同一である。また、ｆ点からｈ点までは低トルクＴ
0 の制御を継続するのでエンジン回転数復帰速度も速く
なり、その結果トータルの復帰時間ｔmも従来値より小
さくできるので、所定の許容復帰時間ｔ0 以下とするこ
とができる。

【００３２】また、エンジン回転数Ｎの時間的変化率α
が負で、かつ所定値以下になったとき、即ちエンジン回
転数Ｎの減少度合が大きくなったときには、所定以上の
大きな急負荷がかかったと判断しているが、この判断基
準となる前記時間的変化率αの所定値を、この後回転ダ
ウン率ｄが第１実施形態における第１の所定回転ダウン
率ｄ1 を確実に越えると予測できるような値に設定する
ことにより、急負荷がかかったとの判断を早い段階でで
きるようになる。従って、油圧ポンプ２の吸収トルクＴ
を定常制御値から所定の低いトルクＴ0 に下げる制御を
より早い段階ですることができるので、さらに最大回転
ダウン率ｄm を小さくでき、復帰時間ｔm も大幅に小さ
くできる。

【００３３】尚、第１、第２の実施形態では、急負荷が
かかったか否かの判断を、エンジン回転数Ｎの回転ダウ
ン率ｄ又は時間的変化率αに基づいて行う例を示した
が、両者に基づいて、即ち回転ダウン率ｄが所定値以上
になり、同時に時間的変化率αが負値で、かつ所定値以
下になったか否かの判断を行うようにしてもよい。これ
により、急負荷発生の判断がより確実にできる。

【００３４】また、実施形態では、急負荷がかかったと
判断したときにポンプ吸収トルクＴを所定の低トルクＴ
0 に下げ、エンジン回転数Ｎが最大ダウン時回転数Ｎm
となった後に、回転ダウン率ｄが第２の所定回転ダウン
率ｄ2 以下に回復するまで、低トルクＴ0 での制御を維
持するようにした例を示したが、本発明はこれに限定さ
れない。即ち、例えば、エンジン回転数Ｎが最大ダウン
時回転数Ｎm に下がるまでは従来同様にエンジン回転数
Ｎに応じてポンプ吸収トルクＴを徐々に下げる定常制御
を行い、この後回転ダウン率ｄが第２の所定回転ダウン
率ｄ2 以下に回復するまでは、ポンプ吸収トルクＴをエ
ンジン回転数の最大ダウン時（回転数Ｎm 時）での低ト
ルク値に維持するようにしてもよい。これにより、最大
ダウン時回転数Ｎm からの復帰時間が長くかかるよう
な、応答性の良くないエンジンに対して、復帰時間を短
縮化できるので、同エンジン駆動による作業機用油圧ポ
ンプでの作業性及び操作性を向上できる。

【００３５】以上説明したように、本発明によれば、エ
ンジン回転数の回転ダウン率が所定値以上になり、ある
いは／および時間的変化率が負値で、かつ所定値以下に
なったとき、急負荷の増大と判断し、油圧ポンプの吸収
トルクを定常制御値から所定の低い値に設定することに
より、エンジン回転数はダウンの勾配が小さくなり、最
大ダウン時回転数に到達した後に急速に復帰に向かうこ
とができる。そして、エンジン回転数の回転ダウン率が
所定値以下になって、エンジン回転数が十分復帰したと
ころで、前記吸収トルクを所定の低い値から定常制御値
に戻すことにより、油圧ポンプの吸収トルクの改善が図
られ、エンジン回転数は速やかに定常回転数（重負荷時
マッチング回転数）に復帰できる。従って、エンジン回
転数の最大回転ダウン率が低減し、同時に復帰時間も短
縮されるので、油圧ポンプの出力馬力低下量が小さく、
その低下している時間が短くなり、作業アクチュエータ
の操作性を向上でき、作業を能率的にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における油圧制御装置の構成図で
ある。

【図２】第１実施形態の制御フローチャート例である。

【図３】第１実施形態の作用効果の説明図であり、
（ａ）はエンジン回転数の、（ｂ）は油圧ポンプの吸収
トルクの、（ｃ）は回転ダウン率の各挙動を示す図であ
る。

【図４】第２実施形態の制御フローチャート例である。

【図５】第２実施形態の作用効果の説明図であり、
（ａ）はエンジン回転数の、（ｂ）は油圧ポンプの吸収
トルクの、（ｃ）はエンジン回転数の時間的変化率の、
（ｄ）は回転ダウン率の各挙動を示す図である。

【図６】従来技術の説明図であり、（ａ）は急負荷時の
エンジン回転数の、（ｂ）は油圧ポンプの吸収トルクの
各挙動を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…可変容量型油圧ポンプ、３…コント
ロールポンプ、４…方向切換弁、５…油圧アクチュエー
タ、６…負荷、７…スロットルダイアル、８…ガバナコ
ントローラ、９…ガバナモータ、１０…噴射ポンプ、１
１…ポテンショメータ、１２…ポンプコントローラ、１
３…ＴＶＣバルブ、１４…ＬＳバルブ、１５…サーボバ
ルブ、１６…ポンプ制御手段、１７…エンジン回転セン
サ、１８…ソレノイドバルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB05 AB06 BA01 BA02 DA03 DA04 DB03 DB04 DC02 FA02 3G093 AA10 AA14 DA01 DA14 3H045 AA04 AA10 AA12 AA24 BA15 BA31 CA09 CA26 DA25 DA50 EA17 EA26 EA33 3H089 AA81 BB14 BB15 DA02 DA03 DA13 DB43 EE35 FF10 GG02 JJ02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン(1) と、エンジン(1) によって
   駆動される可変容量型の油圧ポンプ(2) と、入力指令に
   基づいて油圧ポンプ(2) の吸収トルク(T) を制御するポ
   ンプ制御手段(16)と、エンジン(1) の回転数(N) を検出
   するエンジン回転センサ(17)と、エンジン回転センサ(1
   7)から入力したエンジン回転数(N) に応じて油圧ポンプ
   (2) の吸収トルク(T) を設定する指令を演算し、この指
   令をポンプ制御手段(16)に出力するポンプコントローラ
   (12)とを備えた建設機械の油圧制御装置において、 ポンプコントローラ(12)は、前記エンジン回転数(N) に
   基づいてエンジン回転数(N) の減少度(d) を演算し、演
   算した減少度(d) が所定値(d1)以上になったとき、油圧
   ポンプ(2) の吸収トルク(T) を現在の設定トルク値より
   も小さい所定の低トルク値(T0)に設定する指令をポンプ
   制御手段(16)に出力することを特徴とする建設機械の油
   圧制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の油圧制御装置
   において、 前記エンジン回転数(N) の減少度はエンジン回転数(N)
   の時間的変化率(α)であることを特徴とする建設機械の
   油圧制御装置。
3. 【請求項３】 エンジン(1) と、エンジン(1) によって
   駆動される可変容量型の油圧ポンプ(2) と、入力指令に
   基づいて油圧ポンプ(2) の吸収トルク(T) を制御するポ
   ンプ制御手段(16)と、エンジン(1) の回転数(N) を検出
   するエンジン回転センサ(17)と、エンジン回転センサ(1
   7)から入力したエンジン回転数(N) に基づいて油圧ポン
   プ(2) の吸収トルク(T) を設定する指令を演算し、この
   指令をポンプ制御手段(16)に出力するポンプコントロー
   ラ(12)とを備えた建設機械の油圧制御装置において、 ポンプコントローラ(12)は、前記エンジン回転数(N) の
   最大ダウン時回転数(Nm)のときに設定した油圧ポンプ
   (2) の所定低トルク指令をエンジン回転数(N) の回復時
   も維持してポンプ制御手段(16)に出力し、エンジン回転
   数(N) に基づいて演算したエンジン回転数(N) の減少度
   (d) が所定値(d2)以下になったとき、前記所定低トルク
   指令を解除することを特徴とする建設機械の油圧制御装
   置。