JP2005344769A

JP2005344769A - 建設機械の油圧回路

Info

Publication number: JP2005344769A
Application number: JP2004162923A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsukamoto; 浩之塚本
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】モード選択スイッチを廃止し、代わりにオペレータに分かり易い方式を採用し、しかも油圧機器の疲労を早めない油圧回路の装置を提供すること。
【構成】
エンジン回転数制御手段、入力馬力設定手段及びリリーフ圧設定手段を制御するコントローラと、該コントローラの入力側にエンジン回転設定手段を設け、該コントローラはエンジン回転設定手段により回転数を設定したときは前記油圧ポンプの入力馬力も同時に制御すること、並びに、エンジン回転数の設定が所定の回転数以下のときはリリーフ弁のリリーフ圧を所定圧に昇圧するように構成したことを特徴とする。
【選択図】
図１

Description

この発明は、油圧ショベル等の建設機械における油圧回路の制御方式並びに油圧回路のリリーフ圧の昇圧に関するものである。

従来の油圧ショベル等の建設機械においては、操作を容易にするために作業状態を複数のモードに分けると共に、モード選択スイッチを設けて、作業に合わせてモードを選択して作業をするように構成していた。例えば、特許文献１に記載の装置では、第１モードと第２モードを選択可能にしている。この装置においては、第１モードが選択されると通常作業が可能となるようにエンジン回転数とポンプ入力トルクを夫々の値を設定し、また、第２モードが選択されると低負荷、大流量の作業が可能となるようにエンジン回転数とポンプ入力トルクを夫々の別の値に設定して、作業内容に応じてオペレータがモード選択して作業を行うように構成されている。
公開特許公報、特開平７−８３０８４（油圧建設機械）

また、作業モードを選択できるようにした別の従来装置として、重掘削作業（Ｈモード）、標準作業（Ｓモード）、仕上げ作業（Ｌモード）の３段階のモードに選択可能にして、モード毎に対応するエンジン回転数、油圧ポンプの入力馬力を設定するように構成したものがある。この従来技術は、例えば、特許文献２にも記載されている。
特許出願、特願２００３−３０５１７７（建設機械の油圧ポンプ制御回路）

また、作業中に油圧ポンプのリリーフ圧を昇圧させたい場合がある。例えば、硬い地面を掘削する場合、岩石や立木の根を掘り起こし又は吊荷作業をする場合等のようにアタッチメントに大きな負荷が作用する場合等である。このような場合はリリーフ圧を昇圧して機器の能力（馬力）を高めて作業を容易にしている。このようなリリーフ圧を昇圧させる従来装置としては、例えば、特許文献３、４に記載されている昇圧装置がある。特許文献３に記載されている昇圧装置は、昇圧モードスイッチを選択し、高負荷が所定時間以上継続し、メイン油路の油圧が所定圧以上のときに、エンジンの回転数に関係なく、一定時間リリーフ圧を自動的に昇圧するようにしたものである。また、特許文献４に記載の昇圧装置は、メイン油路の油圧が設定圧以下で、油圧上昇速度が基準上昇速度以下のときに、一定時間自動的に昇圧するようにした昇圧装置である。
特許公報、特許第３４６６９１８号（建設機械の自動昇圧装置）公開特許公報、特開平１０−１５９８０８（建設機械の自動昇圧装置）

特許文献１，２に記載したように、従来装置では作業を複数のモードに分類し、作業ごとにモードを選択するようにしているが、作業によってはどのモードを選択すべきか判断が困難な場合もあり、また、オペレータが作業に適したモードを把握していない場合もある。従って、このような場合にも作業中にモードの選択、切換えを要請すると作業が煩雑になるという課題があった。また、モードの選択を間違えると燃費が不必要以上に大きくなったり、或いは作業スピードが遅くなって、作業効率が落ちたりして不都合を生じさせるという課題もあった。

また、上記したリリーフ圧を昇圧させる装置は、昇圧モード選択スイッチをオンにする操作が必要であったり、エンジンの回転数に直接関係なく一定時間、リリーフ圧を昇圧自動的に昇圧するようにしている。従って、例えば、吊荷作業のようにゆっくりした作業（少馬力でよい）の場合と硬い地面を掘削する作業や岩石や立木の根を掘り起こす作業のように早い作業をする（大馬力を必要とする）場合の両者の条件を満たすために長時間高いリリーフ圧を生じさせることが必要になり、油圧機器の疲労が早くなるという課題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、モード選択スイッチを廃止し、代わりにオペレータに分かり易い方式を採用し、しかも油圧機器の疲労を早めない油圧回路の装置を提供することを課題とする。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段と、該エンジンに連結された油圧ポンプの入力馬力を設定する入力馬力設定手段、及び、該油圧ポンプのメイン油路のリリーフ圧を設定するリリーフ圧設定手段を具備した建設機械において、前記エンジン回転数制御手段、入力馬力設定手段及びリリーフ圧設定手段を制御するコントローラと、該コントローラの入力側にエンジン回転設定手段を設け、該コントローラはエンジン回転設定手段により回転数を設定したときは前記油圧ポンプの入力馬力も同時に制御することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エンジン回転数の設定が所定の回転数以下のときは前記リリーフ弁のリリーフ圧を所定圧に昇圧するように構成したことを特徴としている。
更に、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記リリーフ圧設定手段は可変リリーフ弁と逆比例電磁切換弁を利用して構成し、前記リリーフ圧の昇圧は前記コントローラの制御信号により電磁切換弁を切換えて昇圧するように構成したことを特長としている。

本発明は、モード選択スイッチを廃止して、略連続的にトルクを変更できるエンジン回転設定手段を設けたので、作業が単純化され、分かりやすくなるという効果が得られる。また、出力馬力の小さい範囲において、リリーフ圧を自動的に昇圧可能にしたので、油圧機器の疲労を早めることなく重い吊荷作業等が可能になり、作業性が向上するという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の概略回路図を示し、図２は本実施形態における油圧ポンプの特性及びエンジンの特性を示す。図１において、油圧ポンプ１１はエンジン１２に連結され、駆動される。エンジン１２は回転数制御装置１２ａによって回転数が制御される。油圧ポンプ１１のセンタ油路１３には図示省略のアクチュエータを制御する制御弁１４ａ〜１４ｃがタンデム接続され、油路１５によってパラレル接続されている。センタ油路１３の最終端は負帰還用の絞り１６を経て油タンクＴに接続されている。また、油圧ポンプ１１の吐出量を制御する傾転板はレギュレータ１７によって制御されている。レギュレータ１７の制御ポート１７ａ、１７ｂは油路１８の油圧信号と電磁弁１９のパイロット油圧によって制御されるように接続されている。即ち、油路１８の油圧信号によって油圧ポンプ１１の出力馬力が略一定になるように制御され、電磁弁１９のパイロット油圧によって油圧ポンプ１１の設定馬力（又は出力馬力）が増減するように制御される。更に、油圧ポンプ１１の吐出圧はリリーフ弁２０によってリリーフ圧が制御されている。リリーフ弁２０は可変リリーフ弁で、そのリリーフ圧は逆比例電磁弁２１の出力によって制御されている。

電磁弁１９、燃料噴射装置１２ａ、逆比例電磁弁２１の制御信号入力端は何れもコントローラ２３の出力側に接続され、コントローラ２３の入力側にはエンジン回転設定手段２４が接続されている。エンジン回転設定手段２４は、例えば、図示の矢印方向（時計方向）に回すとエンジン１２の回転数が増大するように回転数制御装置１２ａに接続され、同時に油圧ポンプ１１の出力馬力が増大するように設定されている。また、エンジン回転設定手段２４を反時計方向に廻せば、エンジン１２の回転数が減少し、同時に油圧ポンプ１１の出力馬力も減少するように設定される。コントローラ２３は、エンジン回転設定手段２４からの出力信号によりエンジン１２の回転数の設定値（又は目標値）を算出し、目標回転数が所定の回転数（例えば図２の「Ｎ１」）以下の場合には、電磁弁２１のソレノイドに制御信号を出力し、リリーフ弁２０のリリーフ圧が高く（例えば、図２の「Ｐ１」）なるように制御する。なお、目標回転数がＮ１以上の場合はリリーフ弁２０が低いリリーフ圧（例えば図２の「Ｐ２」）となるように制御する。

図２（Ａ）は本実施形態における油圧ポンプ１１の吐出圧と吐出流量の関係を説明する特性曲線を示し、図２（Ｂ）はエンジン１２の回転数と出力馬力並びに出力トルクの関係を示す。図２において、エンジン１２の回転数（Ｎ）が、例えば所定の回転数Ｎ１以上のときは油圧ポンプ１１の出力馬力（Ｈ）をＨ１以上に設定すると共にリリーフ弁２０のリリーフ圧（Ｐ）は例えばＰ２に設定し、エンジン１２の回転数（Ｎ）が、回転数Ｎ１以下のときは油圧ポンプ１１の出力馬力（Ｈ）をＨ１以下に設定すると共にリリーフ弁２０のリリーフ圧（Ｐ）を自動的にＰ１に設定する。従って、本実施形態における油圧ポンプ１１の特性は図２（Ａ）の実線で囲まれた範囲に限定される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の発明によれば、モード選択スイッチを廃止して、回転設定手段のみの操作とした。従って、例えば自動車のアクセルで知られているように、エンジンの回転数と出力馬力の関係は周知であり、操作が分かりやすくなるという効果が得られる。また、重い吊荷作業の場合にはエンジンの回転数を落としてリリーフ圧を上げた状態で作業が行われるが、本実施形態では回転数を落とすだけで自動的にリリーフ圧を上げた状態になるため吊荷作業等が容易になるという効果が得られる。なお、この場合に図２（Ａ）の実線のグラフから明らかなように油圧ポンプの出力馬力が小さい場合にのみ自動的にリリーフ圧を上げているので、油圧機器の疲労が小さく、寿命を長くできるという効果も得られている。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。例えば、油圧ポンプを複数個設けた油圧回路にも本発明は適用でき、その場合も本発明の技術的範囲に属する。また、本発明は、別個にリリーフ圧昇圧装置を設けることを禁止するものではなく、必要に応じて、油圧ポンプの出力馬力が大きい場合にリリーフ圧昇圧装置を別個に設けても本発明の技術的範囲に属する。

本発明の実施形態における油圧回路の概略全体図を示す。本実施形態のポンプ特性（図Ａ）とエンジンの特性（図Ｂ）を示す。

符号の説明

１１油圧ポンプ
１２エンジン
１２ａ回転数制御装置
１７レギュレータ（入力馬力設定手段）
２０リリーフ弁（リリーフ圧設定手段）
２１逆比例電磁切換弁（リリーフ圧設定手段）
２３コントローラ
２４エンジン回転設定手段

Claims

エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段と、該エンジンに連結された油圧ポンプの入力馬力を設定する入力馬力設定手段、及び、該油圧ポンプのメイン油路のリリーフ圧を設定するリリーフ圧設定手段を具備した建設機械において、前記エンジン回転数制御手段、入力馬力設定手段及びリリーフ圧設定手段を制御するコントローラと、該コントローラの入力側にエンジン回転設定手段を設け、該コントローラはエンジン回転設定手段により回転数を設定したときは前記油圧ポンプの入力馬力も同時に制御することを特徴とする油圧ショベル等の建設機械の油圧回路。
前記エンジン回転数の設定が所定の回転数以下のときは前記リリーフ弁のリリーフ圧を所定圧に昇圧するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の油圧ショベル等の建設機械の油圧回路。
前記リリーフ圧設定手段は可変リリーフ弁と逆比例電磁切換弁を利用して構成し、前記リリーフ圧の昇圧は前記コントローラの制御信号により電磁切換弁を切換えて昇圧するように構成したことを特長とする請求項２に記載の油圧ショベル等の建設機械の油圧回路。