JP2010048359A

JP2010048359A - 建設機械のポンプ制御回路

Info

Publication number: JP2010048359A
Application number: JP2008214055A
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: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-03-04

Abstract

【課題】コントローラが故障をした場合や配線が断線した場合において、エンジン３０のラグダウンを引き起こすという問題を解決すると共に、自動的に円滑な操作が可能な状態に切り換わる建設機械のポンプ制御回路を提供すること。
【構成】前記第２レギュレータの第２制御ポートとパイロットポンプの間に切換弁を設け、該切換弁の制御ポートに前記電磁弁の出力を接続して、前記コントローラが故障した場合或いは該コントローラの接続配線が故障した場合に該電磁弁２次圧が該切換弁に作用して該切換弁が切り換わり、第２制御ポートとパイロットポンプが連通し、入力馬力を減少させるように構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は建設機械の油圧ポンプの制御回路の技術分野に属する。更に詳細には油圧ポンプを制御するコントローラが故障した場合、配線が切断して油圧ポンプの制御に異常が生じた場合に油圧ポンプの入力馬力を減少させて円滑な操作を可能にする制御回路に関する。

従来の建設機械の油圧ポンプの基本的な制御回路を図３に示す。以下、従来装置１という。図３は油圧ポンプが１個の場合の例であるが、２個の場合もほぼ同じである。図３において、油圧ポンプ３１，パイロットポンプ３２がエンジン３０に連結され、駆動される。油圧ポンプ３１は傾転板を傾斜させて吐出流量が可変のポンプであり、レギュレータ３３の油室（制御ポート）３３ａの油圧を変化させることにより連結部３３ｂが傾転板の傾斜角度を変えて吐出流量が増減する。ここでは、右方向に回転させると吐出量が減少し、左方向に回転させると増加する。油圧ポンプのセンタ油路には制御弁３５〜３７が接続されている。例えば、制御弁３５，３６の出力側には油圧シリンダ３５ａや旋回モータ３６ａ等のアクチュエータが接続されており、制御弁のパイロットポート３５ｂ、３６ｂにリモコン弁３８、４３が接続され、リモコン弁３８、４３を操作することによりアクチュエータへの流量が変化し、作業機の種々の操作が可能になっている。

センタ油路３４の下流には絞り３９が設けられており、その上流に圧力センサ４０が接続され、コントローラ５０に接続されている。また、油圧ポンプの下流にも圧力センサ４１が設けられておりコントローラ５０に接続されている。圧力センサ４０，４１の計測値から、コントローラ５０は油圧ポンプの流量や出力馬力を算出する。コントローラ５０の出力側には電磁比例制御弁５１が接続され、電磁比例制御弁５１の２次側はレギュレータ３３の制御ポート３３ａに接続されている。従って、コントローラ５０は制御信号を出力することにより油圧ポンプ３１の入力馬力を制御することができる構成になっている。

しかし、以上に述べた油圧回路ではコントローラ５０が故障した場合又は配線が断線した場合は電磁比例制御弁５１が制御不能になってしまう。図３の場合は制御ポート３３ａの圧油が油タンクＴとなり、吐出流量が最大（入力馬力が最大）になってしまう。従って、図２に示す馬力一定曲線Ａに沿って変化するために、急激な負荷上昇が生じると、傾転板３３ｂの制御の遅れにより一点鎖線ａで示すように応答にオーバーシュートが生じ、エンジン３０のラグダウンを引き起こすという問題が起きる。

そこで、近年コントローラの故障に対して対策を講じた油圧ポンプの制御回路が提案されている。例えば、特許文献１にはこのような回路が示されている。以下、従来装置２という。この油圧ポンプ回路では図４に示す構成になっている。即ち、エンジン６８により、油圧ポンプ６３，パイロット油圧ポンプ６９を駆動し、油圧ポンプ６３はレギュレータ６４により吐出流量が制御される。また、従来のブリード開口を有する制御弁に替えてブリード開口のない制御弁６１、６２を使用し、油圧ポンプ６３のセンタ油路に可変ブリード弁６４を接続し、可変ブリード弁６４の直後に絞り弁６５と油タンクＴを接続している。従って、複数の個々の制御弁はセンタ油路から分岐路を設けて各分岐路に接続する。可変ブリード弁６４の流量制御が以下のように行われている。各制御弁６１，６２のパイロットポートにリモコン弁６１ａ、６２ａを接続し、コントローラ７０は各リモコン弁６１ａ、６２ａのパイロット圧油を検出し、パイロット圧の最大値を求め、電磁弁７１を介して可変ブリード弁６４の制御ポートへのパイロット圧を変化させ、絞り弁６５から油タンクＴへの流出流量を調節している。また、油圧ポンプ６３の吐出量を制御するポンプ斜板制御機構（レギュレータ）６７は前記の絞り弁６５の前後の差圧（又は絞り弁の流量）によって油圧ポンプ６３の吐出流量を制御する。ここでは、差圧（又は流量）が大きくなるほど油圧ポンプ６３の吐出流量が小さくなるように制御している。
公開特許公報、特開平１１−３０３８０９

また、コントローラ７０が故障又は接続線が断線したときのために、各リモコン弁６１ａ、６２ａのパイロット油圧の最大値（最大油圧）をシャトル弁により求める。一方、シャトル弁の最大値を求める出力ポートと可変ブリード弁６４の制御ポートとの間に手動切換弁７３を挿入して設け、コントローラが故障等をしたときには手動切換弁７３の油路を連通させて可変ブリード弁６４の流量を変えるようにしている。なお、図中の丸で囲んだＰは圧力検出器を示す。

即ち、この従来装置２におけるコントローラの故障等に対する対策は最大パイロット圧をコントローラで演算をして求める他に、シャトル弁を利用した回路でも求めており、重複した構成がなされているという問題点がある。更に、コントローラの故障等をオペレータが発見し、手動で手動切換弁７３を切り換えるという必要があり、問題である。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、コントローラが故障をした場合や配線が断線した場合において、従来装置１における応答がオーバーシュートをしてエンジンのラグダウンを引き起こすという問題を解決すると共に、オペレータがコントローラの故障等を発見し、手動で手動切換弁を切り換える必要のない建設機械のポンプ制御回路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、可変容量型の油圧ポンプの吐出流量を制御する傾転板にコントローラによって制御される第１レギュレータと吐出流量を制限する第２レギュレータを低流量のレギュレータが優先して選択される低流量優先選択部を介して接続し、前記第１レギュレータは、前記コントローラにより、前記油圧ポンプの吐出圧検出装置、ネガコン圧力検出装置、又は制御弁のリモコン弁の操作量検出装置の検出結果に基づいて前記油圧ポンプの吐出量を算出し、目標吐出量相当の制御信号を電磁弁の制御端子に送出して目標吐出量を吐出するように構成し、前記第２レギュレータは第１及び第２制御ポートを設け、該第１制御ポートに該油圧ポンプの吐出圧を負帰還して該油圧ポンプの入力馬力がエンジンの出力馬力と略等しくなるように設定し、該第２制御ポートにパイロットポンプ圧を作用させたときに該油圧ポンプの入力馬力が減少するように構成した油圧ポンプの制御回路において、
前記第２レギュレータの第２制御ポートとパイロットポンプの間に切換弁を設け、該切換弁の制御ポートに前記電磁弁の出力を接続して、前記コントローラが故障した場合或いは該コントローラの接続配線が故障した場合に該電磁弁２次圧が該切換弁に作用して該切換弁が切り換わり、第２制御ポートとパイロットポンプが連通し、入力馬力を減少させるように構成したことを特徴としている。

コントローラが故障した場合、配線が切断して油圧ポンプの制御に異常が生じた場合に、急激な負荷上昇が生じて、傾転板の制御の遅れによる応答にオーバーシュートが生じても馬力が定格内に収まっているためにエンジンのラグダウンを引き起こすという問題もなく、円滑な操作が可能になるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は本願発明の実施形態の回路図を示す。尚、図１は従来装置１（図３）と共通する部分が多い。共通する構成要素には同じ番号を付して詳細な説明を省略する。図１において、傾転板３３ｂに低流量優先選択部１２を介して第１レギュレータ３３と第２レギュレータ１１が連結されている。低流量優先選択部１２は第１レギュレータ３３と第２レギュレータ１１のうちで吐出流量の低い方、即ち、第１レギュレータ３３の出力軸３２ｆに図１の左方向に作用する力と第２レギュレータ１１の出力軸１１ｆに左方向に作用する力の大きい方が優先的に傾転板３３ｂの傾転角を支配するように構成されている。

第１レギュレータ３３は従来装置１（図３参照）と同様な構成で、コントローラ５０からの制御信号、即ち、電磁比例制御弁５１の２次側出力油圧によって制御されている。コントローラ５０は、油圧ポンプ３１の吐出圧検出装置、ネガコン圧力検出装置、又は制御弁のリモコン弁の操作量検出装置（図示省略）の検出結果に基づいて油圧ポンプ３１の吐出量を算出し、目標吐出量相当の制御信号を電磁弁５１の制御端子５１ｃに送出して目標吐出量を吐出する。第２レギュレータ１１は２個の制御ポートを有し、第１制御ポート１１ａに油圧ポンプ３１の吐出圧を負帰還させて、油圧ポンプ３１の入力馬力がエンジン３０の出力馬力と略等しくなるように設定している。第２制御ポート１１ｂに切換弁１４の２次側を接続し、切換弁１４の１次側にはパイロットポンプ３２と油タンクを接続する。また、切換弁１４の制御ポート１４ｃに電磁比例制御弁５１の２次側出力を接続する。

低流量優先選択部１２は、例えば図１に示すように、傾転板３３ｂの制御端部に傾転板３３を傾転させる摺動リンク１２ｂにリンク１２ａの中央をピン連結し、リンク１２ａの両端に第１レギュレータ１１の出力軸１１ｆと第２レギュレータ３３の出力軸３３ｆをピン連結した構成とする。この構成により、出力軸１１ｆと出力軸３３ｆのうちで図の左方向に移動する力の大きい方、より低流量に制御しようとするレギュレータが優先的に選択される。

従って、コントローラ５０が故障して、或いは配線の断線により電磁比例制御弁５１の制御端子（ソレノイド）５１ｃに制御信号が印加できなくなった場合は電磁比例制御弁５１の２次側が油タンク圧となり、第１レギュレータ３３は吐出流量を最大限にする方向（図の右方向）に移動するように働く。一方、第２レギュレータは以下の様に働く。即ち、切換弁１４の制御ポート１４ｃに油タンク圧が作用すると切換弁１４の２次側ポートにはパイロットポンプ圧が生じ、第２レギュレータ１１の第２制御ポート１１ｂにパイロットポンプ圧が作用し、第１制御ポート１１ａには油圧ポンプ３１の吐出圧が作用している。この場合には出力軸３３ｆに左方向に作用する力よりも出力軸１１ｆの左方向に作用する力の方が大きくなり、第２レギュレータ１１が優先的に油圧ポンプ３１の吐出量を減少させる方向（図の右方向）に作用する。

この結果、低流量優先選択部１２により第２レギュレータの動作が選択されて、入力馬力を減少させるように油圧ポンプ３１の吐出量を制御する。従って、コントローラ５０が故障、或いは配線の断線の場合は図２の馬力一定曲線Ｂに沿って油圧ポンプ３１の吐出量を制御され、急激な負荷上昇の場合でも図２の一点鎖線ｂのように変化するためエンジン３０のラグダウンを引き起こすという問題は生じない。

また、コントローラ５０が正常に作動し、制御信号が正しく電磁比例制御弁５１の制御端子５１ｃに印加されている場合は、電磁比例制御弁５１の２次側に制御信号に相当するパイロット圧が誘導され、このパイロット圧は切換弁１４の制御ポート１４ｃに作用する。この結果、第１レギュレータ３３の制御ポート３３ａに制御信号のパイロット油圧が作用して油圧ポンプ３１の吐出流量を減少させる方向に移動する。一方、切換弁１４の２次側には油タンク圧が誘導されて第２レギュレータ１１の第２制御ポート１１ｂにはほぼ油タンク圧となった油圧が作用し、第１制御ポート１１ａに吐出圧が作用する。従って、低流量優先選択部１２により第１レギュレータ３３の動作が優先的に選択されて、油圧ポンプ３１の吐出量はほぼ正常通りに制御する。

以上に説明したように、コントローラ５０並びに配線が正常な場合は油圧ポンプの吐出量制御（入力馬力制御）は従来装置と同様に正常に機能し、異常が生じた場合に油圧ポンプの最大吐出流量が所定量だけ制限されて、急激な負荷上昇が生じて、傾転板の制御の遅れによる応答にオーバーシュートが生じても馬力が定格内に収まり、エンジンのラグダウンを引き起こすという問題もなく、円滑な操作が可能になるという効果が得られる。なお、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。

本発明の実施形態の回路図を示す。本実施形態と従来装置の油圧ポンプの特性曲線を示す。従来装置１の油圧ポンプの回路図を示す。従来装置２の油圧ポンプの回路図を示す。

符号の説明

１１第２レギュレータ
１２低流量優先選択部
１４切換弁
３１油圧ポンプ
３２パイロット油圧ポンプ
３３第１レギュレータ
５０コントローラ
５１電磁比例制御弁

Claims

可変容量型の油圧ポンプの吐出流量を制御する傾転板にコントローラによって制御される第１レギュレータと吐出流量を制限する第２レギュレータを低流量のレギュレータが優先して選択される低流量優先選択部を介して接続し、前記第１レギュレータは、前記コントローラにより、前記油圧ポンプの吐出圧検出装置、ネガコン圧力検出装置、又は制御弁のリモコン弁の操作量検出装置の検出結果に基づいて前記油圧ポンプの吐出量を算出し、目標吐出量相当の制御信号を電磁弁の制御端子に送出して目標吐出量を吐出するように構成し、前記第２レギュレータは第１及び第２制御ポートを設け、該第１制御ポートに該油圧ポンプの吐出圧を負帰還して該油圧ポンプの入力馬力がエンジンの出力馬力と略等しくなるように設定し、該第２制御ポートにパイロットポンプ圧を作用させたときに該油圧ポンプの入力馬力が減少するように構成した油圧ポンプの制御回路において、
前記第２レギュレータの第２制御ポートとパイロットポンプの間に切換弁を設け、該切換弁の制御ポートに前記電磁弁の出力を接続して、前記コントローラが故障した場合或いは該コントローラの接続配線が故障した場合に該電磁弁２次圧が該切換弁に作用して該切換弁が切り換わり、第２制御ポートとパイロットポンプが連通し、入力馬力を減少させるように構成したことを特徴とする建設機械のポンプの制御回路。