JP2010169242A - Hydraulic drive mechanism for construction machine - Google Patents

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信行 石井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent dropping of engine speed by previously suppressing generation of a rapid drive load of a hydraulic pump. <P>SOLUTION: The hydraulic drive mechanism for construction machine is provided with the hydraulic pump 13 driven by an engine 12, a torque adjusting means 31 for adjusting torque of the hydraulic pump 13, a hydraulic actuator 16 driven by delivered oil from the hydraulic pump 13, an operating device 20 operating the hydraulic actuator 16, an operating condition detector 21 detecting an operating condition of the operating device 20, and a controller 22 controlling the torque adjusting means 31 on the basis of a signal from the operating condition detector 21. The controller 22 is equipped with a first torque control part carrying out control such that the hydraulic pump 13 becomes low torque when the operating device 20 is operated to an operating condition, and a second torque control part carrying out control so as to raise the hydraulic pump 13 from the low torque thereafter to transit to maximum torque. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は建設機械の油圧駆動装置に関するものであり、特に、エンジンで油圧ポンプを駆動すると共に、該油圧ポンプからの圧油により油圧アクチュエータを駆動する建設機械の油圧駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a hydraulic drive device for a construction machine, and more particularly to a hydraulic drive device for a construction machine that drives a hydraulic pump by an engine and drives a hydraulic actuator by pressure oil from the hydraulic pump.

従来、此種油圧ショベル等の建設機械は、下部走行体上に上部旋回体が旋回可能に装架されていると共に、該上部旋回体の前部にブームが俯仰動可能に連結されている。又、該ブームの先端部にア−ムが上下回動可能に枢着され、該ア−ムの先端部にバケットが揺動可能に取り付けられている。そして、前記ブーム、ア−ム及びバケットは、油圧アクチュエータとしての各油圧シリンダにより夫々駆動される。   Conventionally, in a construction machine such as this type of hydraulic excavator, an upper swing body is mounted on a lower traveling body so as to be able to swing, and a boom is connected to a front portion of the upper swing body so as to be able to move up and down. Also, an arm is pivotally attached to the tip of the boom so as to be vertically rotatable, and a bucket is swingably attached to the tip of the arm. The boom, arm and bucket are driven by hydraulic cylinders as hydraulic actuators.

又、上部旋回体にはエンジンが搭載されていると共に、該エンジンの出力軸に可変容量型の油圧ポンプが連結されている。そして、該油圧ポンプは流量制御弁を介して油圧シリンダに圧油を供給することにより、該油圧シリンダを駆動するように構成されている。   An engine is mounted on the upper swing body, and a variable displacement hydraulic pump is connected to the output shaft of the engine. The hydraulic pump is configured to drive the hydraulic cylinder by supplying pressure oil to the hydraulic cylinder via a flow control valve.

更に、前記エンジンの負荷を安定させるために、油圧ポンプの吐出ラインの最下流側(油タンク側)にネガコン絞りを設け、該ネガコン絞り上流側のネガコン圧を負帰還させて油圧ポンプを負帰還制御する方式が採用されている(特許文献1参照)。
特開平6−117410公報
Further, in order to stabilize the load of the engine, a negative control throttle is provided on the most downstream side (oil tank side) of the discharge line of the hydraulic pump, the negative control pressure upstream of the negative control throttle is negatively fed back, and the hydraulic pump is negatively fed back. A control method is employed (see Patent Document 1).
JP-A-6-117410

従来の油圧駆動装置では、油圧シリンダがストロークエンドに到達すると、駆動負荷が急激に発生し、この時、上記油圧ポンプの圧力上昇等に基づいて駆動負荷を検出して、該油圧ポンプの駆動負荷を低減させるべく制御している。   In the conventional hydraulic drive device, when the hydraulic cylinder reaches the stroke end, a drive load is suddenly generated. At this time, the drive load is detected based on the pressure rise of the hydraulic pump, and the drive load of the hydraulic pump is detected. Is controlled to reduce.

しかし、前記ポンプ負荷の低減制御方式によれば、油圧シリンダに駆動負荷が急激に作用した状態で駆動負荷を検出し、その後に、油圧ポンプの駆動負荷を事後的に低減させている。従って、ポンプ負荷低減の対応が遅延し、その結果、油圧ポンプ用駆動源としてのエンジンの回転数が急激に低下するという問題があった。   However, according to the pump load reduction control method, the drive load is detected in a state in which the drive load acts on the hydraulic cylinder rapidly, and thereafter the drive load of the hydraulic pump is reduced afterwards. Accordingly, there has been a problem that the response to the reduction of the pump load is delayed, and as a result, the rotational speed of the engine as the hydraulic pump drive source rapidly decreases.

又、前記エンジンにノズル開度が調整可能な可変容量型のターボチャージャーを搭載したものでは、ターボチャージャーのブースト圧が発生した時に、該ブースト圧の上昇に基づいて油圧ポンプの駆動負荷を検出して、該駆動負荷を低減させる制御方式が提案されている。しかし、この制御方式においても、油圧シリンダに駆動負荷が作用した状態でブースト圧を検出し、その後に、油圧ポンプの駆動負荷を事後的に低減させているので、上記同様に、ポンプ負荷低減の対応が遅延してエンジンの回転数が急激に低下する。   If the engine is equipped with a variable capacity turbocharger with adjustable nozzle opening, when the boost pressure of the turbocharger is generated, the driving load of the hydraulic pump is detected based on the increase in the boost pressure. Thus, a control method for reducing the driving load has been proposed. However, even in this control method, the boost pressure is detected in a state where the driving load is applied to the hydraulic cylinder, and then the driving load of the hydraulic pump is reduced afterwards. The response is delayed and the engine speed drops sharply.

そこで、油圧ポンプの急激な駆動負荷を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。   Thus, there is a technical problem to be solved in order to prevent a rapid drive load of the hydraulic pump and prevent a decrease in the engine speed, and the present invention aims to solve this problem. And

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプのトルクを調整するトルク調整手段と、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出器と、該操作状態検出器からの信号に基づいて前記トルク調整手段を制御するコントローラとを設け、該コントローラは、前記操作装置が操作状態に作動された時に、前記油圧ポンプが低トルクとなるように制御する第1トルク制御部と、該低トルク状態での制御が所定時間経過した後に前記油圧ポンプが低トルクから最大トルクに移行するように制御する第2トルク制御部とを備え、前記エンジンにはノズル開度が調整可能な可変容量型のターボチャージャーが搭載され、且つ、前記第2トルク制御部は、該ターボチャージャーのノズル開度速度が所定値以上になった時に、上記油圧ポンプのトルクが該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置を提供する。   The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 includes an engine, a hydraulic pump driven by the engine, and torque adjusting means for adjusting the torque of the hydraulic pump. An operation for detecting an operation state of the operation device in a hydraulic drive device for a construction machine, comprising: a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied; and an operation device for operating the hydraulic actuator. A state detector, and a controller for controlling the torque adjusting means based on a signal from the operation state detector, wherein the controller is configured to reduce the torque of the hydraulic pump when the operation device is operated. A first torque control unit that controls the low-torque state and the hydraulic pump from low torque to maximum torque after a predetermined time has elapsed in the low-torque state. And a variable capacity turbocharger with an adjustable nozzle opening degree mounted on the engine, and the second torque control unit includes a second torque control unit that controls the transition of the turbocharger. When the nozzle opening speed becomes a predetermined value or more, the torque of the hydraulic pump is controlled so as to increase from a low torque corresponding to the nozzle opening speed and shift to a maximum torque. A hydraulic drive is provided.

この構成によれば、第1トルク制御部及び第2トルク制御部によって、トルク調整手段を連続的に動作制御することにより、油圧ポンプが低トルクから最大トルクに円滑に変化するように作動する。即ち、先ず、第1トルク制御部は、操作装置が非操作状態から操作状態に作動された時に、油圧ポンプのトルクが最大トルクよりも低い所定の低トルクとなるように制御される。   According to this configuration, the hydraulic pump is operated so as to smoothly change from the low torque to the maximum torque by continuously controlling the operation of the torque adjusting means by the first torque control unit and the second torque control unit. That is, first, the first torque control unit is controlled so that the torque of the hydraulic pump becomes a predetermined low torque lower than the maximum torque when the operating device is operated from the non-operating state to the operating state.

次に、第2トルク制御部は、低トルク状態での制御が所定時間ΔT(急激な駆動負荷を抑止できる時間)だけ保持された後に、記油圧ポンプのトルクを所定の制御パターンに従って最大トルクまで上昇するように制御する。これにより、操作装置のオン操作時に、油圧ポンプは低トルクから上昇して最大トルクにスムーズに移行する。
本発明では、更に、油圧ポンプのトルクは、ターボチャージャーのノズル開度速度が所定値V以上、即ち、所要のエンジン出力を確保できるノズル開度速度以上になった時に、該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して、所定の制御パターンに従って最大トルクに移行する。
Next, after the control in the low torque state is maintained for a predetermined time ΔT (a time during which a sudden drive load can be suppressed), the second torque control unit increases the hydraulic pump torque to the maximum torque according to a predetermined control pattern. Control to ascend. Thus, when the operating device is turned on, the hydraulic pump rises from the low torque and smoothly shifts to the maximum torque.
In the present invention, furthermore, the torque of the hydraulic pump is such that when the nozzle opening speed of the turbocharger is equal to or higher than a predetermined value V N , that is, higher than the nozzle opening speed at which a required engine output can be secured. Rises from a low torque corresponding to the maximum torque, and shifts to a maximum torque according to a predetermined control pattern.

請求項2記載の発明は、上記第2トルク制御部は、上記操作装置の操作速度が所定値以上で作動された時に、上記油圧ポンプのトルクが該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するように制御することを特徴とする請求項1記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。   According to a second aspect of the present invention, the second torque control unit increases the torque of the hydraulic pump from a low torque corresponding to the nozzle opening speed when the operation speed of the operation device is operated at a predetermined value or more. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1, wherein control is performed so as to shift to the maximum torque.

この構成によれば、油圧ポンプのトルクは、操作装置(操作レバー)の操作速度が所定値V以上、即ち、所要の油圧駆動力を確保できる操作速度V以上になった時に、前記ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して、所定の制御パターンに従って最大トルクにスムーズに移行する。 According to this configuration, when the operating speed of the operating device (operating lever) becomes equal to or higher than the predetermined value V L , that is, the operating speed V L that can ensure the required hydraulic driving force, the torque of the hydraulic pump The torque rises from a low torque according to the opening speed, and smoothly shifts to the maximum torque according to a predetermined control pattern.

請求項3記載の発明は、上記油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出圧を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。   A third aspect of the present invention provides the hydraulic drive device for a construction machine according to the first or second aspect, wherein the torque control of the hydraulic pump controls a pump discharge pressure.

この構成によれば、油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出圧を制御するので、該油圧ポンプに吐出圧制御手段を接続することで、前記圧油の圧力が速やかに低減制御される。   According to this configuration, since the torque control of the hydraulic pump controls the pump discharge pressure, the pressure of the pressure oil is quickly reduced and controlled by connecting the discharge pressure control means to the hydraulic pump.

請求項4記載の発明は、上記油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出流量を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the hydraulic drive device for a construction machine according to the first or second aspect, wherein the torque control of the hydraulic pump controls a pump discharge flow rate.

この構成によれば、油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出流量を制御するので、該油圧ポンプに吐出流量制御手段を接続することで、前記圧油の流量が速やかに低減制御される。   According to this configuration, since the torque control of the hydraulic pump controls the pump discharge flow rate, the flow rate of the pressure oil is quickly reduced and controlled by connecting the discharge flow rate control means to the hydraulic pump.

請求項1記載の発明は、油圧ポンプのトルクが低トルクから最大トルクに円滑に移行することにより、該油圧ポンプに急激な駆動負荷が作用する恐れがないので、該駆動負荷に起因するエンジンの回転数低下を防止できるのみならず、ターボチャージャーのノズル開度速度が所定値V以上になった時に、油圧ポンプのトルクは、ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するので、前記ノズル開度速度が大きく変化する場合でも、最大トルク移行時におけるポンプ制御を一層円滑、且つ、安定的に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, since the torque of the hydraulic pump smoothly shifts from the low torque to the maximum torque, there is no fear that a sudden drive load acts on the hydraulic pump. not only the rotational speed decrease can be prevented, when the nozzle opening speed of the turbocharger exceeds a predetermined value V N, the torque of the hydraulic pump, the maximum torque increased from a low torque corresponding to the nozzle opening speed Therefore, even when the nozzle opening speed changes greatly, pump control at the time of maximum torque transition can be performed more smoothly and stably.

請求項2記載の発明は、操作装置の操作速度が所定値V以上になった時に、油圧ポンプは、該操作速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するので、請求項1記載の発明の効果に加えて、前記操作速度が変化する場合でも、最大トルク移行時における制御を円滑、且つ、安定的に行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, when the operating speed of the operating device becomes equal to or higher than the predetermined value V L , the hydraulic pump rises from a low torque corresponding to the operating speed and shifts to the maximum torque. In addition to the effects of the described invention, even when the operation speed changes, the control at the time of shifting the maximum torque can be performed smoothly and stably.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、油圧ポンプに吐出圧制御手段を接続することで、圧油の圧力を速やかに低減制御でき、トルク制御を精度良く行うことができる。   In addition to the effects of the first or second aspect, the invention according to the third aspect can quickly reduce and control the pressure of the pressure oil by connecting the discharge pressure control means to the hydraulic pump, and the torque control can be accurately performed. Can be done well.

請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載の発明の効果に加えて、油圧ポンプに吐出流量制御手段を接続することで、圧油の流量を速やかに低減制御でき、トルク制御を精度良く行うことができる。   In addition to the effects of the first or second aspect, the invention according to the fourth aspect can reduce the flow rate of the pressure oil quickly by connecting the discharge flow rate control means to the hydraulic pump, and the torque control can be accurately performed. Can be done well.

本発明は、油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するという目的を達成するため、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプのトルクを調整するトルク調整手段と、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、 前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出器と、該操作状態検出器からの信号に基づいて前記トルク調整手段を制御するコントローラとを設け、該コントローラは、前記操作装置が操作状態に作動された時に、前記油圧ポンプが低トルクとなるように制御する第1トルク制御部と、該低トルク状態での制御が所定時間経過した後に前記油圧ポンプが低トルクから最大トルクに移行するように制御する第2トルク制御部とを備え、前記エンジンにはノズル開度が調整可能な可変容量型のターボチャージャーが搭載され、且つ、前記第2トルク制御部は、該ターボチャージャーのノズル開度速度が所定値以上になった時に、上記油圧ポンプのトルクが該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するように制御することにより実現した。   SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the object of preventing a decrease in engine speed by preventing the sudden generation of a driving load of a hydraulic pump, the present invention provides an engine, a hydraulic pump driven by the engine, and the hydraulic pressure In a hydraulic drive device for a construction machine, comprising: a torque adjusting means for adjusting the torque of the pump; a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied; and an operating device for operating the hydraulic actuator; An operation state detector for detecting an operation state of the operation device and a controller for controlling the torque adjusting means based on a signal from the operation state detector are provided, and the controller is operated in the operation state. A first torque control unit for controlling the hydraulic pump to have a low torque, and control in the low torque state has elapsed for a predetermined time. And a second torque control unit that controls the hydraulic pump to shift from a low torque to a maximum torque, the engine is equipped with a variable displacement turbocharger with an adjustable nozzle opening, and The second torque control unit causes the torque of the hydraulic pump to increase from a low torque corresponding to the nozzle opening speed and shift to the maximum torque when the nozzle opening speed of the turbocharger exceeds a predetermined value. Realized by controlling to.

以下、本発明の好適な一実施例を図1乃至図6に従って説明する。図1は、本実施例に係る建設機械としての油圧ショベル1を示す。同図において、下部走行体2上には上部旋回体3が旋回可能に装架され、該上部旋回体3の前方一側部にブーム4が俯仰動可能に連結されている。又、ブーム4の先端部にア−ム5が上下回動可能に枢着されていると共に、該ア−ム5の先端部にバケット6が揺動可能に取り付けられている。   A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a hydraulic excavator 1 as a construction machine according to the present embodiment. In the figure, an upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 2 so as to be able to swing, and a boom 4 is connected to one front side of the upper swing body 3 so as to be able to move up and down. An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be pivotable up and down, and a bucket 6 is swingably attached to the tip of the arm 5.

前記ブーム4、ア−ム5及びバケット6はブームシリンダ7、ア−ムシリンダ8及びバケットシリンダ9により夫々駆動される。又、上部旋回体3の前方他側部にはキャブ10が搭載され、該キャブ10の後方に設けたエンジン室11内にエンジン12等の装置機器が配置されている。   The boom 4, the arm 5 and the bucket 6 are driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9, respectively. A cab 10 is mounted on the other front side of the upper swing body 3, and equipment such as an engine 12 is arranged in an engine chamber 11 provided behind the cab 10.

図2は、本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図を示す。本発明は、油圧アクチュエータとして、例えば、ブームシリンダ7等単数又は複数の油圧シリンダ又は油圧モータを設けた油圧駆動回路であれば全て適用可能である。尚、説明の都合上、図2の構成例では油圧シリンダを1つだけ図示し、他の油圧アクチュエータを省略するものとする。 FIG. 2 shows a hydraulic drive circuit diagram of the hydraulic drive apparatus according to the present invention. The present invention can be applied to any hydraulic drive circuit provided with one or more hydraulic cylinders or hydraulic motors such as the boom cylinder 7 as the hydraulic actuator. For convenience of explanation, in the configuration example of FIG. 2, only one hydraulic cylinder is shown, and the other hydraulic actuators are omitted.

同図に示すように、エンジン12の出力軸にはメイン油圧ポンプ13及びパイロット油圧ポンプ14が連結され、該メイン油圧ポンプ13としては斜板形可変容量型のポンプが採用されている。そして、メイン油圧ポンプ13の吐出ライン15には駆動用の油圧シリンダ16が接続されていると共に、該吐出ライン15の途中に6ポート3位置切り換え型の流量制御弁(方向切換弁)17が設けられている。   As shown in the figure, a main hydraulic pump 13 and a pilot hydraulic pump 14 are connected to the output shaft of the engine 12, and a swash plate type variable displacement pump is adopted as the main hydraulic pump 13. A driving hydraulic cylinder 16 is connected to the discharge line 15 of the main hydraulic pump 13, and a 6-port 3-position switching flow control valve (direction switching valve) 17 is provided in the middle of the discharge line 15. It has been.

前記流量制御弁17は、中立位置から伸び位置(イ)又は縮み位置(ロ)に切り換えることにより、メイン油圧ポンプ13から油圧シリンダ16のボトム側油室又はトップ側油室に供給され、これに応じて油圧シリンダ16が伸長又は収縮するように構成されている。   The flow control valve 17 is supplied from the main hydraulic pump 13 to the bottom side oil chamber or the top side oil chamber of the hydraulic cylinder 16 by switching from the neutral position to the extended position (A) or the contracted position (B). Accordingly, the hydraulic cylinder 16 is configured to expand or contract.

更に、流量制御弁17は、操作レバー18に連動するリモコン弁19を介して作動され、該操作レバー18及びリモコン弁19は本発明の操作装置20を構成している。又、操作装置20には操作状態検出器21が取り付けられ、該操作状態検出器21は、操作レバー18の操作速度を含む操作状態を検出して、その信号をコントローラとしての制御装置22に送信する。   Further, the flow control valve 17 is actuated via a remote control valve 19 interlocked with the operation lever 18, and the operation lever 18 and the remote control valve 19 constitute the operation device 20 of the present invention. An operation state detector 21 is attached to the operation device 20, and the operation state detector 21 detects an operation state including an operation speed of the operation lever 18 and transmits the signal to a control device 22 as a controller. To do.

又、上記エンジン12には、タービンを内蔵した可変容量型のターボチャージャー(Variable Geometry Turbocharger:以下、「VGターボ」と略称する。)23が搭載され、該VGターボ23は、図示しないタービンハウジング内のノズル開度を変更することにより、エンジン12の過給効率乃至出力を変更できるように構成されている。更に、VGターボ23には速度検出器24が取り付けられ、該速度検出器24は前記ノズル開度の速度を検出して、その信号を制御装置22に送信する。   Further, the engine 12 is equipped with a variable capacity turbocharger (hereinafter abbreviated as “VG turbo”) 23 having a built-in turbine, and the VG turbo 23 is installed in a turbine housing (not shown). The supercharging efficiency or output of the engine 12 can be changed by changing the nozzle opening. Furthermore, a speed detector 24 is attached to the VG turbo 23, and the speed detector 24 detects the speed of the nozzle opening and transmits the signal to the control device 22.

制御装置22は、主としてマイクロコンピュータから成り、図3に例示するように、信号入力部22A、演算部22B、記憶部22C、ポンプ吐出圧制御部22D、ポンプ吐出流量制御部22E、第1トルク制御部22F、第2トルク制御部22G及び信号出力部22H等により構成され、前記操作状態検出器21及び速度検出器24からの検出信号に基づいて、メイン油圧ポンプ13の吐出圧、吐出流量及びトルクを可変制御する。   The control device 22 is mainly composed of a microcomputer, and as illustrated in FIG. 3, a signal input unit 22A, a calculation unit 22B, a storage unit 22C, a pump discharge pressure control unit 22D, a pump discharge flow rate control unit 22E, and a first torque control. Section 22F, second torque control section 22G, signal output section 22H and the like, and based on detection signals from the operation state detector 21 and speed detector 24, the discharge pressure, discharge flow rate and torque of the main hydraulic pump 13 Is variably controlled.

特に、第1トルク制御部22Fは、操作装置20の操作レバー18が非操作状態から操作状態に作動された時に、メイン油圧ポンプ13のトルクが最大トルクよりも低い所定のトルク(以下、「低トルク」という。)となるようにレギュレータ31を制御する。更に、第2トルク制御部22Gは、低トルク状態で所定時間ΔT(急激な駆動負荷を有効に抑止し得る時間)だけ運転した後に、メイン油圧ポンプ13のトルクが低トルクから上昇して最大トルクに円滑に移行するように、レギュレータ31の動作を制御する。   In particular, the first torque control unit 22F has a predetermined torque (hereinafter referred to as “low”) that the torque of the main hydraulic pump 13 is lower than the maximum torque when the operation lever 18 of the operation device 20 is operated from the non-operation state to the operation state. The regulator 31 is controlled so as to be “torque”. Further, the second torque control unit 22G operates for a predetermined time ΔT (a time during which a sudden drive load can be effectively suppressed) in the low torque state, and then the torque of the main hydraulic pump 13 increases from the low torque to the maximum torque. Thus, the operation of the regulator 31 is controlled so that the transition is smoothly performed.

上記メイン油圧ポンプ13の吐出ライン15からは油路26が分岐している。又、油路26は油タンク27に連通していると共に、該油路26の途中にはリリーフ弁28が設けられている。該リリーフ弁28は油路29によって上記パイロット油圧ポンプ14に接続され、該油路29の途中に電磁切換弁30が設置されている。該電磁切換弁30のソレノイドは制御装置22の出力側に電気的に接続され、該制御装置22からの指令信号により制御される。   An oil passage 26 branches off from the discharge line 15 of the main hydraulic pump 13. The oil passage 26 communicates with an oil tank 27, and a relief valve 28 is provided in the middle of the oil passage 26. The relief valve 28 is connected to the pilot hydraulic pump 14 by an oil passage 29, and an electromagnetic switching valve 30 is installed in the middle of the oil passage 29. The solenoid of the electromagnetic switching valve 30 is electrically connected to the output side of the control device 22 and is controlled by a command signal from the control device 22.

電磁切換弁30は、メイン油圧ポンプ13の吐出圧Pを制御する。例えば、油圧ポンプ13の駆動負荷が設定値以上になると、制御装置22からの吐出圧低下信号により、電磁切換弁30がノーマル位置から作動位置(ハ)に切り換わると、リリーフ弁28とパイロット油圧ポンプ14との連通が遮断される。その結果、リリーフ弁28の設定圧Pが低下して、メイン油圧ポンプ13の吐出圧が低下する(図4中の矢印Aを参照)。   The electromagnetic switching valve 30 controls the discharge pressure P of the main hydraulic pump 13. For example, when the driving load of the hydraulic pump 13 exceeds a set value, the relief valve 28 and the pilot hydraulic pressure are changed when the electromagnetic switching valve 30 is switched from the normal position to the operating position (c) by the discharge pressure lowering signal from the control device 22. Communication with the pump 14 is interrupted. As a result, the set pressure P of the relief valve 28 decreases, and the discharge pressure of the main hydraulic pump 13 decreases (see arrow A in FIG. 4).

又、制御装置22の出力側にはレギュレータ31が電気的に接続され、該レギュレータ31の動作は制御装置22からの指令信号により制御される。該レギュレータ31は、制御装置22によりトルク値(吸収トルク値)又は吐出流量値を設定変更することができる。   A regulator 31 is electrically connected to the output side of the control device 22, and the operation of the regulator 31 is controlled by a command signal from the control device 22. The regulator 31 can change the setting of the torque value (absorption torque value) or the discharge flow rate value by the control device 22.

例えば、油圧ポンプ13の駆動負荷が予め定めた設定値以上になると、制御装置22から吐出流量低下信号又はトルク低下信号がレギュレータ31に出力されることにより、前記油圧シリンダ16を停止させない範囲で、前記吐出流量値又はトルク値を低下させるべく、レギュレータ31における設定値が変更される。その結果、メイン油圧ポンプ13の吐出流量Q又はトルクTが減少する(図4中の矢印B又は図5中の矢印Cを参照)。   For example, when the driving load of the hydraulic pump 13 is equal to or higher than a predetermined set value, a discharge flow rate lowering signal or a torque lowering signal is output from the control device 22 to the regulator 31, so that the hydraulic cylinder 16 is not stopped. The set value in the regulator 31 is changed to reduce the discharge flow rate value or torque value. As a result, the discharge flow rate Q or the torque T of the main hydraulic pump 13 decreases (see arrow B in FIG. 4 or arrow C in FIG. 5).

次に、上記油圧駆動装置におけるトルク制御の手順を図6のフローチャートに基づいて詳述する。先ず、エンジン12の始動によってメイン油圧ポンプ13が回転駆動される。そして、操作装置20の操作レバー18が非操作状態から操作状態に操作されると、メイン油圧ポンプ13からの圧油が流量制御弁17を介して、油圧シリンダ16のボトム側油室又はトップ側油室に供給され、油圧シリンダ16が伸長又は収縮する(ステップS1)。   Next, torque control procedures in the hydraulic drive apparatus will be described in detail based on the flowchart of FIG. First, the main hydraulic pump 13 is driven to rotate by starting the engine 12. When the operating lever 18 of the operating device 20 is operated from the non-operating state to the operating state, the pressure oil from the main hydraulic pump 13 is passed through the flow control valve 17 to the bottom side oil chamber or top side of the hydraulic cylinder 16. Supplyed to the oil chamber, the hydraulic cylinder 16 extends or contracts (step S1).

上記操作レバー18が操作状態に切り換えられた時、これを操作状態検出器21が検出して、その検出信号を制御装置22に送信する(ステップS2)。そして、制御装置22は第1トルク制御部22F及び第2トルク制御部22Gによって、レギュレータ31の動作を連続的に制御することにより、メイン油圧ポンプ13のトルクが最大値TM1になるように可変する。 When the operation lever 18 is switched to the operation state, the operation state detector 21 detects this and transmits a detection signal to the control device 22 (step S2). The control device 22 is controlled so that the torque of the main hydraulic pump 13 becomes the maximum value T M1 by continuously controlling the operation of the regulator 31 by the first torque control unit 22F and the second torque control unit 22G. To do.

即ち、先ず、第1トルク制御部22Fは、操作レバー18が非操作状態から操作状態に操作されると、メイン油圧ポンプ13のトルクが最大トルクTM1よりも低い所定の低トルクTL1となるように、レギュレータ31の動作を制御する(ステップS3)。 That is, first, when the operation lever 18 is operated from the non-operation state to the operation state, the first torque control unit 22F has a predetermined low torque TL1 in which the torque of the main hydraulic pump 13 is lower than the maximum torque TM1. Thus, the operation of the regulator 31 is controlled (step S3).

次に、メイン油圧ポンプ13のトルクが低トルクTL1で所定時間ΔTだけ保持された後に、第2トルク制御部22Gは、メイン油圧ポンプ13のトルクを所定の制御パターンに従って最大トルクTM1まで上昇するように、レギュレータ31の動作を制御する。このように、操作レバー18の操作時には、メイン油圧ポンプ13は直ちに最大トルクTM1に上昇するのではなく、低トルクTL1状態でのポンプ制御が所定時間ΔTだけ経過した後に、最大トルクTM1まで円滑に移行する。 Next, after the torque of the main hydraulic pump 13 is held at the low torque T L1 for a predetermined time ΔT, the second torque control unit 22G increases the torque of the main hydraulic pump 13 to the maximum torque T M1 according to a predetermined control pattern. Thus, the operation of the regulator 31 is controlled. As described above, when the operation lever 18 is operated, the main hydraulic pump 13 does not immediately increase to the maximum torque T M1 , but after the pump control in the low torque T L1 state has elapsed for the predetermined time ΔT, the maximum torque T M1 Transition smoothly.

本実施例においては、VGターボ23のノズル開度速度又は操作レバー18の操作速度が夫々所定値V又はV以上になった時には、第2トルク制御部は、速度検出器24又は操作状態検出器21からの信号に基づいて、ノズル開度速度又はレバー操作速度に応じて、メイン油圧ポンプ13が低トルクTL2から上昇して最大トルクTM2に移行するように、上記レギュレータ31の動作を制御する(ステップS4)。 In the present embodiment, when the nozzle opening speed of the VG turbo 23 or the operation speed of the operation lever 18 becomes equal to or higher than a predetermined value V N or V L , the second torque control unit is operated by the speed detector 24 or the operation state. Based on the signal from the detector 21, the operation of the regulator 31 is performed so that the main hydraulic pump 13 rises from the low torque T L2 and shifts to the maximum torque T M2 according to the nozzle opening speed or the lever operation speed. Is controlled (step S4).

ここに、所定値V以上とは、所要のエンジン出力を確保できるノズル開度速度以上をいい、又、所定値V以上とは、所要の油圧駆動力を確保できる操作速度以上をいう。 Here, the predetermined value V N or more means a nozzle opening speed or more that can ensure a required engine output, and the predetermined value V L or more means an operation speed or more that can ensure a required hydraulic driving force.

叙上の如く本発明によると、操作レバー18が非操作状態から操作状態に作動された時に、メイン油圧ポンプ13のトルクが低トルクとなるように制御され、そして、所定時間経過後に、メイン油圧ポンプ13のトルクが低トルクから最大トルクに円滑に移行する。斯くして、メイン油圧ポンプ13に駆動負荷が急激に作用する恐れがないので、該駆動負荷に起因するエンジン12の回転数低下が確実に防止される。   As described above, according to the present invention, when the operating lever 18 is operated from the non-operating state to the operating state, the torque of the main hydraulic pump 13 is controlled to be low, and after a predetermined time has elapsed, the main hydraulic pressure is controlled. The torque of the pump 13 smoothly shifts from the low torque to the maximum torque. Thus, since there is no fear that the driving load acts on the main hydraulic pump 13 rapidly, a decrease in the rotational speed of the engine 12 due to the driving load is reliably prevented.

又、メイン油圧ポンプ13のトルクは、VGターボ23のノズル開度速度が所定値以上になった時に、該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに所定の制御パターンで連続的に移行するので、ノズル開度速度が大きく変化する場合でも、最大トルク移行時における制御を円滑、且つ、安定的に実行することができる。   The torque of the main hydraulic pump 13 rises from a low torque corresponding to the nozzle opening speed when the nozzle opening speed of the VG turbo 23 exceeds a predetermined value, and continues to a maximum torque with a predetermined control pattern. Therefore, even when the nozzle opening speed changes greatly, the control at the time of the maximum torque transition can be executed smoothly and stably.

更に、メイン油圧ポンプ13のトルクは、操作レバー18の操作速度が所定値以上になった時に、前記ノズル開度速度に応じた低トルクから最大トルクに連続的に移行するので、操作速度が大きく変化する場合でも、最大トルク移行時における制御を円滑、且つ、安定的に実行することができる。   Furthermore, the torque of the main hydraulic pump 13 continuously shifts from a low torque corresponding to the nozzle opening speed to a maximum torque when the operation speed of the operation lever 18 exceeds a predetermined value, so that the operation speed is large. Even when it changes, the control at the time of the maximum torque transition can be executed smoothly and stably.

本発明に係る油圧ポンプのトルク制御は、ポンプ吐出圧又はポンプ吐出流量を制御することにより、トルク制御を精度良く行うことができる。     The torque control of the hydraulic pump according to the present invention can be accurately performed by controlling the pump discharge pressure or the pump discharge flow rate.

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。   It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.

本発明の一実施例を示し、油圧駆動装置を搭載した油圧ショベルの側面図。1 is a side view of a hydraulic excavator equipped with a hydraulic drive device according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図。1 is a hydraulic drive circuit diagram of a hydraulic drive device according to the present invention. 本発明に係る制御装置の構成例を説明するブロック図。The block diagram explaining the structural example of the control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る油圧ポンプの流量制御/吐出圧制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。The graph of the flow volume-discharge pressure curve explaining the flow volume control / discharge pressure control of the hydraulic pump which concerns on this invention. 本発明に係る油圧ポンプのトルク制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。The graph of the flow volume-discharge pressure curve explaining the torque control of the hydraulic pump which concerns on this invention. 本発明に係るポンプトルクの制御手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the control procedure of the pump torque which concerns on this invention.

1 油圧ショベル(建設機械)
3 上部旋回体
4 ブーム
5 ア−ム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 ア−ムシリンダ
9 バケットシリンダ
12 エンジン
13 メイン油圧ポンプ
16 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
17 流量制御弁
18 操作レバー
19 リモコン弁
20 操作装置
21 操作状態検出器
22 制御装置(コントローラ)
22F 第1トルク制御部
22G 第2トルク制御部
23 VGターボ
24 速度検出器
30 電磁切換弁(吐出圧制御手段)
31 レギュレータ(トルク調整手段)
1 Excavator (construction machine)
3 Upper swing body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 12 Engine 13 Main hydraulic pump 16 Hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
17 Flow control valve 18 Operation lever 19 Remote control valve 20 Operation device 21 Operation state detector 22 Control device (controller)
22F 1st torque control part 22G 2nd torque control part
23 VG turbo 24 speed detector 30 electromagnetic switching valve (discharge pressure control means)
31 Regulator (torque adjustment means)

Claims (4)

エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプのトルクを調整するトルク調整手段と、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
前記操作装置の操作状態を検出する操作状態検出器と、該操作状態検出器からの信号に基づいて前記トルク調整手段を制御するコントローラとを設け、該コントローラは、前記操作装置が操作状態に作動された時に、前記油圧ポンプが低トルクとなるように制御する第1トルク制御部と、該低トルク状態での制御が所定時間経過した後に前記油圧ポンプが低トルクから最大トルクに移行するように制御する第2トルク制御部とを備え、前記エンジンにはノズル開度が調整可能な可変容量型のターボチャージャーが搭載され、且つ、前記第2トルク制御部は、該ターボチャージャーのノズル開度速度が所定値以上になった時に、上記油圧ポンプのトルクが該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
An engine, a hydraulic pump driven by the engine, torque adjusting means for adjusting the torque of the hydraulic pump, a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied, and for operating the hydraulic actuator In a hydraulic drive device for a construction machine provided with an operation device of
An operation state detector for detecting an operation state of the operation device and a controller for controlling the torque adjusting means based on a signal from the operation state detector are provided, and the controller is operated in the operation state. A first torque control unit that controls the hydraulic pump to have a low torque, and the hydraulic pump shifts from the low torque to the maximum torque after a predetermined time has elapsed in the control in the low torque state. A variable displacement turbocharger having an adjustable nozzle opening, and the second torque control unit includes a nozzle opening speed of the turbocharger. When the pressure exceeds a predetermined value, control is performed so that the torque of the hydraulic pump increases from a low torque corresponding to the nozzle opening speed and shifts to the maximum torque. Hydraulic drive system for a construction machine according to claim.
上記第2トルク制御部は、上記操作装置の操作速度が所定値以上になった時に、上記油圧ポンプのトルクが該ノズル開度速度に応じた低トルクから上昇して最大トルクに移行するように制御することを特徴とする請求項1記載の建設機械の油圧駆動装置。   The second torque control unit is configured to increase the torque of the hydraulic pump from a low torque corresponding to the nozzle opening speed and shift to the maximum torque when the operation speed of the operation device becomes a predetermined value or more. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1, wherein the hydraulic drive device is controlled. 上記油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出圧を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の建設機械の油圧駆動装置。   3. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1, wherein the torque control of the hydraulic pump controls a pump discharge pressure. 上記油圧ポンプのトルク制御はポンプ吐出流量を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の建設機械の油圧駆動装置。   3. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1, wherein the torque control of the hydraulic pump controls a pump discharge flow rate.
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