JP2568506Y2 - 建設機械の微操作モード制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、油圧ショベル等の建設
機械の作業機の制御装置に係り、特に、作業機を微操作
するときにエンジンの燃費効率が最も良い点でポンプ吸
収トルクがマッチングするようにした建設機械の微操作
モード制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧ショベル等の建設機械の掘削
や埋め戻し作業の後で、路面を整地する整地作業、ある
いは、掘削した土砂をダンプトラックの荷台に積み込む
作業の時には作業機を微操作する必要があるときは、油
圧ポンプの容量Ｖを一定（ポンプの吸収トルクＴはｋを
比例定数、Ｐを負荷圧とするとＴ＝ｋＰ×Ｖで表される
ため、一定負荷圧Ｐ０に対しては図５に示すエンジント
ルクカーブのように、油圧ポンプの吸収トルクＴ０＝一
定）にして、可変容量型油圧ポンプ（以下、油圧ポンプ
と言う。）を駆動するエンジン回転数をＮ２，Ｎ３（ｒ
ｅｖ／ｍｉｎ）のように低下させて微操作モードに必要
な吐出流量、即ち、Ｖ・Ｎ２，Ｖ・Ｎ３（ｃｃ／ｍｉ
ｎ）を得ていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、作業機
を微操作するときは、油圧ポンプの容量を一定（傾転角
を一定）にした状態で、エンジン回転数を低下させて前
記油圧ポンプの吐出流量を減少させてアクチュエータの
速度を遅くする制御では、図５に示すように、エンジン
出力トルクに対するポンプ吸収トルクのマッチング点Ａ
１〜Ａ２，Ａ３となり、エンジンの等燃費カーブＢの中
心から遠くになるため、燃費効率が悪いという問題があ
る。 また、作業機を微操作するときに、エンジン回転数
を低下させるために、エンジンの燃料噴射量を調整する
レバー操作も繁雑であるという問題もある。 本考案は、
上記従来の問題点に着目し、油圧ショベル等の建設機械
のダンプ積込み、又は整地作業時に作業機を微操作する
ときに、エンジンの等燃費カーブの中心側に向かってエ
ンジンの燃費効率が最も良い点でポンプ吸収トルクがマ
ッチングするように、ポンプの傾転角制御とエンジンの
ガバナ制御を行うようにするとともに、微操作モード切
換スイッチの操作によりエンジン回転数及びポンプ傾転
角制御して微操作性を向上する建設機械の微操作モード
制御装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案に係る建設機械の微操作モード制御装置の第
１考案は、可変容量型油圧ポンプと、可変容量型油圧ポ
ンプの容量を調整する容量制御シリンダと、可変容量型
油圧ポンプから吐出される圧油をアクチュエータへ供給
する操作弁と、操作弁の上流側の圧力と下流側の圧力と
の差圧に応じてポンプの吐出容量を調整するために容量
制御シリンダに作動圧を供給するロードセンシング弁と
を備えた建設機械の微操作モード制御装置において、 作
業機を通常の速度で操作する通常作業モードでは、可変
容量型油圧ポンプの吐出容量を増加せしめるために操作
弁４の下流側の圧力と差圧設定バネ８ｄにより制御され
るロードセンシング弁８と、 作業機を微速で操作する微
操作モードでは、可変容量型油圧ポンプの吐出容量を減
少させる時に選択され、作業機を微速で操作する微操作
モード切換スイッチ１８と、 作業機を微速で操作する微
操作モードでは、微操作モード切換スイッチ１８からの
信号を受けて、予め記憶されている吐出容量低減信号を
出力する吐出容量低減設定器１１と、吐出容量低減設定
器１１からの吐出容量低減信号に対応してロードセンシ
ング弁８のソレノイド８ａに可変容量型油圧ポンプを所
定容量に減少せしめるように指令を出力する吐出容量低
減信号発生器１２とからなるコントローラ１０とを備え
た構成としたものである。 第２考案は、エンジンと、エ
ンジンの噴射量を調整するガバナ駆動装置と、エンジン
により駆動される可変容量型油圧ポンプと、可変容量型
油圧ポンプの吐出容量を調整するロードセンシング弁お
よび容量制御シリンダからなるレギュレータと、作業機
を微速で操作する微操作モードを備えた建設機械の微操
作モード制御装置において、 作業機を通常の速度で操作
する通常作業モードでは、可変容量型油圧ポンプの吐出
容量を増加せしめるために操作弁４の下流側の圧力と差
圧設定バネ８ｄにより制御されるロードセンシング弁８
と、 作業機を微速で操作する微操作モードでは、エンジ
ンの燃費を低減するとともに、可変容量型油圧ポンプの
吐出容量を減少させる時に選択され、作業機を微速で操
作する微操作モード切換スイッチ１８と、 微操作モード
切換スイッチ１８からの信号を受けて、ロードセンシン
グ弁８のソレノイド８ａに可変容量型油圧ポンプを所定
容量に減少せしめるように指令を出力するとともに、エ
ンジンのガバナ駆動装置１ａに燃料噴射量を低減するよ
うに指令を出力するコントローラ２２とを備えた構成と
したものである。 第３考案は、第２考案の構成におい
て、作業機を微速で操作する微操作モード切換スイッチ
１８がオン動作された信号が前記コントローラ２２に入
力された時 は、予め記憶されている容量低減設定信号を
出力する容量低減設定器１４と、 容量低減設定器１４か
らの容量低減設定信号に対応してロードセンシング弁８
のソレノイド８ａに可変容量型油圧ポンプを所定容量に
減少せしめるように指令を出力する容量低減信号発生器
１６と、 予め記憶されている燃料噴射量信号を出力する
燃料噴射量設定器１３と、 燃料噴射量設定器１３からの
燃料噴射量信号に対応してエンジンのガバナ駆動装置１
ａに燃料噴射量を低減するように指令を出力する燃料低
減信号発生器１５とからなるコントローラ２２を備えた
構成としたものである。

【０００５】

【作用】上記第１考案〜第３考案の構成によれば、 本願
考案によれば、作業機を通常の速度で操作する通常作業
モードでは、操作弁の下流側圧力と差圧設定バネによ
り、ロードセンシング弁が一側に切換えられ、容量制御
シリンダの作動によりポンプ傾転角を増加するようにな
っており、操作レバーの操作量によって迅速な作業がで
きるようになっている。 この通常作業モードで作業中
に、微操作モード切換スイッチをオン動作すると可変容
量型油圧ポンプの容量を減少するようにロードセンシン
グ弁とを制御するようにしたので、通常の作業モードで
はアクチュエータへ操作弁の開口量に応じて必要なポン
プ吐出流量が供給されるとともに、微操作モードでは可
変容量型油圧ポンプの容量が減少された吐出量によりア
クチュエータが駆動される。

【０００６】また、微操作モード切換スイッチからの信
号を受けて、可変容量型油圧ポンプを所定容量に減少せ
しめるようにロードセンシング弁と、燃料噴射量を低減
するようにエンジンのガバナ駆動装置とを制御するよう
にしたので、燃費効率の良いところで、しかも作業機を
微速で操作するときに可変容量型油圧ポンプの容量が減
少された吐出量によりアクチュエータが駆動される。

【０００７】

【実施例】以下に、本考案に係る建設機械の微操作モー
ド制御装置の第１実施例について 図１により説明する。
先ず、図１に示すエンジン１により駆動される可変容量
型油圧ポンプ２（以下、油圧ポンプ２と言う。）を備え
ている。この油圧ポンプ２は管路５ａを介して操作弁４
と接続している。操作弁４は下流側の管路５ｂを介して
作業機アクチュエータ３と接続している。このアクチュ
エータ３の戻り油は操作弁４を介してタンク２３へドレ
ーンされるようになっている。 作業機レバー６ａと連動
するパイロット操作弁６は、図示しないパイロットポン
プからのパイロット圧を出力して操作弁４の操作部に作
用させて、同弁４を切換えるようになっている。油圧ポ
ンプ２の斜板２ａは容量制御シリンダ７と連結してい
る。この容量制御シリンダ７はロードセンシング弁８と
接続している。 同シリンダ７に制御圧を供給する同弁８
は、制御圧を吐出する制御ポンプ９と接続している。ロ
ードセンシング弁８の一側には、操作弁４の下流側管路
５ｂで発生する圧力が作用する操作部８ｃ、および差圧
設定ばね８ｄが設けられている。 同弁８の他側には、操
作弁４の上流側管路５ａで発生する圧力が作用する操作
部８ｂ、および、詳しくは後述するコントローラからの
指令信号を受けるソレノイド８ａが設けられている。こ
のロードセンシング弁８は、コントローラ１０からの指
令信号がソレノイド８ａに入力されないときは、操作弁
４の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧により制御され
る。図１に示す状態では、操作弁４の上流側の圧力に対
して、操作弁４の下流側の圧力と差圧設定ばね８ｄの合
計した圧力の方が高い場合を示しており、このときは図
に示す通り、容量制御シリンダ７のボトム室７ｂの制御
圧はタンク２３にドレーンされる。 このため、油圧ポン
プ２からの圧油が容量制御シリンダ７のロッド室７ｃに
流入しているので、同シリンダ７のピストン７ｄは短縮
する。 これにより、同シリンダ７のピストンロッド７ｅ
に連結する油圧ポンプ２の斜板２ａは傾転角が増加し、
ポンプ吐出流量が増加する。 この逆に、操作弁４の下流
側の圧力と差圧設定ばね８ｄの合計した圧力に対して、
操作弁４の上流側の圧力の方が高い場合は、図に示す状
態から右方向に移動して切換わり、制御ポンプ９からの
制御圧はロードセンシング弁８を通って、容 量制御シリ
ンダ７のボトム室７ｂに流入する。 これにより、このボ
トム室７ｂに流入し制御圧とばね７ａの力の合計した圧
力により、容量制御シリンダ７のピストン７ｄは伸長す
る。 これにより、同シリンダ７のピストンロッド７ｅに
連結する油圧ポンプ２の斜板２ａは傾転角が減少し、ポ
ンプ吐出流量が減少するようになっている。 作業機アク
チュエータ３を微速で操作する微操作モード切換スイッ
チ１８を備えている。 この微操作モード切換スイッチ１
８には、同スイッチ１８を開位置に保持する保持ばね１
８ａで付勢されている。 電源１７はマグネツト１９と接
続している。微操作モード切換スイッチ１８がオン作動
し、マグネツト１９が励磁されることにより、スイッチ
２１はＢ接点に切換わる。これにより、微操作モード切
換スイッチ１８オン作動した信号がコントローラ１０の
ロードセンシング差圧設定器１１に入力される。 このロ
ードセンシング差圧設定器１１に予め記憶されているロ
ードセンシング差圧信号に対応して制御指令信号ｉｐを
ロードセンシング差圧信号発生器１２からロードセンシ
ング弁８のソレノイド８ａに所定容量に減少せしめるよ
うに指令を出力するようになっている。

【０００８】次に、図１の作動について説明する。 本考
案の第１実施例によれば、油圧ショベル等の建設機械の
ダンプ積込み、又は整地作業等で作業機を微操作すると
きに、微操作モード切換スイッチ１８をオン作動する。
この微操作モード切換スイッチ１８のオン作動により、
前述の如くコントローラ１０から制御指令信号ｉｐがロ
ードセンシング弁８のソレノイド８ａに指令出力され
る。 このため、ロードセンシング弁８の操作部８ｃに作
用している操作弁４の下流側圧力と差圧設定ばね８ｄと
の合計した圧力に対して、操作部８ｂに作用している操
作弁４の上流側圧力とソレノイド８ａの推力との合計し
た圧力の方が高くなる。そして、同弁８は、図１に示す
状態から右方向に移動して切換わり、制御ポ ンプ９から
の制御圧はロードセンシング弁８を通って、容量制御シ
リンダ７のボトム室７ｂに流入する。 これにより、この
ボトム室７ｂに流入し制御圧とばね７ａの力の合計した
圧力により、容量制御シリンダ７のピストン７ｄは伸長
するので、ピストンロッド７ｅに連結する油圧ポンプ２
の斜板２ａは傾転角が減少し、ポンプ吐出流量が減少す
るようになっている。

【０００９】このポンプ容量の減少量（即ち、ポンプ斜
板角を減少させる角度）はロードセンシング差圧設定器
１１に予め記憶されており、小型〜大型機種のエンジ
ン、作業機の大きさ、およびアクチュエータ等の仕様に
よって適宜設定されている。 したがって、通常の作業
（微操作を行わない）においては、油圧ポンプの容量を
調整する制御は、通常は操作弁４の上流側と下流側との
差圧、即ち油圧回路の内部圧により行っているが、オペ
レータが作業機を微速で操作したい場合は、微操作モー
ド切換スイッチ１８をオン作動することにより、微操作
の実作業に適合したポンプ容量の減少制御を行うことが
できる。 そして、例えばダンプ積込み作業中に、バケッ
トの土砂をダンプトラックの荷台に積込むときはバケッ
ト等の作業機が荷台に接触しないようにするために微操
作モード切換スイッチ１８をオン作動することにより作
業機のアクチュエータ３の速度を遅くして微操作するこ
とができる。荷台への積込作業が終了すると微操作モー
ド切換スイッチ１８をオフにすることにより微操作モー
ドは解除されて通常の作業速度で作業を行うことができ
るようになっている。

【００１０】次に、本考案の建設機械の微操作モード制
御装置の第２実施例を図２，図３により説明する。尚、
図１と同一符号を付したものは同一部品であり説明は省
略し、第２実施例の要部について詳述する。 先ず、図２
に示す、コントローラ２２は、ロードセンシング弁８の
ソレノイド８ａ、およびエンジン１のガバナ駆動装置１
ａに指令信号を出力するようになっている。

【００１１】コントローラ２２について、図２，図３に
より説明する。 コントローラ２２は、エンジン燃料設定
器１３、ロードセンシング差圧設定器１４、エンジン燃
料信号発生器１５、ロードセンシング差圧信号発生器１
６から構成されている。このコントローラ２２は、微操
作モード切換スイッチ１８のオン作動により、微操作モ
ードの信号を入力し、前記ロードセンシング制御弁８の
ソレノイド８ａに差圧信号ｉｐを出力すると共に、エン
ジン１のガバナ駆動装置１ａに燃料噴射量信号ｉｈを出
力している。 図４はエンジンによって駆動される油圧ポ
ンプの油圧Ｐ−ポンプ容量Ｖの等トルクカーブを示して
おり、図に示すＴＳは標準操作モードにおけるエンジン
トルクＴＳにおける油圧ポンプ吸収トルク、ＴＢは微操
作モードにおけるエンジントルクＴＢの油圧ポンプ吸収
トルクを示している。

【００１２】図２，図３の作動について説明する。 通常
操作モードで作業するときは、図２に示す通り微操作モ
ード切換スイッチ１８はオフの状態にあり、コントロー
ラ２２内のエンジン燃料設定器１３およびロードセンシ
ング差圧設定器１４に信号は入力されない。 これによ
り、通常はロードセンシング弁８の操作部８ｃに作用し
ている操作弁４の下流側圧力と差圧設定ばね８ｄとの合
計した圧力と、操作部８ｂに作用している操作弁４の圧
力との差圧によりロードセンシング弁８が制御されて、
油圧ポンプの斜板２ａの傾転角が制御されている。 通常
操作モードの途中で微操作モードに切換えたいときは、
微操作モード切換スイッチ１８をオン作動すると、スイ
ッチ２１は接点Ｂに切換わる。 このため、コントローラ
２２のエンジン燃料設定器１３、およびロードセンシン
グ差圧設定器１４に信号が入力される。 これにより、図
３に示すエンジン燃料設定器１３は低エンジン燃料設定
信号Ｈｂを出力する。この低エンジン燃料設定信号Ｈｂ
に対応して、エンジン燃料信号発生器１５は低エンジン
燃料信号ｉｈをエンジン１のガバナ駆動装置１ａに出力
する。したがって、微操作モードに対応する低エンジン
回転数に制御される。 また、ロードセンシング差圧設定
器１４からロードセンシング差圧信号発生器 １６に低ロ
ードセンシング差圧設定信号ΔＰｂが出力される。 この
ため、ロードセンシング差圧信号発生器１６は、低ロー
ドセンシング差圧設定信号に対応するロードセンシング
差圧信号ｉｐをロードセンシング制御弁８のソレノイド
８ａに出力する。 そして、図２に示すロードセンシング
弁８の操作部８ｃに作用している操作弁４の下流側圧力
と差圧設定ばね８ｄとの合計した圧力に対して、操作部
８ｂに作用している操作弁４の上流側圧力とソレノイド
８ａの推力との合計した圧力の方が高くなる。そして、
同弁８は、図２に示す状態から右方向に移動して切換わ
り、制御ポンプ９からの制御圧はロードセンシング弁８
を通って、容量制御シリンダ７のボトム室７ｂに流入す
る。 これにより、このボトム室７ｂに流入し制御圧とば
ね７ａの力の合計した圧力により、容量制御シリンダ７
のピストン７ｄは伸長するので、ピストンロッド７ｅに
連結する油圧ポンプ２の斜板２ａは傾転角が減少し、ポ
ンプ吐出流量が減少するようになっている。 このよう
に、微操作モード切換スイッチ１８をオン作動すること
により、コントローラ２２からガバナ駆動装置１ａおよ
びロードセンシング弁８のソレノイド８ａに指令信号が
出力され、ポンプ吐出流量の減少制御、およびエンジン
回転数の低下させる制御とが行われる。 したがって、微
操作モード切換スイッチからの信号を受けて、可変容量
型油圧ポンプを所定容量に減少せしめるようにロードセ
ンシング弁８と、燃料噴射量を低減するようにエンジン
のガバナ駆動装置１ａとを制御するようにしたので、燃
費効率の良いところで、しかも作業機を微速で操作する
ときに可変容量型油圧ポンプの容量が減少された吐出量
によりアクチュエータが駆動される。

【００１３】

【考案の効果】本発明の建設機械の微操作モード制御装
置によれば、本願考案によれば、作業機を通常の速度で
操作する通常作業モードでは、操作弁の下流側圧力と差
圧設定バネにより、ロードセンシング弁が一側に切換え
られ、容量制御シリンダの作動によりポンプ傾転角を増
加するようになっており、操作レバーの操作量によって
迅速な作業ができるようになっており、通常作業モード
で作業中に、微操作モード切換スイッチをオン動作する
と可変容量型油圧ポンプの容量を減少するようにロード
センシング弁とを制御するようにしたので、通常の作業
モードではアクチュエータへ操作弁の開口量に応じて必
要なポンプ吐出流量が供給されるとともに、微操作モー
ドでは可変容量型油圧ポンプの容量が減少された吐出量
によりアクチュエータが駆動されるので微操作性が向上
する。 また、微操作モード切換スイッチからの信号を受
けて、可変容量型油圧ポンプを所定容量に減少せしめる
ようにロードセンシング弁と、燃料噴射量を低減するよ
うにエンジンのガバナ駆動装置とを制御するようにした
ので、作業機を微速で操作するときに可変容量型油圧ポ
ンプの容量が減少された吐出量によりアクチュエータが
駆動されるので微操作性が向上するとともに、エンジン
の燃費効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における第１実施例の制御回路を示す図
である。

【図２】本考案における第２実施例の制御回路を示す図
である。

【図３】図２におけるコントローラの詳細を示す図であ
る。

【図４】エンジンによって駆動される油圧ポンプの等吸
収トルクカーブを示す図である。

【図５】従来の技術における燃料噴射量を変化させた場
合のエンジントルクカーブを示す図である。

【符号の説明】１…エンジン、１ａ…ガバナ駆動装置、２…可変容量型
油圧ポンプ、２ａ…斜板、３…作業機アクチュエータ、
４…操作弁、５ ａ…上流側管路、５ｂ…下流側管路、６
…パイロット操作弁、６ａ…作業機レバー、７…容量制
御シリンダ、７ ａ…ばね、７ｂ…ボトム室、７ｃ…ロッ
ド室、７ｅ…ピストンロッド、８…ロードセンシング
弁、８ａ…ソレノイド、８ｂ，８ｃ…操作部、８ｄ…差
圧設定ばね、９…制御ポンプ、１０，２２…コントロー
ラ、１１，１４…ロードセンシング差圧設定器、１２，
１６…ロードセンシング差圧信号発生器、１３…エンジ
ン燃料設定器、１５…エンジン燃料信号発生器、１８…
微操作モード切換スイッチ。

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量型油圧ポンプと、可変容量型油
   圧ポンプの容量を調整する容量制御シリンダと、可変容
   量型油圧ポンプから吐出される圧油をアクチュエータへ
   供給する操作弁と、操作弁の上流側の圧力と下流側の圧
   力との差圧に応じてポンプの吐出容量を調整するために
   容量制御シリンダに作動圧を供給するロードセンシング
   弁とを備えた建設機械の微操作モード制御装置におい
   て、作業機を通常の速度で操作する通常作業モードで
   は、可変容量型油圧ポンプの吐出容量を増加せしめるた
   めに操作弁（４）の下流側の圧力と差圧設定バネ（８
   ｄ）により制御されるロードセンシング弁（８）と、作
   業機を微速で操作する微操作モードでは、可変容量型油
   圧ポンプの吐出容量を減少させる時に選択され、作業機
   を微速で操作する微操作モード切換スイッチ（１８）
   と、作業機を微速で操作する微操作モードでは、微操作
   モード切換スイッチ（１８）からの信号を受けて、予め
   記憶されている吐出容量低減信号を出力する吐出容量低
   減設定器（１１）と、吐出容量低減設定器（１１）から
   の吐出容量低減信号に対応してロードセンシング弁
   （８）のソレノイド（８ａ）に可変容量型油圧ポンプを
   所定容量に減少せしめるように指令を出力する吐出容量
   低減信号発生器（１２）とからなるコントローラ（１
   ０）とを備えたことを特徴とする建設機械の微操作モー
   ド制御装置。
2. 【請求項２】 エンジンと、エンジンの噴射量を調整す
   るガバナ駆動装置と、エンジンにより駆動される可変容
   量型油圧ポンプと、可変容量型油圧ポンプの吐出容量を
   調整するロードセンシング弁および容量制御シリンダか
   らなるレギュレータと、作業機を微速で操作する微操作
   モードを備えた建設機械の微操作モード制御装置におい
   て、作業機を通常の速度で操作する通常作業モードで
   は、可変容量型油圧ポンプの吐出容量を増加せしめるた
   めに操作弁（４）の下流側の圧力と差圧設定バネ（８
   ｄ）により制御されるロードセンシング弁（８）と、作
   業機を微速で操作する微操作モードでは、エンジンの燃
   費を低減するとともに、可変容量型油圧ポンプの吐出容
   量を減少させる時に選択され、作業機を微速で操作する
   微操作モード切換スイッチ（１８）と、微操作モード切
   換スイッチ（１８）か らの信号を受けて、ロードセンシ
   ング弁（８）のソレノイド（８ａ）に可変容量型油圧ポ
   ンプを所定容量に減少せしめるように指令を出力すると
   ともに、エンジンのガバナ駆動装置（１ａ）に燃料噴射
   量を低減するように指令を出力するコントローラ（２
   ２）とを備えたことを特徴とする建設機械の微操作モー
   ド制御装置。
3. 【請求項３】 作業機を微速で操作する微操作モード切
   換スイッチ（１８）がオン動作された信号が前記コント
   ローラ（２２）に入力された時は、予め記憶されている
   容量低減設定信号を出力する容量低減設定器（１４）
   と、容量低減設定器（１４）からの容量低減設定信号に
   対応してロードセンシング弁（８）のソレノイド（８
   ａ）に可変容量型油圧ポンプを所定容量に減少せしめる
   ように指令を出力する容量低減信号発生器（１６）と、
   予め記憶されている燃料噴射量信号を出力する燃料噴射
   量設定器（１３）と、燃料噴射量設定器（１３）からの
   燃料噴射量信号に対応してエンジンのガバナ駆動装置
   （１ａ）に燃料噴射量を低減するように指令を出力する
   燃料低減信号発生器（１５）とからなるコントローラ
   （２２）を備えたことを特徴とする請求項２記載の建設
   機械の微操作モード制御装置。