JP2619882B2 - 油圧建設機械の駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルやホイールローダ等に代表さ
れる油圧建設機械の駆動制御装置に係わり、特に原動機
とこれにより駆動される油圧ポンプを備えた油圧建設機
械の駆動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の油圧建設機械の駆動制御装置は、一般的に、原
動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧アク
チュエータと、原動機の回転数を設定する燃料レバーを
含む回転数設定手段と、油圧アクチュエータの動作を制
御する操作レバーとを備えている。油圧ポンプと油圧ア
クチュエータとの間には、油圧ポンプからの吐出油の流
量と方向を制御する制御弁が接続され、操作レバーの操
作によりこの制御弁の位置を制御して油圧アクチュエー
タの動作が制御される。

この従来の装置においては、原動機即ちエンジンの回
転数は燃料レバーの変位によって設定され、その設定回
転数に応じてエンジンの馬力特性を変え、それに応じて
エンジンの最高馬力が定まる。エンジンの燃料消費率
（specific fuel consumption）（g/PS・ｈ）は、その
ときの設定回転数と作業負荷の大小とによって定まる。
例えば回転数を最大に設定していた場合、その設定回転
数にて得られる馬力特性の最高馬力付近での重負荷作業
では燃料消費率は最も良好となり、その最高馬力よりも
小さい馬力しか必要としない軽負荷作業では、その馬力
特性の最高馬力での回転数よりもエンジン回転数が上昇
し、燃料消費率は悪化する。一般に、例えば油圧ショベ
ルでの実作業では、燃料消費率の良好な負荷で行われる
作業の割合は非常に少なく、例えば掘削−ブーム上
げ・旋回−放土−ブーム下げ・旋回の順で繰り返す
１サイクル作業において、上記最高馬力を必要とする作
業は、の作業中のリリーフ掘削との作業中の旋回初
期加速時のみであり、従って省エネの面で好ましくな
い。

特開昭52−53189号には、上記種類の駆動制御装置に
おいて、燃料レバーのみによってエンジンの回転数を設
定するのではなく、油圧アクチュエータの動作を制御す
る操作レバーにもエンジン回転数を連動させ、その操作
レバーが操作されたときには、その変位によってもエン
ジンの回転数を設定し、馬力特性を変え、最高馬力を制
御することが提案されている。これにより操作レバーの
変位が小さいときには、エンジン回転数を低速に設定
し、軽負荷作業に必要な最大馬力を与え、変位が大きく
なるとエンジン回転数を高速に設定し、エンジンの最大
馬力も上昇させ、重負荷作業に必要な最大馬力を与える
ようにし、これにより常に燃料消費率の良好な領域で作
業を行い、燃料消費率の悪化を防止している。

また特開昭58−204940号には、同様な駆動制御装置に
おいて、特定の操作レバーのみをエンジン回転数に連動
させ、その操作レバーが操作されたときにのみその変位
によってエンジン回転数を設定し、馬力特性を変えて、
最高馬力を制御するものが提案されている。この装置に
おいては、燃料レバーで軽負荷作業に必要な最高馬力を
与える低速回転数を設定しておき、通常はこの低速の設
定回転数で得られる馬力特性で作業を行い、特定の操作
レバーが操作されたときにはそれに連動して、燃料レバ
ーの設定よりも高い回転数を設定し、この設定回転数で
得られる馬力特性で上記従来の装置と同じように重負荷
作業に必要な最大馬力を与えるようにし、これにより常
に燃料消費率の良好な領域で作業を行い、燃料消費率の
悪化を防止している。

さらに特願昭59−129957号には、上記駆動制御装置に
おいて、制御弁の代わりに、可変容量型の油圧ポンプと
操作レバーによってその斜板傾転位置即ち押し除ける容
積を変化させる手段とを設けたものにおいて、エンジン
の回転数をその操作レバーのみで制御するようにし、そ
の操作レバーの変位が所定値以下のときにはエンジン回
転数を低速に設定し、所定値を越えるとその変位に応じ
た高速回転数を設定することが提案されている。このも
のにおいても、上記従来の装置と同じように、所定値以
上の操作レバーの変位においてはその変位によってエン
ジン回転数が設定されるので、燃料消費率の改善が図ら
れる。

なおその他、エンジン回転数を操作レバーの操作に連
動させるものとして関連するものに、特開昭48−53162
号、特開昭50−15980号及び特公昭60−38561号か挙げら
れる。また、運転モードあるいはアクチュエータ負荷に
応じてエンジン回転数を制御するものに米国特許出願94
7524号（EPC出願86118113.9号に対応）が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら特開昭52−53189号及び特開昭58−20494
0号に記載の装置においては、操作レバーによりエンジ
ン回転数を設定する操作レバーの操作は、実質的に操作
レバー変位の全範囲にわたって行われるため、操作レバ
ーの操作によりその変位が変化する都度、設定回転数も
変化し、その操作レバー操作時のほとんどの時間、エン
ジン回転数が頻繁に変動することになる。例えば上記作
業サイクルにおいて、燃料レバーでの回転数の設定を要
求馬力の最も小さなの作業に適した低速回転数に設定
した場合には、以外の作業においては操作レバーの操
作によりエンジン回転数が頻繁に変動する。このためエ
ンジンのフライホイールを加速する動力を必要とし、そ
のために燃料を消費することになり、燃料消費率は必ず
しも改善されない場合もあるという問題があった。また
エンジン回転数の変動により発煙及び騒音が生じるとい
う問題もあった。

そして後者の特開昭58−204940号に記載の装置ではさ
らに、特定の操作レバー以外の操作レバーを操作した場
合、燃料レバーでの設定は低速回転数であるためその回
転数の馬力特性で得られる最高馬力以上の出力を必要と
する作業は行えず、操作性に影響を及ぼすという問題が
あった。即ち、例えば上記作業サイクルにおいて、特定
の操作レバーとしてのブーム上げ・旋回作業を行う操
作レバーを選定した場合、の作業のリリーフ掘削にお
いては必要な最高馬力を得ることができない。言い換え
れば、特定の操作レバー以外の操作レバーでは、エンジ
ンの持つ最高馬力を有効に活用することができない。

また特願昭59−129957号に記載の装置においては、所
定の変位以下の操作レバーの操作においては、エンジン
回転数を低速の一定値に設定するようにしているが、そ
の一定値は固定的に定められているため、その回転数の
馬力特性で得られる最高馬力よりも高い最高馬力を必要
とする作業においては操作レバーの操作を所定値以上の
変位で操作してエンジン回転数をより高速に設定しなけ
ればならず、この場合にはやはりエンジン回転数が頻繁
に変動し、燃料消費率の悪化、発煙及び騒音を生じると
いう問題がある。例えば上記作業サイクルにおいて、一
定の回転数を要求馬力の最も小さなの作業に適した低
速回転数に設定した場合には、以外の作業においては
操作レバーの操作によりエンジン回転数が頻繁に変動す
る。このためフライホイル加速による燃料消費率の悪
化、発煙及び騒音の問題がある。また一定の回転数を高
い値に設定した場合は、その一定の回転数の馬力特性で
得られる最高馬力よりも小さな馬力しか必要としない作
業では、エンジン回転数が馬力特性上の燃料消費率の悪
い高回転数となり、本来の目的が達成できなくなる。即
ち上記作業サイクルにおいて、一定の回転数をの通常
の掘削作業及びの初期加速後の旋回作業に適した中間
の馬力を与える中速回転数に設定した場合には、要求馬
力が小さい及びの作業において、燃料消費率が悪化
する。

また一定の回転数が固定的に定められているため、回
転数変動により騒音及び発煙を生じない運転をオペレー
タが希望したとしても、そのような運転は行うことがで
きず、操作性に問題があった。

従って本発明の目的は、燃料消費率を向上させると共
に原動機の回転数の変動を少なくすることができ、かつ
操作性に優れた油圧建設機械の駆動制御装置を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、原動機と、この原動機によって駆動され
る油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆
動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、原動
機の回転数を設定する第１の操作手段を含む第１の回転
数設定手段と、油圧アクチュエータの動作を制御する第
２の操作手段とを備えた油圧建設機械の駆動制御装置に
おいて、第２の操作手段に連携され、その変位が所定値
を越えると設定回転数を増加させる回転数制御信号を出
力する第２の回転数設定手段と、少なくとも第２の回転
数設定手段に連携され、第２の操作手段の変位が少なく
とも上記所定値以下にある第１の領域においては第１の
回転数設定手段の設定回転数を有効化し、変位がそれよ
りも大きい第２の領域においては第２の回転数設定手段
の回転数制御信号によって修正された、第１の回転数設
定手段の設定回転数よりも高い回転数を設定する回転数
制御手段とを備えていることを特徴とする駆動制御装置
によって達成される。

〔作用〕

このような構成により、第１の回転数設定手段の設定
回転数が有効化される第１の領域においては、第１の操
作手段の変位に応じた所望のレベルの回転数が設定され
る。従って、作業内容に応じて第１の領域における最高
馬力を任意に設定することができるので、燃料消費率を
向上させることができる。また第２の領域においては、
第２の操作手段により第１の回転数設定手段の設定回転
数よりも高い回転数が設定されるので、重負荷作業に適
した最高馬力を得ることができ、最適の燃料消費率の下
で重負荷作業を行うことができる。また第１の領域にお
いては、第２の操作手段による回転数の設定は行われな
いので、第２の操作手段を操作しても回転数は変動せ
ず、それに伴う発煙及び騒音の問題も生じない。従って
作業全体として、第２の操作手段による原動機の回転数
の変動を減少でき、それに伴う燃料消費率の悪化、発煙
及び騒音の問題を少なくなる。さらに、第１の回転数設
定手段により第１の領域における作業内容に適したレベ
ルの回転数を任意に設定することができるので、優れた
操作性を確保することができる。

〔実施例〕

以下本発明の好適実施例を図面を参照して説明する。

本発明の第１の実施例による油圧建設機械の駆動制御
装置を示す第１図において、その駆動制御装置は、原動
機即ちエンジン１と、このエンジン１によって駆動され
る油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの吐出油によ
り駆動される油圧アクチュエータ３とを備え、油圧ポン
プ２と油圧アクチュエータ３との間には油圧ポンプ２か
ら油圧アクチュエータ３に供給される圧油の流量と方向
を制御する制御弁４が接続されている。

原動機１は好ましくはオールスピードガバナ付きの燃
料噴射装置を備えたディーゼルエンジンであり、このエ
ンジンの回転数を設定するため、第１の操作装置即ち燃
料レバー５と、この燃料レバー５に連携されたガバナレ
バー６とからなる第１の回転数設定装置７が設けられて
いる。この第１の回転数設定装置７においては、燃料レ
バー５をＡ方向に操作するとガバナレバーがそれに対応
してＢ方向に操作され、燃料レバー５の変位に応じた回
転数が設定される。

油圧アクチュエータ３の動作は第２の操作装置８によ
り制御される。第２の操作装置８は、第２図に示すよう
に、操作レバー９と、２つの油圧パイロット弁10,11と
を備え、油圧パイロット弁10,11はそれぞれ一次側の２
つのポートがエンジン１により駆動されるパイロットポ
ンプ12とタンク13とに接続され、二次側のポートがパイ
ロット管路14,15を介して制御弁４のパイロットポート
に接続される。これによりパイロット弁10,11は、パイ
ロットポンプ12から１次圧力が供給され、その変位に応
じた２次圧力を制御弁４のパイロットポートに供給す
る。制御弁４はこの２次圧力を受け、それに応じて位置
即ちストローク量と方向が制御され、これにより油圧ア
クチュエータ３に供給される圧油の流量と方向を制御
し、油圧アクチュエータ３の動作を制御する。

第２の操作装置８はまた、操作レバー９の変位即ち操
作量が所定値x0を越えるとレバー操作力を大きくするば
ね16,17を備えている。これにより操作量がx0以上にな
ると操作力が重くなり、その位置をオペレータに伝え
る。

第２の操作装置８には、その変位が所定値x0を越える
とエンジン１の設定回転数を増加させる回転数制御信号
を出力する第２の回転数設定装置20が連携され、この第
２の回転設定装置20には回転数制御装置21が連携されて
いる。

第２の回転数設定装置20は、パイロット管路14,15に
シャトル弁22を介して接続され、その最大圧力を検出す
る圧力センサー23と、圧力センサー23の検出信号を入力
し、所定の演算処理を行って上記回転数制御信号を求
め、それを出力する、マイクロコンピュータ等からなる
コントローラ24とからなっている。このコントローラに
は、上記所定値x0を含め、第４図にフローチャートで示
すような制御プログラムが予め格納されている。

回転数制御装置21は、第３図に示すように、例えばリ
ニアソレノイドシリンダ25からなり、コントローラ24か
らの回転数制御信号のレベルに応じてピストン26を伸長
させ、ガバナレバー６をＢ方向に操作するように構成さ
れている。

次にこの実施例の動作を第４図に示すフローチャート
を参照して説明する。

このプラグラムがスタートすると、ステップS1で圧力
センサー23から検出信号がコントローラ24に読み込まれ
る。ステップS2において、コントローラ24ではその検出
信号が示す操作レバー９の変位が予め設定されている上
記所定値x0を越えたか否かを判定し、越えていないと判
定されるとステップS3をスキップして初め（ステップS
1）に戻る。従ってコントローラ24からは回転数制御信
号は出力されず、第３図に示すリニアソレノイドシリン
ダ25は駆動されない。このためガバナレバー６は燃料レ
バー５のみによって操作され、燃料レバー５によって設
定された回転数が有効化される。一方、ステップS2にお
いて操作レバー９の変位が所定値x0を越えたと判定され
るとステップS3に進み、読み込まれた検出信号の大きさ
に相応した大きさの回転数制御信号が出力される。この
回転数制御信号はリニアソレノイドシリンダ25に送ら
れ、そのピストン26のストローク量が比例制御される。
これによりガバナレバー６はこのリニアソレノイドシリ
ンダ25によって操作され、コントローラ24で設定された
回転数が有効化される。

これにより、燃料レバー５によりエンジン１の回転数
がアイドリングNiに設定されている場合には、第５図に
示すように、操作レバー９の変位が所定値x0に達するま
ではアイドリングNiの設定回転数を維持し、変位がx0を
越えるとその変位に比例してエンジンの設定回転数が増
加し、最大変位xmaxにて設定回転数が最大Nmaxとなる。
燃料レバー５によりエンジン回転数が中間値N1に設定さ
れている場合には、第６図に示すように、操作レバー９
の変位が、設定回転数N1を得る値x1を越えると、その設
定回転数が増加し始める。

このように回転数制御装置21は、第２の操作装置８の
変位が少なくとも上記所定値x0以下、即ち所定値x0また
はそれよりも大きな変位x1以下にある第１の領域Z1にお
いては第１の回転数設定装置７の設定回転数を有効化
し、変位がそれよりも大きい第２の領域Z2においては第
２の回転数設定装置20の回転数制御信号によって修正さ
れた、第１の回転数設定装置７の設定回転数よりも高い
回転数を設定するようになっており、特にこの実施例で
は、回転数制御装置21は、第２の領域Z2において第２の
回転数設定装置20の回転数制御信号が示す設定回転数を
有効化するように構成されている。

次にこのように構成された駆動制御装置の効果を説明
する。

第７図は、油圧ショベルで行われる作業の典型例であ
る、掘削−ブーム上げ・旋回−放土−ブーム下
げ・旋回の順で繰り返す１サイクル作業を各作業に必要
なエンジン出力との関係で示した図であり、図中ＮAは
軽負荷作業に必要な出力を与えるのに適したエンジンの
設定回転数、ＮBは通常の重負荷作業に必要な出力を与
えるのに適した設定回転数、ＮCは特別な重負荷作業に
必要な出力を与えるのに適した設定回転数である。また
第８図にはエンジン回転数を上記ＮA,ＮB,ＮCに設定し
た場合の出力馬力特性、トルク特性及び燃料消費率を示
す。

第７図に示す１サイクル作業において、エンジン回転
数を最高のNC一定に設定した場合、の作業リリーフ掘
削及びの作業の旋回初期加速時には第８図に示すよう
に、燃料消費率はg1cとなり良好であるが、その他の作
業では、例えばの作業の定常旋回時にはg2c、の作
業のブーム下げ・旋回時にはg3cとなり、燃料消費率が
悪化する。そこで燃料レバーによる回転数の設定はの
作業に適したＮAにし、操作レバーに連動して各作業に
応じてエンジン回転数を適正値を設定すれば、例ればg2
b、g3aと燃料消費率は向上する。ところがこの場合に
は、ブーム下げ・旋回以外の作業においては、操作レバ
ーの操作に連動してほとんどの時間エンジン回転数が頻
繁に変動してしまい、エンジンのフライホイールを加速
するのにエネルギを消費し、燃料消費率は好ましくな
い。またエンジン回転数の変動に伴う発煙及び騒音の問
題がある。

本実施例の駆動制御装置においては、第１の領域Z1に
おいては燃料レバー５の変位に応じた所望のレベルの回
転数が設定される。これにより上記作業例においては、
燃料レバー５によりエンジン回転数をNBに設定すること
により、の通常掘削及びの通常旋回ではg2b付近の
燃料消費率が得られ、の放土及びのブーム下げ・旋
回ではg3cよりは良好なg3b付近の燃料消費率が得られ
る。一方、第２の領域Z2においては、操作レバー９によ
り高い回転数が設定されるので、のリリーフ掘削及び
の旋回初期加速では操作レバー９の操作でエンジンの
設定回転数を設定し、より高い設定回転数を得ることに
より、g1cの燃料消費率が得られる。このようにして全
体として良好な燃料消費率を得ることができる。

また第１の領域Z1では操作レバー９による回転数の設
定は行われないので、操作レバー９を操作しても回転数
は変動せず、全体としてエンジン回転数の変動が少なく
なり、フライホイールの加速によるエネルギ消費も無視
でき、またエンジン回転数の変動に伴う発煙及び騒音の
問題は少なくなる。

またオペレータが、エンジン回転数の変動による騒
音、発煙を完全に排除する運転を希望する場合には、燃
料レバー５によるエンジン回転数の設定を最大Ncにする
ことにより、その様な運転を実現することができる。即
ち操作性が向上する。

なお上記所定値x0は実際には以下のことを考慮して定
められる。

まず第１は次の点である。燃料レバー５によりエンジ
ン回転数を、法面作業等の最軽負荷作業に使用されるア
イドリングNi付近に設定した場合、その回転数によって
油圧ポンプ２の吐出量が定まる。一方、操作レバー９を
操作すると、その変位に対応して制御弁４が開き始め、
ある特定の開度においてその制御弁が要求する要求流量
と、油圧ポンプのその吐出量で流れる制御弁の通過流量
とが一致する。その特定の開度を指示する操作レバー９
の変位をx0とすることである。油圧ポンプ２の吐出量を
絞って得られる制御弁４の通過流量がその要求流量に一
致する制御弁の開度を得る操作レバー９の変位である。
これにより実質的に全ての設定回転数において、第５図
及び第６図に示す第１及び第２の領域Z1,Z2を確保する
ことができ、その所定値x0またはx1以上の領域で操作レ
バーに連動してエンジン回転数を設定することができ
る。

第２は、微操作作業に必要な制御弁４のメータリング
領域の上限に対応する弁開度を得る操作レバー９の変位
である。これにより所定値x0以下の領域においてはエン
ジン回転数の上昇に影響されない設計通りのメータリン
グ特性を確保することができ、所望の微操作作業を行う
ことができる。

その他としては、あらゆる作業内容を考慮して所定値
x1以上の領域での発煙及び騒音の問題が最少となる所定
値x0を与える操作レバー９の変位がある。

以上の実施例においては、第２の領域Z2において、操
作レバー９の変位とエンジンの設定回転数とを第５図及
び第６図に示すように直線的な比例関係としたが、これ
のみには限定されない。例えば、操作レバー９の変位に
基づいて制御弁４の開度を演算し、その開度が規定する
要求流量に見合った油圧ポンプ２の吐出量が得られるエ
ンジン回転数制御信号を出力するようにしてもよい。こ
の場合には、操作レバーの変位と一次比例以外の所定の
関数関係でエンジンの設定回転数が増加することにな
る。

以上の実施例においては、コントローラ24から出力さ
れる回転数制御信号を操作レバー９の変位に応じて比例
的に増加させ、その信号に応じたストローク量で作動す
るリニアソレノイドシリンダ25を用いた。その結果第５
図及び第６図に示すように、燃料レバー５の設定回転数
に応じて第１及び第２の領域Z1,Z2の境界をなす所定値
がx0からx1へと変化し、また第２の領域Z2においては設
定回転数は操作レバー９の変位に応じて増加する。しか
しながらこの点において異なる構成を採用することがで
きる。

即ち所定値x0以上の変位でコントローラ24から出力さ
れる回転数制御信号を一定値に定め、リニアソレノイド
シリンダ25に代え、回転数制御信号がその一定値になる
と最大ストロークまで伸長するオン・オフのソレノイド
シリンダにより回転数制御装置21を構成することができ
る。また第９図に示すように、その回転数制御信号によ
ってオン・オフされる電磁切換弁30と、この切換弁30の
位置に応じてオン・オフする油圧シリンダ31とにより回
転数制御装置32を構成してもよい。この場合、操作レバ
ー９の変位とエンジンの設定回転数との関係は、燃料レ
バー５により設定された回転数がアイドリングNiならば
第10図に示すようであり、中間的な回転数N1ならば第11
図に示すようである。即ち、燃料レバー５の設定回転数
に係わらず第１及び第２の領域Z1,Z2の境界をなす所定
値はx0で一定であり、第２の領域Z2においては設定回転
数は操作レバー９の変位に係わらず最大値Nmaxとなる。
このように構成すれば、構成部品が減少し、構造が単純
化される。

また以上の実施例においては、回転数制御装置21,32
を、第２の領域Z2において第２の回転数設定装置20によ
り得られる回転数制御信号の設定回転数を有効化するよ
うに構成されているが、この点においても異なる構成を
採用することができる。第12図（ａ）〜第12図（ｃ）は
このような実施例を示すものであり、符号40が回転数制
御装置である。この回転数制御装置は40は、上記第２の
領域Z2において燃料レバー５により得られる設定回転数
に回転数制御信号の設定回転数を加算するように構成さ
れている。

即ち燃料レバー５がオフ位置にある第12図（ａ）に示
すように、燃料レバー５は運転席内のコンソールボック
ス41に軸支され、車輌の所定の部位に軸支された第１の
中間レバー42の一方の端部にプッシュプルケーブル43を
介して連結されている。第１の中間レバー42の他端には
リニアソレノイドシリンダ44が固着されている。第１の
中間レバー42と同軸的に第２の中間レバー45が軸支さ
れ、その第２の中間レバー45にはリニアソレノイドシリ
ンダ44を介して第１の中間レバー42の回動が伝達され
る。第２の中間レバー45はガバナレバー６にプッシュプ
ルケーブル46を介して連結されている。リニアソレノイ
ドシリンダ44には、第２の回転数設定手段20のコントロ
ーラ24から回転数制御信号が供給され、その信号の大き
さに応じたストローク量が得られる。

燃料レバー５をＡ方向に回転して、収縮しているリニ
アソレノイドシリンダ25の先端が第２の中間レバー45と
係合する位置がアイドリング位置である。この場合、第
13図に線l1で示すように、操作レバー９の変位が零から
所定値x0までの第１の領域Z1で、エンジン１の設定回転
数は一定値Niである。操作レバー９の変位が所定値x0を
越えると、第２の回転数設定装置20においてその変位に
比例した増加する回転数制御値が得られ、それに対応し
た回転数制御信号がリニアソレノイドシリンダ44に送ら
れ、リニアソレノイドシリンダ44がそれに応じたストロ
ーク量で伸長する。これにより第２の領域Z2において、
第13図に線l1で示すように設定回転数が増大する。

また第12図（ｂ）に示すように、燃料レバー５により
エンジン回転数が中間的な値N1に設定されている場合に
は、操作レバー９の変位を所定値x0を越え最大値xmaxま
で増大させると、リニアソレノイドシリンダ44は第12図
（ｃ）に示すように最大ストローク量まで伸長する。こ
れにより設定回転数は第13図に線l2で示すように増大す
る。

なお第９図及び第10図を参照して説明した実施例と同
様、リニアソレノイドシリンダ44をオン・オフ動作する
アクチュエータで構成してもよく、この場合は操作レバ
ー９の変位に対するエンジンの設定回転数の関係は第14
図に示すようになる。

以上の実施例は第２の回転数設定装置20に回転数制御
信号を発生するコントローラ24を採用した例であるが、
この部分を異なる構成にすることができる。第15図はこ
のような実施例を示し、図中第１図に示す部材と同等の
部材には同じ符号を付してある。

この実施例においては、第２の回転数設定装置60とし
て、パイロット弁で構成される操作装置８の２次圧力が
操作レバー９の変位の所定値x0に対応する所定値を越え
ると切換制御される切換弁61を設け、回転数制御装置62
として、切換弁61を経て伝えられる操作装置８の２次圧
力により直接伸縮される比例制御油圧シリンダ63を設け
ている。即ち、操作装置８の２次圧力が所定値以下の場
合には、切換弁61は図示の位置にあり、その２次圧力の
伝達がブロックされる。２次圧力が所定値を越えると切
換弁61が他方の位置に切換えられ、その２次圧力が回転
数制御信号として油圧シリンダ63に作用し、油圧シリン
ダ63がその圧力に相応したストローク量で伸長する。

この実施例においても、操作レバー９の変位とエンジ
ン１の設定回転数との関係は、燃料レバー５の設定回転
数に応じて第５図及び第６図に示すようになる。油圧シ
リンダ63をオン・オフ動作で制御すると、上記変位と設
定回転数との関係は第10図及び第11図に示すようにな
る。また第12図（ａ）〜第12図（ｃ）に示す構成を採用
し、第２の回転数設定装置60で設定される値を加算する
ようにすれば、操作レバー変位と設定回転数との関係は
第13図に示すようになり、それをオン・オフ動作で制御
すれば第14図に示すようになる。

以上の実施例は燃料レバー５及び操作レバー９の操作
によるエンジン回転数の制御を、一方は第１の回転数設
定装置７により機械的に、他方は第２の回転数設定手段
20、60により電子的または液圧的に、別々に行ったが、
これら制御を電子的に１つの制御系統に統合して行うこ
ともできる。第16図はこのような実施例を示し、図中第
１図に示す部材と同等な部材には同じ符号を付してあ
る。なお油圧アクチュエータとしては２つの油圧アクチ
ュエータ3,70を示し、それに対応してそれらの動作をそ
れぞれ制御する２つの操作装置8,71が示され、操作装置
71は操作レバー72を有している。

この実施例においては、燃料レバー５の変位が変位検
出計73で電気的に検出され、その検出信号がコントロー
ラ74に入力される。また操作レバー9,72の変位も検出装
置75,76により電気的に検出され、その検出信号がコン
トローラ74に入力される。コントローラ74はこれらの信
号を調整し、最終的な設定回転数を指示する指令信号を
回転数制御装置を構成するパルスモータ77に出力する。
パルスモータ77はその指令信号に応じた角度だけ回転
し、リンク装置78を介してガバナレバー６を駆動する。

第５図及び第６図に示すような操作レバー変位と設定
回転数との関係を得る場合には、コントローラ74は第17
図に示すように構成される。即ちコントローラ74は、燃
料レバー５の変位に応じた回転数Ｎを設定する演算手段
80即ち第１の回転数設定手段と、操作レバー9,72の変位
が所定値ｘ′０を越えるとその変位に応じて増加する回
転数Ｎ′を回転数制御信号として出力する演算手段81即
ち第２の回転数設定手段と、第１及び第２の演算手段8
0,81の出力の最大値を選択する最大値選択器82と、この
最大値選択器82の出力を増幅する増幅器83と備え、増幅
器83の出力によりパルスモータ77を駆動するようになっ
ている。第２の演算手段81において所定値ｘ′０は、第
５図及び第６図に示す所定値x0に相当する。

第10図及び第11図に示すような操作レバー変位と設定
回転数との関係を得る場合には、コントローラ74は第18
図に示すように構成する。即ちコントローラ74には、第
17図に示す第２の演算手段81に代え、操作レバー9,72の
変位が所定値ｘ′０を越えると一定の最大回転数Ｎ′を
設定する第２の演算手段84が設けられる。

同様に第13図に示すような操作レバー変位と設定回転
数との関係を得る場合には、コントローラ74は、第19図
に示すように構成され、ここでは第17図に示す第２の演
算手段81に代え、操作レバー9,72の変位が所定値ｘ′０
を越えるとその変位に応じて増加する回転数αを出力す
る第２演算手段85が設けられ、最大値選択器82の代わり
に、第１及び第２の演算手段80,85の出力を加算する加
算器86が設けられる。また第14図に示すような操作レバ
ー変位と設定回転数との関係を得る場合には、コントロ
ーラ74には第20図に示すように、第19図に示す第２の演
算手段85に代え、操作レバー9,72の変位が所定値ｘ′０
を越えると一定の最大回転数αを出力する第２演算手段
87が設けられる。

このように構成しても、前述した実施例と同様な作用
効果を得ることができることは明らかであろう。そして
さらにこの実施例では、燃料レバーと操作レバーの２つ
の制御系統を電子的に統合したので、構造が簡単とな
り、またプログラムの組替により所望の機能を容易に得
ることができる。

次に以上の実施例においては、操作レバー９の変位と
制御弁４の開度を決めるストローク量との関係、操作レ
バーの変位が所定値x0に達したときに制御弁のストロー
ク量は最大値に達しておらず、中間のストローク量とな
るように設定されている。このことは所定値x0を定める
際に考慮すべき事項として、第２の点で触れた。しかし
ながらこれは、第21図に示すように、操作レバー９が所
定値x0まで操作されたときに、制御弁４のストローク量
が最大（開度が最大）となるように設定することもでき
る。このようにすると操作レバー９の変位と制御弁４の
通過流量との関係は第22図に示すようになる。これによ
り操作レバーの変位が所定値x0よりも小さい範囲では操
作レバーの操作によりエンジン回転数が変動しないの
で、制御弁の全ストローク量にわたってそのストローク
量（開度）に応じた要求流量を得ることができ、軽負荷
作業時でも所望のアクチュエータ速度を得ることができ
る。

さらに以上の実施例では、操作レバー９の変位が所定
値x0を越えたときにその変位に基づきエンジン回転数の
みを制御したが、油圧ポンプ２の押し除け容積も制御す
るようにしてもよい。第23図はこのような実施例を示す
もので、図中第１図に示す部材と同等の部材には同じ符
号を付してある。

この実施例では、油圧ポンプ90として可変容量型の油
圧ポンプを設け、この押し除け容積を、斜板の傾転角を
調整する押し除け容積制御装置91により変化させるよう
にしている。コントローラ92は、第１図に示す実施例と
同様に回転数制御装置21に回転数制御信号を出力する第
２の回転数設定装置93を構成すると共に、この押し除け
容積制御装置91にも押し除け容積制御信号を出力するよ
うになっている。これにより操作レバー９の変位が所定
値x0を越えると、エンジン１の設定回転数の増加に相応
して油圧ポンプ90の押し除け容積（傾転角）が減少す
る。

即ち、コントローラ92には第24図にフローチャートで
示すような制御プログラムが格納されており、ステップ
S1において圧力センサー23の検出信号を読込、ステップ
S2においてその検出信号が示す操作レバー９の変位が所
定値x0を越えたか否かを判定し、越えたと判定されると
ステップS3において、その変位に比例してエンジン１の
設定回転数を増加させる回転数制御信号を出力する。同
時にその設定回転数の増加に相応して押し除け容積（傾
転角）を減少させる押し除け容積制御信号を押し除け容
積制御装置91に出力する。このときその押し除け容積制
御信号は、好ましくは、エンジンの設定回転数の増加に
対して油圧ポンプの吐出量がほぼ一定となるように押し
除け容積を減少させるように定められている。またこの
実施例では、第21図及び第22図を参照して説明した実施
例と同様、操作レバー変位の所定値x0で制御弁４のスト
ローク量が最大即ち弁開度が最大となるように構成され
ている。これにより操作レバー９の変位と制御弁４の通
過流量との関係は第25図に示すようになる。即ち、所定
値x0まではエンジンの設定回転数の変動がないので、制
御弁４の全ストローク量にわたってそのストローク量
（開度）が定める要求流量に応じた通過流量が得られ、
所定値x0を越えた範囲では上記設定回転数と押し除け容
積の制御により制御弁通過量が一定となる。その結果、
必要な負荷に応じてエンジン１の設定回転数を増減する
と、それに伴い油圧ポンプ２の吸収馬力を相補的に増減
することが可能となり、作業速度を一定のままエンジン
馬力の有効利用が可能となる。

今このことを第26図及び第27図を参照して説明する。
この実施例においては、油圧ポンプ90の吐出量は、第26
図に示すように、エンジン回転数が操作レバー変位の所
定値x0に対応する値N0に達するまでは、押し除け容積が
一定であるので回転数の増加に比例して増加し、N0以降
最大値Nmaxに達するまでは上述したように一定値Q0とな
る。このときのポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑとの
関係は第27図に示すようになる。即ち回転数N0の運転状
態においては一点鎖線で示すようなＰ−Ｑ特性を示し、
回転数Nmaxの運転状態においては実線で示すＰ−Ｑ特性
となる。回転数がN0からNmaxの範囲では、回転数の変化
に応じてＰ−Ｑ特性は一点鎖線と実線との間を連続的に
変化する。このときポンプ吐出量がQ0で一定の領域は、
ポンプ圧力がP0からP1まで増加しており、吸収馬力もそ
れに応じて増加する。なお仮にエンジン回転数N0以降で
もポンプ吐出量を従来通りエンジン回転数に比例して増
加させた場合には、エンジン回転数がNmax時にＰ−Ｑ特
性は第27図に破線で示すようになる。

このように本実施例では、エンジン回転数N0以上の領
域でポンプ吐出量がQ0に一定に制御されるので、エンジ
ン回転数の増加に対応して消費馬力を増加させることが
可能となり、作業速度一定のままエンジン馬力を有効に
活用することができる。またこの実施例のように制御弁
４を最大開度に維持した場合には、ポンプ吐出量を全て
油圧アクチュエータ３に供給することができるので、エ
ンジン馬力の一層の有効利用が可能である。

なお押し除け容積制御装置91は、例えばコントローラ
92からの信号により比例制御されるリニアソレノイドバ
ルブと油圧シリンダにより構成することができる。

第23図に示す実施例を、第16図に示す実施例のように
電子的に構成することもできる。第28図はこのような実
施例を示すもので、図中第16図及び第23図に示す部材と
同等の部材には同じ符号を付してある。即ちコントロー
ラ95は燃料レバー５の変位を検出する変位検出計73の信
号と、操作レバー9,72の変位を検出する検出装置75,76
の信号を入力し、最終的な設定回転数を指示する指令信
号をパルスモータ77に出力すると共に、押し除け容積制
御信号をリニアソレノイドシリンダで構成された押し除
け容積制御装置96に出力する。

第５図及び第６図に示すような操作レバー変位と設定
回転数との関係を得る場合には、コントローラ95は第29
図に示すように構成される。図中、第17図に示す部材と
同等の部材には同じ符号を付してある。即ちコントロー
ラ95は、パルスモータ77への指令信号を作る演算手段8
0,81、最大値選択器82及び増幅器83に加え、操作レバー
9,72の変位信号ｘ′を入力し、それが所定値ｘ′０に達
するまでは押し除け容積（傾転角）を最大に維持し、所
定値ｘ′０を越えると変位の増加に応じて減少する押し
除け容積ｑを押し除け容積制御信号として出力する演算
手段97を備え、この演算手段97の出力がリニアソレノイ
ドシリンダ96に与えられる。

第10図及び第11図に示すような操作レバー変位と設定
回転数との関係、第13図に示すような関係並びに第14図
に示すような関係を得る場合には、第18図〜第20図に示
すコントローラの構成に第29図に示す上記演算手段97を
付加すればよい。

以上の実施例においては、回転数制御信号の設定回転
数を増加させる判定値として操作レバー９または72の変
位は単独で用いたが、その判定値として複数の操作レバ
ーの変位の合計値を用いることもできる。第30図はこの
ような実施例を示すもので、図中第17図に示す部材と同
等の部材には同じ符号を付してある。また全体のシステ
ム構成としては第16図に示すようなシステムを対象とし
ており、油圧アクチュエータ3,70及び操作装置8,71の数
は２以上任意に増加することができる。

この実施例においてコントローラ100は、第２の回転
数設定手段として第17図に示す演算手段81に代え、複数
の操作レバー9,72,…の変位x1,x2,x3,…を加算する加算
器101と、その加算した合計値ｘ′が所定値ｘ′０を越
えるとその変位に応じて増加する回転数Ｎ′を回転数制
御信号として出力する演算手段102を備えている。これ
により複数の油圧アクチュエータ3,70…に対する要求流
量の合計に見合ったエンジン回転数の設定を行うことが
でき、１つの操作レバー変位を単独で用いた場合より
も、より実際に即したエンジン回転数の制御を行うこと
ができる。

なお第28図及び第29図に示した実施例にこの概念を適
用することともでき、この場合は、第29図に示す演算手
段81を第30図に示す加算器101及び演算手段102に置き換
えればよい。

〔発明の効果〕

以上明らかなように本発明の駆動制御装置によれば、
第１の回転数設定手段の設定回転数が有効化される第１
の領域においては、作業内容に応じた最高馬力を任意に
設定することができるので、燃料消費率を向上させるこ
とができ、その設定回転数よりも高い回転数が設定され
る第２の領域においては、重負荷作業に適した最高馬力
を得ることができ、最適の燃料消費率の下で重負荷作業
を行うことができる。また第１の領域においては、第２
の操作手段を操作しても回転数は変動しないので、全体
としての第２の操作手段による原動機の回転数の変動を
減少でき、それに伴う燃料消費率の悪化、発煙及び騒音
の問題を少なくすることができる。さらに、第１の領域
において作業内容に適したレベルの回転数を任意に設定
することができるので、優れた操作性を確保することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による油圧建設機械の駆
動制御装置の全体を示す概略図であり、第２図はその駆
動制御装置における操作装置の詳細図であり、第３図は
同駆動制御装置における回転数制御装置の詳細図であ
り、第４図は同駆動制御装置におけるコントローラの動
作を説明するフローチャートであり、第５図及び第６図
は同駆動制御装置における操作レバーの変位とエンジン
の設定回転数との関係を示す特性図であり、第７図は同
駆動制御装置の動作を説明するための、１サイクル作業
における必要なエンジン出力を示す図であり、第８図
は、エンジンの設定回転数を変えた場合の出力馬力と、
トルクと、燃料消費率のそれぞれの特性を示す図であ
り、第９図は回転数制御装置の変形例を示す概略図であ
り、第10図及び第11図はこの回転数制御装置を用いた場
合の操作レバーの変位とエンジンの設定回転数との関係
を示す特性図であり、第12図（ａ）、第12図（ｂ）及び
第12図（ｃ）は回転数制御装置の他の変型例を示す、異
なる動作位置での概略図であり、第13図はその回転数制
御装置を用いた場合の操作レバーの変位とエンジンの設
定回転数との関係を示す特性図であり、第14図はその回
転数制御装置をさらに変形した場合の同特性図であり、
第15図は本発明の他の実施例による駆動制御装置の全体
を示す概略図であり、第16図は第１図に示す実施例を電
子的に構成した場合の駆動制御装置の全体を示す概略図
であり、第17図は同駆動制御装置のコントローラの内容
を示す図であり、第18図は第10図及び第11図に示す特性
を同駆動制御装置に与えた場合のコントローラの内容を
示す図であり、第19図は第13図に示す特性を同駆動制御
装置に与えた場合のコントローラの内容を示す図であ
り、第20図は第14図に示す特性を同駆動制御装置に与え
た場合のコントローラの内容を示す図であり、第21図は
操作レバーの変位と制御弁のストローク量を特別に設定
した実施例におけるそれらの関係を示す図であり、第22
図は同実施例における操作レバーの変位と制御弁通過流
量との関係を示す図であり、第23図は本発明のさらに他
の実施例による駆動制御装置の全体を示す概略図であ
り、第24図は同駆動制御装置におけるコントローラの動
作を説明するフローチャートであり、第25図は同駆動制
御装置における操作レバーの変位と制御弁通過流量との
関係を示す図であり、第26図は同制御装置におけるエン
ジン回転数とポンプ吐出量との関係を示す図であり、第
27図は同駆動制御装置におけるポンプ吐出圧力とポンプ
吐出量との関係を示す図であり、第28図は第23図に示す
実施例を電子的に構成した場合の駆動制御装置の全体を
示す概略図であり、第29図は同駆動制御装置におけるコ
ントローラの内容を示す図であり、第30図は本発明のさ
らに他の実施例による振動制御装置のコントローラの内
容を示す図である。 符号の説明 １……エンジン（原動機） ２……油圧ポンプ、３……油圧アクチュエータ ５……燃料レバー（第１の操作手段） ７……第１の回転数設定装置 ８……操作装置（第２の操作手段） 20……第２の回転数設定装置 21……回転数制御装置

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機と、この原動機によって駆動される
   油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動
   される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、原動機
   の回転数を設定する第１の操作手段を含む第１の回転数
   設定手段と、油圧アクチュエータの動作を制御する第２
   の操作手段とを備えた油圧建設機械の駆動制御装置にお
   いて、 第２の操作手段に連携され、その変位が所定値を越える
   と原動機の設定回転数を増加させる回転数制御信号を出
   力する第２の回転数設定手段と、 少なくとも第２の回転数設定手段に連携され、第２の操
   作手段の変位が少なくとも上記所定値以下にある第１の
   領域においては第１の回転数設定手段の設定回転数を有
   効化し、変位がそれよりも大きい第２の領域においては
   第２の回転数設定手段の回転数制御信号によって修正さ
   れた、第１の回転数設定手段の設定回転数よりも高い回
   転数設定する回転数制御手段と を備えていることを特徴とする駆動制御装置。
2. 【請求項２】第２の回転数設定手段は、上記第２の領域
   における設定回転数が第２の操作手段の変位に応じて比
   例的に増加するように回転数制御信号を定めていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の駆動制御装
   置。
3. 【請求項３】第２の回転数設定手段は、上記第２の領域
   における設定回転数が一定値となるように上記回転数制
   御信号を定めていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の駆動制御装置。
4. 【請求項４】回転数制御手段は、上記第２の領域におい
   て回転数制御信号の設定回転数を有効化するように構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の駆動制御装置。
5. 【請求項５】回転数制御手段は、上記第２の領域におい
   て設定回転数に回転数制御信号の設定回転数を加算しす
   るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の駆動制御装置。
6. 【請求項６】第２の回転数設定手段は、第２の操作手段
   の変位を検出する検出手段と、この検出手段で検出され
   た変位から上記回転数制御信号を求める制御手段とを備
   え、回転数制御手段は、この制御手段の出力信号により
   駆動されるアクチュエータを備えていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の駆動制御装置。
7. 【請求項７】第１の回転数設定手段は、第１の操作手段
   の変位信号を入力し、その変位から設定回転数を求める
   手段を備え、第２の回転数設定手段は、第２の操作手段
   の変位信号を入力し、その変位から回転数制御信号を求
   める手段を備え、回転数制御手段は、その第１及び第２
   の回転数設定手段の出力信号から最終的な回転数を求め
   る手段と、この手段の出力信号により駆動されるアクチ
   ュエータとを備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の駆動制御装置。
8. 【請求項８】上記油圧ポンプが可変容量型である特許請
   求の範囲第１項記載の駆動制御装置において、 第２の操作手段の変位が上記所定値を越えると上記油圧
   ポンプの押し除け容積が減少するようにこの油圧ポンプ
   を制御する押し除け容積制御手段をさらに備えているこ
   とを特徴とすると駆動制御装置。
9. 【請求項９】上記押し除け容積制御手段は、増加する原
   動機の設定回転数に対して油圧ポンプの吐出量がほぼ一
   定となるように押し除け容積を減少させるように構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   駆動制御装置。
10. 【請求項１０】上記油圧ポンプと油圧アクチュエータと
    の間に、油圧ポンプからの吐出油の流量と方向を制御す
    る制御弁が接続され、上記第２の操作手段によりこの制
    御弁の位置を制御して油圧アクチュエータの動作を制御
    する特許請求の範囲第１または第８項のいずれか１項に
    記載の駆動制御装置において、 その制御弁を、第２の操作手段の変位が上記所定値に達
    したときにその開度が最大となるように構成したことを
    特徴とする駆動制御装置。
11. 【請求項１１】上記油圧アクチュエータ及び第２の操作
    手段を複数個設けた特許請求の範囲第１項または第８項
    記載の油圧駆動装置において、 上記第２の回転数設定手段を、複数の第２の操作手段の
    変位の合計が上記所定値を越えると上記回転数制御信号
    の設定回転数を増加させるように構成したことを特徴と
    する駆動制御装置。
12. 【請求項１２】上記油圧ポンプと油圧アクチュエータと
    の間に、油圧ポンプからの吐出油の流量と方向を制御す
    る制御弁が接続され、上記第２の操作手段によりこの制
    御弁の位置を制御して油圧アクチュエータの動作を制御
    する特許請求の範囲第１項、第８項及び第11項のいずれ
    か１項に記載の駆動制御装置において、 第２の回転数設定手段は、第２の操作手段の変位からの
    検出信号に基づき上記制御弁の開度を演算し、その開度
    が規定する要求流量に見合った油圧ポンプの吐出量が得
    られる回転数制御信号を演算するように構成されている
    ことを特徴とする駆動制御装置。