JP2634324B2 - 油圧建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロードセンシング制御および入力トルク制
限制御が可能な油圧建設機械の油圧制御装置に関する。

背景技術 この種の油圧制御装置が搭載される油圧建設機械とし
て例えば図10に示すようなホイール式油圧ショベルがあ
る。図において、４は走行用油圧モータであり、この油
圧モータ４の回転によりトランスミッション101および
プロペラシャフト102を介して後輪103が駆動され、車両
が走行する。ブームシリンダ21の伸縮により、フロント
アタッチメントの一部であるブーム104が昇降される。
本明細書においては、走行せずにフロントアタッチメン
トにより掘削などを行なうことを単に作業と呼び、走行
と区別する。

ところで、上述した油圧建設機械においてロードセン
シング制御および入力トルク制限制御を選択的に行うも
のが提案されている（たとえば、特開平２−118203号公
報）。以下、図11によりこれらのシステムについて説明
する。

図11は例えば上記油圧ショベルの走行および作業用油
圧回路を示す図であり、１はディーゼルエンジン27によ
り駆動される可変容量油圧ポンプである。エンジン27の
回転数は、不図示の燃料レバーの操作量または走行ペダ
ル6aの踏込み量に応じてガバナ27aのガバナレバー27bが
パルスモータ28により回動されることにより制御され
る。可変容量油圧ポンプ１は、エンジン回転数および押
除け容積に応じた流量の油を吐出し、この吐出油は走行
用制御弁２を介して油圧モータ４に導かれるとともに、
作業用制御弁20を介してブーム駆動用油圧シリンダ21に
導かれる。

ロードセンシング制御とは、走行用制御弁２あるいは
作業用制御弁20の前後圧力、すなわち制御弁2,20の入口
圧（ポンプ圧）と出口圧（ロードセンシング圧）との差
圧が一定値になるように可変容量油圧ポンプ１の押除け
容積（以下、傾転角ともいう）を制御して、上記ポンプ
圧をロードセンシング圧よりも所定の目標値だけ高く保
持するものである。ロードセンシング圧は、油圧モータ
4,油圧シリンダ21の負荷圧のうちシャトル弁29で選択さ
れた高圧側の圧力である。

ロードセンシング制御を行なう図11に示すシステムに
おいては、ポンプ圧とロードセンシング圧との差圧に応
じて切換わるロードセンシングレギュレータ11が設けら
れ、ポンプ圧とロードセンシング圧との差圧がばね11a
で設定される圧力以上になると、ロードセンシングレギ
ュレータ11はその圧力に応じてｂ位置の方向に切換わ
る。このｂ位置ではサーボシリンダ12にポンプ圧が導か
れ、サーボシリンダ12の伸長により油圧ポンプ１の押除
け容積が小さくなってポンプ吐出流量が低減する。反対
に上記差圧がばね11aで設定される圧力未満になると、
ロードセンシングレギュレータ11はａ位置の方向に切換
わり、サーボシリンダ12がタンクに接続される。その結
果、上記押除け容積が大きくなりポンプ吐出流量が増加
する。

以上の動作により、ロードセンシング制御を行うシス
テムでは、ポンプ吐出流量が制御弁２または20の要求流
量になるようにポンプ傾転角が制御され、余分な流量を
吐出することがなく絞り損失による無駄がなくなるので
燃費が向上し、また操作性もよい。

次に走行回路の動作について説明する。

前後進切換弁８を前進（Ｆ位置）に切換えパイロット
弁６のペダル6aを操作すると、油圧ポンプ５からの吐出
油がパイロット式制御弁２のパイロットポート2aに導か
れ、この制御弁２がパイロット油圧に応じたストローク
量で切換わる。これにより、可変容量油圧ポンプ１から
の吐出油が管路91,圧力補償弁23,制御弁2,管路92および
カウンタバランス弁３を経て油圧モータ４に供給され車
両が走行する。また、走行ペダル6aの踏込み量に応じて
エンジン回転数が制御され、車両の速度は走行ペダル6a
の踏込量に依存する。

走行中にペダル6aを離すとパイロット弁６の出口ポー
トは入口ポートとから遮断されてタンク10に接続された
タンクポートと連通される。この結果、パイロットポー
ト2aに作用していた圧油が前後進切換弁８、スローリタ
ーン弁７、パイロット弁６を介してタンク10に戻る。こ
のとき、スローリターン弁７の絞り7aにより戻り油が絞
られるからパイロット式制御弁２は徐々に中立位置に切
換わりながら車両が徐々に減速されていく。

一方、作業回路の動作は次のとおりである。

操作レバー20aにより作業用切換弁20を「ｂ」位置ま
たは「ｃ」位置に切換操作すると、油圧ポンプ１からの
吐出油が管路91,圧力補償弁24,管路94および制御弁20を
介してブーム駆動用油圧シリンダ21に導かれ、油圧シリ
ンダ21の伸縮により図10に示したブーム104が昇降す
る。ここで、圧力補償弁23,24は、油圧モータ４と油圧
シリンダ21の各々に、それぞれの負荷圧よりも所定圧だ
け高い圧力を油圧ポンプ１から供給させ、これにより、
両アクチュエータを独立して作動させるようにするもの
である。

図11の油圧制御装置はまた、入力トルク制限制御を行
うためのトルク制御サーボ弁25を備え、このサーボ弁25
には、油圧ポンプ１の吐出圧力がパイロット圧として導
かれる。サーボ弁25に作用するパイロット圧が制限トル
ク設定用ばね25aで設定される圧力よりも高くなったと
きに、サーボ弁25は図示のｃ位置からｄ位置に切換わ
る。これにより油圧ポンプ１の吐出圧がサーボシリンダ
12に作用し、サーボシリンダ12により油圧ポンプ１の押
除け容積が減少され、油圧ポンプ１のトルクがエンジン
27の出力トルクの範囲内に保持され、エンジン27に過負
荷が作用するのが防止される。これが入力トルク制限制
御である。

以上の構成によれば、ロードセンシング制御による目
標押除け容積（第１の目標押除け容積）と、入力トルク
制限制御による目標押除け容積（第２の目標押除け容
積）のうち、小さい方の値となるように油圧ポンプの押
除け容積が制御され、これにより燃費および操作性の向
上とエンジン27の過負荷防止とが図られる。なお、26は
上記ポンプ圧とロードセンシング圧との差圧によって駆
動されるアンロード弁、31a,31bはクロスオーバーロー
ドリリーフ弁、CJはセンタージョイントである。

ところで、図11に示す油圧制御装置のロードセンシン
グ制御と入力トルク制限制御を備えた油圧制御装置にお
いては、可変容量油圧ポンプ１の押除け容積は、入力ト
ルク制限制御システム側のサーボ弁25で決定される値で
その最大値が制限され、この最大値を越えない範囲内で
はロードセンシング制御システム側のロードセンシング
レギュレータ11で決定される押除け容積に制御される構
成であり、走行と作業といった運転内容の相違、あるい
はオペレータの好みにかかわらず、走行ペダルの踏込み
量や操作レバーの操作量あるいは回路圧力状態に基づい
て、画一的に、入力トルク制限制御値またはロードセン
シング制御値のいずれか一方の値に制御される。

そのため、つぎのような２つの問題がある。

（１） 操作レバー20aや走行ペダル6aを操作しない中立時に
あっては、ロードセンシングレギュレータ11はｂ位置
に、サーボ弁25はｃ位置に切換えられて可変容量油圧ポ
ンプ１の押除け容積は最小値に制御され、ポンプ吐出流
量が少ない。そのため、操作レバーを中立位置から急操
作した場合、ポンプ押除け容積は操作レバー操作量に応
じて増大するが、操作レバー位置に対応する押除け容積
となるまでに時間がかかり、アクチュエータの応答性が
悪いという問題がある。本明細書において、制御弁2,20
が中立位置にあるときのポンプ吐出流量をスタンバイ流
量と呼ぶ。

（２） 本出願人は、作業時に走行ペダル6aの操作に応じてエ
ンジン回転数を制御可能とした装置を特開平３−234364
号公報中に提案している。この装置を、ロードセンシン
グ制御によって決定される押除け容積と入力トルク制限
制御によって決定される押除け容積とを択一的に選択し
て押除け容積が制御される図11に示す油圧制御装置に採
用する場合、次の様な問題が発生する。

制御弁２または20の前後圧力差を一定に保持する上記
ロードセンシング制御では、制御弁２の開口面積、すな
わち操作レバーのストロークが一定の場合、エンジン27
の回転数が高くなりポンプ吐出流量が増加しても、上記
差圧が大きくならないように油圧ポンプ１の押除け容積
が自動的に小さくされ、一方、エンジン27の回転数が低
くなりポンプ吐出流量が減少しても、上記差圧が小さく
ならないように油圧ポンプ１の押除け容積が大きくされ
る。このため、作業時に走行ペダル6aにより制御弁２の
開口面積と無関係にエンジン回転数を制御する際に上記
ロードセンシング制御が行なわれると、エンジン回転数
は変動してもポンプ流量は一定であり、フロントアタッ
チメント（例えばブーム）の駆動速度は変化せず、作業
性が悪い。エンジン回転数の制御によりフロントアクチ
ュエータの速度を制御できるのは、油圧ポンプ１の傾転
角が最大値まで増加しても予め設定した差圧が発生しな
い状態または、目標流量がトルク制限流量を上回った場
合（サチュレーション状態）になったときである。

発明の開示 本発明の目的は、ロードセンシング制御による押除け
容積の目標値と入力トルク制限制御による目標値とを画
一的に選択することなく、とくにロードセンシング制御
による目標値に制限を加えられるようにし、制限を加え
たときと加えないときとでは同一運転内容であっても選
択される目標値が異なるようにした油圧建設機械の油圧
制御装置を提供することにある。

請求項１の独立項とその従属項について （１）本発明は、原動機により駆動される可変容量油圧
ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動され
る第１の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと第１
の油圧アクチュエータとの間に設けられ、この第１の油
圧アクチュエータに供給される圧油を制御する第１の制
御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力を前記第１の油圧ア
クチュエータの負荷圧よりも所定の目標値だけ高く保持
する第１の目標押除け容積を決定する第１の決定手段
と、前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて入力トルクを
制限する第２の目標押除け容積を決定する第２の決定手
段と、少なくとも第１および第２の目標押除け容積のい
ずれか一方の値となるように前記油圧ポンプの押除け容
積を制御する押除け容積制御手段とを備えた油圧建設機
械に適用される。

上記目的は、第１の決定手段で決定されて出力される
第１の目標押除け容積を示す信号に制限を加える制限手
段を設けることにより、達成される。

可変容量油圧ポンプの押除け容積は、少なくとも第１
の決定手段で決定される第１の目標押除け容積と第２の
決定手段で決定される第２の目標押除け容積のいずれか
に制御される。そして、制限手段の態様により、第１の
目標押除け容積が制限を受けた値に可変容量油圧ポンプ
の押除け容積が制御されたり、第１の目標押除け容積が
全く機能せずに可変容量油圧ポンプの押除け容積が、常
時、第２の目標押除け容積に制御される。

（２）前記制限手段は好ましくは、前記第１の決定手段
から出力される第１の目標押除け容積の最小値よりも大
きい値の制限信号を出力する制限信号出力手段と、この
制限信号と前記第１の決定手段から出力される第１の目
標押除け容積の大小を比較して大きいほうを選択出力す
る最大値選択手段と、操作者に操作されることにより前
記制限信号出力手段を動作させる制限動作指令信号を出
力する制限動作指令信号出力手段とを備え、前記最大値
選択手段で選択された目標押除け容積と前記第２の押除
け容積とのうち小さいほうの値になるように前記押除け
容積が制御される。

たとえば第１の制御弁が中立で油圧アクチュエータが
停止しているときのように、第１の目標押除け容積が最
小値を示し、第２の目標押除け容積が略最大値を示すと
き、操作者の操作により制限動作指令信号が出力されて
いると、制限信号により示される目標押除け容積が最大
値選択手段および最小値選択手段で選択され、可変容量
油圧ポンプの押除け容積は、第２の目標押除け容積より
は小さいが第１の目標押除け容積よりも大きな値に設定
されることになる。したがって、第１の制御弁が中立に
あるときの油圧ポンプからの吐出流量（以下、スタンバ
イ流量）を多くでき、第１の制御弁を急操作するときな
どにおいて、その要求流量に達するまでの時間が短縮で
きる。

（３）前記制限動作指令信号出力手段は、操作者に操作
されるスイッチが好ましく、操作者が望むときに第１の
目標押除け容積に制限を加えて上記作用を得ることがで
きる。

（４）前記制限動作指令信号出力手段から少なくとも２
種類の制限動作指令信号を出力するようにし、前記制限
信号出力手段から、入力される制限動作指令信号に応じ
た値の目標押除け容積を出力するようにしてもよい。作
業内容に応じて上記スタンバイ流量を変更できる。

（５）前記制限動作指令信号出力手段は、操作者に操作
される操作量に応じた２種類以上の制限動作指令信号を
出力する操作部材を含むように構成できる。

（６）前記制限手段は、前記第１の決定手段から出力さ
れる第１の目標押除け容積と前記第２の決定手段から出
力される第２の目標押除け容積のうち小さいほうを選択
する最小値選択手段と、この最小値選択手段で選択され
た目標押除け容積と前記第２の目標押除け容積とのいず
れか一方を選択する選択手段と、この選択手段で選択す
る目標押除け容積として前記最小値選択手段の出力を選
択するか、前記第２の目標押除け容積を選択するかを指
令する選択指令信号を出力する選択指令信号出力手段と
を備えて構成してもよい。

この構成によれば、通常は第１および第２の目標押除
け容積の最小値に押除け容積が制御され、選択指令信号
が出力されると第１の目標押除け容積にかかわらず第２
の目標押除け容積に押除け容積が制御される。したがっ
て、ロードセンシング制御値で押除け容積を制御するよ
りも入力トルク制限値で押除け容積を制御することが好
ましい運転時に選択指令信号を出力させれば、操作フィ
ーリングが向上する。

（７）上記制限動作指令信号を操作レバーや走行ペダル
のような特定の操作部材が操作されると出力するように
してもよい。

（８）前記油圧建設機械はさらに、原動機の回転数を任
意の回転数に保持するために操作される第１の操作手段
と、原動機の回転数を制御するために操作され、操作力
を緩めると初期低回転数位置に復帰する第２の操作手段
と、前記第１および第２の操作手段に応じて原動機回転
数を制御する回転数制御手段と、前記油圧ポンプからの
吐出油により駆動される第２の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプと第２の油圧アクチュエータとの間に設
けられ、この第２の油圧アクチュエータに供給される圧
油を制御する第２の制御弁とを備えるようにしてもよ
い。そしてこの場合、前記制限動作指令信号出力手段と
して、前記第２の操作手段により原動機回転数を制御し
つつ前記第１の油圧アクチュエータを操作している状態
を判別すると前記第２の目標押除け容積を選択する選択
指令信号を出力する判別手段を使用するのが好ましい。

（９）前記第１の決定手段は、前記第１の制御弁に前記
油圧ポンプを接続する管路の圧力と、前記第１の制御弁
に前記第１の油圧アクチュエータを接続する管路の圧力
との差圧を検出し、予め定められた目標差圧と検出され
た差圧との偏差を求め、この偏差に基づいて第１の目標
押除け容積を算出する、周知のロードセンシング制御シ
ステムとしてもよい。

（10）前記第２の決定手段は、前記原動機であるディー
ゼルエンジンの実回転数とディーゼルエンジンのガバナ
レバー位置で示される制御回転数との偏差を検出し、検
出された偏差から前記ディーゼルエンジンがエンジンス
トールしないような目標トルクを求めるとともに、前記
可変容量油圧ポンプの吐出圧力を検出し、検出された吐
出圧力の逆数と前記目標トルクとに基づいて前記第２の
目標押除け容積を算出する、周知の入力トルク制限制御
システムとしてもよい。

請求項11の独立項とその従属項 （11）本発明は、原動機の回転数を任意の回転数に保持
するために操作される第１の操作手段と、原動機の回転
数を制御するために操作され、操作力を緩めると初期低
回転数位置に復帰する第２の操作手段と、前記第１およ
び第２の操作手段に応じて原動機回転数を制御する回転
数制御手段と、前記原動機により駆動される可変容量油
圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動さ
れる第１の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから
の吐出油により駆動される第２の油圧アクチュエータ
と、前記油圧ポンプと第１の油圧アクチュエータとの間
に設けられ、この第１の油圧アクチュエータに供給され
る圧油を制御する第１の制御弁と、前記油圧ポンプと第
２の油圧アクチュエータとの間に設けられ、この第２の
油圧アクチュエータに供給される圧油を制御する第２の
制御弁と、前記油圧ポンプの吐出圧力を前記第１および
第２の油圧アクチュエータの負荷圧よりも所定の目標値
だけ高く保持する第１の目標押除け容積を決定する第１
の決定手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて入
力トルクを制限する第２の目標押除け容積を決定する第
２の決定手段と、少なくとも前記第１および第２の目標
押除け容積のいずれか一方の値となるように前記油圧ポ
ンプの押除け容積を制御する押除け容積制御手段とを備
えた油圧建設機械の油圧制御装置に適用される。

そして、前記第２の操作手段により原動機回転数を制
御しつつ前記第１の油圧アクチュエータを操作している
状態を判別すると判別信号を出力する判別手段を設け、
前記判別信号が出力されている場合、前記第１の目標押
除け容積の値にかかわらず前記第２の目標押除け容積と
なるように前記可変容量油圧ポンプの押除け容積が制御
されるように構成することにより、前記目的が達成され
る。

第２の操作手段により原動機回転数を制御しつつ前記
第１の油圧アクチュエータを操作している状態が判別さ
れると、前記第２の目標押除け容積となるように前記可
変容量油圧ポンプの押除け容積が制御される。運転状況
に応じてロードセンシング制御および入力トルク制限制
御を行う制御装置において、例えば走行以外の作業のた
めに走行ペダルの操作量に応じて原動機回転数を制御し
た場合には、強制的に入力トルク制限制御により可変容
量ポンプの押除け容積が制御される。したがって、作業
時に例えば走行ペダルを操作して原動機回転数制御を行
うことにより、ブームなどのフロントアタッチメントの
速度をペダル操作に一層応答させて制御でき、操作性の
向上が図れる。

（12）好ましくは、前記第１および第２の目標押除け容
積のうち小さい値を選択する最小値選択手段と、前記判
別信号が出力されていないときは前記最小値選択手段で
選択された目標押除け容積を出力し、前記判別信号が出
力されているときは前記第２の目標押除け容積を出力す
る切換手段とをさらに含むように構成する。

（13）また、前記第１の目標押除け容積の最小値よりも
大きい値の制限信号を出力する制限信号出力手段と、こ
の制限信号と前記第１の目標押除け容積の大小を比較し
て大きいほうを選択出力する最大値選択手段と、この最
大値選択手段から出力される目標押除け容積と第２の目
標押除け容積のうち小さい値を選択する最小値選択手段
と、操作者に操作されることにより前記制限信号出力手
段を動作させる制限動作指令信号を出力する制限動作指
令信号出力手段とを備えるようにしてもよい。

（14）前記第１の油圧アクチュエータをフロントアタッ
チメント用油圧シリンダとし、前記第２の油圧アクチュ
エータを走行用油圧モータとするとともに、前記第１の
操作手段を手動操作部材とし、前記第２の操作部材を足
踏み式の操作部材とすることもできる。

（15）前記手動操作部材としては、操作された位置に応
じて原動機回転数を設定する燃料レバーが好適であり、
前記足踏み式操作部材としては、その踏み込み量に応じ
て第２の制御弁の開口面積も調節可能な走行ペダルが好
適である。

この発明によれば、燃料レバーを操作して原動機回転
数制御を行った場合には、状況に応じてロードセンシン
グ制御および入力トルク制限制御のいずれかが行わ れ、一方、作業時に走行ペダルを操作して原動機回転数
を制御した場合には、強制的に入力トルク制限制御が行
われる。したがって、作業時に走行ペダルの操作により
原動機回転数制御を行うことによりポンプ流量がそれに
応じて変化し、ブームなどのフロントアタッチメントを
所望の速度で制御できる。

（16）前記判別信号が出力される時は前記第２の油圧ア
クチュエータの駆動を禁止する禁止手段をさらに設けれ
ば、作業時にホイール式油圧ショベルなどが発進するお
それがなく、より好ましい。

（17）前記回転数制御手段は、前記第１の操作手段の操
作量に応じて前記原動機の第１の目標回転数を設定する
第１の目標回転数設定手段と、第２の操作手段の操作量
に応じて前記原動機の第２の目標回転数を設定する第２
の目標回転数設定手段と、前記第１および第２の目標回
転数のうちいずれか大きい方の値を選択する選択手段
と、選択された目標回転数になるように原動機回転数を
増減する回転数増減手段とを含むことができる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の第１の実施例に係る油圧制御装置のポ
ンプ制御系を示すブロック図である。

図２は上記油圧制御装置の全体構成を示す図である 図３は図２の一部分を拡大して示す図である。

図４は本発明の第２の実施例に係る油圧制御装置のポ
ンプ制御系を示すブロック図である。

図５は本発明の第３の実施例に係る油圧制御装置のポ
ンプ制御系を示すブロック図である。

図６はエンジン制御系を示すブロック図である。

図７はエンジン回転数制御の手順を示すフローチャー
トである。

図８は第１〜第３の実施例における入力トルク制御部
の詳細を示すブロック図である。

図９は図８の入力トルク制御部で生じる問題を解決す
る入力トルク制御部の詳細を示すブロック図である。

図10はホイール式油圧ショベルの側面図である。

図11は従来の油圧制御装置を示す図である。

本発明を実施するための最良の形態 −第１の実施例− 図１〜図３により本発明の第１の実施例を説明する。

第１の実施例は、通常は、ロードセンシング制御系で
演算された第１の目標押除け容積および入力トルク制限
制御系で演算された第２の目標押除け容積のうちいずれ
か小さい値に押除け容積が制御され、より速い応答速度
を得たい場合には、スタンバイ流量を大きくするために
第１の目標押除け容積に制限を加え、第１の目標押除け
容積よりも大きな制限値および第２の目標押除け容積の
うちいずれか小さい値に押除け容積を制御するようにし
たものである。

図２は、本発明が適用されたホイール式油圧ショベル
の油圧制御装置の全体構成を示す図、図３はその一部分
を拡大して示す図であり、図11と同様な箇所には同一の
符号を付して相違点を主に説明する。

本実施例では、可変容量油圧ポンプ１の傾転角、すな
わち押除け容積は、傾転角制御装置40により制御され
る。傾転角制御装置40は、エンジン27により駆動される
油圧ポンプ41と、一対の電磁弁42,43と、電磁弁42,43の
切換に応じて油圧ポンプ41からの圧油によりピストン位
置が制御されるサーボシリンダ44とから成り、サーボシ
リンダ44のピストン位置に応じて油圧ポンプ１の傾転角
が制御される。ここで、一対の電磁弁42,43は、主にマ
イクロコンピュータで構成されるコントローラ50により
切換制御される。

前後進切換弁8Aは電磁式の弁が使用され、運転席に設
けられた前後進切換スイッチSW1のＮ位置からＦ位置,R
位置への切換に応じて前後進切換弁8AがＮ位置からＦ位
置,R位置にそれぞれ切換わる。作業用制御弁20Aは油圧
パイロット式の弁が使用され、操作レバー58の操作に応
じて減圧弁59から出力されるパイロット圧力により切換
え方向とストローク量が制御される。

SW2はブレーキスイッチであり、作業時には操作者の
操作によりオンされ、走行時にはオフされる。SW3は応
答速度選択スイッチであり、後述するようにスタンバイ
流量を多めにするクイックモードを設定するときにオン
操作され、燃費や騒音を重視する標準モードを設定する
ときにオフ操作される。これらスイッチSW2,3の出力信
号はともにコントローラ50に入力されている。

この実施例は、図11の従来例とは異なり、運転状態を
電気的に検出し、油圧ポンプの押除け容積を電気的に制
御するものであり、上記スイッチや後述するセンサ群か
らの信号はコントローラ50に入力され、コントローラ50
で種々の演算を実行して各種アクチュエータを駆動する
ことにより油圧ポンプの押除け容積が制御される。

51は、油圧ポンプ１の傾転角θｓを検出する傾転角セ
ンサ、52は油圧ポンプ１の吐出圧力Ppを検出する圧力セ
ンサ、53はエンジン27の回転数Nrを検出する回転数セン
サ、54は、油圧ポンプ１の吐出圧力とアクチュエータの
最大負荷圧力（油圧モータ４の負荷圧力と油圧シリンダ
21の負荷圧力のうち大きい方の値であり、シャトル弁29
にて選択されたものである）との差圧ΔPLSを検出する
差圧センサである。55はガバナレバー27bの変位量から
制御回転数Ｎθを検出するポテンショメータ、56は走行
ペダル6aの操作量に応じたパイロット弁６の圧力Ptを検
出する圧力センサ、95は作業用パイロット圧力Pdが所定
値以上のときにオンする圧力スイッチである。各センサ
の検出結果および圧力スイッチ95のオン・オフ状態はコ
ントローラ50に入力される。57は、燃料レバー57aの手
動操作に応じた目標回転数Ｘを指令する回転数設定装置
であり、その指令信号もコントローラ50に入力される。

コントローラ50は、図１に示すような第１の制御回路
部60を有し、この制御回路部60は、第１の目標押除け容
積θＬを演算出力するロードセンシング制御部（以下、
LS制御部）61と、第２の目標押除け容積θＡを演算出力
するトルク制御部62と、スタンバイ流量を大きくすると
きに第１の目標押除け容積θＬに代えて第３の目標押除
け容積θＯを出力するスタンバイ流量制御部63と、スタ
ンバイ流量制御部63を通して入力される第１または第３
の目標押除け容積とトルク制御部62から入力される第２
の目標押除け容積のうち小さいほうを選択する最小値選
択部64と、最小値選択部64から入力される目標押除け容
積と実押除け容積とに基づいて押除け容積制御用電磁弁
42,43を制御するサーボ制御部65とから成る。

LS制御部61は、目標差圧ΔPLSRに応じた信号を出力す
る目標差圧発生器61aと、目標差圧ΔPLSRと差圧センサ5
4で検出された差圧ΔPLSとの偏差Δ（PLS）を演算する
偏差器61aと、この偏差Δ（PLS）から目標値の変化量Δ
θＬを演算する演算器61cと、ΔθＬを積分してロード
センシング制御のための第１の目標押除け容積θＬを求
めて出力する積分器61dとから成る。

トルク制御部62は、回転数センサ53で検出されたエン
ジン回転数Nrとポテンショメータ55で検出されたガバナ
レバー変位量で示される制御回転数Ｎθとの偏差から余
裕トルクΔＴを演算する偏差器62aと、この余裕トルク
ΔＴからエンジンストールを防止するための目標トルク
Tpoを演算する目標トルク演算器62bと、圧力センサ52で
検出されたポンプ吐出圧力Ppの逆数を算出する逆数演算
器62cと、目標トルクTpoに逆数1/Ppを乗じて傾転角θps
を演算するθps演算器62dと、傾転角θpsに一時遅れ要
素のフィルタをかけて入力トルク制限制御のための第２
の目標押除け容積θＡを出力するフィルタ62eとから成
る。

スタンバイ流量制御部63は、LS制御部61で演算される
第１の目標押除け容積θＬの最小値よりも少なくとも大
きい第３の目標押除け容積θＯに対応した値を出力する
スタンバイ流量設定器63aと、応答速度選択スイッチSW3
がオンされると閉じて第３の目標押除け容積θＯを出力
するスイッチ63bと、第１の目標押除け容積θＬと第３
の目標押除け容積θＯのうちいずれか大きいほうを選択
して出力する最大値選択部63cとを有する。

最大値選択部63cは第１または第３の目標押除け容積
θＬまたはθＯのうち大きいほうを最小値選択部64に入
力し、最小値選択部64は最大値選択部63cからの第１ま
たは第３の目標押除け容積θＬまたはθＯと第２の目標
押除け容積θＡのうち小さいほうを選択して傾転角指令
値θｒとしてサーボ制御部65に入力する。

サーボ制御部65は、選択された傾転角指令値θｒと傾
転角センサ51により検出した傾転角フィードバック値θ
ｓとの偏差を算出する偏差器65aと、θｓが不感帯の大
きさよりも大きいときに電磁弁42または43へオン信号を
出力する関数発生器65bとを有し、ポンプ傾転角θｓが
傾転角指令値θｒに一致するよう傾転角制御装置40を制
御する。

次に、以上のように構成された第１の実施例の動作を
説明する。

図１に示すコントローラ50の第１の制御回路部60にお
いては以下の処理がなされる。

（１）操作レバー58と走行ペダル6Aが非操作で制御弁2,
20Aが中立位置にあるとき、応答速度選択スイッチSW3が
オフ状態で標準モードが選択されていれば、スイッチSW
3から出力される選択信号SSがローレベルでありスイッ
チ63bが開かれている。このため、最大値選択部63cはLS
制御部61からのLS制御値θＬを選択出力する。制御弁2,
20Aが中立位置のとき、LS制御部61で演算される第１の
目標押除け容積θＬは、そのときのエンジン回転数に対
しては最も小さいθLminとなる。一方、ポンプ吐出圧力
Ppがアンロード弁26で決る最小値であり、入力トルク制
御部62で演算される第２の目標押除け容積は最大値θAm
axとなる。したがって、最小値選択部64はLS制御値であ
る第１の目標押除け容積θLminを選択し、油圧ポンプ１
のスタンバイ流量は、第１の最小目標押除け容積θLmin
とエンジン回転数の積で表わされる比較的少ない流量Qs
となる。

この状態でオペレータが操作レバー58を操作すれば、
ポンプ圧力を油圧アクチュエータの負荷圧力よりも一定
差圧ΔPLSRだけ高く保持するロードセンシング制御が行
なわれ、操作レバー58の操作量に比例して制御弁20Aの
開口面積が増加して要求流量が増加するのに応じて、油
圧ポンプ１の押除け容積が増加していく。このとき、ス
タンバイ流量が比較的小さい流量であるからポンプ吐出
流量は緩やかに増加していく。

負荷圧力が高くなり入力トルク制御部62で演算される
第２の目標押除け容積θＡが最大値選択部63cから出力
される目標押除け容積よりも小さくなると、最小値選択
部64で第２の目標押除け容積θＡが選択される。したが
って、油圧ポンプ１の入力トルクはエンジン27の出力ト
ルクを越えないように制御され、エンジンストールの発
生が防止される。

（２）操作レバー58と走行ペダル6Aが非操作で制御弁2,
20Aが中立位置にあるとき、応答速度選択スイッチSW3が
オン状態でクイックモードが選択されていれば、選択信
号SSがハイレベルでありスイッチ63bが閉じている。こ
のため、最大値選択部63cには、第３の目標押除け容積
θＯとLS制御部61からのLS制御値θＬが入力される。制
御弁2,20Aが中立位置のとき、LS制御部61で演算される
第１の目標押除け容積θＬは、そのときのエンジン回転
数の下では最も小さいθLminとなる。したがって、第３
の目標押除け容積θＯをθLminよりも大きな値に設定し
ておけば、制御弁非操作時に最大値選択部63cは必ず第
３の目標押除け容積θＯを選択出力する。

一方、制御弁非操作時、入力トルク制御部62で演算さ
れる第２の目標押除け容積は上述した通り最大値θAmax
となる。したがって、最小値選択部64はスタンバイ流量
制御部63で設定される第３の目標押除け容積θＯを選択
し、油圧ポンプ１のスタンバイ流量は、第３の目標押除
け容積θＯとエンジン回転数の積で表わされる比較的多
い流量Qq（＞Qs）となる。

この状態でオペレータが操作レバー58を操作すると
き、LS制御部61では上述したようなロードセンシング制
御演算が行なわれ、操作レバー58の操作量に比例して制
御弁20Aの開口面積が増加して要求流量が増加するのに
応じて、第１の目標押除け容量θＬが増加していく。こ
のとき、この第１の目標押除け容積θＬが第３の目標押
除け容積θＯよりも大きくなるまでの間は、操作レバー
58の操作にかかわらず、油圧ポンプ１の押除け容積は第
３の目標押除け容積値θＯに設定される。したがって、
操作レバー58を急操作する運転時にクイッツモードを選
択しておけば、スタンバイ流量が比較的大きい流量であ
るから、ポンプ吐出流量は操作レバー58の操作に応答性
よく追従して増加していく。

この場合も、第２の目標押除け容積θＡが第３の目標
押除け容積θＯあるいは第１の目標押除け容積θＬより
も大きくなれば、最小値選択部64は第２の目標押除け容
積θＡを選択するから、ポンプ入力トルクがエンジン出
力トルクを越えることがない。

以上のように、第１の実施例によれば、応答速度選択
スイッチSW3の操作により、制御弁2,20Aが中立位置にあ
るときの油圧ポンプ１の押除け容積、すなわちスタンバ
イ流量で変更できるので、スタンバイ流量が少ない標準
モードでは操作部材の微操作に応じてアクチュエータは
マイルドに作動して微操作性が向上し、スタンバイ流量
が多いクイックモードでは操作部材の急操作に応じてア
クチュエータは素早く作動して応答性が向上する。

図１において、第３の目標押除け容積θＯを、入力ト
ルク制御部62から出力される最大値θAmaxより大きく設
定しておけば、応答速度選択スイッチSW3をオンすると
常に入力トルク制御でポンプ押除け容積が制御され、ス
イッチSW3をオフすると運転状態に応じてロードセンシ
ング制御と入力トルク制御のいずれかでポンプ押除け容
積が制御される。

また、応答速度選択スイッチSW3を、例えば走行パイ
ロット圧力が所定値以上でオンする圧力スイッチで構成
することができる。この構成によれば、走行時はスタン
バイ流量が大きくされて発進応答性が向上する。なお、
その他の応答性が要求される操作部のパイロット圧力に
よってオンする圧力スイッチを、応答速度選択スイッチ
SW3に代えて設けてもよい。また、これら圧力スイッチ
と応答速度選択スイッチSW3の双方を設けてもよい。

−第２の実施例− 図４は第２の実施例を示す。第１の実施例ではスタン
バイ流量を変更する第３の目標押除け容積θＯが固定値
であったが、第２の実施例は、その第３の目標押除け容
量θＯをオペレータの操作量に応じて任意の値に設定可
能としたものである。

第１の実施例と相違する点を主に説明する。

応答選択スイッチSW3に代えて、回転操作量に応じた
電気信号を出力するボリュームのような応答選択ダイア
ルDIを設けるとともに、スタンバイ流量制御部63Aに
は、設定器63aとスイッチ63bに代えて、ダイアルDIから
の出力電圧に応じた第３の目標押除け容積θＯを出力す
る関数発生器63dを設ける。

このような構成により、スタンバイ流量をオペレータ
の好みや運転状態に応じて任意に設定できるようにな
り、より一層、誰にでも好まれ、かつ種々の運転状態に
幅広く対応できる操作性が向上した油圧建設機械を提供
できる。

なお、関数発生器63dの最大出力値を入力トルク制御
部62の最大出力値より大きく設定すると、上述したと同
様に、入力トルク制御だけでポンプ押除け容積の制御を
行うことができる。

−第３の実施例− 図５〜図７は第３の実施例を示す。第１および第２の
実施例は、LS制御部61から出力される第１の目標押除け
容積θＬと入力トルク制御部62から出力される第２の目
標押除け容積θＯとは別にスタンバイ流量制御部63,63A
を設け、オペレータの操作によりスタンバイ流量を変更
するようにしたが、第３の実施例ではスタンバイ流量制
御部を廃止し、特定の運転状態を検出したときにはロー
ドセンシング制御を禁止して入力トルク制限制御で油圧
ポンプの押除け容積を制御するようにしたものである。
なお、第３の実施例では、走行時はロードセンシング制
御と入力トルク制限制御を選択的に行ない、走行ペダル
6aによりエンジン回転数制御をしつつ操作レバー58によ
り作業を行なう運転時には、ロードセンシング制御をせ
ず入力トルク制限制御を行なうようにしたものである。

油圧建設機械の全体回路の主要部は図2,図３に示す通
りであり、相違点を主に説明する。

コントローラ50は図５に示す第１の制御回路部60Bと
図６に示す第２の制御回路部80を備える。図５の第１の
制御回路部60Bでは図１のスタンバイ流量制御部63を省
略し、最小値選択部64の後段に選択スイッチ66を設ける
とともに、そのスイッチ66の切換制御部である判定部67
を設ける。

判定部67は、比較器67aとアンドゲート回路67bとを有
し、走行ペダル6aでエンジン回転数を制御しつう操作レ
バー58を操作する運転時にハイレベル信号を出力するよ
うに構成されている。比較器67aは、圧力センサ56によ
り検出されたパイロット圧Ptが予め設定された所定圧力
（基準電源67cで設定される）より高い場合にハイレベ
ル信号を出力するものであり、その出力信号はアンドゲ
ート回路67bに入力される。アンドゲート回路67bには、
ブレーキスイッチSW2のオン・オフ状態を示す信号と、
前後進切換スイッチSW1の切換状態を示す信号もそれぞ
れ入力され、 ブレーキスイッチSW2がオン（ハイレベル信号が出力
される）、 前後進切換スイッチSW1がＮ位置（ハイレベル信号が
出力される）、 上記パイロット圧Ptが所定値より高い（比較器67aか
らハイレベル信号が出力される）、 作業用パイロット圧力スイッチ95がオン（ハイレベル
信号が出力される）、 の４つの条件が全て満たされたときのみアンドゲート回
路67bがオンする。車両停止状態で走行ペダル6aの操作
によりエンジン27の回転数を制御しながら作業を行って
いる場合、上記４つの条件が全て満たされ、アンドゲー
ト回路67bからハイレベル信号が出力される。

選択スイッチ66は、アンドゲート回路67bがオフのと
き（ローレベル信号が出力されているときであり、走行
時）ａ接点に切換えられ、最小値選択部64の出力を選択
する。すなわち第１の目標押除け容積θＬおよび第２の
目標押除け容積θＡのうち小さい方を押除け容積指令値
θｒとして選択する。アンドゲート回路67bがオンのと
きには（ハイレベル信号が出力されているときであり、
上記特定の作業時）、選択スイッチ66はｂ接点に切換え
られトルク制御部62の出力を選択する。すなわち第２の
目標押除け容積θＡを押除け容積指令値θｒとして選択
する。選択された押除け容積指令値θｒは、サーボ制御
部66に入力される。

コントローラ50はまた、図６に示す第２の制御回路部
80を有している。

第２の制御回路部80において、81は第１の目標回転数
演算部であり、回転数設定装置57の燃料レバー57aの操
作量Ｘに相当する信号が入力され、変位量Ｘに応じた第
１の目標回転数Nxを決定する。82は第２の目標回転数演
算部であり、走行ペダル6aの操作量を示す、圧力センサ
56で検出されたパイロット圧Ptが入力され、パイロット
圧Ptに応じた第２の目標回転数Ntを決定する。ここで、
第１の目標回転数演算部81では、変位量Ｘと第１の目標
回転数Nxとは、変位量Ｘが増加するに従って第１の目標
回転数Nxがアイドル回転数Niから直線的に増加する関係
に設定されている。第２の目標回転数演算部82では、パ
イロット圧Ptと第２の目標回転数Ntとは、パイロット圧
Pt（ペダル操作量）が増加するに従って第２の目標回転
数Ntがアイドル回転数Niから直線的に増加する関係に設
定されている。さらに第１の目標回転数Nxの最大値Nxma
xはエンジン１が出し得る最高回転数よりも低く設定さ
れ、第２の目標回転数Ntの最大値Ntmaxはエンジン１の
最高回転数にほぼ等しく設定される。したがって、目標
回転数Ntの最大値Ntmaxは目標回転数Nxの最大値Nxmaxよ
りも大きい。

これら目標回転数Nx,Ntは最大値選択部83で大きい方
の値が選択され、目標回転数指令値Nyとされる。この目
標回転数指令値Nyはサーボ制御部84でポテンショメータ
55により検出したガバナレバー27bの変位量で示される
制御回転数Ｎθと比較され、図７に示す手順にしたがっ
て両者が一致するようパルスモータ28が制御される。

図７において、まずステップS21で目標回転数指令値N
yとガバナレバー変位置で示される制御回転数Ｎθとを
それぞれ読み込み、ステップS22に進む。ステップS22で
は、Ｎθ−Nyの結果を回転数差Ａとしてメモリに格納
し、ステップS23において、予め定めた基準回転数差Ｋ
を用いて|A|≧Ｋか否かを判定する。肯定されるとステ
ップS24に進み、回転数差Ａ＞０か否かを判定し、Ａ＞
０ならばガバナレバー変位量で示される制御回転数Ｎθ
が目標回転数指令値Nyよりも大きい、つまり制御回転数
が目標回転数よりも高いから、エンジン回転数を下げる
ためステップS25でモータ逆転を指令する信号をパルス
モータ28に出力する。これによりパルスモータ28が逆転
しエンジン27の回転数が低下する。

一方、Ａ≦０ならばガバナレバー変位量で示される制
御回転数Ｎθが目標回転数指令値Nyよりも小さい、つま
り制御回転数が目標回転数よりも低いから、エンジン回
転数を上げるためステップS26でモータ正転を指令する
信号を出力する。これにより、パルスモータ28が正転
し、エンジン27の回転数が上昇する。ステップS23が否
定されるとステップS27に進んでモータ停止信号を出力
し、これによりエンジン27の回転数が一定値に保持され
る。ステップS25〜S27を実行すると始めに戻る。

次に、以上のように構成された第３の実施例の動作を
説明する。

フロントアタッチメントを駆動して掘削作業を行う時
は、ブレーキスイッチSW2をオンし、前後進切換スイッ
チSW1をＮ位置に切換える。エンジン回転数の制御は、
燃料レバー57aにより、または走行ペダル6aにより行う
ことができる。走行ペダル6aによらない場合は、回転数
設定装置57の燃料レバー57aを最大ストローク位置また
はそれ以下の適当な中間位置に保持する。このように燃
料レバー57aでエンジン回転数を制御する場合、第２の
制御回路部80の第２の目標回転数演算部82に入力される
走行パイロット圧力Ptはゼロであり、この演算部82で演
算される第２の目標回転数Ntはアイドル回転数Niとな
り、第１の目標回転数演算部81に入力される燃料レバー
操作量Ｘはゼロ以外の大きな値であり、この演算部81で
演算される第１の目標回転数Nxは、燃料レバー57aのス
トローク位置に応じた、アイドル回転数Niよりも大きい
値となる。したがって、選択部83では目標回転数Nxが目
標回転数指令値Nyとして選択され、エンジン27は目標回
転数Nxにより制御される。これによりエンジン回転数
は、燃料レバー57aのストローク位置に対応した一定速
度に制御される。

一方、図５に示すコントローラ50の第１の制御回路部
60Bにおいては以下の処理がなされる。

燃料レバー57aによりエンジン回転数を制御する作業
時には、ブレーキスイッチSW2がオン、前後進切換スイ
ッチSW1がＮ位置（中立位置）であり、かつ作業レバー5
8の操作により、圧力スイッチ95がオンである。しか
し、走行ペダル6aを操作しないためにパイロット圧Ptが
所定値未満であり（上記３つの条件のうち
は満足するがが満足しない）、判定部67を構成する
アンドゲート回路67bはオフである。したがって選択ス
イッチ66は最小値選択部64を選択する。すなわち第１お
よび第３の目標押除け容積θL,θＡのうちの小さい方の
値が押除け容積指令値θｒとして選択され、油圧ポンプ
１の押除け容積は選択された押除け容積指令値θｒとな
るように制御される。

以上説明したように、燃料レバー57aでエンジン回転
数を制御して作業を行う場合、第１の目標押除け容積θ
Ｌにより、油圧ポンプ１の吐出圧力が油圧モータ３の負
荷圧力よりも目標差圧ΔPLSRだけ高くなるよう制御（ロ
ードセンシング制御）されるとともに、第２の目標押除
け容積θＡにより、油圧ポンプ１の入力トルクが目標ト
ルクTpoを越えないように制御（入力トルク制限制御）
される。

なお、車両走行時には走行ペダル6aによってエンジン
回転数が制御されるが、ブレーキスイッチSW2がオフさ
れているので選択スイッチ66はａ側に切換えられ、θＬ
とθＡのうち小さい値でポンプ傾転角が制御される。

作業時に走行ペダル6aの操作によりエンジン回転数を
制御してフロントアタッチメントの速度制御を行う場合
には、ブレーキスイッチSW2をオンし、かつ前後進スイ
ッチSW1を中立Ｎ位置に切換え、燃料レバー57aを最小ス
トローク位置に保持する。この状態で走行ペダル6aを踏
み込むと、第２の制御回路部80の第１の目標回転数演算
部81には燃料レバー操作量Ｘ＝０が入力され、この演算
部81で演算される第１の目標回転数Nxはアイドル回転数
Niになり、第２の目標回転数演算部82には走行ペダル6a
の踏込み量に応じた走行パイロット圧力Ptが入力され、
この演算部82で演算される第２の目標回転数Ntはアイド
ル回転数Niよりも大きな、走行ペダル6aの踏込み量に応
じた値となる。したがって、選択部83では目標回転数Nt
が目標回転数指令値Nyとして選択され、エンジン27の回
転数は目標回転数Ntにより制御される。その結果、エン
ジン回転数は走行ペダル6aの操作量に応じて制御され、
走行ペダル6aの操作量を増すとエンジン回転数が増大
し、走行ペダル6aを戻すとエンジン回転数が減少する。

一方、第１の制御回路部60Bにおいては以下の処理が
なされる。

走行ペダル6aによりエンジン回転数を制御する作業時
には、ブレーキスイッチSW2がオン、前後進切換スイッ
チSW1がＮ位置（中立位置）にあり、走行ペダル6aの操
作によりパイロット圧Ptが所定値以上となり、作業レバ
ー58の操作により圧力スイッチ95がオンとなる。したが
って、上記４つの条件が全て満足するので、判
定部67を構成するアンドゲート回路67bはオンし、これ
により選択スイッチ66はｂ接点に切換わってトルク制御
部62で求められた第２の目標押除け容積θＡが押除け容
積指令値θｒとして選択される。油圧ポンプ１の押除け
容積は選択された押除け容積指令値θｒとなるように制
御される。つまり上述したロードセンシング制御は行わ
れず、入力トルク制限制御だけが行われる。したがっ
て、入力トルク制御により決定される第２の目標押除け
容積以下の領域では走行ペダル6aにより上記エンジン回
転数の増減制御に略比例して油圧ポンプ１の流量が増減
し、ブームなどのフロントアタッチメントを所望の速度
で駆動制御することが可能となる。

図５の選択スイッチ66をオペレータが自由に切換えら
れるようにすれば、オペレータの判断でロードセンシン
グ制御と入力トルク制御を使い分けることができる。ま
た、第１および第２の実施例において補足説明したよう
に、オペレータの判断でロードセンシング制御を禁止し
て入力トルク制御でポンプ押除け容積を制御する方式を
採用する場合にも、第３の実施例と同様の効果が得られ
る。

なお以上では、エンジン回転数制御用の操作手段とし
て既存の走行ペダル6aを兼用した例を示したが、この操
作手段は走行ペダル6aに限定されるず、他の操作部材
（ペダルが望ましい）でもよい。さらに油圧アクチュエ
ータとして走行用油圧モータ４および作業用油圧シリン
ダ20Aを設けた例を示したが、複数の作業用油圧シリン
ダ20Aと旋回用油圧モータを有するものでもよい。さら
にまた作業用油圧シリンダ20Aはブーム駆動用に限定さ
れず、例えばアームやバケット駆動用のものでもよい。

以上説明した第１〜第３の実施例のトルク制御部62の
より詳細なブロック図を図８に示す。

ポテンショメータ55で検出されたガバナレバー位置に
相当する制御回転数Ｎθは、基準回転数演算部162aおよ
びトルク演算部162bに入力される。基準回転数演算部16
2aは、入力された制御回転数Ｎθに応じて図示の特性か
らスピードセンシング基準回転数Nsを演算する。基準回
転数Nsは、制御回転数Ｎθが高いほど高い。また、トル
ク演算部162bは、入力された制御回転数Ｎθに応じて図
示の特性から目標トルクTroを演算する。加算部162c
は、エンジンの実際の回転数Nrと上記基準回転数Nsとの
偏差ΔＮ（＝Nr−Ns）を求め、補正トルク演算部162d
は、この回転数偏差ΔＮに応じて図示の特性から補正ト
ルクΔＴを求める。回転数偏差ΔＮが正のときは補正ト
ルクも正になり、回転数偏差ΔＮの負のときは補正トル
クも負になり、また、｜ΔN|の増加に伴って補正トルク
｜ΔT|が増加するようになっている。

関数発生器162eは、制御回転数Ｎθが所定値未満のと
きには「０」、所定値以上のときには「１」を示す信号
を出力し、その信号は乗算器162fにて上記補正トルクΔ
Ｔに掛け合わされる。すなわち、補正トルクΔＴは、制
御回転数Ｎθが所定値以上のときにのみ有効となり、こ
のΔＴは加算部162gにて上記目標トルクTroに加算さ
れ、その値が目標トルク指令値Tpoとして出力される。
そして、この目標トルク指令値Tpoから上述の目標押除
け容積θＡが演算される。

このような入力トルク制御部によれば、エンジンのト
ルクに余裕があるときは、補正トルクΔＴが正となって
目標トルク指令値Tpoが増加し、トルクオーバーの場合
には、補正トルクΔＴが負となって目標トルク指令値Tp
oが減少するので、目標トルクを定格トルクに近づける
ことができ、トルクを有効に設定できる。

しかしながら、燃料レバー57aでエンジン回転数を一
定の値に保持して運転する場合は問題ないが、走行ペダ
ル6aによりエンジン回転数を増減制御して運転する場合
には次の様な問題がある。

走行ペダル6aをフルスロットル位置まで急操作する場
合、ガバナレバー27aはパルスモータ28により直ちにフ
ルスロットル位置まで操作されるから制御回転数Ｎθは
大きくなりスピードセンシング基準回転数Nsも直ちに大
きな値になる。しかし、ガバナレバーが最大操作量にな
ってもエンジンの実回転数が最大値まで噴き上がるまで
にタイムラグがある。このタイムラグの間は回転数偏差
ΔＮは負となり、補正トルクΔＴも負となる。したがっ
て、目標トルク指令値Tpoが小さくなって油圧ポンプの
押除け容積が減少し、回転数の立上がり悪くなる。

そこで、このようなエンジン回転数の立上がり特性の
改善を図った実施例を図９に示す。

図９はコントローラ50内の第１の制御回路部60の入力
トルク制御部162を示すものである。図８と同様な箇所
には同一の符号を付して相違点を主に説明する。

この入力トルク制御部162は図８のトルク演算部162d
と並列に別の特性を有するトルク演算部162kを備え、各
トルク演算部の出力値が選択部162hに入力される。トル
ク演算部162kは回転数偏差ΔＮが正の場合には上述した
場合と同様に補正トルクΔＴは正でΔＮの増加にしたが
って増加するが、ΔＮが負の場合には、ΔＴはゼロとな
る。すなわち、入力トルクが増加する方向の制御だけが
行なわれる。

また入力トルク制御部162は、アンドゲート回路162i
を有し、このアンドゲード回路162iには、ブレーキスイ
ッチSW2のオン・オフ状態を示す信号と、前後進切換ス
イッチSW1の操作位置を示す信号と、関数発生器162jの
出力が入力される。関数発生器162jは走行ペダル6aの踏
込み量が所定値以上のときに「１」を、所定値未満のと
きにゼロを出力するもので、この関数発生器162jには、
圧力センサ56の出力である走行ペダル6aの踏込み量を示
す信号Ptが入力されている。したがって、アンドゲート
回路162iは、次の３つの条件が成立したとき、すなわち
走行時にオンしてハイレベル信号を選択スイッチ162hに
入力し、選択スイッチ162hはトルク演算部162kを選択す
る。

ブレーキスイッチSW2がオフ（スイッチSW2はローレベ
ル信号を出力） 前後進切換弁8AがＮ位置以外に切換えられている（前
後進切換スイッチSW1はローレベル信号を出力） 走行ペダル6aが所定値以上踏込まれている（関数発生
器162jはハイレベルを出力） このように構成された入力トルク制御部162によれ
ば、走行時に走行ペダル6aをフルスロットル位置まで踏
込んだとき、ガバナレバー位置の検出値である制御回転
数Ｎθが最大値となり、これに応じてスピードセンシン
グ基準回転数Nsも最大値となる。エンジンの実回転数が
ガバナレバー最大値に対応した値となるまでにはタイム
ラグがあり、この間は回転数偏差ΔＮは負となる。しか
し、走行時はトルク演算部162kが選択されるから、回転
数偏差ΔＮが負になっても補正トルクΔＴは負にはなら
ずゼロとなる。したがって、目標トルク指令値Tpoは低
減されず、油圧ポンプ１の押除け容積が低減されないか
ら、図８の入力トルク制御部を用いる場合に比べて走行
加速性が向上する。

また、非走行時である掘削作業時などには選択スイッ
チ162hによりトルク演算部162dが選択されるから、従来
の入力トルク制限制御と同様に、エンジントルクに余裕
がないときにはポンプ押除け容積が小さくされて、エン
ジン入力トルクの低減が図られ、無用なエンジンストー
ルが防止される。

このような加速性能を確保する構成は走行に限らず旋
回に適用してもよい。

産業上の利用可能性 以上説明した本発明に係る油圧制御装置は、ホイール
式油圧ショベル、クローラ油圧ショベル、油圧式クロー
ラクレーン、ホイールローダなど、とくにディーゼルエ
ンジンを搭載した種々の油圧式建設機械に利用して効果
がある。

フロントページの続き (72)発明者 中村 重孝 茨城県土浦市真鍋４―１―３ (56)参考文献 特開 昭62−160334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−160332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−160333（ＪＰ，Ａ) 国際公開90／8910（ＷＯ，Ａ１)

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機により駆動される可変容量油圧ポン
   プと、 この油圧ポンプからの吐出油により駆動される第１の油
   圧アクチュエータと、 前記油圧ポンプと第１の油圧アクチュエータとの間に設
   けられ、この第１の油圧アクチュエータに供給される圧
   油を制御する第１の制御弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧力を前記第１の油圧アクチュエ
   ータの負荷圧よりも所定の目標値だけ高く保持する第１
   の目標押除け容積を決定する第１の決定手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて入力トルクを制限
   する第２の目標押除け容積を決定する第２の決定手段
   と、 少なくとも第１および第２の目標押除け容積のいずれか
   一方の値となるように前記油圧ポンプの押除け容積を制
   御する押除け容積制御手段とを備えた油圧建設機械の油
   圧制御装置において、 第１の決定手段で決定されて出力される第１の目標押除
   け容積を示す信号に制限を加える制限手段を備える油圧
   建設機械の油圧制御装置。
2. 【請求項２】前記制限手段は、前記第１の決定手段から
   出力される第１の目標押除け容積の最小値よりも大きい
   値の制限信号を出力する制限信号出力手段と、 この制限信号と前記第１の決定手段から出力される第１
   の目標押除け容積の大小を比較して大きいほうを選択出
   力する最大値選択手段と、 操作者に操作されることにより前記制限信号出力手段を
   動作させる制限動作指令信号を出力する制限動作指令信
   号出力手段とを備え、 前記最大値選択手段で選択された目標押除け容積と前記
   第２の押除け容積とのうち小さいほうの値になるように
   前記押除け容積が制御される請求項１に記載の油圧建設
   機械の油圧制御装置。
3. 【請求項３】前記制限動作指令信号出力手段は、操作者
   に操作されるスイッチである請求項２に記載の油圧建設
   機械の油圧制御装置。
4. 【請求項４】前記制限動作指令信号出力手段は、少なく
   とも２種類の制限動作指令信号を出力し、前記制限信号
   出力手段は入力される制限動作指令信号に応じた値の目
   標押除け容積を出力する請求項２に記載の油圧建設機械
   の油圧制御装置。
5. 【請求項５】前記制限動作指令信号出力手段は、操作者
   に操作される操作量に応じた２種類以上の制限動作指令
   信号を出力する操作部材を含む請求項４に記載の油圧建
   設機械の油圧制御装置。
6. 【請求項６】前記制限手段は、前記第１の決定手段から
   出力される第１の目標押除け容積と前記第２の決定手段
   から出力される第２の目標押除け容積のうち小さいほう
   を選択する最小値選択手段と、 この最小値選択手段で選択された目標押除け容積と前記
   第２の目標押除け容積とのいずれか一方を選択する選択
   手段と、 この選択手段で選択する目標押除け容積として前記最小
   値選択手段の出力を選択するか、前記第２の目標押除け
   容積を選択するかを指令する選択指令信号を出力する選
   択指令信号出力手段とを含む請求項１に記載の油圧建設
   機械の油圧制御装置。
7. 【請求項７】前記制限手段は、前記第１の決定手段から
   出力される第１の目標押除け容積の最小値よりも大きい
   値の制限信号を出力する制限信号出力手段と、 この制限信号と前記第１の決定手段から出力される第１
   の目標押除け容積の大小を比較して大きいほうを選択出
   力する最大値選択手段と、 前記油圧アクチュエータの操作部材が操作されることに
   より前記制限信号出力手段を動作させる制限動作指令信
   号を出力する制限動作指令信号出力手段とを備え、 前記最大値選択手段で選択された目標押除け容積と前記
   第２の目標押除け容積とのうち小さい方の値になるよう
   に前記押除け容積が制御される請求項１に記載の油圧建
   設機械の油圧制御装置。
8. 【請求項８】前記油圧建設機械はさらに、 原動機の回転数を任意の回転数に保持するために操作さ
   れる第１の操作手段と、 原動機の回転数を制御するために操作され、操作力を緩
   めると初期低回転数位置に復帰する第２の操作手段と、 前記第１および第２の操作手段に応じて原動機回転数を
   制御する回転数制御手段と、 前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される第２の油
   圧アクチュエータと、 前記油圧ポンプと第２の油圧アクチュエータとの間に設
   けられ、この第２の油圧アクチュエータに供給される圧
   油を制御する第２の制御弁とを備え、 前記制限動作指令信号出力手段は、前記第２の操作手段
   により原動機回転数を制御しつつ前記第１の油圧アクチ
   ュエータを操作している状態を判別すると前記第２の目
   標押除け容積を選択する選択指令信号を出力する判別手
   段である請求項２に記載の油圧建設機械の油圧制御装
   置。
9. 【請求項９】前記第１の決定手段は、前記第１の制御弁
   に前記油圧ポンプを接続する管路の圧力と、前記第１の
   制御弁に前記第１の油圧アクチュエータを接続する管路
   の圧力との差圧を検出し、予め定められた目標差圧と検
   出された差圧との偏差を求め、この偏差に基づいて第１
   の目標押除け容積を算出し、 前記第２の決定手段は、前記原動機であるディーゼルエ
   ンジンの実回転数とディーゼルエンジンのガバナレバー
   位置で示される制御回転数との偏差を検出し、検出され
   た偏差から前記ディーゼルエンジンがエンジンストール
   しないような目標トルクを求めるとともに、前記可変容
   量油圧ポンプの吐出圧力を検出し、検出された吐出圧力
   の逆数と前記目標トルクとに基づいて前記第２の目標押
   除け容積を算出する請求項１〜７の油圧建設機械の油圧
   制御装置。
10. 【請求項１０】前記第２の決定手段は走行時を判定する
    手段を含み、走行時には、実回転数が制御回転数よりも
    大きいときに前記目標トルクを増加する補正だけ行な
    い、非走行時には、実回転数が制御回転数よりも大きい
    ときに前記目標トルクを増加し、実回転数が制御回転数
    よりも小さいときに前記目標トルクを減少するように補
    正する請求項９の油圧建設機械の油圧制御装置。
11. 【請求項１１】原動機の回転数を任意の回転数に保持す
    るために操作される第１の操作手段と、 原動機の回転数を制御するために操作され、操作力を緩
    めると初期低回転数位置に復帰する第２の操作手段と、 前記第１および第２の操作手段に応じて原動機回転数を
    制御する回転数制御手段と、 前記原動機により駆動される可変容量油圧ポンプと、 この油圧ポンプからの吐出油により駆動される第１の油
    圧アクチュエータと、 前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される第２の油
    圧アクチュエータと、 前記油圧ポンプと第１の油圧アクチュエータとの間に設
    けられ、この第１の油圧アクチュエータに供給される圧
    油を制御する第１の制御弁と、 前記油圧ポンプと第２の油圧アクチュエータとの間に設
    けられ、この第２の油圧アクチュエータに供給される圧
    油を制御する第２の制御弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧力を前記第１および第２の油圧
    アクチュエータの負荷圧よりも所定の目標値だけ高く保
    持する第１の目標押除け容積を決定する第１の決定手段
    と、 前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて入力トルクを制限
    する第２の目標押除け容積を決定する第２の決定手段
    と、 少なくとも前記第１および第２の目標押除け容積のいず
    れか一方の値となるように前記油圧ポンプの押除け容積
    を制御する押除け容積制御手段とを備えた油圧建設機械
    の油圧制御装置において、 前記第２の操作手段により原動機回転数を制御しつつ前
    記第１の油圧アクチュエータを操作している状態を判別
    すると判別信号を出力する判別手段を備え、 前記判別信号が出力されている場合、前記第１の目標押
    除け容積の値にかかわらず前記第２の目標押除け容積と
    なるように前記可変容量油圧ポンプの押除け容積が制御
    されることを特徴とする油圧建設機械の油圧制御装置。
12. 【請求項１２】前記第１および第２の目標押除け容積の
    うち小さい値を選択する最小値選択手段と、 前記判別信号が出力されていないときは前記最小値選択
    手段で選択された目標押除け容積を出力し、前記判別信
    号が出力されているときは前記第２の目標押除け容積を
    出力する切換手段とをさらに含む請求項11の油圧建設機
    械の油圧制御装置。
13. 【請求項１３】前記第１の目標押除け容積の最小値より
    も大きい値の制限信号を出力する制限信号出力手段と、 この制限信号と前記第１の目標押除け容積の大小を比較
    して大きいほうを選択出力する最大値選択手段と、 この最大値選択手段から出力される目標押除け容積と第
    ２の目標押除け容積のうち小さい値を選択する最小値選
    択手段と、 操作者に操作されることにより前記制限信号出力手段を
    動作させる制限動作指令信号を出力する制限動作指令信
    号出力手段とを備える請求項11に記載の油圧建設機械の
    油圧制御装置。
14. 【請求項１４】前記第１の油圧アクチュエータはフロン
    トアタッチメント用油圧シリンダであり、前記第２の油
    圧アクチュエータは走行用油圧モータであり、 前記第１の操作手段は手動操作部材であり、前記第２の
    操作部材は足踏み式の操作部材である請求項11〜13のい
    ずれかの項に記載の油圧建設機械の油圧制御装置。
15. 【請求項１５】前記手動操作部材は操作された位置に応
    じて原動機回転数を設定する燃料レバーであり、前記足
    踏み式操作部材は、その踏み込み量に応じて第２の制御
    弁の開口面積も調節可能な走行ペダルである請求項14の
    油圧建設機械の油圧制御装置。
16. 【請求項１６】前記判別信号が出力される時は前記第２
    の油圧アクチュエータの駆動を禁止する禁止手段をさら
    に有する請求項15の油圧建設機械の油圧制御装置。
17. 【請求項１７】前記回転数制御手段は、 前記第１の操作手段の操作量に応じて前記原動機の第１
    の目標回転数を設定する第１の目標回転数設定手段と、 第２の操作手段の操作量に応じて前記原動機の第２の目
    標回転数を設定する第２の目標回転数設定手段と、 前記第１および第２の目標回転数のうちいずれか大きい
    方の値を選択する選択手段と、 選択された目標回転数になるように原動機回転数を増減
    する回転数増減手段とを含む請求項11の油圧建設機械の
    油圧制御装置。
18. 【請求項１８】前記第１の油圧アクチュエータはフロン
    トアタッチメント用油圧シリンダであり、前記第２の油
    圧アクチュエータは走行用油圧モータであり、 前記第１の操作手段は手動操作部材であり、前記第２の
    操作部材は足踏み式の操作部材である請求項17の油圧建
    設機械の油圧制御装置。
19. 【請求項１９】前記手動操作部材は操作された位置に応
    じて原動機回転数を設定する燃料レバーであり、前記足
    踏み式操作部材は、その踏み込み量に応じて第２の制御
    弁の開口面積も調節可能な走行ペダルである請求項18の
    油圧建設機械の油圧制御装置。
20. 【請求項２０】前記判別信号が出力される時は前記走行
    用油圧モータの駆動を禁止する禁止手段をさらに有する
    請求項19の油圧建設機械の油圧制御装置。
21. 【請求項２１】前記第１の決定手段は、前記第１および
    第２の制御弁に前記油圧ポンプを接続する管路の圧力
    と、前記第１および第２の制御弁に前記第１および第２
    の油圧アクチュエータを各々接続する管路のうち高圧側
    の管路の圧力との差圧を検出し、予め定められた目標差
    圧と検出された差圧との偏差を求め、この偏差に基づい
    て第１の目標押除け容積を算出し、 前記第２の決定手段は、前記原動機であるディーゼルエ
    ンジンの実回転数とディーゼルエンジンのガバナレバー
    位置で示される制御回転数との偏差を検出し、検出され
    た偏差から前記ディーゼルエンジンがエンジンストール
    しないような目標トルクを求めるとともに、前記可変容
    量油圧ポンプの吐出圧力を検出し、検出された吐出圧力
    の逆数と前記目標トルクとに基づいて前記第２の目標押
    除け容積を算出する請求項11〜20の油圧建設機械の油圧
    制御装置。
22. 【請求項２２】前記第２の決定手段は走行時を判定する
    手段を含み、走行時には、実回転数が制御回転数よりも
    大きいときに前記目標トルクを増加する補正だけ行な
    い、非走行時には、実回転数が制御回転数よりも大きい
    ときに前記目標トルクを増加し、実回転数が制御回転数
    よりも小さいときに前記目標トルクを減少するように補
    正する請求項21の油圧建設機械の油圧制御装置。
23. 【請求項２３】ディーゼルエンジンを任意の回転数に調
    節するために操作される手動操作部材と、 走行速度を制御するために操作され、操作力を緩めると
    初期位置に復帰する走行ペダルと、 前記手動操作部材および走行ペダルの操作量に応じてデ
    ィーゼルエンジン回転数を制御する回転数制御手段と、 前記ディーゼルエンジンにより駆動される可変容量油圧
    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フロント
    アタッチメント用油圧アクチュエータと、 前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される走行用油
    圧モータと、 前記油圧ポンプとフロントアタッチメント用油圧アクチ
    ュエータとの間に設けられ、この油圧アクチュエータに
    供給される圧油を制御するフロントアタッチメント用制
    御弁と、 前記油圧ポンプと走行用油圧モータとの間に設けられ、
    前記走行ペダルの踏込み量に応じて前記走行用油圧モー
    タに供給される圧油を制御する走行用制御弁と、 前記油圧ポンプの吐出圧力を前記フロントアタッチメン
    ト用および走行用油圧モータの負荷圧よりも所定の目標
    値だけ高く保持する第１の目標押除け容積を決定する第
    １の決定手段と、 前記油圧ポンプの吐出圧力に基づいて入力トルクを制限
    する第２の目標押除け容積を決定する第２の決定手段
    と、 前記第１および第２の目標押除け容積のうちいずれか一
    方の目標押除け容積となるように前記油圧ポンプの押除
    け容積を制御する押除け容積制御手段とを備えた油圧建
    設機械の油圧制御装置において、 前記走行ペダルによりディーゼルエンジン回転数を制御
    しつつ前記フロントアタッチメント用油圧アクチュエー
    タを操作している状態を判別すると判別信号を出力する
    判別手段と、 前記判別信号が出力されている場合、前記第１の目標押
    除け容積の値にかかわらず前記第２の目標押除け容積を
    選択する選択手段とを具備することを特徴とする油圧建
    設機械の油圧制御装置。
24. 【請求項２４】前記第１の決定手段は、前記第１および
    第２の制御弁に前記油圧ポンプを接続する管路の圧力
    と、前記第１および第２の制御弁に前記第１および第２
    の油圧アクチュエータを各々接続する管路のうち高圧側
    の管路の圧力との差圧を検出し、予め定められた目標差
    圧と検出された差圧との偏差を求め、この偏差に基づい
    て第１の目標押除け容積を算出し、 前記第２の決定手段は、前記原動機であるディーゼルエ
    ンジンの実回転数とディーゼルエンジンのガバナレバー
    位置で示される制御回転数との偏差を検出し、検出され
    た偏差から前記ディーゼルエンジンがエンジンストール
    しないような目標トルクを求めるとともに、前記可変容
    量油圧ポンプの吐出圧力を検出し、検出された吐出圧力
    の逆数と前記目標トルクとに基づいて前記第２の目標押
    除け容積を算出する請求項23の油圧建設機械の油圧制御
    装置。
25. 【請求項２５】前記第２の決定手段は走行時を判定する
    手段を含み、走行時には、実回転数が制御回転数よりも
    大きいときに前記目標トルクを増加する補正だけ行な
    い、非走行時には、実回転数が制御回転数よりも大きい
    ときに前記目標トルクを増加し、実回転数が制御回転数
    よりも小さいときに前記目標トルクを減少するように補
    正する請求項24の油圧建設機械の油圧制御装置。