JP2918169B2 - 建設機械の原動機制御装置 - Google Patents

建設機械の原動機制御装置

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JP2918169B2
JP2918169B2 JP2065931A JP6593190A JP2918169B2 JP 2918169 B2 JP2918169 B2 JP 2918169B2 JP 2065931 A JP2065931 A JP 2065931A JP 6593190 A JP6593190 A JP 6593190A JP 2918169 B2 JP2918169 B2 JP 2918169B2
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばホイール式油圧ショベル等の建設機
械に設けられ、原動機の回転数を制御するのに用いて好
適な建設機械の原動機制御装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、原動機と該原動機によって駆動され、該原動
機の回転数に対応した流量の圧油を吐出する可変容量型
の油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動さ
れる少なくとも1個以上の油圧アクチュエータと、該油
圧アクチュエータと油圧ポンプとを接続する管路の途中
に設けられ、該油圧アクチュエータに給排される圧油の
流量を操作手段の操作量に応じて制御する制御弁と、前
記油圧ポンプの吐出容量を制御すべく、該油圧ポンプの
容量可変部を傾転駆動する容量可変手段と、該容量可変
手段に付設され、前記容量可変部の最大傾転角を外部か
らの信号に基づいて制限する制限機構と、選択手段から
の信号に基づき前記原動機の回転数を重負荷時回転数と
軽負荷時回転数とに制御すると共に、該制限機構を作動
させるコントローラとからなる建設機械の原動機制御装
置は、例えば実開昭62−41850号公報および特開昭62−1
56439号公報等によって知られている。
そして、この種の従来技術では、油圧アクチュエータ
に外部から作用する負荷が重負荷状態のときに選択手段
によって重負荷モードを選択し、軽負荷状態のときに軽
負荷モードを選択し、これらのモード選択信号をコント
ローラに出力することにより、原動機の回転数は重負荷
に適した重負荷時回転数NPと軽負荷に適した軽負荷時回
転数NE(NE<NP)とに選択的に制御される。また、コン
トローラは前記モード選択信号に基づき前記制限機構を
作動させ、容量可変部の最大傾転角、即ち油圧ポンプの
最大押しのけ容積(一回転当りの吐出量)を重負荷時、
軽負荷時の最大押しのけ容積qP、qE(qE>qP)として制
限されるようにしている。
そして、軽負荷時には原動機の回転数を軽負荷時回転
数NEまで減少させて、油圧ポンプの押しのけ容積を最大
押しのけ容積qEまで増大させ、重負荷時には原動機の回
転数を重負荷時回転数NPまで増大させて、最大押しのけ
容積qPまで減少させることによって、原動機の馬力性能
を有効に活用でき、軽負荷時に油圧ポンプの吐出量を確
保して原動機の騒音を低減できると共に、燃費性能を向
上でき、省エネを図りうるようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上述した従来技術では、油圧アクチュエー
タの負荷が重負荷状態のときと軽負荷状態のときとで原
動機の回転数を異なる回転数NP,NEに制御すると共に、
これに対応させて油圧ポンプの最大押しのけ容積qP,qE
を変化させるようにしているから、油圧ポンプの吐出容
量を制御する容積可変手段に容量可変部の最大傾転角を
制限させる制限機構を付設しなければならず、構造が複
雑となってコストアップを招くという問題がある。ま
た、コントローラによって原動機と制限機構とを制御す
るために制御が複雑になり、コントローラの出力端子が
増加するという問題がある。
さらに、軽負荷作業において、重負荷モード運転時と
軽負荷モード運転時とで油圧ポンプの吐出流量(油圧ア
クチュエータの作動速度)をほぼ一定にするためには、 NP×qP=NE×qE …(1) なる関係を満たすように、原動機の回転数NP,NEと最大
押しのけ容積qP,qE即ち最大傾転角とを設定する必要が
あり、これらの設定に誤差が生じた場合に、(1)式の
関係を保持できなくなる。また、運転者が燃料レバー等
で原動機の回転数を変更した場合にも(1)式の関係を
保持できなくなり、運転性能に悪影響を及ぼすという問
題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本発明は油圧回路にロードセンシングシステムを採
用することにより全体の構造を簡素化できると共に、原
動機の回転数をモード選択でき、騒音や燃費を低減でき
るようにした建設機械の原動機制御装置を提供するもの
である。
〔課題を解決するための手段〕
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
原動機と、該原動機によって駆動され、該原動機の回転
数に対応した流量の圧油を吐出する可変容量型の油圧ポ
ンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される少な
くとも1個以上の油圧アクチュエータと、該油圧アクチ
ュエータと油圧ポンプとを接続する管路の途中に設けら
れ、該油圧アクチュエータに給排される圧油の流量を操
作手段の操作量に応じて制御する制御弁と、前記油圧ア
クチュエータに外部から作用する負荷が重負荷状態であ
るか、軽負荷状態であるかに応じて前記原動機の回転数
を可変に設定するため、少なくとも重負荷時の目標回転
数と軽負荷時の目標回転数とを選択する選択手段と、該
選択手段で選択した目標回転数の信号に基づき前記原動
機の回転数を少なくとも重負荷時回転数と軽負荷時回転
数とに可変に制御する回転数制御手段と、該回転数制御
手段によって制御される前記原動機の回転数が重負荷時
回転数のときの前記油圧アクチュエータの負荷圧と油圧
ポンプの吐出圧とにおける目標差圧と、軽負荷時回転数
のときの前記油圧アクチュエータの負荷圧と油圧ポンプ
の吐出圧とにおける目標差圧とが同一な所定の目標差圧
となるように前記油圧ポンプの吐出容量を制御する吐出
容量可変手段とからなる構成を採用している。
また、請求項2の発明では、前記原動機の軽負荷時回
転数は、前記油圧アクチュエータに作用する負荷が軽負
荷状態のときに、前記油圧ポンプの吐出流量が制御弁の
フルストローク時の要求流量よりも大きくなるような回
転数に設定してなる構成としている。
一方、請求項3の発明は、原動機と、該原動機によっ
て駆動され、該原動機の回転数に対応した流量の圧油を
吐出する可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから
の圧油により駆動される少なくとも1個以上の油圧アク
チュエータと、該油圧アクチュエータと油圧ポンプとを
接続する管路の途中に設けられ、該油圧アクチュエータ
に給排される圧油の流量を操作手段の操作量に応じて制
御する制御弁と、前記油圧アクチュエータに外部から作
用する負荷が重負荷状態であるか、軽負荷状態であるか
に応じて前記原動機の回転数を可変に設定するため、少
なくとも重負荷時の目標回転数と軽負荷時の目標回転数
とを選択する選択手段と、該選択手段で選択した目標回
転数の信号に基づき前記原動機の回転数を、前記油圧ア
クチュエータに作用する負荷が重負荷状態のときには重
負荷時回転数に制御し、前記負荷が軽負荷状態のときに
は前記油圧ポンプの吐出流量が制御弁のフルストローク
時の要求流量よりも大きくなるように設定した軽負荷時
回転数に制御する回転数制御手段と、該回転数制御手段
によって制御される前記原動機の回転数が重負荷時回転
数のときの前記油圧アクチュエータの負荷圧と油圧ポン
プの吐出圧とにおける目標差圧と、軽負荷時回転数のと
きの前記油圧アクチュエータの負荷圧と油圧ポンプの吐
出圧とにおける目標差圧とが同一な所定の目標差圧とな
るように前記油圧ポンプの吐出容量を制御する吐出容量
可変手段とからなる構成を採用している。
〔作用〕
上記構成により、請求項1の発明では、選択手段を用
いて重負荷時の目標回転数と軽負荷時の目標回転数との
いずれかを選択し、この選択操作によって原動機の回転
数が重負荷時回転数と軽負荷時回転数とのいずれに変更
された場合でも、油圧ポンプの吐出容量は、吐出容量可
変手段によって可変に制御されるから、原動機の回転数
が重負荷時回転数と軽負荷時回転数のいずれであって
も、吐出圧が油圧アクチュエータの負荷圧よりも所定の
目標差圧だけ高くなるように、油圧ポンプの吐出流量を
自動的に制御でき、従来技術で述べた制限機構等を不要
にできる。
また、請求項2の発明では、原動機の回転数を軽負荷
時回転数まで下げた状態でも、制御弁を操作手段の操作
量に応じて操作することにより、油圧アクチュエータに
給排される圧油の流量を制御弁がフルストローク位置に
達するまで可変に制御でき、油圧ポンプから吐出される
圧油が制御弁の操作途中でサチュレーションを起こした
りするのを防止できる。
一方、請求項3の発明では、前記請求項1,2の発明と
同様の作用を得ることができ、原動機の回転数を重負荷
時回転数と軽負荷時回転数とのいずれに制御した場合で
も、吐出圧が油圧アクチュエータの負荷圧よりも同一な
所定の目標差圧だけ高くなるように油圧ポンプの吐出流
量を自動的に制御できる共に、従来技術で述べた制限機
構等を不要にできる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図ないし第6図に基づき
建設機械の原動機制御装置としてホイール式油圧ショベ
ルの制御回路を例に挙げて説明する。
而して、第1図ないし第5図は本発明の第1の実施例
を示している。
図において、1はディーゼルエンジン等によって構成
された原動機、2は該原動機1によって駆動される可変
容量型の油圧ポンプを示し、該油圧ポンプ2は容量可変
部2Aを有し、タンク3内の作動油を高圧油(以下、圧油
という)として管路4および該管路4から分岐した管路
4A,4B内に吐出させる。5は一対の管路6A,6Bを介して油
圧ポンプ2,タンク3と接続される油圧アクチュエータと
しての走行用の油圧モータを示し、該油圧モータ5は
前,後の車輪(いずれも図示せず)等と共に走行装置を
構成し、油圧ポンプ2からの圧油が給排されるときに、
前,後の車輪を回転させることによって車両を走行させ
るようになっている。
7は管路4,4Aおよび管路8A,8Bを介して油圧ポンプ2,
タンク3と接続される作業用油圧アクチュエータとして
のシリンダ装置を示し、該シリンダ装置7はブーム、ア
ーム、バケット等によって構成される作業装置のうち、
例えばブームを作動させるブームシリンダを構成し、油
圧ポンプ2からの圧油を油室7A,7B内に給排することに
よって、ロッド7Cをチューブ7Dから伸縮させるようにな
っている。
9,10は管路4等の途中に設けられた作業用、走行用の
制御弁を示し、該制御弁9,10は中立位置(イ)から左,
右の切換位置(ロ),(ハ)に切換えられたときに、油
圧ポンプ2からの圧油を管路4から管路6A,8Aまたは6B,
8B内に供給し、油圧モータ5,シリンダ装置7を作動させ
るようになっている。ここで、制御弁9は操作手段とし
ての操作レバー9Aによって操作される5ポート3位置の
方向切換弁により構成され、制御弁10は5ポート3位置
の油圧パイロット式方向切換弁により構成されている。
そして、該制御弁10は油圧パイロット部10A,10Bに後述
のパイロット圧を供給することにより中立位置(イ)か
ら切換位置(ロ),(ハ)に切換えられる。なお、制御
弁9も油圧パイロット式方向切換弁であってもよい。
11は油圧ポンプ2と共に原動機1によって駆動される
パイロットポンプ、12は減圧弁型のパイロット弁を示
し、該パイロット弁12は走行用の操作手段を構成する走
行ペダル12Aによって操作され、パイロットポンプ11か
らのパイロット圧をその操作量に応じて減圧制御し、制
御弁10のストローク量を調整することによって油圧モー
タ5の回転速度(作業車両の走行速度)を制御するよう
になっている。13は前後進用の操作手段を構成する前後
進切換弁を示し、該切換弁13は操作レバー13Aによって
中立位置(N)から前進位置(F)、後進位置(R)に
切換えられ、中立位置(N)では車両を停止させ、前進
位置(F)、後進位置(R)では車両を前進、後進させ
るようになっている。14は絞り14Aを有した調速弁とし
てのスローリターン弁を示している。
15は管路6A,6Bの途中に設けられたカウンタバランス
弁、16A,16Bは該カウンタバランス弁15と油圧モータ5
との間に位置して管路6A,6B間に設けられた一対のオー
バロードリリーフ弁を示し、該オーバロードリリーフ弁
16A,16Bはカウンタバランス弁15と共にブレーキ弁を構
成し、制御弁10が中立位置(イ)に復帰したときに、管
路6A,6B内に制動圧力を発生させ、油圧モータ5を徐々
に停止させるようになっている。17はカウンタバランス
弁15と制御弁10との間に位置し管路6A,6B等の途中に設
けられた回転継手としてのセンタジョイントを示してい
る。
18は油圧ポンプ2の吐出容量を可変に設定すべくロッ
ド18Aの先端が容量可変部2Aに連結されたサーボシリン
ダ、19は該サーボシリンダ18と共に吐出容量可変手段を
構成する容量制御弁を示し、該容量制御弁19は3ポート
2位置の油圧パイロット式切換弁によって構成され、パ
イロット管路19Aから管路4,4Bを介して導かれる油圧ポ
ンプ2の吐出圧とパイロット管路19Bからの最大負荷
圧、ばね19Cの設定圧とに基づき切換位置a,bに切換えら
れる。
ここで、該容量制御弁19のばね19Cはロードセンシン
グ用の目標差圧を、例えば15kg/cm2程度に設定し、常時
は容量制御弁19を切換位置aに切換えさせるようになっ
ている。また、パイロット管路19Bは油圧モータ5,シリ
ンダ装置7に外部から作用する負荷圧を制御弁9,10下流
側の管路20A,20Bを介して導き、この負荷圧のうち、最
大となる最大負荷圧を高圧選択弁としてのシャトル弁21
により選択させ、この最大負荷圧を容量制御弁19にパイ
ロット圧として作用させる。そして、該容量制御弁19は
パイロット管路19Aからの油圧ポンプ2の吐出圧がパイ
ロット管路19Bからの最大負荷圧に比較して目標差圧、
例えば15kg/cm2以上に高くなったときに切換位置aから
切換位置b側に切換わり、管路22を介して油圧ポンプ2
からの吐出圧をサーボシリンダ18に作用させることによ
り、該サーボシリンダ18で容量可変部2Aを小傾転側に傾
転駆動させ、油圧ポンプ2の1回転あたりの吐出量(押
しのけ容積)を減少させる。また、前記吐出圧が最大負
荷圧に比較して目標差圧よりも小さくなったときに、該
容量制御弁19は切換位置a側に切換わり、容量可変部2A
を大傾転側にサーボシリンダ18で傾転させ、油圧ポンプ
2の押しのけ容積を増大させるようになっており、これ
によって、油圧ポンプ2の吐出容量は吐出圧が最大負荷
圧よりも目標差圧だけ高くなるように制御される。
23はサーボシリンダ18と容量制御弁19との間に位置し
て管路22の途中に設けられたトルク制御サーボ弁を示
し、該サーボ弁23は管路4B,パイロット管路23Aを介して
油圧ポンプ2の吐出圧がパイロット圧として導かれ、こ
のパイロット圧が制限トルク設定用ばね23Bの設定圧よ
りも高くなったときに図示の切換位置cから切換位置d
に切換わり、後述の如く入力トルクの制限制御を行う。
また、該サーボ弁23は図示の切換位置cで容量制御弁19
とサーボシリンダ18とを管路22を介して連通させ、油圧
ポンプ2の吐出容量を容量制御弁19によってロードセン
シング制御させる。
そして、該サーボ弁23は油圧ポンプ2の吐出圧がばね
23Bよりも高くなったときに切換位置dに切換わり、油
圧ポンプの吐出圧をサーボシリンダ18に管路22を介して
作用させることにより、該サーボシリンダ18で容量可変
部2Aを小傾転側に傾転させ、油圧ポンプ2の押しのけ容
積を減少させる。これによって油圧ポンプ2の入力トル
クが原動機1の出力トルクの範囲内となるように油圧ポ
ンプ2の吐出容量(傾転角)が制御され、原動機1に過
負荷が作用するのを防止する。ここで、該サーボ弁23は
ばね23Bにより原動機1の特性に応じて油圧ポンプ2の
吐出圧に対するポンプ最大可能傾転特性を定めるように
なっている。
24はアンロード手段を構成するアンロード弁を示し、
該アンロード弁24はパイロット管路24A,24Bを介して導
かれる油圧ポンプ2の吐出圧と最大負荷圧との差圧が前
記目標差圧よりも高いばね24Cの設定値、例えば21kg/cm
2程度以上となったときに、油圧ポンプ2から管路4内
に吐出される圧油をタンク3に戻し、油圧ポンプ2をア
ンロード運転させるようになっている。25A,25Bは油圧
ポンプ2と制御弁9,10との間に位置して管路4,4Aの途中
に設けられた圧力補償弁を示し、該圧力補償弁25A,25B
は油圧モータ5とシリンダ装置7との作動を独立に補償
させ、これら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2から供給させるようになっている。
26は原動機1に付設され、該原動機1の回転数を制御
するガバナを示し、該ガバナ26はガバナレバー26Aを有
し、該ガバナレバー26Aの回転角に応じて原動機1の回
転数(エンジン回転数N)を増減させるようになってい
る。27はガバナ26と共に原動機1の回転数を制御する回
転数制御機構を構成した電動モータを示し、該電動モー
タ27はステッピングモータ等からなり、駆動レバー27A
によってガバナレバー26Aを回動させ、原動機1の回転
数を後述の目標回転数Nr0に基づいて制御するようにな
っている。
28は電動モータ27の駆動レバー27Aに連結され、該駆
動レバー27Aの回動角をガバナレバー26Aの回動角として
検出する回動角センサを示し、該回動角センサ28はガバ
ナレバー26Aの回動角に基づいて原動機1の回転数を検
出し、その回転数検出値NrPを後述のコントローラ31に
出力することによって後述の如く回転数のサーボ制御を
行わせるようになっている。
次に、第2図に示す制御ブロック図について説明する
に、図中、29は原動機1の回転数を設定する回転数設定
手段としての燃料レバーを示し、該燃料レバー29は運転
者によって傾転操作され、その操作量に対応した設定信
号N1(第3図参照)をコントローラ31に出力するように
なっている。30は燃料レバー29と共に運転室内に設けら
れる選択手段としてのモード選択スイッチを示し、該選
択スイッチ30は、油圧モータ5,シリンダ装置7等に外部
から作用する負荷が重負荷状態のときにこれに適した原
動機1の重負荷時回転数を設定する重負荷モード位置
と、軽負荷状態のときにこれに適した軽負荷時回転数を
設定する軽負荷モード位置と、これらのモード選択を解
除し、燃料レバー29により原動機1の回転数を設定させ
るOFF位置とに選択的に切換られるようになっている。
そして、該モード選択スイッチ30は重負荷モード位置、
軽負荷モード位置に切換えられたときに、原動機1の回
転数をコントローラ31により重負荷時回転数、軽負荷時
回転数としての目標回転数NP,NE(NP>NE)に基づいて
制御させるようになっている。
31はマイクロコンピュータ等によって構成された回転
数制御手段としてのコントローラを示し、該コントロー
ラ31はその入力側が燃料レバー29,モード選択スイッチ3
0および回転角センサ28と接続され、出力側が電動モー
タ27と接続されている。そして、該コントローラ31はそ
の記憶回路内に第4図,第5図に示すプログラム等を格
納し、サーボ制御処理を含む原動機1の回転数制御処理
等を行うようになっている。また、該コントローラ31の
記憶回路にはその記憶エリア31A内に、第3図に示す目
標回転数マップおよび重負荷時回転数、軽負荷時回転数
としての所定の目標回転数NP,NE等がそれぞれ格納され
ている。
ここで、軽負荷時の目標回転数NEは油圧モータ5,シリ
ンダ装置7等に外部から作用する負荷が軽負荷状態であ
るときに、油圧ポンプ2の吐出容量(流量)が制御弁9,
10のフルストローク時の要求流量よりも少なくとも大き
くなるような原動機1の回転数に設定され、油圧ポンプ
2から吐出される圧油は制御弁9,10のフル操作時でも外
部負荷に対してサチュレーションを起こすことなく、そ
の吐出容量がサーボシリンダ18,容量制御弁19等によっ
てロードセンシング制御されるようになっている。
本実施例によるホイール式油圧ショベルの制御回路は
上述の如き構成を有するもので、次にコントローラ31に
よる原動機1の回転数制御処理について第3図ないし第
5図を参照して説明する。
まず、原動機1の始動によって処理動作をスタートさ
せると、ステップ1でモード選択スイッチ30からモード
選択信号を読込むと共に、燃料レバー29からの設定信号
N1を読込み、ステップ2で第3図に示す目標回転数マッ
プから設定信号N1に基づき目標回転数Nr1を読出す。そ
して、ステップ3ではモード選択信号に基づきモード選
択スイッチ30が重負荷モード位置に切換えられているか
否かを判定し「YES」と判定したときにはステップ4に
移って記憶エリア31Aから重負荷時の目標回転数NPを読
出し、これを目標回転数Nr0として設定し、ステップ8
に移って後述のサーボ制御処理を行う。
また、ステップ3で「NO」と判定したときには、ステ
ップ5に移ってモード選択スイッチ30が軽負荷モード位
置に切換えられているか否かを判定し、「YES」と判定
したときにはステップ6に移って記憶エリア31Aから軽
負荷時の目標回転数NEを読出し、これを目標回転数Nr0
として設定し、ステップ8でサーボ制御処理を行う。そ
して、ステップ5で「NO」と判定したときにはモード選
択スイッチ30がOFF位置に切換えられているから、ステ
ップ7に移って燃料レバー29による目標回転数Nr1を目
標回転数Nr0として設定し、ステップ8で第5図に示す
サーボ制御処理を行う。
即ち、サーボ制御処理では、ステップ11で目標回転数
Nr0を読出し、ステップ12で回転数検出値NrPを読込み、
ステップ13に移って回転数差nを、 n=NrP−Nr0 …(2) として演算し、ステップ14で回転数差nの絶対値|n|が
所定のヒステリシス値K以上であるか否かを判定し、
「NO」と判定したときには回転数検出値NrPが目標回転
数Nr0に実質的に対応しているから、ステップ15で電動
モータ27を停止させて駆動レバー27Aをその回動角に保
持するように指令信号を出力する。
また、ステップ14で「YES」と判定したときには、ス
テップ16に移って回転数差nが正の値であるか否かを判
定し、「NO」と判定したときには回転数検出値NrPが目
標回転数Nr0よりも小さい値となっているから、ステッ
プ17で電動モータ27に正転指令信号を出力し、実際の回
転数としての回転数検出値NrPを目標回転数Nr0に近付け
るように制御する。そして、ステップ16で「YES」と判
定したときには、ステップ18に移って電動モータ27を逆
転させるべく、逆転指令信号を出力し、原動機1の回転
数を目標回転数Nr0に基づき制御する。
かくして、本実施例によれば、モード選択ステッチ30
が重負荷モード位置または軽負荷モード位置に切換えら
れているときには、燃料レバー29による目標回転数Nr1
に優先して、原動機1の目標回転数Nr0が重負荷時また
は軽負荷時の目標回転数NP,NEに設定され、原動機1の
回転数を重負荷時、軽負荷時に適した目標回転数NP,NE
に制御できる。そして、油圧ポンプ2の吐出容量はサー
ボシリンダ18,容量制御弁19等によって、油圧ポンプ2
の吐出圧が油圧モータ5,シリンダ装置7の最大負荷圧よ
りも所定の目標差圧だけ高くなるようにロードセンシン
グ制御されるから、油圧ポンプ2の吐出容量を制御弁9,
10の操作量に応じて自動的に制限でき、従来技術で述べ
た制限機構を用いることなく原動機1の出力トルクに対
応させて油圧ポンプ2の最大押しのけ容積(最大傾転
角)を制御できる。
従って本実施例では、軽負荷時の目標回転数NEを、油
圧モータ5,シリンダ装置7に作用する負荷が少なくとも
軽負荷状態であるときに、油圧ポンプ2の吐出流量がサ
チュレーションを起こさないように設定し、原動機1の
回転数を負荷モードに応じて制御すると共に、油圧ポン
プ2の吐出容量をロードセンシング制御するようにした
から、従来技術で述べた制限機構をサーボシリンダ18に
設ける必要がなく、構造を簡略化でき、信頼性を向上で
きる上に、原動機1の燃費や騒音を効果的に低減でき、
省エネを図ることが可能となる。
また、コントローラ31はポンプ制御を行う必要がな
く、原動機1のみを制御すればよいから、制御を簡略化
でき、出力端子を減らすことができる上に、モード選択
スイッチ30による原動機1の設定回転数に誤差が生じた
り、運転者が回転数の設定値を変えたとしても、軽負荷
作業時には重負荷モード運転時と軽負荷モード運転時と
で油圧ポンプ2の吐出流量をほぼ一定にして、油圧モー
タ5,シリンダ装置7等の作動速度を実質的に一定に保つ
ことができる等、種々の効果を奏する。
次に、第6図は本発明の第2の実施例を示し、本実施
例では前記第1の実施例と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとするに、本実施例の
特徴は、選択手段としてのモード選択スイッチ30を手動
操作により重負荷モード位置と軽負荷モード位置とをの
み選択するように構成し、これらのモード位置を選択す
ることにより設定される目標回転数Nr2が燃料レバー29
による目標回転数Nr1よりも大きいときにはモード選択
スイッチ30による目標回転数Nr2に基づいて原動機1の
回転数を制御するようにしたことにある。
ここで、コントローラ31は第6図に示すプログラム等
を記憶回路内に格納し、原動機1の回転数制御処理を行
うようになっている。また、該コントローラ31の記憶回
路はその記憶エリア31A内に第3図に示す目標回転数マ
ップ、重負荷モード位置で設定される目標回転数NPおよ
び軽負荷モード位置で設定される目標回転数NE等が格納
されている。
そして、コントローラ31による回転数制御処理につい
て説明するに、ステップ21〜23で第4図に示すステップ
1〜3とほぼ同様の処理を行い、ステップ23で「YES」
と判定したときにはステップ24に移り、重負荷時の目標
回転数NPを目標回転数Nr2として設定する。また、ステ
ップ23で「NO」と判定したときには、ステップ25に移っ
て軽負荷時の目標回転数NEを目標回転数Nr2として設定
する。次に、ステップ26ではこれらの目標回転数Nr2
燃料レバー29による目標回転数Nr1よりも大きいか否か
を判定し、「YES」と判定したときにはステップ27に移
り、ステップ29によるサーボ制御処理(第5図参照)を
目標回転数Nr2→Nr0に基づき実行させ、「NO」と判定し
たときにはステップ28に移り、ステップ29によるサーボ
制御処理を目標回転数Nr1→Nr0として実行させる。
かくして、本実施例によれば、燃料レバー29による目
標回転数Nr1を低く設定しておけばモード選択スイッチ3
0に基づく目標回転数Nr2を目標回転数Nr0として原動機
1の回転数を制御でき、前記第1の実施例とほぼ同様の
作用効果を得ることができる。
なお、前記各実施例では、ホイール式油圧ショベルの
制御回路を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば履帯式の油圧ショベル、油圧クレーン等、各
種の建設機械にも適用でき、ロードセンシングシステム
と組合せることによって原動機1の回転数制御を簡略化
でき、信頼性を大幅に向上させることができる。
〔発明の効果〕
以上詳述した通り、請求項1に記載の発明によれば、
回転数制御手段により原動機の回転数を少なくとも重負
荷時回転数と軽負荷時回転数とに可変に制御し、この重
負荷時回転数と軽負荷時回転数とのいずれが選択されて
いる場合でも、油圧アクチュエータの負荷圧と油圧ポン
プの吐出圧との目標差圧が同一な所定の目標差圧となる
ように、前記油圧ポンプの吐出容量を吐出容量可変手段
により制御する構成としたから、原動機の回転数が重負
荷時回転数と軽負荷時回転数とのいずれに変更された場
合でも、油圧ポンプの吐出流量を油圧アクチュエータの
負荷圧に応じて可変に制御でき、従来技術のように特別
な制限機構等を用いることなく、原動機の回転数変更に
伴って油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が変
動するのを防止できる。
従って、建設機械の作業用、走行用の油圧回路にロー
ドセンシングシステムを採用し、原動機の回転数を選択
手段により少なくとも重負荷時回転数と軽負荷時回転数
とに可変に制御する構成とすることによって、従来技術
で述べた制限機構を不要にでき、油圧ポンプの吐出容量
可変手段を簡略化できる上に、原動機の回転数変更時に
も油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を安定さ
せることができ、運転性能を向上できる。また、原動機
の制御も簡略化でき、燃費や騒音を低減でき、信頼性を
向上できる。
また、請求項2に記載の発明では、油圧アクチュエー
タに作用する負荷が軽負荷状態のときに選択される原動
機の軽負荷時回転数を、油圧ポンプの吐出流量が制御弁
のフルストローク時の要求流量よりも大きくなるような
回転数に設定する構成としたから、油圧アクチュエータ
に給排される圧油の流量を操作手段の操作量に対応させ
て制御弁により制御している間、油圧ポンプから吐出さ
れる圧油が操作途中でサチュレーションを起こしたりす
るのを防止でき、制御弁がフルストローク位置に達する
までの間に亘って、ロードセンシング制御を安定させて
続行することができる。
一方、請求項3に記載の発明でも、従来技術で述べた
制限機構を不要にでき、油圧ポンプの吐出容量可変手段
を簡略化できる上に、原動機の回転数変更時にも油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量が変動するのを防
止でき、運転性能を向上できる。また、原動機の制御も
簡略化でき、燃費や騒音を低減でき、信頼性を向上でき
る。そして、原動機の回転数を軽負荷時回転数に制御し
た場合でも制御弁がフルストローク位置に達するまでの
間に亘って、ロードセンシング制御を安定させて続行で
きる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明の第1の実施例を示し、第
1図はホイール式油圧ショベルの油圧回路図、第2図は
制御ブロック図、第3図はコントローラの記憶エリアに
格納された目標回転数マップの説明図、第4図は原動機
の回転数制御処理を示す流れ図、第5図はサーボ制御処
理を示す流れ図、第6図は第2の実施例を示す第4図と
同様の流れ図である。 1…原動機、2…油圧ポンプ、2A…容量可変部、3…タ
ンク、4,4A,4B,6A,6B,8A,8B…管路、5…油圧モータ、
7…シリンダ装置、9,10…制御弁、18…サーボシリン
ダ、19…容量制御弁、19A,19B,20A,20B…パイロット管
路、26…ガバナ、27…電動モータ、28…回動角センサ、
29…燃料レバー、30…モード選択スイッチ(選択手
段)、31…コントローラ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原動機と、 該原動機によって駆動され、該原動機の回転数に対応し
    た流量の圧油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、 該油圧ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1
    個以上の油圧アクチュエータと、 該油圧アクチュエータと油圧ポンプとを接続する管路の
    途中に設けられ、該油圧アクチュエータに給排される圧
    油の流量を操作手段の操作量に応じて制御する制御弁
    と、 前記油圧アクチュエータに外部から作用する負荷が重負
    荷状態であるか、軽負荷状態であるかに応じて前記原動
    機の回転数を可変に設定するため、少なくとも重負荷時
    の目標回転数と軽負荷時の目標回転数とを選択する選択
    手段と、 該選択手段で選択した目標回転数の信号に基づき前記原
    動機の回転数を少なくとも重負荷時回転数と軽負荷時回
    転数とに可変に制御する回転数制御手段と、 該回転数制御手段によって制御される前記原動機の回転
    数が重負荷時回転数のときの前記油圧アクチュエータの
    負荷圧と油圧ポンプの吐出圧とにおける目標差圧と、軽
    負荷時回転数のときの前記油圧アクチュエータの負荷圧
    と油圧ポンプの吐出圧とにおける目標差圧とが同一な所
    定の目標差圧となるように前記油圧ポンプの吐出容量を
    制御する吐出容量可変手段とから構成してなる建設機械
    の原動機制御装置。
  2. 【請求項2】前記原動機の軽負荷時回転数は、前記油圧
    アクチュエータに作用する負荷が軽負荷状態のときに、
    前記油圧ポンプの吐出流量が制御弁のフルストローク時
    の要求流量よりも大きくなるような回転数に設定してな
    る特許請求の範囲(1)項記載の建設機械の原動機制御
    装置。
  3. 【請求項3】原動機と、 該原動機によって駆動され、該原動機の回転数に対応し
    た流量の圧油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、 該油圧ポンプからの圧油により駆動される少なくとも1
    個以上の油圧アクチュエータと、 該油圧アクチュエータと油圧ポンプとを接続する管路の
    途中に設けられ、該油圧アクチュエータに給排される圧
    油の流量を操作手段の操作量に応じて制御する制御弁
    と、 前記油圧アクチュエータに外部から作用する負荷が重負
    荷状態であるか、軽負荷状態であるかに応じて前記原動
    機の回転数を可変に設定するため、少なくとも重負荷時
    の目標回転数と軽負荷時の目標回転数とを選択する選択
    手段と、 該選択手段で選択した目標回転数の信号に基づき前記原
    動機の回転数を、前記油圧アクチュエータに作用する負
    荷が重負荷状態のときには重負荷時回転数に制御し、前
    記負荷が軽負荷状態のときには前記油圧ポンプの吐出流
    量が制御弁のフルストローク時の要求流量よりも大きく
    なるように設定した軽負荷時回転数に制御する回転数制
    御手段と、 該回転数制御手段によって制御される前記原動機の回転
    数が重負荷時回転数のときの前記油圧アクチュエータの
    負荷圧と油圧ポンプの吐出圧とにおける目標差圧と、軽
    負荷時回転数のときの前記油圧アクチュエータの負荷圧
    と油圧ポンプの吐出圧とにおける目標差圧とが同一な所
    定の目標差圧となるように前記油圧ポンプの吐出容量を
    制御する吐出容量可変手段とから構成してなる建設機械
    の原動機制御装置。
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