JP3703649B2

JP3703649B2 - Hydraulic drive unit for construction machinery

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Publication number: JP3703649B2
Application number: JP11820999A
Authority: JP
Inventors: 剛志中村; 司豊岡; 広二石川
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2019-04-26
Also published as: JP2000310202A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧駆動装置に係り、特に主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段とを備えた建設機械の油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の建設機械の油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図、図８は図７に示す従来例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【０００３】
この従来の油圧駆動装置は、図７に示すように、主油圧ポンプ３１と、この主油圧ポンプ３１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁３２と、この可変リリーフ弁３２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁４１とを備えている。この電磁弁４１はパイロット油圧ポンプ４０に連絡され、パイロット油圧ポンプ４０から吐出される圧油を選択的に可変リリーフ弁３２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【０００４】
また、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータ、例えば油圧シリンダ３３、油圧モータ３４等と、主油圧ポンプ３１から上述の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁を含む主コントロール弁回路３５と、この主コントロール弁回路３５の流量制御弁の作動を制御する操作手段、例えば油圧パイロット弁３６等と、これらの操作手段が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えば油圧パイロット弁３６等が操作されたときに圧力信号を出力する圧力スイッチ３９とを備えている。
【０００５】
さらに、油圧パイロット弁３６の操作レバー３７の握り部には、押圧動作に応じてオン・オフ信号を出力するレバートップスイッチ３８が備えられている。上述した圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８から出力される信号は、図８に示すアンド回路４３を内蔵する制御装置、すなわちコントローラ４２に入力される。図８に示されるように、アンド回路４３を有するコントローラ４２は、圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８の双方からの信号を入力したとき、上述した可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁４１を作動させる制御信号Ｙを出力する。
【０００６】
この従来技術にあっては、例えば油圧パイロット弁３６等を操作して油圧シリンダ３３等を作動させ、所望の作業を実施させている状態において、レバートップスイッチ３８を操作すると、図８に示すように、油圧パイロット弁３６等の操作に伴って圧力スイッチ３９から信号値「１」が出力されている状態において、レバートップスイッチ３８から信号値「１」が出力されることから、コントローラ４２のアンド回路４３から電磁弁４１に制御信号Ｙが出力される。これにより、図７に示す電磁弁４１が同図７の上段位置に切換えられ、油圧パイロットポンプ４０から吐出されるパイロット圧が、可変リリーフ弁３２のばね室に与えられる。これにより、可変リリーフ弁３２はリリーフ圧を増圧させるように作動する。したがって、主油圧ポンプ３１の吐出圧は、それまでに比べて高くなる。
【０００７】
また、このような状態から、すなわち、油圧パイロット弁３６等の操作状態を維持したまま、レバートップスイッチ３８の操作を解除すると、図８に示すように、レバートップスイッチ３８の信号値が「０」になり、これによりアンド回路４３から制御信号Ｙが出力されなくなる。これに伴って、図７に示す電磁弁４１は、ばねの力により同図７の下段位置に切換えられ、可変リリーフ弁３２のばね室が、この電磁弁４１を介してタンクに連通する。これにより、上述のようにリリーフ圧を高く設定した可変リリーフ弁３２は、リリーフ圧を低くするように作動する。これに伴って、主油圧ポンプ３１の吐出圧が上述の場合に比べて低くなるように変化する。
【０００８】
なお、上述した従来技術が適用される建設機械の一例として、例えば吊荷作業、掘削作業、ならし作業を実施する油圧ショベルを考えると、この油圧ショベルで実施される作業のうち一般的に吊荷作業は、特に大きなパワーを必要とするので増圧させることが好ましく、土砂を掘削する通常の掘削作業、すなわち堅い地盤等を掘削する大きなパワーを要する重掘削作業を除く掘削作業とか、地面を平坦にならす軽負荷のならし作業の場合には、本来、増圧させない方が好ましい。
【０００９】
これらの図７，８に示す従来技術に相当するものは、特開平８−６０７０４号公報に示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、増圧を必要とする作業時には、油圧パイロット弁３６等を操作している状態でレバートップスイッチ３８を手動操作すれば可変リリーフ弁３２の設定リリーフ圧を上昇させ、これにより主油圧ポンプ３１の最大可能吐出圧を高めることができる。しかしながら、この従来技術では主油圧ポンプ３１、油圧パイロットポンプ４０を駆動する図示されないエンジンの回転数と、リリーフ圧の昇圧（増圧）動作との関係が考慮されていない。
【００１１】
したがって、例えばエンジン回転数が、主油圧ポンプ３１から最小流量を吐出させるアイドル回転数程度の低い回転数であるときに、油圧パイロット弁３６等を操作して、同時にレバートップスイッチ３８を押圧操作することが起こり得る。このような場合にも、可変リリーフ弁３２の設定リリーフ圧が上昇し、主油圧ポンプ３１の吐出圧が高く変化するが、このとき、エンジンの出力トルクよりも、すなわち主油圧ポンプ３１等の入力軸を回転させようとする力よりも、主油圧ポンプ３１の入力トルク等、すなわちエンジンによって主油圧ポンプ３１等の入力軸等が回されまいと抵抗する力の方が大きくなり、これによってエンストを生じてしまう懸念がある。
【００１２】
このようなエンストを生じると、所望の増圧を要する作業は中断してしまう。したがって、その所望の増圧を要する作業を再開させるためには、エンジンを再起動させ、そのエンジン回転数を十分に上昇させた後に、再び油圧パイロット弁３６等の操作とレバートップスイッチ３８の押圧操作とが必要となる。
【００１３】
すなわち、従来技術にあっては、エンストを生じる懸念があり、エンストを生じたときには作業能率の低下を招くとともに、当該建設機械のオペレータに煩わしい操作が要求され、操作性が低下する問題がある。
【００１４】
本発明は、上記した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を増圧可能なリリーフ圧変更手段を備えたものにあって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段と、上記主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁と、この流量制御弁の作動を制御する操作手段と、上記リリーフ圧を増圧させるように上記リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能な制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
上記主油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号を出力可能にさせる処理をおこなう処理手段を含む構成にしてある。
【００１６】
このように構成した請求項１に係る発明にあっては、エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数の高低に応じて、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧の増圧が実施されるかどうか決定される。
【００１７】
すなわち、制御装置に含まれる処理手段は、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、アイドル回転数よりも高い回転数であって、作業機を動かし得る流量を主油圧ポンプから吐出される回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときには、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させるようにリリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能にさせる処理をおこなうが、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、例えばアイドル回転数付近の低い回転数である場合には、上述した制御信号、すなわちリリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力不能にさせる処理をおこなう。
【００１８】
制御装置に入力されるエンジン回転数が上述した所定回転数以上にあっては、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがってエンストを防止することができる。また、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数に至らない低い回転数のときには、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させることがないので、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがって、この場合にも確実にエンストを防止することができる。
【００１９】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、上記回転数検出手段が、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサから成り、手動操作に応じて上記リリーフ圧の増圧を指令するオン・オフスイッチを備えるとともに、
上記制御装置の上記処理手段が、
上記回転数センサから出力される回転数信号の値が上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含み、上記制御装置は、上記オン・オフスイッチから上記リリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されている状態にあって、しかも上記信号生成部から駆動信号が出力されているときに上記制御信号を出力する構成にしてある。
【００２０】
このように構成した請求項２に係る発明にあっても、信号生成部は、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、所定回転数以上のときには、制御信号の出力を可能にする駆動信号を出力する。したがって、この状態にあるときに、オン・オフスイッチからリリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されると、制御装置からリリーフ圧変更手段に、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させるように当該リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号が出力される。
【００２１】
また、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数に至らない場合とか、エンジン回転数が所定回転数以上であっても、オン・オフスイッチからリリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されていないときには、制御装置から制御信号が出力されない。
【００２２】
したがって、リリーフ圧の増圧が実施されるのは、エンジン回転数が所定回転数以上であり、このときには、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、このためエンストを防止できる。
【００２３】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記操作手段が手動操作される操作レバーを有するとともに、上記オン・オフスイッチが上記操作レバーの握り部に設けられるレバートップスイッチから成る構成にしてある。
【００２４】
このように構成した請求項３に係る発明にあっては、エンジン回転数が所定回転数以上のときに、操作レバーの握り部のレバートップスイッチを押圧操作すればリリーフ圧の増圧をおこなわせることができる。
【００２５】
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記操作手段が操作状態にあるかどうか検出する操作状態検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記操作状態検出手段から出力される信号に応じて、上記リリーフ圧の増圧を実行させる実行信号、及びこの実行信号に伴って実施される上記リリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号のうちのいずれかを選択的に出力する選択手段を含む構成にしてある。
【００２６】
このように構成した請求項４に係る発明にあっては、操作状態検出手段から操作手段が操作状態にある旨の信号が出力されているときに、選択手段からリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号が出力される。したがって、このように選択手段から実行信号が出力されている状態にあって、制御装置から入力されるエンジン回転数が所定回転数以上であると、制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、リリーフ圧の増圧が実施される。
【００２７】
また、選択手段からリリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号が出力された場合には、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上であっても、制御装置から制御信号が出力されずリリーフ圧の増圧は実施されない。
【００２８】
すなわち、リリーフ圧の増圧は、常にエンジンが所定回転数以上であって、操作手段が操作されたときに実施され、このときには、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００２９】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、上記操作状態検出手段が、上記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段であるとともに、
上記制御装置の上記選択手段が、
上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記リリーフ圧の増圧を実行させる時限に相当する第１のしきい値との関係、及び上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記第１のしきい値よりも大きい値のしきい値であるとともに、上記リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相当する第２のしきい値との関係があらかじめ設定され、上記操作量が上記第１のしきい値を越えたときに上記実行信号を出力し、上記操作量が上記第２のしきい値を越えたときに上記抑制信号に対応する取消指令信号を出力する信号生成部から成る構成にしてある。
【００３０】
このように構成した請求項５に係る発明にあっては、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定の回転数以上である状態において、操作手段が操作されて、この操作手段の操作量が第１のしきい値を越える操作量となると、信号生成部からリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号が出力され、制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、リリーフ圧の増圧が実施される。
【００３１】
また、上述のように制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上である状態において、操作手段が操作されて、この操作手段の操作量が第２のしきい値を越える操作量となると、信号生成部からリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号が出力され、これにより制御装置から制御信号が出力されなくなり、リリーフ圧の増圧が停止され、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧は所定の低い値となる。
【００３２】
この請求項５に係る発明にあっても、リリーフ圧の増圧は、エンジンが所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３３】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、目標回転数を指示する目標回転数指示手段を備えるとともに、上記制御装置が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にさせる処理をおこなう別の処理手段を含む構成にしてある。
【００３４】
このように構成した請求項６に係る発明にあっては、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上である状態において、目標回転数指示手段が操作されて、この目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が所定回転数以上のときには、別の処理手段が作動してこの目標回転数指示手段の操作に応じても、制御信号の出力を可能にさせる処理が実施される。
【００３５】
この請求項６に係る発明でも、リリーフ圧の増圧は、エンジンの回転数がエンジン目標回転数に等しくなる所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３６】
また、本願の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の発明において、上記制御装置の別の処理手段が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含む構成にしてある。
【００３７】
このように構成した請求項７に係る発明にあっては、目標回転数指示手段が操作されて、この目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が所定回転数以上のときには、信号生成部から制御信号の出力を可能にさせる駆動信号が出力される。
【００３８】
この請求項７に係る発明でも、リリーフ圧の増圧は、エンジンの回転数がエンジン目標回転数に等しくなる所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３９】
また、本願の請求項８に係る発明、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、当該建設機械が油圧ショベルから成る構成にしてある。
【００４０】
このように構成した請求項８に係る発明にあっては、当該油圧ショベルで実施される作業には、増圧が好ましい吊荷作業等が含まれるので、有効に適用できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建設機械の油圧駆動装置の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の請求項１，２，３，８に相当する第１実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００４２】
図１に示す第１実施形態は、例えば油圧ショベルに適用させてあり、主油圧ポンプ１と、この主油圧ポンプ１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁２と、この可変リリーフ弁２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁１２とを備えている。この電磁弁１２はパイロット油圧ポンプ１１に連絡され、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧を選択的に可変リリーフ弁２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【００４３】
また、主油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ、例えばブームシリンダ３、アームシリンダ４と、主油圧ポンプ１からブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれに供給される圧油の流れを制御するブーム用流量制御弁５の作動を制御するブーム用操作手段、例えばブーム用パイロット弁７、アーム用流量制御弁６の作動を制御するアーム用操作手段、例えばアーム用パイロット弁８とを備えている。
【００４４】
また、主油圧ポンプ１及びパイロット油圧ポンプ１１を駆動するエンジン２０と、このエンジン２０の回転数、例えば実回転数を検出する回転数センサ２１と、手動操作に応じて可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧を指令するオン・オフスイッチ、例えばブーム用パイロット弁７の操作レバーの握り部に設けられるレバートップスイッチ２２と、上述した回転数センサ２１から出力される回転数信号、及びレバートップスイッチ２２から出力されるオン信号に応じて、可変リリーフ弁２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁１２を作動させる制御信号Ｙを出力可能な制御装置１３とを備えている。
【００４５】
上述した制御装置１３は、図２に示すように、回転数センサ２１から出力される回転数信号の値が所定回転数ｎ以上のときに、すなわちエンジン回転数Ｎが、所定の最小流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数であるアイドル回転数ｉよりも高い回転数であって、ブームシリンダ３を介して作動する作業機である図示しないブームを動かし得る流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数ｒの近傍で、しかもその回転数ｒよりも低い所定回転数ｎ以上の時に、制御信号Ｙの出力を可能にする駆動信号Ａを生成させる信号生成部２３と、この信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されたとき閉じるスイッチ部２４と、このスイッチ部２４が閉じられた状態にあって、レバートップスイッチ２２からオン信号が出力されたとき、電磁弁１２に制御信号Ｙを出力する出力部２５とを備えている。
【００４６】
上述した制御装置１３に含まれる信号生成部２３とスイッチ部２４とは、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数が所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙを出力可能にさせる処理をおこなう処理手段を構成している。
【００４７】
このように構成した第１実施形態の動作は、以下のとおりである。
例えば、エンジン２０を起動して主油圧ポンプ１及びパイロット油圧ポンプ１１を駆動させた状態であるものの、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎに至らないときは、図２に示す制御装置１３の信号生成部１３からオン信号すなわち駆動信号Ａが出力されず、スイッチ部２４は開かれた状態に保たれる。したがって、このときにブーム用パイロット弁７のレバートップスイッチ２２を押圧操作しても出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力されることはない。
【００４８】
また、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上になると、同図２に示すように信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイツチ部２４は閉じられる。この状態であっても、ブーム用パイロット弁７のレバートッブスイッチ２２が押圧操作されなければ、出力部２５から電磁弁Ｙが出力されることはない。
【００４９】
このように、制御装置１３の出力部２５から制御信号Ｙが出力されない状態では、図１に示す電磁弁１２が同図に示すような下段位置に保たれ、可変リリーフ弁２のばね室はタンクに連通する。したがって、可変リリーフ弁２のリリーフ圧は所定の低い圧力に保たれ、主油圧ポンプ１の吐出圧も比較的低い圧力となる。このような状態にあっては、比較的やわらかい土砂などを掘削する通常の掘削作業、地面を平坦にならすならし作業などを有効に実施させることができる。
【００５０】
そして例えば、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上で、同図２に示すように信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイッチ部２４が閉じられている状態にあって、ブーム用パイロット弁７のレバートップスイッチ２２を押圧操作すると、出力部２５から制御信号Ｙが電磁弁１２に出力される。これにより、図１に示す電磁弁１２は上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧が可変リリーフ弁２のばね室に供給され、当該可変リリーフ弁２のリリーフ圧が増圧される。これに伴って主油圧ポンプ１の吐出圧が高い圧力となるように変化する。このような状態にあっては、パワーを要する堅い地盤を掘削する重掘削作業とか、吊荷作業などを有効に実施させることができる。
【００５１】
なお、上述の各操作に際しては、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８を適宜操作することによりブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６が切換えられ、主油圧ポンプ１から吐出される圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、これらのブームシリンダ３、アームシリンダ４が駆動し、図示しない作業機すなわちブーム、アームが回動して所望の作業をおこなうことができる。
【００５２】
このように構成した第１実施形態では、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧が実施されるときは、エンジン回転数Ｎがアイドル回転数ｉよりも十分に大きい所定回転数ｎ以上の場合に限られるので、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがって、エンストを防止できる。
【００５３】
なお、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧が実施されないときは、上述のように、エンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上であってレバートップスイッチ２２が押圧操作されない場合、あるいは、エンジン回転数Ｎが所定回転数ｎに至らない場合であるが、このような場合には主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低く抑えられ、これによりポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、このような場合にも確実にエンストを防止することができる。
【００５４】
すなわち、この第１実施形態では、可変リリーフ弁２で設定されるリリーフ圧を増圧可能な電磁弁１２を備えたものにあつて、上述のようにポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、これによりエンストを防止でき、したがってこのようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な操作性を確保することができる。
【００５５】
図３は本発明の請求項１，４，５，８に相当する第２実施形態を示す油圧回路図、図４は図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００５６】
この第２実施形態も例えば油圧ショベルに適用されるものであるが、特に、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えばブームシリンダ３を伸長（ブーム上げ）させるようにブーム用流量制御弁５を作動させるときのブーム用パイロット弁７の操作量を検出し、圧力信号Ｐａを出力するブーム用圧力センサ９と、アームシリンダ４を伸長（アームクラウド）させるようにアーム用流量制御弁６を作動させるときのアーム用パイロット弁８の操作量を検出し、圧力信号Ｐｂを出力するアーム用圧力センサ１０とを備えている。
【００５７】
さらに、制御装置１３は、前述した信号生成部２３、スイッチ部２４、出力部２５の他に、ブーム用パイロット弁７の操作量、すなわち圧力センサ９が出力される圧力信号Ｐａの値と、リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応する第１のしきい値ＰＡＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐａの値が第１のしきい値ＰＡＯを越えたときに、増圧指令信号すなわちオン信号を出力する第１信号生成部１４と、アーム用パイロット弁８の操作量、すなわち圧力センサ１０から出力される圧力信号Ｐｂの値と、第１のしきい値ＰＡＯよりも大きい値のしきい値であって、リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相応する第２のしきい値ＰＢＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐｂの値が第２のしきい値ＰＢＯを越えたときに、リリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号、例えばリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号、すなわちオフ信号を出力する第２信号生成部１５とを備えている。
【００５８】
上述した第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯは、例えばならし作業時に経験的に実施されるブーム用パイロット弁７の操作量よりも、わずかに大きい操作量に相当する圧力センサ９の信号値に設定してある。また、上述した第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯは、例えば吊荷作業時に経験的に実施されるアーム用パイロット弁８の操作量よりもわずかに大きい操作量に相応する圧力センサ１０の信号値に設定してある。掘削作業時には、ブーム用パイロット弁７及びアーム用パイロット弁８の操作量が大きくなることから、ブーム用パイロット弁７の操作量に相応する圧力センサ９の信号値も、第１のしきい値ＰＡＯを越える大きな値となり、また、アーム用パイロット弁８の操作量に相応する圧力センサ１０の信号値も、第２のしきい値ＰＢＯを越える大きな値となることが経験的に知られている。
【００５９】
また、同図４に示す制御装置１３は、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号が出力されたときに駆動信号を出力するアンド回路１６を備えている。このアンド回路１６は上述したスイッチ部２４に接続させてある。
【００６０】
上述した第１信号生成部１４、第２信号生成部１５、及びアンド回路１６は、圧力センサ９，１０から出力される信号に応じて、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号、及びこの実行信号に伴って実施されるリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号のうちのいずれかを選択的に出力する選択手段を構成している。
【００６１】
その他の構成は、前述した第１実施形態における構成と同等である。
【００６２】
このように構成した第２実施形態における動作は以下のとおりである。
例えば、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを収縮させるような動作のときは、ブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０からの信号は出力されない。これに伴って第１信号生成部１４からアンド回路１６にオフ信号が出力され、アンド回路１６から駆動信号は出力されない。また、アームシリンダ４のみを伸長させる動作のときはアーム用パイロット弁８の操作量に応じて圧力センサ１０から信号が出力され、その信号値が第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯよりも小さい値であるときはオン信号がアンド回路１６に出力されるものの、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力されるので、アンド回路１６から駆動信号は出力されない。
【００６３】
上述のようにアンド回路１６から駆動信号が出力されていない状態にあっては、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上で信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されスイッチ部２４が閉じられていても、出力部２５にアンド回路１６からの駆動信号が与えられることがなく、したがって出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力されない。このような場合には、図３に示す電磁弁１２が同図３の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。したがって、主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低い値となる。
【００６４】
また、例えば吊荷作業の実施に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を操作すると、その操作量は上述したように掘削作業における操作量よりも小さいことが経験上知られている。その結果、圧力センサ９から出力される信号Ｐａの値は、第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越え、また、圧力センサ１０から出力される信号Ｐｂの値は、第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯに至らない程度の値に保たれる。このため、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力され、このアンド回路１６から駆動信号が出力される。
【００６５】
このように、アンド回路１６から駆動信号が出力されている状態にあって、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎに至らず信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されていないときには、スイッチ部２４が開かれた状態にあり、したがって、アンド回路１６から出力された駆動信号は出力部２５に供給されず、この出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙは出力されない。このときは電磁弁１２は図３の下段位置に保たれ、前述のように可変リリーフ弁２のリリーフ圧は所定の低い圧力に保たれ、主油圧ポンプ１の吐出圧は比較的低く保たれる。
【００６６】
そして、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上になると信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイッチ部２４が閉じられ、アンド回路１６から出力された駆動信号は出力部２５に供給され、この出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力される。したがって、電磁弁１２は図３の上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ１１のパイロット圧が可変リリーフ弁２のばね室に供給され、この可変リリーフ弁２のリリーフ圧は増圧され主油圧ポンプ１の吐出圧は高い圧力に変化する。この高い圧力の圧油が主油圧ポンプ１から、ブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６に供給され、ブームシリンダ３、アームシリンダ４の駆動を介して所望の吊荷作業を実施することができる。
【００６７】
なお、ブームシリンダ３のみを伸長させるような動作（ブーム上げ単独操作）の場合であって、ブーム用パイロット弁７の操作量が大きく、その結果、圧力センサ９から出力される圧力信号Ｐａの値が第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越えるときも、上述と同様に第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力され、このアンド回路１６から駆動信号が出力される。この場合にも、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上になるとスイッチ部２４が閉じられ、出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力される。したがって、この場合にもリリーフ圧の増圧が実施され、主油圧ポンプ１の吐出圧は高い圧力に変化する。
【００６８】
また、例えばブームを動かさず、あるいはせいぜい微操作するにとどめた状態で、主にアームとバケットを操作して地面を平坦にならすならし作業の実施に際し、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるように操作するときは、ブームシリンダ３の操作量が小さく、したがって、圧力センサ９で検出される信号値が小さい。このときは、その信号値が第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯに至らず、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力される。この場合には、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎの高低にかかわらず、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、出力部２５から制御信号Ｙが出力されない。
【００６９】
したがって、図３に示す電磁弁１２が同図３の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。この比較的低い圧力の圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、所望のならし作業を実施することができる。
【００７０】
また例えば、比較的軟らかい土砂の掘削をおこなう通常の掘削作業に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を大きく操作すると、その大きな操作量がブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０で検出され、これらの信号値も大きな値となる。すなわち、ブーム用圧力センサ９から出力される信号値は、図４に示す第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越える値となり、アーム用圧力センサ１０から出力される信号値は、同図４に示す第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯを越える値となる。このため第２信号生成部１５からオフ信号がアンド回路１６に出力される。この場合には、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎの高低にかかわらず、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、出力部２５から制御信号Ｙが出力されない。
【００７１】
したがって、ならし作業の場合と同様に、リリーフ圧が比較的低く保たれ、主油圧ポンプ１から比較的低い圧力の圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、燃費を抑えた通常の掘削作業を実施することができる。
【００７２】
このように構成した第２実施形態では、吊荷作業時にはリリーフ圧を増圧させ、大きなパワーを要するこの吊荷作業を実施でき、通常の掘削作業時にはリリーフ圧の増圧を取り消して、燃費を抑えながらこの通常の掘削作業を実施でき、また、ならし作業時にはリリーフ圧を増圧させないで、このならし作業を実施できる。
【００７３】
特に、作業頻度が高い通常の掘削作業時に、主油圧ポンプ１から過大な吐出圧をブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給することなく、所望の通常掘削作業を実施できるので、当該油圧ショベルに備えられる油圧回路に含まれる油圧機器の各部が高圧にさらされる頻度を低減でき、当該油圧駆動装置の耐久性を向上させることができる。
【００７４】
また、吊荷作業等におけるリリーフ圧の増圧は、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上のときにだけ実施されるので、この第２実施形態にあっても、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、これによりエンストを防止でき、したがって、このようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な操作性を確保することができる。
【００７５】
図５は本発明の請求項１，４，５，６，７，８に相当する第３実施形態を示す油圧回路図、図６は図５に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００７６】
この第３実施形態は、特に、目標回転数を指示し指示信号Ｖを出力する目標回転数指示手段２６を備えるとともに、制御装置１３が、指示信号Ｖの値とエンジン目標回転数Ｎ₀との関係、すなわち指示信号Ｖの値の増加に伴って直線的に増加するエンジン目標回転数Ｎ₀の関係が設定され、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖの値に相当するエンジン目標回転数Ｎ₀を出力する関数設定部２７と、この関数設定部２７から出力されるエンジン目標回転数Ｎ₀が、アイドル回転数ｉよりも高い回転数であって、作業機であるブーム、アームを動かし得る流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数ｒの近傍で、しかもその回転数ｒよりも低い回転数である所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙの出力を可能にする駆動信号Ｂを生成させる信号生成部２８とを備えている。この信号生成部２８から出力された駆動信号Ｂは、信号生成部２３から出力される駆動信号Ａと同様に、スイッチ部２４に、このスイッチ部２４を開閉する信号として与えられる。
【００７７】
上述した信号生成部２８、及びスイッチ部２４は、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖに相当するエンジン目標回転数Ｎ₀が、所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙの出力を可能にさせる処理をおこなう別の処理手段を構成している。
その他の構成は、前述した第２実施形態と例えば同等に構成してある。
【００７８】
このように構成した第３実施形態では、上述した第２実施形態と同様の作用効果を奏する他、目標回転数指示手段２６が操作されて、この目標回転数指示手段２６から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数Ｎ₀が所定回転数ｎ以上であるときには、スイツチ部２４が閉じられて、リリーフ圧の増圧が可能になり前述した吊荷作業等のパワーを要する作業を実施できる。
【００７９】
なお、図６では図示を省略してあるが、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖに基づいて制御装置１３で適宜の処理がなされ、この制御装置１３からエンジン１の燃料噴射装置に制御信号が出力され、上述の指示信号Ｖに相当するエンジン目標回転数Ｎ₀に等しくなるようにエンジン２０の回転数が制御される。すなわち、目標回転数指示手段２６で指示した目標回転数Ｎ₀になるようにエンジン２０の回転数Ｎが制御される構成になっている。
【００８０】
このように構成した第３実施形態は、前述した第２実施形態と同様の作用効果を奏する他、特に、目標回転数指示手段２６で指示したエンジン目標回転数Ｎ₀が所定回転数ｎ以上のときには、エンジン２０の回転数Ｎも所定回転数ｎ以上となり、この状態のときにはスイッチ部２４が閉じられて、リリーフ圧の増圧が可能となり、パワーを要する吊荷作業等を実施することができる。
【００８１】
すなわち、この第３実施形態にあって、目標回転数指示手段２６の操作を介してリリーフ圧の増圧を実施するときは、エンジン２０の回転数Ｎが所定回転数ｎ以上のときであり、その結果、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、これによりエンストを防止できる。したがって、このようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な作業性を確保することができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の各請求項に係る発明によれば、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を増圧可能なリリーフ圧変更手段を備えたものにあって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、したがって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えることにより生じるエンストを防止でき、従来のようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、従来に比べて良好な作業性を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】図５に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の建設機械の油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図である。
【図８】図７に示す従来例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
１主油圧ポンプ
２可変リリーフ弁
３ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
４アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５ブーム用流量制御弁
６アーム用流量制御弁
７ブーム用パイロット弁（ブーム用操作手段）
８アーム用パイロット弁（アーム用操作手段）
９ブーム用圧力センサ（ブーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１０アーム用圧力センサ（アーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１１パイロット油圧ポンプ
１２電磁弁（リリーフ圧変更手段）
１３制御装置
１４第１信号生成部（選択手段）
１５第２信号生成部（選択手段）
１６アンド回路（選択手段）
２０エンジン
２１回転数センサ（回転数検出手段）
２２レバートップスイッチ（オン・オフスイッチ）
２３信号生成部（処理手段）
２４スイッチ部（処理手段）（別の処理手段）
２５出力部
２６目標回転数指示手段
２７関数設定部
２８信号生成部（別の処理手段）
ＰＡＯ第１のしきい値
ＰＢＯ第２のしきい値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic drive device provided in a construction machine such as a hydraulic excavator, and in particular, a variable relief valve that sets a relief pressure that defines a maximum value of a discharge pressure of a main hydraulic pump, and the variable relief valve. The present invention relates to a hydraulic drive device for a construction machine provided with a relief pressure changing means capable of changing a relief pressure.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram showing an example of a conventional hydraulic drive device for construction equipment, and FIG. 8 is a block diagram showing a relief pressure boosting system provided in the conventional example shown in FIG.
[0003]
As shown in FIG. 7, the conventional hydraulic drive apparatus includes a main hydraulic pump 31, a variable relief valve 32 that sets a relief pressure that defines the maximum discharge pressure of the main hydraulic pump 31, and the variable relief valve. And a relief pressure changing means capable of changing the relief pressure set at 32, for example, an electromagnetic valve 41. This electromagnetic valve 41 is connected to the pilot hydraulic pump 40, and selectively supplies the pressure oil discharged from the pilot hydraulic pump 40 to the spring chamber of the variable relief valve 32, whereby the relief pressure of the variable relief valve 32 can be changed. It has become.
[0004]
Further, the flow of pressure oil supplied to each of the hydraulic actuators driven by the pressure oil discharged from the main hydraulic pump 31, such as the hydraulic cylinder 33 and the hydraulic motor 34, and the above-described hydraulic actuator from the main hydraulic pump 31 is controlled. A main control valve circuit 35 including a flow control valve to be operated, operating means for controlling the operation of the flow control valve of the main control valve circuit 35, such as a hydraulic pilot valve 36, and whether these operating means are in an operating state. For example, a pressure switch 39 for outputting a pressure signal when the hydraulic pilot valve 36 or the like is operated.
[0005]
Further, a lever top switch 38 that outputs an on / off signal in accordance with the pressing operation is provided in the grip portion of the operation lever 37 of the hydraulic pilot valve 36. The signals output from the pressure switch 39 and the lever top switch 38 described above are input to a control device incorporating the AND circuit 43 shown in FIG. As shown in FIG. 8, the controller 42 having the AND circuit 43 increases the relief pressure of the variable relief valve 32 described above when signals from both the pressure switch 39 and the lever top switch 38 are input. A control signal Y for operating the electromagnetic valve 41 is output.
[0006]
In this conventional technique, for example, when the lever top switch 38 is operated in a state where the hydraulic cylinder 33 or the like is operated by operating the hydraulic pilot valve 36 or the like to perform a desired operation, as shown in FIG. In addition, the signal value “1” is output from the lever top switch 38 in a state where the signal value “1” is output from the pressure switch 39 in accordance with the operation of the hydraulic pilot valve 36 and the like. A control signal Y is output from the circuit 43 to the electromagnetic valve 41. Accordingly, the electromagnetic valve 41 shown in FIG. 7 is switched to the upper position in FIG. 7, and the pilot pressure discharged from the hydraulic pilot pump 40 is applied to the spring chamber of the variable relief valve 32. As a result, the variable relief valve 32 operates to increase the relief pressure. Therefore, the discharge pressure of the main hydraulic pump 31 is higher than before.
[0007]
Further, when the operation of the lever top switch 38 is released from such a state, that is, while maintaining the operation state of the hydraulic pilot valve 36 or the like, the signal value of the lever top switch 38 becomes “0” as shown in FIG. As a result, the control signal Y is not output from the AND circuit 43. Accordingly, the electromagnetic valve 41 shown in FIG. 7 is switched to the lower position of FIG. 7 by the force of the spring, and the spring chamber of the variable relief valve 32 communicates with the tank via this electromagnetic valve 41. As a result, the variable relief valve 32 having the relief pressure set high as described above operates to lower the relief pressure. Along with this, the discharge pressure of the main hydraulic pump 31 changes so as to be lower than in the above case.
[0008]
Note that as an example of a construction machine to which the above-described conventional technology is applied, for example, a hydraulic excavator that performs suspended load work, excavation work, and leveling work is considered. It is preferable to increase the pressure during loading work because it requires particularly large power. Excessive excavation work for excavating earth and sand, that is, heavy excavation work that requires large power to excavate hard ground, etc. In the case of a light load leveling operation for leveling, it is originally preferable not to increase the pressure.
[0009]
A device corresponding to the prior art shown in FIGS. 7 and 8 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-60704.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, when the operation requiring pressure increase is performed, the set relief pressure of the variable relief valve 32 is increased by manually operating the lever top switch 38 while the hydraulic pilot valve 36 or the like is being operated. The maximum possible discharge pressure of the main hydraulic pump 31 can be increased. However, this prior art does not consider the relationship between the rotational speed of the engine (not shown) that drives the main hydraulic pump 31 and the hydraulic pilot pump 40 and the relief pressure increasing operation.
[0011]
Therefore, for example, when the engine speed is as low as the idle speed that discharges the minimum flow rate from the main hydraulic pump 31, the hydraulic pilot valve 36 and the like are operated and the lever top switch 38 is simultaneously pressed. Can happen. Even in such a case, the set relief pressure of the variable relief valve 32 rises and the discharge pressure of the main hydraulic pump 31 changes high. At this time, the input torque of the main hydraulic pump 31 or the like is higher than the output torque of the engine. Rather than the force to rotate the shaft, the input torque of the main hydraulic pump 31, etc., that is, the force that resists if the input shaft of the main hydraulic pump 31 etc. is not rotated by the engine is larger, thereby reducing the engine stall. There are concerns that will arise.
[0012]
When such an engine stall occurs, the operation requiring a desired pressure increase is interrupted. Therefore, in order to resume the operation requiring the desired pressure increase, after restarting the engine and sufficiently increasing the engine speed, the operation of the hydraulic pilot valve 36 and the like and the pressing of the lever top switch 38 are performed again. Operation is required.
[0013]
That is, in the prior art, there is a concern that an engine stall occurs. When the engine stall occurs, the work efficiency is lowered, and a troublesome operation is required for the operator of the construction machine.
[0014]
The present invention has been made in view of the actual situation in the prior art described above, and an object of the present invention is to include a relief pressure changing means capable of increasing the relief pressure set by the variable relief valve. It is an object of the present invention to provide a hydraulic drive device for a construction machine capable of maintaining the torque so as not to exceed the engine output torque.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 of the present application includes a main hydraulic pump, a variable relief valve that sets a relief pressure that defines a maximum discharge pressure of the main hydraulic pump, and the variable relief valve. A relief pressure changing means capable of changing the relief pressure set in step 1, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the main hydraulic pump, and a flow of pressure oil supplied from the main hydraulic pump to the hydraulic actuator. Construction comprising a flow control valve for controlling, an operating means for controlling the operation of the flow control valve, and a control device capable of outputting a control signal for operating the relief pressure changing means to increase the relief pressure In the hydraulic drive device of the machine,
An engine speed detecting means for detecting the speed of the engine that drives the main hydraulic pump;
The control device is
The engine speed detected by the engine speed detecting means is higher than an idle speed that is a speed at which a predetermined minimum flow rate is discharged from the main hydraulic pump, and is operated via the hydraulic actuator. A process for enabling the output of the control signal when the flow rate at which the working machine can be moved is close to the rotational speed at which the main hydraulic pump is discharged and is equal to or higher than a predetermined rotational speed that is lower than the rotational speed. It is configured to include processing means for performing.
[0016]
In the invention according to claim 1 configured as described above, the relief pressure set by the variable relief valve is increased in accordance with the level of the engine speed detected by the engine speed detecting means. Whether it is determined.
[0017]
That is, the processing means included in the control device is a rotation in which the engine speed input to the control device is higher than the idle speed, and a flow rate at which the work machine can be moved is discharged from the main hydraulic pump. A process for enabling output of a control signal for operating the relief pressure changing means so as to increase the relief pressure of the variable relief valve when the number of revolutions is close to the number and at or above a predetermined number of revolutions lower than the number of revolutions. However, when the engine speed input to the control device is a low speed near the idle speed, for example, the control signal described above, that is, the control signal for operating the relief pressure changing means, cannot be output. Perform the process to be performed.
[0018]
When the engine speed input to the control device is equal to or higher than the above-mentioned predetermined engine speed, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque, and therefore engine stall can be prevented. Further, when the engine speed input to the control device is a low speed that does not reach the predetermined speed, the relief pressure of the variable relief valve is not increased, so that the pump input torque does not exceed the engine output torque. Therefore, the engine stall can be reliably prevented even in this case.
[0019]
The invention according to claim 2 of the present application is the invention according to claim 1, wherein the engine speed detecting means comprises an engine speed sensor for detecting an actual engine speed of the engine, and the relief according to a manual operation. With an on / off switch that commands pressure increase,
The processing means of the control device is
And a signal generator that generates a drive signal that enables the output of the control signal when the value of the rotation speed signal output from the rotation speed sensor is equal to or greater than the predetermined rotation speed. The control signal is output when the signal for instructing the pressure increase of the relief pressure is output from the off switch and the drive signal is output from the signal generator.
[0020]
Even in the invention according to claim 2 configured as described above, the signal generation unit is configured to output the control signal when the engine speed input to the control device is equal to or higher than the predetermined speed. Is output. Therefore, in this state, if a signal for instructing an increase in the relief pressure is output from the on / off switch, the relief pressure of the variable relief valve is increased from the control device to the relief pressure changing means. A control signal for operating the relief pressure changing means is output.
[0021]
In addition, even when the engine speed input to the control device does not reach the predetermined speed, or even when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, a signal to increase the relief pressure is output from the on / off switch. If not, no control signal is output from the control device.
[0022]
Therefore, the relief pressure is increased when the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, and at this time, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque. Can be prevented.
[0023]
The invention according to claim 3 of the present invention is the invention according to claim 2, wherein the operation means has an operation lever that is manually operated, and the on / off switch is provided in a grip portion of the operation lever. It consists of a lever top switch.
[0024]
In the invention according to claim 3 configured as described above, when the engine speed is equal to or higher than a predetermined speed, the relief pressure is increased by pressing the lever top switch of the grip portion of the operating lever. be able to.
[0025]
The invention according to claim 4 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising an operation state detection means for detecting whether the operation means is in an operation state,
The control device is
Of the execution signal for executing the increase of the relief pressure according to the signal output from the operation state detection means, and the suppression signal for suppressing the increase of the relief pressure executed in accordance with the execution signal Selection means for selectively outputting either one is configured.
[0026]
In the invention according to claim 4 configured as described above, when the signal indicating that the operating means is in the operating state is output from the operating state detecting means, the relief pressure is increased from the selecting means. An execution signal is output. Therefore, when the execution signal is output from the selection means in this way and the engine speed input from the control device is equal to or higher than the predetermined rotation speed, the control signal is output from the control device to the relief pressure changing means. Then, the relief pressure is increased.
[0027]
In addition, when the suppression signal that suppresses the increase in the relief pressure is output from the selection unit, the control signal is output from the control device even if the engine speed input to the control device is equal to or higher than the predetermined engine speed. The relief pressure is not increased.
[0028]
That is, the relief pressure is always increased when the engine is at a predetermined speed or higher and the operating means is operated. At this time, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque.
[0029]
An invention according to claim 5 of the present application is the operation amount detection means for detecting the operation amount of the operation means in the invention according to claim 4, wherein the operation state detection means,
The selection means of the control device is
The relationship between the operation amount detected by the operation amount detection means and the first threshold value corresponding to the time limit for increasing the relief pressure, and the operation amount detected by the operation amount detection means, The threshold value is larger than the first threshold value, and a relationship with a second threshold value corresponding to a time limit for canceling the increase in the relief pressure is set in advance, and the manipulated variable is From the signal generation unit that outputs the execution signal when the first threshold value is exceeded, and outputs the cancel command signal corresponding to the suppression signal when the manipulated variable exceeds the second threshold value. The configuration is as follows.
[0030]
In the invention according to claim 5 configured as described above, in a state where the engine speed input to the control device is equal to or higher than a predetermined speed, the operating means is operated, and the operating amount of the operating means is When the operation amount exceeds the first threshold value, an execution signal for increasing the relief pressure is output from the signal generation unit, and a control signal is output from the control device to the relief pressure changing means, thereby increasing the relief pressure. Is implemented.
[0031]
In addition, when the engine speed input to the control device is equal to or higher than the predetermined speed as described above, the operating means is operated, and the operating amount of the operating means exceeds the second threshold value. Then, a cancel command signal for canceling the relief pressure increase is output from the signal generation unit, so that the control signal is not output from the control device, the relief pressure increase is stopped, and the relief pressure set by the variable relief valve Becomes a predetermined low value.
[0032]
According to the fifth aspect of the present invention, the relief pressure is increased when the engine is at a predetermined speed or higher. At this time, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque.
[0033]
Further, the invention according to claim 6 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 5, further comprising target rotation speed instruction means for instructing the target rotation speed,
The engine target rotational speed corresponding to the instruction signal output from the target rotational speed instruction means is higher than an idle rotational speed that is a rotational speed for discharging a predetermined minimum flow rate from the main hydraulic pump, and When the flow rate capable of moving the work machine operated via the hydraulic actuator is in the vicinity of the rotational speed at which the main hydraulic pump is discharged and is equal to or higher than a predetermined rotational speed that is lower than the rotational speed, the control signal Another processing means for performing processing that enables output is included.
[0034]
In the invention according to claim 6 configured as described above, in a state where the engine speed input to the control device is equal to or higher than the predetermined speed, the target speed instruction means is operated, and this target speed instruction is issued. When the engine target rotational speed corresponding to the instruction signal output from the means is equal to or higher than the predetermined rotational speed, the control signal can be output even if another processing means is activated and the target rotational speed instruction means is operated. Is executed.
[0035]
In the invention according to claim 6 as well, the relief pressure is increased when the engine speed is equal to or higher than the predetermined engine speed equal to the engine target engine speed. At this time, the pump input torque does not exceed the engine output torque. Can be maintained.
[0036]
Further, in the invention according to claim 7 of the present application, in the invention according to claim 6, another processing means of the control device includes:
A configuration including a signal generation unit that generates a drive signal that enables the output of the control signal when the engine target rotational speed corresponding to the instruction signal output from the target rotational speed instruction means is equal to or higher than the predetermined rotational speed. It is.
[0037]
In the invention according to claim 7 configured as described above, the target engine speed instruction means is operated, and the engine target engine speed corresponding to the instruction signal output from the target engine speed instruction means is equal to or greater than the predetermined engine speed. In this case, a drive signal that enables the output of the control signal is output from the signal generation unit.
[0038]
Also in the invention according to claim 7, the relief pressure is increased when the engine speed is equal to or higher than the predetermined engine speed equal to the engine target engine speed. At this time, the pump input torque does not exceed the engine output torque. Can be maintained.
[0039]
Further, in the invention according to claim 8 of the present application and the invention according to any one of claims 1 to 7, the construction machine is configured by a hydraulic excavator.
[0040]
In the invention according to claim 8 configured as described above, the work performed by the hydraulic excavator includes a suspended load work and the like in which pressure increase is preferable, and therefore can be effectively applied.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a hydraulic drive device for a construction machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a first embodiment corresponding to claims 1, 2, 3 and 8 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device provided in the first embodiment shown in FIG. It is.
[0042]
The first embodiment shown in FIG. 1 is applied to, for example, a hydraulic excavator, and includes a main hydraulic pump 1, a variable relief valve 2 that sets a relief pressure that defines a maximum value of the discharge pressure of the main hydraulic pump 1, A relief pressure changing means capable of changing the relief pressure set by the variable relief valve 2, for example, an electromagnetic valve 12 is provided. This solenoid valve 12 is connected to the pilot hydraulic pump 11 and selectively supplies the pilot pressure discharged from the pilot hydraulic pump 11 to the spring chamber of the variable relief valve 2 so that the relief pressure of the variable relief valve 2 can be changed. It has become.
[0043]
Further, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from the main hydraulic pump 1, for example, a boom cylinder 3 and an arm cylinder 4, and pressure oil supplied from the main hydraulic pump 1 to the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4, respectively. Boom operating means for controlling the operation of the boom flow control valve 5 for controlling the flow of the boom, for example, the boom pilot valve 7 and the arm operating means for controlling the operation of the arm flow control valve 6, for example, the arm pilot valve 8. And.
[0044]
Further, an engine 20 that drives the main hydraulic pump 1 and the pilot hydraulic pump 11, a rotational speed sensor 21 that detects the rotational speed of the engine 20, for example, an actual rotational speed, and the relief pressure of the variable relief valve 2 according to manual operation. ON / OFF switch for instructing pressure increase, for example, a lever top switch 22 provided at the grip portion of the operation lever of the boom pilot valve 7, the rotation speed signal output from the rotation speed sensor 21 and the lever top switch And a control device 13 capable of outputting a control signal Y for operating the electromagnetic valve 12 so as to increase the relief pressure of the variable relief valve 2 in response to an ON signal output from the control valve 22.
[0045]
As shown in FIG. 2, the control device 13 described above has a predetermined minimum flow rate when the value of the rotational speed signal output from the rotational speed sensor 21 is equal to or greater than the predetermined rotational speed n, that is, the engine rotational speed N The main hydraulic pump 1 discharges a flow rate that is higher than the idle rotation speed i that is the rotation speed discharged from the hydraulic pump 1 and that can move a boom (not shown) that is a working machine that operates via the boom cylinder 3. From the signal generator 23 that generates the drive signal A that enables the output of the control signal Y when the rotational speed r is close to the rotational speed r and is equal to or higher than the predetermined rotational speed n lower than the rotational speed r. When the drive signal A is output, the switch unit 24 is closed. When the switch unit 24 is closed and an ON signal is output from the lever top switch 22, the solenoid valve 12 is turned on. And an output unit 25 for outputting a control signal Y.
[0046]
The signal generation unit 23 and the switch unit 24 included in the control device 13 described above perform processing for enabling the control signal Y to be output when the engine speed detected by the rotation speed sensor 21 is equal to or greater than the predetermined rotation speed n. The processing means to perform is comprised.
[0047]
The operation of the first embodiment configured as described above is as follows.
For example, when the engine 20 is started and the main hydraulic pump 1 and the pilot hydraulic pump 11 are driven, but the engine speed N detected by the speed sensor 21 does not reach the predetermined speed n, FIG. 2 is not output from the signal generation unit 13 of the control device 13 shown in FIG. 2, and the switch unit 24 is kept open. Therefore, even if the lever top switch 22 of the boom pilot valve 7 is pressed at this time, the control signal Y is not output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12.
[0048]
When the engine speed N detected by the speed sensor 21 becomes equal to or higher than the predetermined speed n, a drive signal A is output from the signal generator 23 as shown in FIG. 2, and the switch 24 is closed. Even in this state, the electromagnetic valve Y is not output from the output unit 25 unless the lever top switch 22 of the boom pilot valve 7 is pressed.
[0049]
As described above, when the control signal Y is not output from the output unit 25 of the control device 13, the electromagnetic valve 12 shown in FIG. 1 is maintained at the lower position as shown in FIG. 1, and the spring chamber of the variable relief valve 2 is the tank. Communicate with. Therefore, the relief pressure of the variable relief valve 2 is maintained at a predetermined low pressure, and the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 is also relatively low. In such a state, normal excavation work for excavating relatively soft earth and sand, smoothing work for leveling the ground, and the like can be effectively performed.
[0050]
For example, when the engine speed N detected by the speed sensor 21 is equal to or greater than the predetermined speed n, the drive signal A is output from the signal generator 23 and the switch section 24 is closed as shown in FIG. In this state, when the lever top switch 22 of the boom pilot valve 7 is pressed, a control signal Y is output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12. As a result, the solenoid valve 12 shown in FIG. 1 is switched to the upper position, the pilot pressure discharged from the pilot hydraulic pump 11 is supplied to the spring chamber of the variable relief valve 2, and the relief pressure of the variable relief valve 2 is increased. Is done. Along with this, the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 changes so as to become a high pressure. In such a state, heavy excavation work for excavating hard ground requiring power, suspended load work, and the like can be effectively performed.
[0051]
In each of the above operations, the boom flow control valve 5 and the arm flow control valve 6 are switched by appropriately operating the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve 8 and discharged from the main hydraulic pump 1. Is supplied to the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4 via the boom flow control valve 5 and the arm flow control valve 6, and the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4 are driven to operate a working machine (not shown), that is, a boom. The arm can be rotated to perform a desired work.
[0052]
In the first embodiment configured as described above, when the relief pressure of the variable relief valve 2 is increased, the engine speed N is greater than or equal to a predetermined speed n that is sufficiently larger than the idle speed i. Since it is limited, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque, and therefore engine stall can be prevented.
[0053]
Note that when the relief pressure of the variable relief valve 2 is not increased, as described above, the engine speed N is equal to or higher than the predetermined speed n and the lever top switch 22 is not pressed, or the engine speed In this case, the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 is kept relatively low so that the pump input torque does not exceed the engine output torque. In such a case, engine stall can be reliably prevented.
[0054]
That is, in the first embodiment, as described above, the pump input torque does not exceed the engine output torque for the solenoid valve 12 that can increase the relief pressure set by the variable relief valve 2. Thus, the engine stall can be prevented. Therefore, the work efficiency associated with such engine stall can be prevented from being lowered, and good operability can be ensured.
[0055]
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing a second embodiment corresponding to claims 1, 4, 5 and 8 of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control device provided in the second embodiment shown in FIG. It is.
[0056]
This second embodiment is also applied to, for example, a hydraulic excavator. In particular, an operation state detecting means for detecting whether the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve 8 are in an operation state, for example, the boom cylinder 3 is used. The boom pressure sensor 9 that detects the amount of operation of the boom pilot valve 7 when the boom flow control valve 5 is operated so as to extend (boom up) and outputs the pressure signal Pa, and the arm cylinder 4 are extended. An arm pressure sensor 10 that detects an operation amount of the arm pilot valve 8 when operating the arm flow control valve 6 so as to perform (arm crowding) and outputs a pressure signal Pb is provided.
[0057]
Further, in addition to the signal generation unit 23, the switch unit 24, and the output unit 25 described above, the control device 13 determines the operation amount of the boom pilot valve 7, that is, the value of the pressure signal Pa output from the pressure sensor 9, and the relief. When the relationship with the first threshold value PAO corresponding to the time limit for executing the pressure increase is set and the value of the pressure signal Pa exceeds the first threshold value PAO, the pressure increase command signal, that is, ON The first signal generation unit 14 that outputs a signal, the amount of operation of the arm pilot valve 8, that is, the value of the pressure signal Pb output from the pressure sensor 10, and a threshold value that is greater than the first threshold value PAO. When the relationship with the second threshold value PBO corresponding to the time limit for canceling the increase in the relief pressure is set and the value of the pressure signal Pb exceeds the second threshold value PBO, the relief Suppression to suppress pressure increase No., for example, it includes cancellation command signal to cancel the pressure increase of the relief pressure, i.e. the second signal generator 15 for outputting an OFF signal.
[0058]
The first threshold value PAO of the first signal generation unit 14 described above is a pressure sensor corresponding to an operation amount that is slightly larger than an operation amount of the boom pilot valve 7 that is empirically performed, for example, during leveling work. The signal value is set to 9. The second threshold value PBO of the second signal generation unit 15 described above is a pressure corresponding to an operation amount slightly larger than an operation amount of the arm pilot valve 8 that is empirically performed, for example, at the time of hanging work. The signal value of the sensor 10 is set. At the time of excavation work, the operation amount of the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve 8 becomes large. Therefore, the signal value of the pressure sensor 9 corresponding to the operation amount of the boom pilot valve 7 is also the first threshold value PAO. It is empirically known that the signal value of the pressure sensor 10 corresponding to the operation amount of the arm pilot valve 8 also becomes a large value exceeding the second threshold value PBO.
[0059]
The control device 13 shown in FIG. 4 includes an AND circuit 16 that outputs a drive signal when an ON signal is output from both the first signal generation unit 14 and the second signal generation unit 15. The AND circuit 16 is connected to the switch unit 24 described above.
[0060]
The above-described first signal generation unit 14, second signal generation unit 15, and AND circuit 16 execute execution of increasing the relief pressure of the variable relief valve 2 in accordance with the signals output from the pressure sensors 9 and 10. A selection means for selectively outputting either the signal or the cancellation command signal for canceling the increase in the relief pressure performed in accordance with the execution signal is configured.
[0061]
Other configurations are the same as those in the first embodiment described above.
[0062]
The operation in the second embodiment configured as described above is as follows.
For example, when the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4 are contracted, the signals from the boom pressure sensor 9 and the arm pressure sensor 10 are not output. Accordingly, the off signal is output from the first signal generation unit 14 to the AND circuit 16, and the drive signal is not output from the AND circuit 16. In the operation of extending only the arm cylinder 4, a signal is output from the pressure sensor 10 according to the operation amount of the arm pilot valve 8, and the signal value is the second threshold value of the second signal generator 15. When the value is smaller than PBO, an ON signal is output to the AND circuit 16, but an OFF signal is output from the first signal generation unit 14 to the AND circuit 16, and thus no drive signal is output from the AND circuit 16.
[0063]
As described above, when the drive signal is not output from the AND circuit 16, the engine speed N detected by the speed sensor 21 is equal to or higher than the predetermined speed n, and the drive signal A is output from the signal generator 23. Even if the switch 24 is output and the switch 24 is closed, the drive signal from the AND circuit 16 is not applied to the output unit 25, and therefore the control signal Y is not output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12. In such a case, the electromagnetic valve 12 shown in FIG. 3 is kept in the lower position of FIG. 3, the spring chamber of the variable relief valve 12 is communicated with the tank, and the relief pressure is kept at a relatively low value. Therefore, the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 becomes a relatively low value.
[0064]
For example, when carrying out the lifting work, if both the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve 8 are operated to extend each of the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4, the operation amount is as described above. Experience has shown that it is smaller than the amount of operation in excavation work. As a result, the value of the signal Pa output from the pressure sensor 9 exceeds the first threshold value PAO of the first signal generation unit 14, and the value of the signal Pb output from the pressure sensor 10 is the second value. The signal generator 15 is maintained at a value that does not reach the second threshold value PBO. Therefore, an ON signal is output from both the first signal generation unit 14 and the second signal generation unit 15 to the AND circuit 16, and a drive signal is output from the AND circuit 16.
[0065]
In this way, the drive signal is output from the AND circuit 16, and the engine speed N detected by the speed sensor 21 does not reach the predetermined speed n, and the drive signal A is output from the signal generator 23. When the signal is not output, the switch unit 24 is in an open state. Therefore, the drive signal output from the AND circuit 16 is not supplied to the output unit 25, and the control signal Y is output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12. Not output. At this time, the solenoid valve 12 is kept at the lower position in FIG. 3, and the relief pressure of the variable relief valve 2 is kept at a predetermined low pressure as described above, and the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 is kept relatively low. .
[0066]
When the engine speed N detected by the speed sensor 21 becomes equal to or higher than the predetermined speed n, the drive signal A is output from the signal generation unit 23, the switch unit 24 is closed, and the drive output from the AND circuit 16 is output. The signal is supplied to the output unit 25, and the control signal Y is output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12. Therefore, the solenoid valve 12 is switched to the upper position in FIG. 3, the pilot pressure of the pilot hydraulic pump 11 is supplied to the spring chamber of the variable relief valve 2, and the relief pressure of the variable relief valve 2 is increased. The discharge pressure changes to a high pressure. This high pressure pressure oil is supplied from the main hydraulic pump 1 to the boom flow control valve 5 and the arm flow control valve 6, and a desired suspension work is performed through the driving of the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4. be able to.
[0067]
Note that the operation amount of the boom pilot valve 7 is large when only the boom cylinder 3 is extended (the boom raising single operation). As a result, the value of the pressure signal Pa output from the pressure sensor 9 is large. Also exceeds the first threshold value PAO of the first signal generation unit 14, the ON signal is output from both the first signal generation unit 14 and the second signal generation unit 15 to the AND circuit 16 as described above, A drive signal is output from the AND circuit 16. Also in this case, when the engine rotational speed N detected by the rotational speed sensor 21 becomes equal to or higher than the predetermined rotational speed n, the switch unit 24 is closed and the control signal Y is output from the output unit 25 to the electromagnetic valve 12. Therefore, also in this case, the relief pressure is increased, and the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 changes to a high pressure.
[0068]
Further, for example, when the boom is not moved or at most finely operated, the arm and bucket are mainly operated to level the ground, and the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve are used. 8 is operated so that each of the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4 is extended, the operation amount of the boom cylinder 3 is small, and therefore the signal value detected by the pressure sensor 9 is small. At this time, the signal value does not reach the first threshold value PAO of the first signal generation unit 14, and an off signal is output from the first signal generation unit 14 to the AND circuit 16. In this case, the drive signal is not output from the AND circuit 16 and the control signal Y is not output from the output unit 25 regardless of the engine speed N detected by the speed sensor 21.
[0069]
Accordingly, the electromagnetic valve 12 shown in FIG. 3 is maintained at the lower position in FIG. 3, the spring chamber of the variable relief valve 12 is communicated with the tank, and the relief pressure is maintained at a relatively low value. This relatively low pressure oil is supplied to the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4 via the boom flow control valve 5 and the arm flow control valve 6 so that a desired leveling operation can be performed.
[0070]
Further, for example, during a normal excavation operation for excavating relatively soft earth and sand, when both the boom pilot valve 7 and the arm pilot valve 8 are operated largely in order to extend the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4, The large operation amount is detected by the boom pressure sensor 9 and the arm pressure sensor 10, and these signal values also become large values. That is, the signal value output from the boom pressure sensor 9 exceeds the first threshold value PAO of the first signal generator 14 shown in FIG. 4, and the signal value output from the arm pressure sensor 10 is The value exceeds the second threshold value PBO of the second signal generator 15 shown in FIG. Therefore, an off signal is output from the second signal generator 15 to the AND circuit 16. In this case, the drive signal is not output from the AND circuit 16 and the control signal Y is not output from the output unit 25 regardless of the engine speed N detected by the speed sensor 21.
[0071]
Accordingly, as in the case of the leveling work, the relief pressure is kept relatively low, and the pressure oil having a relatively low pressure is supplied from the main hydraulic pump 1 via the boom flow control valve 5 and the arm flow control valve 6. A normal excavation operation that is supplied to the cylinder 3 and the arm cylinder 4 and suppresses fuel consumption can be performed.
[0072]
In the second embodiment configured as described above, the relief pressure can be increased at the time of a suspended load operation, and this suspended load operation requiring a large amount of power can be performed. This normal excavation work can be performed while suppressing, and this leveling work can be performed without increasing the relief pressure during the leveling work.
[0073]
In particular, during normal excavation work with high work frequency, a desired normal excavation work can be performed without supplying excessive discharge pressure from the main hydraulic pump 1 to the boom cylinder 3 and the arm cylinder 4. The frequency with which each part of the hydraulic equipment included in the hydraulic circuit is exposed to high pressure can be reduced, and the durability of the hydraulic drive device can be improved.
[0074]
Further, since the pressure increase of the relief pressure in the suspended load work or the like is performed only when the engine speed N detected by the speed sensor 21 is equal to or higher than the predetermined speed n, even in the second embodiment. The pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque, thereby preventing the engine stall. Therefore, it is possible to prevent the work efficiency from being lowered due to such engine stall and to ensure good operability. .
[0075]
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram showing a third embodiment corresponding to claims 1, 4, 5, 6, 7, and 8 of the present invention, and FIG. 6 is a configuration of a control device provided in the third embodiment shown in FIG. FIG.
[0076]
In particular, the third embodiment includes target rotation speed instruction means 26 for instructing the target rotation speed and outputting the instruction signal V, and the control device 13 determines the value of the instruction signal V and the engine target rotation speed N. ₀ , That is, the target engine speed N that increases linearly as the value of the instruction signal V increases. ₀ And the target engine speed N corresponding to the value of the instruction signal V output from the target engine speed instruction means 26. ₀ And a target engine speed N output from the function setting unit 27. ₀ However, the rotation speed is higher than the idle rotation speed i, and is in the vicinity of the rotation speed r at which the flow rate capable of moving the boom and arm, which are work machines, is discharged from the main hydraulic pump 1, and lower than the rotation speed r. And a signal generation unit 28 that generates a drive signal B that enables the output of the control signal Y when the number of rotations is equal to or greater than a predetermined rotation speed n. The drive signal B output from the signal generation unit 28 is given to the switch unit 24 as a signal for opening and closing the switch unit 24, similarly to the drive signal A output from the signal generation unit 23.
[0077]
The signal generation unit 28 and the switch unit 24 described above are the engine target rotation speed N corresponding to the instruction signal V output from the target rotation speed instruction means 26. ₀ However, it constitutes another processing means for performing processing for enabling the output of the control signal Y when the rotational speed is equal to or higher than the predetermined rotational speed n.
Other configurations are configured in the same way as the second embodiment described above, for example.
[0078]
In the third embodiment configured as described above, the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained. In addition, an instruction signal output from the target rotation speed instruction means 26 when the target rotation speed instruction means 26 is operated. Engine target speed N corresponding to ₀ Is equal to or higher than the predetermined rotation speed n, the switch portion 24 is closed, and the relief pressure can be increased, so that a work requiring power, such as the above-described suspension work, can be performed.
[0079]
Although not shown in FIG. 6, appropriate processing is performed by the control device 13 based on the instruction signal V output from the target rotational speed instruction means 26, and the fuel injection device of the engine 1 is processed from the control device 13. To the engine target speed N corresponding to the instruction signal V described above. ₀ The rotational speed of the engine 20 is controlled to be equal to. That is, the target rotational speed N instructed by the target rotational speed instruction means 26. ₀ The engine speed N is controlled so that
[0080]
The third embodiment configured as described above has the same effects as those of the second embodiment described above, and in particular, the engine target speed N indicated by the target speed instruction means 26. ₀ Is equal to or higher than the predetermined rotational speed n, the rotational speed N of the engine 20 is also equal to or higher than the predetermined rotational speed n. In this state, the switch unit 24 is closed to allow the relief pressure to be increased, and a lifting operation requiring power. Etc. can be implemented.
[0081]
That is, in the third embodiment, when the relief pressure is increased through the operation of the target rotational speed instruction means 26, the rotational speed N of the engine 20 is equal to or higher than the predetermined rotational speed n. As a result, the pump input torque can be maintained so as not to exceed the engine output torque, thereby preventing engine stall. Therefore, it is possible to prevent the work efficiency from being lowered due to such an engine stall and to ensure good workability.
[0082]
【The invention's effect】
According to the invention according to each claim of the present invention, there is provided a relief pressure changing means capable of increasing the relief pressure set by the variable relief valve so that the pump input torque does not exceed the engine output torque. Therefore, the engine stall caused by the pump input torque exceeding the engine output torque can be prevented, the work efficiency can be prevented from being lowered due to the engine stall as in the prior art, and better workability can be secured compared to the conventional engine. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a first embodiment of a hydraulic drive system for a construction machine according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device provided in the first embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a control device provided in the second embodiment shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a configuration of a control device provided in the third embodiment shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram showing an example of a conventional hydraulic drive device for a construction machine.
8 is a block diagram showing a relief pressure boosting system provided in the conventional example shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Main hydraulic pump
2 Variable relief valve
3 Boom cylinder (hydraulic actuator)
4 Arm cylinder (hydraulic actuator)
5 Boom flow control valve
6 Flow control valve for arm
7 Boom pilot valve (Boom operating means)
8 Pilot valve for arm (operating means for arm)
9 Boom pressure sensor (Boom operation amount detection means) [Operation state detection means]
10 Pressure sensor for arm (operation amount detection means for arm) [operation state detection means]
11 Pilot hydraulic pump
12 Solenoid valve (Relief pressure changing means)
13 Control device
14 1st signal generation part (selection means)
15 Second signal generator (selection means)
16 AND circuit (selection means)
20 engine
21 Rotational speed sensor (Rotational speed detection means)
22 Lever Top Switch (On / Off Switch)
23 Signal generator (processing means)
24 switch section (processing means) (another processing means)
25 Output section
26 Target rotational speed instruction means
27 Function setting section
28 Signal generator (another processing means)
PAO first threshold
PBO second threshold

Claims

A main hydraulic pump; a variable relief valve that sets a relief pressure that regulates the maximum discharge pressure of the main hydraulic pump; a relief pressure changing means that can change the relief pressure set by the variable relief valve; Hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, a flow rate control valve for controlling the flow of pressure oil supplied from the main hydraulic pump to the hydraulic actuator, and operating means for controlling the operation of the flow rate control valve And a hydraulic drive device for a construction machine comprising a control device capable of outputting a control signal for operating the relief pressure changing means to increase the relief pressure,
An engine speed detecting means for detecting the speed of the engine that drives the main hydraulic pump;
The control device is
The engine speed detected by the engine speed detecting means is higher than an idle speed that is a speed at which a predetermined minimum flow rate is discharged from the main hydraulic pump, and is operated via the hydraulic actuator. A process for enabling the output of the control signal when the flow rate at which the working machine can be moved is close to the rotational speed at which the main hydraulic pump is discharged and is equal to or higher than a predetermined rotational speed that is lower than the rotational speed. A hydraulic drive device for a construction machine, comprising processing means for performing.

The rotational speed detection means comprises a rotational speed sensor for detecting the actual rotational speed of the engine,
In addition to an on / off switch that commands increase of the relief pressure according to manual operation,
The processing means of the control device is
A signal generation unit that generates a drive signal that enables output of the control signal when the value of the rotation speed signal output from the rotation speed sensor is equal to or greater than the predetermined rotation speed;
The control device outputs the control signal when a signal instructing to increase the relief pressure is output from the on / off switch and a drive signal is output from the signal generation unit. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1, wherein the hydraulic drive device outputs the hydraulic drive device.

3. The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 2, wherein the operating means has an operating lever that is manually operated, and the on / off switch is a lever top switch provided at a grip portion of the operating lever. .

An operation state detection unit for detecting whether the operation unit is in an operation state;
The control device is
Of the execution signal for executing the increase of the relief pressure according to the signal output from the operation state detection means, and the suppression signal for suppressing the increase of the relief pressure executed in accordance with the execution signal The hydraulic drive apparatus for a construction machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising selection means for selectively outputting any one of them.

The operation state detection means is an operation amount detection means for detecting an operation amount of the operation means,
The selection means of the control device is
The relationship between the operation amount detected by the operation amount detection means and the first threshold value corresponding to the time limit for increasing the relief pressure, and the operation amount detected by the operation amount detection means, The threshold value is larger than the first threshold value, and a relationship with a second threshold value corresponding to a time limit for canceling the increase in the relief pressure is set in advance, and the manipulated variable is A signal generation unit that outputs the execution signal when the first threshold value is exceeded, and that outputs a cancellation command signal corresponding to the suppression signal when the manipulated variable exceeds the second threshold value; The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 4, wherein the hydraulic drive device is provided.

In addition to providing a target rotational speed instruction means for instructing the target rotational speed, the control device,
The engine target rotational speed corresponding to the instruction signal output from the target rotational speed instruction means is higher than an idle rotational speed that is a rotational speed for discharging a predetermined minimum flow rate from the main hydraulic pump, and When the flow rate capable of moving the work machine operated via the hydraulic actuator is in the vicinity of the rotational speed at which the main hydraulic pump is discharged and is equal to or higher than a predetermined rotational speed that is lower than the rotational speed, the control signal The hydraulic drive device for a construction machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising another processing means for performing processing that enables output.

Another processing means of the control device is
A signal generation unit that generates a drive signal that enables the output of the control signal when the engine target rotation speed corresponding to the instruction signal output from the target rotation speed instruction means is equal to or higher than the predetermined rotation speed; The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 6.

The hydraulic drive device for a construction machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the construction machine comprises a hydraulic excavator.