JP5064843B2 - 作業機ポンプの回転制御システム - Google Patents

Description

本発明は、作業機ポンプの回転制御システムに係り、特にダンプトラックの作業機ポンプの回転制御システムに関する。

従来、ダンプトラックでは、車体とボディ（ホイストまたはベッセルと称することもある）とを油圧式のホイストシリンダにて連結し、このホイストシリンダを伸縮させることでボディを上昇または下降させている。このホイストシリンダの伸縮動作は、作業機ポンプから供給される作動油をホイストバルブで切り換えることによって行われている（特許文献１）。

ところで、ボディを上昇させるために、ホイストシリンダのボトム側に大量の作動油を供給すると、その供給量が作動油タンクへの戻り量を大きく超えることになるため、作動油タンク内の油面が一気に下がり、作動油タンクの内圧が大幅に低下する。これにより、作業機ポンプでの吸込圧も大幅に低下してしまい、その度合いによっては、作業機ポンプ内でキャビテーションが発生して作業機ポンプが破損する可能性がある。特に、標高の高い所での作業においては、大気圧が低下することに伴い、作動油タンク内での圧力低下が顕著である。

そこで、キャビテーションの発生を防止するために、作動油タンクの内圧が低下することを想定し、ブリーザにより作動油タンク内を予め加圧しておいたり、また、コンプレッサ等のエア源から作動油タンク内にエアを送り込んで予め加圧したりしている。

特開平７−５２７０１号公報

しかしながら、ブリーザやコンプレッサによって作動油タンク内を加圧することは、作動油タンクに多大な負担がかかることになるため、作動油タンクを強化しなければならず、構造が複雑になるという問題がある。また、ブリーザを用いる場合、作業する場所の標高によっては、ブリーザのセット圧をその都度変更しなければならず、その手間がかかるという問題がある。さらに、作動油タンクの内圧を加圧するだけのために、コンプレッサ等のエア源を設置することは、製作コストやメンテナンスコストがかかるという問題がある。

本発明の目的は、簡易な構造の作動油タンクを用いることができるとともに、手間をかけることがなく、かつ低コストにて作業機ポンプ内のキャビテーションの発生を防止できる作業機ポンプの回転制御システムを提供することである。

本発明の請求項１に係る作業機ポンプの回転制御システムは、作業機ポンプの回転制御システムであって、前記作業機ポンプと、前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、前記油圧シリンダを伸縮させて前記作業機を操作する作業機レバーとを備え、前記コントローラには、前記作業機レバーからの操作信号を受信する信号受信手段と、前記信号受信手段による前記操作信号の受信に基づき前記作業機ポンプの許容回転数から得られたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る作業機ポンプの回転制御システムは、作業機ポンプの回転制御システムであって、前記作業機ポンプと、前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、前記作業機が所定の位置にあるか否かを検出する位置センサとを備え、前記コントローラには、前記位置センサからの検出信号を受信する信号受信手段と、前記信号受信手段による前記検出信号の受信に基づき前記作業機ポンプの許容回転数から得られたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る作業機ポンプの回転制御システムは、作業機ポンプの回転制御システムであって、前記作業機ポンプと、前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、前記作業機の動作位置を計測するポテンショメータとを備え、前記コントローラには、前記ポテンショメータからの位置計測信号に基づいて決められる前記作業機ポンプの許容回転数に応じたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る作業機ポンプの回転制御システムは、作業機ポンプの回転制御システムであって、前記作業機ポンプと、前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、前記作動油タンクの油面位置を計測する油面センサとを備え、前記コントローラには、前記油面センサからの油面位置計測信号に基づいて決められる前記作業機ポンプの許容回転数に応じたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る作業機ポンプの回転制御システムは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の作業機ポンプの回転制御システムにおいて、大気圧を測定する大気圧センサおよび／または前記作動油の温度を計測する油温センサを備え、前記コントローラは、前記大気圧センサおよび／または油温センサで計測された大気圧および／または油温に基づいて前記許容回転数を決定することを特徴とする。

以上において、請求項１〜請求項４の発明によれば、油圧シリンダが動作すると、コントローラが作業機ポンプをキャビテーションが発生しない許容回転数に制御するため、作業機ポンプ内でのキャビテーションの発生を確実に防止できる。そうすると、従来のようにブリーザにより作動油タンク内を予め加圧しておいたり、また、コンプレッサ等のエア源から作動油タンク内にエアを送り込んで予め加圧したりする必要がない。つまり、作動油タンクの強化が不要になるうえ、ブリーザのセット圧を変更する手間を省け、さらにコンプレッサ等のエア源の設置するコストをも削減できる。よって、本発明の目的を達成できる。

また、請求項１および請求項２の発明によれば、作業機レバーの操作状況を監視したり、または位置センサにより作業機が所定位置にあるかを監視したりするため、作業機レバーや位置センサからの信号受信により、油圧シリンダが動作したことを簡易な構成で確実に判断できる。

請求項３の発明によれば、ポテンショメータにより作業機の動作位置を逐一計測するため、その動作位置に応じた適切な許容回転数を設定しておくことにより、回転数制御を緻密にでき、作業機の作業効率を上げることができる。例えば、油圧シリンダが伸びて作業機が動作し始めると、作動油が油圧シリンダに供給されて作動油タンク内の液面が下がり、作業機ポンプの吸込圧が徐々に低下してキャビテーションが発生しやすくなる。これに対して、油圧シリンダが縮んで作業機が元の位置に戻ろうとすると、作動油タンク内での液面が上がって、作業機ポンプでの吸込圧が徐々に回復する。すなわち、作業機の位置により、吸込圧が変動するのであるから、吸込圧が十分に大きい位置に作業機がある時には、比較的高速で制御し、反対に吸込圧が低くなるような位置に作業機が位置している時には、比較的低速で制御すればよく、こうすることで作業機の動きに無駄がなくなり、作業効率が向上する。

請求項４の発明によれば、作動油タンクの油面の高さを計測することにより、吸込圧センサや吐出圧センサを設けることがなく、吸込圧を演算でき、この吸込圧に基づいて許容回転数を決定できる。

請求項５の発明によれば、大気圧や作動油の油温の変化に基づいても、コントローラは作業機ポンプの許容回転数を決定することにより、さらに緻密に回転数を制御できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降で、以下に説明する第１実施形態での構成と同じか、または、同様な機能を有する構成には同一符号を付し、その説明を簡単にあるいは省略する。

〔第１実施形態〕
図１から図３には、本発明に係る作業機ポンプの回転制御システムの第１実施形態が示されている。図１は、作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図である。本システムは、ダンプトラックに設けられたボディ５を昇降操作させた際に作業機ポンプ３の回転数を制御し、よって作業機ポンプ３内でのキャビテーションの発生を防止するものである。
なお、本実施形態の作業機ポンプ３は定容量型を想定しているが、本発明のポンプとしては、可変容量型であってもよい。

図１において、ダンプトラックの車体１は、エンジン２と、このエンジン２によって駆動される作業機ポンプ３と、作業機ポンプ３により引き込まれる作動油を貯留するための作動油タンク４とを備えている。車体１の後方には、昇降自在なボディ５が設けられている。このボディ５と車体１とは左右一対の油圧シリンダとしてのホイストシリンダ６で連結されている。エンジン２によって駆動される作業機ポンプ３からホイストシリンダ６への作動油の供給、またはホイストシリンダ６から作動油タンク４への作動油の戻しは、切替弁であるホイストバルブ７によって切り替えられる。また、車体１には、ボディ５を昇降操作するための作業機レバーとしてのダンプレバー８が設けられている。ダンプレバー８からは、上昇操作および下降操作に応じた操作信号がコントローラ９に出力され、この操作信号に基づいてコントローラ９からは、ホイストバルブ７へ切替信号が出力される。
ここで、ボディ５およびホイストシリンダ６を含んで本発明に係る作業機が構成されている。

図２は、本システムのブロック図であり、図３は、回転制御時のフローチャートである。
図２において、コントローラ９には、ダンプレバー８からの操作信号を受信する信号受信手段２１と、作業機ポンプ３の許容回転数のデータを記憶しているデータ記憶部３２と、データ記憶部３２のデータを読み出し、作業機ポンプ３の許容回転数に応じたエンジン２の回転数を演算するエンジン回転数演算手段２３と、エンジン回転数演算手段２３により演算されたエンジン回転数によって燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段２４とが設けられている。

このうち信号受信手段２１は、オペレータがダンプレバー８を上昇操作したという操作信号を受信した際にのみ、回転数演算手段２３へ信号を送信するものである。ダンプレバー８を下降操作したときには、ホイストシリンダ６が縮まる状況にあり、ホイストシリンダ６のボトム側より大量の作動油が作動油タンク４に戻るため、作動油タンク４の油面が低下することがなく、タンク内圧も低下することがない。そのため、作業機ポンプ３の回転数をキャビテーション防止を目的としてより低い許容回転数で制御する必要はない。

データ記憶部３２に予め保存されている作業機ポンプ３の許容回転数のデータは、作動油タンク４内での液面レベルが下がり、内圧が最も下がった場合であっても、作業機ポンプ３内にキャビテーションが発生しない低速側の回転数、および作動油タンク４内での液面レベルが十分に高く、内圧が十分に高い場合の高速側の回転数であり、作業機ポンプ３の容量等に応じてそれぞれ略一義的に決定される値である。また、この許容回転数は高地での作業の場合、大気圧が下がることを考慮してより低い値が設定される。さらに、大気圧に応じた許容回転数や、作動油の温度に応じた許容回転数が複数記憶されており、それらに応じて適切な許容回転数が決定されるようにしてもよい。

以下、図３を参照し、本システムを利用した場合のコントローラ９のフローを説明する。
オペレータがダンプレバー８を操作することにより、上昇操作および下降操作に応じた操作信号がコントローラ９の信号受信手段２１へ送信されると、信号受信手段２１は、この操作信号が上昇信号であるか下降信号であるかの判断を行う（Ｓ１）。ボディ５を上昇させる操作信号である場合、エンジン回転数演算手段２３がデータ記憶部３２に予め保存しておいた低速側の許容回転数を読み出す（Ｓ２）。エンジン回転数演算手段２３が、データ記憶部３２から読み出した許容回転数を参照し、作業機ポンプ３を許容回転数で駆動するためのエンジン回転数を演算する（Ｓ３）。

その後、燃料噴射量制御手段２４は、算出されたエンジン回転数に応じて燃料噴射量を演算し（Ｓ４）、エンジン２に設けられた図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ５）。一方、ダンプレバー８の操作が下降信号に変更された場合や、ダンプレバー８が停止位置に変更されて操作信号の出力がなくなった場合には、低速側の許容回転数でエンジン２を回転させる必要がないため、エンジン回転数演算手段２３が高速側の許容回転数を読み出し（Ｓ６）、以下、Ｓ３〜Ｓ５に基づいてエンジン２の回転数制御を行う。

以上により、ボディ５が上昇している間は常にエンジン２で駆動される作業機ポンプ３が低速側の許容回転数に維持されるので、作動油タンク４内の圧力が著しく低下し、作業機ポンプ３での作動油の吸込圧が低下した場合でも、キャビテーションの発生を確実に防止できる。また、高地作業においては、許容回転数をより低い値に設定するか、大気圧に応じたより低い値を選択するようしておけばよく、高地でのキャビテーションの発生も良好に防止できる。

〔第２実施形態〕
図４から図６には、本発明に係る作業機ポンプの回転制御システムの第２実施形態が示されている。図４は、本実施形態の作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図を示すものである。本実施形態では、位置センサとしての着座センサ１７によりボディ５の昇降を検知する。着座センサ１７は、ボディ５が着座した場合に着座信号を送信するが、ボディ５が上昇した場合には、着座信号を送信しないように構成されている。

図４において、ダンプトラックの車体１は、ボディ５が下降して、着座する部分に着座センサ１７を備えている。したがって、図５に示すコントローラ９の信号受信手段２１には、ボディ５が着座している間に着座センサ１７からの着座信号が入力されるようになっている。他の構成は、第１実施形態と同様である。

データ記憶部３２に予め保存されている作業機ポンプ３の許容回転数のデータは、第１実施形態と同様に作動油タンク４の内圧が最も下がった場合（ボディ５の最大上げ時）であっても、作業機ポンプ３内にキャビテーションが発生しない低速側の許容回転数と、作動油タンク４の内圧が十分高い場合（ボディ５の着座時）での作業機ポンプ３内にキャビテーションの発生しない高速側の許容回転数が予め保存されている。

以下、図６を参照し、本システムを利用した場合のコントローラ９のフローを説明する。
ボディ５が着座しているか否かを着座センサ１７が検知する。着座している場合には検出信号を出力し、着座していない場合には検出信号は出力しない。信号受信手段２１では検出信号を受信しているか否かを判断する（Ｓ１１）。受信していない場合には、ボディ５は上昇しているため、エンジン回転数演算手段２３がデータ記憶部３２から低速側の許容回転数を読み出す（Ｓ１２）。エンジン回転数演算手段２３が、作業機ポンプ３を許容回転数で駆動するためのエンジン回転数を演算する（Ｓ１３）。その後、燃料噴射量制御手段２４は、燃料噴射量を演算し（Ｓ１４）、図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ１５）。反対に、信号受信手段２１が検出信号を受信していない場合には、エンジン回転数演算手段２３がデータ記憶部３２から高速側の許容回転数を読み出し（Ｓ１６）、以下、Ｓ１３〜Ｓ１５に基づいてエンジン２の回転数制御を行う。

このような第２実施形態においても、作業機ポンプ３の回転数を良好に制御でき、第１実施形態と同様の効果を達成することができる。ただし、本実施形態では、上昇途中でボディ５が停止している場合でも、作動油タンク４の液面が低いことから、キャビテーションの発生を防止するために、作業機ポンプ３の回転数は、低速側の許容回転数に維持される。

〔第３実施形態〕
図７から図９には、本発明に係る作業機ポンプの回転制御システムの第３実施形態が示されている。図７は、本実施形態の作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図を示すものである。本実施形態では、ポテンショメータ１０によりボディ５の傾斜位置を逐一計測し、ボディ５が上昇していると判断した場合には、作業機ポンプ３の回転数をコントローラ９によって制御するように構成されている。

図７において、ダンプトラックの車体１は、ボディ５と車体１との連結部分にボディ５の傾斜位置を計測するポテンショメータ１０を備えている。したがって、図８に示すコントローラ９の信号受信手段２１には、ポテンショメータ１０からの位置計測信号が逐一入力される。他の構成は、第１実施形態と同様である。

より具体的に、信号受信手段２１は、ポテンショメータ１０からの位置計測信号を受信すると、位置演算手段２２へ信号を出力することでボディ５の位置を演算する。
データ記憶部３２には、ボディ５の位置に応じて決定される作業機ポンプ３の許容回転数のマップＭ１が予め保存されている。つまり、位置演算手段２２によって演算されたボディ５の位置から許容回転数を演算することで、ボディ５の位置に応じて回転数を容易に制御できる。

以下、図９を参照し、本システムを利用した場合のコントローラ９のフローを説明する。
ポテンショメータ１０はボディ５の傾斜角を計測し、計測した位置計測信号をコントローラ９の信号受信手段２１へ送信する。信号受信手段２１はその信号を受信すると（Ｓ２１）、位置演算手段２２がボディ５の位置を演算する（Ｓ２２）。エンジン回転数演算手段２３は、ボディ５の位置に応じて決定される許容回転数のマップＭ１を参照し、データ記憶部３２からボディ位置に応じた許容回転数を読み出す（Ｓ２３）。エンジン回転数演算手段２３は、読み出された許容回転数に応じたエンジン回転数を演算する（Ｓ２４）。その後、燃料噴射量制御手段２４は、算出されたエンジン回転数に応じて燃料噴射量を演算し（Ｓ２５）、図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ２６）。そうすると、エンジン２は常に、ボディ位置に応じて決められた許容回転数で作業機ポンプ３を駆動することになる。

このような第３実施形態においても、作業機ポンプ３の回転数を良好に制御でき、第１実施形態と同様の効果を達成することができる。加えて、本実施形態では、ボディ５の位置によって変動する吸込圧に応じて回転数を制御するので、第１実施形態および第２実施形態での回転数制御より緻密に制御できる。また、ボディ５の位置が低い間は、作業機ポンプ３の回転数を大きく下げる必要がないから、ボディ５を迅速に上昇させることができ、作業効率を向上させることができる。

〔第４実施形態〕
図１０から図１２に示す第４実施形態であって参考例では、作業機ポンプ３の吐出圧の変化、さらには作動油の油温に応じて作業機ポンプ３の回転数を制御するように構成されている。本実施形態は本発明の参考例に係るものである。

したがって、図１０において、ダンプトラックの車体１には、作動油タンク４内の作動油の温度を計測する油温センサ１３と、作業機ポンプ３から作動油を吐出側の配管部に吐出圧を計測する吐出圧センサ１４とが設けられている。

図１１に示すブロック図において、本実施形態の信号受信手段２１は、油温センサ１３から送信された油温計測信号、および吐出圧センサ１４から送信された吐出圧計測信号を受信するようになっている。信号受信手段２１は、油温センサ１３、および吐出圧センサ１４から信号を受信し、圧力変換演算手段２６へ信号を送信する。
圧力変換演算手段２６は、信号受信手段２１から吐出圧計測信号を受信すると、その信号に応じて吸込圧を演算する。

一方、データ記憶部３２には、吐出圧を吸込圧へ変換するためのマップＭ３１が予め保存されている。さらに吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる作業機ポンプ３の許容回転数のマップＭ２１が保存されている。つまり、本実施形態では、吐出圧に応じてキャビテーションの発生を確実に防止できる回転数をより正確に算出できる。

以下、図１２を参照し、本システムを利用した場合のフローを説明する。
油温センサ１３は作動油タンク４内の油温を計測し、また吐出圧センサ１４は作業機ポンプ３の吐出部の圧力を計測すると、油温計測信号と吐出圧計測信号をコントローラ９へ送信し、信号受信手段２１はその信号を受信する（Ｓ３１）。圧力変換演算手段２６は、信号受信手段２１から吐出圧計測信号を受信すると、データ記憶部３２から吐出圧を吸込圧へ変換するためのマップＭ３１を読み出し、吸込圧を演算する（Ｓ３２）。エンジン回転数演算手段２３は、演算された吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる許容回転数のマップＭ２１を参照して、作業機ポンプ３の許容回転数を読み出し（Ｓ３３）、エンジン回転数を演算する（Ｓ３４）。その後、燃料噴射量制御手段２４は、算出されたエンジン回転数に応じて燃料噴射量を演算する（Ｓ３５）。エンジン２に設けられた図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ３６）。そうすると、エンジン２は、作業機ポンプ３を許容回転数で駆動することになる。

このような第４実施形態においても、作業機ポンプ３の回転数を制御する第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、ダンプトラックの場合、ホイストシリンダ６の伸び動作の開始時や、ボディ５が上がり切った状態では、吐出圧が一時的に大きくなるのであるが、本実施形態では、作業機ポンプ３の吐出圧に応じた許容回転数が決定されるため、そのような吐出圧の急な変動をも確実に判断して、その吐出圧に見合ったより低い許容回転数を決定でき、キャビテーションをより確実に防止できる。

〔第５実施形態〕
図１３から図１５に示す第５実施形態であって参考例では、作業機ポンプ３の吐出圧を計測して回転数を制御するのではなく、作業機ポンプ３の吸込圧を計測して作業機ポンプ３の回転数を制御するように構成されている。本実施形態は本発明の参考例に係るものである。

したがって、図１３において、ダンプトラックの車体１には、作動油タンク４内の作動油の温度を計測する油温センサ１３の他、作業機ポンプ３から作動油を吸込側の配管部に吸込圧を計測する吸込圧センサ１５が設けられている。

図１４に示すブロック図において、本実施形態の信号受信手段２１は、油温センサ１３から送信されたタンク内作動油の油温計測信号、および吸込圧センサ１５から送信された作業機ポンプ３の吸込圧計測信号を受信するようになっている。本実施形態では、作業機ポンプ３の吸込圧が計測できることで、第４実施形態にあるような圧力変換演算手段２６が必要となくなるため、コントローラ９内の構造を簡素化することができる。

具体的に、信号受信手段２１は、油温センサ１３、および吸込圧センサ１５から信号を受信する。
一方、データ記憶部３２には、吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる作業機ポンプ３の許容回転数のマップＭ２１が保存されている。つまり、本実施形態では、吸込圧からキャビテーションの発生を確実に防止できる回転数を直接的に算出できるのである。

以下、図１５を参照し、本システムを利用した場合のフローを説明する。
油温センサ１３は作動油の油温を計測し、また吸込圧センサ１５は作業機ポンプ３の吸込部の圧力を計測すると、油温計測信号と吸込圧計測信号をコントローラ９へ送信し、信号受信手段２１はその信号を受信する（Ｓ４１）。エンジン回転数演算手段２３は、演算された吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる許容回転数のマップＭ２１を参照して作業機ポンプ３の許容回転数を読み出し（Ｓ４２）、エンジン回転数を演算する（Ｓ４３）。その後、燃料噴射量制御手段２４は、算出されたエンジン回転数に応じて燃料噴射量を演算する（Ｓ４４）。エンジン２に設けられた図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ４５）。そうすると、エンジン２は、作業機ポンプ３を許容回転数で駆動することになる。

このような第５実施形態においても、作業機ポンプ３の回転数を制御する第１実施形態、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。

〔第６実施形態〕
図１６から図１８に示す第６実施形態では、大気圧、作動油温度、および作動油タンク４の油面の高さを計測して、作業機ポンプ３の吸込圧を演算し、作業機ポンプ３の回転数を制御するように構成されている。

したがって、図１６において、ダンプトラックの車体１には、作業現場の大気圧を計測する大気圧センサ１１と、作動油タンク４内の作動油の温度を計測する油温センサ１３と、作動油タンク４の油面位置を計測する油面センサ１６とが設けられている。

図１７に示すブロック図において、本実施形態の信号受信手段２１は、大気圧センサ１１から送信された大気圧計測信号、油温センサ１３から送信されたタンク内作動油の油温計測信号、および油面センサ１６から送信された作動油タンク４の油面位置計測信号を受信するようになっている。

具体的に、信号受信手段２１は、大気圧センサ１１、油温センサ１３、および油面センサ１６から信号を受信する。
一方、データ記憶部３２には、油面位置によって決まる吸込圧のマップＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３・・・が大気圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・ごとに予め保存されており、さらに吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる作業機ポンプ３の許容回転数のマップＭ２１が保存されている。

以下、図１８を参照し、本システムを利用した場合のフローを説明する。
大気圧センサ１１は作業現場の大気圧を計測し、油温センサ１３は作動油の油温を計測し、また油面センサ１６は作動油タンク４の油面位置を計測すると、油温計測信号と吸込圧計測信号と油面位置計測信号とをコントローラ９へ送信し、信号受信手段２１はそれらの信号を受信する（Ｓ５１）。エンジン回転数演算手段２３は、大気圧センサ１１からの大気圧信号に応じた大気圧をデータ記憶部３２に記憶された大気圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・のうちから選択し、いずれかのマップＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３・・・を読み出す。そして、エンジン回転数演算手段２３は、選択されたマップＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４３・・・と、油面センサ１６から受信した油面位置計測信号に応じた油面位置により吸込圧を決める。そうすると、エンジン回転数演算手段２３は、吸込圧と油温Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３・・・とによって決まる許容回転数のマップＭ２１を参照して、作業機ポンプ３の許容回転数を読み出し（Ｓ５２）、エンジン回転数を演算する（Ｓ５３）。次いで、燃料噴射量制御手段２４は、算出されたエンジン回転数に応じて燃料噴射量を演算し（Ｓ５４）、エンジン２に設けられた図示しない燃料噴射装置に信号を出力する（Ｓ５５）。これにより、エンジン２は、作業機ポンプ３を許容回転数で駆動することになる。

このような第６実施形態においても、作業機ポンプ３の回転数を制御する第１実施形態、第４実施形態と同様の効果を奏することができる。また、油面センサ１６を使用することで、システム構成上、吐出圧センサや吸込圧センサを設けるスペースが無くても、油面位置から作業機ポンプ３の吸込圧を演算でき、キャビテーションの発生を防止用の回転数をより正確に算出できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれるものである。

例えば、本発明は、ダンプトラック以外にもホイールローダや油圧ショベルなどの建設機械にも用いることができる。この場合、作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダとしては、チルドシリンダ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ等である。

また、図１９に示すように前記第３実施形態の構成に加えて大気圧センサ１１により大気圧の変化や、油温センサ１３により油温の変化に応じても作業機ポンプ３の回転数を制御するようにしてもよい。つまり、位置演算手段２２によって演算されたボディ５の位置から、タンク内圧演算手段２５により作動油タンク４の内圧を演算することで、その内圧に応じた吸込圧を演算し、吸込圧に応じた油温別の許容回転数を演算することもできる。

さらに、前記第４実施形態では、マップＭ３１により吐出圧から吸込圧を演算し、この吸込圧からＭ２１を用いて許容回転数を算出していたが、吐出圧から直接許容回転数を算出できるマップを用いてもよい。同様に、前記第６実施形態の変形例として、作動油タンク４の液面レベルから直接許容回転数を算出できるマップを用いることも可能である。

本発明は、油圧ポンプからの作動油で駆動される作業機を有し、かつ作動油タンクの内圧が著しく変化するような各種の建設機械や輸送機械等に好適に利用できる。

本発明の第１実施形態に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第１実施形態に係るブロック図。 本発明の第１実施形態を利用した場合のフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第２実施形態に係るブロック図。 本発明の第２実施形態を利用した場合のフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第３実施形態に係るブロック図。 本発明の第３実施形態を利用した場合のフローチャート。 本発明の第４実施形態であって参考例に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第４実施形態であって参考例に係るブロック図。 本発明の第４実施形態であって参考例を利用した場合のフローチャート。 本発明の第５実施形態であって参考例に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第５実施形態であって参考例に係るブロック図。 本発明の第５実施形態であって参考例を利用した場合のフローチャート。 本発明の第６実施形態に係る作業機ポンプの回転制御システムの油圧回路の概略図。 本発明の第６実施形態に係るブロック図。 本発明の第６実施形態を利用した場合のフローチャート。 本発明の変形例に係るブロック図。

符号の説明

２…エンジン、３…作業機ポンプ、５…ボディ、６…油圧シリンダであるホイストシリンダ、８…作業機レバーであるダンプレバー、９…コントローラ、１０…ポテンショメータ、１１…大気圧センサ、１３…油温センサ、１４…吐出圧センサ、１５…吸込圧センサ、１６…油面センサ、２１…信号受信手段、２２…位置演算手段、２３…エンジン回転数演算手段、３２…データ記憶部。

Claims (5)

1. 作業機ポンプの回転制御システムであって、
   前記作業機ポンプと、
   前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、
   前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、
   前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、
   前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、
   前記油圧シリンダを伸縮させて前記作業機を操作する作業機レバーとを備え、
   前記コントローラには、
   前記作業機レバーからの操作信号を受信する信号受信手段と、
   前記信号受信手段による前記操作信号の受信に基づき前記作業機ポンプの許容回転数から得られたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられている
   ことを特徴とする作業機ポンプの回転制御システム。
2. 作業機ポンプの回転制御システムであって、
   前記作業機ポンプと、
   前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、
   前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、
   前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、
   前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、
   前記作業機が所定の位置にあるか否かを検出する位置センサとを備え、
   前記コントローラには、
   前記位置センサからの検出信号を受信する信号受信手段と、
   前記信号受信手段による前記検出信号の受信に基づき前記作業機ポンプの許容回転数から得られたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられている
   ことを特徴とする作業機ポンプの回転制御システム。
3. 作業機ポンプの回転制御システムであって、
   前記作業機ポンプと、
   前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、
   前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、
   前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、
   前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、
   前記作業機の動作位置を計測するポテンショメータとを備え、
   前記コントローラには、
   前記ポテンショメータからの位置計測信号に基づいて決められる前記作業機ポンプの許容回転数に応じたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられている
   ことを特徴とする作業機ポンプの回転制御システム。
4. 作業機ポンプの回転制御システムであって、
   前記作業機ポンプと、
   前記作業機ポンプを駆動するエンジンと、
   前記作業機ポンプからの作動油で伸縮する油圧シリンダによって駆動される作業機と、
   前記作業機ポンプに供給する作動油を貯留し、かつ前記油圧シリンダから作動油が戻るように構成された作動油タンクと、
   前記油圧シリンダの動作時に前記作業機ポンプの回転数を予め設定されたキャビテーション発生防止用の許容回転数に制御するコントローラと、
   前記作動油タンクの油面位置を計測する油面センサとを備え、
   前記コントローラには、
   前記油面センサからの油面位置計測信号に基づいて決められる前記作業機ポンプの許容回転数に応じたエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン回転数演算手段により演算されたエンジン回転数により燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とが設けられている
   ことを特徴とする作業機ポンプの回転制御システム。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の作業機ポンプの回転制御システムにおいて、
   大気圧を測定する大気圧センサおよび／または前記作動油の温度を計測する油温センサを備え、
   前記コントローラは、前記大気圧センサおよび／または油温センサで計測された大気圧および／または油温に基づいて前記許容回転数を決定する
   ことを特徴とする作業機ポンプの回転制御システム。

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