JP5489511B2

JP5489511B2 - 建設機械

Info

Publication number: JP5489511B2
Application number: JP2009090677A
Authority: JP
Inventors: 清紀井本; 隆明磯貝
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP2010242338A

Description

本発明は、建設機械に関し、詳しくは、ディーゼルエンジンで駆動される複数の油圧ポンプを備えた建設機械に関する。

建設機械などに設けられている油圧ユニットでは、一般に、搭載したディーゼルエンジンで複数の油圧ポンプを駆動するようにしている。このような油圧ユニットでは、油圧ポンプの必要動力がエンジン出力を超えないように油圧ポンプの出力を抑制する制御が行われている。しかしながら、夏場など、吸気温度が高いときにはエンジン出力が低下し、油圧ポンプの必要動力がエンジン出力を上回り、エンジンが停止してしまうことがある。

このため、大気温度を検出し、大気温度が一定の判定温度より低温のときは大気温度に影響されないポンプ出力トルク及びエンジン回転数を維持し、大気温度が判定温度より高温のときは大気温度と判定温度との間の温度偏差に応じて少なくともポンプ出力トルクを低下させる制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２６６８８１号公報

特許文献１に記載された制御方法は、大気温度の上昇に伴ってポンプ出力トルクを連続的に低下させるようにしているため、大気温度が上昇したときでもエンジン出力を効果的に利用できるという利点は有しているものの、大気温度だけではなく、エンジンの状態なども含めた複雑な処理手順を採用しているため、構成が複雑になり、コストアップを招くだけでなく、メンテナンスも面倒なものとなっていた。

そこで本発明は、簡単な構成で高温時のエンジンの負担を軽減することができる油圧ポンプの制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の建設機械は、ディーゼルエンジンによって駆動される複数の油圧ポンプを備え、該複数の油圧ポンプの吐出経路を方向制御弁を介して合流させた後に一つの負荷に圧油を供給する油圧経路を備えた建設機械において、外気温を測定する温度センサと、前記負荷に供給される油圧を測定する圧力センサとを設けるとともに、前記温度センサで測定した温度があらかじめ設定された設定温度以上になり、かつ、前記圧力センサで測定した圧力があらかじめ設定された設定圧力以上になったときに、前記負荷に圧油を供給する油圧ポンプの台数を少なくし、油圧ポンプの台数を少なくしたときにディーゼルエンジン出力に対してポンプ出力を低下させた設定とする制御手段を備えたことを特徴としている。

さらに、本発明の建設機械は、前記制御手段は、前記方向制御弁の少なくとも一つを負荷側から戻り側に切り替えることにより、前記負荷に圧油を供給する油圧ポンプの台数を少なくすることを特徴とし、また、前記制御手段は、前記圧力センサで測定した圧力があらかじめ設定された第２の設定圧力以上になったときに、油圧ポンプの圧油吐出量を減量することを特徴としている。

本発明の建設機械によれば、外気温が上昇し、かつ、負荷の油圧が上昇したときに、負荷に圧油を供給する油圧ポンプの台数を少なくするので、油圧ポンプを駆動するエンジンの負担を軽減することができる。また、簡単な機器及び電気回路の追加だけで実施可能あり、装置構成が複雑化することもない。

本発明の建設機械に搭載される油圧回路の一形態例を示す要部の油圧回路図である。制御部の電気回路の一形態例を示す要部の電気回路図である。吐出圧力と吐出流量との関係の一例を示す図である。

まず、図１に示すように、本形態例に示す建設機械、例えば杭打機に搭載される油圧回路１０は、左右一対のクローラ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ独立して駆動するための第１油圧ポンプ（Ｐ１）２１及び第２油圧ポンプ（Ｐ２）３１を備えるとともに、両油圧ポンプ２１，３１から供給される圧油により作動する一つの負荷である作業機械、例えばオーガ駆動装置１２を備えている。前記第１油圧ポンプ２１及び第２油圧ポンプ３１は、ディーゼルエンジン１３の駆動軸に直列に配置されており、さらに、両油圧ポンプ２１，３１より小容量のパイロット油圧ポンプ（Ｐ３）４１やオイルクーラ用油圧ポンプ４２、補助油圧ポンプ４３も、ディーゼルエンジン１３で駆動するように形成されている。

両油圧ポンプ２１，３１の吐出経路２２，３２には、オーガ駆動装置１２に供給する圧油を制御するためのオーガ用第１方向切換弁２３及びオーガ用第２方向切換弁３３と、クローラ１１Ｌ，１１Ｒに供給する圧油を制御するための右側クローラ用方向切換弁２４及び左側クローラ用方向切換弁３４とがそれぞれ設けられている。

右側クローラ用方向切換弁２４及び左側クローラ用方向切換弁３４は、図示しない走行用リモコン弁からの信号によって前進側及び後進側に切り替えられ、各クローラ１１Ｌ，１１Ｒにそれぞれ設けられている走行用油圧モータ１１ＬＭ、１１ＲＭに圧油を供給する。

オーガ用第１方向切換弁２３及びオーガ用第２方向切換弁３３は、オーガ回転制御制御弁１４によって正転方向及び逆転方向のパイロット油圧を制御することで作動し、オーガ用第１方向切換弁２３及びオーガ用第２方向切換弁３３を出た後に合流してオーガ駆動装置１２のオーガ駆動モータ１２Ｍに圧油を供給する。また、オーガ用第１方向切換弁２３及びオーガ用第２方向切換弁３３には、最大油圧を制御するためのリリーフ弁２３ａ，３３ａが設けられるとともに、一方のオーガ用第２方向切換弁３３の両側のパイロット油圧経路３５ａ，３５ｂには、オーガ回転制御制御弁１４からのパイロット油圧を、オーガ用第２方向切換弁３３に作用させる作用側Ｔと、パイロット油圧を遮断する遮断側Ｓとに切り替えるための電磁切換弁３６ａ，３６ｂがそれぞれ設けられている。

電磁切換弁３６ａ，３６ｂは、図２に示すリレー回路５０を有する制御手段によって流路が切り替えられる。このリレー回路５０には、外気温を測定する温度センサＴｓで測定した温度があらかじめ設定された設定温度以上になったときにＯＮとなる温度スイッチ５１と、前記オーガ駆動装置１２に供給される油圧を測定する圧力センサＰｓで測定した圧力があらかじめ設定された設定圧力以上になったときにＯＮとなる圧力スイッチ５２と、リレー本体５３とを直列に配置した検出回路５４を有するとともに、リレー本体５３が通電状態になったときに閉じる常開リレー接点５５と、前記電磁切換弁３６ａ，３６ｂを作用側Ｔから遮断側Ｓに切り替えるためのソレノイド５６ａ，５６ｂとを直列に配置した作動回路５７を有している。

このように形成された油圧回路１０及びリレー回路５０を備えた杭打機にて作業を杭打ち作業行うとき、外気温が前記設定温度より低く、オーガ駆動装置１２に供給される油圧が前記設定圧力より低い場合には、温度スイッチ５１及び圧力スイッチ５２が共にＯＦＦとなっており、リレー本体５３が非通電状態であるからソレノイド５６ａ，５６ｂが非作動状態であり、電磁切換弁３６ａ，３６ｂは、スプリングの作用によって図１に示す定常位置の作用側Ｔに保持されており、オーガ回転制御制御弁１４からのパイロット油圧でオーガ用第２方向切換弁３３を制御できる状態となっている。

図３に示すように、オーガ駆動装置１２のオーガ駆動モータ１２Ｍに供給される圧油の圧力と流量との関係は、外気温が前記設定温度より低いときには、温度スイッチ５１がＯＦＦとなっていることから、油圧の大小に関係なく電磁切換弁３６ａ，３６ｂは共に前記作用側Ｔにあり、オーガ回転制御制御弁１４の操作によってオーガ用第１方向切換弁２３及びオーガ用第２方向切換弁３３の双方が作動し、両油圧ポンプ２１，３１からオーガ駆動モータ１２Ｍに圧油が供給される。このように、油圧ポンプ２１，３１に同時に負荷が作用しているときの各油圧ポンプにおけるそれぞれの圧力と流量との関係は、直線Ａ，Ｂ，Ｃで示す関係となり、直線Ｂ，Ｃの範囲では、エンジン出力最大を使用している状態となっている。

外気温が上昇して温度センサＴｓで測定した温度があらかじめ設定された設定温度以上になると温度スイッチ５１がＯＮとなり、さらに、作業負荷によって圧力が前記設定圧力（Ｐ１）以上に上昇すると、圧力スイッチ５２がＯＮとなり、温度スイッチ５１及び圧力スイッチ５２が共にＯＮとなってリレー本体５３が通電状態になるため、常開リレー接点５５が閉じてソレノイド５６ａ，５６ｂが作動し、電磁切換弁３６ａ，３６ｂを作用側Ｔから遮断側Ｓに切り替え、オーガ回転制御制御弁１４からのパイロット油圧がオーガ用第２方向切換弁３３に作用しない状態となる。

オーガ用第２方向切換弁３３は、パイロット油圧が作用しない状態では、図１に示す中立位置にあることから、第２油圧ポンプ３１からの圧油は、オーガ用第２方向切換弁３３を素通りし、左側クローラ用方向切換弁３４を通過してオイルタンク１５に戻る状態となる。したがって、オーガ駆動モータ１２Ｍには、第１油圧ポンプ２１から吐出された圧油が供給される状態になる。

このときにオーガ駆動モータ１２Ｍに供給される圧油の圧力と流量との関係は、図３の直線Ａ，Ｄ，Ｅに示す状態となる。１台の油圧ポンプ２１の単独負荷時にエンジン最大出力を使用した場合は、図３の想像線Ｆに示す関係となるが、これに対し、本形態例では、第２の設定圧力以上ではポンプ出力を低下させて直線Ｅのように設定している。前述のように、外気温が設定温度以上になり、作業負荷によって設定圧力Ｐ１以上となったときに、図３において、両油圧ポンプ２１，３１の同時負荷時の直線Ｂ，Ｃから直線Ｄ，Ｅに切り換わることにより、高圧力運転時におけるディーゼルエンジン１３の負担を軽減することができ、高負荷時におけるディーゼルエンジン１３の運転に余裕を与えることができ、ディーゼルエンジン１３の停止を防止して作業の継続が図れる。

このように、温度センサ、圧力センサと簡単なリレー回路とを備えた制御手段と、外制御手段で作動する電磁切換弁とによって効果的な制御を行うことができるので、装置構成が複雑化することはなく、コストアップなどの問題が生じることはない。また、高温、高負荷時の制御により、オーガ駆動装置１２に供給される圧油の流量が減少してオーガの回転速度が低下するため、オーガによる掘削速度は遅くなるが、操作員の操作感覚は、通常の作業状態で比較的固い地盤を掘削するときの感覚と略同じ感覚で掘削作業を継続することができる。

なお、温度センサや圧力センサは、建設機械周辺の外気温や負荷に供給される油圧を測定することができれば、任意の位置に設けることができ、温度スイッチ，圧力スイッチを作動させることができれば任意の形式のセンサを用いることができる。また、本発明は、杭打機の他、クレーンなどの様々な建設機械に適用が可能であり、３台以上の油圧モータを使用した建設機械にも適用できる。

１０…油圧回路、１１Ｌ，１１Ｒ…クローラ、１１ＬＭ、１１ＲＭ…走行用油圧モータ、１２…オーガ駆動装置、１２Ｍ…オーガ駆動モータ、１３…ディーゼルエンジン、１４…オーガ回転制御制御弁、１５…オイルタンク、２１…第１油圧ポンプ（Ｐ１）、２２…吐出経路、２３…オーガ用第１方向切換弁、２３ａ…リリーフ弁、２４…右側クローラ用方向切換弁、３１…第２油圧ポンプ（Ｐ２）、３２…吐出経路、３３…オーガ用第２方向切換弁、３３ａ…リリーフ弁、３４…左側クローラ用方向切換弁、３５ａ，３５ｂ…パイロット油圧経路、３６ａ，３６ｂ…電磁切換弁、４１…パイロット油圧ポンプ（Ｐ３）、４２…オイルクーラ用油圧ポンプ、４３…補助油圧ポンプ、５０…リレー回路、５１…温度スイッチ、５２…圧力スイッチ、５３…リレー本体、５４…検出回路、５５…常開リレー接点、５６ａ，５６ｂ…ソレノイド、５７…作動回路、Ｓ…遮断側、Ｔ…作用側、Ｐｓ…圧力センサ、Ｔｓ…温度センサ

Claims

ディーゼルエンジンによって駆動される複数の油圧ポンプを備え、該複数の油圧ポンプの吐出経路を方向制御弁を介して合流させた後に一つの負荷に圧油を供給する油圧経路を備えた建設機械において、外気温を測定する温度センサと、前記負荷に供給される油圧を測定する圧力センサとを設けるとともに、前記温度センサで測定した温度があらかじめ設定された設定温度以上になり、かつ、前記圧力センサで測定した圧力があらかじめ設定された設定圧力以上になったときに、前記負荷に圧油を供給する油圧ポンプの台数を少なくし、油圧ポンプの台数を少なくしたときにディーゼルエンジン出力に対してポンプ出力を低下させた設定とする制御手段を備えたことを特徴とする建設機械。
前記制御手段は、前記方向制御弁の少なくとも一つを負荷側から戻り側に切り替えることにより、前記負荷に圧油を供給する油圧ポンプの台数を少なくすることを特徴とする請求項１記載の建設機械。
前記制御手段は、前記圧力センサで測定した圧力があらかじめ設定された第２の設定圧力以上になったときに、油圧ポンプの圧油吐出量を減量することを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械。