JP7107905B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は油圧ショベル等の作業機械に関する。

油圧ショベル等の作業機械はエンジンを備え、このエンジンにより油圧ポンプを駆動し、複数のアクチュエータを駆動することで、所望の作業を行っている。エンジンは、他の車両に搭載されるエンジンと同様、オイルパンから吸い上げたエンジンオイルをエンジン内に循環させ、エンジン内の各潤滑部（例えば摺動部や回転部）に供給するエンジンオイル供給装置を備えている。

また、油圧ショベル等の作業機械は、エンジンの目標回転数の指示するエンジンコントロールダイヤルを備え、エンジンは、エンジンコントロールダイヤルにより指示された目標回転数に応じた燃料を噴射し、エンジン回転数を制御する。

このようなエンジンオイル供給装置とエンジンコントロールダイヤルを備えた作業機械において、特許文献１は、エンジンオイル供給装置にエンジンオイルの圧力を検出する圧力センサを設け、キースイッチのＯＮ操作によるエンジンの始動時に、圧力センサによって検出されたエンジンオイルの圧力が所定の値に達していないとき、エンジン回転数がエンジンコントロールダイヤルによって指示された回転数まで急上昇しないよう、エンジン回転数を制限回転速度以下に制御するエンジン保護装置を開示している。

特開平７－５４６０８号公報

エンジンオイル供給装置はオイルポンプを備え、このオイルポンプによりエンジンオイルパン内のエンジンオイルを吸い上げ、摺動部及び回転部などのエンジン内の各潤滑部の潤滑を行う。このとき、オイルポンプにより吸い上げられたエンジンオイルはオイルストレーナを介してエンジンギャラリに送られ、摺動部や回転部に供給される。

ところで、油圧ショベルが傾斜した地面に位置し、油圧ショベルの車体が傾斜するとき、エンジンも傾斜する。エンジンが傾斜すると、オイルストレーナも傾斜する。このとき、オイルストレーナの傾斜角によってオイルポンプがエンジンオイルを吸い上げるときの立ち上がり時間が長くなる。このためエンジンの始動後、エンジンオイル供給装置によりエンジンオイルがエンジン内の摺動部や回転部などの各潤滑部に行き渡る時間も長くなり、エンジンオイルが各潤滑部に行き渡る前にエンジンの回転数が急上昇すると、各潤滑部に高負荷が作用し、各潤滑部を傷付けてしまう可能性がある。

特許文献１は、エンジンに油圧センサを１つ取り付け、エンジンオイルの立ち上がりの圧力を監視し、エンジンオイルの圧力が十分に上昇していない状態ではエンジン回転数を制限するよう制御している。

しかし、エンジンが傾斜している場合は、オイルストレーナだけでなく、エンジンのオイルギャラリ及びオイルギャラリからエンジンオイルを摺動部や回転部へ供給する管路も傾く。このため、エンジンの傾斜角度によっては、摺動部及び回転部にエンジンオイルが行き渡る時間（エンジンオイル供給時間）に差異が生じる。このような時間の差異に対して特許文献１の手法で対応するためには、摺動部毎或いは回転部毎に圧力センサを取り付けることが必要となり、多数の圧力センサを取付けなければならなくなる。

また、エンジンが傾斜している場合にエンジンオイル供給時間が最も長くなる潤滑部を基準にしてエンジンオイルが立ち上がる最大時間を設定し、エンジンが始動してからその最大時間の経過後までエンジン回転数を制限することが考えられるが、その場合は、作業機械が平地に位置しエンジンが傾いていない場合、或いはエンジンの傾きが小さい場合は、不要であるにも係わらずその最大時間の間、エンジン回転数が制限され、オペレータによっては不便を感じ、利便性が低下する。

本発明の目的は、作業機械が位置する地面が傾斜し、エンジンが傾斜した状態でエンジンを始動した場合でも、エンジンオイルがエンジン内の各潤滑部に行き渡るまで各潤滑部に高負荷が作用せず、確実にエンジンを保護することができ、しかも作業機械が平地に位置しエンジンが傾いていない場合やエンジンの傾きが小さい場合は、不要な制限をかけることなくエンジンを始動することができ、利便性の高い作業機械を提供することである。

このような課題を解決するため、本発明は、車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記エンジンを始動するキースイッチとを備え、前記エンジンは、オイルパンからエンジンオイルを吸い上げてエンジン内に循環させ、前記エンジン内の各潤滑部に前記エンジンオイルを供給するエンジンオイル供給装置を備えた作業機械において、前記車体の傾斜角を検出する傾斜角センサと、コントローラとを備え、前記コントローラには、前記車体の傾斜角が潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに不利であるときはエンジン保護制御時間が長くなり、前記車体の傾斜角が潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに有利であるときは前記エンジン保護制御時間が短くなるように予め設定した車体の傾斜角とエンジン保護制御時間との関係が記憶されており、前記コントローラは、前記キースイッチのＯＮ操作により前記エンジンを始動するとき、前記予め設定した車体の傾斜角とエンジン保護制御時間との関係に基づいて、前記傾斜角センサによって検出された前記車体の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間を算出し、前記エンジン保護制御時間の間、前記エンジン内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御を行うものとする。

このようにキースイッチのＯＮ操作によりエンジンを始動するとき、傾斜角センサによって検出された車体の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間を算出し、このエンジン保護制御時間の間、エンジン内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御を行うことにより、作業機械が位置する地面が傾斜し、エンジンが傾斜した状態でエンジンを始動した場合でも、エンジンオイルがエンジン内の各潤滑部に行き渡るまで各潤滑部に高負荷が作用せず、確実にエンジンを保護することができ、しかも作業機械が平地に位置しエンジンが傾いていない場合やエンジンの傾きが小さい場合は、不要な制限をかけることなくエンジンを始動することができ、利便性を損なうことなくエンジンを保護することができる。

本発明によれば、作業機械が位置する地面が傾斜し、エンジンが傾斜した状態でエンジンを始動した場合でも、エンジンオイルがエンジン内の各潤滑部に行き渡るまで各潤滑部に高負荷が作用せず、確実にエンジンを保護することができ、しかも作業機械が平地に位置しエンジンが傾いていない場合やエンジンの傾きが小さい場合は、不要な制限をかけることなくエンジンを始動することができ、利便性を損なうことなくエンジンを保護することができる。

油圧ショベルの外観を示す図である。 第１の実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧システムの概略図である。 エンジンに備えられるエンジンオイル供給装置の概略図である。 第１の実施の形態におけるエンジン始動時のエンジン保護制御機能を備えたエンジン回転数制御システムの構成を示す図である。 第１の実施の形態におけるコントローラの処理機能の詳細を示すフローチャートである。 予め設定した車体の傾斜角とエンジン保護制御時間との関係を示す図である。 エンジンが傾斜しているときのエンジンの始動後の経過時間とエンジンの目標回転数との関係の一例を示す図である。 第２の実施の形態におけるエンジン始動時のエンジン保護制御機能を備えたエンジン回転数制御システムの構成を示す図である。 第２の実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧システムのポンプ部分の詳細を示す図である。 第２の実施の形態におけるコントローラの処理機能の詳細を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における油圧ポンプの最大吸収トルクの信号がポンプトルク制限電磁弁に出力されたときの油圧ポンプの最大吸収トルクの変化を示す図である。 エンジンが傾斜しているときのエンジンの始動後の経過時間と油圧ポンプの最大吸収トルクとの関係の一例を示す、図７と同様な図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

＜第１の実施の形態＞
まず、本発明の第１の実施の形態に係わる作業機械を、油圧ショベルを例にとり説明する。なお、本発明は油圧ショベルに限らず、エンジンオイル供給装置やエンジンコントロールダイヤルを備えた作業機械であれば、ダンプトラック、ホイールローダ、ブルドーザ、フォークリフト、クレーンなどのその他の作業機械にも適用可能である。

図１は油圧ショベルの外観を示す図である。

図１において、作業機械としてよく知られている油圧ショベル３００は、下部走行体３０１と、下部走行体３０１上に旋回可能に搭載された上部旋回体３０２と、上部旋回体３０２の前部に俯仰可能に取り付けられたフロント作業機３０３とを有している。本実施の形態において、上部旋回体３０２は油圧ショベル３００の車体を構成している。

下部走行体３０１は、左右の走行モータ（油圧モータ）３ａ，３ｂの回転により左右の履帯３１３，３１４を駆動することによって走行を行う。上部旋回体３０２は下部走行体３０１に対して、旋回装置に備えられた旋回モータ（油圧モータ）３ｃの回転によって旋回可能である。

上部旋回体３０２は運転室を形成するキャビン３１８を備え、キャビン３１８内にオペレータが着座する運転席やオペレータが操作する操作装置５ａ～５ｆ（図２参照）などが配置されている。また、車体である上部旋回体３０２には、エンジン１（図２参照）や油圧ポンプ２（図２参照）が搭載されている。

フロント作業機３０３は、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８とから構成され、ブーム３０６，アーム３０７，バケット３０８は、それぞれ、ブームシリンダ（油圧シリンダ）３ｄ、アームシリンダ（油圧シリンダ）３ｅ、バケットシリンダ（油圧シリンダ）３ｆの伸縮により上下方向に回動可能である。

油圧ショベル３００により掘削作業を行うときは、オペレータがブーム用の操作装置、アーム用の操作装置、バケット用の操作装置が操作すると、ブームシリンダ３２１、アームシリンダ３２２及びバケットシリンダ３２３が伸縮し、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８が駆動される。掘削した土砂をダンプ等へ積み込む作業を行うときは、オペレータがブーム用の操作装置と旋回用の操作装置を操作すると、ブームシリンダ３２１が伸長し、ブーム３０６が上げ方向に駆動され、旋回モータ３１７が回転し、上部旋回体３０２が旋回する。油圧ショベル３００を走行させるときは、オペレータが走行用の操作装置を操作すると、走行モータ３１０，３１１が回転し、履帯３１３，３１４が駆動される。

図２は、本実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧システムの概略図である。

図２おいて、油圧システムは、車体（上部旋回体）３０２に搭載されたエンジン１と、このエンジン１により駆動される油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２からの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータである、前述した左右の走行モータ３ａ，３ｂ、旋回モータ３ｃ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ（図２では便宜上１つのみ図示）と、油圧ポンプ２から複数の油圧アクチュエータ３ａ～３ｆに供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御する複数の方向切換弁４ａ～４ｆ（図２では便宜上１つのみ図示）と、複数の油圧アクチュエータ３ａ～３ｆに対して操作量に応じた操作信号を出力し、複数の油圧アクチュエータ３ａ～３ｆの動作を指示する油圧パイロット方式の複数の操作装置５ａ～５ｆ（図２では便宜上１つのみ図示）とを備えている。

油圧ショベル３００は、複数の操作装置５ａ～５ｆを操作することで複数の方向切換弁４ａ～４ｆを切換え、油圧ポンプ２から吐出された圧油を複数の油圧アクチュエータ３ａ～３ｆに供給することで、前述した掘削作業、積み込み作業等の所望の作業を行うことができる。

図３は、エンジン１に備えられるエンジンオイル供給装置の概略図である。

図３において、エンジン１は、シリンダブロック、シリンダヘッド等を含むエンジン本体１０と、エンジン本体１０の片側に位置する冷却ファン１１と、エンジン本体１０の反対側に位置するフライホイール１２と、エンジン本体１０の下部に位置するオイルパン１３とを備えている。オイルパン１３内にはエンジンオイルが貯留されている。

また、エンジン１は、オイルパン１３からエンジンオイルを吸い上げてエンジン本体１０内に循環させ、エンジン本体１０内の各潤滑部にエンジンオイルを供給するエンジンオイル供給装置２０を備えている。

エンジンオイル供給装置２０は、概略的に、オイルストレーナ２１、オイルポンプ２２、オイルフィルタ２３、オイルクーラ２４、オイルギャラリ２５を有している。オイルストレーナ２１はオイルパン１３内に配置され、オイルポンプ２２によってオイルパン１３内のエンジンオイルがオイルストレーナ２１を介して吸い込まれ、オイルポンプ２２から吐出されたエンジンオイルがオイルフィルタ２３を通過し、オイルクーラ２４によって冷却された後、オイルギャラリ２５に供給される。オイルギャラリ２５に供給されたエンジンオイルは、図示しないクランクジャーナル、シリンダボア、バルブ等、エンジン本体１０内の摺動部や回転部などの多数の潤滑部に供給され、その後、エンジンオイルは下方に落下し、オイルパン１３内に再び貯留される。

図４は、エンジン始動時のエンジン保護制御機能を備えたエンジン回転数制御システムの構成を示す図である。

本実施の形態のエンジン回転数制御システムは、エンジン１を始動するキースイッチ３０と、エンジン１の基準目標回転数を指示するエンジンコントロールダイヤル３１と、油圧ショベル３００の上部旋回体３０２に設置され、車体（上部旋回体）３０２の傾きを検出する傾斜角センサ３２と、キースイッチ３０の始動信号、エンジンコントロールダイヤル３１の指示信号及び傾斜角センサ３２の検出信号を入力し、所定の演算処理を行うコントローラ１００と、コントローラ１００が出力する指令信号に基づいてエンジン１を始動させるスタータ３３（図２参照）と、コントローラ１００が出力する指令信号に基づいて燃料噴射量を調整し、エンジン１の回転数を制御する電子ガバナ３４（図２参照）とを備えている。

コントローラ１００は、キースイッチ３０のＯＮ操作によりエンジン１を始動するとき、予め設定した車体（上部旋回体）３０２の傾斜角とエンジン保護制御時間Ｔcとの関係に基づいて、傾斜角センサ３２によって検出された車体（上部旋回体）３０２の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間Ｔcを算出し、このエンジン保護制御時間Ｔcの間、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御を行う。

本実施の形態において、コントローラ１００は、エンジン保護制御時間Ｔcの間、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、エンジンコントロールダイヤル３１により指示された基準目標回転数に係わらず、エンジン１の回転数を所定の低速回転数に制限する制御を行う。

以下、その制御の詳細を説明する。

図５は、コントローラ１００の処理機能の詳細を示すフローチャートである。

コントローラ１００は、まず、キースイッチ３０の始動信号、エンジンコントロールダイヤル３１の指示信号及び傾斜角センサ３２の検出信号を入力する（ステップＳ１００）。次いで、コントローラ１００は、キースイッチ３０が操作され、始動信号がＯＮになったかどうかを判定し（ステップＳ１１０）、始動信号がＯＮにならない間は、その判定を繰り返す。始動信号がＯＮになると、コントローラ１００は、予め設定した車体（上部旋回体）３０２の傾斜角とエンジン保護制御時間Ｔcとの関係に基づいて、傾斜角センサ３２により検出した車体（上部旋回体）３０２の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間Ｔcを算出する（ステップＳ１２０）。

図６は、予め設定した車体（上部旋回体）３０２の傾斜角とエンジン保護制御時間Ｔcとの関係を示す図である。

図６に示す車体（上部旋回体）３０２の傾斜角とエンジン保護制御時間Ｔcとの関係は事前に試験等により求めておき、その関係をコントローラ１００のメモリに記憶しておく。

ここで、エンジン保護制御時間Ｔcについて説明する。

油圧ショベル３００が傾斜した地面に位置し、油圧ショベル３００の車体が傾斜するとき、エンジン１も傾斜する。エンジン１が傾斜すると、オイルストレーナ２１も傾斜する。このとき、オイルストレーナ２１の傾斜角によってオイルポンプ２２がエンジンオイルを吸い上げるときの立ち上がり時間が長くなる。このためエンジン１の始動後、エンジンオイルがエンジン１内の摺動部や回転部などの各潤滑部に行き渡る時間も長くなり、エンジンオイルが各潤滑部に行き渡る前にエンジン１の回転数がエンジンコントロールダイヤル３１により指示される基準目標回転数まで急上昇し、エンジン１に高負荷が作用すると、各潤滑部に高負荷が作用し、各潤滑部を傷付けてしまう可能性がある。

また、エンジン１が傾斜しているときは、オイルストレーナ２１だけでなく、エンジン本体１０内のオイルギャラリ２５及びオイルギャラリ２５からエンジンオイルを摺動部や回転部へ供給する油路も傾く。このとき、オイルギャラリ２５を含むオイル供給油路の傾斜角によっては、摺動部及び回転部にエンジンオイルが行き渡る時間（以下エンジンオイル供給時間という）に差異が生じる。すなわち、同じ傾斜角であっても、オイルの供給に不利な部位ではエンジンオイル供給時間が長くなり、有利な部位ではエンジンオイル供給時間が短くなる。したがって、このような傾斜角によるエンジンオイル供給時間の差異を考慮せずにエンジン回転数やエンジン負荷を制御した場合は、エンジンオイルが全ての摺動部や回転部などの各潤滑部に行き渡る前にエンジン回転数が増加し、この場合も各潤滑部を傷付けてしまう可能性がある。

本発明は、そのようなオイルストレーナ２１や、オイルギャラリ２５を含むオイル供給油路の傾きによるエンジン１の始動時におけるエンジンオイルの供給遅れやオイル供給時間の差異を考慮して、エンジン１の傾斜角に応じてエンジン１の全ての潤滑部にエンジンオイルが行き渡る時間を事前に試験等により求めておき、その時間をエンジン保護制御時間Ｔcとして設定するものである。

図５に戻り、コントローラ１００は、ステップＳ１２０においてエンジン保護制御時間Ｔcを算出した後、キースイッチＯＮ後の経過時間がエンジン保護制御時間Ｔcに達したか否かを判定し（ステップＳ１３０）、経過時間がエンジン保護制御時間Ｔcに達していなければ、エンジン１を保護するためエンジン１の目標回転数を低速回転数Ｎlowに設定し（ステップＳ１４０）、経過時間がエンジン保護制御時間Ｔc以上になると、エンジン１の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル３１が指示する基準目標回転数Ｎtarに設定する（ステップＳ１５０）。次いで、コントローラ１００は、エンジン１の始動信号をスタータ３３に出力してエンジン１を始動するとともに、ステップＳ１４０又は１５０で設定された目標回転数の信号を電子ガバナ３４に出力し、エンジン１の回転数を制御する（ステップＳ１６０）。

図７は、エンジン１が傾斜しているときのエンジン１の始動後の経過時間とエンジン１の目標回転数との関係の一例を示す図である。

エンジン１が傾斜しているとき、エンジン１の始動直後は、エンジン１の目標回転数は低速回転数Ｎlowに設定され、エンジン１の始動後の時刻ｔ１において、エンジン１の回転数は低速回転数Ｎlowに制限される。次いで、時刻ｔ２において、経過時間がエンジン保護制御時間Ｔcに達すると、エンジン１の目標回転数は低速回転数Ｎlowからエンジンコントロールダイヤル３１が指示する基準目標回転数Ｎtarに切り換わり、時刻ｔ３においてエンジン１の回転数は基準目標回転数Ｎtarへと上昇し、通常のエンジン制御が開始される。

図７において、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間がエンジン保護制御時間Ｔcであり、このエンジン保護制御時間Ｔcは、前述したように、車体の傾斜角が全ての潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに不利であるときは長くなり、有利であるときは短くなる。

このように本実施の形態においては、キースイッチ３０のＯＮ操作によりエンジン１を始動するとき、傾斜角センサ３２によって検出された車体３０２の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間Ｔcを算出し、このエンジン保護制御時間Ｔcの間、エンジン１の回転数を低速回転数Ｎlowに制限し、エンジン１の出力を制限する制御を行うため、油圧ショベル３００が位置する地面が傾斜し、エンジン１が傾斜した状態でエンジン１を始動した場合でも、エンジンオイルがエンジン１内の各潤滑部に行き渡るまで各潤滑部に高負荷が作用せず、確実にエンジン１を保護することができる。また、油圧ショベル３００が平地に位置しエンジン１が傾いていない場合やエンジン１の傾きが小さい場合は、不要な制限をかけることなくエンジン１を始動することができ、利便性を損なうことなくエンジン１を保護することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図８～図１１を用いて説明する。

第１の実施の形態においては、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、エンジン１の回転数を低速回転数に制限する制御を行ったが、エンジン１の負荷トルクである油圧ポンプ２の吸収トルクが上昇した場合も、エンジン１内の各潤滑部に高負荷が作用し、同様の課題が発生する。本実施の形態は、そのような場合の課題を解決するものである。

図８は、本実施の形態におけるエンジン始動時のエンジン保護制御機能を備えたエンジン回転数制御システムの構成を示す図である。

本実施の形態のエンジン回転数制御システムは、コントローラ１００Ａが出力する指令信号に基づいて駆動される部材として、スタータ３３及び電子ガバナ３４に加え、油圧ポンプ２の最大吸収トルクを制御するポンプトルク制限電磁弁３５を備えている。

コントローラ１００Ａは、キースイッチ３０のＯＮ操作によりエンジン１を始動するとき、予め設定した車体（上部旋回体）３０２の傾斜角とエンジン保護制御時間Ｔcとの関係に基づいて、傾斜角センサ３２によって検出された車体（上部旋回体）３０２の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間Ｔcを算出し、このエンジン保護制御時間Ｔcの間、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、油圧ポンプ２の最大吸収トルクを所定の制限最大トルクＴlowに制限する制御を行う。

以下、その制御の詳細を説明する。

図９は、本実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧システムのポンプ部分の詳細を示す図である。

図９において、油圧ポンプ２は可変容量型であり、油圧ポンプ２の傾転角（押しのけ容積、つまり容量）を制御し、油圧ポンプ２の吐出流量を制御するレギュレータ５０を備えている。

レギュレータ５０は、油圧ポンプ２の押しのけ容積変更部材２ａを駆動するポンプアクチュエータ５１と、このポンプアクチュエータ５１に導かれる駆動圧を制御して油圧ポンプ２の傾転角を制御するポンプトルク制御弁５２とを有している。

ポンプアクチュエータ５１は、段付きの作動ピストン５１ａと、大径受圧部５１ｂと、小径受圧部５１ｃを有するサーボピストンであり、大径受圧部５１ｂには、パイロットポンプ５３の一定のパイロット圧とタンク５６のタンク圧をポンプトルク制御弁５２において調整した制御圧が導かれ、小径受圧部５１ｃにはパイロットポンプ５３の一定のパイロット圧が導かれる。ポンプトルク制御弁５２で調整した制御圧がパイロットポンプ５３の一定のパイロット圧であるとき、両受圧部５１ｂ，５１ｃに共に同じパイロットポンプ５３の一定のパイロット圧が導かれ、このとき作動ピストン５１ａは図示左方向に移動し、油圧ポンプ２の斜板の傾転角を小さくしてポンプ吐出流量を減少させる。ポンプトルク制御弁５２で調整した制御圧がタンク圧であるとき、大径受圧部５１ｂにそのタンク圧が導かれ、このとき作動ピストン５１ａは図示右方向に移動し、油圧ポンプ２の斜板の傾転角を大きくしてポンプ吐出流量を増大させる。

ポンプトルク制御弁５２は、油圧ポンプ９の吐出圧が導かれる受圧部５２ａと、ポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧が導かれる受圧部５２ｂを有し、受圧部５２ａ，５２ｂの反対側に基準最大トルクTregを設定するバネ５５が位置している。

受圧部５２ａに導かれる油圧ポンプ２の吐出圧による油圧力が、バネ５５の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧による油圧力との差の値より低いとき、ポンプトルク制御弁５２のスプールは図示右方向に移動し、大径受圧部５１ｂをタンク５６に連通させ、油圧ポンプ２の斜板の傾転角を大きくしポンプ吐出流量を増大させる。

受圧部５２ａに導かれる油圧ポンプ２の吐出圧による油圧力が、バネ５５の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧による油圧力との差の値より高くなると、ポンプトルク制御弁５２のスプールは図示左方向に移動し、大径受圧部５１ｂをパイロットポンプ５３に連通させ、油圧ポンプ２の斜板の傾転角を小さくしポンプ吐出流量を減少させる。

このように油圧ポンプ２の吐出圧の上昇に応じて油圧ポンプ２の傾転角を小さくすることで、油圧ポンプ２の吸収トルクがバネ５５の付勢力と受圧部５２ｂに導かれるポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧による油圧力との差の値により設定される最大トルクを超えないように制御され、過負荷によるエンジン１のストールが防止される。

また、その最大トルクはポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧によって変更可能であり、ポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧がタンク圧であるとき、最大トルクはバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregに等しくなり、ポンプトルク制限電磁弁３５の出力圧がパイロットポンプ５３の一定のパイロット圧であるとき、最大トルクはバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregよりも小さい制限最大トルクＴlowとなる。

図１０は、本実施の形態におけるコントローラ１００Ａの処理機能の詳細を示すフローチャートである。

図５に示した第１の実施の形態におけるフローチャートとの相違は、ステップＳ１４０Ａ，１５０Ａにおいて、目標回転数に代えてポンプ最大吸収トルクを設定し、ステップＳ１６０Ａにおいて、目標回転数信号に代えてポンプ最大吸収トルク信号を出力する点である。

すなわち、ステップＳ１３０において、キースイッチＯＮ後の経過時間がエンジン保護制御時間Ｔcに達していないとき、エンジンを保護するためステップＳ１４０Ａにおいて、油圧ポンプ２の最大吸収トルクをバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregよりも小さな制限最大トルクＴlowに設定し、経過時間がエンジン保護制御時間Ｔc以上になると、ステップＳ１５０Ａにおいて、エンジン１の最大吸収トルクをバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregに設定する。次いで、コントローラ１００Ａは、ステップＳ１６０Ａにおいて、エンジン１の始動信号をスタータ３３に出力してエンジン１を始動し、エンジンコントロールダイヤル３１の指示信号に基づいて設定された基準目標回転数Ｎtarの信号を電子ガバナ３４に出力するとともに、ステップＳ１４０Ａ又は１５０Ａにおいて設定された最大吸収トルク信号をポンプトルク制限電磁弁３５に出力し、油圧ポンプ２の最大吸収トルク（エンジン１の負荷トルク）を制御する。

図１１は、上記のように設定された最大吸収トルクＴlow又はＴregの信号がポンプトルク制限電磁弁３５に出力されたときの油圧ポンプ２の最大吸収トルクの変化を示す図である。

図１１において、横軸は油圧ポンプ２の吐出圧、縦軸は油圧ポンプ２の斜板の傾転角（容量）であり、Ｔａ１，Ｔａ２がバネ５５によって設定されたレギュレータ５０のトルク特性であり、トルク特性Ｔａ１，Ｔａ２に接する円弧Ａがバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregを示している。

コントローラ１００Ａから出力される最大吸収トルク信号が基準最大トルクＴregの信号であるとき、ポンプトルク制限電磁弁３５は出力圧としてタンク圧を出力し、レギュレータ５０のトルク特性はＴａ１，Ｔａ２となり、油圧ポンプ２の最大吸収トルクはＴregに設定される。コントローラ１００Ａから出力される最大吸収トルク信号が制限トルクＴlowの信号であるとき、ポンプトルク制限電磁弁３５は出力圧としてパイロットポンプ５３の一定のパイロット圧を出力し、レギュレータ５０のトルク特性はＴｂ１，Ｔｂ２ni
変化する。このとき、油圧ポンプ２の最大吸収トルクは、トルク特性Ｔｂ１，Ｔｂ２に接する円弧Ｂが示す、最大吸収トルクＴregよりも小さな制限最大トルクＴlowに設定される。

図１２は、エンジン１が傾斜しているときのエンジン１の始動後の経過時間と油圧ポンプ２の最大吸収トルクとの関係の一例を示す、図７と同様な図である。

エンジン１が傾斜しているとき、エンジン１の始動直後は、油圧ポンプ２の最大吸収トルクは制限最大トルクＴlowに設定され、エンジン１の始動後の時刻ｔ１において、油圧ポンプ２の最大吸収トルクは制限最大トルクＴlowに制限される。次いで、時刻ｔ２において、経過時間がエンジン保護制御時間Ｔcに達すると、油圧ポンプ２の最大吸収トルクは制限最大トルクＴlowからバネ５５によって設定された基準最大トルクＴregに切り換わり、時刻ｔ３において油圧ポンプ２の最大吸収トルクは基準最大トルクＴregへと上昇し、通常のポンプトルク制御が開始される。

図１２において、時刻ｔ１から時刻ｔ２のエンジン保護制御時間Ｔcは、前述したように、車体の傾斜角が全ての潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに不利であるときは長くなり、有利であるときは短くなる。

このように本実施の形態においても、キースイッチ３０のＯＮ操作によりエンジン１を始動するときエンジン保護制御時間Ｔcを算出し、このエンジン保護制御時間Ｔcの間、エンジン１の負荷トルクである油圧ポンプ２の最大吸収トルクを制限最大トルクＴlowに制限し、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御を行うため、油圧ショベル３００が位置する地面が傾斜し、エンジン１が傾斜した状態でエンジン１を始動した場合でも、エンジンオイルがエンジン１内の各潤滑部に行き渡るまで各潤滑部に高負荷が作用せず、確実にエンジン１を保護することができる。また、油圧ショベル３００が平地に位置しエンジン１が傾いていない場合やエンジン１の傾きが小さい場合は、不要な制限をかけることなくエンジン１を始動することができ、利便性を損なうことなくエンジン１を保護することができる。

なお、以上の実施の形態では、エンジン保護制御時間の間、エンジン１内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、エンジン１の回転数を所定の低速回転数に制限する制御と（第１の実施の形態）、油圧ポンプ２の最大吸収トルクを所定の制限最大トルクに制限する制御（第２の実施の形態）を別々に行ったが、第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせ、両方の制御を行ってもよい。これにより、更に確実にエンジン１を保護することができる。

３００ 油圧ショベル（作業機械）
３０１ 下部走行体
３０２ 上部旋回体（車体）
３０３ フロント作業機
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
３ａ～３ｆ 複数の油圧アクチュエータ
４ａ～４ｆ 複数の方向切換弁
１０ エンジン本体
１３ オイルパン
２０ エンジンオイル供給装置
２１ オイルストレーナ
２２ オイルポンプ
２３ オイルフィルタ
２４ オイルクーラ
２５ オイルギャラリ
３０ キースイッチ
３１ エンジンコントロールダイヤル
３２ 傾斜角センサ
３３ スタータ
３４ 電子ガバナ
３５ ポンプトルク制限電磁弁
５０ レギュレータ
５１ ポンプアクチュエータ
５２ ポンプトルク制御弁
５３ パイロットポンプ
５５ バネ
１００，１００Ａ コントローラ
Ｔc エンジン保護制御時間
Ｎtar 基準目標回転数
Ｎlow 低速回転数
Treg 基準最大トルク
Ｔlow 制限最大トルク

Claims (3)

1. 車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記エンジンを始動するキースイッチとを備え、
   前記エンジンは、オイルパンからエンジンオイルを吸い上げてエンジン内に循環させ、前記エンジン内の各潤滑部に前記エンジンオイルを供給するエンジンオイル供給装置を備えた作業機械において、
   前記車体の傾斜角を検出する傾斜角センサと、
   コントローラとを備え、
   前記コントローラには、
   前記車体の傾斜角が潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに不利であるときはエンジン保護制御時間が長くなり、前記車体の傾斜角が潤滑部にエンジンオイルを行き渡らせるのに有利であるときは前記エンジン保護制御時間が短くなるように予め設定した車体の傾斜角とエンジン保護制御時間との関係が記憶されており、
   前記コントローラは、
   前記キースイッチのＯＮ操作により前記エンジンを始動するとき、前記予め設定した車体の傾斜角とエンジン保護制御時間との関係に基づいて、前記傾斜角センサによって検出された前記車体の傾斜角に応じたエンジン保護制御時間を算出し、
   前記エンジン保護制御時間の間、前記エンジン内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御を行うことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１記載の作業機械において、
   前記エンジンの目標回転数を指示するエンジンコントロールダイヤルを更に備え、
   前記コントローラは、前記エンジン保護制御時間の間、前記エンジン内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、前記エンジンコントロールダイヤルにより指示された目標回転数に係わらず、前記エンジンの回転数を所定の低速回転数に制限する制御を行うことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１記載の作業機械において、
   前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプの吸収トルクが最大トルクを超えないように制御するレギュレータを有し、
   前記コントローラは、前記エンジン保護制御時間の間、前記エンジン内の各潤滑部に作用する負荷を制限する制御として、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを所定の制限最大トルクに制限する制御を行うことを特徴とする作業機械。

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