JPH02291435A - 油圧建設機械の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルやホイールローダ等に代表され
る油圧建設機械の駆動制御装置に係わり、特に、原動機
により駆動される油圧ポンプの吐出量を操作レバーの操
作量に応じて制御するロードセンシングレギュレータを
備えた油圧建設機械の駆動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の油圧建設機械の駆動制御装置は、一般的に、原動
機即ちエンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポ
ンプと、油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧
アクチュエータと、油圧アクチュエータの動作を制御す
る操作レバーとを備え、油圧ポンプと油圧アクチュエー
タとの間には、油圧ポンプからの吐出油の流量と方向を
制御する制御弁が接続され、操作レバーの操作によりこ
の制御弁の位置を制御し、油圧アクチュエータの動作を
制御する。エンジンの目標回転数は燃料レバーの位置に
よって設定され、目標回転数に応じてエンジンの馬力特
性が定められる。

このような駆動制御装置において、エンジンの燃料消費
率（ｇ／ＰＳ−ｈ）は、エンジンの目標回転数と作業負
荷の大小により定まる。例えば、目標回転数を最大に設
定した場合、その目標回転数で得られる馬力特性による
最大馬力付近での重負荷作業では燃料消費率は最も良好
となるが、その最大馬力よりも小さい馬力しか必要とし
ない軽負荷作業では、燃料消費率は悪化する。軽負荷作
業での燃料消費率を良好にするためには、燃料レバーを
操作し、目標回転数を小さく設定すれば良い。しかしな
がら、作業内容に応じてその都度燃料レバーを操作し、
目標回転数を変えることは操作性の点で問題がある。

このような観点から、特開昭５２−５３１８９号、特開
昭５８−２０４９４０号、特願昭５９−１２９９５７号
等においては、燃料レバーのみによってエンジンの目標
回転数を設定するのではなく、油圧アクチュエータの動
作を制御する操作レバーによってもエンジンの目標回転
数を設定することを可能とし、操作レバーの操作量に応
じた馬力特性を与えて、燃料消費率を向上することが提
案されている。

なおその他、エンジンの目標回転数を操作レバーの操作
に連動して制御するものとして関連するものに、特開昭
４８−５３１６２号、特開昭５０−１５９８０号及び特
公昭６０−３８５６１号が挙げられる。また、運転モー
ドあるいはアクチュエータ負荷に応じてエンジン回転数
を制御するものに米国特許出願９４７５２４号（ＥＰＣ
出願８６１１８１１３．９号に対応）が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術では、操作レバーの操作に
よりエンジンの回転数が頻繁に変動し、発煙、騒音が生
じるなど、操作性に問題があった。

そして、本件出願人が先に出願した特願昭６２−２４９
１５０号においては、これら従来技術の問題を解決し、
かつ操作レバーの操作量に応じた力強い操作フィーリン
グを得ることを可能にする油圧建設機械の駆動制御装置
を提案している。

すなわち、特願昭６２−２４９１５０号に記載の装置は
、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプ
と、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される少な
くとも１つの油圧アクチュ工一夕と、原動機の目標回転
数を設定する燃料レバーを含む第１の回転数設定手段と
、油圧アクチュエータの動作を制御する操作レバーとを
備えた油圧建設機械の駆動制御装置において、油圧アク
チュエータの操作レバーに連携され、その操作量が所定
値を越えると設定回転数を増加させる回転数制御信号を
出力する第２の回転数設定手段と、少なくとも第２の回
転数設定手段に連携され、操作レバーの操作量が少な《
とも上記所定値以下にある第１の領域においては第１の
回転数設定手段の目標回転数を有効化し、当該操作量が
それよりも大きい第２の領域においては第２の回転数設
定手段の回転数制御信号によって修正された、第１の回
転数設定手段の目標回転数よりも高い目標回転数を設定
する回転数制御手段とを備えている。

以上のように構成された特願昭６２−２４９１５０号に
記載の装置においては、第１の回転数設定手段の目標回
転数が有効化される第１の領域においては、燃料レバー
の変位に応じた所望のレベルの目標回転数が設定される
。従って、作業内容に応じて第１の領域における馬力特
性を任意に設定することができるので、燃料消費率を向
上させることができる。また第２の領域においては、油
圧アクチュエータの操作レバーにより第１の回転数設定
手段の目標回転数よりも高い目標回転数が設定されるの
で、重負荷作業に適した馬力特性を得ることができ、最
適の燃料消費率の下で操作量に応じた重負荷作業を行う
ことができる。また第１の領域においては、操作レバー
による目標回転数の設定は行われないので、操作レバー
を操作しても回転数は変動せず、それに伴う発煙及び騒
音の問題も生じない。従って作業全体として、操作レバ
ーによる原動機の回転数の変動を減少でき、それに伴う
燃料消費率の悪化、発煙及び騒音の問題が減少し、さら
に、燃料レバーにより第１の領域における作業内容に適
したレベルの回転数を任意に設定することができると共
に、第２の領域において操作レバーの操作量に応じた力
強い操作フィーリングを得ることができ、優れた操作性
を実現することができる。

ところで、上記従来の装置及び先の出願である特願昭６
２−２４９１５０号に記載の装置は、いずれも、複数の
油圧アクチュエータに対応して複数の操作レバーを備え
たものに適用した場合、全操作レバーの操作量を検出す
るために、各操作レバーにポテンショメー夕やスイッチ
を設けたり、また制御弁をパイロット弁で制御する油圧
パイロット式では、各パイロット弁に圧力センサーやス
イッチを設けることが必要となり、センサーやスイッチ
の数が多くなり、信頼性が低下する。例えば油圧ショベ
ルにおいては、ブーム、アーム、パケット、旋回、右走
行、左走行のアクチュエータがあり、各々に対応する操
作レバーに関してセンサーやスイッチを設けることにな
り、１つの操作レバーには２つの操作方向があるので、
これら全操作レバーの操作方向を含めた操作量を検出す
るためには、６Ｘ２＝１２の１２個のセンサー又はスイ
ッチが必要となる。オプショナンアタッチメント等が付
く場合には、更に多くなる。また、特願昭６２−２４９
１５０号明細書の第３０図の実施例のように、これらセ
ンサーやスイッチからの検出信号を合計して原動機の回
転数を制御する場合は、その演算手段が必要となる。

本発明の目的は、特願昭６２−２４９１５０号の発明と
同様に燃料消費率を向上させ、原動機の回転数の変動を
少なくし、かつ優れた操作性を実現すると共に、その先
願発明をさらに改良し、センサーやスイッチの数を少な
くすることにより、信頼゛性を向上し、コストダウンを
図れる油圧建設機械の駆動制御装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、原動機と、この原動機に
よって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの
吐出油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュ
エータと、前記油圧ポンプの゛吐出圧力を前記油圧アク
チュエータの負荷圧力より・も一定の差圧だけ高く保持
するロードセンシングレギュレータとを備えた油圧建設
機械の駆動制御装置において、前記ロードセンシングレ
ギュレータの制御指令値を検出する検出手段と、前記検
出手段で検出されたロードセンシングレギュレータの制
御指令値が所定値を越えると、前記原動機の目標回転数
が上昇するように制御する制御手段とを設けることによ
って達成される。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、操作レバーの操
作量が増大すると、油圧ポンプから油圧アクチュエータ
に供給される流量を制御する制御弁の要求流量が増大し
、油圧ポンプの吐出圧力が低下しようとするため、油圧
ポンプの吐出圧力を油圧アクチュエータの負荷圧力より
も一定の差圧だけ高く保持すべく、ロードセンシングレ
ギュレータの制御指令値が増大する。このことは油圧ア
クチュエータが複数あり、それに対応する複数の操作レ
バーが操作された場合でも同じであり、複数の操作レバ
ーの操作量の合計（制御弁の要求流量の合計）が増大す
ると、ロードセンシングレギュレータの制御指令値も増
大する。

従って、本発明においては、検出手段で検出されたロー
ドセンシンダレギュレー夕の制御指令値が所定値を越え
ると、原動機の目標回転数が上昇するように制御する制
御手段を設けることにより、操作レバーの操作量又は操
作量の合計が増大すると、当該制御指令値が増大し、制
御指令値が所定値に達すると、原動機の目標回転数が上
昇するように制御される。このため、原動機の回転数の
上昇により油圧ポンプの吐出量は増加し、制御弁の要求
流量又は要求流量の合計に見合った吐出量が得られる。

従って、燃料レバーによる目標回転数の一設定状態にお
いて、操作レバーの操作量又は操作量の合計が上記制御
指令値の所定値に対応する所定量を越えた場合には、こ
の操作レバーで原動機の目標回転数を制御し、所望の吐
出量を得ることができ、特願昭６２−２４９１５０号に
記載のものと同様に、燃料レバーと操作レバーの両方で
原動機を制御することにより、燃料消費率の向上と操作
性の向上を図ると共に、操作レバーの操作により原動機
の回転数が頻繁に変動し、発煙、騒音が生じるという問
題も改善している。

そして、油圧アクチュエータが複数あり、それに対応す
る複数の操作レバーがある場合でも、全操作レバーの操
作量を検出する必要がなく、ロードセンシンダレギュレ
ー夕の制御指令値ただ１つを検出すればよく、センサー
やスイッチの数を少なくすることができる。

［実施例〕 以下、本発明の好適実施例を第１図〜第１７図を参照し
て説明する。

第１の実施例 本発明の第１の実施例を第１図〜第７図により説明する
。

（油圧システム） 第１図において、本実施例の駆動制御装置が適用される
油圧建設機械は、原動機即ちエンジン１と、このエンジ
ン１によって駆動される可変容量型の油圧ボンプ２と、
この油圧ポンプ２に吐出管路３及び主回路ライン４．５
を介して相互にパラレルに接続され、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６
，７とを備えた油圧システムを有し、この油圧システム
において油圧ポンプ２と油圧アクチュエータ６．７の間
の主回路ライン４，５には、油圧ポンプ２から各油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量と供給方向を制御
する制御弁８．９がそれぞれ接続され、制御弁８，９の
上流には圧力補償弁１０．１１が接続されている。また
制御弁８，９には、油圧アクチュエータ６．７の高圧側
の負荷圧力（以下これを最大負荷圧力と言う）を検出す
る検出ライン１２．１３．１４が接続され、この負荷検
出ラインに関連して、油圧ボンプ２の吐出圧力を最大負
荷圧力よりも一定の差圧だけ高く保持するよう油圧ポン
プ２の斜板の傾転角を制御するロードセンシングレギュ
レータ１５（以下これをＬＳＲと略す）と、制御弁８．
９の中立時、油圧ポンプ２の吐出流量の開路となるアン
ロード弁１６が設けられている。

制御弁８．９は操作レバー１７．１８を備えた操作手段
によりパイロット制御され、それぞれ操作レバー１７．
１８の操作量に応じた開度に制御される。

圧力補償弁１０．１１は、油圧アクチュエータ６，７の
自己負荷圧力の変動、及び両者の負荷圧力の大小に係わ
らず、制御弁８，９の前後差圧を一定に保持し、制御弁
８．９の開度に応じた要求流量が得られるようにしてい
る。

負荷検出ライン１２，１３．１４は、出力側検出ライン
１４が入力側検出ライン１２．１３に高圧選択弁即ちシ
ャトル弁１９を介して接続されている。入力側検出ライ
ン１２．１３は、制御弁８．９の操作時にその内部通路
を介して制御井出側の圧油供給側管路に接続され、油圧
アクチュエータ６，７の負荷圧力を受圧し、シャトル弁
１９はその高圧側の負荷圧力即ち最大負荷圧力を選択し
、出力側検出ライン１４はその最大負荷圧力をＬＳＲ１
５及びアンロード弁１６に伝達する。また制御弁８．９
が中立になった時点で、入力側の検出ライン１２．１３
は制御弁８，９のタンクポートに接続され、タンクポー
ト圧力になる。なお入力側検出ライン１２．１３で検出
された負荷圧力は圧力補償弁１０．１１でも使用される
。

ＬＳＲ１５は、油圧アクチュエータ２の斜板を駆動する
サーボピストン２０と、サーボピストン２０への圧油の
供給を制御するロードセンシング補償弁２１（以下ＬＳ
補償弁と言う）からなり、ＬＳ補償弁２１の弁スプール
の対向端部には、吐出管路３からの分岐管路２２及び上
記検出ライン１４を介してそれぞれ油圧ポンプ２の吐出
圧力及び最大負荷圧力が導かれ、その結果、弁スプール
の一端には吐出圧力と最大負荷圧力の差圧が作用し、ま
たＬＳ補償弁２１の弁スプールの他端には差圧設定用の
ばね２３が配置されている。

ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力の差圧がばね２３の設定
差圧よりも小さければ、ＬＳ補償弁１５の弁スプールは
図示の弁位置に移動し、サーボピストン２０の受圧室２
０＾はタンクに接続され、ばね２０Ｂのばね力によりピ
ストンロツド２０Ｃが押し上げられ、ポンプ傾転角が増
加する。逆に両者の差圧が設定圧力を越えると、ＬＳ補
償弁２１の弁スプールは図示左方の位置に移動し、受圧
室２ＯＡが分岐管路２２に接続され、受圧室２０＾に流
入する吐出圧力によってピストンロッド２０Ｃが押し下
げられ、ポンプ傾転角は減少する。

これらの作動がバランス下状態でポンプ傾転角が制御さ
れ、ポンプ吐出圧力が最大負荷圧力よりも一定の差圧だ
け高く保持される。

アンロード弁１６は、制御弁８，９の中立時、油圧ポン
プ２の吐出圧力がＬＳ補償弁２１の設定差圧に対し若干
高い圧力になるよう設定され、従って、中立時のポンプ
傾転角は自己圧力により最小傾転角に保持される。

圧力補償弁１０．１１はＬＳＲ１５との関連において、
複合操作時に油圧アクチュエータ相互間の独立性を確保
する作用を有している。即ち、上述したようなＬＳＲ１
５を備えた油圧システムにおいて複合操作を行った場合
、ＬＳ補償弁２１は最大負荷圧力により作動するが、単
純なパラレル接続では、より軽い負荷によってポンプ吐
出圧力が支配されてしまう。この結果、ポンプ吐出流量
は軽負荷側のアクチュエータに集中し流量過剰となる一
方、高圧を必要とするアクチュエータには作動不能ある
いは余剰流量によってのみ作動するといった不具合が生
ずる。上述したように、各制御弁８，９毎に圧力補償弁
１０．１１を設け、その前後差圧を一定に制御すること
により、このような不具合を防止することができる。

（駆動制御装置） 一方、エンジン１は好ましくはオールスピードガバナ付
きの燃料噴射装置３０を備えたディーゼルエンジンであ
り、燃料噴射装置３０はガバナレバー３１を有し、この
ガバナレバー３１を回動することにより燃料噴射量が調
整される。このようなエンジン１に対して、本実施例の
駆動制御装置が設けられている。駆動制御装置は、目標
回転数を設定し、その目標回転数に対応した位置にガバ
ナレバー３１を回動させるもので、オペレータにより手
動操作され、変位量に応じたレベルの電気信号を出力す
る燃料レバー３２を有する操作装置と、サーボピストン
２０のピストンロッド２０Ｃの変位量をＬＳＲ１５の制
御指令値として検出する位置センサー３３と、ガバナレ
バー３１の回動量即ち変位量を検出するポテンショメー
タ３４と、燃料レバー３２の操作信号、位置センサー３
３の検出信号及びポテンショメータ３４の検出信号を入
力し、後述する処理を行って駆動信号をパルスモータ３
５に出力するコントローラ３６とを備え、パルスモータ
３５はその駆動信号に応じた角度だけ回転し、リンク装
置３７を介してガバナレバー３１を回動させる。なお、
燃料レバー３２は、ダイヤル式（回転式ポテンショメー
タ）、押ボタン式（アップダウンスイッチ）等、その他
の操作手段であっても良い。

コントローラ３６はマイクロコンピュータ等で構成され
、第２図に示すような制御演算機能を有している。即ち
、コントローラ３６は、燃料レバー３２の指令信号を入
力し、指令信号が示す燃料レバーの変位量Ｘに応じた目
標回転数ＮＺを演算する第１の演算部４０と、位置セン
サー３３の検出信号を入力し、検出信号が示すピストン
ロツド２０ｃの変位量即ちＬＳＲ１５の制御指令値θＩ
と所定の関数関係にある目標回転数Ｎ１を演算する第２
の演算部４１と、第１及び第２の演算部４０，４１でそ
れぞれ演算された目標回転数Ｎ！，Ｎｌを比較し、両者
の最大値を指令目標回転数ＮＹとして選択する最大値選
択部４２と、最大値選択部４２で選択された指令目標回
転数ＮＹとポテンショメータ３４の検出信号が示すガバ
ナレバー３１の回動量Ｎ０とからパルスモータ３５の駆
動量を演算するサーボ制御部４３とを有し、サーボ制御
部４３よりその駆動量に応じた駆動信号がパルスモータ
３５に出力される。

第１の演算部においては、燃料レバーの変位量Ｘが増加
するに従って目標回転数Ｎ！がアイドル回転数Ｎｉから
直線的に増加するように、変位量Ｘと目標回転数Ｎ！と
の関数関係が設定されている。

第２の演算部４１においては、ＬＳＲ１５の制御指令値
θｌが所定値θｌＯに達するまでは目標回転数Ｎｌが一
定のアイドル回転数Ｎｉとなり、ＬＳＲ１５の制御指令
値θｌが所定値θ１０を越えると、制御指令値θｌの増
加に従って目標回転数ＮＩが増加するように、制御指令
値θ１と目標回転数Ｎｌ　との関数関係が設定されてい
る。

サーボ制御部４３は、第３図にフローチャートで示すよ
うな処理を行うように構成されている。

即ち、ステップ８１，Ｓ２で、それぞれポテンショメー
タ３４の検出値Ｎｏ及び最大値選択部４２の指令値Ｎ７
を入力し、ステップＳ３で検出値Ｎθと指令値ＮＦとを
比較し、両者の差Ａ＝Ｎ７　−Ｎｏを演算する。次にス
テップＳ４では、この差Ａの絶対値が所定値Ｋ以上か否
かを判断する。この所定値Ｋは、パルスモータ３５とガ
バナレバー３１とを連結するリンク機構３７等のパック
ラッシュ等による制御誤差に相当する程度の微小値とし
ておく。次いで、上記差Ａの絶対値が所定値Ｋ未満のと
きはステップＳ５においてパルスモータ３５を停止させ
、所定値Ｋ以上であるときは、ステップＳ６，８７．８
８で、上記差Ａが正か負かに応じてモータ３５を正回転
方向又は逆回転方向に駆動する信号を出力する。即ち、
差Ａを小さくする方向にガバナレバー３１を回動する駆
動信号を出力する。その後、ステップＳ１に戻り、以上
の処理を繰返す。

以上のように、ガバナレバー３１の変位ｆｆｉＮθを検
出しフィードバックすることにより、指令目標回転数Ｎ
ｙが変わったときには、ガバナレバー３１の変位量Ｎθ
がこれに一致する状態となるまでパルスモータ３５が駆
動され、指令目標値Ｎ７に対応する位置にガバナレバー
３１を回動する。

（動作） 次に、本実施例の駆動制御装置の動作を説明する。

今、燃料レバー３２が最大ストローク以下の任意の変位
ｆｆｔｘに操作されているとすると、コントローラ３６
の第１の演算部４０においては、その変位量Ｘに対応す
る目標回転数Ｎｘが設定されている。このような状態に
おいて、油圧システムの操作レバー１７．１８のいずれ
か又は両方を操作し、油圧アクチュエータ６．７を駆動
すると、負荷圧力検出ライン１４では両アクチュエータ
の最大負荷圧力が検出され、前述したようにＬＳＲ１５
により油圧ポンプ２の傾転角が制御され、油圧ポンプ２
の吐出圧力は最大負荷圧力よりも一定の差圧だけ高く保
持される。そして、その時のサーボピストン２０の変位
量、即ちＬＳＲ１５の制御指令値θｌは位置センサー３
３により検出され、コントローラ３６の第２の演算部４
１に入力される。第２の演算部４１においては、上述し
た関数関係より目標回転数Ｎｊが求められ、この制御指
令値Ｎｌは最大値選択部４２において第１の演算部４０
で設定された目標回転数Ｎｘと比較され、その大きい方
の値が指令目標回転数Ｎｙとして出力される。

ここで、第２の演算部４１においては、上述したように
関数関係が設定されているため、制御指令値θｌ．が所
定値θｌＯよりも大きくなると、制御指令値θＩの増加
に従って増加する目標回転数Ｎｊが求められる。従って
、制御指令値θｌが所定値θｌＯよりも小さい場合には
、最大値選択部４２において第１の演算部４０の目標回
転数Ｎｌが指令目標回転数ＮＦとして選択され、制御指
令値θＩが所定値θＩＯよりも大きい場合には、最大値
選択部４２においては、ＮＪ　＜Ｎｘとなる制御指令値
θｌの範囲では第１の演算部４０の目標回転数Ｎｘが選
択され、制御指令値θｌが更に大きくなり、Ｎｌ　＜Ｎ
ｔとなる範囲では、第２の演算部４１の目標回転数ＮＪ
が選択される。従って、総合的に言えば、制御指令値θ
ｌが所定値θ１０よりも小さい範囲ではエンジン１の目
標回転数は燃料レバー３２の変位量に対応した値に設定
され、制御指令値θｌが所定値θＩＯを越え、第１の演
算部４０の目標回転数Ｎｘによって定まる特定の値θ１
又はθｌＩ（第５図参照）以上にまで大きくなると、エ
ンジン１の目標回転数は、燃料レバー３２により設定さ
れた目標回転数Ｎ！よりも高い、制御指令値θＩの大き
さに対応した値に設定される。

今このことを、燃料レバー３２による目標回転数Ｎｘを
アイドリング回転数Ｎｉ及び中間回転数Ｎ１に設定した
場合につき、第４図及び第５図を参照して具体的に説明
する。

第４図は燃料レバー３２による目標回転数ＮＺをアイド
リング回転数Ｎｉに設定した場合であり、この場合は、
制御指令値０１が所定値θ１０に達するまでの第１の領
域Ｚｌにおいては、燃料レバー３２によるアイドリング
回転数Ｎｉが維持され、制御指令値θ１が所定値θ１０
を越えた第２の領域ｚ２においては、制御指令値θｇに
より設定された目標回転数Ｎ１が選択され、制御指令値
θＩの増加に従って目標回転数ｙが増加し、最大制御指
令値θＩｍａｘにて目標回転数Ｎｙも最大Ｎｍａｘに達
する。

一方、燃料レバー３２による目標回転数Ｎｘを中間回転
数Ｎ＋に設定した場合には、第５図に示すように、制御
指令値θｇが所定値θｌ０よりも大きい、中間回転数Ｎ
１を得る所定の値θ１１に達するまでの第１の領域ｚ１
においては、燃料レバー３２による中間回転数Ｎｉが維
持され、制御指令値θｌが所定値θ１１を越えた第２の
領域ｚ２においては、制御指令値θｌにより設定された
目標回転数Ｎｌが選択され、制御指令値θｌの増加に従
って目標回転数ｙが増加し、最大制御指令値０１ｍ１ｘ
にて目標回転数Ｎ７も最大Ｎｍａｘに達する。

ここで、ＬＳＲ１５の制御指令値θｌは油圧ポンプ２の
吐出圧力と油圧アクチュエータ６．７の最大負荷圧力と
の差圧ΔＰＬＳの減少によって増加する値であり、差圧
ΔＰＬＳの減少は操作レバー１７．１８の操作量が増加
し、制御弁８．９の要求流量（開度）が増大すると生じ
る。従って、ＬＳＲ１５の制御指令値θＩが大きくなる
ことは、操作レバー１７．１８の操作量（単独操作）又
は操作量の合計（複合操作）が大きくなることに対応し
、第４図及び第５図並びに上述したその説明は制御指令
値θ１を操作レバー１７．１８の操作量（単独操作）又
は操作量の合計（複合操作）に読み替えても、実質的に
同様である。

（効果） 従って本実施例においては、操作レバー１７．１８の操
作量又は操作量の合計が増大すると、ＬＳＲ１５の制御
指令値θｌが増大し、制御指令値が所定値θｌＯ又はθ
１１に達すると、エンジン１の目標回転数Ｎ７が上昇す
るように制御される。このため、エンジン１の回転数の
上昇により油圧ポンプ２の吐出量は増加し、制御弁８，
９の要求流量（単独操作）又は要求流量の合計（複合操
作）に見合った吐出量が得られる。従って、燃料レバー
３２による目標回転数ＮＩの一設定状態において、操作
レバー１７．１８の操作Ｍｋ（単独操作）又は操作量の
合計（複合操作）が、上記制御指令値の所定値θ１０又
はθ目に対応する所定量を越えた場合には、この操作レ
バー１７．１８でエンジン１の目標回転数ＮＹを制御し
、所望の吐出量を得ることができ、特願昭６２−２４９
１５０号に記載のものと同様、燃料レバー３２と操作レ
バー１７．１８の両方でエンジン１を制御することによ
り、燃料消費率の向上と操作性の向上を図ると共に、操
作レバーの操作によるエンジン１の回転数の頻繁な変動
、及びそれに伴う発煙、騒音を低減することができる。

今、本実施例の上述した、燃料消費率の向上と操作性の
向上、エンジン１の回転数の変動及びそれに伴う発煙、
騒音の低減効果について、第６図及び第７図を参照して
更に詳しく説明する。

第６図は、油圧ショベルで行われる作業の典型例である
、■掘削一■ブーム上げ・旋回一■放土一■ブーム下げ
・旋回の順で繰り返す１サイクル作業を各作業に必要な
エンジン出力との関係で示した図であり、図中ＮＡは軽
負荷作業に必要な出力を与えるのに適したエンジンの目
標回転数、ＮＢは通常の重負荷作業に必要な出力を与え
るのに適した目標回転数、ＮＣは特別な重負荷作業に必
要な出力を与えるのに適した目標回転数である。

また第７図は、エンジンの目標回転数を上記Ｎ＾，ＮＢ
．ＮＣに設定した場合の出力馬力特性、トルク特性と燃
料消費率の関係を示す。

第６図に示す１サイクル作業において、目標回転数を最
高のＮ．Ｃ一定に設定した場合、■の作業のリリーフ掘
削及び■の作業の旋回初期加速時には第７図に示すよう
に、燃料消費率はｇｌｃとなり良好であるが、その他の
作業では、例えば■の作業の定常旋回時にはｇ２ｃ，■
の作業のブーム下げ・旋回時にはｇ３ｃとなり、燃料消
費率が悪化する。

そこで、特開昭５２−５３１８９号及び特開昭５８−２
０４９４０号のように、燃料レバーによる目標回転数の
設定を■の作業に適したＮＡにした状態で、操作レバー
の操作に連動して各作業に応じて目標回転数を設定した
とすれば、例えばｇ　２ｂ，ｇ３ａと燃料消費率は向上
する。ところがこの場合には、ブーム下げ・旋回以外の
作業においては、操作レバーの操作に連動してほとんど
の時間エンジン回転数が頻繁に変動してしまい、エンジ
ンのフライホイールを加速するのにエネルギを消費し、
燃料消費率は好ましくない。またエンジン回転数の変動
に伴う発煙及び騒音の問題がある。

本実施例の駆動制御装置においては、第５図に示した所
定値θｌｌ以下の第１の領域２１においては燃料レバー
３２の変位量に応じた所望のレベルの目標回転数が設定
される。これにより上記作業例においては、燃料レバー
３２により目標回転数をＮＢに設定することにより、■
の通常掘削及び■の通常旋回ではｇ２ｂ付近の燃料消費
率が得られ、■の放土及び■のプーム下げ・旋回ではｇ
３ｅよりは良好なｇ３ｂ付近の燃料消費率が得られる。

一方、第５図に示す所定値θ月以上の第２の領域ｚ２に
おいては、操作レバー１７．１８の操作量（制御指令値
θＩ）に応じた高い目標回転数が設定されるので、■の
リリーフ掘削及び■の旋回初期加速ではｇｌｃの燃料消
費率が得られる。このようにして全体として良好な燃料
消費率を得ることができる。

また第５図に示す所定値θｌ１以下の第１の領域ｚｌで
は、操作レバー１７．１８による目標回転数の設定は行
われないので、操作レバー１７．１８を操作しても回転
数は変動せず、全体としてエンジン回転数の変動が少な
くな−り、フライホイールの加速によるエネルギ消費も
無視でき、またエンジン回転数の変動に伴う発煙及び騒
音の問題は少なくなる。

またオペレータが、エンジン回転数の変動による騒音、
発煙を完全に排除する運転を希望する場合には、燃料レ
バー３２による目標回転数の設定を最大Ｎｃにすること
により、騒音、発煙を排除することができる。

以上のように本実施例においては、操作レノ＜一の操作
によるエンジン回転数の頻繁な変動を防止し、発煙、騒
音を低減することと、操作レバーの操作量に応じた所望
のエンジン出力を確保するという２つの効果を両立させ
るものであるが、更に、本実施例においては操作レバー
の操作量を直接検出せず、ＬＳＲ１５の制御指令値を検
田することによりそれと同等の結果を得ている。その結
果、油圧アクチュエータ６．７が複数あり、それに対応
する複数の操作レバー１７．１８がある場合でも、操作
レバー１７．１８の操作量を直接検出せず、ＬＳＲ１５
の制御指令値を検出しているので、検出手段は１つで良
く、センサーやスイッチの数を少なくすることができ、
信頼性を向上し、コストダウンを図れるという効果もあ
る。

更に、本実施例においては、ＬＳＲ１５の制御指令値θ
１が増大し、所定値θＩ１（θ１０）に達すると、制御
指令値θ１に関連してエンジン１の目標回転数Ｎ７が上
昇するように制御しているが、これはＬＳＲ１５の側か
ら見ると、ＬＳＲ１５の制御指令値が所定値θ１１（θ
１０）に達した後は、ＬＳＲＩ　５によりポンプ吐出量
を増加し、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との一定差圧
保持機能をエンジン１の回転数上昇により肩代わりさせ
るものであり、結果的に、ポンプ吐出量の不足による差
圧の低下、即ちサチュレーションが防止できる。

従って、通常は、このようなサチュレーション防止の観
点からエンジン回転数を常時高く設定する必要があるが
、本実施例においては通常作業でエンジン回転数を低く
設定できるので、この観点からも燃料の節約が図れる。

（所定値θ１０について） なお、本実施例においては、コントローラ３６の第２の
演算部４１に記憶される関数関係の所定値θｌＯは、以
下のことを考慮して定められる。

まず第１の点は、あらゆる作業内容を考慮して所定値θ
１０以上の領域での発煙及び騒音の問題が最少となる値
である。

第２の点は、あらゆる作業内容を考慮して所定値θＩＯ
以上の領域でオペレータが意図するエンジン出力を得る
ことができ、操作量に応じた力強い良好な操作フィーリ
ングを得ることができる点である。

第３の点は、ＬＳＲ１５のサチュレーション防止の観点
からである。サチュレーション防止の観点からは、ＬＳ
Ｒ１５の側のＬＳ機能を最大限引き出すため、所定値θ
ｌＯは制御指令値の最大値の近くに設定することが好ま
しい。

第１の実施例の変形 第１の実施例の変形例を第８図〜第１４図を参照して説
明する。

第１の実施例においては、コントローラ３６の第２の演
算部４１の関数関係を、ＬＳＲ１５の制御指令値θｊが
所定値θ１０を越えると、制御指令値θｌの増加に従っ
て目標回転数Ｎ１が増加するように設定した。第８図は
こ２の点に関する変形例を示すもので、第２の演算部４
１Ａには、ＬＳＲ１５の制御指令値θ１が所定値θ１０
を越えると一定の最大設定回転数Ｎｌｌｌｌｌ！を出力
するように制御指令値θＩと目標回転数Ｎ１との関数関
係が設定されている。このように第２の演算部４１Ａが
構成されている場合の、制御指令値θＩと指令目標回転
数Ｎ７との関係は、燃料レバー３２により設定された目
標回転数がアイドリング回転数Ｎｉの場合には、第９図
に示すようであり、中間的な回転数Ｎ１の場合には、第
１０図に示すようである。

即ち、燃料レバー３２により指令された目標回転数Ｎｘ
に係わらず、第１及び第２の領域Ｚｌ，Ｚ２の境界をな
す所定値θｌＯは一定であり、所定値θＩＯ以上の第２
の領域ｚ２においては指令目標回転数Ｎ７は操作レバー
３２の変位量に係わらず最大値Ｎｍａｘとなる。

本実施例によれば、制御指令値θｇが所定値θＩＯ以上
の第２の領域Ｚｌにおいては、制御指令値θｊの変化に
係わらず一定の最大回転数が得られ、操作レバーを操作
してもエンジン回転数が全く変動しないという効果を得
ることができる。

第１の実施例においては、第１の演算部４０からの目標
回転数Ｎｘと第２の演算部４１からの目標回転数Ｎｌ　
とから最大値選択部４２により最終的な指令目標回転数
Ｎｆを決定した。第１１図はこの点に関する変形例を示
すもので、第２の演算部４５には、制御指令値θｌが所
定値θｌＯに達するまでは、補正回転数αが零であり、
制御指令値θｌが所定値θｌＯを越えると、制御指令値
θｌの増加に従って補正回転数αが増加するように制御
指令値θＩと補正回転数αとの関数関係が設定されてい
る。そして最大値選択部４２の代わりに、第１及び第２
の演算部４０．４５からの目標回転数Ｎ！及び補正回転
数αを加算する加算部４６が設けられている。

このように構成した場合の制御指令値θｌと指令目標回
転数Ｎ，との関係は、燃料レバー３２により指令された
目標回転数の上昇に従って第１２図に示すようになる。

即ち、燃料レバー３２により指令された目標回転数ＮＺ
がアイドリング回転数の場合は、第１２図にｌｉで示す
ように、制御指令値θｌが所定値θ１０以下にある第１
の領域Ｚｌにおいては、指令目標回転数ＮＦは燃料レバ
ー３２の指令値Ｎｉで一定である。制御指令値θ慮が所
定値θＩＯを越えると、第２の演算部４５において補正
回転数αが得られ、それが目標回転数Ｎに加算されるの
で、第１２図に示すように指令目標回転数Ｎ７は制御指
令値θＩの増加に従って増大する。燃料レバー３２によ
り指令された目標回転数Ｎｘが中間回転数Ｎ１の場合は
、第１２図にｌ＋で示すように、制御指令値θｌが所定
値θｌＯ以下にある第１の領域２１においては、指令目
標回転数Ｎｙは燃料レバー３２の指令値Ｎ１で一定であ
り、制御指令値θＩを所定値θＩＯ以上に増大させると
、第２の演算部４５で得られた修正回転数αが目標回転
数Ｎｌに加算された形で、指令目標回転数Ｎ７は制御指
令値θｌの増加に従って増大する。

本実施例によれば、制御指令値θｌが所定値θｌＯを越
えた領域で、制御指令値θＩ　（操作レバーの操作量）
に比例した指令目標回転数ＮＦが設定され、力強い操作
フィーリングが得られると共に、と共に、制御指令値θ
１によるこの制御を開始する点はθＩＯで一定なので、
第２の演算部４５における所定値θｌＯの設定が容易に
なるという効果がある。

第１３図は第１１図の変形例における第２の演算部４５
の関数関係として、第８図の変形例のものを取り込んだ
変形例を示す。即ち、第２の演算部４５Ａには、ＬＳＲ
１５の制御指令値θ１が所定値θ１０を越えると一定の
最大補正回転数αｍａｔを出力するように関数関係が設
定されている。この場合の制御指令値θｌと指令目標回
転数Ｎ７との関係は、燃料レバー３２により指令された
目標回転数の上昇に従って第１４図に示すようになる。

本変形例においても第８図の変形例とほぼ同等の効果を
得ることができる。

第２の実施例 本発明の第２の実施例を第１５図〜第１７図を参照して
説明する。図中、第１図に示す部材と同等の部材には同
じ符号を付している。

第１図に示した実施例においては、油圧的なしＳＲ１５
を用いロードセンシング制御を行ったが、本実施例はこ
れを電子的に行おうとするものである。即ち、第１５図
において、油圧システムにはＬＳＲ１５は設けられてい
ない。そしてそれに代わるものとして、油圧ポンプ２の
斜板傾転角θＳを検出する傾転センサー５０、油圧ポン
プ２の吐出圧力Ｐｐを検出する圧力センサー５１、油圧
ポンプ２の吐出圧力と油圧アクチュエータ６，７の最大
負荷圧力との差圧ΔＰＬＳを検出する差圧センサー５２
、エンジン１の回転数を検出する回転センサー５３、及
びガバナレバー３１の回動量を検出するポテンショメー
タ３４からなるセンサー群、これらセンサー群からの検
出信号を入力し、後述する処理を行うポンプ制御部を備
えたコントローラ５４、及びコントローラ５４から出力
された電気信号により駆動される傾転角制御装置５５が
設けられている。傾転角制御装置５５は２つの電磁弁５
６．５７と、この電磁弁の切換えにより圧油の給排が制
御され、位置が制御されるサーボシリンダ５８とを有し
、サーボシリンダ５８の位置が制御されることにより油
圧ポンプ２の傾転角が制御される。

コントローラ５５は、第１図の実施例と同様、駆動制御
装置としての制御をを行うエンジン制御部も有している
。

コントローラ５５のポンプ制御部は、第１６図に示すよ
うな演算処理機能を有している。即ち、コントローラ５
５のポンプ制御部は、ＬＳ制御部６０、トルク制御部６
１、最小値選択部６２、サーボ制御部６３からなる。Ｌ
Ｓ制御部６０においては、目標差圧ΔＰ　ＬＳＲと差圧
センサー５２で検出された実差圧ΔＰＬＳのフィードバ
ック値との差Δ（　Ｐ　ＬＳ）を演算し、この差Δ（Ｐ
ＬＳ）から目標値の変化量Δθ１　（＝制御速度）を演
算し、それを積分してＬＳ制御のための目標ポンプ傾転
角θＩを求める。トルク制御部６１においては、回転セ
ンサー５３で検出されたエンジン回転数Ｎｒとボテンシ
ョメータ３４で検出されたガバナレバー変位量Ｎθとの
差ΔＴを演算してスピードセンシングを行い、この差か
らエンジンストールを防止する目標トルクＴｐｏを演算
し、この目標トルクＴｐｏに、圧力センサー５１で検出
されたポンプ吐出圧力ｐｐの逆数１／Ｐｐを乗じて馬力
演算を行い、得られた値θｐｇに一次遅れ要素のフィル
タをかけてＰ−Ｑ｝ルク制御用の目標ボンプ傾転角θ＾
を求める。

最小値選択部６２においては、両目標ポンプ傾転角θｌ
，θＡの最小値を選択して最終的な指令目標ポンプ傾転
角θｒとし、サーボ制御部６３においては、この目標ポ
ンプ傾転角θ『と傾転センサー５０で検出された実傾転
角のフィードバック値θ３との差Δθを演算し、この差
Δθが不感帯の所定値以上であれば、電磁弁５６．５７
を駆動する駆動信号を出力する。これにより、最小値選
択部６２においてＬＳ制御用の目標ポンプ傾転角θノが
選択された場合には、第１の実施例のＬＳＲ１５と同様
に、ポンプ吐出圧力を最大負荷圧力よりも一定差圧ΔＰ
　ＬＳＲだけ高く保持するロードセンシング制御を行い
、トルク制御用の目標ポンプ傾転角θＡが選択された場
合には、油圧ポンプ２の人力トルクが目標トルクＴｐｏ
に一致するようボンプ傾転角が制御され、油圧ポンプ２
の入力トルクがエンジン１の出力トルクを越えないよう
入カトルク制限制御される。

一方、コントローラ５４のエンジン制御部においては、
第１７図に示すように、第２の演算部４１に上述したポ
ンプ制御部におけるＬＳ制御部６０で求められた目標ポ
ンプ傾転角θｌが内部制御指令値として入力され、その
他は第１の実施例における第２図に示す制御演算と同様
の処理が行われ、指令目標回転数Ｎ，が求められる。

従って、本実施例においても、コントローラ５４のＬＳ
制御部６０で求められた目標ポンプ傾転角θ１を内部制
御指令値として、この制御指令値θ１の増減に応じて第
１の実施例と同様の制御が行われ、同様の効果を得るこ
とができる。

また、本実施例においては、ポンプ制御部にＬＳ制御部
６０に加えてトルク制御部６１を設けたので、トルク制
御部６１で求められた目標ポンプ傾転角θＡがＬＳ制゛
御部６０で求められた目標ポンプ傾転角θｌよりも小さ
くなると、トルク制御部６１が優先的に機能し、油圧ポ
ンプ２の入力トルクが回転数偏差ΔＴによって定まる目
標トルクＴｐｏを越えないよう入力トルク制限制御が行
われるので、エンジン１の出力馬力を最大限有効活用し
ながら、エンジン１の過負荷による停止即ちエンジンス
トールを防止することができる。

なお、本実施例では、第１７図に示すエンジン制御部の
制御演算機能とじてに第１の実施例の第２図に示す制御
演算機能を採用したが、第８図、第１１図及び第１３図
に示す制御演算機能を採用しても良いことは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料レバーと操作レバーの両方で原動
機を制御することにより、燃料消費率の向上と操作性の
向上を図ると共に、操作レバーの操作によるエンジン回
転数の頻繁な変動及びそれに伴う発煙、騒音を低減し、
かつ操作量に応じた力強い操作フィーリングを得ること
ができる。

また、複数の操作レバーがある場合でも、センサーやス
イッチの数を少なくすることができ、信頼性を向上し、
コストダウンを図ることができる。

また、ノンサチュレーション制御が行えるので、通常作
業でエンジン回転数を低く設定でき、燃料の節約が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１のコンセプトにおける第１の実施
例による油圧建設機械の駆動制御装置を示す概略図であ
り、第２図は同駆動制御装置のコントローラの制御演算
機能を示す図であり、第３図は同制御演算機能における
サーボ制御部における処理手順を示すフローチャートで
あり、第４図及び第５図は同駆動制御装置におけるＬＳ
Ｒ制御指令値と指令目標回転数との関係を示す特性図で
あり、第６図は、同駆動制御装置の効果を説明するため
の、１サイクル作業における必要なエンジン出力を示す
図であり、第７図は、エンジンの目標回転数を変えた場
合の出力馬力と、出力トルクと、燃料消費率との関係を
示す特性図であり、第８図は上記駆動制御装置のコント
ローラの制御演算機能の変形例を示す図であり、第９図
及び第１０図は同変形例によるＬＳＲ制御指令値と指令
目標回転数との関係を示す特性図であり、第１１図は上
記駆動制御装置のコントローラの制御演算機能の更に他
の変形例を示す図であり、第１２図は同変形例によるＬ
ＳＲ制御指令値と指令目標回転数との関係を示す特性図
であり、第１３図は上記駆動制御装置のコントローラの
制御演算機能の更に他の変形例を示す図であり、第１４
図は同変形例によるＬＳＲ制御指令値と指令目標回転数
との関係を示す特性図であり、第１５図は本発明の第１
のコンセプトにおける第２の実施例による油圧建設機械
の駆動制御装置を示す概略図であり、第１６図は同駆動
制御装置のコントローラにおけるポンプ制御部の制御演
算機能を示す図であり、第１７図は同駆動制御装置のコ
ントローラにおけるエンジン制御部の制御演算機能を示
す図である。 符号の説明 １・・・エンジン ２・・・油圧ポンプ ６．７・・・油圧アクチュエータ ８，９・・・制御弁 １５・・・ロードセンシングレギュレータ（傾転角制御
手段） １７．１８・・・操作レバー ３２・・・燃料レバー（第１の回転数設定手段）３３・
・・位置センサー（指令値検出手段）３６；５４・・・
コントローラ（制御手段）４０・・・第１の演算部（第
１の回転数設定手段）４１　；４１Ａ；４５　；４５Ａ
・・・第２の演算部（第２の回転数設定手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポ
   ンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される
   少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記油圧ポン
   プの吐出圧力を前記油圧アクチュエータの負荷圧力より
   も一定の差圧だけ高く保持するロードセンシングレギュ
   レータとを備えた油圧建設機械の駆動制御装置において
   、前記ロードセンシングレギュレータの制御指令値を検
   出する検出手段と、 前記検出手段で検出されたロードセンシングレギュレー
   タの制御指令値が所定値を越えると、前記原動機の目標
   回転数が上昇するように制御する制御手段と を有することを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置
   。
2. （２）原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポ
   ンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される
   少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記油圧ポン
   プの吐出圧力を前記油圧アクチュエータの負荷圧力より
   も一定の差圧だけ高く保持するロードセンシングレギュ
   レータと、前記原動機の目標回転数を設定する第１の回
   転数設定手段とを備えた油圧建設機械の駆動制御装置に
   おいて、 前記ロードセンシングレギュレータの制御指令値を検出
   する検出手段と、 前記検出手段で検出された前記ロードセンシングレギュ
   レータの制御指令値が所定値以下のときには、前記第１
   の回転数設定手段により設定された目標回転数を指令目
   標回転数として出力し、該制御指令値がそれよりも大き
   くなると、第１の回転数設定手段により設定された目標
   回転数よりも高い目標回転数を指令目標回転数として出
   力する制御手段と を有することを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置
   。
3. （３）前記制御手段は、前記検出手段で検出された前記
   ロードセンシングレギュレータの制御指令値に基づき、
   前記第１の回転数設定手段により設定された目標回転数
   とは別の目標回転数を求める第２の回転数設定手段と、
   前記第１の回転数設定手段により設定された目標回転数
   と前記第２の回転数設定手段により求められた目標回転
   数の最大値を選択し、前記指令目標回転数とする最大値
   選択手段とからなることを特徴とする請求項２記載の油
   圧建設機械の駆動制御装置。
4. （４）前記制御手段は、前記検出手段で検出された前記
   ロードセンシングレギュレータの制御指令値に基づき、
   前記第１の回転数設定手段により設定された目標回転数
   を修正するための補正回転数を求める第２の回転数設定
   手段と、前記第１の回転数設定手段により設定された目
   標回転数に前記第２の回転数設定手段により求められた
   補正回転数を加算し、前記指令目標回転数とする加算手
   段とからなることを特徴とする請求項２記載の油圧建設
   機械の駆動制御装置。
5. （５）前記第２の回転数設定手段は、前記検出手段で検
   出された前記ロードセンシングレギュレータの制御指令
   値が所定値を越えると、該制御指令値の増加に従って回
   転数が増加するように前記制御指令値と前記目標回転数
   又は補正回転数との関数関係を設定していることを特徴
   とする請求項３又は４記載の油圧建設機械の駆動制御装
   置。
6. （６）前記第２の回転数設定手段は、前記検出手段で検
   出された前記ロードセンシングレギュレータの制御指令
   値が所定値を越えると、回転数が比較的大きな一定の値
   となるように前記制御指令値と前記目標回転数又は補正
   回転数との関数関係を設定していることを特徴とする請
   求項３又は４記載の油圧建設機械の駆動制御装置。