JPH02291436A - 油圧建設機械の駆動制御装置 - Google Patents

油圧建設機械の駆動制御装置

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JPH02291436A
JPH02291436A JP1318486A JP31848689A JPH02291436A JP H02291436 A JPH02291436 A JP H02291436A JP 1318486 A JP1318486 A JP 1318486A JP 31848689 A JP31848689 A JP 31848689A JP H02291436 A JPH02291436 A JP H02291436A
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辰巳 明
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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
作量に応じて制御可能なロードセンシング制御、ネガテ
ィブコントロール等の油圧回路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〕
油圧ショベル、油圧クレーン等の油圧建設機械において
は、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油圧回路として、ロー
ドセンシング制御やネガティブコントロール(以下、ネ
ガコンという)の油圧回路がある。ロードセンシング制
御とは、例えばDE−Al−3422165 (特開昭
60−11706号に対応)に記載のように、複数の油
圧アクチュエータの最大負荷圧力を検出し、油圧ポンプ
の吐出圧力がこの最大負荷圧力よりも一定値だけ高くな
るよう油圧ポンプの吐出量を制御するものであり、これ
により油圧アクチュエータの負荷圧力に応じて油圧ポン
プの吐出量を増減し、省エネ及び操作性の向上を図って
いる。
また、ネガコン制御とは操作レバーの操作量に係わるパ
イロット圧信号を検出して、この信号に応じて油圧ポン
プの吐出量を制御するものであり、これにより同様に省
エネ及び操作性の向上が図れる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述の油圧回路においては以下のような
問題がある。
可変容量型油圧ポンプの吐出量は押しのけ容積、斜板式
では斜板の傾転量と回転数の積で定まり、傾転量の増加
と共に吐出量は増加する。この斜板の傾転量には構造か
ら定まる最大傾転量があり、原動機の一設定回転数にお
いては油圧ポンプの吐出量はこの最大傾転量で最大とな
る。また、原動機は、油圧ポンプの入力トルクが原動機
の出力トルクを超えると回転数が低下し、最悪の場合は
失速する。そこで、これを避けるため一般的には油圧ポ
ンプの入力トルク制限制御が行われている。
入力トルク制限制御とは、油圧ポンプの入力トルクが原
動機の出力トルクを越えないように吐出量の最大値を制
限するものである。
このように油圧ポンプには、吐出量の限界、すなわち最
大可能吐出量がある。このため、アクチュエータ(単数
又は複数)の駆動時、油圧ポンプが最大可能吐出量に達
するとそれ以上の吐出量の増加は不可能となるので、ポ
ンプ吐出量が飽和即ちサチュレーションする。ポンプ吐
出量が飽和すると、アクチュエータは操作レバーで指令
される速度が得られなくなる。また、特にロードセンシ
ング制御では、油圧ポンプの吐出圧力が低下し、最大負
荷圧力に対して一定差圧が確保できなくなるので、複合
操作においては低圧側のアクチュエータに油圧ポンプか
ら吐出された圧油の大部分が流れるようになり、円滑な
複合操作ができなくなる。
上記問題を解決する方法として油圧ポンプの能力を大容
量に設定することが考えられるが、これは部品コストの
増大を招き、経済上不利である。
また、油圧ポンプを駆動する原動機を常時最高回転数に
設定しておけば上記問題を軽減できるが、原動機を常時
最高回転数に設定することは燃費及び騒音の点で好まし
くなく、また原動機、ポンプ等の機器の寿命を短縮する
ことになる。
本発明の目的は、原動機を低回転に設定したときに、油
圧ポンプの吐出量が飽和すると自動的に原動機の回転数
を上げてポンプ吐出量を増大させ、所望のアクチュエー
タ速度を得ることを可能とする油圧建設機械の駆動制御
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の第1の概念によれば、上記目的を達成するため
、原動機と、この原動機によって駆動される可変容量型
の油圧ポンプと、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
油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に接続され、
操作手段の操作量に応じて前記油圧アクチュエータに供
給される圧油の流量を制御する制御弁と、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、前記原動機の第1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、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧ア
クチュエータの負荷圧力との差圧を検出する第1の検出
手段と、前記第1の検出手段で検出された差圧が所定値
以上のときには前記第1の目標回転数を指令目標回転数
として出力し、前記差圧が前記所定値よりも小さくなる
と前記第1の目標回転数よりも高い第2の目標回転数を
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が提供される
また、本発明の第2の概念によれば、原動機と、この原
動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、こ
の油圧ポンプからの吐出油により駆動される少な《とも
1つの油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと前記油
圧アクチュエータの間に接続され、操作手段の操作量に
応じて前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量
を制御する制御弁と、前記操作手段の操作量に応じて、
該操作量が増大すると前記油圧ポンプの吐出量が増大す
るように該油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ
レギュレータと、前記原動機の第1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、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出
する第1の検出手段と、前記原動機の特性に応じた油圧
ポンプの吐出圧力に対する最大可能押しのけ容積の制限
値が予め設定されており、前記油圧ポンプの押しのけ容
積と前記第1の検出手段で検出された油圧ポンプの吐出
圧力に対応する前記最大可能押しのけ容積特性の制限値
との差が所定値以上のときには前記第1の目標回転数を
指令目標回転数として出力し、前記押しのけ容積と制限
値との差が前記所定値以下になると前記第1の目標回転
数よりも高い第2の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が提供される。
〔作用〕
本発明の第1の概念による駆動制御装置においては、油
圧ポンプの吐出量が飽和すると、ポンプ吐出圧力とアク
チュエータの負荷圧力との差圧が減少するので、制御手
段は第1の目標回転数よりも高い第2の目標回転数を指
令目標回転数として出力する。このため、原動機の回転
数は自動的に上昇し、ポンプ吐出量が増大する。
本発明の第2の概念による駆動制御装置においては、油
圧ポンプの押しのけ容積が増大し、最大可能押しのけ容
積の制限値に近づくと、最大可能押しのけ容積の制限値
との差が所定値以下となるので、制御手段は第1の目標
回転数よりも高い第2の目標回転数を指令目標回転数と
して出方する。
このため、原動機の回転数は自動的に上昇し、ポンプ吐
出量が増大する。
〔実施例〕
以下、本発明の好適実施例を図面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4図を参照して説明
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に係わる油圧
システムは、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ポンプ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がらの吐
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、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。
この実施例においては、油圧システムは第2図に示すホ
イール式油圧ショベルを駆動するためのものであり、ア
クチュエータ6は例えば後輪5oをトランスミッション
51及びプロペラシャフト52を介して駆動する走行モ
ータであり、アクチュエータ7は例えばフロントアッタ
チメント53の一部であるブーム54の昇降を行うブー
ムシリンダである。
制御弁8,9は、図示実施例ではパイロット油圧式の弁
であり、パイロットライン55a,55b及び56a,
56bに伝えられるパイロット圧により制御される。
パイロットライン55a,55bは、走行用のパイロッ
ト回路57に接続されている。走行用のパイロット回路
57は、走行速度を指示するペダル操作式のパイロット
減圧弁58と、走行の前進、後進を指示する手動操作式
の方向切換弁59とを有している。パイロット減圧弁5
8を踏み込み、方向切換弁59をいずれかの位置に切換
えると、パイロット減圧弁58ではパイロットポンプ6
0からの圧油を基に踏み込み量に応じたパイロット圧が
発生し、このパイロット圧はスローリターン弁61を介
して方向切換弁59の切換位置に応じてパイロットライ
ン55a,55bのいずれかに伝達され、制御弁8は減
圧弁58の踏み込み量及び方向切換弁59の切換位置に
応じて開度及び切換位置が制御される。パイロット減圧
弁58の踏み込みを解除すると、パイロット圧はスロー
リタン弁61を介して徐々に減圧され、制御弁8も徐々
に中立位置に戻る。
パイロットライン5 6 a,  5 6 bは、ブー
ムシリンダ7の速度及び駆動方向を指令する操作レバー
18を備えた操作手段に接続され、操作手段では操作レ
バー18の操作量及び操作方向に応じてパイロット圧が
発生し、これがパイロットライン56a,56bを介し
て制御弁9に伝達され、制御弁9の開度及び切換位置が
制御される。
圧力補償弁io.1iはそれぞれ制御弁8.9の前後差
圧に応答して作動し、油圧ポンプ2の吐出圧力及び油圧
アクチュエータ6,7の負荷圧力の変化に係わらず制御
弁8,9の前後差圧を一定に保持し、制御弁8,9の開
度に応じた流量の確保を可能にしている。
制御弁8.9にはそれぞれアクチュエータ6.7の負荷
圧力を検出するための負荷ライン12,13が接続され
、負荷ライン12.13は更に高圧選択弁19を介して
負荷ライン14に接続され、高圧選択弁19で選択され
た高圧側の負荷圧力、即ち、最大負荷圧力は負荷ライン
14に導かれる。
負荷ライン12.13.14は、入力側負荷ライン12
.13で検出した負荷圧力が上述の圧力補償弁10.1
1に伝達され、負荷ライン14で検出した最大負荷圧力
がポンプ制御部17のロードセンシングレギュレータ1
5(以下これをLSRと略す)と吐出管路3に接続され
たアンロード弁16に導かれる。
ポンプ制御部17は、上述のLSR15とトルク制御レ
ギュレータ80との組み合わせで構成されている。
即ち、ポンプ制御部17は油圧ポンプ2の斜板を駆動す
るサーボピストン20を有し、LSR15はサーボピス
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)からなっている。L
S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及び上記負荷ライン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、また弁スプールの他端には目標
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
目標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2OAはタンクに接続され、ばね2OBのばね力によ
りピストンロッド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20^
が分岐管路22に接続され、受圧室2OA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した
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。
トルク制御レギュレータ80は、LS補償弁21とサー
ボピストン20との間にLS補償弁21に直列に接続さ
れたトルク制御サーボ弁81を有し、トルク制御サーボ
弁81の弁スプールの一端には吐出管路3からの分岐管
路22を介して油圧ポンプ2の吐出圧力が導かれ、弁ス
プールの他端には制限トルク設定用のばね82が配置さ
れている。
油圧ポンプ2の吐出圧力がばね82の設定圧力よりも小
さければ、トルク制御サーボ弁81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2OA
はLS補償弁21に直接接続されたのと同じ状態となり
、LS補償弁21による上述したロードセンシング制御
を可能とする。
油圧ポンプ2の吐出圧力がばね82の設定圧力を越える
と、サーボ弁81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2
OA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。これにより
、油圧ポンプ2の入カトルクがエンジン1の出力トルク
の範囲内となるよう油圧ボンプ2の傾転角が制御される
ここで、トルク制御レギュレータ80においては、ばね
82により、エンジン1の特性に応じた油圧ポンプ2の
吐出圧力に対するポンプ最大可能傾転特性が定められる
このように本実施例のポンプ制御部17においては、L
SR15により吐出圧力が最大負荷圧力よりも一定の差
圧だけ高くなるように油圧ボンプ2の傾転角を制御し、
ロードセンシング制御が行われ、トルク制御レギュレー
タ80により油圧ポンプ2の入力トルクがエンジン1の
出力トルクの範囲内となるよう油圧ポンプ2の傾転角を
制御し、入力トルクの制限制御が行われる。
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、これにより、中立時のポ
ンプ傾転角を自己圧力により最小傾転角に保持するよう
にしている。
圧力補償弁10.11は、上述のように制御される油圧
ポンプ1からの吐出流量によりアクチュエータ6.7を
同時に駆動し、複合操作を行うときのアクチュエータ相
互間の独立性を確保する役割を有している。即ち、LS
R15を備えた油圧システムにおいては、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、このような不具合が防止される。
(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。このガバナレバー31には、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3
1を回動させるための駆動制御装置が設けられている。
この駆動制御装置は、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、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ΔPL
Sを検出する差圧センサー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の操作信号及び差圧センサー33とポテ
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35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(回転式ボテンショ
メータ)、押しボタン式(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3図に機能ブロック図で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3
2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Nxを演算する第1の演算部
40と、差圧センサー33の検出信号を入力し、検出信
号が示すLS差圧ΔPLSと所定の関数関係にある目標
回転数1’Jpを求める第2の演算部41と、第1及び
第2の演算部40.41でそれぞれ求められた目標回転
数Nx,Npを比較し、両者の最大値を選択し指令目標
回転数Nyとする最大値選択部42と、最大値選択部4
2で選択された指令目標回転数NT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の変位量No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とからなり、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40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
x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により保持さ
れるべき目標差圧をΔP LSRとすると、差圧センサ
ー52により検出されたLS差圧ΔPLSが目標差圧Δ
P LSR近辺の値である所定値ΔPLSQよりも大き
いときは、目標回転数N,がアイドル回転数Ni とな
り、LS差圧ΔPLSが所定値ΔP LSQより小さく
なると、差圧ΔPLSの減少に従って目標回転数Npが
増加するように、LS差圧ΔLSと目標回転数Npとの
関数関係が設定されている。
なお、第1の演算部40において燃料レバーの変位量X
を最大にしたときに設定される目標回転数N!の最大値
Nxaaxはエンジン1が出し得る最高回転数よりも低
く設定され、第2の演算部40においてLS差圧ΔPL
Sにより設定される目標回転数Npの最大値N pma
xはエンジン1の最高回転数にほぼ等しく設定され、結
果として目標回転数Npの最大値N pmaxは目標回
転数N!の最大値NIfflllよりも高く設定されて
いる。
サーボ制御部43は、第4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31.32で、それぞれポテンショメー
タ34の検出値Nθ及び最大値選択部420指令値N7
を入力し、ステップS3で検出値Nθと指令値Ny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S6,37.3
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Sl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の変位量Nθ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NYが
変わったときには、ガバナレバー31の変位ffiNθ
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NF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。
まず、例えば平地定速走行や降坂時のように低負荷の運
転状態においては、例えば燃料レバー32をフルストロ
ーク以下の変位量に操作し、コントローラ36の第1の
演算部40において比較的低速の目標回転数N!を設定
しておく。このとき、コントローラ36の第2の演算部
41では、トルク制御レギュレータ80が機能しないよ
うな運転状態であるので差圧ΔPLSが目標差圧ΔP 
LSR付近にあることから、目標回転数N9としては比
較的小さな値が演算される。このため、目標回転数N!
がその目標回転数N9よりも大きいときには、最大値選
択部42において目標回転数Nxが指令目標回転数N,
として選択され、エンジン1は燃料レバー32で設定さ
れた目標回転数NKに制御され、車両はこのエンジン回
転数で平地定速走行または降坂走行する。
このような運転状態から、登坂路にさしかかったり加速
走行するなど、負荷またはアクチュエータの要求流量が
増大し、トルク制御レギュレータ80が機能するような
運転状態に移行した場合には、ポンプ吐出圧力と最大負
荷圧力との差圧が一定値から減少しようとするので、コ
ントローラ36の第2の演算部41においては、差圧Δ
PLSが目標差圧ΔP LSI以下に減少することから
目標回転数Npとしては比較的大きな値が演算される。
このため、最大値選択部42においてはこの目標回転数
Npが指令目標回転数N7として選択され、エンジン1
はこの目標回転数Npにより制御され、エンジン回転数
は上昇する。その結果、レギュレータ80により油圧ポ
ンプ2の傾転角θ寡の増大が制限されても、回転数の上
昇により油圧ポンプ2の吐出量は増大し、ポンプ吐出量
は飽和しないので、所望の走行速度が得られる。
従って、目標回転数Nxを最大値Nxmax以下の低い
値に設定し、低速のエンジン回転数で意図する走行が行
えるので、燃費が向上し、経済的な運転が可能となると
共に、エンジン音が小さくなり、騒音を低減できる。
次に、走行発進時や登坂時のように高負荷の単独走行を
行うとき、又は走行とブームの複合操作のようにアクチ
ュエータの要求する流量が大きいときなど、油圧ポンプ
2の吐出圧力または吐出量が増大する運転状態において
は、例えば燃料レバー32をフルストロークの操作量に
設定し、コントローラ36の第1の演算部40において
最大の目標回転数Nxmll−xを設定しておく。この
とき、トルク制御レギュレータ80が機能しようとする
と、ポンプ吐出圧力と最大負荷圧力との差圧が一定値か
ら減少しようとするので、コントローラ36の第2の演
算部41においては目標回転数Npとしては比較的大き
な値が演算される。そして上述したようにNpmat>
Nxmaxなので、最大値選択部42においては目標回
転数Npが指令目標回転数Nyとして選択され、エンジ
ン回転数は上昇する。
その結果、油圧ポンプ2の吐出量は増大し、即ち、ポン
プ吐出量の飽和は解消され、所望のアクチュエータ速度
が得られ、かつ複合操作の場合はアクチュエータの速度
比を維持でき、操作性を向上できる。
また、例えば負荷が軽減し、トルク制御レギュレータ8
0が機能しないような運転状態に移行したとすると、L
S差圧ΔPLSが大きくなり、第2の演算部4lで目標
回転数Npとして比較的小さな値が演算されるので、目
標回転数N!が指令目標回転数N!となり、エンジン1
は燃料レバー32で設定されたN qmxxよりも低い
目標回転数に制御される。このため、エンジンの過回転
が防止され、燃費の低下及び騒音を低減できる。また、
指令目標回転数NFが操作レバー32で設定された最大
値N xmgx以下になることがないので、目標回転ゑ
の変動によるエンジン回転数の変動の頻度が低減し、エ
ンジン回転数の頻繁な変動による燃費の低下及び騒音を
低減できる。
(効果) 以上説明したように、本実施例によれば、油圧ボンプ2
の吐出量が飽和すると自動的にエンジン1の回転数を上
げて、ポンプ吐出量を増大させるようにしたので、燃料
レバー32による目標回転数N!の値を低《設定でき、
燃費、騒音を低減できると共に、機器の耐久性を向上で
きる。また、ポンプ吐出量の飽和によるアクチュエータ
の速度低下及び複合操作の操作性の低下を防止でき、優
れた操作性を確保することができる。更に、燃料レバー
32による目標回転数NZの値を高く設定することによ
り、エンジン回転数の頻繁な変動を低減でき、燃費の低
下及び騒音を低減できる。
第2の実施例 本発明の第2の実施例を第5図を参照して説明する。
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NZと第2の演算部41からの目標回転数Npと
の大きい方の値を選択し、指令目標回転数NFとした。
本実施例はこの点に関する変形例を示すもので、第2の
演算部44には、LS差圧ΔPLSが目標差圧である所
定値ΔP LSR以上の範囲では補正回転数αの増分値
Δαは負であり、LS差圧ΔPLSが所定値ΔP LS
R以下の範囲では補正回転数αの増分値Δαは正であり
、かつLS差圧ΔPLSの減少に従って増分値Δαが増
加するような、LS差圧ΔPLSと補正回転数αの増分
値Δαとの関数関係が設定されている。第2の演算部4
4で求められた補正回転数αの増分値Δαは、前回の制
御サイクルで求められた補正回転数αに加算部45で加
算され、新たな補正回転数αとされる。
そして本実施例では、最大値選択部42の代わりに、第
1演算部40からの目標回転数Nxに補正回転数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本実施例においては、燃料レバー3
2による目標回転数Nxの一設定状態において、LS差
圧ΔPLSが所定値ΔP LSRに保持されているとき
には、補正回転数αは零であり、指令目標回転数N7は
燃料レバー32により指令された目標回転数NZとなる
。LS差圧ΔPLSが所定値ΔP LSR以下に減少す
ると、第2の演算部44及び加算部45において補正回
転数αが求められ、それが目標回転数Nxに加算される
ので、指令目標回転数NFは増加する。なお、補正回転
数αの増分値Δαを求めてから、それを前回の補正回転
数αに加算して新たな補正回転数αを求めるのは、ハン
チングを防止するためである。
このように構成した本実施例においては、LS差圧ΔP
LSが所定値ΔP LSRよりも小さくなると目標回転
数N!よりも高い目標回転数が指令目標回転数N7とし
て得られるので、第1の実施例と同様に、油圧ポンプ2
の吐出量が飽和すると自動的にエンジン1の回転数が上
昇し、ポンプ吐出量を増大させる。従って、本実施例に
よっても第1の実施例と同様の効果を得ることができる
第3及び第4の実施例 本発明の第3の実施例を第6図〜第8図により説明する
。第6図において、第1図に示す部材と同等の部材には
同じ符号を付してある。
第1図の実施例に対する本実施例の違いの1つは、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ていたものを、本実施例
ではこれを電子的に行った点である。
即ち、第6図において、油圧システムにはLSR15を
設けておらず、それに代わるものとして、油圧ポンプ2
の斜板傾転角θ$を検出する傾転センサー70、油圧ポ
ンプ2の吐出圧力Ppを検出する圧力センサー71、油
圧ポンブ2の吐出圧力とアクチュエータ6.7の最大負
荷圧力との差圧ΔPLSを検出する差圧センサー33、
エンジン1の回転数を検出する回転センサー73、及び
ガバナレバー31の回動量を検出するボテンショメータ
34からなるセンサー群、これらセンサー群からの検出
信号を入力し、後述する処理を行うポンプ制御部を備え
たコントローラ74、及びコントローラ74から出力さ
れた電気信号により駆動される傾転角制御装置75が設
けられている。
傾転角制御装置75は2つの電磁弁76.77と、この
電磁弁の切換えにより圧油の給排が制御され、位置が制
御されるサーボシリンダ78とを有し、サーボシリンダ
78の位置が制御されることにより油圧ポンプ2の傾転
角が制御される。
コントローラ74は、また後述するエンジン制御部も有
している。
コントローラ74のポンプ制御部は、第7図に機能ブロ
ック図で示すような演算処理機能を有している。即ち、
コントローラ74のポンプ制御部は、LS制御部85、
トルク制御部86、最小値選択部87、サーボ制御部8
8からなっている。
LS制御部85では、目標差圧ΔP LSRと差圧セン
サー33で検出された実差圧ΔPLSのフィードバック
値との差Δ( P LS)を演算し、この差Δ(PLS
)から目標値の変化量Δθ1  (=制御速度)を演算
し、それを積分してLS制御のための目標ボンプ傾転角
θgを求める。
トルク制御部86においては、回転センサー73で検出
されたエンジン回転数Nrとボテンショメータ34で検
出されたガバナレバー変位量Nθとの差ΔTを演算して
スピードセンシング−を行い、この差からエンジンスト
ールを防止する目標トルクTpoを演算し、この目標ト
ルクTpoに、圧力センサー71で検出されたポンプ吐
出圧力Ppの逆数1/Ppを乗じて馬力演算を行い、得
られた値θpiに一次遅れ要素のフィルタをかけてP−
Qトルク制御用の目標ポンプ傾転角θ^を求める。
最小値選択部87においては、両目標ポンプ傾転角θI
,θAの最小値を選択して最終的な指令目標ポンプ傾転
角θrとし、サーボ制御部88においては、この目標ポ
ンプ傾転角θ『と傾転センサー70で検出された実傾転
角のフィードバック値θ$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76.77
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87においてLS制御用の目
標ポンプ傾転角゛θ1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、第1の実施例のトルク
制御レギュレータ80と同様に、油圧ポンプ2の入力ト
ルクが目標トルクTpoに一致するようポンプ傾転角が
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力トルク制限制御される。
また、本実施例はコントローラ74のエンジン制御部に
おける指令目標回転数N7の演算処理機能の点でも第1
図の実施例とはことなっている。
即ち、パイロット減圧弁58の出力側に圧力検出器90
が接続され、圧力検出器90はパイロット減圧弁58の
踏み込み量即ち操作量xpに対応するパイロット圧を検
出し、それに対応する信号をコントローラ74に出力す
る。
コントローラ74のエンジン制御部は、第8図に機能ブ
ロック図で示すような演算処理機能を有している。図中
、第3図に示すブロックと同等の機能ブロックには同じ
符号を付している。
第8図において、ブロック91では圧力検出器90の検
出信号に基づき、その信号が示すパイロット減圧弁58
の操作量xpが所定値xk以下のときにはレベル0の信
号βを出力し、所定値xk以上になるとレベル1の信号
βを出力する。信号βはスイッチ92に送られ、スイッ
チ92では信号βがレベル0のときには開いており、第
2の演算部41から最大値選択部42への目標回転数N
pの伝達を遮断し、信号βがレベル1になると閉じられ
、目標回転数Npを最大値選択部42に伝達する。
以上のように構成した本実施例においては、パイロット
減圧弁58のパイロット圧即ち操作量Xpが所定値xk
を越える範囲ではスイッチ92が閉じているので、第3
図に示す第1の実施例と同じ構成となり、第1の実施例
と同様に作用する。
操作量Xが所定値xk以下のときにはスイッチ92が開
いているので、第2の演算部41がないのと同じ状態に
なる。このため、指令目標回転数Nyは第1の演算部4
0の目標回転数Nxのみにより定まり、LS差圧ΔPL
Sの変動に係わらず燃料レバー32の変位量Xに応じた
目標回転数が得られる。即ち、燃料レバー32を操作し
ない限りエンジン回転数は変動しない。
従って、本実施例によれば第1の実施例と実質的に同様
の効果を得ることができると共に、パイロット減圧弁5
8の操作量を小さくし、微速度走行を行う場合は、例え
ば発進時に負荷が大きくなり、油圧ポンプ2が一時的に
制御部86により入力トルク制限制御されたとしてもエ
ンジン回転数は上昇しないので、一時的なエンジン回転
数の変動が防止され、操作性が向上する。また、微速度
走行時にエンジン回転数の変動がないので、耳障りでな
く、更にエンジンの頻繁な回転数変動による燃費の悪化
を防止できる。また、操作量xpが所定値xkを越えた
場合はエンジン回転数上昇制御が行われるので、エンジ
ンの駆動状態がオペレータの意思と一致し、良好な操作
フィーリングを得ることができる。
なお、本実施例の考えは第5図に示す第2の実施例にも
同様に適用でき、第9図にそれを本発明の第4の実施例
として示す。図中、第5図及び第8図に示す部材と同等
の部材には同じ符号を付している。本実施例においても
、操作量xpが所定値xk以下のときにはスイッチ92
は開いており、補正回転数αは目標回転数Nxに加算さ
れないので、目標回転数Nwは変化せず、エンジン回転
数は変動しない。従って、第3の実施例と同様の効果を
得ることができる。
第5及び第6の実施例 本発明の第5の実施例を第10図により説明する。図中
、第8図と同等の部材には同じ符号を付している。本実
施例は第6図に示す第3の実施例のハード構成を採用し
、コントローラ74のエンジン制御部での演算処理機能
を異ならせたものである。
第10図において、ブロック93は第3の演算部を示し
、この第3の演算部93ではNj=f(xp )の関数
に基づき、圧力検出器90の検出信号が示すパイロット
減圧弁58の操作ffi x pに応じて増加する目標
回転数Ntを演算し、この目標回転数Ntは他の目標回
転数Nx,Npと共に最大値選択部42に送られ、ここ
でこれらの最大値が指令目標回転数NFとして選択され
る。
ここで、第1の実施例で説明したように、第1の演算部
40で設定される目標回転数Nxの最大値Nxmaxは
エンジン1の最高回転数よりも低く設定され、第2の演
算部40で設定される目標回転数Npの最大値N pm
axはエンジン1の最高回転数にほぼ等しく設定されて
いる。そして、第3の演算部93で設定される目標回転
数N1の最大値Nlmaxは目標回転数Nxの最大値N
xmaxとほぼ等しく設定され、結果として目標回転数
Npの最大値Npmaxは目標回転数NIの最大値NK
mH及び目標回転数N+の最大値N !n+++xより
も低く設定されている。
以上のように構成した本実施例においては、パイロット
減圧弁58のパイロット圧即ち操作量Xpが所定値xk
を越える範囲ではスイッチ92が閉じているので、目標
回転数Nl,Np,Nlの最大値が指令目標回転数N7
となる。従って、油圧ポンプ2の吐出量が飽和し、LS
差圧ΔPLSが所定値ΔP LSO以下となるときには
、目標回転数Npが指令目標回転数Njとして選択され
、自動的にエンジン1の回転数が上昇し、ポンプ吐出量
が増大する。このことは、N pmix> N jmg
xで、Npmaw > N fmatなので第1及び第
3の演算部40,93で最大の目標回転数N xmax
, N in!Iが設定された場合でも同様である。
油圧ポンプ2の吐出量が飽和しておらず、LS差圧ΔP
LSが所定値ΔPLS以上のときには、目標回転数Nx
と目標回転数N1の大きい方の値が指令目標回転数N7
となる。このため、目標回転数N!をNxmxx以下に
設定しても、パイロツ上減圧弁58の踏み込み量即ち操
作量xpが増大し、目標回転数Ntが目標回転数Nxよ
りも大きくなると指令目標回転数N▼が増大するので、
エンジン回転数が上昇する。即ち、目標回転数N1が目
標回転数Nxを越えた範囲でパイロット弁圧弁58の踏
み込み量に応じてエンジン回転数が制御される。
操作量Xが所定値xk以下のときにはスイッチ92が開
いているので、第2の演算部41がないのと同じ状態に
なる。このため、目標回転数N+が設定回転数N!より
も小さ《なるように設定すれば、指令目標回転数N7は
第1の演算部40の目標回転数Nxのみにより定まるの
で、ΔPLSの減少によりエンジン回転数は変動しない
。即ち、第3の実施例と同様に良好な微速度走行が可能
である。
従って、本実施例によれば第3の実施例と実質的に同様
の効果を得ることができると共に、パイロット減圧弁5
8の操作量を所定値xk以上とし、油圧ポンプ2の吐出
量が飽和しない運転状態においては、目標回転数Ntが
目標回転数Nxを越えた範囲でパイロット弁圧弁58の
踏み込み量に応じてエンジン回転数が制、御されるので
、本件出願人が先に出願した特願昭62−249150
号に記載の発明と同様、目標回転数N!を低く設定して
燃費の向上を図れると共に、パイロット減圧弁58の操
作量に比例した力強い操作フィーリングを得ることがで
き、操作性が向上する。
なお、第9図に示す第4の実施例と同様、本実施例の考
えは第5図に示す第2の実施例にも同様に適用できる。
第11図にそれを第6の実施例として示す。図中、第5
図及び第10図に示す部材と同等の部材には同じ符号を
付している。本実施例においては、目標回転数Nx,N
fの大きい方の値を選択する最大値選択部94を設け、
スイッチ92が閉じているときに補正回転数αを選択部
94で得らればれた目標値NX,NUの大きい方の値に
加算し、指令目標回転数N7を得る。
本実施例においても、パイロット減圧弁58の操作量を
所定値xk以上で油圧ポンプ2の吐出量が飽和しない運
転状態においては、目標回転数Ntが目標回転数Nxを
越えた範囲でパイロット弁圧弁58の踏み込み量に応じ
てエンジン回転数が制御されるので、第5の実施例と同
゛様の効果を得ることができる。
第7の実施例 本発明の第7の実施例を第12図及び第13図により説
明する。図中、第1図及び第3図に示す部材と同じ部材
には同じ符号を付してある。
第12図において、本実施例は第1図に示す第1の実施
例にあった差圧センサー33がなく、代わりに第6図に
示す第3の実施例で用いた傾転センサー70及び圧力セ
ンサー71を設置しており、他のハード構成は第1図に
示す第1の実施例と同じである。
100はコントローラであり、コントローラ100は第
13図に機能ブロック図で示すような演算制御機能を有
している。
即ち、コントローラ100は、第3図に示す第1の実施
例と同様に第1の演算部40、最大値選択部42及びサ
ーボ制御部43を有している。また、コントローラ10
0は、エンジン1の特性に応じた油圧ポンプ2の吐出圧
力に対する最大可能傾転特性が予め設定されており、圧
力センサー71の検出信号を入力し、その検出信号が示
すポンプ吐出圧力に対応する最大可能傾転特性の制限値
θpを求める第2演算部101と、傾転センサー70に
より検出されたポンプ傾転角θSと演算部101で求め
た制限値θpとの差Δθを求める加算部102と、この
加算部102で求めた傾転角の差Δθを入力し、この差
Δθと所定の関数関係にある目標回転数Nqを求める第
3の演算部103とを有し、第2の演算部103で求め
た目標回転角Nqと第1の演算部40で求めた目標傾転
角N!の大きい方の値が最大値選択部42で選択され、
指令目標回転数N7とされる。
第2の演算部101に設定される油圧ポンプ2の最大可
能傾転特性は、ポンプ吐出圧力ppと傾転角の制限値θ
pの積がエンジン1の出力トルクを越えないように吐出
圧力Ppと制限値θpとの関数関係が設定されており、
この特性はトルク制御レギュレータ80の特性に一致し
ている。
第3の演算部103においては、加算部102で求めた
傾転角の差Δθが所定値Δθ0よりも大きいときは、目
標回転数Nqがアイドル回転数Niとなり、傾転角の差
Δθが所定値ΔθOより小さくなると、差Δθの減少に
従って目標回転数Nqが増加するように、傾転角の差Δ
θと目標回転数Nqとの関数関係が設定されている。
第1の演算部40で設定される目標回転数N!の最大値
N IIll!はエンジン1の最高回転数よりも低く設
定され、第3の演算部103設定される目標回転数Nq
の最大値Nqmaxはエンジン1の最高回転数にほぼ等
し《設定され、結果として目標回転数Nqの最大値NQ
IIIIIは目標回転数Nlの最大値N !+111!
よりも低く設定されている。
次に、本実施例の駆動制御装置の動作を説明する。
まず、例えば平地定速走行や降坂時のように低負荷の運
転状態においては、例えば燃料レバー32をフルストロ
ーク以下の変位量に操作し、コントローラ100の第1
の演算部40において比較的低速の目標回転数Nxを設
定しておく。このとき、コントローラ100の第2の演
算部101ではポンプ吐出圧力Ppから制限値θpが求
められ、加算部102でポンプ傾転角θSとの偏差Δθ
が求められるが、トルク制御レギュレータ80が機能し
ないような運転状態であるので、油圧ポンプ1の傾転角
θSは制限値θpよりも十分に小さく、加算部102で
は比較的大きな偏差Δθが求められ、第3の演算部10
3においては目標回転数Nqとして比較的小さな値が演
算される。このため、目標回転数N!がその目標回転数
Nqよりも大きいときには、最大値選択部42において
目標回転数Nwが指令目標回転数NFとして選択され、
エンジン1は燃料レバー32で設定された目標回転数N
xに制御され、車両はこのエンジン回転数で平地定速走
行または降板走行する。
このような運転状態から、登坂路にさしかかったり加速
走行するなど、負荷またはアクチュエータの要求流量が
増大し、トルク制御レギュレータ80が機能するような
運転状態に移行した場合には、油圧ポンプ1の傾転角θ
$はコントローラ100の第2の演算部101において
ポンプ吐出圧力Ppから求められる制限値θpに近づく
ので、加算部102で求められる傾転角θ$と制限値θ
pとの偏差は小さくなり、第3の演算部103において
は偏差Δθが所定値Δθ0よりも小さくなると、目標回
転数Nqとして比較的大きな値が演算される。このため
、最大値選択部42においてはこの目標回転数Nqが指
令目標回転数NFとして選択され、エンジン1はこの目
標回転数Nqにより制御され、エンジン回転数は上昇す
る。その結果、レギュレータ80により油圧ポンプ2の
傾転角θSの増大が制限されても、回転数の上昇により
油圧ポンプ2の吐出量は増大し、ポンプ吐出量は飽和し
ないので、所望の走行速度が得られる。
従って、目標回転数Nxを最大値Nxmax以下の低い
値に設定し、低速のエンジン回転数で意図する走行が行
えるので、燃費が向上し、経済的な運転が可能となると
共に、エンジン音が小さくなり、騒音を低減できる。
次に、走行発進時や登坂時のように高負荷の単独走行を
行うとき、又は走行とブームの複合操作のようにアクチ
ュエータの要求する流量が大きいときなど、油圧ポンプ
2の吐出圧力または吐出量が増大する運転状態において
は、例えば燃料レバー32をフルストロークの操作量に
設定し、コントローラ100の第1の演算部40におい
て最大の目標回転数Nxmaxを設定しておく。このと
き、トルク制御レギュレータ80が機能しようとすると
、油圧ボンプ1の傾転角θ哀はコントローラ100の第
2の演算部101で求められる制限値θpに近い値とな
っており、加算部102で求められる偏差Δθは小さく
なり、第3の演算部103においては偏差Δθが所定値
Δθ0よりも小さくなると、目標回転数Nqとして比較
的大きな値が演算される。そして上述したようにNQI
III>Nll1xなので、最大値選択部42において
は目標回転数NQが指令目標回転数N7として選択され
、エンジン回転数は上昇する。その結果、油圧ボンブ2
の吐出量は増大し、即ち、ポンプ吐出量の飽和は解消さ
れ、所望のアクチュエータ速度が得られ、かつ複合操作
の場合はアクチュエータの速度比を維持でき、操作性を
向上できる。
また、トルク制御レギュレータ80が機能しないような
運転状態に移行したとすると、加算部102で求められ
る偏差Δθが大きくなり、第3の演算部103で目標回
転数NQとして比較的小さな値が演算されるので、目標
回転数N!が指令目標回転数N,となり、エンジン1は
燃料レバー32で設定されたN qmaxよりも低い目
標回転数に制御される。このため、エンジンの過回転が
防止され、燃費の低下及び騒音を低減できる。また、指
令目標回転数NYが操作レバー32で設定された最大値
Nxmax以下になることがないので、目標回転数の変
動によるエンジン回転数の変動の頻度が低減し、エンジ
ン回転数の頻繁な変動による燃費の低下及び騒音を低減
できる。
従って、本実施例によっても第1の実施例と同様の効果
を得ることができる。
なお、本実施例においては、コントローラ100の第3
の演算部103に設定される所定値ΔθOは、ポンプ吐
出量の飽和の解消の観点から、LSR15によるロード
センシング制御を最大限行った後、トルク制御レギュレ
ータ80による入力トルク制限制御が始まる直前に目標
回転数Nqが増大する関係とすることが好ましい。
第8の実施例 本発明の第8の実施例を第14図により説明する。図中
、第5図及び第13図に示す部材と同等の蔀材には同じ
符号を付している。本実施例は、上述した第7の実施例
に第5図に示す第2の実施例の補正回転数αの考えを適
用したものである。
第14図において、第3の演算部104には、傾転角の
差Δθが所定値Δθ0以上の範囲では補正回転数αの増
分値Δαが負であり、傾転角の差Δθが所定値Δθ0以
下の範囲では補正回転数αの増j分値入αが正であり、
かつ傾転角の差Δθの減少に従って増分値Δαが増加す
るように、傾転角の差Δθと補正回転数αの増分値Δα
との関数関係が設定されている。このような第3の演算
部104で求められた補正回転数αの増分値Δαは前回
の制御サイクルで求められた補正回転数αに加算部45
で加算され、リミッタ105で負の値をカットされた後
新たな補正回転数αとされ、加算部46で第1演算部4
0からの目標回転数Ntに加算される。
このように構成した本実施例においては、燃料レバー3
2による目標回転数Nxの一設定状態において、傾転角
の差Δθが所定値ΔθOより大きいときは、補正回転数
αは負であり、指令目標回転数N,は燃料レバー32に
より指令された目標回転数NXとなる。傾転角の差Δθ
が所定値Δθ0以下に減少すると、第3の演算部104
及び加算部45において補正回転数αが求められ、それ
が目標回転数N!に加算されるので、指令目標回転数N
Fは増加する。
従って、本実施例によっても第1の実施例と同様の効果
を得ることができる。
第9〜第12の実施例 本発明の第9〜第12の実施例を第15図〜第18図に
より説明する。これら実施例は、LS差圧ΔPLSの代
わりに傾転角の偏差Δθを用いる上述の概念における第
8図〜第11図に示す第3〜第6の実施例に対応するも
のである。
即ち、第15図に示す第9の実施例は第13図に示す第
7の実施例に、第8図に示す第3の実施例のブロック9
1及びスイッチ92の考えを適用したものであり、第1
6図に示す第10の実施例は第14図に示す第8の実施
例に、第8図に示す第3の実施例のブロック91及びス
イッチ92の考えを適用したものであり、第17図に示
す第11の実施例は第13図に示す第7の実施例に、第
10図に示す第5の実施例のブロック91、スイッチ9
2、第3の演算部93の考えを適用したものであり、第
18図に示す第12の実施例は第14図に示す第8の実
施例に、第10図に示す第5の実施例のブロック91、
スイッチ92、第3の演算部93の考えを適用したもの
である。
これら実施例によっても、傾転角の偏差Δθを用いて第
1の実施例と同様の効果を得ながら、ブロック91及び
スイッチ92があるので、パイロット減圧弁58の操作
量xpが所定値xk以下のときには目標回転数Nqは伝
達されないので、微速度走行時の操作性の向上等、第3
の実施例と同様の効果を得ることができ、また、第3の
演算部93を用いた第11及び第12の実施例において
は、パイロット弁圧弁58の踏み込み量に応じてエンジ
ン回転数を制御でき、パイロット減圧弁58の操作量に
比例した力強い操作フィーリングが得られるなど、第5
の実施例と同様の効果を得ることができる。
第13の実施例 なお、上述した第7〜第12の実施例にいおては、油圧
ポンプ2の実際の傾転角θ3を検出し、ポンプ傾転角の
制限値θpとの偏差をとったが、ポンプ制御部として第
7図に示す第3の実施例のように電子的な構成を採用し
た場合は、ポンプ制御部74で演算された目標ポンプ傾
転角θl又はθrを実際の傾転角θSの代わりに用いる
ことができる。第19図にその一例を第13の実施例と
して示す。本実施例によっても上述の実施例と同様の効
果を得ることができる。
本発明の第14の実施例を第20図を参照して説明する
。図中、第12図に示す部材と同じ部材には同じ符号を
付している。
第12図に示した第7実施例においては、パイロット減
圧弁58のが増大すると油圧ポンプの傾転角が増大する
ようにボンプ傾転角を制御する傾転角制御手段として、
LSR即ちロードセンシングレギュレータ15を採用し
たが、本実施例は傾転角制御手段としてネガコンシステ
ムを採用したものである。
即ち、第20図において、本実施例の油圧システムは、
エンジン1と、エンジン1によって駆動される可変容量
型の油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ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6.7.11
0と、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111,1
12.113とを有し、各制御弁111〜113には油
圧ポンプ2の吐出管路114に接続されたセンターバイ
パスライン115が貫通しており、制御弁111〜11
3は、それぞれ、中立位置ではセンターバイパスライン
115の流路を全開し、中立位置から作動位置に操作さ
れるに従って当該流路が絞られるように構成されている
センターバイパスライン115の最下流端にはネガコン
弁116が接続されている。ネガコン弁116は、やは
りエンジン1によって駆動されるパイロットポンプ11
7に接続されたネガコン用パイロットライン118のネ
ガコン圧力を生成するリリーフ弁119と、リリーフ弁
119のばね120に作用し、設定圧力を調整する圧力
調整弁121とからなっている。
このように構成されたネガコン弁116においては、セ
ンターバイパスライン115に圧力が立っているときに
は、調整弁121はリリーフ弁119のリリーフ圧力を
最大に設定し、パイロットライン118のネガコン圧力
は最大に維持される。
センターバイパスライン115の圧力が低下すると、そ
れに従い調整弁121がリリーフ弁119の設定圧力を
小さくシ、パイロットライン118のネガコン圧力を減
少させる。
油圧ポンプ2の傾転角はポンプレギュレータ122によ
り調整される。ポンプレギュレータ122は前述したト
ルク制御レギュレータ80(第1図参照)と同様のトル
ク制御部を有し、トルク制御部には油圧ポンプ2の吐出
管路114から分岐したトルク制御用のパイロットライ
ン123を介して油圧ポンプ2の吐出圧力が導かれ、ト
ルク制御レギュレー夕と同様油圧ポンプ2の入力トルク
がエンジン1の出力トルクの範囲内となるように入力ト
ルクの制限制御を行う。ポンプレギュレータ122はま
たネガコン制御部を有し、ネガコン制御部には上記ネガ
コン用パイロットライン118を介してネガコン弁11
6で生成されたネガコン圧力が導かれ、ネガコン圧力が
最大のときにはポンプ傾転角を最小に保持し、ネガコン
圧力が減少するに従ってポンプ傾転角を増大させるよう
にポンプ傾転角を制御する。
制御弁112はパイロット減圧弁58を備えた操作装置
57によりパイロット制御され、制御弁113,114
は操作レバー18.124を備えた操作装置によりパイ
ロット制御される。
以上のように構成された油圧システムにおいて、センタ
ーバイパスライン115、ネガコン弁116、ネガコン
用パイロットライン118、及びポンプレギュレータ1
22のネガコン制御部がネガコンシステムを構成する。
パイロット減圧弁58及び操作レバー18,124のい
ずれも操作されず、制御弁112〜114が全て中立位
置にあるときには、センターバイパスライン115は全
開され、センターバイパスライン115には油圧ボンプ
2の最小傾転位置における吐出圧力が立ち、ネガコン弁
116は上述したようにパイロットライン118のネガ
コン圧力を最大に維持し、ポンプレギュレータ122の
ネガコン制御部により制御される油圧ボンプ2の傾転角
は最小に保持される。
制御弁112〜114のいずれかが操作されると、それ
に対応する制御弁が操作され、中立位置から動かされ、
それに応じてセンターバイパスライン115は徐々に絞
られる。その結果、センターバイパスライン115内の
圧力は減少し、ネガコン弁116の設定圧力も減少し、
パイロットライン118のネガコン圧力は徐々に低下す
る。従って、ポンプレギュレータ122のネガコン制御
部により制御されるポンプ傾転角は徐々に増大する。
このようにして、ポンプレギュレータ122のネガコン
制御部により、操作装置の操作量に応じて、操作量が増
大すると油圧ポンプの傾転角が増大するようにポンプ傾
転角が制御される。
以上のように構成された油圧システムに対する駆動制御
装置の構成は、第13図に示す第7の実施例と同じであ
る。なお、この駆動制御装置に第14図〜第19図に示
す第8〜第13の実施例と同じ構成を採用してもよいこ
とはもちろんである。
従って、本実施例においても、操作装置の操作量に応じ
て、操作量が増大すると油圧ポンプの傾転角が増大する
ようにポンプ傾転角が制御されるネガコン制御分を備え
たポンプ制御手段を採用しながら、ポンプ吐出量が飽和
しそうになるとエンジン回転数を自動的に上昇させ、第
1の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、操作装置の操作量に応じて、操作量が増大すると
油圧ポンプの傾転角が増大するようにポンプ傾転角を制
御する傾転角制御手段としては、上述したLSR及びネ
ガコンシステムに限定されるものではなく、例えば、操
作レバーの操作量をロッドで制御弁に伝える操作方式に
おいて、該ロッドの動きに追従してポンプ傾転角を制御
する、いわゆる外部コンペン制御システム等、その他の
手段を採用しても、同様な効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、油圧ポンプの吐出量が飽和すると自動
的に原動機の回転数を上げて、ポンプ吐出量を増大させ
るようにしたので、従来ある燃料レバーによる目標回転
数の設定を低くでき、燃費、騒音を低減できると共に、
機器の耐久性を向上できる。また、ポンプ吐出量の飽和
によるアクチュエータの速度低下及び複合操作の操作性
の低下を防止でき、優れた操作性を確保することができ
る。
更に、燃料レバーによる目標回転数の設定を高くするこ
とにより、原動機の回転数の頻繁な変動を低減でき、燃
費の低下及び騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による油圧建設機械の駆
動制御装置の構成を示す概略図であり、第2図はその駆
動制御装置が適用されるホイール式油圧ショベルの側面
図であり、第3図は同駆動制御装置のコントローラの制
御演算機能を示すブロック図であり、第4図はその制御
演算機能の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5図は本発明の第2の実施例による
駆動制御装置のコントローラの制御演算機能を示すブロ
ック図であり、第6図は本発明の第3の実施例による駆
動制御装置の構成を示す概略図であり、第7図はその駆
動制御装置のコントローラのポンプ制御部における制御
演算機能を示すブロック図であり、第8図はエンジン制
御部における制御演算機能を示すブロック図であり、第
9図は本発明の第4の実施例による駆動制御装置の制御
演算機能を示すブロック図であり、第10図は本発明の
第5の実施例による駆動制御装置の制御演算機能を示す
ブロック図であり、第11図は本発明の第6の実施例に
よる駆動制御装置の制御演算機能を示すブロック図であ
り、第12図は本発明の第7の実施例による駆動制御装
置の構成を示す概略図であり、第13図はその駆動制御
装置のコントローラのエンジン制御部における制御演算
機能を示すブロック図であり、第14図は本発明の第8
の実施例による駆動制御装置の制御演算機能を示すブロ
ック図であり、第15図は本発明の第9の実施例による
駆動制御装置の制御演算機能を示すブロック図であり、
第16図は本発明の第10の実施例による駆動制御装置
の制御演算機能を示すブロック図であり、第17図は本
発明の第11の実施例による駆動制御装置の制御演算機
能を示すブロック図であり、第18図は本発明の第12
の実施例による駆動制御装置の制御演算機能を示すブロ
ック図であり、第19図は本発明の第13の実施例によ
る駆動制御装置の制御演算機能を示すブロック図であり
、第20図は本発明の第14の実施例による駆動制御装
置の構成を示す概略図である。 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) 18・・・操作レバー 32・・・燃料レバー(第1の回転数設定手段)33・
・・差圧センサー 36.74.100・・・コントローラ(制御手段)4
0・・・演算部(第1の回転数設定手段)41.44・
・・演算部 42・・・最大値選択部 46・・・加算部 58・・・パイロット減圧弁(操作手段)70・・・傾
転センサー 71・・・圧力センサー 80・・・トルク制御レギュレータ 90・・・パイロット圧力センサー 93・・・演算部(第2の回転数設定手段)101・・
・演算部 102・・・加算部 103 ; 104・・・演算部

Claims (23)

    【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可変
    容量型の油圧ポンプと、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
    、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に接続
    され、操作手段の操作量に応じて前記油圧アクチュエー
    タに供給される圧油の流量を制御する制御弁と、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、前記原動機の第1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、  前記油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アクチュエータ
    の負荷圧力との差圧を検出する第1の検出手段と、  前記第1の検出手段で検出された差圧が所定値以上の
    ときには前記第1の目標回転数を指令目標回転数として
    出力し、前記差圧が前記所定値よりも小さくなると前記
    第1の目標回転数よりも高い第2の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。
  2.  (2)請求項1記載の油圧建設機械の駆動制御装置に
    おいて、  前記操作手段の操作量を検出する第2の検出手段をさ
    らに有し、  前記制御手段は、前記差圧が前記所定値以上のとき又
    は前記第2の検出手段で検出された操作手段の操作量が
    所定値以下のときに前記第1の目標回転数を出力し、前
    記差圧が前記所定値より小さくなりかつ前記操作手段の
    操作量が前記所定値を越えると前記第2の目標回転数を
    出力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)請求項1又は2記載の油圧建設機械の駆動制御
    装置において、前記第2の目標回転数の最大値を前記第
    1の目標回転数の最大値よりも高く設定したことを特徴
    とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  4.  (4)請求項1〜3のいずれか1項記載の油圧建設機
    械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前記第1
    の検出手段で検出された差圧に基づき前記第2の目標回
    転数を求める演算手段と、前記第1及び第2の目標回転
    数の大きい方の値を選択し、これを前記指令目標回転数
    とする選択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。
  5.  (5)請求項1〜3のいずれか1項記載の油圧建設機
    械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前記検出
    手段で検出された差圧に基づき補正回転数を求める演算
    手段と、前記第1の目標回転数に前記補正回転数を加算
    し、これを前記指令目標回転数とする加算手段とを有す
    ることを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  6.  (6)請求項1記載の油圧建設機械の駆動制御装置に
    おいて、  前記操作手段の操作量を検出する第2の検出手段と、  前記第2の検出手段で検出された前記操作手段の操作
    量に応じて前記原動機の第3の目標回転数を設定する第
    2の回転数設定手段とをさらに有し、 前記制御手段は
    、前記差圧が前記所定値以上のときには前記第1及び第
    3の目標回転数の大きい方の値を指令目標回転数として
    出力し、前記差圧が前記所定値よりも小さくなると、前
    記第1及び第3の目標回転数の大きい方の値よりも高い
    前記第2の目標回転数を指令目標回転数として出力する
    ことを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  7.  (7)請求項6記載の油圧建設機械の駆動制御装置に
    おいて、  前記制御手段は、前記差圧が前記所定値以上のとき又
    は前記第2の検出手段で検出された操作手段の操作量が
    所定値以下のときに、前記第1及び第3の目標回転数の
    大きい方の値を出力し、前記差圧が前記所定値より小さ
    くなりかつ前記操作手段の操作量が前記所定値を越える
    と前記第2の目標回転数を出力することを特徴とする油
    圧建設機械の駆動制御装置。
  8.  (8)請求項6又は7記載の油圧建設機械の駆動制御
    装置において、前記第2の目標回転数の最大値を前記第
    1及び第3の目標回転数の最大値よりも高く設定したこ
    とを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  9.  (9)請求項6〜8のいずれか1項記載の油圧建設機
    械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前記第1
    の検出手段で検出された差圧に基づき前記第2の目標回
    転数を求める演算手段と、前記第1,第2及び第3の目
    標回転数の最大値を選択し、これを前記指令目標回転数
    とする選択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。
  10.  (10)請求項6〜8のいずれか1項記載の油圧建設
    機械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前記検
    出手段で検出された差圧に基づき補正回転数を求める演
    算手段と、前記第1及び第3の目標回転数の大きい方の
    値を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された値
    に前記補正回転数を加算し、これを前記指令目標回転数
    とする加算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。
  11.  (11)原動機と、この原動機によって駆動される可
    変容量型の油圧ポンプと、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、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に接
    続され、操作手段の操作量に応じて前記油圧アクチュエ
    ータに供給される圧油の流量を制御する制御弁と、前記
    操作手段の操作量に応じて、該操作量が増大すると前記
    油圧ポンプの吐出量が増大するように該油圧ポンプの押
    しのけ容積を制御するポンプレギュレータと、前記原動
    機の第1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、  前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する第1の検出手段
    と、  前記原動機の特性に応じた油圧ポンプの吐出圧力に対
    する最大可能押しのけ容積の制限値が予め設定されてお
    り、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前記第1の検出手
    段で検出された油圧ポンプの吐出圧力に対応する前記最
    大可能押しのけ容積の制限値との差が所定値以上のとき
    には前記第1の目標回転数を指令目標回転数として出力
    し、前記押しのけ容積と制限値との差が前記所定値より
    も小さくなると前記第1の目標回転数よりも高い第2の
    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。
  12.  (12)請求項11記載の油圧建設機械の駆動制御装
    置において、  前記操作手段の操作量を検出する第2の検出手段をさ
    らに有し、  前記制御手段は、前記押しのけ容積と制限値との差が
    前記所定値以上のとき又は前記第2の検出手段で検出さ
    れた操作手段の操作量が所定値以下のときに前記第1の
    目標回転数を出力し、前記押しのけ容積の差が前記所定
    値よりも小さくなりかつ前記操作手段の操作量が前記所
    定値を越えると前記第2の目標回転数を出力することを
    特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  13.  (13)請求項11又は12記載の油圧建設機械の駆
    動制御装置において、前記第2の目標回転数の最大値を
    前記第1の目標回転数の最大値よりも高く設定したこと
    を特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  14.  (14)請求項11〜13のいずれか1項記載の油圧
    建設機械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前
    記第1の検出手段で検出された油圧ポンプの吐出圧力に
    応じて前記最大可能押しのけ容積の制限値を求める第1
    の演算手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前記第
    1の演算手段で求められた制限値との差を求める第2の
    演算手段と、前記押しのけ容積と制限値との差に基づき
    前記第2の目標回転数を求める第3の演算手段と、前記
    第1及び第2の目標回転数の大きい方の値を選択し、こ
    れを前記指令目標回転数とする選択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。
  15.  (15)請求項11〜13のいずれか1項記載の油圧
    建設機械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前
    記第1の検出手段で検出された油圧ポンプの吐出圧力に
    応じて前記最大可能押しのけ容積の制限値を求める第4
    の演算手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前記第
    4の演算手段で求められた制限値との差を求める第5の
    演算手段と、前記押しのけ容積と制限値との差に基づき
    補正回転数を求める第6の演算手段と、前記第1の目標
    回転数に前記補正回転数を加算し、これを前記指令目標
    回転数とする加算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。
  16.  (16)請求項11記載の油圧建設機械の駆動制御装
    置において、  前記操作手段の操作量を検出する第2の検出手段と、  前記第2の検出手段で検出された前記操作手段の操作
    量に応じて前記原動機の第3の目標回転数を設定する第
    2の回転数設定手段とをさらに有し、前記制御手段は、
    前記押しのけ容積と制限値との差が前記所定値以上のと
    きには、前記第1及び第3の目標回転数の大きい方の値
    を指令目標回転数として出力し、前記押しのけ容積と制
    限値との差が前記所定値よりも小さくなると、前記第1
    及び第3の目標回転数の大きい方の値よりも高い前記第
    2の目標回転数を指令目標回転数として出力することを
    特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  17.  (17)請求項16記載の油圧建設機械の駆動制御装
    置において、  前記制御手段は、前記押しのけ容積と制限値との差が
    前記所定値以上のとき又は前記第2の検出手段で検出さ
    れた操作手段の操作量が前記所定値以下のときに、前記
    第1及び第3の目標回転数の大きい方の値を出力し、前
    記押しのけ容積と制限値との差が前記所定値より小さく
    なりかつ前記操作手段の操作量が前記所定値を越えると
    前記第2の目標回転数を出力することを特徴とする油圧
    建設機械の駆動制御装置。
  18.  (18)請求項16又は17記載の油圧建設機械の駆
    動制御装置において、前記第2の目標回転数の最大値を
    前記第1及び第3の目標回転数の最大値よりも高く設定
    したことを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  19.  (19)請求項16〜18のいずれか1項記載の油圧
    建設機械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前
    記第1の検出手段で検出された油圧ポンプの吐出圧力に
    応じて前記最大可能押しのけ容積の制限値を求める第7
    の演算手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前記第
    7の演算手段で求められた制限値との差を求める第8の
    演算手段と、前記押しのけ容積と制限値との差に基づき
    前記第2の目標回転数を求める第9の演算手段と、前記
    第1,第2及び第3の目標回転数の最大値を選択し、こ
    れを前記指令目標回転数とする選択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。
  20.  (20)請求項16〜18のいずれか1項記載の油圧
    建設機械の駆動制御装置において、前記制御手段は、前
    記第1の検出手段で検出された油圧ポンプの吐出圧力に
    応じて前記最大可能押しのけ容積の制限値を求める第1
    0の演算手段と、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前記
    第10の演算手段で求められた制限値との差を求める第
    11の演算手段と、前記押しのけ容積と制限値との差に
    基づき補正回転数を求める第12の演算手段と、前記第
    1及び第3の目標回転数の大きい方の値を選択する選択
    手段と、前記選択手段で選択された値に前記補正回転数
    を加算し、これを前記指令目標回転数とする加算手段と
    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
  21.  (21)請求項11記載の油圧建設機械の駆動制御装
    置において、前記油圧ポンプの押しのけ容積を検出する
    第3の検出手段を有し、前記制限値との差が求められる
    前記油圧ポンプの押しのけ容積は前記第3の検出手段で
    検出された押しのけ容積であることを特徴とする油圧建
    設機械の駆動制御装置。
  22.  (22)請求項11記載の油圧建設機械の駆動制御装
    置において、前記油圧ポンプの吐出圧力と前記油圧アク
    チュエータの負荷圧力との差圧を検出する第4の検出手
    段を更に有し、前記制御手段は前記第4の検出手段で検
    出された差圧から、この差圧を一定に保持する目標押し
    のけ容積を求める第13の演算手段を有し、前記制限値
    との差が求められる前記油圧ポンプの押しのけ容積は前
    記第13の演算手段で求められた目標押しのけ容積であ
    ることを特徴とする油圧建設機械の駆動制御装置。
  23.  (23)原動機と、この原動機によって駆動される可
    変容量型の油圧ポンプと、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、前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に接
    続され、操作手段の操作量に応じて前記油圧アクチュエ
    ータに供給される圧油の流量を制御する制御弁と、前記
    操作手段の操作量に応じて、該操作量が増大すると前記
    油圧ポンプの吐出量が増大するように該油圧ポンプの押
    しのけ容積を制御するポンプレギュレータと、前記原動
    機の第1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、  前記油圧ポンプの最大可能押しのけ容積の制限値が予
    め設定されており、前記油圧ポンプの押しのけ容積と前
    記最大可能押しのけ容積の制限値との差が所定値以上の
    ときには前記第1の目標回転数を指令目標回転数として
    出力し、前記押しのけ容積と制限値との差が前記所定値
    以下になると前記第1の目標回転数よりも高い第2の目
    標回転数を指令目標回転数として出力する制御手段  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。
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