JPH0347490A - 可変容量型液圧ポンプの制御装置 - 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〉 本発明は土木・建設機械等に備えられ、オールスピード
ガバナで制御されるエンジンで駆動される可変容量型液
圧ポンプの制御装置に関する。

〈従来の技術〉 オールスピードガバナを備えたエンジンで可変容量型液
圧ポンプを駆動するに際して、エンジンのストールを防
止し、かつエンジンの出力トルクを有効に活用する技術
として、従来、特願昭６２−０６００８３号に示すもの
が提案されている。

第４図及び第５図は、この従来の可変容量型液圧ポンプ
の制御装置を示す図で、第４図は全体構成を示す回路図
、第５図はオールスピードガバナ部分の基本構成を示す
説明図である。

この従来技術は、第４図に示すように、可変容量型液圧
ポンプ２を駆動するエンジン１を制御するオールスピー
ドガバナ１ａを備えている。

このオールスピードガバナ１ａは、第５図に示すように
、エンジン１の回転数と比例した回転数で回転するカム
シャフト１００と、このカムシャフト１００と一体的に
回転するフライウェイト１０１ど、このフライウェイト
１０１の回転状態の変化に応じて移動可能なシフタ１０
２と、図示下端が回転可能に保持され、中間部がシフタ
１０２に相対的回動可能に連結されるフローティングレ
バー１０３と、シフタ１０２を付勢するばね１０４と、
このばね１０４の付勢力を調整可能な調整レバー１０６
と、一端が上述のフローティングレバー１０３に相対的
回動可能に連絡され、図示しない燃料噴射ノズルを制御
することにより燃料噴射量を制御し、エンジン１の回転
数を決めるコントロールロッド１０５と、このコントロ
ールロッド１０５の移動を規制するストッパを兼ねると
ともに、コントロールロッド１０５を介して伝えられる
力を検出し、アンプ部、歪ゲージ部等を内蔵する荷重計
１０７とを備えている。

そして、上記した荷重計１０７は、第４図に示すように
演算器１０に接続しである。この演算器１０には荷重計
１０７の出力信号りが大きくなるにしたがって大きな電
流値ｉとなる出力信号りと電流値ｉとの関係を記憶して
おり、荷重計１０７の出力信号りに応じた電流値ｉを求
めるようになっている。

また、同第４図に示すように、ポンプ２の傾転角を変化
させるシリンダ５を備えており、このシリンダ５の小径
部５ａは管路６ａを介してポンプ２の吐出管路３に連通
しており、また、このシリンダ５の大径部５ｂは管路６
ｂに連通し、この管路６ｂは上述の管路６ａに連絡可能
になっている。

なお、吐出管路３とタンク７との間にはポンプ２の吐出
圧を規定するリリーフ弁４を設けである。

そして、管路６ａと管路６ｂとの間には、これらの管路
６ａ、６ｂを断接可能な切換弁１２を設けてあり、この
切換弁１２は上述した演算器１０から出力される電流値
ｉに応じて駆動する。この切換弁１２は管路６Ｃを介し
てタンク７に連絡されている。

このように構成した従来技術にあっては、前述したよう
にオールスピードガバナ１ａのコントロールロッド１０
５が燃料噴射量を決めるが、エンジン１に対する負荷が
増大するとエンジン１の回転数が低下し、フライトウェ
イト１０１に働く遠心力が減少するため第５図に示すシ
フタ１０２が図示左方に移動する。これに伴ってフロー
ティングレバー１０３が図示反時計方向に回動し、コン
トロールロッド１０５は図示左方に移動し、これにより
図示しない燃料噴射ノズルが制御されて燃料噴射量が増
大する。このような動作において、コントロールロッド
１０５が動いている範囲では負荷の増大に対してエンジ
ン１の回転数の低下は比較的小さく抑えることができる
。しかし、さらに負荷が増大してコントロールロッド１
０５がストッパを兼ねる荷重計１０７に当接すると、そ
れ以上は燃料噴射量は増加しないのでエンジン出力トル
クも増加せず、エンジン１の回転数は急激に低下しはじ
める。この状態がエンジン１の過負荷状態であり、この
ままではエンジン１はストールしてしまう。しかしなが
ら、この従来例ではエンジン回転数がより低下していく
と、フライウェイト１０１に働く遠心力が減少すること
によって、シフタ１０２、フローティングレバー１０３
、コントロールロッド１０５を介して荷重計１０７に伝
えられるばね１０４の力が大きくなり、これに伴ってこ
の荷重計１０７の出力信号りの値が大きくなる。これに
より、第４図に示す演算器１０は比較的大きな電流値ｉ
を演算し、その電流値ｉに応じた切換弁１２の駆動部に
出力され、この切換弁１２が左側方向に切換え制御され
る。したがって、管路６ａと管路６ｂが連通し、シリン
ダ５の大径部５ｂと小径部５ａとの面積差により、この
シリンダ５のピストンは図示上方に移動し、これにより
傾転角、すなわちポンプ２の押しのけ容積が小さくなる
ように制御される。このようにすることにより、エンジ
ン１の回転数の低下時にはエンジン１の負荷トルクを小
さくして、このエンジン１のストールを防ぐことができ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した従来技術にあっては、コントロ
ールロッド］、　０５を介して伝えられる力を検出する
荷重計１０７を要し、この荷重計１０７には比較的強度
の小さいアンプ部や歪ゲージ部が内蔵されており、しか
もこの荷重計１０７が備えられるオールスピードガバナ
］ａの部分にはエンジン１の駆動に伴う振動が直接伝え
られる状況にあり、この振動を受けて上述のアンプ部や
歪ゲージ部がノイズによる混乱や損傷を生じやすく、耐
久性の点で必ずしも十分なものではなかった。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、コントロールロッドに伝えら
れる力を検出することなく、エンジンのストールを防止
し、かつエンジンの出力トルクを有効に活用することの
できる可変専属型液圧ポンプの制御装置を提供すること
にある。

く課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、可変容量型液圧
ポンプを駆動するエンジンに供給される燃料の噴射量を
制御するコントロールロッド、及びその最大燃料噴射量
を規定するストッパを有するオールスピードガバナを備
えた可変容量型液圧ポンプの制御装置において、ストッ
パにコントロールロッドが当接したことを検出する当接
検出手段と、エンジンの回転数を検出する回転数検出手
段と、上述の当接検出手段が作動した時点の回転数検出
手段で検出されるエンジンの回転数を特定回転数として
記憶する記憶手段と、この記憶手段で記憶された特定回
転数と回転数検出手段で検出されるエンジンの回転数と
の差である偏差を求める演算手段と、この演算手段で求
めた偏差が大きくなるにしたがって可変容量型液圧ポン
プの押しのけ容積が小さくなるように制御する制御手段
とを備えた構成にしである。

〈作用〉 本発明は、上記のように構成しであることから、オール
スピードガバナのコントロールロッドがストッパに当接
したとき当接検出手段が作動し、この当接検出手段から
出力される信号により回転数検出手段で検出されるエン
ジンの回転数が特定回転数として記憶手段に記憶される
。そして、このような状慇からエンジンの回転数がさら
に低下しようとするとき、その回転数が回転数検出手段
で検出されて演算手段に入力され、同時に記憶手段に記
憶される特定回転数が演算手段に入力されて、この演算
手段で特定回転数と回転数検出手段で検出された回転数
との差である偏差が求められる。

そして、この偏差が信号として制御手段に入力され、こ
の制御手段により、偏差が大きくなるにしたがって可変
容量型液圧ポンプの押しのけ容積が小さくなるように制
御され、これによって低下しようとしたエンジン回転数
が特定回転数となるように制御される。このような動作
の間、当接検出手段はコントロールロッドが当接したか
どうかを検出するだけであり、コントロールロッドを介
して伝えられる力を検出することがなく、したがって荷
重計を設けることなくエンジンのス１〜−ルの防止とエ
ンジンの出力トルクの有効な活用を実現させることがで
きる。

〈実施例〉 第１図及び第２図は本発明の可変容量型液圧ポンプの制
御装置の一実施例を示す図で、第１図は全体構成を示す
回路図、第２図はオールスピードガバナ部分の基本構成
を示す説明図である。

この実施例では、第２図にも示すように、オールスピー
ドガバナ１ａのコントロールロッド１０５か゛当接した
ことを検出する当接検出手段としてリミットスイッチ１
０８を備えている。このリミットスイッチ１０８はコン
トロールロッド１０５の移動を規制するストッパを兼ね
ている。そして、第１図に示すように、エンジン１の回
転数Ｎを検出する回転数検出手段ずなわち回転センサ１
３と、この回転センサ１３及び上述したリミットスイッ
チ１０８の双方に接続され、リミットスイッチ１０８が
作動した時点の回転センサ１３で検出されるエンジン１
の回転数Ｎを特定回転数Ｎｉとして記憶する記憶手段１
４と、この記憶手段１４と回転センサ１３の双方に接続
され、記憶手段１４に記憶される特定回転数Ｎｉと回転
センサ１３で検出される回転数Ｎとの差である偏差ΔＮ
を演算し、出力する演算手段すなわち第１の演算器１５
と、あらかじめ偏差ΔＮが大きくなるにしたがって電流
Ｍｉが大きくなる関係が設定され、第１の演算器１５か
ら出力される偏差ΔＮに応じた電流値ｉを演算し、出力
する第２の演算器１０ａとを備え、切換弁１２は第２の
演算器１０ａから出力される電流値ｉに応じて切換え制
御されるようになっている。その他の構成は、例えば前
述した第４図、第５図に示すものと同等にしである。

なお、上記した第２の演算器１０ａ、切換弁１２、シリ
ンダ５、及び管路６ａ、６ｂによって、第１の演算器１
５で求めた偏差ΔＮが大きくなるにしたがってポンプ２
の押しのけ容積が小さくなるように制御する制御手段を
構成しである。

このように構成した実施例の作用は次のとおりである。

すなわち、エンジン１のトルク特性図が第３図に示すよ
うになっているとすると、負荷トルクの大きさに応じて
エンジン１の回転数とトルクとは特性線Ｘ−Ｙ−Ｅ上で
バランスする。今仮に、負荷トルクがＦであるとすれば
、Ｙ−Ｅ上の０点でバランスしていることになる。ここ
で、負荷トルクが大きくなると回転数は低下していきバ
ランス点はＹに近づいていく。Ｙ点は最大燃料噴射状態
の点であり、第２図に示すコントロールロッド１０５が
リミットスイッチ１０８に当接する点である。したがっ
て、このとき、コントロールロッド１０５がリミットス
イッチ１０８を押し、このリミットスイッチ１０８から
記憶手段１４に信号が出力される。この信号により回転
センサ１３で検出された回転数Ｎが特定回転数Ｎｉとし
てこの記憶手段１４に記憶される。そして、第３図に示
すＹ点は、最大燃料噴射状態の点であるから、仮にこれ
以上負荷トルクが大きくなると、ガバナの調整域を超え
てエンジン１はストールした状態となり、回転数Ｎが急
激に低下、つまり回転センサ１３で検出される回転数Ｎ
と上述の特定回転数Ｎｉとの偏差ΔＮが大きくなってし
まう。そこで、この実施例では、第１の演算器１５でＮ
１−Ｎ＝ΔＮの演算をおこない、この偏差ΔＮが第２の
演算器１０ａに出力され、この第２の演算器１０ａで偏
差ΔＮが大きくなるにしたがって大きな値をとる電流値
ｉが求められる。そして、その電流値ｉに応じた信号が
切換弁１２の駆動部に出力され、この切換弁１２が左側
に切換制御され、管路６ａ、６ｂが連通し、シリンダ５
の小径部５ａと大径部５ｂの面積差によりピストンが第
１図の上方向に移動し、ポンプ２の傾転角、すなわち押
しのけ容積が小さくなるように制御される。すなわち、
このように押しのけ容積が小さくなることからエンジン
１の負荷トルクが減少し、エンジン１はストール状態か
ら抜は出し、回転数Ｎが上昇し、ついにはＮ　１−Ｎ＝
Ｏ１つまりＹ点でバランスする。

このように、本実施例によれば、オールスピードガバナ
１ａのコントロールロッド１０５に伝えられる力を検出
することなく、すなわち何ら荷重計を要せずに、リミッ
トスイッチ１０８が作動するかどうかの検出だけでエン
ジン１のストールの防止と、エンジン１の出力トルクの
最大限の活用を実現させることができる。そして、リミ
ットスイッチ１０８は、エンジン１の振動等に対して比
較的大きな強度を有し、またノイズにも強く、それ故、
優れた耐久性を有する。

また、この実施例では、この実施例が備えられる機械、
例えば油圧ショベルの稼動状態により特定の回転数Ｎｉ
を記憶するようになっているため、エンジン１や各機器
の製作誤差に左右されず、したがってこの製作誤差によ
る影響を除くための予備的な調整は一切不要である。

さらに、この実施例では、回転センサ１３を備えている
のでエンジン１の回転数を明確に確認でき、この回転数
の大小に応じた故障の検知や安全対策を考慮することも
できる。

〈発明の効果〉 本発明の可変容量型液圧ポンプの制御装置は、以上のよ
うに構成しであることがら、コントロールロッドに伝え
られる力を検出することな〈従来同様にエンジンのスト
ール防止と出力トルクの最大限の活用を実現させること
ができ、したがって荷重計を要せず、従来に比べて耐ノ
イズ性、耐久性が良くなり寿命が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

１１図及び第２図は本発明の可変容量型液圧ポンプの制
御装置を示す図で、第１図は全体構成を示ｒ回路図、第
２図はオールスピードガバナ部分の基本構成を示す図、
第３図はエンジンの負荷トルクと回転数の関係を示す特
性図、第４図及び第５図は従来の可変容量型液圧ポンプ
の制御装置を示す図で、第４図は全体構成を示す回路図
、第５図はオールスピードガバナ部分の基本構成を示す
説明図である。 １・・・・・・エンジン、１ａ・・・・・・オールスピ
ードガバナ、２・・・・・・可変容量型液圧ポンプ、３
・・・・・・吐出管路、５・・・・・・シリンダ、６ａ
、６ｂ・・・・・・管路、７・・・・・・タンク、１０
ａ・・・・・・第２の演算器、】２・・・・・・切換弁
、１３・・・・・・回転センサ（回転数検出手段）、１
４・・・・・・記憶手段、】、５・・・・・・第１の演
算器（演算手段）、１０５・・・・・・コンｌ−ロール
ロッド、１０８・・・・・・リミットスイッチ（当接検
出手段）。 Ｎ２図 第３図 第４図 第５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変容量型液圧ポンプを駆動するエンジンに供給
   される燃料の噴射量を制御するコントロールロッド、及
   びその最大燃料噴射量を規定するストッパを有するオー
   ルスピードガバナを備えた可変容量型液圧ポンプの制御
   装置において、上記ストッパに上記コントロールロッド
   が当接したことを検出する当接検出手段と、上記エンジ
   ンの回転数を検出する回転数検出手段と、上記当接検出
   手段が作動した時点の上記回転数検出手段で検出される
   エンジンの回転数を特定回転数として記憶する記憶手段
   と、この記憶手段で記憶された特定回転数と上記回転数
   検出手段で検出されるエンジンの回転数との差である偏
   差を求める演算手段と、この演算手段で求めた偏差が大
   きくなるにしたがつて上記可変容量型液圧ポンプの押し
   のけ容積が小さくなるように制御する制御手段とを備え
   たことを特徴とする可変容量型液圧ポンプの制御装置。