JPH0586635A - 油圧掘削機における作業油量切換制御装置 - Google Patents

油圧掘削機における作業油量切換制御装置

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JPH0586635A
JPH0586635A JP3274930A JP27493091A JPH0586635A JP H0586635 A JPH0586635 A JP H0586635A JP 3274930 A JP3274930 A JP 3274930A JP 27493091 A JP27493091 A JP 27493091A JP H0586635 A JPH0586635 A JP H0586635A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧掘削機において、通常の掘削作業に対し
て少ない油量で行われるブレーカ作業では、ブレーカモ
ードを設定することによって油圧ポンプをロードセンシ
ング制御して最適な油量に設定すると共に、油圧ポンプ
を駆動するエンジンが低燃費となる回転数で駆動される
ようにした。 【構成】 可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆
動するエンジンと、油圧ポンプによって駆動されるアク
チュエータと、油圧ポンプとアクチュエータ間の管路に
介在する操作弁と、油圧ポンプのロードセンシング制御
装置からなり、油圧ポンプの容量センサと、エンジンの
回転数センサと、アクチュエータの油圧センサと、作業
モード切換装置からの各信号を入力し、前記作業モード
切換装置により指定された所定馬力においてエンジンが
最小燃費で運転される制御信号を演算し、前記ロードセ
ンシング制御装置と、エンジンのガバナ駆動装置に出力
するコントローラを備えた油圧掘削機における作業油量
切換制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油圧掘削機の作業機とし
て通常装着されているバケットの代わりにアタッチメン
トとして油圧ブレーカ等を装着して構築物・岩塊等の破
砕作業その他を行うことがある。特に通常の掘削作業に
対して少ない油量で行われるブレーカ作業においては、
ブレーカモードを設定することによって油圧ポンプをロ
ードセンシング制御して最適な油量に設定すると共に、
油圧ポンプを駆動するエンジンが低燃費となる回転数で
駆動されるようにしたことを特徴とする油圧掘削機の作
業油量切換制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から使用されている油圧掘削機の作
業機として通常装着されているバケットの代わりにアタ
ッチメントとして油圧ブレーカ等を装着して構築物・岩
塊等の破砕作業その他を行うことがあるが、前記ブレー
カ作業では掘削作業の半分に近い油量で十分のため、エ
ンジンの燃費低減を図る目的で図５に示す油圧ポンプの
吸収トルク線図のように、油圧ポンプの容量Ｖ（ｃｃ／
ｒｅｖ）を一定（油圧ポンプの吸収トルクＴは、ｋを比
例定数、Ｐを負荷圧とするとＴ＝ｋＰ×Ｖで表されるた
め、一定負荷圧Ｐ0 に対しては油圧ポンプの吸収トルク
Ｔ0 ＝一定）にして、油圧ポンプを駆動するエンジン回
転数をＮ1,Ｎ2,Ｎ3 ( ｒｅｖ／ｍｉｎ）のように制御し
てブレーカ作業に必要な油量、即ち、Ｖ・Ｎ1,Ｖ・Ｎ2,
Ｖ・Ｎ3 （ｃｃ／ｍｉｎ）を制御していた。
【０００３】また、図６に示すように二つの油圧ポンプ
の合流切換回路を設け、２本のサービス弁のうちの１本
を切換えることによって１ポンプ←→２ポンプの流量切
換えを行なって掘削作業とブレーカ作業それぞれに必要
な油量を制御するようにしている。図６において、可変
容量形油圧ポンプ（以下、主ポンプという）３１に旋回
・ブームＨｉ・サービス・アームＬｏ・左走行の各アク
チュエータを駆動する５個の切換え弁がそれぞれパラレ
ルに接続され、また、主ポンプ３２には右走行・バケッ
ト・ブームＬｏ・アームＨｉ・サービスのアクチュエー
タを駆動する５個の切換弁がそれぞれパラレルに接続さ
れている。図６のサービス弁３３の出口ポートに接続さ
れた２本の配管３４・３５は、左側のサービス弁３６か
らブレーカ等のアクチュエータ３７に至る油圧回路にそ
れぞれ接続され、合流するようになっている。ブレーカ
等のアタッチメントを操作するペダル３８は、パイロッ
ト圧力制御弁（以下、ＰＰＣ弁という）３９に当接し、
コントロールポンプ４０を油圧源としている。前記ＰＰ
Ｃ弁３９から出る２本のパイロット回路４１・４２のう
ちの１本はサービス弁３６の左端に接続され、他の１本
は右端に接続されている。また、前記パイロット回路４
１・４２にはそれぞれ分岐回路４３・４４が設けられ、
ソレノイドを有するパイロット回路切換弁４５・４６を
経てサービス弁３３の右端および左端にそれぞれ接続さ
れている。これらのパイロット回路切換弁４５・４６の
ソレノイドはそれぞれ切換スイッチ５０に接続されてい
る。
【０００４】通常の掘削作業時等、アクチュエータ３７
に２ポンプ分の流量を必要とする場合には、切換スイッ
チ５０をＯＮ側に操作するとパイロット回路切換弁４５
・４６のソレノイドが励磁され、パイロット回路４１・
４２の分岐回路４３・４４が導通して、ペダル３８の操
作によってパイロット圧はサービス弁３６の左端とサー
ビス弁３３の右端とに作用し、あるいはサービス弁３６
の右端とサービス弁３３の左端とにそれぞれ作用する。
このようにしてアタッチメントを駆動するアクチュエー
タ３７には主ポンプ３１および３２の合計流量が作用す
る。アクチュエータ３７により油圧ブレーカ作業を行う
場合には、１ポンプ分の流量しか必要としないので、切
換スイッチ４６をＯＦＦ側に操作する。これによりパイ
ロット回路切換弁４５・４６のソレノイドが消磁され、
パイロット回路４１・４２の分岐回路４３・４４が閉鎖
されて、パイロット圧はアタッチメント用ペダル３８の
操作によってサービス弁３６の左端または右端にのみ作
用する。このようにして、油圧ブレーカを駆動するアク
チュエータ３７には主ポンプ１の流量のみが作用する。
なお、各切換弁スプールの動きに応じて主ポンプ吐出量
を制御し、特に各切換弁が中立位置にあるときに主ポン
プ吐出量を最小に制御して、無駄な流量を低減させるた
め、主回路にリリーフバルブ４７とオリフィス４８とを
設け、これらと主ポンプ３２の流量調整機構４９とを回
路で接続して主ポンプ吐出量を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
５に示すようなエンジン回転数を制御してブレーカ作業
に必要な油量とエンジンの燃費低減を図る方法において
は、所定の負荷圧Ｐ0 、即ち油圧ポンプの吸収トルクＴ
0 に対しては、Ａ1,Ａ2,Ａ3 点となるようにエンジン回
転数を低下させて、作業に必要な油量となるように油圧
ポンプの吐出量を減少させてエンジンの燃費低減を図っ
ているが、前記Ａ1,Ａ2,Ａ3 点はＢで示す等燃費線図
（中心が１００％）の中心から外方に移動するためエン
ジンの燃費は低下することになり、十分なエンジンの燃
費低減を図ることは難しかった。
【０００６】また上記図６に示すような流量切換回路に
おいては次のような問題点がある。 （１）パイロット回路に２個のパイロット回路切換弁４
５・４６を設けなければならず、また、サービス弁３３
からアタッチメント用アクチュエータ３７の主回路に合
流するための２本の配管３４・３５を必要とする。これ
は油圧回路を複雑にし、油圧掘削機の信頼性を低下させ
ると共に、点検整備工数の増大や製造原価の上昇を招く
ことになる。 （２）アタッチメント用アクチュエータに供給する油量
は１ポンプまたは２ポンプの２段階切換えであるため、
流量の微調整ができない。本発明は上記従来の問題点に
着目し、通常の掘削作業に対して少ない油量で行なわれ
るブレーカ作業等においては、ブレーカモードを設定す
ることによって油圧ポンプをロードセンシング制御して
最適な油量に設定すると共に、油圧ポンプを駆動するエ
ンジンは低燃費となる回転数において駆動されるように
したこと目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の技術
における課題を解決するためになされたもので、請求項
１は可変容量型油圧ポンプと、該油圧ポンプを駆動する
エンジンと、前記油圧ポンプによって駆動されるアクチ
ュエータと、前記油圧ポンプとアクチュエータ間の管路
に介在する操作弁と、前記油圧ポンプのロードセンシン
グ制御装置と、前記油圧ポンプの容量センサと、前記エ
ンジンの回転数センサと、前記アクチュエータの油圧セ
ンサと、作業モード切換装置とからなり、前記容量セン
サ、エンジンの回転数センサ、アクチュエーの油圧セン
サの各信号を入力し、前記作業モード切換装置により指
定された所定馬力においてエンジンが最小燃費で運転さ
れる制御信号を演算し、前記ロードセンシング制御装置
と、エンジンのガバナ駆動装置に出力するコントローラ
を備え、請求項２は前記請求項１における可変容量型油
圧ポンプのロードセンシング制御装置は、油圧ポンプの
容量制御装置駆動シリンダと、油圧ポンプとアクチュエ
ータ間の管路に介在する操作弁の上流と下流の油圧をパ
イロット圧として、該パイロット圧の圧力差が増加し、
且つ、前記コントローラからの制御信号の増加により前
記油圧ポンプの容量を減少させるように作用するロード
センシング弁よりなり、請求項３は前記請求項１におけ
るエンジンが最小燃費で運転される制御信号はエンジン
トルクとエンジン回転数により設定されるように構成し
た。
【０００８】
【作用】前記構成によれば次のように作用する。油圧掘
削機においてブレーカ等の比較的少流量の油量でよいア
クチュエータを駆動するときは、別に備えられた操作レ
バーにより操作弁を操作すると、ロードセンシング容量
制御装置により前記操作弁の開度に応じて可変容量型油
圧ポンプの容量が制御される。また、油圧ポンプの容量
センサと、エンジンの回転数センサと、アクチュエータ
の油圧センサと、作業モード切換装置から制御信号がコ
ントローラに入力されると、該コントローラにおいて前
記作業モード切換装置により指定された所定馬力におい
てエンジンが最小燃費で運転される制御信号を演算し
て、該制御信号を前記ロードセンシング容量制御装置
と、エンジンのガバナ駆動装置に出力する。従って、通
常の掘削作業において、エンジンが最小燃費で駆動され
るように設定されている場合に、ブレーカ作業等、比較
的少流量の油量でよい作業モードに切り換えてもその馬
力においてエンジンが最小燃費となる回転数で駆動され
る。また、前記油圧ポンプのロードセンシング制御装置
は、前記操作弁の上流と下流の油圧をパイロット圧とし
て、該パイロット圧の圧力差が増加し、且つ、前記コン
トローラからの制御信号が増加すると、ロードセンシン
グ弁により油圧ポンプの容量制御装置駆動シリンダに制
御圧を供給して、油圧ポンプの容量を減少させる。ま
た、エンジンが最小燃費で運転される制御信号はエンジ
ン等馬力カーブ上の最小燃費となるエンジントルクとエ
ンジン回転数により設定される。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例につき添付図面を参照
して詳述する。図１は本発明における制御回路の一実施
例を示す図、図２は図１におけるコントローラの詳細を
示す図、図３はエンジンの等馬力カーブを示す図、図４
は前記エンジンによって駆動される油圧ポンプの油圧−
容量カーブを示す図である。図１において、１はエンジ
ン、２は該エンジン１によって駆動される油圧ポンプ、
３はブレーカ、４は前記油圧ポンプ２とブレーカモータ
３を接続する管路５，１１に介設されたブレーカ操作
弁、６は該ブレーカ操作弁４を操作するためのブレーカ
操作レバー、７は前記油圧ポンプ２の斜板２ａを駆動す
るための容量制御シリンダ、８は該容量制御シリンダ７
の制御圧を切り換えるためのロードセンシング弁、９は
容量制御シリンダ７の制御圧弁としての制御ポンプ、１
０は前記操作弁４の下流１１の油圧を電気信号に変換す
るための油圧センサ、１２は油圧掘削機の作業モード切
換スイッチで、Ｓは掘削モードボタン、Ｂはブレーカモ
ードボタン、１３は油圧ポンプ２の容量を検出するポン
プ容量センサ、１４はエンジン１の回転数を検出するエ
ンジン回転数センサ、１５はアクチュエータ３の油圧セ
ンサ１０と、作業モード切換スイッチ１２と、油圧ポン
プ２のポンプ容量センサ１３と、エンジン１のエンジン
回転数センサ１４から検出信号および指令信号を入力
し、前記作業モード切換スイッチ１２により指定された
所定馬力においてエンジン１が最小燃費で運転される制
御信号ｉN とｉV を演算して、制御信号ｉN をエンジン
１のガバナ駆動装置１ａに、また、制御信号ｉV をロー
ドセンシング弁８のソレノイド８ａに出力するコントロ
ーラ、８ｂは前記操作弁４の上流管路５に接続されたロ
ードセンシング弁８のパイロットシリンダ、８ｃは前記
操作弁４の下流管路１１に接続されたロードセンシング
弁８のパイロットシリンダ、８ｄはロードセンシング弁
８の差圧設定ばね、７ａは容量制御シリンダ７のボトム
室７ｂに設けられ、ピストン７ｄをロッド室７ｃ方向に
付勢するばね、７ｅはピストン７ｄを斜板２ａに連結す
るためのピストンロッド、１６は作動油タンクである。
１７〜２４については図２により詳述する。また、２５
は電源、２６はマグネット、２７は切換スイッチ、２７
ａはばね、２８はホールドスイッチ、２８ａはばねであ
る。
【００１０】図２において、１ａはカバナ駆動装置、８
ａはロードセンシング弁８のソレノイド、１５はコント
ローラで、該コントローラ１５は、掘削モード用の目標
エンジン回転数ＮS と目標エンジントルクＴS を設定す
る目標値設定器１７と、該目標エンジントルクＴS と油
圧センサ１０の検出値Ｐより算出された目標容量ＶSと
容量センサ１３の検出値Ｖとの差ΔＶSを算出するため
の容量差算出器１９と、前記目標エンジン回転数ＮS と
エンジン回転数センサ１４から検出された実際のエンジ
ン回転数Ｎとの差ΔＮS 算出するためのエンジン回転数
差算出器２０と、また、ブレーカモードについても同様
にブレーカモード用の設定エンジン回転数ＮB と設定エ
ンジントルクＴB を設定する目標値設定器１８と、該目
標エンジントルクＴB と油圧センサ１０の検出値Ｐより
算出された目標容量ＶB と容量センサ１３の検出値Ｖと
の差ΔＶB を算出するための容量差算出器２１と、前記
目標エンジン回転数ＮB とエンジン回転数センサ１４か
ら検出された実際のエンジン回転数Ｎとの差ΔＮB を算
出するためのエンジン回転数差算出器２２と、前記容量
差信号ΔＶS またはΔＶB をソレノイド８ａに印加する
制御信号ｉV に変換するための制御信号発生器２３と、
エンジン回転数差信号ΔＮS またはΔＮB をガバナ駆動
装置１ａに印加する制御信号ｉN に変換するための制御
信号発生器２４とからなる。
【００１１】図３はエンジンのトルク−回転数グラフ上
に描かれた等馬力と等燃費カーブを示す図であり、Ａは
等燃費カーブで、中心が燃費１００％を示す。またＨＰ
S は掘削モードの馬力カーブ、ＨＰB はブレーカモード
の等馬力カーブである。図４は前記エンジンによって駆
動される油圧ポンプの油圧−容量グラフ上に描かれた等
トルクカーブを示す図で、ＴS は図３の掘削モードにお
けるエンジントルクＴS の油圧ポンプ吸収トルク、ＴB
は図３のブレーカモードにおけるエンジントルクＴB の
油圧ポンプ吸収トルクである。
【００１２】次に前記図１および図２の構成による作用
について説明する。油圧掘削機を通常の掘削モードで作
業しようとするときは、モード切換スイッチ１２の掘削
モードボタンＳを押すと、マグネット２６に対して電源
２５の電圧が印加されないためマグネット２６は消磁さ
れ、スイッチ２７はばね２７ａにより接点Ａに接続され
る。従って、コントローラ１５内の目標設定器１７によ
り目標エンジン回転数ＮSと目標エンジントルクＴS が
設定され、該目標エンジントルクＴS と油圧センサ１０
の検出値Ｐが容量差算出器１９に入力される。 周知のごとく、ＴS ＝ｋＰＶS ・・・ｋは比例定数、と
表わすことができるため、目標ポンプ容量ＶS が算出さ
れ、該目標ポンプ容量ＶS とポンプ容量センサ１３の検
出値Ｖとの差ΔＶS が算出される。該容量差ΔＶS 信号
が制御信号発生器２３に出力されると、図示のような容
量差信号ΔＶSに対応する制御信号ｉV がロードセンシ
ング弁８のソレノイド８ａに出力される。前記制御信号
発生器２３において容量差信号ΔＶSが小さいと制御信
号ｉV は大きい値となるように設定されているため、例
えば、目標ポンプ容量ＶS に対してポンプ容量センサ１
３で検出される実際のポンプ容量Ｖが大きすぎると、容
量差信号ΔＶS が小さくなり、制御信号ｉV が大きくな
るため、ロードセンシング弁８を右方に押すソレノイド
８ａの付勢力が大きくなる。従って、制御ポンプ９の制
御圧が容量制御シリンダ７のボトム室７ｂに供給される
ため、容量制御シリンダ７のピストンロッド７ｅが左行
して可変容量型油圧ポンプ２の斜板２ａを容量が減少す
る方向に制御する。このようにして容量差信号ΔＶS が
０、即ち、実際のポンプ容量Ｖが目標ポンプ容量ＶS に
なるように制御される。
【００１３】同様にして、前記目標値設定器１７により
設定された目標エンジン回転数ＮSとエンジン回転数セ
ンサ１４から検出された実際のエンジン回転数Ｎとがエ
ンジン回転数差算出器２０に入力されると、該目標エン
ジン回転数ＮS とエンジン回転数センサ１４から検出さ
れた実際のエンジン回転数Ｎとの差ΔＮS を算出する。
前記制御信号発生器２４においてエンジン回転数差信号
ΔＮS が小さいと制御信号ｉN も小さい値となるように
設定されているため、例えば、目標エンジン回転数ＮS
に対してエンジン回転数センサ１４で検出される実際の
エンジン回転数Ｎが小さすぎると、エンジン回転数差信
号ΔＮS が大きくなり、制御信号ｉN も大きくなるた
め、ガバナ駆動装置が多く移動し燃料を多く噴射してエ
ンジン回転数Ｎを増加させてエンジン回転数差信号ΔＮ
S が０、即ち、実際のエンジン回転数Ｎが目標エンジン
回転数ＮS になるように制御され、最小燃費となる目標
エンジン回転数ＮS と目標エンジントルクＴS で掘削作
業を実施することができる。前記通常の掘削作業に対し
てほぼ５０％の作動油量が使用されるブレーカモードで
作業しようとするときは、モード切換スイッチ１２のブ
レーカモードボタンＢを押すと、マグネット２６に電源
２５の電圧が印加されるため切換スイッチ２７はばね２
７ａに抗して接点Ｂに、ホールドスイッチ２８は接点Ｃ
に接続され、ブレーカモードボタンＢを押す手を離して
もホールドスイッチ２８によりブレーカモードがが維持
され、コントローラ１５内の目標設定器１８に電源電圧
が供給される。従って、目標値設定器１８により目標エ
ンジン回転数ＮB と目標エンジントルクＴB が設定さ
れ、前記通常の掘削モードと同様にして最小燃費となる
目標エンジン回転数ＮB と目標エンジントルクＴB によ
りブレーカ作業を実施することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によるときは
次のような効果が得られる。 （１）作業モードの変更による作動油量の切換がモード
切換スイッチで簡単に行なうことができる。 （２）作業モードを切換えることにより複数の作業モー
ドが可能となるが、いずれの作業モードにおいても最小
燃費で作業することができる。 （３）操作弁を広い操作範囲で制御できるため、オペレ
ータの操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における制御回路の一実施例を示す図で
ある。
【図２】図１におけるコントローラの詳細を示す図であ
る。
【図３】エンジンの等馬力カーブ上のトルクと回転数を
示す図である。
【図４】前記エンジンによって駆動される油圧ポンプの
油圧−容量カーブを示す図である。
【図５】従来の技術における、エンジン回転による油圧
ポンプの油量調整を示す図である。
【図６】従来の技術における、複数油圧ポンプの合流切
換回路による油量調整を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン １ａ ガバナ駆動装置 ２ 可変容量型油圧ポンプ ２ａ 斜板 ３ ブレーカ ４ ブレーカ操作弁 ５ 上流管路 ６ ブレーカ操作レバー ７ 容量制御シリンダ ７ａ ばね ７ｂ ボトム室 ７ｃ ロッド室 ７ｅ ピストンロッド ８ ロードセンシング弁 ８ａ ソレノイド ８ｂ パイロットシリンダ ８ｃ パイロットシリンダ ８ｄ 差圧設定ばね ９ 制御ポンプ １０ 油圧センサ １１ 下流管路 １２ モード切換スイッチ １３ ポンプ容量センサ １４ エンジン回転数センサ １５ コントローラ １６ タンク １７，１８ 目標値設定器 １９，２１ ポンプ容量差算出器 ２０，２２ エンジン回転数差算出器 ２３，２４ 制御信号発生器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変容量型ポンプと、該油圧ポンプを駆
    動するエンジンと、前記油圧ポンプによって駆動される
    アクチュエータと、前記油圧ポンプとアクチュエータ間
    の管路に介在する操作弁と、前記油圧ポンプのロードセ
    ンシング制御装置と、前記油圧ポンプの容量センサと、
    前記エンジンの回転数センサと、前記アクチュエータの
    油圧センサと、作業モード切換装置とからなり、前記容
    量センサ、エンジンの回転数センサ、アクチュエーの油
    圧センサの信号を入力し、前記作業モード切換装置によ
    り指定された所定馬力においてエンジンが最小燃費で運
    転される制御信号を演算し、前記ロードセンシング制御
    装置と、エンジンのガバナ駆動装置に出力するコントロ
    ーラを備えたことを特徴とする油圧掘削機における作業
    油量切換制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１における可変容量型油圧ポンプ
    のロードセンシング制御装置は、油圧ポンプの容量制御
    装置駆動シリンダと、油圧ポンプとアクチュエータ間の
    管路に介在する操作弁の上流と下流の油圧をパイロット
    圧として、該パイロット圧の圧力差が増加し、且つ、前
    記コントローラからの制御信号の増加により前記油圧ポ
    ンプの容量を減少させるように作用するロードセンシン
    グ弁よりなることを特徴とする油圧掘削機における作業
    油量切換制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１におけるエンジンが最小燃費で
    運転される制御信号はエンジン等馬力カーブ上の最小燃
    費となる、エンジントルクとエンジン回転数により設定
    されることを特徴とする油圧掘削機における作業油量切
    換制御装置。
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