JPH09151859A - 建設機械のポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータの負荷が急増するような作業時
にも、エンジンの回転数低下を迅速に抑制することがで
き、作業者によるアクチュエータの操作性を向上するこ
とができる建設機械のポンプ制御装置を提供する。 【解決手段】エンジンの目標回転数と検出回転数とに基
づきエンジンの回転数低下を抑制すべく可変容量ポンプ
２の吐出流量を制御する回転数応動制御手段１１を備え
るポンプ制御装置において、可変容量ポンプ２の吐出圧
の変化量を検出する吐出圧変化検出手段１７と、急負荷
作業時に、検出された吐出圧の変化量に応じてエンジン
の回転数低下を抑制するよう可変容量ポンプ２の吐出流
量を制御する吐出圧応動制御手段１２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械の油圧ポンプを制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械にあっては、
一般に、スロットルレバーにより回転数を設定されるエ
ンジンにより油圧ポンプを駆動して、その油圧ポンプの
吐出圧油を操作レバーにより操作されるコントロールバ
ルブ（切換弁）を介して油圧シリンダや油圧モータ等の
アクチュエータに供給し、該アクチュエータを作動させ
るようにしている。

【０００３】この種の建設機械にあっては、作業時にア
クチュエータに作用する負荷によって、油圧ポンプの吐
出圧が増加して、エンジンの負荷が増加し、エンジンの
回転数低下を生じやすい。このため、このようなエンジ
ンの回転数低下を防止するために、油圧ポンプとして可
変容量ポンプを用いると共に、エンジンの回転数を検出
する回転数検出器を備え、検出されたエンジンの実回転
数がスロットルレバーによる目標回転数に対して低下を
生じた場合に、それらの実回転数及び目標回転数の偏差
等に応じて可変容量ポンプの吐出流量を減少側に制限
し、これによって、エンジンの負荷を軽減してその回転
数低下を抑制するようにしたものが一般に知られてい
る。

【０００４】このように可変容量ポンプの吐出流量を制
御するものにあっては、アクチュエータの負荷変動の比
較的小さな通常的な作業時には、その負荷変動によるエ
ンジンの回転数低下を比較的良好に抑制することが可能
である。

【０００５】しかしながら、かかる制御では、エンジン
の回転数低下が生じた後に可変容量ポンプの吐出流量を
制御するものであるため、特に負荷が急激に増加するよ
うな作業を行った場合には、その直後にエンジンの回転
数が一旦、急減した後に可変容量ポンプの吐出流量が制
御されて、エンジンの回転数が徐々に上昇復帰していく
こととなる。従って、負荷の急増時には、エンジンの回
転数低下を十分に抑制することができず、作業者が意図
したアクチュエータの作動を迅速に行うことが困難なも
のとなっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消するために、アクチュエータの負荷が急増するよ
うな作業時にも、エンジンの回転数低下を迅速に抑制す
ることができ、作業者によるアクチュエータの操作性を
向上することができる建設機械のポンプ制御装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、エンジンにより駆動される可変容量ポン
プと、該可変容量ポンプの吐出圧油により駆動される油
圧アクチュエータと、前記エンジンの回転数を設定する
ためのスロットルレバーと、前記エンジンの回転数を検
出する回転数検出手段と、前記スロットルレバーにより
設定されたエンジンの目標回転数と回転数検出器により
検出されたエンジンの検出回転数とに基づきエンジンの
回転数低下を抑制すべく前記可変容量ポンプの吐出流量
を制御する回転数応動制御手段とを備えた建設機械のポ
ンプ制御装置において、前記可変容量ポンプの吐出圧の
時間的変化量を検出する圧力変化検出手段と、該可変容
量ポンプの吐出圧の増加による前記エンジンの回転数低
下を抑制するよう前記圧力変化検出手段により検出され
た前記可変容量ポンプの吐出圧の時間的変化量に基づき
前記可変容量ポンプの吐出流量を制御する吐出圧応動制
御手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】かかる本発明にあっては、前記油圧アクチ
ュエータに負荷が作用すると、前記可変容量ポンプの吐
出圧が増加し、それによって、前記エンジンの負荷が増
加して、その回転数が低下しようとする。しかるに、可
変容量ポンプの吐出圧が増加した時点で、その吐出圧の
増加が前記圧力変化検出手段により検出され、前記吐出
圧応動制御手段が、その検出された吐出圧の増加による
エンジンの回転数低下を抑制するように可変容量ポンプ
の吐出流量を制御する。この場合、該吐出圧応動制御手
段は、圧力変化検出手段により検出されさた吐出圧の変
化量（増加量）に基づき、可変容量ポンプの吐出流量を
減少側に制御することとなる。すなわち、本発明によれ
ば、可変容量ポンプの吐出圧の増加というエンジンの回
転数低下を引き起こす要因が生じると、その時点で可変
容量ポンプの吐出流量を減少させるよう制御するので、
可変容量ポンプの吐出圧の増加によるエンジンの回転数
低下が迅速に抑制される。

【０００９】尚、エンジンの回転数低下が生じる限り、
前記回転数応動制御手段による制御も前記吐出圧応動制
御手段の制御と並行して行われる。そして、油圧アクチ
ュエータの負荷の定常状態では、最終的に前記回転数応
動制御手段によって、前記エンジンの検出回転数と目標
回転数とに基づき、該エンジンの目標回転数に対する回
転数低下を抑制するように、換言すれば、エンジンの出
力と可変容量ポンプの出力とがバランスするように可変
容量ポンプの吐出流量が制御される。

【００１０】従って、本発明によれば、通常的な作業時
はもちろん、油圧アクチュエータの負荷が急増するよう
な作業時にも、エンジンの回転数低下を迅速に抑制する
ことができ、作業者による油圧アクチュエータの操作性
を向上することができる。

【００１１】かかる本発明にあっては、さらに前記吐出
圧応動制御手段は、前記圧力変化検出手段により検出さ
れた前記可変容量ポンプの吐出圧の時間的変化量があら
かじめ定めた所定量以上であるとき、該吐出圧の時間的
変化量に基づき前記可変容量ポンプの吐出流量を制御す
ることを特徴とする。

【００１２】これによれば、前記可変容量ポンプの吐出
圧の時間的変化量が前記所定量より小さい場合、すなわ
ち油圧アクチュエータの負荷変動が比較的小さなものと
なるような通常的な作業時には、前記回転数応動制御手
段によって、エンジンの回転数低下が円滑に抑制される
一方、前記可変容量ポンプの吐出圧の時間的変化量が前
記所定量より大きい場合、すなわち、油圧アクチュエー
タの負荷が急増するような作業時には、その時の可変容
量ポンプの吐出圧の増加に応じて前記吐出圧応動制御手
段によってエンジンの回転数低下が抑制される。従っ
て、アクチュエータの負荷が急増するような作業時には
確実に迅速にエンジンの回転数低下を抑制することがで
きる。

【００１３】また、本発明では、前記吐出圧応動制御手
段は、可変容量ポンプの吐出流量の制御指示値を前記吐
出圧の時間的変化量にあらかじめ定めた所定係数を乗算
して求める手段であって、前記所定係数は、建設機械の
動作特性に応じて定められていることを特徴とする。

【００１４】すなわち、建設機械の機種によって、エン
ジンの種類等が相違し、このため、負荷変動に対するエ
ンジンの回転数の応答性等の動作特性が相違する。そし
て、応答性の低いものでは、負荷が急増したとき、エン
ジンの回転数は大幅な低下を生じやすい。

【００１５】そこで、前記吐出圧応動制御手段が、可変
容量ポンプの吐出流量の制御指示値を前記吐出圧の時間
的変化量にあらかじめ定めた所定係数を乗算して求める
手段である場合に、その所定係数を建設機械の機種に応
じて定められることで、エンジンの回転数の応答性等に
見合った的確な制御を行うことが可能となる。

【００１６】尚、この場合、応答性の低い建設機械ほ
ど、前記所定係数を大きくすることで、負荷の急増に対
するエンジンの回転数低下を迅速に抑制することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
５を参照して説明する。図１は本実施形態のポンプ制御
装置を備えた建設機械のシステム構成図、図２は図１の
要部のブロック構成図、図３及び図４は図１の建設機械
のポンプ制御装置の作動を説明するための線図、図５は
図１の建設機械のポンプ制御装置の作動を説明するため
のフローチャートである。

【００１８】図１を参照して、１はエンジン、２は可変
容量ポンプ、３は油圧アクチュエータ（例えば油圧シリ
ンダ）、４はエンジン１の回転数を設定するためのスロ
ットルレバー、５は図示しない操作レバーにより操作さ
れるコントロールバルブである。

【００１９】エンジン１は基本的にはスロットルレバー
４により設定される目標回転数で回転し、可変容量ポン
プ２を駆動する。そして、可変容量ポンプ２は、タンク
２ａ内の作動油を吸引して吐出し、その吐出圧油をコン
トロールバルブ５を介して油圧アクチュエータ３に供給
して該油圧アクチュエータ３を作動させる。

【００２０】また、図１において、６はスロットルレバ
ー４の操作量を検出するスロットル検出器、７はエンジ
ン１の実回転数を検出する回転数検出器（回転数検出手
段）、８は可変容量ポンプ２の吐出圧を検出する圧力検
出器、９は可変容量ポンプ２の傾転角を駆動制御して可
変容量ポンプ２の吐出流量を制御する流量制御機構、１
０は可変容量ポンプ２の吐出流量の制御指示値を生成し
てそれを流量制御機構９に付与する制御装置である。前
記各検出器６，７，８の検出信号は制御装置１０に入力
される。

【００２１】制御装置１０は、マイクロコンピュータ等
を用いて構成されたものであり、その機能的構成とし
て、エンジン１の回転数に応じた可変容量ポンプ２の吐
出流量の制御指示値を生成する回転数応動制御手段１１
と、可変容量ポンプ２の吐出圧の変化量に応じた可変容
量ポンプ２の吐出流量の制御指示値を生成する吐出圧応
動制御手段１２とを具備する。

【００２２】回転数応動制御手段１１は、基本的には、
回転数検出器７の検出信号により把握されるエンジン１
の実回転数を、スロットル検出器６の検出信号により把
握されるスロットルレバー４の操作量に対応したエンジ
ン１の目標回転数に近づけるように、該実回転数及び目
標回転数の偏差に応じて可変容量ポンプ２の吐出流量の
制御指示値を生成する。具体的には、回転数応動制御手
段１１は、エンジン１の実回転数が目標回転数に対して
低下を生じた場合には、流量制御機構９により可変容量
ポンプ２の吐出流量を減少側に制限するような制御指示
値を実回転数及び目標回転数の偏差に応じて生成する。

【００２３】吐出圧応動制御手段１２は、圧力検出器８
の検出信号を可変容量ポンプ２の吐出圧値に変換する関
数発生部１３と、該関数発生部１３の出力から吐出圧の
時間的変化量を所定のサイクタイム毎に求める吐出圧変
化算出部１４と、その求められた吐出圧の変化量をＲＡ
Ｍ等の記憶部１５ａにあらかじめ記憶保持された所定値
と比較する比較部１５と、その比較結果に応じて吐出圧
の変化量にあらかじめ定めた所定係数を乗算して、可変
容量ポンプ２の吐出流量の制御指示値を生成する係数乗
算部１６とを具備する。関数発生部１３及び吐出圧変化
算出部１４は圧力検出器８と併せて圧力変化検出手段１
７を構成するものである。

【００２４】この場合、吐出圧応動制御手段１２は、比
較部１５による比較結果で、吐出圧の変化量が所定値以
上となったとき、係数乗算部１６を介して該吐出圧の変
化量に応じた制御指示値を係数乗算部１６を介して生成
する。

【００２５】ここで、吐出圧の変化量を比較する上記所
定値は、アクチュエータ３の負荷が急増するような作業
時に可変容量ポンプの吐出圧の変化量（増加量）が該所
定値以上となり、且つ通常的な作業時には可変容量ポン
プの吐出圧の変化量（増加量）が該所定値未満に留まる
ように実験的に定めたものである。

【００２６】また、前記所定係数は、建設機械の負荷変
動に対するエンジン１の回転数の応答性を考慮して、該
建設機械の動作特性に応じて該建設機械の機種毎に実験
的に定められたものであり、基本的には、応答性の低い
ものほど、該所定係数が大きくなるように定められてい
る。すなわち、前記吐出圧応動制御手段１２を備えない
とした場合において、作業時に負荷が急増すると、エン
ジン１の回転数は、例えば図３に示すように変化し、一
時的にエンジン１の大きな回転数低下を生じた後、目標
回転数に対応する一定回転数に上昇・復帰する。この場
合、エンジン１の回転数の低下量ΔＮは、応答性の低い
ものほど、大きくなる。そこで、本実施形態では、前記
所定係数は、例えば図４に示すようにエンジン１の回転
数の低下量ΔＮに比例して、該低下量ΔＮが大きくなる
ほど、該所定係数が大きくなるように建設機械の機種毎
に定められている。

【００２７】尚、制御装置１０は、回転数応動制御手段
１１と吐出圧応動制御手段１２との制御指示値を加算す
る加算部１８と、その加算した制御指示値信号を電流増
幅する電流増幅器１９とを備えており、該電流増幅器１
９から流量制御機構９に上記両制御手段１１，１２の制
御指示値の総和を出力して、該流量制御機構９を介して
可変容量ポンプ２の吐出流量を制御する。

【００２８】次に、本実施形態の装置の作動を説明す
る。

【００２９】まず、通常的な作業時においては、前述し
たように制御装置１０の回転数応動制御手段１１により
エンジン１の実回転数と目標回転数との偏差に応じた可
変容量ポンプ２の吐出流量の制御指示値が生成され、そ
の制御指示値が加算部１８及び電流増幅器１９を介して
流量制御機構９に付与され、それに応じて流量制御機構
９は可変容量ポンプ２の傾転角を調整して該可変容量ポ
ンプ２の吐出流量を制御する。これにより、アクチュエ
ータ３の負荷がさほど急激でない状態で増加して、エン
ジン１の回転数の低下がある程度生じると、可変容量ポ
ンプ２の吐出流量が減少側に制限されて、エンジン１の
負荷が軽減され、エンジン１の回転数低下が抑制され
る。

【００３０】これと並行して、制御装置１０の吐出圧応
動制御手段１２は、図５のフローチャートに示すよう
に、所定のサイクルタイム毎に、可変容量ポンプ２の吐
出流量の制御指示値を生成・出力する。

【００３１】すなわち、まず、ＳＴＥＰ１で、圧力検出
器８の検出信号から関数発生部１３を介して可変容量ポ
ンプ２の吐出圧が検出され、さらに吐出圧変化算出部１
４により前回のサイクルタムから今回のサイクルタイム
にかけての該吐出圧の変化量ΔＰが算出される。

【００３２】次いで、ＳＴＥＰ２で、比較部１５によ
り、該吐出圧の変化量ΔＰが前記所定値と比較される。

【００３３】この場合、通常的な作業時には、ΔＰ＜所
定値であり（ＳＴＥＰ２でＮＯ）、この場合には、吐出
圧応動制御手段１２は、今回のサイクルタイムの処理を
終了する。従って、この場合には、流量制御機構９に
は、前記回転数応動制御手段１１の制御指示値のみが与
えられ、前述の通り、エンジン１の回転数に応じた可変
容量ポンプ２の流量制御が行われる。

【００３４】一方、ＳＴＥＰ２の比較において、ΔＰ≧
所定値である場合には（ＳＴＥＰ２でＹＥＳ）、換言す
れば、アクチュエータ３の負荷が急増するような作業が
行われた場合には、吐出圧応動制御手段１２は、係数乗
算部１６により、可変容量ポンプ２の求められた吐出圧
の変化量ΔＰに前記所定係数を乗算して制御指示値を求
め、それをＳＴＥＰ３で前記加算部１８に出力する。従
って、この場合には、回転数応動制御手段１１の制御指
示値と吐出圧応動制御手段１２の制御指示値とが、加算
部１８により加算されて流量制御機構９に与えられ、そ
れらの加算された制御指示値に従って可変容量ポンプ２
の吐出流量が減少側に制御される。

【００３５】これにより、エンジン１の大幅の回転数低
下を生ぜしめる要因となる、アクチュエータ３の負荷の
急増（可変容量ポンプ２の吐出圧の急増）が発生する
と、その負荷の急増後、エンジン１の回転数低下がまだ
生じていなくとも直ちに可変容量ポンプ２の吐出流量が
減少側に制限される。従って、負荷の急増時には、直ち
にエンジン１の負荷が軽減されることとなり、これによ
りエンジン１の回転数低下が迅速に抑制されて、スロッ
トルレバー４による目標回転数に対応した適正な回転数
に維持される。すなわち、作業者は、エンジン１の所望
の回転数で急負荷作業を行うことができ、建設機械の作
業性を高めることができる。

【００３６】また、吐出圧応動制御手段１２の制御指示
値を決定する前記所定係数は建設機械の動作特性に合わ
せて設定されているので、建設機械の機種等によらず
に、前述の作用効果を奏することができる。

【００３７】尚、本実施形態では、前記所定係数を一定
値としたが、例えば吐出圧の変化量ΔＰが大きくなるほ
ど、該所定係数が大きくなるように、該所定係数を吐出
圧の変化量ΔＰに応じて定めるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のポンプ制御装置を備えた
建設機械のシステム構成図。

【図２】図１の要部のブロック構成図。

【図３】図１の建設機械のポンプ制御装置の作動を説明
するための線図。

【図４】図１の建設機械のポンプ制御装置の作動を説明
するための線図。

【図５】図１の建設機械のポンプ制御装置の作動を説明
するためのフローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン、２…可変容量ポンプ、３…油圧アクチュ
エータ、４…スロットルレバー、７…回転数検出手段、
１１…回転数応動制御手段、１２…吐出圧応動制御手
段、１７…圧力変化検出手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動される可変容量ポンプ
   と、該可変容量ポンプの吐出圧油により駆動される油圧
   アクチュエータと、前記エンジンの回転数を設定するた
   めのスロットルレバーと、前記エンジンの回転数を検出
   する回転数検出手段と、前記スロットルレバーにより設
   定されたエンジンの目標回転数と回転数検出器により検
   出されたエンジンの検出回転数とに基づきエンジンの回
   転数低下を抑制すべく前記可変容量ポンプの吐出流量を
   制御する回転数応動制御手段とを備えた建設機械のポン
   プ制御装置において、 前記可変容量ポンプの吐出圧の時間的変化量を検出する
   圧力変化検出手段と、該可変容量ポンプの吐出圧の増加
   による前記エンジンの回転数低下を抑制するよう前記圧
   力変化検出手段により検出された前記可変容量ポンプの
   吐出圧の時間的変化量に基づき前記可変容量ポンプの吐
   出流量を制御する吐出圧応動制御手段とを備えたことを
   特徴とする建設機械のポンプ制御装置。
2. 【請求項２】前記吐出圧応動制御手段は、前記圧力変化
   検出手段により検出された前記可変容量ポンプの吐出圧
   の時間的変化量があらかじめ定めた所定量以上であると
   き、該吐出圧の時間的変化量に基づき前記可変容量ポン
   プの吐出流量を制御することを特徴とする請求項１記載
   の建設機械のポンプ制御装置。
3. 【請求項３】前記吐出圧応動制御手段は、可変容量ポン
   プの吐出流量の制御指示値を前記吐出圧の時間的変化量
   にあらかじめ定めた所定係数を乗算して求める手段であ
   って、前記所定係数は、建設機械の動作特性に応じて定
   められていることを特徴とする請求項１又は２記載の建
   設機械のポンプ制御装置。