JPH1136370A - 建設機械の動力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械作業中に空調装置を駆動してもエン
ジンストールや油温、水温等の上昇を防止すると共に、
建設機械本体の蛇行を防止する。 【解決手段】 油圧ポンプＰ１、Ｐ２の出力圧（ｐ１＋
ｐ２）が所定圧ＰA を越えるとエンジン２の定格出力特
性にほぼ沿わせるように、前記油圧ポンプＰ１、Ｐ２か
ら作業用アクチュエータへの供給流量を自動的に減少す
るように制御すると共に、運転者が空調装置のスイッチ
２２をオンにしたとき、前記油圧ポンプＰ１、Ｐ２の出
力圧（ｐ１＋ｐ２）が所定圧ＰC 以下のときにおける前
記供給流量の最大流量を空調装置のコンプレッサ１２の
実際のオン・オフに拘らず減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンにより駆
動される油圧ポンプからの作動油により作業用アクチュ
エータを駆動すると共に、オペレータキャブ内の温度調
整を行う空調装置のコンプレッサも前記エンジンにより
駆動するように構成された建設機械の動力制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建設機械の動力制御装置において
は、作業用アクチュエータを駆動するための油圧ポンプ
と、オペレータキャブ内の温度調整を行う空調装置のコ
ンプレッサの両方をエンジンにより駆動するよう構成さ
れている。

【０００３】例えば、特開平６−１０８４９７号公報に
おいては、前記コンプレッサの駆動に連動して自動的に
油圧ポンプの作動油の流量を減少して、コンプレッサの
駆動負荷によるエンジンストールを防止するようにした
油圧ショベルの動力制御装置が開示されている。即ち、
前記コンプレッサが実際に駆動している時に流量を減少
し、前記コンプレッサが停止中のときには通常の流量を
出力するようにしている。

【０００４】ただ、一般に、空調装置のスイッチがオン
となっている間、常時コンプレッサが駆動されているの
ではなく自動的にコンプレッサの駆動、停止が繰り返さ
れ、オペレータキャブ内の温度が一定となるように冷却
される。従って、前記従来のような制御ではこのコンプ
レッサの実際のオン・オフに依存して前記油圧ポンプの
吐出量が増減し、作業用アクチュエータの作動速度が運
転者の予期せぬときに変化してしまう恐れがある。

【０００５】特開平８−２４４４９７号においては、こ
の点を考慮し、空調装置作動時にエンジンストールを防
止しながら、エンジン馬力を有効利用し、しかも作業用
アクチュエータの作動速度に運転者の予期せぬ変化が発
生するのを防止するようにした建設機械の動力制御装置
が提案されている。

【０００６】これについて、以下図を用いて説明する。

【０００７】図６において、エンジン５０により駆動さ
れる油圧ポンプ５２、５４から作動油が吐出（出力）さ
れ、コントロールバルブ５６を介して作業用アクチュエ
ータ（図示省略）に供給される。オペレータキャブ（図
示省略）内の温度調整を行う空調装置のコンプレッサ５
８もエンジン５０によって駆動される。油圧ポンプ５
２、５４は斜板５２ａ、５４ａを有する可変容量ポンプ
であり、この斜板５２ａ、５４ａは、ばね室６３のばね
６３ａあるいは６３ｂのばね力及びサーボ弁６４によっ
て駆動される。油圧ポンプ５２、５４から出力された作
動油は又、油路６０、６２を介してサーボ弁６４に導か
れる。油圧ポンプ５２、５４の出力圧が所定圧（図７の
ＰA ）を越えると、始めはサーボ弁６４とばね６３ａの
働きにより、途中からばね６３ｂの力も加わり、出力圧
が高くなる程供給流量が減少するよう、前記斜板５２
ａ、５４ａが制御され、前記作業用アクチュエータへの
供給流量Ｑが図７のグラフＬ１のように自動的にエンジ
ンの定格出力特性にほぼ沿わせるように（最大供給流量
ＱA から）減少される。

【０００８】エアコンユニット６６のスイッチ６８が運
転者によってオンとされると、電磁クラッチ７０が作動
し、エンジン５０の回転がコンプレッサ５８に伝達さ
れ、コンプレッサ５８が駆動されてオペレータキャブ内
が冷却される。

【０００９】このとき、コンプレッサ５８とではなく前
記スイッチ６８と連動して電磁弁７２が切り替わり、油
圧ポンプ７４から吐出されるパイロット圧が油路７６、
電磁弁７２及び油路７８を通じてサーボ弁６４に導かれ
る。その結果、斜板５２ａ、５４ａの駆動力が変更さ
れ、油圧ポンプ５２、５４の油圧出力特性が図７のグラ
フＬ１（ａ′ａｂｂ′）からグラフＬ２（ａ′ｃｄ
ｂ′）のように変更される。

【００１０】これにより、コンプレッサ５８が運転者の
意思と関係のないときにオンとなっても、供給流量Ｑが
変化することはなく、又、コンプレッサ５８を含むエン
ジンの総負荷が、エンジン５０の出力馬力を越えること
もなくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、建設機械の
左右の走行モータ８０Ａ、８０Ｂも油圧ポンプ５２、５
４の出力圧によって駆動される。走行時、走行モータ８
０Ａ及び８０Ｂを駆動するのに必要な各油圧ポンプ５
２、５４の出力圧ｐ１、ｐ２の和、ｐ１＋ｐ２を２Ｐｓ
とすると、一般的に、油圧ポンプ５２、５４の出力特性
が図４のグラフＬ１のように変化する場合は、ＰA ＞２
Ｐｓ（＝ｐ１＋ｐ２）となるようにしてある。そのため
両方の油圧ポンプ５２、５４の出力圧（ｐ１＋ｐ２）
は、ＰA より小さく図７のＬ１のグラフのｂｂ′間にあ
り、各油圧ポンプ５２、５４は同じ供給流量ＱA となる
ため、左右の走行モータ８０Ａ、８０Ｂを均等に作動さ
せることができ、建設機械は直進することができる。

【００１２】しかしながら、エアコンユニット６６のス
イッチ６８がオンとされると、油圧ポンプ５０の出力特
性が図７のグラフＬ２のように変更される。このとき、
各油圧ポンプ５２、５４の出力圧（の和ｐ１＋ｐ２）が
ｄ点に相当する所定圧ＰB を越えると、ポンプの出力圧
−供給流量の特性はグラフＬ２のｄ〜ｃ間に移る。グラ
フＬ２のｄ〜ｃ間はポンプの出力圧Ｐがわずかでも変化
するとそれに伴って供給流量Ｑが大きく変化するため、
走行モータ８０Ａ、８０Ｂの効率や路面状態の左右の差
等の種々のばらつきにより、各油圧ポンプ５２、５４の
供給流量Ｑに差が生じ易くなる。その結果、左右の走行
モータ８０Ａ、８０Ｂに同等の推進力が得られず、場合
によっては建設機械に蛇行が生じる恐れがあるという問
題がある。

【００１３】本発明は、このように空調装置のオンオフ
に応じてポンプの出力圧−供給流量特性を変更するタイ
プの建設機械の動力制御装置において、空調装置の駆動
に拘らず、エンジンストールを防止し、作動油温や水温
の上昇を防止すると共に、特に空調装置が作動している
ときの建設機械の走行において、その蛇行を防止するこ
とができるようにすることをその課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンによ
り駆動される油圧ポンプからの作動油により作業用アク
チュエータを駆動すると共に、オペレータキャブ内の温
度調整を行う空調装置のコンプレッサも前記エンジンに
より駆動するように構成し、且つ、前記油圧ポンプの出
力圧が所定圧を越えると、エンジンの定格出力特性にほ
ぼ沿わせるように、前記油圧ポンプから作業用アクチュ
エータへの供給流量を自動的に減少するように制御する
流量制御手段を備えた建設機械の動力制御装置におい
て、前記空調装置がオンとされたときは、前記油圧ポン
プの出力圧が、所定圧以下のときにおける前記作業用ア
クチュエータの供給最大流量を、流量小側に変更する特
性変更制御手段を備えたことにより、前記課題を解決し
たものである。

【００１５】本発明によれば、油圧ポンプの出力圧が所
定圧を越えた場合には、エンジンの定格出力特性にほぼ
沿わせるように、油圧ポンプから作業用アクチュエータ
への供給流量を自動的に減少するように制御する。又、
空調装置が作動された場合に、従来のように油圧ポンプ
の出力特性を図７のグラフＬ１からＬ２のように変更す
るのではなく、出力が所定圧以下のときの前記供給流量
の最大流量を、流量小側に変更させるようにする。この
ため、空調装置の作動に拘らずエンジンストールを防止
し、作動油温等の上昇を防止すると共に、空調装置作動
中の油圧ポンプの供給流量を一定に維持でき、特に空調
装置が作動しているときの建設機械の走行において、そ
の蛇行を防止し直進性を確保することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明が適用された建設機械の動
力制御装置の油圧回路図である。

【００１８】図１において、油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ
３はエンジン２によって駆動される。油圧ポンプＰ１、
Ｐ２は、それぞれオイルパン４から作動油を汲み上げ、
油路Ｒ１、Ｒ２及びコントロールバルブ６を介して、建
設機械の左右の走行モータ８Ａ、８Ｂ及び作業用アクチ
ュエータ（図示省略）に供給する。

【００１９】又、オペレータキャブ（図示省略）内の温
度調整を行うエアコンユニット（空調装置）１０のコン
プレッサ１２もエンジン２によって駆動される。コンプ
レッサ１２とエンジン２との間には、エンジン２の動力
をコンプレッサ１２に伝達したり、切断するための電磁
クラッチ１４が設けられている。

【００２０】前記油圧ポンプＰ１、Ｐ２は可変容量ポン
プであり、供給流量を変化させるための（公知の）斜板
２４、２６を有している。この斜板２４、２６は、サー
ボ弁１６（流量制御手段）及びばね室１８のばね１８ａ
あるいは１８ｂのばね力によって駆動され、これにより
油圧ポンプＰ１、Ｐ２の供給流量が制御される。

【００２１】サーボ弁１６を図２に拡大して示す。サー
ボ弁１６は、２つのピストン１６Ａ、１６Ｂと１つのシ
リンダ室１６Ｃ及び２つのサーボ室１６Ｄ、１６Ｅを有
している。ピストン１６Ｂ（特性変更制御手段）は、段
差１６Ｆを有し、この段差１６Ｆがサーボ室１６Ｅの図
の右壁１６Ｇに当接したらそれ以上右側へ移動できない
よう規制されている。又、ピストン１６Ｂの図の左側へ
の移動はサーボ室１６Ｄの左壁１６Ｈによって規制され
ている。シリンダ室１６Ｃには、それぞれ油路Ｒ１及び
Ｒ２から分岐した油路Ｒ４及びＲ５が接続されており、
油圧ポンプＰ１及びＰ２の出力圧が導入されるようにな
っている。サーボ室１６Ｄには、油圧ポンプＰ３から延
びている油路Ｒ３から分岐した油路Ｒ６が接続されてい
る。

【００２２】この油路Ｒ６の途中には電磁弁２０が設け
られている。

【００２３】電磁弁２０は、エアコンユニット１０のス
イッチ２２がオンになると、このスイッチ２２と連動し
て切り換わる。

【００２４】図３に、建設機械の空調用コンデンサを備
えたエンジンルームの概略構成を示す。建設機械本体に
設けられたエンジンルーム３０内にはエンジン２、油圧
ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び空調用コンデンサ３２、オ
イルクーラ３４、ラジエータ３６が設けられている。冷
却風入口３８から空気を取り入れ、空調用コンデンサ３
２、オイルクーラ３４、ラジエータ３６を通して熱交換
を行い、冷却風出口４０から冷却風を送り出すようにな
っている。

【００２５】以下、本実施形態の作用を説明する。

【００２６】コントロールバルブ６を切り換えると、エ
ンジン２により駆動される油圧ポンプＰ１、Ｐ２（、Ｐ
３）から供給される作動油がアクチュエータに流れ、負
荷に打ち勝ってアクチュエータを作動させる。又、油圧
ポンプＰ１、Ｐ２からの出力圧ｐ１、ｐ２はそれぞれ走
行モータ８Ａ、８Ｂへ導入され、建設機械を走行させ
る。

【００２７】油圧ポンプＰ１、Ｐ２の出力圧ｐ１、ｐ２
は油路Ｒ４、Ｒ５を経由して、サーボ弁１６のシリンダ
室１６Ｃに導入される。アクチュエータに対する負荷が
小さく、又各油圧ポンプＰ１、Ｐ２の出力圧の和ｐ１＋
ｐ２が図４の所定圧ＰA より小さいときには、サーボ弁
１６に導入された出力圧ｐ１＋ｐ２がピストン１６Ａを
押す押圧力より、ばね室１８のばね力の方が大きいた
め、該ばね力により、ピストン１６Ａ、１６Ｂが図の左
へ移動し、ピストン１６Ｂがサーボ室１６Ｄの左壁１６
Ｈに当接する。その結果、油圧ポンプＰ１、Ｐ２の斜板
２４、２６は図の時計廻りに回転させられ、該斜板２
４、２６の最大傾転角が増大し、大きな「供給最大流量
ＱA 」が維持される。

【００２８】負荷が大きくなり、油圧ポンプＰ１、Ｐ２
の出力圧の和がｐ１＋ｐ２＞ＰA となると、サーボ室１
６Ｃ内の圧力がばね室１８のばね力に打ち勝って、ピス
トン１６Ａが右へ移動し、油圧ポンプＰ１、Ｐ２の斜板
を反時計廻りに回転させ、油圧ポンプＰ１、Ｐ２の供給
流量を減少させる。その結果、油圧ポンプＰ１、Ｐ２の
出力特性が図４のグラフＬ１のようになり、供給流量が
グラフＬ１に沿ってＱA からＱC まで減少する。

【００２９】次に、運転者がエアコンユニット１０のス
イッチ２２をオンとすると、エンジン２に直結されてい
る電磁クラッチ１４が切り換わり、コンプレッサ１２が
作動し、オペレータキャブ内を冷却する。

【００３０】スイッチ２２がオンとなると、これに連動
して電磁弁２０が切り換わり、ポンプＰ３のパイロット
圧が油路Ｒ６を通じて、サーボ弁１６のサーボ室１６Ｄ
に導入される。電磁弁２０の切り換えをコンプレッサ１
２の実際のオン、オフではなくスイッチ２２のオン、オ
フに連動させるようにしたのは、運転者の予期せぬとき
に最大供給流量が変化してしまうのを防止するためであ
る。なお、特開平６−１０８４９７号のようにコンプレ
ッサ１２のオン、オフに連動させてもよい。

【００３１】このパイロット圧によりピストン１６Ｂ
は、その段差１６Ｆがサーボ室１６Ｅの図の右壁１６Ｇ
に当接するまで移動する。従って、ピストン１６Ａの移
動範囲はピストン１６Ｂが右側へ移動した分だけ右側に
寄り、その分斜板２４、２６はばね室１８のばね力によ
って押されても、一定程度（ピストン１６Ａがピストン
１６Ｂに当接するまで）以上は時計廻りに回転すること
ができず、斜板２４、２６の最大傾転角が減少し、ポン
プ最大供給流量ＱA がＱB にまで減少する。このとき、
各油圧ポンプＰ１、Ｐ２の出力圧の和がｐ１＋ｐ２≦Ｐ
C ならば、出力圧は図４のｅ〜ｅ′の範囲、即ち０〜Ｐ
C の範囲にあり、各油圧ポンプＰ１、Ｐ２の供給流量は
ＱB に維持される。

【００３２】即ち、各油圧ポンプｐ１、ｐ２の最大供給
流量がＱA からＱB に変更され、ポンプ出力特性が図４
のａ′ａｂｂ′のグラフからａ′ａｅｅ′のグラフが示
すように変更されたことになる。

【００３３】従って、本実施形態によれば、ポンプ出力
圧の合計がｐ１＋ｐ２≦ＰC であれば、出力圧ｐ１、ｐ
２が変動したとしても供給流量はＱB となり、左右の走
行モータ８Ａ、８Ｂに対し略均等に流量を供給すること
ができ、蛇行を防止することができる。一般に建設機械
では、図４のグラフのｂｂ′あるいは本実施形態におい
てｅｅ′の部分において作業をしたり走行したりする場
合が多いため、本実施形態のように特性を変更すること
により供給流量の安定と直進性が確保される。

【００３４】又、図５に示すように、空調装置が駆動し
ない状態での油温及び水温をそれぞれＴｏ１、Ｔｗ１と
する。従来のシステムでは、空調装置が駆動するとエン
ジン２の負荷の増大による発熱増や空調用コンデンサ３
２による冷却風の温度上昇（冷却風入口温度上昇）等に
より、油温、水温が増加する。この増加量をそれぞれΔ
Ｔｏ、ΔＴｗとすると、オイルクーラ３４、ラジエータ
３６のサチュレート温度がそれぞれＴｏ２、Ｔｗ２にな
る。この値が大きすぎると、油圧機器の耐久性の減少や
エンジン２のオーバーヒートが発生する。

【００３５】しかし、図４に示すように本実施形態で
は、ポンプ出力圧が所定圧以上の場合には、エンジン定
格出力にほぼ沿わせて変化させるようにしたため（グラ
フａｅの部分）エンジンストールを防止できると共に、
最大供給流量減少（ＱA からＱB へ変更）による作動油
の圧損減による作動油温の減少、エンジン負荷の減少に
より前記上昇分ΔＴｏ、ΔＴｗを極力小さくすることが
でき、作動油温や水温の上昇を防止することができる。

【００３６】なお、本発明は、空調装置がオンとされた
ときに、エンジンストール等の防止と蛇行防止とを考慮
して最大供給流量を減少させるものであるが、これに従
来の「Ｌ１からＬ２への変更」を組合わせるようにして
もよい。この場合、特性変更の設定の自由度をその分高
めることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
建設機械の作動中に空調装置を駆動してもエンジンスト
ールを発生することもなく、油温や水温の上昇を防止
し、建設機械の蛇行を防止して、直進性を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る建設機械の動力制御装
置の油圧回路図

【図２】図１のサーボ弁を拡大して示す拡大図

【図３】本実施形態に係る建設機械のエンジンルームの
概略構成図

【図４】本実施形態における油圧ポンプの出力特性を示
す線図

【図５】油温及び水温の変化を示す線図

【図６】従来の建設機械の動力制御装置の油圧回路図

【図７】従来の動力制御装置の油圧ポンプの出力特性を
示す線図

【符号の説明】 ２…エンジン ４…オイルパン ６…コントロールバルブ ８Ａ、８Ｂ…左右走行モータ １０…エアコンユニット １２…コンプレッサ １４…電磁クラッチ １６…サーボ弁 １８…ばね室 ２０…電磁弁 ２２…スイッチ ２４、２６…斜板 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…油圧ポンプ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７…油路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動される油圧ポンプから
   の作動油により作業用アクチュエータを駆動すると共
   に、オペレータキャブ内の温度調整を行う空調装置のコ
   ンプレッサも前記エンジンにより駆動するように構成
   し、且つ、前記油圧ポンプの出力圧が所定圧を越える
   と、エンジンの定格出力特性にほぼ沿わせるように、前
   記油圧ポンプから作業用アクチュエータへの供給流量を
   自動的に減少するように制御する流量制御手段を備えた
   建設機械の動力制御装置において、 前記空調装置がオンとされたときは、前記油圧ポンプの
   出力圧が、所定圧以下のときにおける前記作業用アクチ
   ュエータの供給最大流量を、流量小側に変更する特性変
   更制御手段を備えたことを特徴とする建設機械の動力制
   御装置。