JPS5837302A - 作業機のポンプ制御装置 - 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】 本発明は作業機のポンプ制御装置に関するものである。

従来のパワーショイル、ブルドーザ等における油圧駆動
系を第１図により説明すると、（ｌ）がディーゼルエン
ジン、ガソリンエンジン等のエンジン。

（２１が手動設定手段な有するガバナ、（３）が同エン
ジン（ＩＩＫより駆動される可変容量ピストン型等のポ
ンプ、（４）が旋回、ブーム、アーム、パケット等のシ
リンダを有するポンプ負荷油圧回路、（５）が上記′ポ
ンプ（３）と上記ポンプ負荷油圧回路（４）とを包含し
たエンジン負荷で、エンジン（１１によりポンプ（３）
を駆動し、そのとき得られる圧油をポンプ負荷油圧回路
（４）へ送り、上記各シリンダを作動して、所要の作業
を行うようになっている。

前記第１図の油圧駆動系では、エンジン（１１の作動点
がガバナ（２）により設定した第２図の作動曲線（ａｔ
上をエンジン負荷に応じて移動する。このときエンジン
作動点の燃料消費率（ｇｒ／ＨＰ＊Ｈｒ）も変化する。

この燃料消費率を小さくすることが望まれているが、そ
の方法として前記第１図の油圧駆動系では、第２図の燃
料消費率最小点（ｂｌ）近傍に定格馬力を設定できるよ
うにエンジン（１）な設計若しくは選定して、固定した
ガバナ設定下で燃料消費率を低減するようｋしているの
で、エンジン負荷が大きく変動して、低負荷になると１
例えばエンジン作動点が第２図の（ａｌ）点になると、
燃料消費率が非常に大きくなるという問題があった。

次に前記問題点に対処する従来の内燃機関の調速装置を
第６図により説明すると、（１）がディーゼルエンジン
、ガソリンエンジン等のエンジン、　＋２１が手動設定
手段（２ａ）及び自動設定手段（２ｂ）を有するガバナ
、（３）が上記エンジン（１１により駆動される可変容
量ピストン麗等のポンプ、（４）が旋回。

ブーム、アーム、パケット等のシリンダな有するポンプ
負荷油圧回路、（５）が上記ポンプ（３）と上記ポンプ
負荷油圧回路（４）とを包含したエンジン負荷。

（６）がポンプ（３）の回転数Ｎ　（ｒｐｍ　）とポン
プ（３）の斜板角αとポンプ（３）の吐出圧Ｐ（ＫＶ、
Ｌりなどエンジン（１）の負荷要件を検出するエンジン
負荷検出部、（７）が同エンジン負荷検出部（６）の検
出値からエンジン（１１の負荷を検出するとともに同演
算結果からエンジン口）の作動点が予め設定した燃料消
費率最小曲線（第４図の（ａ）参照、直線でなくてもよ
い）上にくるようにガバナ設定位置を演算する負荷演算
部。

（８）が同負荷演算部（７）の演算結果からガバナ（２
）を上記設定位置に駆動するガバナ駆動部で、ポンプ（
３）の回転数Ｎ、斜板角α、吐出圧Ｐをエンジン負荷検
出部（６）により検出し、そのとき得られる検出値を負
荷演算部（７）に送る。このとき同負荷演算部（７）は
、エンジン負荷、ｌｕちｊｌ　ＩＰＩ、をエンジン′負
荷。

Ｑをポンプ吐出量（♂／５ｅｃ）、ηをポンプ効率（η
＝η（ｐ、α、Ｎ、Ｔ）（Ｔ：作動油温度））。

ＣＭをポンプ１回転当りの吐出量（♂／ｒｅｖ）とする
と。

の演算な行い１次いで第４図の燃料消費率最小曲線（ｂ
）上におけるエンジン負荷対ガバナ設定位置の関係（第
５図参照）から上記０式により演算されたエンジン負荷
ｙ）に対応するガバナ設定位置を演算し、その結果なガ
バナ駆動部（８）に送って、ガノＺす（２）を上記設定
位置に駆動するようになっている。なお第６図は、エン
ジン負荷検出部（６）を回転数検出用タコメータ（６ａ
）と、サーボアンプαυ電気・油圧サーボ弁Ｑｌｌアク
チュエータａｚを具えたポンプ斜板角制御部（９）のポ
テンショメータ（６ｂ）　ト。

吐出圧検出用圧力ビックアップ（６Ｃ，）と、ストレイ
ンアンプ（６ｄ）とにより構成し、負荷演算部（７）を
Ａ／Ｄ変換器α３と、マイクロコンピュータ圓と。

Ｄ／Ａ変換器ａ９とｋより構成し、ガバナ駆動部（８）
ナポテンショメータαｅと、サーボアンプαηと、電気
・油圧サーボ弁ＯＱと、アクチュエータαｌとにより構
成した本内燃機関調速装置の具体例である。

前記第６．６図の内燃機関の調速装置はポンプの回転数
、傾斜角、吐出圧など内燃機関の負荷要件な検出する内
燃機関負荷検出部（６）−と−同内燃機関負荷検出部（
６）の検出値から内燃機関の負荷な演算するとともに同
演算結果から内燃機関の作動点が予め設定した燃料消費
率最小曲線上にくるようにガバナ設定位置を演算する負
荷演算部（７１と、同負荷演算部の演算結果からガノ２
すを上記設定位置に駆動するガバナ駆動部（８）とより
なるので、内燃機関の作動点が燃料消費率最小曲線上を
負荷に応じて移動するようにガノζすの設定を自動的に
制御できて、燃料消費率を常に低減で営る利点がある反
面、ポンプ吐出量Ｑ　（＝　０１１８−ｔａｎα）が斜
板角α一定でもポンプ（３）の回転数Ｎの変動により変
動して、オイレータによる操作レバー変位と斜板角αと
を関係づけてポンプ吐出量Ｑを制御することが困難とい
う問題があった、 本発明は前記の問題点に対処するもので、エンジンによ
り駆動される斜板型可変容量ポンプの吐出油圧をディス
トリビュータ−のレバー操作Ｋ　！り油圧負荷へ導く作
業機において、前記レバーの変位量を直接または間接的
に検出するレバー変位量検出器と、前記レバーの変位に
応じたポンプ必要吐出量を予め設定しておくとともに検
出したレバー変位量を入力としてポンプ、必要吐出量を
演算するポンプ必要吐出量設定演算器と、エンジンの回
転数を検出するエンジン回転数検出器と、演算したポン
プ必要吐出量と検出したエンジン回転数とを人力として
ポンプの斜板角を演算する斜板角演算器と、ポンプの斜
板を演算した斜板角になるように制御する斜板角制御機
構とを具えていることを特徴としたポンプ制御装置に係
り、その目的とする処は、オはレータによる操作レバー
変位と斜板角とを関係づけてポンプ吐出量を制御できる
ポンプ制御装置を供する点にある。

本発明は前記のようにエンジンにより駆動される斜板型
可変容１ｙｔンプの吐出油圧をディストリビュータ−の
レバー操作により油圧負荷へ導く作業機において、前記
レノζ−の変位量を直接または間接的に検出するレバー
変位量検出器と、前記レバーの変位に応じたポンプ必要
吐出量な予め設定しておくとともに検出したレバー変位
Ｊｌｆｔ入力としてポンプ必要吐出量を演算するポンプ
必要吐出量設定演算器と、エンジンの回転数を検出する
エンジン回転数検出器と、演算したポンプ必要吐出量と
検出したエンジン回転数とを入力としてポンプの斜板角
を演算する斜板角演算器と、ポンプの斜板を演算した斜
板角になるように制御する斜板角制御機構とを具えてお
り、操作レノ２−変位な検出し、この検出値を基に要求
負荷流量を演算し、これとエンジン回転数検出値とを基
に必要ポンプ斜板角を演算して、ポンプ斜板角制御機構
へ出力することが可能で、ポンプ吐出量が斜板角一定で
もポンプの回転数の変動により変動せず、オはレータに
よる操作レバー変位と斜板角とを関係づけてポンプ吐出
量を制御できるものである。

次に本発明の作業機のポンプ制御装置を第７図乃至第１
１図に示す一実施例により説明すると、第７図の（３）
がエンジンにより駆動される斜板型可変容ｊｌポンプ、
（４）が油圧負荷、ｃｎがメイン流路、（２０’）が同
メイン流路（至）の途中からタンクへ延びた並列枝路＋
　Ｏｎが同枝路（２０’）　Ｋ設けたフロコン弁、＠が
上記メイン流路（イ）と上記枝路（２０’）とに跨って
設けたディストリビュータ−、（２２ａ＞がレノ２−で
、フロコン弁ｃ２１１を通過する制御流量（Ｑｆ）Ｏ全
”Ｃ１１ｔデイストリビユータの内の制御流路（＝Ａ（
４（Ａ：制御流路面積、ｘ：ディス）　ＩＪピユータ変
位）を経てタンクに流れる。レバー（２２ａ）が中立位
置にあるとき（ディストリビュータ−変位ｘ　＝　Ｑの
とき）、ディストリビュータ−（社）の制御流路は全開
になって、フロコン弁ＱＤとディストリビュータ−■入
口との間の制御油圧（Ｐｏ）がタンク圧（ここでは零）
に等しい。レノζ−操作時（Ｘ〆０）には、　Ｑｆ、　
　Ａ＝Ａ（４，Ｐｃ間に次式が成立する、 Ｑｒ＝Ｋｑ　Ａ（拗りワ　−−−−−■上記７０コン弁
（２ｔ＋の４？注を第８図に示した。フロコン弁ＣＩ）
は、ポンプ吐出圧（Ｐｐ）と上記制御油圧（Ｐｃ　）と
の差圧（Ｐｐ−ＰＣ）に関係なく制御流量（Ｑｒ）　？
一定に設定できる。、Ｅ記■式からＡ（ｉ＝Ｑｒ／Ｋｑ
％丁　−−−−■ ここでＱｒ、Ｋｑは定数であるので、　（Ｐｃ）を測定
すれば−Ａ（、）が求められ、さらに予め設計されたＸ
〜Ａの関係（第９図参照）からＸが求められる。

以Ｅがディストリビュータ−（ハ）のレバー（２２ａ）
の変位量を間接的に検出するレバー変位量検出器で。

第１０図のフロコン弁制御圧検出器ｃ！４とＡ／Ｄ変換
器（ハ）とディストリビュータ−制御流路面積演算回路
（ハ）とディス）　ＩＪビューター変位演算回路（第９
図）＠とがこれに相当している。なおレバー（２２ａ）
の変位量は（ハ）により直接検出するようｋしてもよい
。また（至）が前記レバー（２２ａ）の変位に応じたポ
ンプ必要吐出１ｉｔｔ予め設定しておくとともに検出し
たレバー変位量を入力としてポンプ必要吐出量を演算す
るポンプ必要吐出量設定演算器、０ｚがエンジンの回転
数を検出するエンジン回転数検出器。

凶が演算したポンプ必要吐出量と検出したエンジン回転
数とを入力としてポンプの斜板角を演算−する斜板角演
算器、０１がＤ／Ａ変換器、０υがポンプの斜板を演算
した斜板角になるように制御する斜板角制御機構で１本
発明のポンプ制御装置は１以上の機器（ハ）または（２
）〜翰と＠＠翰〜ｒ３１）とを具えている。なお第１０
図の（至）はポンプ斜板角検出器、Ｃ３４１はポンプ吐
出圧検出器、（至）Ｆｉ作動油温度検出器。

（至）〜０９はＡ／Ｄ変換器、顛はポンプ全効率η演算
回路（η＝η（Ｐｐ、Ｎ、α、ＴＩＱ１）はエンジン負
荷馬力）ＰＬ演算回路（ｗＬ：）ＰＬ（Ｐ　　Ｎ＃α、
’７）、（４３はエンジン回転数指令Ｎｃ演算回路（Ｎ
ｃ　＝、Ｎｃ　（第４図）　）　、　（４３は”／Ａ変
換器、（財）はエンジンガバナ回転数制御機ｌ１ｌ（第
６図）である。★た本発明の実施例を示す第１１図にお
いて、（ハ）はサーボアンプ、（４ｅはストレインアン
プ、０７）はサーボ弁、（４８はポテンショメータ、（
僧はタコメータｌ）はサーボ弁、５υはシーケンス弁で
ある。また同第１１図において太線は油圧配管、細線は
電気配線を示している。

本発明は前記のようにエンジンにより駆動される斜板型
可変容量ポンプ（３）の吐出油圧をディストリビュータ
−＠のレバー（２２ａ　）操作により油圧負荷（４）へ
導く作業機において、前記し／”−（２２ａ）の変位量
を直接または間接的に検出するレバー変位量検出器（ハ
）またＶｉＣ２４）〜罰と、前記レバー（２２ａ　）の
変位に広じたポンプ必要吐出量を予め設定しておくとと
もに検出したレバー変位量を人力としてポンプ必要吐出
１を演算するポンプ必要吐出量設定演算器（ハ）と、エ
ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出器（至）
と、演算したポンプ必要吐出量と検出したエンジン回転
数とを入力としてポンプの斜板角を演算する斜板角演算
器（至）と、ポンプの斜板を演算した斜板角になるよう
に制御する斜板角制御機１１ｃ（１）とを具えており、
操作レバー変位を検出し、この検出値を基に要求負荷流
量を演算し。

これとエンジン回転数検出値とを基に必ＩＩｔｆンプ斜
板角を演算して、ポンプ斜板自制＠４ｓ？１１へ出方す
ることが可能で、ポンプ吐出量が斜板角一定でもポンプ
の回転数の変動により変動せず、オはレータによる操作
レノミー変位と斜板角とを関係づけてポンプ吐出量を制
御できるものである。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではなく１本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の調速装置の一例な示す説明図
、第２図は同従来の調速装置を使用したときの内燃機関
特性を示す説明図、第６図は従来の内燃機関の調速装置
の他の例を示す説明図、第４図は同従来の調速装置を使
用したときの内燃機関特性を示す説明図、第５図は内燃
機関負荷対ガバナ設定位置の関係を示す説明図、第６晶
は同従来の調速装置の一具体例を示す系統図、第７．８
゜９図は本発明に係る作業機のポンプ制御装置のレバー
変位量検出器の検出原理を示す説明図、第ｉｏ、ｉ　１
図は本発明に係る作業機のポンプ制御装置の一実施例を
示す系統図である。 （ハ）また＃′ｉ＠〜（ハ）・・・レバー変位量検出器
（至）・・・ポンプ必要吐出量設定演算器υ・・・斜板
角演算器 Ｃ３１）・・・斜板角制御機構 Ｏ３・・・エンジン回転数検出器 復代理人　弁理士　開本重文 外２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンにより駆動される斜板型可変容量ポンプの吐出
   油圧をディストリ゛ビニーターのレバー操作により・油
   圧負荷へ導く作業機において、前記レバーの変位量を直
   接または間接的に検出するレバー変位量検出器と、前記
   レバーの変位に応じたポンプ必要吐出量を予め設定して
   おくととも釦検出したレバー変位量を人力としてポンプ
   必要吐出量な演算するポンプ必要吐出量設定演算器と、
   エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出器と。 演算したポンプ必要吐出量と検出したエンジン回転数と
   を入力としてポンプの斜板角を演算する斜板角演算器と
   、ポンプの斜板を演算した斜板角になるように制御する
   斜板角制御機構とな具えていることを特徴としたポンプ
   制御装置。