JPS63239327A - 油圧建設機械の駆動制御装置 - 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、油圧ショベルやホイールローダ等に代表され
る油圧建設機械の駆動制御装置に係わり、特に原動機と
これにより駆動される油圧ポンプを備えた油圧建設機械
の駆動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の油圧建設機械の駆動制御装置は、一般的に、原動
機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、こ
の油圧ポンプからの吐出油により駆動される油圧アクチ
ュエータと、原動機の回転数を設定する燃料レバーを含
む回転数設定手段と、油圧アクチュエータの動作を制御
する操作レバーとを備えている。油圧ポンプと油圧アク
チュエータとの間には、油圧ポンプからの吐出油の流量
と方向を制御する制御弁が接続され、操作レバーの操作
によりこの制御弁の位置を制御して油圧アクチュエータ
の動作が制御される。

この従来の装置においては、原動機即ちエンジンの回転
数は燃料レバーの変位によって設定され、その設定回転
数に応じてエンジンの馬力特性を変え、それに応じてエ
ンジンの最高馬力が定まる。

エンジンの燃料消費率（ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｆｕｅｌ　
Ｃ０ｎ５ｔｌｌｌｌｔｉｏｎ　）（ｇ／ＰＳ−ｈ）は、
そのときの設定回転数と作業負荷の大小とによって定ま
る０例えば回転数を最大に設定していた場合、その設定
回転数にて得られる馬力特性の最高馬力付近での重負荷
作業では燃料消費率は最も良好となり、その最高馬力よ
りも小さい馬力しか必要としない軽負荷作業では、その
馬力特性の最高馬力での回転数よりもエンジン回転数が
上昇し、燃料消費率は悪化する。一般に、例えば油圧シ
ョベルでの実作業では、燃料消費率の良好な負荷で行わ
れる作業の割合は非常に少なく、例えば■掘削−〇ブー
ム上げ・旋回−■放出−■ブーム下げ・旋回の順で繰り
返す１サイクル作業において、上記最高馬力を必要とす
る作業は、■の作業中のリリーフ掘削と■の作業中の旋
回初期加速時のみであり、従って省エネの面で好ましく
ない。

特開昭５２−５３１８９号には、上記種類の駆動制御装
置において、燃料レバーのみによってエンジンの回転数
を設定するのではなく、油圧アクチュエータの動作を制
御する操作レバーにもエンジン回転数を連動させ、その
操作レバーが操作されたときには、その変位によっても
エンジンの回転数を設定し、馬力特性を変え、最高馬力
を制御することが提案されている。これにより操作レバ
ーの変位が小さいときには、エンジン回転数を低速に設
定し、軽負荷作業に必要な最大馬力を与え、変位が大き
くなるとエンジン回転数を高速に設定し、エンジンの最
大馬力も上昇させ、重負荷作業に必要な最大馬力を与え
るようにし、これにより常に燃料消費率の良好な領域で
作業を行い、燃料消費率の悪化を防止している。

また特開昭５８−２０４９４０号には、同様な駆動制御
装置において、特定の操作レバーのみをエンジン回転数
に連動させ、その操作レバーが操作されたときにのみそ
の変位によってエンジン回転数を設定し、馬力特性を変
えて、最高馬力を制御するものが提案されている。この
装置においては、燃料レバーで軽負荷作業に必要な最高
馬力を与える低速回転数を設定しておき、通常はこの低
速の設定回転数で得られる馬力特性で作業を行い、特定
の操作レバーが操作されたときにはそれに連動して、燃
料レバーの設定よりも高い回転数を設定し、この設定回
転数で得られる馬力特性で上記従来の装置と同じように
重負荷作業に必要な最大馬力を与えるようにし、これに
より常に燃料消費率の良好な領域で作業を行い、燃料消
費率の悪化を防止している。

さらに特願昭５９−１２９９５７号には、上記駆動制御
装置において、制御弁の代わりに、可変容量型の油圧ポ
ンプと操作レバーによってその斜板傾転位置即ち押し除
け容積を変化させる手段とを設けたものにおいて、エン
ジンの回転数をその操作レバーのみで制御するようにし
、その操作レバーの変位が所定値以下のときにはエンジ
ン回転数を低速に設定し、所定値を越えるとその変位に
応じた高速回転数を設定することが提案されてｂ）る、
このものにおいても、上記従来の装置と同じように、所
定値以上の操作レバーの変位においてはその変位によっ
てエンジン回転数が設定されるので、燃料消費率の改善
が図られる。

なおその池、エンジン回転数を操作レバーの操作に連動
させるものとして関連するものに、特開昭４８−５３１
６２号、特開昭５０−１５９８０号及び特公昭６０−３
８５６１号が挙げられる。

また、運転モードあるいはアクチュエータ負荷に応じて
エンジン回転数を制御するものに米国特許出Ｍ９４７５
２４号（ＲＰＣ出願８６１１８１１３．９号に対応）が
挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら特開昭５２−５３１８９号及び特開昭５８
−２０４９４０号に記載の装置においては、操作レバー
によりエンジン回転数を設定する操作レバーの操作は、
実質的に操作レバー変位の全範囲にわたって行われるた
め、操作レバーの操作によりその変位が変化する都度、
設定回転数も変化し、その操作レバー操作時のほとんど
の時間、エンジン回転数が頻繁に変動することになる０
例えば上記作業サイクルにおいて、燃料レバーでの回転
数の設定を要求馬力の最も小さな■の作業に適した低速
回転数に設定した場合には、■以外の作業においては操
作レバーの操作によりエンジン回転数が頻繁に変動する
。このためエンジンのフライホイールを加速する動力を
必要とし、そのために燃料を消費することになり、燃料
消費率は必ずしも改善されない場合もあるという問題が
あった。またエンジン回転数の変動により発煙及び騒音
が生じるという問題もあった。

そして後者の特開昭５８−２０４９４０号に記載の装置
ではさらに、特定の操作レバー以外の操作レバーを操作
した場合、燃料レバーでの設定は低速回転数であるため
その回転数の馬力特性で得られる最高馬力以上の出力を
必要とする作業は行えず、操作性に影響を及ぼすという
問題があった。

即ち、例えば上記作業サイクルにおいて、特定の操作レ
バーとして■のブーム上げ・旋回作業を行う操作レバー
を選定した場合、■の作業のリリーフ掘削においては必
要な最高馬力を得ることができない、言い換えれば、特
定の操作レバー以外の操作レバーでは、エンジンの持つ
最高馬力を有効に活用することができない。

また特願昭５９−１２９９５７号に記載の装置において
は、所定の変位以下の操作レバーの操作においては、エ
ンジン回転数を低速の一定値に設定するようにしている
が、その一定値は固定的に′定められているため、その
回転数の馬力特性で得られる最高馬力よりも高い最高馬
力を必要とする作業においては操作レバーの操作を所定
値以上の変位で操作してエンジン回転数をより高速に設
定しなければならず、この場合にはやはりエンジン回転
数が頻繁に変動し、燃料消費率の悪化、発煙及び騒音を
生じるという問題がある８例えば上記作業サイクルにお
いて、一定の回転数を要求馬力の最も小さな■の作業に
適した低速回転数に設定した場合には、■以外の作業に
おいては操作レバーの操作によりエンジン回転数が頻繁
に変動する。

このためフライボイル加速による燃料消費率の悪化、発
煙及び騒音の問題がある。また一定の回転数を高い値に
設定した場合は、その一定の回転数の馬力特性で得られ
る最高馬力よりも小さな馬力しか必要としない作業では
、エンジン回転数が馬力特性上の燃料消費率の悪い高回
転数となり、本来の目的が達成できなくなる。即ち上記
作業サイクルにおいて、一定の回転数を■の通常の掘削
作業及び■の初期加速後の旋回作業に適した中間の馬力
を与える中速回転数に設定した場合には、要求馬力が小
さい■及び■の作業において、燃料消費率が悪化する。

また一定の回転数が固定的に定められているため、回転
数変動により騒音及び発煙を生じない運転をオペレータ
が希望したとしても、そのような運転は行うことができ
ず、操作性に問題があった。

従って本発明の目的は、燃料消費率を向上させると共に
原動機の回転数の変動を少なくすることができ、かつ操
作性に優れた油圧建設機械の駆動制御装置を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、原動機と、この原動機によって駆動される
油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動
される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、原動機
の回転数を設定する第１の操作手段を含む第１の回転数
設定手段と、油圧アクチュエータの動作を制御する第２
の操作手段とを備えた油圧建設機械の駆動制御装置にお
いて、第２の操作手段に連携され、その変位が所定値を
越えると設定回転数を増加させる回転数制御信号を出力
する第２の回転数設定手段と、少なくとも第２の回転数
設定手段に連携され、第２の操作手段の変位が少なくと
も上記所定値以下にある第１の領域においては第１の回
転数設定手段の設定回転数を有効化し、変位がそれより
も大きい第２の領域においては第２の回転数設定手段の
回転数制御信号によって修正された、第１の回転数設定
手段の設定回転数よりも高い回転数を設定する回転数制
御手段とを備えていることを特徴とする駆動制御装置に
よって達成される。

〔作用〕

このような構成により、第１の回転数設定手段の設定回
転数が有効化される第１の領域においては、第１の操作
手段の変位に応じた所望のレベルの回転数が設定される
。従って、作業内容に応じて第１の領域における最高馬
力を任意に設定することができるので、燃料消費率を向
上させることができる。また第２の領域においては、第
２の操作手段により第１の回転数設定手段の設定回転数
よりも高い回転数が設定されるので、重負荷作業に適し
た最高馬力を得ることができ、最適の燃料消費率の下で
重負荷作業を行うことができる。また第１の領域におい
ては、第２の操作手段による回転数、の設定は行われな
いので、第２の操作手段を操作しても回転数は変動せず
、それに伴う発煙及び騒音の問題も生じない、従って作
業全体として、第２の操作手段による原動機の回転数の
変動を減少でき、それに伴う・燃料消費率の悪化、発煙
及び騒音の問題を少なくなる。さら゛に、第１の回転数
設定手段により第１の領域における作業内容に適したレ
ベルの回転数を任意に設定することができるので、優れ
た操作性を確保することができる。

〔実施例〕

以下本発明の好適実施例を図面を参照して説明する。

本発明の第１の実施例による油圧建設機械の駆動制御装
置を示す第１図において、その駆動制御装置は、原動機
即ちエンジン１と、このエンジン１によって駆動される
油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの吐出油により
駆動される油圧アクチュエータ３とを備え、油圧ポンプ
２と油圧アクチュエータ３との間には油圧ポンプ２から
油圧アクチュエータ３に供給される圧油の流量と方向を
制御する制御弁４が接続されている。

原動機１は好ましくはオールスピードガバナ付きの燃料
噴射装置を備えたディーゼルエンジンであり、このエン
ジンの回転数を設定するため、第１の操作装置即ち燃料
レバー５と、この燃料レバー５に連携されたガバナレバ
ー６とからなる第１の回転数設定装置７が設けられてい
る。この第１の回転数設定装置７においては、燃料レバ
ー５をＡ方向に操作するとガバナレバーがそれに対応し
てＢ方向に操作され、燃料レバー５の変位に応じた回転
数が設定される。

油圧アクチュエータ３の動作は第２の操作装置８により
制御゛される。第２の操作装置８は、第２図に示すよう
に、操作レバー９と、２つの油圧パイロット弁ｉｏ、ｉ
ｉとを備え、油圧パイロット弁１０．１１はそれぞれ一
次側の２つのボートがエンジンｌにより駆動されるパイ
ロットポンプ１２とタンク１３とに接続され、二次側の
ボートがパイロ・ｙト管路１４．１５を介して制御弁４
のパイロットボートに接続される。これによりパイロッ
ト弁ｔｏ、ｉｔは、パイロットポンプ１２から１次圧力
が供給され、その変位にめじた２次圧力を制御弁４のパ
イロットボートに供給する。制御弁４はこの２次圧力を
受け、それに応じて位置即ちストローク量と方向が制御
され、これにより油圧アクチュエータ３に供給される圧
油の流量と方向を制御し、油圧アクチュエータ３の動作
を制御する。

第２の操作装置８はまた、操作レバー９の変位即ち操作
量が所定値ＸＯを越えるとレバー操作力を大きくするば
ね１６，１７を備えている。これにより操作量がｘＯ以
上になると操作力が重くなり、その位置をオペレータに
伝える。

第２の操作装置８には、その変位が所定値ｘＯを越える
とエンジン１の設定回転数を増加させる回転数制御信号
を出力する第２の回転数設定装置２０が連携され、この
第２の回転数設定装置２０には回転数制御装置２１が連
携されている。

第２の回転数設定装置２０は、パイロット管路１４．１
５にシャトル弁２２を介して接続され、その最大圧力を
検出する圧力センサー２３と、圧力センサー２３の検出
信号を入力しζ所定の演算処理を行って上記回転数制御
信号を求め、それを出力する、マイクロコンピュータ等
からなるコントローラ２４とからなっている。このコン
トローラには、上記所定値ｘＯを含め、第４図にフロー
チャートで示すような制御プログラムが予め格納されて
いる。

回転数制御装置２１は、第３図に示すように、例えばり
ニアソレノイドシリンダ２５からなり、コントローラ２
４からの回転数制御信号のレベルに応じてピストン２６
を伸長させ、ガバナレバー６をＢ方向に操作するように
構成されている。

次にこの実施例の動作を第４図に示すフローチャートを
参照して説明する。

このプログラムがスタートすると、ステップＳ１で圧力
センサー２３から検出信号がコントローラ２４に読み込
まれる。ステップＳ２におい゛て、コントローラ２４で
はその検出信号が示す操作レバー９の変位が予め設定さ
れている上記所定値ＸＯを越えたか否かを判定し、越え
ていないと判定されるとステップＳ３をスキップして初
め（ステップＳ１）に戻る。従ってコントローラ２４か
らは回転数制御信号は出力されず、第３図に示すリニア
ソレノイドシリンダ２５は駆動されない、このためガバ
ナレバー６は燃料レバー５のみによって操作され、燃料
レバー５によって設定された回転数が有効化される。一
方、ステップＳ２において操作レバー９の変位が所定値
ｘＯを越えたと判定されるとステップＳ３に進み、読み
込まれた検出信号の大きさに相応した大きさの回転数制
御信号が出力される。この回転数制御信号はりニアソレ
ノイドシリンダ２５に送られ、そのピストン２６のスト
ローク量が比例制御される。これによりガバナレバー６
はこのリニアソレノイドシリンダ２５によって操作され
、コントローラ２４で設定された回転数が有効化される
。

これにより、燃料レバー５によりエンジン１の回転数が
アイドリングＮ１に設定されている場合には、第５図に
示すように、操作レバー９の変位が所定値ｘＯに達する
まではアイドリングＮｉの設定回転数を維持し、変位が
ｘＯを越えるとその変位に比例してエンジンの設定回転
数が増加し、最大変位Ｘ　ＩａＸにて設定回転数が最大
Ｎ　ｌａＸとなる。燃料レバー５によりエンジン回転数
が中間値Ｎ１に設定されている場合には、第６図に示す
ように、操作レバー９の変位が、設定回転数Ｎ１を得る
値ｘ１を越えると、その設定回転数が増加し始める。

このように回転数制御装置２１は、第２の操作装置８の
変位が少なくとも上記所定値ＸＯＯ１２即ち所定値ｘＯ
またはそれよりも大きな変位ｘ１以下にある第１の領域
ｚ１においては第１の回転数設定装置７の設定回転数を
有効化し、変位がそれよりも大きい第２の領域Ｚ２にお
いては第２の回転数設定装置２０の回転数制御信号によ
って修正された、第１の回転数設定装置７の設定回転数
よりも高い回転数を設定するようになっており、特にこ
の実施例では、回転数制御装置２１は、第２の領域ｚ２
において第２の回転数設定装置２０の回転数制御信号が
示す設定回転数を有効化するように構成されている。

次にこのように構成された駆動制御装置の効果を説明す
る。

第７図は、油圧ショベルで行われる作業の典型例である
、■掘削−〇ブーム上げ・旋回−■放土−■ブーム下げ
・旋回の順で繰り返す１サイクル作業を各作業に必要な
エンジン出力との関係で示した図であり、図中ＮＡは軽
負荷作業に必要な出力を与えるのに適したエンジンの設
定回転数、ＮＢは通常の重負荷作業に必要な出力を与え
るのに適した設定回転数、ＮＣは特別な重負荷作業に必
要な出力を与えるのに適した設定回転数である。

また第８図にはエンジン回転数を上記Ｎ＾、　ＮＢ　。

ＮＣに設定した場合の出力馬力特性、トルク特性及び燃
料消費率を示す。

第７図に示す１サイクル作業において、エンジン回転数
を最高のＮＣ一定に設定した場合、■の作業のリリーフ
掘削及び■の作業の旋回初期加速時には第８図に示すよ
うに、燃料消費率はｇｌｃとなり良好であるが、その他
の作業では、例えば■の作業の定常旋回時にはｇ２ｃ、
■の作業のブーム下げ・旋回時にはｇ３Ｃとなり、燃料
消費率が悪化する。そこで燃料レバーによる回転数の設
定は■の作業に適したＮＡにし、操作レバーに連動して
各作業に応じてエンジン回転数を適正値に設定すれば、
例えばｇ２ｂ、　ｇ３ａと燃料消費率は向上する。

ところがこの場合には、ブーム下げ・旋回以外の作業に
おいては、操作レバーの操作に連動してはとんどの時間
エンジン回転数が頻繁に変動してしまい、エンジンのフ
ライホイールを加速するのにエネルギを消費し、燃料消
費率は好ましくない。

またエンジン回転数の変動に伴う発煙及び騒音の問題が
ある。

本実施例の駆動制御装置においては、第１の領域Ｚ１に
おいては燃料レバー５の変位に応じた所望のレベルの回
転数が設定される。これにより上記作業例においては、
燃料レバー５によりエンジン回転数をＮＢに設定するこ
とにより、■の通常掘削及び■の通常旋回ではｇ２ｂ付
近の燃料消費率が得られ、■の放出及び■のブーム下げ
・旋回ではｇ３ｃよりは良好なｇｊｂ付近の燃料消費率
が得られる。一方、第２の領域ｚ２においては、操作レ
バー９により高い回転数が設定されるので、■のリリー
フ掘削及び■の旋回初期加速では操作レバー９の操作で
エンジンの設定回転数を設定し、より高い設定回転数を
得ることにより、ｇｌｃの燃料消費率が得られる。この
ようにして全体として良好な燃料消費率を得ることがで
きる。

また第１の領域ｚ１では操作レバー９による回転数の設
定は行われないので、操作レバー９を操作しても回転数
は変動せず、全体としてエンジン回転数の変動が少なく
なり、フライホイールの加速によるエネルギ消費も無視
でき、またエンジン回転数の変動に伴う発煙及び騒音の
問題は少なくなる。

またオペレータが、エンジン回転数の変動による騒音、
発煙を完全に排除する運転を希望する場合には、燃料レ
バー５によるエンジン回転数の設定を最大ＮＣにするこ
とにより、その様な運転を実現することができる。即ち
操作性が向上する。

なお上記所定値ＸＯは実際には以下のことを考慮して定
められる。

まず第１は次の点である。燃料レバー５によりエンジン
回転数を、法面作業等の最軽負荷作業に使用されるアイ
ドリングＮｉ付近に設定した場合、その回転数によって
油圧ポンプ２の吐出量が定まる。一方、操作レバー９を
操作すると、その変位に対応して制御弁４が開き始め、
ある特定の開度においてその制御弁が要求する要求流量
と、油圧ポンプのその吐出量で流れる制御弁の通過流量
とが一致する。その特定の開度を指示する操作レバー９
の変位をｘＯとすることである。油圧ポンプ２の吐出量
を絞って得られる制御弁４の通過流量がその要求流量に
一致する制御弁の開度を得る操作レバー９の変位である
。これにより実質的に全ての設定回転数において、第５
図及び第６図に示す第１及び第２の領域Ｚｌ　、Ｚ２を
確保することができ、その所定値ｘＯまたはｘ１以上の
領域で操作レバーに連動してエンジン回転数を設定する
ことができる。

第２は、微操作作業に必要な制御弁４のメータリング領
域の上限に対応する弁開度を得る操作レバー９の変位で
ある。これにより所定値ＸＯ以下の領域においてはエン
ジン回転数の上昇に影響されない設計通りのメータリン
グ特性を確保することができ、所望の微操作作業を行う
ことができる。

その他としては、あらゆる作業内容を考慮して所定値ｘ
１以上の領域での発煙及び騒音の問題が最少となる所定
値ＸＯを与える操作レバー９の変位がある。

以上の実施例においては、第２の領域ｚ２において、操
作レバー９の変位とエンジンの設定回転数とを第５図及
び第６図に示すように直線的な比例関係としたが、これ
のみには限定されない０例えば、操作レバー９の変位に
基づいて制御弁４の開度を演算し、その開度が規定する
要求流量に見合った油圧ポンプ２の吐出量が得られるエ
ンジン回転数制御信号を出力するようにしてもよい、こ
の場合には、操作レバーの変位と一次比例以外の所定の
関数関係でエンジンの設定回転数が増加することになる
。

以上の実施例においては、コントローラ２４がら出力さ
れる回転数制御信号を操作レバー９の変位に応じて比例
的に増加させ、その信号に応じたストローク量で作動す
るりニアソレノイドシリンダ２５を用いた。その結果第
５図及び第６図に示すように、燃料レバー５の設定回転
数に応じて第１及び第２の領域Ｚ１　、Ｚ２の境界をな
す所定値がＸＯからｘｌへと変化し、また第２の領域ｚ
２においては設定回転数は操作レバー９の変位に応じて
増加する。しかしながらこの点において異なる構成を採
用することができる。

即ち所定値ｘＯ以上の変位でコントローラ２４から出力
される回転数制御信号を一定値に定め、リニアソレノイ
ドシリンダ２５に代え、回転数制御信号がその一定値に
なると最大ストロークまで伸長するオン・オフのソレノ
イドシリンダにより回転数制御装置２１を構成すること
ができる。また第９図に示すように、その回転数制御信
号によってオン・オフされる電磁切換弁３０と、この切
換弁３０の位置に応じてオン・オフする油圧シリンダ３
１とにより回転数制御装置３２を構成してもよい。この
場合、操作レバー９の変位とエンジンの設定回転数との
関係は、燃料レバー５により設定された回転数がアイド
リングＮｉならば第１０図に示すようであり、中間的な
回転数Ｎ１ならば第１１図に示すようである。即ち、燃
料レバー５の設定回転数に係わらず第１及び第２の領域
２１．２２の境界をなす所定値はＸＯで一定であり、第
２の領域Ｚ２においては設定回転数は操作レバー９の変
位に係わらず最大値Ｎ　１１ａＸとなる。このように構
成すれば、構成部品が減少し、構造が単純化される。

また以上の実施例においては、回転数制御装置２１．３
２を、第２の領域ｚ２において第２の回転数設定装置２
０により得られる回転数制御信号の設定回転数を有効化
するように構成されているが、この点においても異なる
構成を採用することができる。第１２図（ａ）〜第１２
図（ｃ）はこのような実ＴｉｔＡ例を示すものであり、
符号４０が回転数制御装置である。この回転数制御装置
は４０は、上記第２の領域ｚ２において燃料レバー５に
より得られる設定回転数に回転数制御信号の設定回転数
を加算するように構成されている。

即ち燃料レバー５がオフ位置にある第１２図（ａ）に示
すように、燃料レバー５は運転席内のコンソールボック
ス４１に軸支され、車輌の所定の部位に軸支された第１
の中間レバー４２の一方の端部にプッシュプルケーブル
４３を介して連結されている。第１の中間レバー４２の
他端にはりニアソレノイドシリンダ４４が固着されてい
る。

第１の中間レバー４２と同軸的に第２の中間レバー４５
が軸支され、その第２の中間レバー４５にはりニアソレ
ノイドシリンダ４４を介して第１の中間レバー４２の回
動が伝達される。第２の中間レバー４５はガバナレバー
６にプッシュプルケーブル４６を介して連結されている
。リニアソレノイドシリンダ４４には、第２の回転数設
定手段２０のコントローラ２４から回転数制御信号が供
給され、その信号の大きさに応じたストローク量が得ら
れる。

燃料レバー５をＡ方向に回転して、収縮しているりニア
ソレノイドシリンダ２５の先端が第２の中間レバー４５
と係合する位置がアイドリング位置である。この場合、
第１３図に線Ｊ１１で示すように、操作レバー９の変位
が零から所定値ＸＯまでの第１の領域Ｚ１で、エンジン
１の設定回転数は一定値Ｎｉである。操作レバー９の変
位が所定値ＸＯを越えると、第２の回転数設定装置２０
においてその変位に比例した増加する回転数制御値が得
られ、それに対応した回転数制御信号がリニアソレノイ
ドシリンダ４４に送られ、リニアソレノイドシリンダ４
４がそれに応じたストローク量で伸長する。これにより
第２の領域Ｚ２において、第１３図に線ｊ１で示すよう
に設定回転数が増大する。

また第１２図（ｂ）に示すように、燃料レバー５により
エンジン回転数が中間的な値Ｎ１に設定されている場合
には、操作レバー９の変位を所定値ＸＯを越え最大値Ｘ
　１ｌａＸまで増大させると、リニアソレノイドシリン
ダ４４は第１２図（Ｃ）に示すように最大ストローク量
まで伸長する。これにより設定回転数は第１３図に線１
２で示すように増大する。

なお第９図及び第１０図を参照して説明した実施例と同
様、リニアソレノイドシリンダ４４をオン・オフ動作す
るアクチュエータで構成してもよく、この場合は操作レ
バー９の変位に対するエンジンの設定回転数の関係は第
１４図に示すようになる。

以上の実施例は第２の回転数設定装Ｗ１２０に回転数制
御信号を発生するコントローラ２４を採用した例である
が、この部分を異なる構成にすることができる。第１５
図はこのような実施例を示し、図中第１図に示す部材と
同等の部材には同じ符号を付しである。

この実施例においては、第２の回転数設定装置６０とし
て、パイロット弁で構成される操作装置８の２次圧力が
操作レバー９の変位の所定値ＸＯに対応する所定値を越
えると切換制御される切換弁６１を設け、回転数制御装
置６２として、切換弁６１を経て伝えられる操作装置１
８の２次圧力により直接伸縮される比例制御油圧シリン
ダ６３を設けている。即ち、操作装置８の２次圧力が所
定値以下の場合には、切換弁６１は図示の位置にあり、
その２次圧力の伝達がブロックされる。２次圧力が所定
値を越えると切換弁６１が他方の位置に切換えられ、そ
の２次圧力が回転数制御信号として油圧シリンダ６３に
作用し、油圧シリンダ６３がその圧力に相応したストロ
ーク量で伸長する。

この実施例においても、操作レバー９の変位とエンジン
１の設定回転数との関係は、燃料レバー５の設定回転数
に応じて第５図及び第６図に示すようになる。油圧シリ
ンダ６３をオン・オフ動作で制御すると、上記変位と設
定回転数との関係は第１０図及び第１１図に示すように
なる。！！、た第１２図（ａ）〜第１２図（Ｃ）に示す
構成を採用し、第２の回転数設定装置６０で設定される
値を加算するようにすれば、操作レバー変位と設定回転
数との関係は第１３図に示すようになり、それをオン・
オフ動作で制御すれば第１４図に示すようになる。

以上の実施例は燃料レバー５及び操作レバー９の操作に
よるエンジン回転数の制御を、一方は第１の回転数設定
装置７により機械的に、他方は第２の回転数設定手段２
０．６０により電子的または液圧的に、別々に行ったが
、これら制御を電子的に１つの制御系統に統合して行う
こともできる。

第１６図はこのような実施例を示し、図中筒１図仲示す
部材と同等な部材には同じ符号を付しである。なお油圧
アクチュエータとしては２つの油圧アクチュエータ３．
７０を示し、それに対応してそれらの動作をそれぞれ制
御する２つの操作装置８．７１が示され、操作装置７１
は操作レバー７２を有している。

この実施例においては、燃料レバー５の変位が変位検出
計７３で電気的に検出され、その検出信号がコントロー
ラ７４に入力される。また操作レバー９．７２の変位も
検出装置７５．７６により電気的に検出され、その検出
信号がコントローラ７４に入力される。コントローラ７
４はこれらの信号を調整し、最終的な設定回転数を指示
する指令信号を回転数制御装置を構成するパルスモータ
７７に出力する。パルスモータ７７はその指令信号に応
じた角度だけ回転し、リンク装置７８を介してガバナレ
バー６を駆動する。

第５図及び第６図に示すような操作レバー変位と設定回
転数との関係を得る場合には、コントローラ７４は第１
７図に示すように構成される。即ちコントローラ７４は
、燃料レバー５の変位に応じた回転数Ｎを設定する演算
手ｐ！ｋＳＯ即ち第１の回転数設定手段と、操作レバー
９．７２の変位が所定値ｘ’Ｏを越えるとその変位に応
じて増加する回転数Ｎ°を回転数制御信号として出力す
る演算手段８１即ち第２の回転数設定手段と、第１及び
第２の演算手段８０．８１の出力の最大値を選択する最
大値選択器８２と、この最大値選択器８２の出力を増幅
する増幅器８３と備え、増幅器８３の出力によりパルス
モータ７７を駆動するようになっている。第２の演算手
段８１において所定値ｘ’Ｏは、第５図及び第６図に示
す所定値ｘＯに相当する。

第１０図及び第１１図に示すような操作レバー変位と設
定回転数との関係を得る場合には、コントローラ７４は
第１８図に示すように構成する。

即ちコントローラ７４には、第１７図に示す第２の演算
手段８１に代え、操作レバー９．７２の変位が所定値ｘ
’Ｏを越えると一定の最大回転数Ｎ。

を設定する第２の演算手段８４が設けられる。

同様に第１３図に示すような操作レバー変位と設定回転
数との関係を得る場合には、コントローラ７４は、第１
９図に示すように構成され、ここでは第１７図に示す第
２の演算手段８１に代え、操作レバー９．７２の変位が
所定値ｘ’Ｏを越えるとその変位に応じて増加する回転
数αを出力する第２演算手段８５が設けられ、最大値選
択器８２の代わりに、第１及び第２の演算手段８０．８
５の出力を加算する加算器８６が設けられる。また第１
４図に示すような操作レバー変位と設定回転数との関係
を得る場合には、コントローラ７４には第２０図に示す
ように、第１９図に示す第２の演算手段８５に代え、操
作レバー９．７２の変位が所定（ｆｉｘ’ｏを越えると
一定の最大回転数αを出力する第２演算手段８７が設け
られる。

このように構成しても、前述した実施例と同様な作用効
果を得ることができることは明らかであろう、そしてさ
らにこの実施例では、燃料レバーと操作レバーの２つの
制御系統を電子的に統合しなので、４Ｗ遺が簡単となり
、またプログラムの組替により所望の機能を容易に得る
ことができる。

次に以上の実施例においては、操作レバー９の変位と制
御弁４の開度を決めるストローク量との関係、操作レバ
ーの変位が所定値ＫＯに達したときに制御弁のストロー
ク量は最大値に達しておらず、中間のストローク量とな
るように設定されている。このことは所定値ｘＯを定め
る際に考慮すべき事項として、第２の点で触れた。しか
しながらこれは、第２１図に示すように、操作レバー９
が所定ｇｉｘ　Ｏ″ｉで操作されたときに、制御弁４の
ストローク量が最大（開度が最大）となるように設定す
ることもできる。このようにすると操作レバー９の変位
と制御弁４の通過流量との関係は第２２図に示すように
なる。これにより操作レバーの変位が所定値ＸＯよりも
小さい範囲では操作レバーの操作によりエンジン回転数
が変動しないので、制御弁の全ストローク量にわたって
そのストローク量（開度）に応じた要求流量を得ること
ができ、軽負荷作業時でも所望のアクチュエータ速度を
得ることができる。

さらに以上の実施例では、操作レバー９の変位か所定（
ｆｉ　ｘ　Ｏを越えたときにその変位に基づきエンジン
回転数のみを制御したが、油圧ポンプ２の押し除け容積
も制御するようにしてもよい、第２３図はこのような実
施例を示すもので、図中第１図に示す部材と同等の部材
には同じ符号を付しである。

この実施例では、油圧ポンプ９０として可変容量型の油
圧ポンプを設け、その押し除け容積を、斜板の卸、転角
を調整する押し除け容積制御装置９１により変化させる
ようにしている。コントローラ９２は、第１図に示す実
施例と同様に回転数設定装置２１に回転数制御信号を出
力する第２の回転数設定装置９３を構成すると共に、こ
の押し除け容積制御装置９１にも押し除け容積制御信号
を出力すようになっている。これにより操作レバー９の
変位が所定値ｘＯを越えると、エンジン１の設定回転数
の増加に相応して油圧ポンプ９０の押し除け容積（卸転
角）が減少する。

即ち、コントローラ９２には第２４図にフローチャート
で示すような制御プログラムが格納されており、ステッ
プＳ１において圧力センサー２３の検出信号を読込、ス
テップＳ２においてその検出信号が示す操作レバー９の
変位が所定値ｘＯを越えたか否かを判定し、越えたと判
定されるとステップＳ３において、その変位に比例して
エンジン１の設定回転数を増加させる回転数制御信号を
出力する。同時にその設定回転数の増加に相応して押し
除け容積〈傾転角）を減少させる押し除け容積制御信号
を押し除け容積制御装置９１に出力する。このときその
押し除け容積制御信号は、好ましくは、エンジンの設定
回転数の増加に対して油圧ポンプの吐出量がほぼ一定と
なるように押し除け容積を減少させるように定められて
いる。またこの実施例では、第２１図及び第２２図を参
照して説明した実施例と同様、操作レバー変位の所定値
ｘ、Ｏで制御弁４のストローク量が最大即ち弁開度が最
大となるように構成されている。これにより操作レバー
９の変位と制御弁４の通過流量との関係は第２５図に示
すようになる。即ち、所定値ｘＯまではエンジンの設定
回転数の変動がないので、制御弁４の全ストローク量に
わたってそのストローク量（開度）が定める要求流量に
応じた通過流量が得られ、所定値ｘＯを越えた範囲では
上記設定回転数と押し除け容積の制御により制御弁通過
量が一定となる。その結果、必要な負荷に応じてエンジ
ン１の設定回転数を増減すると、それに伴い油圧ポンプ
２の吸収馬力を相補的に増減することが可能となり、作
業速度を一定のままエンジン馬力の有効利用が可能とな
る。

今このことを第２６図及び第２７図を参照して説明する
。この実施例においては、油圧ポンプ９０の吐出量は、
第２６図に示すように、エンジン回転数か操作レバー変
位の所定値ＸＯに対応する［ＮＯに達するまでは、押し
除け容積が一定であるので回転数の増加に比例して増加
し、ＮＯ以降最大値Ｎ　ｌ１ａＸに達するまでは上述し
たように一定値ＱＯとなる。このときのポンプ吐出圧力
Ｐとポンプ吐出量Ｑとの関係は第２７図に示すようにな
る。即ち回転数ＮＯの運転状態においては一点鎖線で示
すようなＰ−Ｑ特性を示し、回転数Ｎ　１ｌａＸの運転
状態においては実線で示すＰ−Ｑ特性となる９回転数が
ＮｏからＮ　ｎａＸの範囲では、回転数の変化に応じて
Ｐ−Ｑ特性は一点鎖線と実線との間を連続的に変化する
。このときポンプ吐出量がＱＯで一定の領域は、ポンプ
圧力がＰＯから２１まで増加しており、吸収馬力もそれ
に応じて増加する。なお仮にエン、ジン回転数ＮＯ以降
でもポンプ吐出量を従来通りエンジン回転数に比例して
増加させた場合には、エンジン回転数がＮ　ＩＩａｘ時
にＰ−Ｑ特性は第２７図に破線で示すようになる。

このように本実施例では、エンジン回転数８０以上の領
域でポンプ吐出量がＱＯに一定に制御されるので、エン
ジン回転数の増加に対応して消費馬力を増加させること
が可能となり、作業速度一定のままエンジン馬力を有効
に活用することができる。またこの実施例のようにｉ′
１ｌＩＪ御弁４を最大開度に維持した場合には、ポンプ
吐出量を全て油圧アクチュエータ３に供給することがで
きるので、エンジン馬力の一層の有効利用が可能である
。

なお押し除け容積制御装置９１は、例えばコントローラ
９２からの信号により比例制御されるリニアソレノイド
バルブと油圧シリンダにより構成することができる。

第２３図に示す実施例を、第１６図に示す実施例のよう
に電子的に構成することらできる。第２８図はこのよう
な実施例を示すもので、図中第１６図及び第２３図に示
す部材と同等の部材には同じ符号を付しである。即ちコ
ントローラ９５は燃料レバー５の変位を検出する変位検
出計７３の信号と、操作レバー９．７２の変位を検出す
る検出装置７５．７６の信号を入力し、最終的な設定回
転数を指示する指令信号をパルスモータ７７に出力する
と共に、押し除け容積制御信号をリニアソレノイドシリ
ンダで構成された押し除け容積制御装置９６に出力する
。

第５図及び第６図に示すような操作レバー変位と設定回
転数との関係を得る場合には、コントローラ９５は第２
９図に示すように構成される。図中、第１７図に示す部
材と同等の部材には同じ符号を付しである。即ちコント
ローラ９５は、パルスモータ７７への指令信号を作る演
算手段８０゜８１、最大値選択器８２及び増幅器８３に
加え、操作レバー９．７２の変位信号Ｘ°を入力し、そ
れが所定値ｘ’Ｏに達するまでは押し除け容積（傾転角
）を最大に維持し、所定値ｘ’Ｏを越えると変位の増加
に応じて減少する押し除け容Ｍ９を押し除け容積制御信
号として出力する演算手段９７を備え、この演算手段９
７の出力がリニアソレノイドシリンダ９６に与えられる
。

第１０図及び第１．１図に示すような操作レバー変位と
設定回転数との関係、第１３図に示すような関係並びに
第１４図に示すような関係を得る場合には、第１８図〜
第２０図に示すコントローラの構成に第２９図に示す上
記演算手段９７を付加すればよい。

以上の実施例においては、回転数制御信号の設定回転数
を増加させる判定値として操作レバー９または７２の変
位を単独で用いたが、その判定値として複数の操作レバ
ーの変位の合計値を用いることもできる。第３０図はこ
のような実施例を示すもので、図中第１７図に示す部材
と同等の部材には同じ符号を付しである。また全体のシ
ステム構成としては第１６図に示すようなシステムを対
象としており、油圧アクチュエータ３．７０及び操作装
置８，７１の数は２以上任意に増加することができる。

この実施例においてコントローラ１００は、第２の回転
数設定手段として第１７図に示す演算手段８１に代え、
複数の操作レバー９，７２．・・・の変位ｘ１　、　ｘ
２　、　ｘ３　、・・・を加算する加算器１０１と、そ
の加算した合計値Ｘ°が所定（ｉｉｘ’ｏを越えるとそ
の変位に応じて増加する回転数Ｎ゛を回転数制御信号と
して出力する演算手段１０２を備えている。これにより
複数の油圧゛アクチュエータ３．７０・・・に対する要
求流量の合計に見合ったエンジン回転数の設定を行うこ
とができ、１つの操作レバー変位を単独で用いた場合よ
りも、より実際に即したエンジン回転数の制御を行うこ
とができる。

なお第２８図及び第２９図に示した実施例にこの概念を
適用することともでき、この場合は、第２９図に示す演
算手段８１を第３０図に示す加算器１０１及び演算手段
１０２に置き換えればよい。

〔発明の効果〕

以上明らかなように本発明の駆動制御装置によれば、第
１の回転数設定手段の設定回転数が有効化される第１の
領域においては、作業内容に応じた最高馬力を任意に設
定することができるので、燃料消費率を向上させること
ができ、その設定回転数よりも高い回転数が設定される
第２の領域においては、重負荷作業に適した最高馬力を
得ることができ、ｆ＆適の燃料消費率の下で重負荷作業
を行うことができる。また第１の領域においては、第２
の操作手段を操作しても回転数は変動しないので、全体
として第２の操作手段による原動機の回転数の変動を減
少でき、それに伴う燃料消費率の悪化、発煙及び騒音の
問題を少なくすることができる。さらに、第１の領域に
おいて作業内容に適したレベルの回転数を任意に設定す
ることができるので、優れた操作性をＩＮ、保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による油圧建設機械の駆
動制御装置の全体を示す概略図であり、第２図はその駆
動制御装置における操作装置の詳細図であり、第３図は
同駆動制御装置における回転数制御装置の詳細図であり
、第４図は同駆動制御装置におけるコントローラの動作
を説明するフローチャートであり、第５図及び第６図は
同駆動制御装置における操作レバーの変位とエンジンの
設定回転数との関係を示す特性図であり、第７図は同駆
動制御装置の動作を説明するための、１サイクル作業に
おける必要なエンジン出力を示す図であり、第８図は、
エンジンの設定回転数を変えた場合の出力馬力と、トル
クと、燃料消費率のそれぞれの特性を示す図であり、第
９図は回転数制御装置の変形例を示す概略図であり、第
１０図及び第１１図はこの回転数制御装置を用いた場合
の操作レバーの変位とエンジンの設定回転数との関係を
示す特性図であり、第１２図（ａ）、第１２図（ｂ）及
び第１２図（ｃ）は回転数Ｆｌ、ＩＩ御装置の他装置型
例を示す、異なる動作位置での概略図であり、第１３図
はその回転数制御装置を用いた場合の操作レバーの変位
とエンジンの設定回転数との関係を示す特性図であり、
第１４図はその回転数制御装置をさらに変形した場合の
同特性図であり、第１５図は本発明の他の実施例による
駆動制御装置の全体を示す概略図であり、第１６図は第
１図に示す実施例を電子的に構成した場合の駆動制御装
置の全体を示す概略図であり、第１７図は同駆動制御装
置のコントローラの内容を示す図であり、第１８図は第
１０図及び第１１図に示す特性を同駆動制御装置に与え
た場合のコントローラの内容を示す図であり、第１９図
は第１３図に示す特性を同駆動制御装置に与えた場合の
コントローラの内容を示す図であり、第２０図は第１４
図に示す特性を同駆動制御装置に与えた場合のコントロ
ーラの内容を示す図であり、第２１図は操作レバーの変
位と制御弁のストローク量を特別に設定した実施例にお
けるそれらの関係を示す図であり、第２２図は同実施例
における操作レバーの変位と制御弁通過流量との関係を
示す図であり、第２３図は本発明のさらに他の実施例に
よる駆動制御装置の全体を示す概略図であり、第２４図
は同駆動制御装置におけるコントローラの動作を説明す
るフローチャートであり、第２５図は同駆動制御装置に
おける操作レバーの変位と制御弁通過流量との関係を示
す図であり、第２６図は同制御装置におけるエンジン回
転数とポンプ吐出量との関係を示す図であり、第２７図
は同駆動制御装置におけるポンプ吐出圧力とポンプ吐出
量との関係を示す図であり、第２８図は第２３図に示す
実施例を電子的に構成した場合の駆動制御装置の全体を
示す概略図であり、第２９図は同駆動制御装置における
コントローラの内容を示す図であり、第３０図は本発明
のさらに他の実施例による駆動制御装置のコントローラ
の内容を示す図である。 符号の説明 １・・・エンジン（原動機） ２・・・油圧ポンプ　　　　３・・・油圧アクチュエー
タ５・・・燃料レバー（第１の操作手段）７・・・第１
の回転数設定装置 ８・・・操作装置（第２の操作手段） ２０・・・第２の回転数設定装置 ２１・・・回転数制御装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポ
   ンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される
   少なくとも１つの油圧アクチュエータと、原動機の回転
   数を設定する第１の操作手段を含む第１の回転数設定手
   段と、油圧アクチュエータの動作を制御する第２の操作
   手段とを備えた油圧建設機械の駆動制御装置において、 第２の操作手段に連携され、その変位が所定値を越える
   と原動機の設定回転数を増加させる回転数制御信号を出
   力する第２の回転数設定手段と、少なくとも第２の回転
   数設定手段に連携され、第２の操作手段の変位が少なく
   とも上記所定値以下にある第１の領域においては第１の
   回転数設定手段の設定回転数を有効化し、変位がそれよ
   りも大きい第２の領域においては第２の回転数設定手段
   の回転数制御信号によって修正された、第１の回転数設
   定手段の設定回転数よりも高い回転数設定する回転数制
   御手段と を備えていることを特徴とする駆動制御装置。
2. （２）第２の回転数設定手段は、上記第２の領域におけ
   る設定回転数が第２の操作手段の変位に応じて比例的に
   増加するように回転数制御信号を定めていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の駆動制御装置。
3. （３）第２の回転数設定手段は、上記第２の領域におけ
   る設定回転数が一定値となるように上記回転数制御信号
   を定めていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の駆動制御装置。
4. （４）回転数制御手段は、上記第２の領域において回転
   数制御信号の設定回転数を有効化するように構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の駆動
   制御装置。
5. （５）回転数制御手段は、上記第２の領域において設定
   回転数に回転数制御信号の設定回転数を加算しするよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の駆動制御装置。
6. （６）第２の回転数設定手段は、第２の操作手段の変位
   を検出する検出手段と、この検出手段で検出された変位
   から上記回転数制御信号を求める制御手段とを備え、回
   転数制御手段は、この制御手段の出力信号により駆動さ
   れるアクチュエータを備えていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の駆動制御装置。
7. （７）第１の回転数設定手段は、第１の操作手段の変位
   信号を入力し、その変位から設定回転数を求める手段を
   備え、第２の回転数設定手段は、第２の操作手段の変位
   信号を入力し、その変位から回転数制御信号を求める手
   段を備え、回転数制御手段は、その第１及び第２の回転
   数設定手段の出力信号から最終的な回転数を求める手段
   と、この手段の出力信号により駆動されるアクチュエー
   タとを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の駆動制御装置。
8. （８）上記油圧ポンプが可変容量型である特許請求の範
   囲第１項記載の駆動制御装置において、第２の操作手段
   の変位が上記所定値を越えると上記油圧ポンプの押し除
   け容積が減少するようにこの油圧ポンプを制御する押し
   除け容積制御手段をさらに備えていることを特徴とする
   と駆動制御装置。
9. （９）上記押し除け容積制御手段は、増加する原動機の
   設定回転数に対して油圧ポンプの吐出量がほぼ一定とな
   るように押し除け容積を減少させるように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の駆動制
   御装置。
10. （１０）上記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に
    、油圧ポンプからの吐出油の流量と方向を制御する制御
    弁が接続され、上記第２の操作手段によりこの制御弁の
    位置を制御して油圧アクチュエータの動作を制御する特
    許請求の範囲第１または第８項のいずれか１項に記載の
    駆動制御装置において、 その制御弁を、第２の操作手段の変位が上記所定値に達
    したときにその開度が最大となるように構成したことを
    特徴とする駆動制御装置。
11. （１１）上記油圧アクチュエータ及び第２の操作手段を
    複数個設けた特許請求の範囲第１項または第８項記載の
    油圧駆動装置において、 上記第２の回転数設定手段を、複数の第２の操作手段の
    変位の合計が上記所定値を越えると上記回転数制御信号
    の設定回転数を増加させるように構成したことを特徴と
    する駆動制御装置。
12. （１２）上記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間に
    、油圧ポンプからの吐出油の流量と方向を制御する制御
    弁が接続され、上記第２の操作手段によりこの制御弁の
    位置を制御して油圧アクチュエータの動作を制御する特
    許請求の範囲第１項、第８項及び第１１項のいずれか１
    項に記載の駆動制御装置において、 第２の回転数設定手段は、第２の操作手段の変位からの
    検出信号に基づき上記制御弁の開度を演算し、その開度
    が規定する要求流量に見合った油圧ポンプの吐出量が得
    られる回転数制御信号を演算するように構成されている
    ことを特徴とする駆動制御装置。