JPWO2007074670A1

JPWO2007074670A1 - 油圧作業機のポンプ制御装置、ポンプ制御方法、および建設機械

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Publication number: JPWO2007074670A1
Application number: JP2007551904A
Authority: JP
Inventors: 安田　元; 元安田; 明秀山崎
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: EP1967745A4; EP1967745A1; US20100218494A1; KR101021252B1; KR20080078856A; WO2007074670A1; AU2006329421B2; CN101346549A; US8136355B2; AU2006329421A1; CN101346549B; JP4741606B2

Abstract

油圧作業機のポンプ制御装置は、エンジンの目標回転数を設定する回転数設定装置と、エンジン回転数を目標回転数に制御する回転数制御装置と、エンジンにより駆動される作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプと、エンジンにより駆動される冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプと、第１可変油圧ポンプの吸収トルクと第２可変油圧ポンプの吸収トルクの和が目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、第１可変油圧ポンプの吐出流量および第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備える。ポンプ制御装置は、（ａ）目標回転数と、冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するとともに、（ｂ）第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算し、目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクから第２可変油圧ポンプの吸収トルクを減じることにより、第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制限制御する。

Description

本発明は、エンジンによって駆動される複数の油圧ポンプを制御する油圧作業機のポンプ制御装置、ポンプ制御方法、および建設機械に関する。

この種のポンプ制御装置として、以下の特許文献１記載の装置が知られている。特許文献１記載の装置によれば、エンジンによって駆動されるアクチュエータ駆動用油圧ポンプとファン駆動用油圧ポンプを以下のように制御する。すなわち、冷却水温や潤滑油温に応じて冷却ファンの必要回転数を演算し、この必要回転数に応じてファン駆動用油圧ポンプの吐出流量を制御する。そして、この吐出流量からファン駆動用油圧ポンプの吸収トルクを演算し、吸収トルクの増減に応じてアクチュエータ駆動用油圧ポンプの吸収トルクを調整する。これによりファン駆動用油圧ポンプで使用しない吸収トルクをアクチュエータ駆動用油圧ポンプの吸収トルクに配分する。

特開２００５−１８８６７４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、エンジン回転数の検出値に応じて油圧ポンプを制御するため、エンジン回転数が変動した場合にポンプの制御が不安定となる。

本発明の第１の態様は、油圧作業機のポンプ制御装置であって、エンジンの目標回転数を設定する回転数設定装置と、エンジン回転数を目標回転数に制御する回転数制御装置と、エンジンにより駆動される作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプと、エンジンにより駆動される冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプと、第１可変油圧ポンプの吸収トルクと第２可変油圧ポンプの吸収トルクの和が目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、第１可変油圧ポンプの吐出流量および第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備え、ポンプ制御装置は、（ａ）目標回転数と、冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するとともに、（ｂ）第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算し、目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクから第２可変油圧ポンプの吸収トルクを減じることにより、第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制限制御する。
第１の態様による油圧作業機のポンプ制御装置は、潤滑油温を検出する油温検出装置と、エンジン冷却水温を検出する水温検出装置の少なくとも一方をさらに備え、ポンプ制御装置は、油温検出装置により検出された潤滑油温に応じた目標流量と、水温検出装置により検出されたエンジン冷却水温に応じた目標流量の少なくとも一方に基づき、第２可変油圧ポンプの目標吐出流量を演算することが好ましい。
第１の態様による油圧作業機のポンプ制御装置は、作業用油圧アクチュエータからの戻り油の油温(以降、作動油温と呼ぶ)を検出する油温検出装置と、エンジン冷却水温を検出する水温検出装置の少なくとも一方をさらに備え、ポンプ制御装置は、油温検出装置により検出された作動油温に応じた目標流量と、水温検出装置により検出されたエンジン冷却水温に応じた目標流量の少なくとも一方に基づき、第２可変油圧ポンプの目標吐出流量を演算してもよい。
第１の態様による油圧作業機のポンプ制御装置は、エンジンの実回転数を検出する回転数検出装置と、回転数検出装置により検出された実回転数と回転数設定装置により設定された目標回転数との偏差に応じた補正トルクを演算する補正トルク演算装置とをさらに備え、ポンプ制御装置は、補正トルク演算装置により演算された補正トルクにより第１可変油圧ポンプの吸収トルクを補正することが好ましい。
ポンプ制御装置は、（ｃ）目標回転数と第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて冷却ファンのファン回転数を演算し、（ｄ）予め定められた特性に基づきファン回転数に応じた第２可変油圧ポンプの吐出圧を演算し、（ｅ）演算した吐出圧に応じて第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算してもよい。
本発明の第３の態様は、油圧作業機のポンプ制御装置であって、エンジンの目標回転数を設定する回転数設定装置と、エンジン回転数を目標回転数に制御する回転数制御装置と、エンジンにより駆動される作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプと、エンジンにより駆動される冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプと、第１可変油圧ポンプの吸収トルクと第２可変油圧ポンプの吸収トルクの和が目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、第１可変油圧ポンプの吐出流量および第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備え、ポンプ制御装置は、（ａ）目標回転数と、冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するとともに、（ｂ）第２可変油圧ポンプの吸収トルクと目標回転数とに基づいて、第１可変油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの実回転数によらず安定するように調整する。
本発明の第３の態様は、目標回転数に制御されたエンジンにより駆動される、作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプおよび冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプの各吸収トルクの和が、目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、第１可変油圧ポンプおよび第２可変油圧ポンプを制御する油圧作業機のポンプ制御方法であって、目標回転数と、冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御し、第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算し、目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクから第２可変油圧ポンプの吸収トルクを減じることにより、第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制限制御する。
本発明の第４の態様による建設機械は、第１の態様による油圧作業機のポンプ制御装置を備える。

本発明によれば、冷却ファン駆動用の第２の可変油圧ポンプの吸収トルクとエンジンの目標回転数とに基づき、作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制御するので、作業用油圧アクチュエータの負荷変動によってエンジンの実回転数が変動した場合にも第１可変油圧ポンプを安定して制御することができる。

図１は、本発明の一実施の形態が適用される油圧ショベルの側面図。図２は、図１の油圧ショベルに搭載されたエンジンとその周辺機器の概略構成を示す図。図３は、本発明の一実施の形態に係るポンプ制御装置の構成を示す油圧回路図。図４は、図３のコントローラ内の構成を示すブロック図。図５は、コントローラ内における具体的処理内容を示すブロック図。図６は、スピードセンシング制御を行う場合の一特性を示す図。図７は、一実施の形態の変形例に係るポンプ制御装置の構成を示す油圧回路図。

以下、図１〜図６を参照して本発明によるポンプ制御装置の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態が適用される大型の油圧ショベル１の側面図である。履帯２が装着された走行体３の上方には旋回可能に旋回体４が設けられている。旋回体４には運転室５が搭載されるとともに、フロント作業機６が俯仰動可能に設けられている。フロント作業機６はブーム７、アーム８およびバケット９により構成され、これらはそれぞれブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２により動作する。

図２は、油圧ショベル１に搭載されたエンジン１３とその周辺機器の概略構成を示す図である。エンジン１３には吸気配管１４を介して空気が吸い込まれ、この空気と燃料との混合ガスは気筒１５で燃焼し、排気配管１６を介して排気される。排気ガスはタービン１７を駆動し、吸気配管１４からの吸気がインタークーラ１８で冷却される。エンジン１３の冷却水は冷却水配管１９を介してラジエータ２０を循環し、ラジエータ２０で冷却される。インタークーラ１８とラジエータ２０とオイルクーラ２２には、それぞれ冷却ファン２１ａの駆動により冷却風が送風される。

エンジン１３の出力軸２３には、トランスミッション２５を介して可変容量型の一対の油圧ポンプ２６，２７と固定容量型の油圧ポンプ２８が連結されている。エンジン１３の出力軸２３の回転は回転数センサ２４により検出される。

油圧ポンプ２６は、複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、走行用油圧モータ，旋回用油圧モータ等）に駆動圧油を供給するアクチュエータ用ポンプである。一方、油圧ポンプ２７は、油圧配管２９を介して油圧モータ２１（ファン用モータ）に駆動圧油を供給するファン用ポンプである。ファン用モータ２１は供給された圧油量に応じて駆動し、冷却ファン２１ａの回転を制御する。なお、これらアクチュエータ用ポンプ２６とファン用ポンプ２７は便宜上それぞれ１つとして説明するが、それぞれ複数設けてもよい。油圧ポンプ２８は、ミッションケーシング３１に貯留されたミッションオイル３０をオイルクーラ２２に供給するミッション用ポンプである。

図３は、本実施の形態に係るポンプ制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図３において、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、走行用油圧モータ，旋回用油圧モータ等の油圧アクチュエータは、説明を簡単にするために、１つのアクチュエータ（油圧シリンダ３２）で代表して示す。

アクチュエータ３２にはアクチュエータ用ポンプ２６から圧油が供給され、アクチュエータ３２への圧油の流れはコントロールバルブ３３により制御される。コントロールバルブ３３は操作レバー３４ａの操作に応じたパイロットポンプからのパイロット圧により切り換わる。アクチュエータ用ポンプ２６からの吐出圧Ｐｔは圧力センサ２６ａにより検出され、操作レバー３４ａの操作によって発生するパイロット圧Ｐｉａ，Ｐｉｂは圧力センサ３４ｂ，３４ｃにより検出される。

アクチュエータ用ポンプ２６の押し除け容積（射板角や傾転と言うこともある）はレギュレータ３５により制御され、ファン用ポンプ２７の押し除け容積（射板角や傾転と言うこともある）はレギュレータ３６により制御される。各レギュレータ３５，３６にはそれぞれ電磁比例減圧弁４５，４６の駆動量に応じたパイロットポンプ４８からのパイロット圧が作用する。電磁比例減圧弁４５，４６はコントローラ３８からの制御信号により後述するように制御される。

コントローラ３８には圧力センサ２６ａ，３４ｂ，３４ｃと、オイルクーラ２２（図２参照）の潤滑油の温度Ｔｏｉｌを検出する油温センサ３８ａとが接続されるとともに、ネットワーク４０を介してエンジン制御装置３９が接続されている。エンジン制御装置３９にはラジエータ２０（図２参照）の冷却水の温度Ｔｗを検出する水温センサ３７ａと、エンジン１３（具体的には、出力軸２３）の目標回転数Ｎｒを設定する回転数設定器３９ａが接続されている。回転数設定器３９ａでは、例えばダイヤルの操作により目標回転数Ｎｒが設定される。なお、レバーやアクセルペダル等の操作により目標回転数Ｎｒを設定するようにしてもよい。エンジン制御装置３９は、図示しないガバナレバー駆動用のパルスモータに制御信号を出力し、エンジン１３の実回転数（すなわち、回転数センサ２４により検出される回転数）を目標回転数Ｎｒに制御する。

図４は、コントローラ３８内の構成を示すブロック図である。コントローラ３８は、圧力センサ２６ａ，３４ｂ，３４ｃおよび油温センサ３８ａからの検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４１と、制御プログラムや各種定数を記憶するＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４２ａと、ＲＯＭ４２に記憶された制御プログラムに基づいて所定の演算処理を行うＣＰＵ４３と、ネットワーク４０を介して信号を送受信するネットワークインターフェース回路４４と、ＣＰＵ４３で生成した駆動信号をパルス幅変調出力信号に増幅し、電磁比例弁減圧弁４５，４６のソレノイドに出力する出力回路４７とを備える。

図５は、コントローラ３８（とくにＣＰＵ４３）における処理内容を示すブロック図である。油温センサ３８ａにより検出された潤滑油温Ｔｏｉｌは信号発生部４３ａに入力される。信号発生部４３ａには、予め図示のように潤滑油温Ｔｏｉｌが高いほどファン用モータ２１に供給する流量Ｑｏｉｌが大きくなるような特性、すなわち冷却ファン２１ａの回転数を増加するような特性が記憶されている。信号発生部４３ａでは、この特性に基づき潤滑油温Ｔｏｉｌに応じた流量Ｑｏｉｌを演算する。

水温センサ３７ａにより検出された冷却水温Ｔｗはネットワーク４０を介して信号発生部４３ｂに入力される。信号発生部４３ｂには、予め図示のように冷却水温Ｔｗが高いほどファン用モータ２１に供給する流量Ｑｗが大きくなるような特性、すなわち冷却ファン２１ａの回転数を増加するような特性が記憶されている。信号発生部４３ｂでは、この特性に基づき冷却水温Ｔｗに応じた流量Ｑｗを演算する。ＭＡＸ選択部４３ｃでは、信号発生部４３ａ，４３ｂから出力された流量Ｑｏｉｌ，Ｑｗのうち、大きい方の値を選択し、目標流量Ｑｐ２として出力する。

容積演算部４３ｄでは、ＭＡＸ選択部４３ｃから出力された目標流量Ｑｐ２を回転数設定器３９ａで設定された目標回転数Ｎｒで除算する。そして、この除算値（Ｑｐ２／Ｎｒ）とファン用ポンプ２７の押し除け容積の最大値Ｄｐ２ｍａｘのうち、小さい方の値を選択し、目標容積Ｄ２として出力する。信号発生部４３ｑには、予め図示のように目標容積Ｄ２と制御電流Ｉ２との関係が記憶され、この関係に基づき信号発生部４３ｑでは目標容積Ｄ２に応じた制御電流Ｉ２を演算し、出力回路４７に出力する。これによりファン用ポンプ２７の押し除け容積が目標容積Ｄ２に制御される。

回転数演算部４３ｅでは、回転数設定器３９ａで設定された目標回転数Ｎｒと容積演算部４３ｄで演算された目標容積Ｄ２を用いて所定の演算（Ｄ２×Ｎｒ×ηｖ／Ｄｍ）を実行し、冷却ファン２１ａの回転数Ｎｆを演算する。ここで、ηｖはファン用ポンプ２７とファン用モータ２１の容積効率の積、Ｄｍはファン用モータ２７の押し除け容積である。

吐出圧演算部４３ｆでは予め記憶された図示の特性に基づき、回転数演算部４３ｅで演算された回転数Ｎｆをファン用ポンプ２７の吐出圧Ｐｆｐに変換する。ここで、吐出圧演算部４３ｆの特性は、予め実験やシミュレーション等により設定される。すなわちファン用ポンプ２７の吐出流量を変化させて、ファン回転数Ｎｆまたはファンモータ２１の駆動流量またはポンプ２７の吐出流量と、ポンプ吐出圧Ｐｆｐとの関係を求めることにより吐出圧演算部４３ｆの特性を設定することができる。

トルク演算部４３ｇでは、吐出圧演算部４３ｆより出力されたポンプ吐出圧Ｐｆｐと容積演算部４３ｄより出力されたファン用ポンプ２７の目標容積Ｄ２とを用い、トルク算出するための所定の演算（Ｄ２×Ｐｆｐ／２π）を実行する。そして、この演算値とレギュレータ３６で制限するポンプ２７の最大吸収トルクＴｐ２ｍａｘのうち、小さい方の値を選択し、ファン用ポンプ２７の吸収トルクＴｐ２として出力する。これにより圧力センサ等により吐出圧Ｐｆｐを検出することなく、ファン用ポンプ２７の吸収トルクＴｐ２を求めることができる。

基準トルク演算部４３ｈには予め図示のようにエンジン１３の目標回転数Ｎｒに対応した基準トルクＴａの特性が記憶されている。この特性はエンジン１３の出力特性に基づき設定されており、エンジン１３の全負荷性能曲線に沿って、また全負荷性能曲線を越えないように設定されている。基準トルク演算部４３ｈでは、この特性に基づき回転数設定器３９ａで設定された目標回転数Ｎｒに応じた基準トルクＴａを演算する。減算部４３ｉでは、基準トルク演算部４３ｈより出力された基準トルクＴａからトルク演算部４３ｇより出力されたポンプ吸収トルクＴｐ２を減算し（Ｔａ−Ｔｐ２）、アクチュエータ用ポンプ２６の吸収トルクの制限値（制限トルクＴｐ１）を演算する。

容積演算部４３ｊには、予め図示のようにアクチュエータ用ポンプ２６の吐出圧Ｐｔと制限トルクＴｐ１とに対応するポンプ２６の目標容積Ｄｔの特性が記憶されている。この特性によれば、吐出圧Ｐｔの増加に伴い目標容積Ｄｔが減少するとともに、制限トルクＴｐ１が大きいほど吐出圧Ｐｔに対する目標容積Ｄｔが大きくなる。容積演算部４３ｊでは、この特性に基づき、圧力センサ２６ａにより検出された吐出圧Ｐｔと減算部４３ｉより出力された制限トルクＴｐ１とに応じた目標容積Ｄｔを演算する。

ＭＡＸ選択部４３ｋでは、圧力センサ３４ｂで検出されたパイロット圧Ｐｉａと圧力センサ３４ｃで検出されたパイロット圧Ｐｉｂのうち大きい方の値を選択し、これを代表圧Ｐｉとして出力する。容積演算部４３ｍには、予め図示のようにパイロット圧Ｐｉの増加に伴い目標容積Ｄｉを増加させるような特性が記憶されている。容積演算部４３ｍでは、この特性に基づき、ＭＡＸ選択部４３ｋより出力されたパイロット圧Ｐｉに応じた目標容積Ｄｉを演算する。

ＭＩＮ選択部４３ｎでは、容積演算部４３ｊより出力された目標容積Ｄｔと容積演算部４３ｍより出力された目標容積Ｄｉのうち小さい方の値を選択し、これをアクチュエータ用ポンプ２６を制御するための目標容積Ｄ１として出力する。信号発生部４３ｐには、予め図示のように目標容積Ｄ１と制御電流Ｉ１との関係が記憶され、この関係に基づき信号発生部４３ｐは目標容積Ｄ１に応じた制御電流Ｉ１を演算し、出力回路４７に出力する。これによりアクチュエータ用ポンプ２６の押し除け容積が目標容積Ｄ１に制御され、油圧ポンプ２６の吸収トルクが制限トルクＴｐ１以下に制限される。

本実施の形態に係るポンプ制御装置の動作をまとめると次のようになる。
油圧ショベルにより作業を行う場合、オペレータはダイヤル操作によりエンジン１３の目標回転数Ｎｒを設定する。これによりエンジン制御装置３９がエンジン回転数を目標回転数Ｎｒに制御する。この状態で、オペレータが操作レバー３４ａを操作すると、その操作量に応じてコントロールバルブ３３が切り換わってアクチュエータ３２が駆動し、油圧ショベルの作業負荷等に応じてエンジン１３の冷却水温Ｔｗや潤滑油温Ｔｏｉｌが変化する。

このときコントローラ３８では、冷却水温Ｔｗ、潤滑油温Ｔｏｉｌに対応したファン用ポンプ２７の吐出流量Ｑｏｉｌ，Ｑｗを演算し、そのいずれか大きい方の値を目標流量Ｑｐ２として設定する（４３ａ〜４３ｃ）。さらに、目標回転数Ｎｒを用いて目標流量Ｑｐ２に対応したポンプ２７の目標容積Ｄ２を演算し（４３ｄ）、目標容積Ｄ２に対応した制御信号Ｉ２を電磁比例減圧弁４６のソレノイドに出力し、油圧ポンプ２７の容積を目標容積Ｑｐ２に制御する。これにより冷却ファン２１ａが目標速度で回転し、冷却水温Ｔｗと潤滑油温Ｔｏｉｌの過度の上昇を抑えることができる。

また、コントローラ３８では、ファン用ポンプ２７の目標容積Ｄ２とエンジン１３の目標回転数Ｎｒと容積効率ηとを用いて冷却ファン２１ａの回転数Ｎｆを演算し（４３ｅ）、予め定めた特性に基づきファン回転数Ｎｆに対応したポンプ２７の吐出圧Ｐｆｐを演算する（４３ｆ）。さらにポンプ吐出圧Ｐｆｐと目標容積Ｄ２を用いてポンプ２７の吸収トルクＴｐ２を演算し（４３ｇ）、エンジン１３の基準トルクＴａから吸収トルクＴｐ２を減算してアクチュエータ用ポンプ２６の吸収トルクの制限値Ｔｐ１を求める（４３ｉ）。この制限トルクＴｐ１とポンプ２６の吐出圧Ｐｔとによって求めたポンプ２６の押し除け容積Ｄｔ、および操作レバー３４ａの操作量に応じたポンプ２６の押し除け容積Ｄｉのうち、小さい方の値を目標容積Ｄ１として設定する（４３ｊ，４３ｍ，４３ｎ）。そして、目標容積Ｄ１に対応した制御信号Ｉ１を電磁比例減圧弁４５のソレノイドに出力し、油圧ポンプ２６の容積を目標容積Ｄ１に制御する。これにより油圧ポンプ２６の吸収トルクが制限トルクＴｐ１以下に抑えられる。

例えばポンプ２６の押し除け容積Ｄｔ，ＤｉがＤｔ＜Ｄｉのときは、目標容積Ｄ１はＤｔとなり、ポンプ２６の吸収トルクは制限トルクＴｐ１に等しくなる。この場合、ポンプ２７の吸収トルクＴｐ２が小さくなるとその分だけポンプ２６の吸収トルク（制限トルクＴｐ１）が大きくなり、ポンプ２７の吸収トルクＴｐ２が大きくなるとその分だけポンプ２６の吸収トルクが小さくなる。これによりポンプ２６，２７の吸収トルクの和（Ｔｐ１＋Ｔｐ２）が基準トルクＴａ以下に抑えられた状態で、ファン用ポンプ２７で使用しない吸収トルクをアクチュエータ用ポンプ２６の吸収トルクに配分することができ、エンジンの出力トルクを効率よく油圧ポンプ２６に配分することができる。

以上の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ダイヤル設定されたエンジン１３の目標回転数Ｎｒに基づきファン用ポンプ２７の吸収トルクＴｐ２を演算し、この吸収トルクＴｐ２と目標回転数Ｎｒとに基づきアクチュエータ用ポンプ２６の吸収トルクを調整する。これにより、エンジン１３の実回転数が変動してもポンプ２６，２７の押し除け容積は変化せず、制御が安定する。
（２）目標回転数Ｎｒとファン用ポンプ２７の目標容積Ｄ２を用いて冷却ファン２１ａの回転数Ｎｆを演算するので（４３ｅ）、ファン回転数Ｎｆを検出するための回転数センサが不要である。
（３）ファン用ポンプ２７とファン用モータ２１の容積効率ηを考慮してファン回転数Ｎｆを演算するので（４３ｅ）、回転数算出の精度が向上する。
（４）予め定めたファン回転数Ｎｆとポンプ２７の吐出圧Ｐｆｐとの関係に基づき、ファン回転数Ｎｆに対応したポンプ吐出圧Ｐｆｐを求めるので（４３ｆ）、圧力センサを用いることなく、ポンプ吐出圧Ｐｆｐを求めることができ、安価に構成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限らず、種々の変形例が可能である。例えば上記実施の形態に加え、以下のようなスピードセンシング制御を行うこともできる。図６は、スピードセンシング制御を行う場合の一特性であり、エンジン１３の実回転数と目標回転数との偏差ΔＮが増加するほど補正トルクΔＴが増加するような特性である。この特性は予めコントローラ３８に記憶されている。なお、スピードセンシングの特性は図６のものに限らない。

スピードセンシング制御を行う場合、コントローラ３８では、回転数センサ２４により検出されたエンジン１３の実回転数と目標回転数Ｎｒとの偏差ΔＮを求め、この偏差ΔＮに対応する補正トルクΔＴを図６の特性により求める。そして、この補正トルクΔＴを減算部４３ｉの制限トルクＴｐ１に加算してトルク補正を行い（Ｔｐ１＋ΔＴ）、容積演算部４３ｊに出力する。これによりエンジン１３のトルクに余裕がある場合には、補正トルクΔＴが正となって制限トルクＴｐ１が増加し、トルクオーバーの場合には、補正トルクが負となって制限トルクＴｐ１が減少する。このため、ポンプ２６，２７の吸収トルクの和を定格トルクに近づけることができ、エンジン出力を有効利用することができる。

この場合、エンジン１３の実回転数を用いずに、補正トルクΔＴを加算する前の制限トルクＴｐ１を演算するので、スピードセンシング制御を良好に行うことができる。すなわち実回転数を用いて制限トルクＴｐ１を演算する場合、エンジン回転数が変動すると制限トルクＴｐ１と補正トルクΔＴの両方が変動するため、Ｔｐ１＋ΔＴの変動量は大きく、動作がより不安定となる。これに対して目標回転数Ｎｒを用いて制限トルクＴｐ１を演算する場合、エンジン回転数が変動したとしても補正トルクΔＴが変動するだけであり、Ｔｐ１＋ΔＴの変動量は小さく、動作は安定する。

なお、吸収トルクＴｐ２の変動を緩和するために、例えばファン用ポンプ２７の目標流量Ｑｐ２の変化率を制限するようにしてもよい。回転数設定器３９ａによりエンジン１３の目標回転数Ｎｒを設定するようにしたが、回転数設定手段はいかなるものでもよい。エンジン制御装置３９によりエンジン回転数を目標回転数Ｎｒに制御するようにしたが、回転数制御手段はいかなるものでもよい。第１可変油圧ポンプとしてのアクチュエータ用ポンプ２６および第２可変油圧ポンプとしてのファン用ポンプ２７の構成も上述したものに限らない。

アクチュエータ用ポンプ２６とファン用ポンプ２７の吸収トルクの和がエンジン１３の目標回転数Ｎｒにより予め定める基準トルクＴａを越えないようにポンプ２６，２７の吐出流量を制御するのであれば、ポンプ制御手段としてのコントローラ３８における処理は上述したものに限らない。すなわち、目標回転数Ｎｒとポンプ２７の目標吐出流量Ｑｐ２とに基づいてポンプ２７の吐出流量を制御するとともに、ポンプの吸収トルクＴｐ２を演算し、基準トルクＴａからこの吸収トルクＴｐ２を減じることによりポンプ２６の吸収トルクＴｐ１を制限制御するのであれば、ポンプ制御手段としてのコントローラ３８における処理は上述したものに限らない。また、油温センサ３８ａにより潤滑油温Ｔｏｉｌを検出し、水温センサ３７ａにより冷却水温Ｔｗを検出したが、油温検出手段および水温検出手段の構成もこれに限らない。

図７に示すように、潤滑油温Ｔｏｉｌを検出する油温センサ３８ａの代わりに、アクチュエータ３２の作動油の温度（作動油温）Ｔｆｌｕｉｄを検出する油温センサ３８ｂを油温検出手段として設けてもよい。油温センサ３８ｂは、例えば、アクチュエータ３２からの戻り油をコントロールバルブ３３を介してタンクに導く管路に配置される。油温センサ３８ｂは、アクチュエータ３２からの戻り油の温度Ｔｆｌｉｕｄを検出し、検出信号をコントローラ３８に出力する。コントローラ３８は、作動油温Ｔｆｌｕｉｄに基づいてファン用モータ２１に供給する流量Ｑｏｉｌを決定する。作動油温Ｔｆｌｕｉｄと流量Ｑｏｉｌとの関係は、信号発生部４３ａに記憶された潤滑油温Ｔｏｉｌと流量Ｑｏｉｌとの関係と同様である(図５参照)。コントローラ３８は、作動油温Ｔｆｌｕｉｄを用いる場合も、潤滑油温Ｔｏｉｌを用いる場合と同様に目標吐出流量Ｑｐ２，目標容積Ｄ１，Ｄ２等を演算する。

また、検出された潤滑油温Ｔｏｉｌもしくは作動油温Ｔｆｌｕｉｄに応じた目標流量Ｑｏｉｌと、検出されたエンジン冷却水温Ｔｗに応じた目標流量Ｑｗとに基づき、冷却ファン２１ａが必要とする冷却風量を得ることができる目標吐出流量Ｑｐ２を演算するのであれば、ポンプ制御手段としてのコントローラ３８における処理も上述したものに限らない。さらに、冷却ファン２１ａが必要とする冷却風量を得ることができる目標吐出流量Ｑｐ２を適切に算出することができれば、潤滑油温Ｔｏｉｌとエンジン冷却水温Ｔｗのいずれか一方のみを用いてもよい。同様に、作動油温Ｔｆｌｕｉｄとエンジン冷却水温Ｔｗのいずれか一方のみを用いて目標吐出流量Ｑｐ２を算出するように構成してもよい。潤滑油温Ｔｏｉｌもしくは作動油温Ｔｆｌｕｉｄ、およびエンジン冷却水温Ｔｗの少なくともいずれかを用いて目標吐出流量Ｑｐ２を算出する場合は、油温センサ３８ａ，３８ｂ、および水温センサ３７ａのうち、いずれか不要なセンサを省略することができる。

上記実施の形態はポンプ制御装置を油圧ショベルに適用したが、エンジン１３により駆動されるアクチュエータ駆動用の油圧ポンプ２６と冷却ファン駆動用の油圧ポンプ２７を備える他の建設機械、および建設機械以外の油圧作業機にも本発明を同様に適用可能である。油圧作業機は、例えばフォークリフト等を含む。また、油圧ショベル１は、クローラ式の代わりにホイール式でもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のポンプ制御装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
本出願は日本国特許出願２００５−３７４１２０号（２００５年１２月２７日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。

Claims

油圧作業機のポンプ制御装置であって、
エンジンの目標回転数を設定する回転数設定装置と、
エンジン回転数を前記目標回転数に制御する回転数制御装置と、
前記エンジンにより駆動される作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプと、
前記エンジンにより駆動される冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプと、
前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクと前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクの和が前記目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、前記第１可変油圧ポンプの吐出流量および前記第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備え、
前記ポンプ制御装置は、（ａ）前記目標回転数と、前記冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、前記第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するとともに、（ｂ）前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算し、前記目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクから前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクを減じることにより、前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制限制御する油圧作業機のポンプ制御装置。
請求項１に記載の油圧作業機のポンプ制御装置は、
潤滑油温を検出する油温検出装置と、エンジン冷却水温を検出する水温検出装置の少なくとも一方をさらに備え、
前記ポンプ制御装置は、前記油温検出装置により検出された前記潤滑油温に応じた目標流量と、前記水温検出装置により検出された前記エンジン冷却水温に応じた目標流量の少なくとも一方に基づき、前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量を演算する油圧作業機のポンプ制御装置。
請求項１に記載の油圧作業機のポンプ制御装置は、
前記作業用油圧アクチュエータからの戻り油の油温(以降、作動油温と呼ぶ)を検出する油温検出装置と、エンジン冷却水温を検出する水温検出装置の少なくとも一方をさらに備え、
前記ポンプ制御装置は、前記油温検出装置により検出された前記作動油温に応じた目標流量と、前記水温検出装置により検出された前記エンジン冷却水温に応じた目標流量の少なくとも一方に基づき、前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量を演算する油圧作業機のポンプ制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の油圧作業機のポンプ制御装置は、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出装置と、
前記回転数検出装置により検出された前記実回転数と前記回転数設定装置により設定された前記目標回転数との偏差に応じた補正トルクを演算する補正トルク演算装置とをさらに備え、
前記ポンプ制御装置は、前記補正トルク演算装置により演算された前記補正トルクにより前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクを補正する油圧作業機のポンプ制御装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の油圧作業機のポンプ制御装置において、
前記ポンプ制御装置は、（ｃ）前記目標回転数と前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて前記冷却ファンのファン回転数を演算し、（ｄ）予め定められた特性に基づき前記ファン回転数に応じた前記第２可変油圧ポンプの吐出圧を演算し、（ｅ）演算した吐出圧に応じて前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算する油圧作業機のポンプ制御装置。
油圧作業機のポンプ制御装置であって、
エンジンの目標回転数を設定する回転数設定装置と、
エンジン回転数を前記目標回転数に制御する回転数制御装置と、
前記エンジンにより駆動される作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプと、
前記エンジンにより駆動される冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプと、
前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクと前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクの和が前記目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、前記第１可変油圧ポンプの吐出流量および前記第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ制御装置とを備え、
前記ポンプ制御装置は、（ａ）前記目標回転数と、前記冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、前記第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御するとともに、（ｂ）前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクと前記目標回転数とに基づいて、前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクが前記エンジンの実回転数によらず安定するように調整する油圧作業機のポンプ制御装置。
目標回転数に制御されたエンジンにより駆動される、作業用油圧アクチュエータ駆動用の第１可変油圧ポンプおよび冷却ファン駆動用の第２可変油圧ポンプの各吸収トルクの和が、前記目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクを越えないように、前記第１可変油圧ポンプおよび前記第２可変油圧ポンプを制御する油圧作業機のポンプ制御方法であって、
前記目標回転数と、前記冷却ファンが必要とする冷却風量を得ることができる前記第２可変油圧ポンプの目標吐出流量とに基づいて、前記第２可変油圧ポンプの吐出流量を制御し、
前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクを演算し、前記目標回転数により予め定めたエンジン出力トルクから前記第２可変油圧ポンプの吸収トルクを減じることにより、前記第１可変油圧ポンプの吸収トルクを制限制御する油圧作業機のポンプ制御方法。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のポンプ制御装置を備える建設機械。