JP2005076683A

JP2005076683A - 建設機械の油圧ポンプ出力制御回路

Info

Publication number: JP2005076683A
Application number: JP2003305177A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsukamoto; 塚本浩之
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】登坂時に十分な走行スピードが得られ、１個又は２個の油圧ポンプを使用した油圧回路にも適用できる油圧回路を提供することを課題としている。
【構成】
油圧ポンプの設定トルクを複数の作業モードから選択して、その選択されたモードの設定トルクで作業機を操作可能にした建設機械の油圧回路において、走行操作を検出する手段を設けて、前記何れかの作業モードの作業中に該検出手段による走行操作を検出したときは、油圧ポンプの馬力制御開始圧が最大設定トルクモードの馬力制御開始圧と一致するように設定トルクを増大させたことを特徴としている。
【選択図】
図１

Description

この発明は、油圧ショベル等の建設機械における油圧ポンプの出力制御装置の技術分野に関するものである。更に、詳細には登坂走行における油圧ポンプ出力制御回路に関するものである。

油圧ショベル等の建設機械はある程度の勾配をもった坂を登ることが要求される場合がる。従って、これらの建設機械ではエンジンが過負荷状態に陥らずに登坂可能な油圧ポンプの出力制御回路が設けられている。このような油圧回路例として、特許文献１に記載されている油圧回路がある（図５）。この油圧回路（以下、従来回路１という。）は走行単独操作時にのみ油圧ポンプの出力を増大させて、エンジンの過負荷を防止すると共に登坂能力を向上させた油圧回路である。以下、この回路について概略を説明する。
公開特許公報特開２００−３１７４７１号

具体的構成は図５に示されているが、この発明の構成の要旨は以下の通りである。即ち、左右の走行用油圧モータ（図示省略）と、上部旋回体の油圧モータ（図示省略）と、フロント作業機の駆動用油圧シリンダ（図示省略）とが設けられ、これらの各油圧アクチュエータに圧油を供給するために、エンジン３０と、このエンジン３０により駆動される少なくとも３つ以上（４つ）の容量可変型油圧ポンプ３２〜３５と、これら各油圧ポンプ３２〜３５にそれぞれ接続され、複数の方向切換弁をユニット化したコントロールバルブユニット３６〜３９とを備えた油圧ショベルであって、前記３つ以上設けられたコントロールバルブユニット３６〜３９のうちの１つのコントロールバルブユニット３８には左右何れか一方の走行用油圧モータ駆動制御用の第１走行用切換弁を設け、また他の１つのコントロールバルブユニット３９には左右何れか一方の走行用油圧モータ駆動制御用の第２走行用切換弁を設け、これら左右の走行用油圧モータ操作用パイロットバルブ４６及び他の油圧アクチュエータを操作するパイロットバルブ４４、４５に、夫々の圧力検出手段４７、４８を設け、走行用油圧モータ操作用のパイロットバルブ４６側に圧力が発生し、他の油圧アクチュエータを操作するパイロットバルブ４４、４５側には圧力が生じていないことを前記検出手段４９、５０が検出したときには、増馬力手段５２ａ〜５５ａによって、前記各油圧ポンプ３２〜３５の出力トルクを上昇させるように構成されている。

上記した従来回路１では走行操作と作業機の操作が行われているときは各油圧ポンプ３２〜３５にはエンジン３０の全出力トルクの（１／４）が作用し、走行単独操作時に全出力トルクの（１／２）が作用するようにしたものである。しかし、この従来回路１では、例えば圧力検出手段４８が正常に動作してない場合はエンジン３０が過負荷状態になり、故障の原因になるという課題がある。また、油圧ポンプが２個しか設けられていない油圧ショベルには適用できないという課題もある。

又、従来の油圧ショベル等においては、重掘削モード（Ｈモード）、標準モード（Ｓモード）、仕上げモード（Ｌモード）のように複数の作業モードを用意しておいて、オペレータが作業に応じて上記モードから選択可能にした油圧回路（従来回路２という。）を装備したものがある。これはモードに合わせて油圧ポンプの入力軸トルク（又は、油圧ポンプの設定入力トルクともいう。以下、単に設定トルクという。）を変更することにより、エンジン回転数を変更するように構成したものである。図６に従来回路２の油圧ポンプの特性曲線を示す。

従来回路２では油圧ポンプの馬力制御開始圧（油圧ポンプの出力馬力が一定馬力になるときのポンプ吐出圧をいう。）がＨモード、Ｓモード、Ｌモードによって、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と変化し、油圧ポンプの設定トルクもＴｍａｘ〜Ｔｍｉｎに変化している。しかし、従来回路２では走行操作を開始しても上記モードが自動的に変更されるわけではない。従って、Ｓモード、特にＬモードを選択した場合はモード選択を変更しない限り、平坦地走行から急な登坂走行に移行した場合には走行スピードが急減してしまうという課題があった。また、走行中にモード選択を変更するのも煩わしく、走行作業には課題があった。

従来回路１では圧力検出手段４８が正常に動作してない場合はエンジン３０が過負荷状態になり、故障の原因になるという課題がある。また、油圧ポンプが２個しか設けられていない油圧ショベルには適用できないという課題もある。また、従来回路２では、Ｓモード、特にＬモードを選択した場合はモード選択を変更しない限り、平坦地走行から急な登坂走行に移行した場合には走行スピードが急減してしまうという課題があった。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、モード選択を変更しなくとも走行スピードが急減しない、即ちパワー不足を感じさせない油圧回路で、かつ、１個又は２個の油圧ポンプを使用した油圧回路にも適用できる油圧回路を提供することを課題としている。

本発明は上記の課題を解決するための手段として以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、油圧ポンプの設定トルクを複数の作業モードから選択して、その選択されたモードの設定トルクで作業機を操作可能にした建設機械の油圧回路において、走行操作を検出する手段を設けて、前記何れかの作業モードの作業中に該検出手段による走行操作を検出したときは、油圧ポンプの馬力制御開始圧が最大設定トルクモードの馬力制御開始圧と一致するように設定トルクを増大させたことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、油圧ポンプの出力トルクを複数の作業モードから選択して、その選択されたモードの設定トルクで作業機を操作可能にした建設機械の油圧回路において、走行操作を検出する手段を設けて、前記何れかの作業モードの作業中に該検出手段により走行操作を検出したときは設定トルクを許容可能な最大トルクまで増大させたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記油圧回路は、吐出量可変の油圧ポンプの吐出量を調整するレギュレータのトルク設定ポートに逆比例電磁弁の２次側ポートを接続し、該逆比例電磁弁の１次側ポートにパイロット油圧ポンプ及び油タンクを接続し、該逆比例電磁弁のソレノイドにコントローラの出力端を接続し、該コントローラの入力端に走行操作検出装置の出力及び作業モード切替えスイッチの出力を接続し、該コントローラは何れかの作業モードが選択されているときに走行操作の検出信号を受けたときは、設定トルクが前記所定の関係を満たすソレノイド電流を出力することを特徴としている。

何れかの作業モードの作業中に該検出手段による走行操作を検出したときは、モード変更をしなくとも、油圧ポンプの馬力制御開始圧が最大設定トルクモードの馬力制御開始圧と一致するまで、或いは、許容可能な最大トルクまで増大させたので、平坦地から登坂時の走行が円滑に行われる。従って、起伏のある土地での作業が円滑に行えるという効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態の回路図を示し、図３は本実施形態における特性曲線を示す。図１において、吐出量可変の油圧ポンプ１０はエンジン１１によって駆動されている。油圧ポンプ１０の吐出量は調節器１２によって制御されている。調節器１２のポート１２ａは制御ポートで、油圧ポンプの吐出圧を制御ポート１２ａに印加することで馬力が一定に制御される。又、ポート１２ｂは設定馬力を増減させる制御ポートで、印加する信号油圧（Ｐｆ）を小さくすると馬力が大きくなるように設定される。油圧ポンプ１０のセンタ油路１４には走行切換弁１５、その他のアクチュエータを制御する切換弁１６が接続されている。なお、走行切換弁１５の２次側（出力側）にはアクチュエータとして走行用油圧モータ１５ａが接続されている。

一方、コントローラ２０の入力側にはモード選択スイッチ２１と走行検出手段２２が接続されている。選択スイッチ２１は切換えスイッチでＨモード（高馬力モード又は重掘削モード）、Ｓモード（中馬力モード又は標準モード）、Ｌモード（小馬力モード又は仕上げモード）のように複数の作業モードが選択可能になっている。また、走行検出手段２２は走行操作リモコン弁１７の左右のパイロット圧のうち最大圧を検出するチェック弁２２ａと、入力圧が所定圧を超えたかどうかをチェックする圧力スイッチ２２ｂとから構成されている。コントローラ２０の出力側には制御ポート１２ｂに印加する信号油圧（Ｐｆ）を制御する逆比例電磁弁２３のソレノイド２３ａが接続されている。また、逆比例電磁弁２３の１次側ポートにはパイロット油圧ポンプ２３ｂ、油タンクＴが接続されており、２次側ポートは信号油圧を伝達するための油圧パイプが接続されている。

図２はコントローラ２０からのソレノイド２３ａに出力するソレノイド電流値Ｉと逆比例電磁弁２３の２次圧Ｐｆとの関係、並びに２次圧Ｐｆと油圧ポンプ１０の設定トルクとの関係を示す図である。電流値Ｉの一定範囲（Ｉｍｉｎ〜Ｉｍａｘ）で、２次圧Ｐｆと逆比例関係にある。即ち、電流値Ｉを増加させると２次圧Ｐｆは逆比例して減少する。また、２次圧Ｐｆと油圧ポンプ２０の設定トルクＴは逆比例関係にあり、従って、電流値Ｉと油圧ポンプ２０の設定トルクＴは比例関係にある。

コントローラ２０は、図３に示すように、走行検出手段２２により走行操作を検出したときは、選択スイッチ２１により選択されているモードの如何に関らず、馬力制御開始圧、即ち、油圧ポンプの出力馬力が一定馬力になるポンプ吐出圧をＨモードの場合の馬力制御開始圧（図３中のポンプ吐出圧Ｐ１）と一致するように制御する。これによって、モードの切換えなしでも各モード（ここでは、Ｓモード、Ｌモード）における油圧ポンプ２０の出力トルクを図３の一点鎖線で示す状態から実線で示す状態にパワーアップしている。

本実施形態は上記したように構成されているので、以下のように機能する。即ち、走行操作が検出されないときは、従来回路２と全く同じトルク出力が得られ、走行操作が検出された場合は各モードに見合った馬力の増加が行われ、モードの切換えをしなくても登坂走行における走行スピードが急減することがない。従って、登坂時においても、パワー不足を感じることなく円滑な登坂走行が可能となる。

図４は上記実施形態よりもＳモード、Ｌモード選択時における走行時の出力トルクをＨモード選択時の出力トルクまで増加させる場合の実施例である。この実施例では、図４に示すように、Ｓモード選択時における走行時の馬力制御開始圧がＰ４（Ｐ１＜Ｐ４）となり、図の実線で示すような馬力増加が行われる。又、Ｌモード選択時では走行時の馬力制御開始圧がＰ５（Ｐ１＜Ｐ４＜Ｐ５）となり、大幅な馬力増加が行われる。従って、上記実施形態に比べて、更に登坂走行が容易になる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではなく、例えば、馬力制御開始圧を上記実施形態と異なる許容可能な吐出圧まで高めて、登坂時の走行における馬力増加を図っても良い。

本発明を実施した実施形態の回路構成を示す。逆比例電磁弁のソレノイド電流とポンプ設定トルクとの関係を示す。実施形態の油圧ポンプの特性曲線を示す。他の実施形態の油圧ポンプ特性曲線を示す。従来装置の回路構成を示す。別の従来装置の回路構成を示す。

符号の説明

１０油圧ポンプ
１２吐出量調節器
１５走行切換弁
１６他の（作業用）切換弁
１７走行リモコン弁
２０コントローラ
２１モード切換えスイッチ
２２走行検出手段
２３逆比例電磁弁

Claims

油圧ポンプの設定トルクを複数の作業モードから選択して、その選択されたモードの設定トルクで作業機を操作可能にした建設機械の油圧回路において、走行操作を検出する手段を設けて、前記何れかの作業モードの作業中に該検出手段による走行操作を検出したときは、油圧ポンプの馬力制御開始圧が最大設定トルクモードの馬力制御開始圧と一致するように設定トルクを増大させたことを特徴とする建設機械の油圧ポンプ出力制御回路。
油圧ポンプの出力トルクを複数の作業モードから選択して、その選択されたモードの設定トルクで作業機を操作可能にした建設機械の油圧回路において、走行操作を検出する手段を設けて、前記何れかの作業モードの作業中に該検出手段により走行操作を検出したときは設定トルクを許容可能な最大トルクまで増大させたことを特徴とする建設機械の油圧ポンプ出力制御回路。
前記油圧回路は、吐出量可変の油圧ポンプの吐出量を調整するレギュレータのトルク設定ポートに逆比例電磁弁の２次側ポートを接続し、該逆比例電磁弁の１次側ポートにパイロット油圧ポンプ及び油タンクを接続し、該逆比例電磁弁のソレノイドにコントローラの出力端を接続し、該コントローラの入力端に走行操作検出装置の出力及び作業モード切替えスイッチの出力を接続し、該コントローラは何れかの作業モードが選択されているときに走行操作の検出信号を受けたときは、設定トルクが前記所定の関係を満たすソレノイド電流を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載の建設機械の油圧ポンプ出力制御回路。