JP2773511B2 - 建設機械のポンプ傾転量の制御方法 - Google Patents

建設機械のポンプ傾転量の制御方法

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JP2773511B2
JP2773511B2 JP4026176A JP2617692A JP2773511B2 JP 2773511 B2 JP2773511 B2 JP 2773511B2 JP 4026176 A JP4026176 A JP 4026176A JP 2617692 A JP2617692 A JP 2617692A JP 2773511 B2 JP2773511 B2 JP 2773511B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンによって駆動
される可変ポンプを装備し、操作レバーの変位量に応じ
て可変ポンプの吐出量を定める油圧ショベルなど建設機
械のポンプ傾転量の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、油圧ショベルに搭載したエンジ
ン1及び可変ポンプ(詳しくは可変容量型油圧ポンプ)
2の制御回路を示す図である。図4において、3は油圧
ショベルのフロント部に装着している作業アタッチメン
ト、4は作業アタッチメント3に配置されている複数個
の油圧アクチュエータのうち代表例としてのアームシリ
ンダ、5はアーム用パイロット切換弁、6は油圧リモコ
ン弁、7は油圧リモコン弁6の操作レバー、8はパイロ
ットポンプ、9は可変ポンプ2の斜板傾転角を調整する
レギュレータ、10はエンジン1のガバナ装置、11は
ガバナ装置10のガバナレバー、12はいわゆるステッ
ピングモータなど制御モータ、13は制御モータ12の
駆動用レバー、14はエンジン1の回転数を検出する回
転数検出器、16はコントローラ、17はモード切換ス
イッチ、18はアクセルレバー装置、19はアクセルレ
バー装置18のアクセルレバー、20はアクセルレバー
19の操作位置を検出するポテンショメータ、符号イ−
イ,ロ−ロは油圧リモコン弁6とアーム用パイロット切
換弁5とを連通しているパイロット管路の接続を示す。
なお、油圧ショベルの作業時に作業負荷の大小に対応し
てエンジン回転数制御用モード切換スイッチ17を切換
えることにより、H(重負荷時用),S(通常負荷時
用),FC(微操作作業時用)の複数種類の作業モード
をそれぞれ選択することができる。また、アクセルレバ
ー19を矢印L方向に操作することにより、エンジン回
転数はローアイドリング回転(エンジン低速回転)とな
り、矢印Hの方向に操作するとハイアイドリング回転
(エンジン高速回転)となる。
【0003】従来技術の油圧ショベルの制御回路では図
4に示すように、エンジン1及びそのエンジン1によっ
て駆動される可変ポンプ2を装備し、また上記エンジン
1の回転数を検出する回転数検出器14を設け、その回
転数検出器14からの回転数検出信号をコントローラ1
6に入力するようにし、また運転席(図示しない)付近
にモード切換スイッチ17及びアクセルレバー装置17
を設けている。そこで運転者が作業時に所要に応じてモ
ード切換スイッチ17及びアクセルレバー装置18を操
作すると、そのモード切換スイッチ17及びアクセルレ
バー19の操作位置信号はコントローラ16に入力され
る。コントローラ16ではその操作位置信号に基づき判
断し、コントローラ16から制御モータ12に対して制
御指令信号を出力する。制御モータ12が回転作動して
ガバナレバーを回動せしめて、エンジン回転数が調整さ
れる。
【0004】また、作業負荷の増減に対応して可変ポン
プ2のポンプ圧が変化すると、そのポンプ圧が管路2
1、22、絞り部23、管路24を経て、レギュレータ
9に作用する。レギュレータ9が作動して、可変ポンプ
2の斜板傾転角(傾転量)を調整するので、ポンプの吐
出流量を自動的にかえることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】油圧ショベルが作業を
行うときには、エンジンの回転数を、作業状況に応じて
高速のハイアイドル回転、あるいは低速のローアイドル
回転に調整する。
【0006】図5は、エンジンのハイアイドル回転時と
ローアイドル回転時の作業用操作レバーの操作角度θと
ポンプ流量Qとの関係を示す図表である。図5のよう
に、エンジン回転数が高速のときと、低速のときでは、
斜板傾転角を変えない場合、ポンプ流量は異なってく
る。作業用の操作レバーの操作開始時点においても、ポ
ンプ流量はハイアイドル回転時に吐出されていた流量Q
2がローアイドル回転時には流量Q1と低減する。した
がって、操作レバーの操作開始時に同じ操作角度だけ
(図示しないがパイロット切換弁のスプールの開口面積
が同じように変わる操作の角度)操作しても、ポンプ流
量が少ない場合にはたとえばアームシリンダなど油圧ア
クチュエータを作動させる発生圧力が低下する。そのた
め、エンジン回転数を低速に下げて作業を行うときに
は、操作レバー(ペダルの場合を含む)をかなり大きな
角度位置まで操作して油圧アクチュエータの作動圧を上
げなければならないので、操作レバーの操作制御域が狭
くなり、アームやブームを駆動する油圧アクチュエータ
の応答性及びインチング性が悪くなるという問題があっ
た。
【0007】本発明は、このような事情に鑑み、エンジ
ンが低速で回転している場合においても、操作レバーの
操作制御領域が広く、良好な油圧アクチュエータの応答
性及びインチング性を有する建設機械のポンプ傾転量の
制御方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明
は、エンジン及びそのエンジンによって駆動される可変
ポンプを装備し、油圧アクチュエータ操作用の操作レバ
ーの変位量に応じてポンプ吐出量を定めるようにし、ま
た油圧アクチュエータに作用する作業負荷に応じて可変
ポンプの傾転量を調整するようにした建設機械のポンプ
傾転量の制御方法において、エンジン低速回転時におけ
る操作レバーの動き始めの操作量をエンジンハイアイド
ル回転時における動き始めの操作量とほぼ同じになるよ
うに、エンジン低速回転時における可変ポンプの傾転量
をエンジンハイアイドル回転時における可変ポンプの傾
転量より増大させるものである。
【0009】また、請求項2に係る本発明は、請求項1
に係る発明においてエンジン低速回転時における可変ポ
ンプの傾転量を求める際に、エンジン低速回転時におけ
る可変ポンプの傾転量を、エンジンハイアイドル回転時
の可変ポンプの傾転量に、エンジンハイアイドル回転時
のエンジン回転数をエンジン低速回転時のエンジン回転
数で除した値を乗じた値にするものである。
【0010】さらに、請求項3に係る本発明は、エンジ
ンハイアイドル回転時のエンジン回転数に近付くにした
がって0の値に近付き、エンジンの回転数が低速になる
にしたがって大きな値となるような補正を、請求項2に
係る発明においてエンジン低速回転時における可変ポン
プの傾転量を求める際に、エンジンハイアイドル回転時
のエンジン回転数に施すものである。
【0011】
【作用】請求項1に係る本発明によれば、エンジン低速
回転時における操作レバーの動き始めの操作量をエンジ
ンハイアイドル回転時における動き始めの操作量とほぼ
同じになるように、エンジン低速回転時における可変ポ
ンプの傾転量をエンジンハイアイドル回転時における可
変ポンプの傾転量より増大させているので、操作レバー
の操作制御領域が広く、油圧アクチュエータの応答性及
びインチング性が良好である。
【0012】請求項2に係る本発明によれば、エンジン
低速回転時における可変ポンプの傾転量を、エンジンハ
イアイドル回転時の可変ポンプの傾転量に、エンジンハ
イアイドル回転時のエンジン回転数をエンジン低速回転
時のエンジン回転数で除した値を乗じた値にすることに
よって、ンジン低速回転時における操作レバーの動き始
めの操作量をエンジンハイアイドル回転時における動き
始めの操作量とほぼ同じになるようにしているので、エ
ンジン回転数を検出するだけでポンプ傾転量の制御が実
行できる。このため、余計な計測手段が必要なく、簡単
な演算をもってポンプ傾転量の制御が実行できる。
【0013】さらに、請求項3に係る本発明によれば、
エンジンハイアイドル回転時のエンジン回転数に近付く
にしたがって0の値に近付き、エンジンの回転数が低速
になるにしたがって大きな値となるような補正を、エン
ジンハイアイドル回転時のエンジン回転数に施している
ため、より正確にエンジン低速回転時における操作レバ
ーの動き始めの操作量をエンジンハイアイドル回転時に
おける動き始めの操作量に合わせることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明にかかる要部制御回路図で
ある。図1において、従来技術の項で図7を用いて説明
したものと同一のものに対しては同符号を付している。
9’は可変ポンプ2のレギュレータ、25はコントロー
ラ、26はメモリ、27は電油変換器である電磁比例減
圧弁である。
【0015】図2は、操作レバー7を操作することによ
り油圧リモコン弁6から導出されるパイロット二次圧
と、可変ポンプ2の傾転量(ポンプ軸一回転当たりのポ
ンプ吐出流量(CC/rev)との関係を示す図表であ
る。
【0016】次に、本実施例の制御方法を図1及び図2
について述べる。可変ポンプ2のレギュレータ9’とコ
ントローラ25とを電磁比例減圧弁27を介して接続
し、また操作レバー7の変位量に応じてポンプ吐出量を
定めたポンプ特性曲線をコントローラ27に記憶せし
め、またエンジン1の現状の目標回転数に対するエンジ
ンハイアイドル回転時のエンジン回転数の比を算出する
ようにし、エンジン回転数を低速に下げたときコントロ
ーラ25にて、エンジンハイアイドル回転時の操作レバ
ー7の動き始めにおけるポンプ傾転量に上記比を掛けて
演算し、その演算結果に基づき電磁比例減圧弁27を介
して、レギュレータ9’に対し可変ポンプ2の傾転量を
増大させる指令信号を出力するようにした。
【0017】上記コントローラ27における演算ではエ
ンジンハイアイドル回転時の可変ポンプ2の傾転量(ポ
ンプ軸一回転当たりの理論吐出量CC/rev)をq
0、エンジンハイアイドル時のエンジン回転数をNma
xとすれば、この場合のポンプ流量Q0は、Q0=q0
×Nmaxとなる。ここでエンジン回転数を低速に下げ
た場合の目標回転数をN1、そのときのポンプ傾転量を
q1とすれば、q1=q0×Nmax/N1となるよう
に設定されている。それにより上記低速に下げた場合の
ポンプ流量Q1は、Q1=q1×N1=(q0×Nma
x/N1)×N1=q0×Nmaxとなる。なお上記の
式における比は、Nmax/N1>1である。上記のよ
うにエンジン回転数を低速に下げた場合でも、エンジン
ハイアイドル回転時の場合と同様なポンプ流量を得るこ
とができる。したがって本発明の制御方法を実施するこ
とにより、エンジン回転数を低速に下げた場合でも作業
用操作レバーの動き始めの操作量を、ハイアイドル回転
時における動き始めの操作量とほぼ同じにすることがで
きる。
【0018】また、図3は、エンジン目標回転数の補正
値曲線である。次に、本発明の請求項3に係る発明の制
御方法について述べる。
【0019】請求項2における制御方法では、コントロ
ーラ25からの出力電流特性や電磁比例減圧弁から導出
されるパイロット圧(詳しくはパイロット二次圧)特
性、さらにそのパイロット圧によるポンプ傾転特性など
を考慮していないので、理論上のエンジン目標回転数に
補正を行う必要がある。そのため、図3に示すように、
エンジンハイアイドル回転時のエンジン回転数Nmax
に近付くにしたがって0(ゼロ)の値に近付き、またエ
ンジン回転数が低速回転域になるにしたがって大きな値
となるような補正値曲線に基づき、コントローラ25に
て理論上の目標回転数に補正値を付加せしめてエンジン
の目標回転数を設定するようにした。したがって、エン
ジン1の現状の補正目標回転数に対するエンジンハイア
イドル回転数の比を算出することにより、エンジン低速
回転時における操作レバー7の動き始めの操作量を、エ
ンジンハイアイドル回転時における動き始めの操作量
に、さらに等しくすることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明では、エンジン低速回転時におけ
る操作レバーの動き始めの操作量をエンジンハイアイド
ル回転時における動き始めの操作量とほぼ同じにするこ
とにより、操作レバーの操作制御域を拡大することがで
きるとともに、油圧アクチュエータの応答性及びインチ
ング操作性を向上することができる。
【0021】したがって、エンジン回転数が高速である
か低速であるかにかかわらず、操作レバーの動き始めの
操作量を同じにできるので、建設機械の操作性と作業性
を向上することができる。
【0022】請求項2に係る本発明では、エンジン回転
数を検出するだけでポンプ傾転量の制御が実行できる。
これはすなわち、余計な計測手段が必要なく、簡単な演
算をもってポンプ傾転量の制御を実行できることを意味
し、ひいては建設機械のコストを低下することができ
る。
【0023】さらに、請求項3に係る本発明では、より
正確にエンジン低速回転時における操作レバーの動き始
めの操作量をエンジンハイアイドル回転時における動き
始めの操作量に合わせることができる。なお、請求項3
に係る発明においても、エンジン回転数の検出のみによ
り演算ができるので、建設機械のコストを低下すること
ができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる要部制御回路図である。
【図2】油圧リモコン弁から導出されるパイロット二次
圧とポンプ傾転量との関係を示す図表である。
【図3】本発明におけるエンジン目標回転数の補正値曲
線である。
【図4】従来技術の制御回路を示す図である。
【図5】作業用操作レバーの操作角度とポンプ流量との
関係を示す従来技術の図表である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 可変ポンプ 7 作業用操作レバー 9,9’ レギュレータ 10 ガバナ装置 12 制御モータ 16,25 コントローラ 17 モード切換スイッチ 18 アクセルレバー装置 26 メモリ 27 電磁比例減圧弁

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン及びそのエンジンによって駆動
    される可変ポンプを装備し、油圧アクチュエータ操作用
    の操作レバーの変位量に応じてポンプ吐出量を定めるよ
    うにし、また油圧アクチュエータに作用する作業負荷に
    応じて可変ポンプの傾転量を調整するようにした建設機
    械のポンプ傾転量の制御方法において、エンジン低速回
    転時における操作レバーの動き始めの操作量をエンジン
    ハイアイドル回転時における動き始めの操作量とほぼ同
    じになるように、エンジン低速回転時における前記可変
    ポンプの傾転量をエンジンハイアイドル回転時における
    前記可変ポンプの傾転量より増大させることを特徴とす
    建設機械のポンプ傾転量の制御方法。
  2. 【請求項2】 エンジン低速回転時における可変ポンプ
    の傾転量を、エンジンハイアイドル回転時の可変ポンプ
    の傾転量に、エンジンハイアイドル回転時のエンジン回
    転数をエンジン低速回転時のエンジン回転数で除した値
    を乗じた値にすることを特徴とする請求項1記載の建設
    機械のポンプ傾転量の制御方法。
  3. 【請求項3】 エンジンハイアイドル回転時のエンジン
    回転数に近付くにしたがって0の値に近付き、エンジン
    の回転数が低速になるにしたがって大きな値となるよう
    な補正を、エンジン低速回転時における可変ポンプの傾
    転量を求める際に、エンジンハイアイドル回転時のエン
    ジン回転数に施すことを特徴とする請求項2記載の建設
    機械のポンプ傾転量の制御方法。
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