JP3554122B2 - 作業用機械の油圧回路装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種建設作業、土木作業に用いられる油圧ショベル等の作業用機械の油圧回路装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種作業用機械の油圧回路装置のなかには、複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給するための複数の可変容量式の油圧ポンプとを備えたものがある。この様な油圧回路装置において、前記各油圧ポンプには、エンジン等の動力源からの出力トルクがそれぞれ配分されることになるが、例えば作業用機械が三つの油圧ポンプを備えた油圧ショベルである場合、従来、図９に示すごとく、旋回用操作レバーが操作されていない（中立位置に位置している）ときには、旋回用モータに圧油を供給する第一ポンプＰ１へのトルク配分を少なく（例えばエンジンの出力トルクの３％）して、その残りのトルクを第二、第三の油圧ポンプＰ２、Ｐ３に均等に配分していた。一方、旋回用操作レバーが操作されているときには、前記第一ポンプへのトルク配分を、予め設定された数種類（図９のものにおいては１５％と２０％の二種類）のなかから選択スイッチ１５によって選択すると共に、該選択されたトルクを差し引いた残りのトルクを、残り二つの第二、第三の油圧ポンプＰ２、Ｐ３に均等に配分していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして前記従来の油圧回路装置では、旋回用操作レバーが操作されている状態では、選択スイッチによって選択されたトルクが第一ポンプに優先的に配分されるため、旋回用モータへの圧油供給を、他の油圧アクチュエータへの圧油供給の影響を受けることなく行うことができ、これによって、他の油圧アクチュエータの作動、非作動に拘わらず旋回作動を優先させて行うことができるという利点がある。
しかるにこのものは、第一ポンプへのトルク配分を、前記予め設定された数種類のなかからしか選択できないという制限を受ける許りか、旋回用操作レバーの操作量が僅かであっても、第一ポンプには前記選択されたトルクが配分されてしまうという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに前記従来のものは、第二、第三油圧ポンプに均等のトルクが配分される構成となっているため、どちらか一方の油圧ポンプから圧油供給される油圧アクチュエータのみを作動させる場合であっても、両ポンプには均等のトルク配分がなされることになって、適正なトルク配分がなされず作業性、作業効率が低下してしまう惧れがあるという解決すべき課題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、複数の操作具の操作量をそれぞれ検出する操作量検出手段と、該検出される操作量に基づいてそれぞれ作動する油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給するための複数の可変容量式の油圧ポンプとを備えてなる作業用機械の油圧回路装置において、該油圧回路装置に、各油圧ポンプのトルクを制御するためのトルク制御手段と、油圧ポンプ動力源からの出力トルクを各油圧ポンプに分配すべく前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク制御部とを設け、該トルク制御部に、前記操作量検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するトルク配分演算手段と、該トルク配分演算手段の演算結果に基づいて前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク配分出力手段とを設け、複数の油圧ポンプのうち予め設定される第一油圧ポンプからの圧油は、第一操作具の操作によって対応する第一油圧アクチュエータに供給され、第一油圧ポンプ以外の他の油圧ポンプからの圧油は、第一操作具以外の残りの操作具操作によって作動する各対応する残りの油圧アクチュエータに供給されるものとしたとき、トルク配分演算手段は、第一油圧ポンプに第一操作具の操作量に基づいてトルクを配分する演算と、油圧ポンプ動力源の出力トルクから前記演算された第一油圧ポンプへのトルクを差し引いた差し引きトルクを、残りの操作具の操作量に基づいて他の油圧ポンプに配分する演算とを行うように構成するにあたり、他の油圧ポンプが複数であるとき、他の各油圧ポンプは、対応する単数または複数の油圧アクチュエータにそれぞれ圧油を供給するものであり、トルク配分演算手段における第一油圧ポンプへのトルク配分の演算は、残りの操作具の操作量に関係なく行うものであり、トルク配分演算手段における他の各油圧ポンプへのトルク配分は、残りの全ての操作具の操作量に対し、各油圧ポンプ対応の油圧アクチュエータ用操作具の操作量の割合に基づいて行うように構成されていることを特徴とする作業用機械の油圧回路装置である。
そして、この様にすることにより、各油圧ポンプへのトルク配分は、操作具の操作量に基づいてなされることになって、作業性、作業効率が向上する。
請求項２の発明は、請求項１において、油圧回路装置には、他の各油圧ポンプからの供給圧油を合流して対応以外の油圧アクチュエータにも圧油を供給するための合流油路と、該合流油路を開閉制御するための開閉制御弁とが設けられている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、トルク制御手段は、油圧ポンプの容量可変手段にトルク制御圧を供給する電磁比例制御弁を用いて構成されている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、トルク制御部に、各油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段を接続すると共に、トルク配分演算手段は、該吐出圧検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するフィードバック機構が設けられている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかにおいて、作業用機械は、下部走行体に上部旋回体を旋回自在に支持してなる油圧ショベルであり、該油圧ショベルは、旋回用モータ、左右の走行用モータ、ブーム用シリンダ、スティック用シリンダ、バケット用シリンダ等の各種油圧アクチュエータと、第一、第二、第三の各油圧ポンプとを備え、そして第一ポンプは旋回用モータに圧油を供給し、第二、第三ポンプは残りの油圧アクチュエータに圧油を供給するものである作業用機械の油圧回路装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の三つを図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態を図１〜図５に示すが、該図面において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に取付けられる作業部４等の各部から構成されており、さらに該作業部４は、基端部が上部旋回体２に揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に揺動自在に支持されるバケット７等の部材装置から構成されている等の基本的構成は従来通りである。
【０００６】
また油圧ショベル１には、前記上部旋回体３を旋回させるための旋回用モータ８、左右の走行用モータ９、１０、ブーム５を揺動させるためのブーム用シリンダ１１、スティック６を揺動させるためのスティック用シリンダ１２、バケット７を揺動させるためのバケット用シリンダ１３等の各種油圧アクチュエータが設けられており、これら油圧アクチュエータの作動は、エンジンＭの動力で駆動する油圧ポンプからの圧油供給に基づいて行われる構成となっているが、本実施の形態では、油圧ポンプとして、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の計三つの可変容量式の油圧ポンプが用いられている。これら油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、斜板Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａの傾斜角変位に基づいて吐出量が変化する斜板式アキシァルピストンポンプで構成されているが、本実施の形態において、第一ポンプＰ１は前記旋回用モータ８に、第二ポンプＰ２は左右の走行用モータ９、１０、およびスティック用シリンダ１２に、第三ポンプＰ３はバケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４にそれぞれ圧油を供給するように設定されている。ここで、アタッチメント用シリンダ１４は、前記バケット６に替えて取付けられるブレーカ等の作業用アタッチメント用の油圧シリンダである。
【０００７】
さらに、２２〜２８は旋回用、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用の各操作レバー（何れも図示せず）の操作量を検出するための操作量検出手段であって、角度検知センサ等から構成されるものであるが、これら操作量検出手段２２〜２８からの信号は、後述する制御装置２９に入力されるように設定されている。また、３０、３１、３２は前記各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の吐出圧を検出するための吐出圧検出手段であって、圧力検知センサ等から構成されるが、これら吐出圧検出手段３０、３１、３２からの信号も、前記制御装置２９に入力されるように設定されている。
【０００８】
前記制御装置２９は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであるが、該制御装置２９には、前記エンジンＭからの出力トルク（目標トルク）を前記各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分するためのトルク制御部３３と、前記各油圧アクチュエータ８〜１４用のコントロールバルブ３４〜４０の開度量制御を行うためのバルブ制御部４１とが設けられている。該バルブ制御部４１は、前記操作量検出手段２２〜２８から入力信号に基づき、各操作レバーの操作量に対応する流量の圧油を油圧アクチュエータ８〜１４に供給すべく各パイロットバルブ３４ａ〜４０ａに制御指令を出力して対応するコントロールバルブ３４〜４０の開度量を制御するものであるが、このバルブ制御部４１については、従来知られているものが採用されているため、その詳細についてはここでは省略する。
【０００９】
一方、前記トルク制御部３３は、前記各操作量検出手段２２〜２８からの入力信号に基づいて各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３へのトルク配分を演算し、該演算結果に基づいて後述の電磁比例制御弁４２、４３、４４に制御指令を出力するものであるが、該トルク制御部３３の制御手順について、図５に示すブロック図に基づいて以下に説明する。
【００１０】
まず、第一ポンプＰ１へのトルク配分の演算は、旋回用操作量検出手段２２から入力されるレバー操作量値αに基づいて行われる。つまり、トルク制御部３３は、該レバー操作量値αを、予め設定される関数［ａ］に従ってレバー理論値βに換算し、さらに該レバー理論値βを、予め設定される関数［ｂ］により第一ポンプトルク率Ａに換算する。ここで、第一ポンプトルク率Ａは、前記エンジンＭの第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への出力トルクＴｔに対する第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１の割合（Ａ＝Ｔ１／Ｔｔ）であって、該第一ポンプトルク率Ａは、百分率で示すと、例えば０〜２０％の範囲となるように設定されている。つまり第一ポンプトルク率Ａは、旋回用操作レバーが中立位置のときには０％、フル操作されているときには２０％、そして中立位置とフル操作位置とのあいだに位置するよう操作されているときには、その操作量に対応して０％と２０％のあいだの適宜値となるように設定されている。そして、この第一ポンプトルク率Ａに前記出力トルクＴｔを乗じることにより、第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１が演算される（Ｔ１＝Ａ×Ｔｔ）。
尚、本第一の実施の形態においては、第一ポンプトルク率Ａは０〜２０％の範囲に設定されているが、これに限定されることなく、０〜１５％、０〜２５％等、作業用機械の種類、エンジン出力の大きさ、油圧ポンプの容量等に対応して適宜設定できることは勿論である。
【００１１】
一方、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分の演算は、まず、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの各操作量検出手段２３〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ９〜１４の要求流量δを求めるが、本第一の実施の形態の場合、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０およびアタッチメント用シリンダ１４については前記流量相当値γがそのまま要求流量δ（δ＝γ）に、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）に、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）になるように設定されている。
【００１２】
次いで、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、およびスティック用シリンダ１２の各要求流量δを加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求める。さらに該総要求流量εに、吐出圧検出手段３１によって検出された第二ポンプＰ２の吐出圧ηを乗じて、第二ポンプＰ２の要求トルクＤを求める（Ｄ＝ε×η）。
また、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求める。さらに該総要求流量εに、吐出圧検出手段３２によって検出された第三ポンプＰ３の吐出圧ηを乗じて、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを求める（Ｅ＝ε×η）。
そして、前記第二ポンプＰ２の要求トルクＤを、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅの和で除して、第二ポンプトルク率Ｂを求める（Ｂ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ））。ここで、第二ポンプトルク率Ｂは、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ２、Ｔ３の和に対する第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２の割合（Ｂ＝Ｔ２／（Ｔ２＋Ｔ３））である。そして、この第二ポンプトルク率Ｂに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２が演算される（Ｔ２＝Ｂ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
また、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅの和で除して、第三ポンプトルク率Ｃを求める（Ｃ＝Ｅ／（Ｄ＋Ｅ））。ここで、第三ポンプトルク率Ｃは、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ２、Ｔ３の和に対する第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３の割合（Ｃ＝Ｔ３／（Ｔ２＋Ｔ３））である。そして、この第三ポンプトルク率Ｃに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３が演算される（Ｔ３＝Ｃ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
【００１３】
さらに、前記演算された各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への供給トルクＴ１、Ｔ２、Ｔ３を、トルク制御圧変換演算手段４５によりトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に変換する。そしてトルク制御部３３は、各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３のトルク制御用の電磁比例制御弁４２、４３、４４に対し、該電磁比例制御弁４２、４３、４４が各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の斜板Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａを変位せしめるレギュレータ（本発明の容量可変手段に相当する）Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給する圧力が前記トルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３となるように制御指令を出力する構成となっており、而して各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に前記供給トルクＴ１、Ｔ２、Ｔ３がそれぞれ分配されるようになっている。
尚、４６はレギュレータＰ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂの圧油供給源となるパイロットポンプである。
【００１４】
ところで、本実施の形態において、油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の可変制御は、トルク一定制御（馬力一定制御）が採用されていて、図３の点線で示すＰ−Ｑ（圧力−流量）曲線上の各ポイントにおいてポンプ出力が一定に保持されるよう制御される。このものにおいて、前記レギュレータＰ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給されるトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を変化させることにより、前記Ｐ−Ｑ曲線が矢印方向にシフトして、ポンプ吸収トルク（馬力）が変化する構成となっている。
【００１５】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、電磁比例制御弁４２、４３、４４は、トルク制御部３３からの制御指令に基づいて、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各レギュレータ Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給するトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を制御することになるが、この場合に、トルク制御部３３は、まず旋回用操作レバーの操作量に対応して第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１の配分を演算し、さらにエンジンＭの油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への出力トルクＴｔから前記第一ポンプＰ１の供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用の各操作レバーの操作量に対応する割合で第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３に配分する演算を行い、そしてこれら演算結果に基づいた制御指令を、前記電磁比例制御弁４２、４３、４４に出力することになる。
【００１６】
この結果、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになる。つまり、オペレータが操作した操作レバーによって作動する油圧アクチュエータ８〜１４に圧油を供給する油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に、該操作レバーの操作量に対応した適正なトルクが配分されることになって、作業性、作業効率が向上する。
【００１７】
しかもこの第一の実施の形態において、トルク制御部３３は、まず旋回用操作レバーの操作量に基づいて第一ポンプＰ１へのトルク配分を決定し、残りのトルクを第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３に配分する構成となっているから、他の油圧アクチュエータ９〜１４への圧油供給の影響を受けることなく旋回用モータ８への圧油供給が優先的になされ、これにより他の油圧アクチュエータの作動、非作動に拘わらず旋回作動を優先させて行うことができるという利点がある。
【００１８】
次に、第二の実施の形態を図６〜図７に示すが、該第二の実施の形態では、図６に示す油圧回路図の如く、第二ポンプＰ２からの圧油供給油路Ｘと第三ポンプＰ３からの圧油供給油路Ｙとを合流する合流油路Ｚと、該合流油路Ｚを開閉するコンバイナバルブ（本発明の開閉制御弁に相当する）４７とが設けられている。そして、該コンバイナバルブ４７が閉鎖している状態では、前記第一の実施の形態と同様に、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油はそれぞれ対応する油圧アクチュエータ９〜１４に供給されるが、コンバイナバルブ４７が開放している状態では、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油は前記合流油路Ｚを介して対応以外の油圧アクチュエータ９〜１４にも供給される構成となっている。このコンバイナバルブ４７は、ブーム５、スティック６、バケット７が複合操作される場合等に開放状態となるよう制御されるが、この開閉制御の詳細については、ここでは省略する。
【００１９】
次に、前記第二の実施の形態におけるトルク制御部３３の制御手順について、図７に示すブロック図に基づいて説明するが、コンバイナバルブ４７が閉鎖（図７において「ｏｆｆ」）している場合、および第一ポンプＰ１へのトルク配分の演算は、前記第一の実施の形態と同じであるため省略し、以下、コンバイナバルブ４７が開放（図７において「ｏｎ」）している場合における第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分について説明する。
【００２０】
つまり、第二の実施の形態において、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分の演算は、まず、前記第一の実施の形態と同様に、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの操作量検出手段２３〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ９〜１４の要求流量δを求めるが、本第二の実施の形態の場合、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０については、前記流量相当値γがそのまま第二ポンプＰ２に対する要求流量δ（δ＝γ）となるように設定されている。また、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については、前記流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）となるが、前記コンバイナバルブ４７が「ｏｎ」の場合、該要求流量δのうち「１／２」が第二ポンプＰ２に対する要求流量に、また残りの「１／２」が第三ポンプＰ３に対する要求流量となるように設定されている。さらに、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）となるが、コンバイナバルブ４７が「ｏｎ」の場合、該要求流量δのうち「０．２／１．２」が第二ポンプＰ２に対する要求流量に、また残りの「１／１．２」が第三ポンプＰ３に対する要求流量となるように設定されている。さらにまた、アタッチメント用シリンダ１４については流量相当値γがそのまま第三ポンプＰ３に対する要求流量δ（δ＝γ）となるように設定されている。
次いで、第二ポンプＰ２に対する左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、スティック用シリンダ１２、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１の各要求流量を加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求める。また、第三ポンプＰ３に対するスティック用シリンダ１２、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求める。そして、これら総要求流量εに基づいて第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅ、第二、第三ポンプトルク率Ｂ、Ｃ、および第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ１、Ｔ２が演算されるが、これらの演算は前記第一の実施の形態と同じであるため省略する。
【００２１】
叙述の如く構成された第二の実施の形態において、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになって、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、この第二の実施の形態では、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの供給圧油を合流する合流油路Ｚと、該合流油路Ｚを開閉するコンバイナバルブ４７とが設けられており、そしてコンバイナバルブ４７が閉鎖している状態では、スティック用、バケット用、ブーム用の各操作レバーの操作量は、それぞれ対応する各油圧ポンプＰ２またはＰ３にトルクを配分するように働くが、コンバイナバルブ４７が開放している状態、つまり第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油が合流して各油圧アクチュエータ９〜１４に供給される状態では、スティック用、バケット用、ブーム用の各操作レバーの操作量が、それぞれ第二、第三の両ポンプＰ２、Ｐ３にトルクを配分するように働くことになる。この結果、コンバイナバルブ４７の開閉に伴って各油圧アクチュエータ９〜１４に圧油供給する油圧ポンプＰ２、Ｐ３が変化するものであっても、該コンバイナバルブ４７の開閉切換えに対応して第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分が変化することになり、操作レバーの操作がなされた油圧アクチュエータ８〜１４に圧油を供給する油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に、操作量に対応したトルク配分がなされることになる。
【００２２】
次いで、第三の実施の形態を説明するが、このものの油圧回路は前記第一の実施の形態と同様であるため図４を共用し、以下、トルク制御部３３の制御手順について、図８に示すブロック図に基づいて説明する。
つまり、第三の実施の形態において、トルク制御部３３は、まず、旋回用、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの各操作量検出手段２２〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｉ］、［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ８〜１４の要求流量δを求めるが、旋回用モータ８、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０およびアタッチメント用シリンダ１４については前記流量相当値γがそのまま要求流量δ（δ＝γ）に、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）に、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）になるように設定されている。
【００２３】
次に、旋回用モータ８の要求流量δを第一ポンプＰ１の総要求流量εとし、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３０によって検出された第一ポンプＰ１の吐出圧ηを乗じて、第一ポンプＰ１の要求トルクＦを求める（Ｆ＝ε×η）。
また、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、およびスティック用シリンダ１２の各要求流量δを加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求め、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３１によって検出された第二ポンプＰ２の吐出圧ηを乗じて、第二ポンプＰ２の要求トルクＤを求める（Ｄ＝ε×η）。
さらに、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求め、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３２によって検出された第三ポンプＰ３の吐出圧ηを乗じて、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを求める（Ｅ＝ε×η）。
そして、前記第一ポンプＰ１の要求トルクＦを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第一ポンプ要求トルク比Ｈ（Ｈ＝Ｆ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求め、さらに該第一ポンプ要求トルク率Ｈを定数「５」で除して第一ポンプトルク率Ａを求める（Ａ＝Ｈ／５）。そして、該第一ポンプトルク率ＡにエンジンＭの出力トルクＴｔを乗じることにより、第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１が演算される（Ｔ１＝Ａ×Ｔｔ）。ここで、第一ポンプトルク率Ａを求めるにあたり、第一ポンプ要求トルク率Ｈを定数「５」で除したのは、第一ポンプトルク率Ａを０〜２０％の範囲となるようにするためであるが、この範囲および定数は、第一の実施の形態のときに説明したように適宜設定することができる。
また、前記第二ポンプＰ２の要求トルクＤを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第二ポンプ要求トルク比Ｊ（Ｊ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求める。さらに該第二ポンプ要求トルク比Ｊを、第二ポンプ要求トルク比Ｊと後述する第三ポンプ要求トルク比Ｋの和で除して、第二ポンプトルク率Ｂを求める（Ｂ＝Ｊ／（Ｊ＋Ｋ））。そして、この第二ポンプトルク率Ｂに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２が演算される（Ｔ２＝Ｂ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
さらに、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第三ポンプ要求トルク比Ｋ（Ｋ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求める。さらに該第三ポンプ要求トルク比Ｋを、前記第二ポンプ要求トルク比Ｊと第三ポンプ要求トルク比Ｋの和で除して、第三ポンプトルク率Ｃを求める（Ｃ＝Ｋ／（Ｊ＋Ｋ））。そして、この第三ポンプトルク率Ｃに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いたトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３が演算される（Ｔ３＝Ｃ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
【００２４】
叙述の如く構成された第三の実施の形態において、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになって、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、この第三の実施の形態では、旋回モータ８に圧油を供給する第一ポンプＰ１のトルク配分を演算するにあたり、操作された全ての操作レバーの操作量に対する旋回用操作レバーの操作量の割合に基づいて演算されることになる。この結果、第三の実施の形態においては、前記第一、第二の実施の形態の如く第一ポンプＰ１に対するトルク配分が優先されるようなことがなく、第一ポンプＰ１へのトルク配分も第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３と同様に、操作された全ての操作具の操作量に対する対応操作具の操作量の割合に基づいて演算されることになり、旋回作動を優先させる必要のない作業を行う場合等に適している。
【００２５】
因みに、前記第三の実施の形態は、合流油路およびコンバイナバルブが設けられていないが、これらが設けられている油圧回路装置においても第三の実施の形態を実施できることは勿論であり、この場合には前記第二の実施の形態と同様にして第二、第三ポンプの総要求流量を求めれば良い。
尚、第二、第三の実施の形態において、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）については、同一の符号を付して引出すと共にその詳細については省略してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】第一、第二、第三の実施の形態における制御装置への入出力を示すブロック図である。
【図３】第一、第二、第三の実施の形態における油圧ポンプの可変制御特性を示すグラフ図である。
【図４】第一、第三の実施の形態における油圧回路図である。
【図５】第一の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図６】第二の実施の形態における油圧回路図である。
【図７】第二の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図８】第三の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図９】従来例におけるトルク配分を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
８ 旋回用モータ
９ 左側走行用モータ
１０ 右側走行用モータ
１１ ブーム用シリンダ
１２ スティック用シリンダ
１３ バケット用シリンダ
１４ アタッチメント用シリンダ
２２ 旋回用操作量検出手段
２３ 左側走行用操作量検出手段
２４ 右側操作量検出手段
２５ スティック用操作量検出手段
２６ バケット用操作量検出手段
２７ ブーム用操作量検出手段
２８ アタッチメント用操作量検出手段
３０ 第一ポンプ吐出圧検出手段
３１ 第二ポンプ吐出圧検出手段
３２ 第三ポンプ吐出圧検出手段
３３ トルク制御部
４２ 電磁比例制御弁
４３ 電磁比例制御弁
４４ 電磁比例制御弁
４７ コンバイナバルブ
Ｚ 合流油路
Ｐ１ 第一ポンプ
Ｐ２ 第二ポンプ
Ｐ３ 第三ポンプ
Ｐ１ｂ レギュレータ
Ｐ２ｂ レギュレータ
Ｐ３ｂ レギュレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種建設作業、土木作業に用いられる油圧ショベル等の作業用機械の油圧回路装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種作業用機械の油圧回路装置のなかには、複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給するための複数の可変容量式の油圧ポンプとを備えたものがある。この様な油圧回路装置において、前記各油圧ポンプには、エンジン等の動力源からの出力トルクがそれぞれ配分されることになるが、例えば作業用機械が三つの油圧ポンプを備えた油圧ショベルである場合、従来、図９に示すごとく、旋回用操作レバーが操作されていない（中立位置に位置している）ときには、旋回用モータに圧油を供給する第一ポンプＰ１へのトルク配分を少なく（例えばエンジンの出力トルクの３％）して、その残りのトルクを第二、第三の油圧ポンプＰ２、Ｐ３に均等に配分していた。一方、旋回用操作レバーが操作されているときには、前記第一ポンプへのトルク配分を、予め設定された数種類（図９のものにおいては１５％と２０％の二種類）のなかから選択スイッチ１５によって選択すると共に、該選択されたトルクを差し引いた残りのトルクを、残り二つの第二、第三の油圧ポンプＰ２、Ｐ３に均等に配分していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして前記従来の油圧回路装置では、旋回用操作レバーが操作されている状態では、選択スイッチによって選択されたトルクが第一ポンプに優先的に配分されるため、旋回用モータへの圧油供給を、他の油圧アクチュエータへの圧油供給の影響を受けることなく行うことができ、これによって、他の油圧アクチュエータの作動、非作動に拘わらず旋回作動を優先させて行うことができるという利点がある。
しかるにこのものは、第一ポンプへのトルク配分を、前記予め設定された数種類のなかからしか選択できないという制限を受ける許りか、旋回用操作レバーの操作量が僅かであっても、第一ポンプには前記選択されたトルクが配分されてしまうという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに前記従来のものは、第二、第三油圧ポンプに均等のトルクが配分される構成となっているため、どちらか一方の油圧ポンプから圧油供給される油圧アクチュエータのみを作動させる場合であっても、両ポンプには均等のトルク配分がなされることになって、適正なトルク配分がなされず作業性、作業効率が低下してしまう惧れがあるという解決すべき課題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、複数の操作具の操作量をそれぞれ検出する操作量検出手段と、該検出される操作量に基づいてそれぞれ作動する油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給するための複数の可変容量式の油圧ポンプとを備えてなる作業用機械の油圧回路装置において、該油圧回路装置に、各油圧ポンプのトルクを制御するためのトルク制御手段と、油圧ポンプ動力源からの出力トルクを各油圧ポンプに分配すべく前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク制御部とを設け、該トルク制御部に、前記操作量検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するトルク配分演算手段と、該トルク配分演算手段の演算結果に基づいて前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク配分出力手段とを設け、複数の油圧ポンプのうち予め設定される第一油圧ポンプからの圧油は、第一操作具の操作によって対応する第一油圧アクチュエータに供給され、第一油圧ポンプ以外の他の油圧ポンプからの圧油は、第一操作具以外の残りの操作具操作によって作動する各対応する残りの油圧アクチュエータに供給されるものとしたとき、トルク配分演算手段は、第一油圧ポンプに第一操作具の操作量に基づいてトルクを配分する演算と、油圧ポンプ動力源の出力トルクから前記演算された第一油圧ポンプへのトルクを差し引いた差し引きトルクを、残りの操作具の操作量に基づいて他の油圧ポンプに配分する演算とを行うように構成するにあたり、他の油圧ポンプが複数であるとき、他の各油圧ポンプは、対応する単数または複数の油圧アクチュエータにそれぞれ圧油を供給するものであり、トルク配分演算手段における第一油圧ポンプへのトルク配分の演算は、残りの操作具の操作量に関係なく行うものであり、トルク配分演算手段における他の各油圧ポンプへのトルク配分は、残りの全ての操作具の操作量に対し、各油圧ポンプ対応の油圧アクチュエータ用操作具の操作量の割合に基づいて行うように構成されていることを特徴とする作業用機械の油圧回路装置である。
そして、この様にすることにより、各油圧ポンプへのトルク配分は、操作具の操作量に基づいてなされることになって、作業性、作業効率が向上する。
請求項２の発明は、請求項１において、油圧回路装置には、他の各油圧ポンプからの供給圧油を合流して対応以外の油圧アクチュエータにも圧油を供給するための合流油路と、該合流油路を開閉制御するための開閉制御弁とが設けられている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項３の発明は、請求項１または２において、トルク制御手段は、油圧ポンプの容量可変手段にトルク制御圧を供給する電磁比例制御弁を用いて構成されている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、トルク制御部に、各油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段を接続すると共に、トルク配分演算手段は、該吐出圧検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するフィードバック機構が設けられている作業用機械の油圧回路装置である。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかにおいて、作業用機械は、下部走行体に上部旋回体を旋回自在に支持してなる油圧ショベルであり、該油圧ショベルは、旋回用モータ、左右の走行用モータ、ブーム用シリンダ、スティック用シリンダ、バケット用シリンダ等の各種油圧アクチュエータと、第一、第二、第三の各油圧ポンプとを備え、そして第一ポンプは旋回用モータに圧油を供給し、第二、第三ポンプは残りの油圧アクチュエータに圧油を供給するものである作業用機械の油圧回路装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の三つを図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態を図１〜図５に示すが、該図面において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に取付けられる作業部４等の各部から構成されており、さらに該作業部４は、基端部が上部旋回体２に揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に揺動自在に支持されるバケット７等の部材装置から構成されている等の基本的構成は従来通りである。
【０００６】
また油圧ショベル１には、前記上部旋回体３を旋回させるための旋回用モータ８、左右の走行用モータ９、１０、ブーム５を揺動させるためのブーム用シリンダ１１、スティック６を揺動させるためのスティック用シリンダ１２、バケット７を揺動させるためのバケット用シリンダ１３等の各種油圧アクチュエータが設けられており、これら油圧アクチュエータの作動は、エンジンＭの動力で駆動する油圧ポンプからの圧油供給に基づいて行われる構成となっているが、本実施の形態では、油圧ポンプとして、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の計三つの可変容量式の油圧ポンプが用いられている。これら油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、斜板Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａの傾斜角変位に基づいて吐出量が変化する斜板式アキシァルピストンポンプで構成されているが、本実施の形態において、第一ポンプＰ１は前記旋回用モータ８に、第二ポンプＰ２は左右の走行用モータ９、１０、およびスティック用シリンダ１２に、第三ポンプＰ３はバケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４にそれぞれ圧油を供給するように設定されている。ここで、アタッチメント用シリンダ１４は、前記バケット６に替えて取付けられるブレーカ等の作業用アタッチメント用の油圧シリンダである。
【０００７】
さらに、２２〜２８は旋回用、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用の各操作レバー（何れも図示せず）の操作量を検出するための操作量検出手段であって、角度検知センサ等から構成されるものであるが、これら操作量検出手段２２〜２８からの信号は、後述する制御装置２９に入力されるように設定されている。また、３０、３１、３２は前記各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の吐出圧を検出するための吐出圧検出手段であって、圧力検知センサ等から構成されるが、これら吐出圧検出手段３０、３１、３２からの信号も、前記制御装置２９に入力されるように設定されている。
【０００８】
前記制御装置２９は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであるが、該制御装置２９には、前記エンジンＭからの出力トルク（目標トルク）を前記各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分するためのトルク制御部３３と、前記各油圧アクチュエータ８〜１４用のコントロールバルブ３４〜４０の開度量制御を行うためのバルブ制御部４１とが設けられている。該バルブ制御部４１は、前記操作量検出手段２２〜２８から入力信号に基づき、各操作レバーの操作量に対応する流量の圧油を油圧アクチュエータ８〜１４に供給すべく各パイロットバルブ３４ａ〜４０ａに制御指令を出力して対応するコントロールバルブ３４〜４０の開度量を制御するものであるが、このバルブ制御部４１については、従来知られているものが採用されているため、その詳細についてはここでは省略する。
【０００９】
一方、前記トルク制御部３３は、前記各操作量検出手段２２〜２８からの入力信号に基づいて各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３へのトルク配分を演算し、該演算結果に基づいて後述の電磁比例制御弁４２、４３、４４に制御指令を出力するものであるが、該トルク制御部３３の制御手順について、図５に示すブロック図に基づいて以下に説明する。
【００１０】
まず、第一ポンプＰ１へのトルク配分の演算は、旋回用操作量検出手段２２から入力されるレバー操作量値αに基づいて行われる。つまり、トルク制御部３３は、該レバー操作量値αを、予め設定される関数［ａ］に従ってレバー理論値βに換算し、さらに該レバー理論値βを、予め設定される関数［ｂ］により第一ポンプトルク率Ａに換算する。ここで、第一ポンプトルク率Ａは、前記エンジンＭの第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への出力トルクＴｔに対する第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１の割合（Ａ＝Ｔ１／Ｔｔ）であって、該第一ポンプトルク率Ａは、百分率で示すと、例えば０〜２０％の範囲となるように設定されている。つまり第一ポンプトルク率Ａは、旋回用操作レバーが中立位置のときには０％、フル操作されているときには２０％、そして中立位置とフル操作位置とのあいだに位置するよう操作されているときには、その操作量に対応して０％と２０％のあいだの適宜値となるように設定されている。そして、この第一ポンプトルク率Ａに前記出力トルクＴｔを乗じることにより、第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１が演算される（Ｔ１＝Ａ×Ｔｔ）。
尚、本第一の実施の形態においては、第一ポンプトルク率Ａは０〜２０％の範囲に設定されているが、これに限定されることなく、０〜１５％、０〜２５％等、作業用機械の種類、エンジン出力の大きさ、油圧ポンプの容量等に対応して適宜設定できることは勿論である。
【００１１】
一方、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分の演算は、まず、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの各操作量検出手段２３〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ９〜１４の要求流量δを求めるが、本第一の実施の形態の場合、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０およびアタッチメント用シリンダ１４については前記流量相当値γがそのまま要求流量δ（δ＝γ）に、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）に、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）になるように設定されている。
【００１２】
次いで、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、およびスティック用シリンダ１２の各要求流量δを加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求める。さらに該総要求流量εに、吐出圧検出手段３１によって検出された第二ポンプＰ２の吐出圧ηを乗じて、第二ポンプＰ２の要求トルクＤを求める（Ｄ＝ε×η）。
また、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求める。さらに該総要求流量εに、吐出圧検出手段３２によって検出された第三ポンプＰ３の吐出圧ηを乗じて、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを求める（Ｅ＝ε×η）。
そして、前記第二ポンプＰ２の要求トルクＤを、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅの和で除して、第二ポンプトルク率Ｂを求める（Ｂ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ））。ここで、第二ポンプトルク率Ｂは、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ２、Ｔ３の和に対する第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２の割合（Ｂ＝Ｔ２／（Ｔ２＋Ｔ３））である。そして、この第二ポンプトルク率Ｂに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２が演算される（Ｔ２＝Ｂ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
また、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅの和で除して、第三ポンプトルク率Ｃを求める（Ｃ＝Ｅ／（Ｄ＋Ｅ））。ここで、第三ポンプトルク率Ｃは、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ２、Ｔ３の和に対する第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３の割合（Ｃ＝Ｔ３／（Ｔ２＋Ｔ３））である。そして、この第三ポンプトルク率Ｃに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３が演算される（Ｔ３＝Ｃ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
【００１３】
さらに、前記演算された各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への供給トルクＴ１、Ｔ２、Ｔ３を、トルク制御圧変換演算手段４５によりトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に変換する。そしてトルク制御部３３は、各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３のトルク制御用の電磁比例制御弁４２、４３、４４に対し、該電磁比例制御弁４２、４３、４４が各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の斜板Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａを変位せしめるレギュレータ（本発明の容量可変手段に相当する）Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給する圧力が前記トルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３となるように制御指令を出力する構成となっており、而して各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に前記供給トルクＴ１、Ｔ２、Ｔ３がそれぞれ分配されるようになっている。
尚、４６はレギュレータＰ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂの圧油供給源となるパイロットポンプである。
【００１４】
ところで、本実施の形態において、油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の可変制御は、トルク一定制御（馬力一定制御）が採用されていて、図３の点線で示すＰ−Ｑ（圧力−流量）曲線上の各ポイントにおいてポンプ出力が一定に保持されるよう制御される。このものにおいて、前記レギュレータＰ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給されるトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を変化させることにより、前記Ｐ−Ｑ曲線が矢印方向にシフトして、ポンプ吸収トルク（馬力）が変化する構成となっている。
【００１５】
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、電磁比例制御弁４２、４３、４４は、トルク制御部３３からの制御指令に基づいて、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各レギュレータ Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂに供給するトルク制御圧Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を制御することになるが、この場合に、トルク制御部３３は、まず旋回用操作レバーの操作量に対応して第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１の配分を演算し、さらにエンジンＭの油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３への出力トルクＴｔから前記第一ポンプＰ１の供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用の各操作レバーの操作量に対応する割合で第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３に配分する演算を行い、そしてこれら演算結果に基づいた制御指令を、前記電磁比例制御弁４２、４３、４４に出力することになる。
【００１６】
この結果、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになる。つまり、オペレータが操作した操作レバーによって作動する油圧アクチュエータ８〜１４に圧油を供給する油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に、該操作レバーの操作量に対応した適正なトルクが配分されることになって、作業性、作業効率が向上する。
【００１７】
しかもこの第一の実施の形態において、トルク制御部３３は、まず旋回用操作レバーの操作量に基づいて第一ポンプＰ１へのトルク配分を決定し、残りのトルクを第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３に配分する構成となっているから、他の油圧アクチュエータ９〜１４への圧油供給の影響を受けることなく旋回用モータ８への圧油供給が優先的になされ、これにより他の油圧アクチュエータの作動、非作動に拘わらず旋回作動を優先させて行うことができるという利点がある。
【００１８】
次に、第二の実施の形態を図６〜図７に示すが、該第二の実施の形態では、図６に示す油圧回路図の如く、第二ポンプＰ２からの圧油供給油路Ｘと第三ポンプＰ３からの圧油供給油路Ｙとを合流する合流油路Ｚと、該合流油路Ｚを開閉するコンバイナバルブ（本発明の開閉制御弁に相当する）４７とが設けられている。そして、該コンバイナバルブ４７が閉鎖している状態では、前記第一の実施の形態と同様に、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油はそれぞれ対応する油圧アクチュエータ９〜１４に供給されるが、コンバイナバルブ４７が開放している状態では、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油は前記合流油路Ｚを介して対応以外の油圧アクチュエータ９〜１４にも供給される構成となっている。このコンバイナバルブ４７は、ブーム５、スティック６、バケット７が複合操作される場合等に開放状態となるよう制御されるが、この開閉制御の詳細については、ここでは省略する。
【００１９】
次に、前記第二の実施の形態におけるトルク制御部３３の制御手順について、図７に示すブロック図に基づいて説明するが、コンバイナバルブ４７が閉鎖（図７において「ｏｆｆ」）している場合、および第一ポンプＰ１へのトルク配分の演算は、前記第一の実施の形態と同じであるため省略し、以下、コンバイナバルブ４７が開放（図７において「ｏｎ」）している場合における第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分について説明する。
【００２０】
つまり、第二の実施の形態において、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分の演算は、まず、前記第一の実施の形態と同様に、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの操作量検出手段２３〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ９〜１４の要求流量δを求めるが、本第二の実施の形態の場合、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０については、前記流量相当値γがそのまま第二ポンプＰ２に対する要求流量δ（δ＝γ）となるように設定されている。また、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については、前記流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）となるが、前記コンバイナバルブ４７が「ｏｎ」の場合、該要求流量δのうち「１／２」が第二ポンプＰ２に対する要求流量に、また残りの「１／２」が第三ポンプＰ３に対する要求流量となるように設定されている。さらに、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）となるが、コンバイナバルブ４７が「ｏｎ」の場合、該要求流量δのうち「０．２／１．２」が第二ポンプＰ２に対する要求流量に、また残りの「１／１．２」が第三ポンプＰ３に対する要求流量となるように設定されている。さらにまた、アタッチメント用シリンダ１４については流量相当値γがそのまま第三ポンプＰ３に対する要求流量δ（δ＝γ）となるように設定されている。
次いで、第二ポンプＰ２に対する左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、スティック用シリンダ１２、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１の各要求流量を加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求める。また、第三ポンプＰ３に対するスティック用シリンダ１２、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求める。そして、これら総要求流量εに基づいて第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３の要求トルクＤ、Ｅ、第二、第三ポンプトルク率Ｂ、Ｃ、および第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３への供給トルクＴ１、Ｔ２が演算されるが、これらの演算は前記第一の実施の形態と同じであるため省略する。
【００２１】
叙述の如く構成された第二の実施の形態において、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになって、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、この第二の実施の形態では、第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの供給圧油を合流する合流油路Ｚと、該合流油路Ｚを開閉するコンバイナバルブ４７とが設けられており、そしてコンバイナバルブ４７が閉鎖している状態では、スティック用、バケット用、ブーム用の各操作レバーの操作量は、それぞれ対応する各油圧ポンプＰ２またはＰ３にトルクを配分するように働くが、コンバイナバルブ４７が開放している状態、つまり第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３からの圧油が合流して各油圧アクチュエータ９〜１４に供給される状態では、スティック用、バケット用、ブーム用の各操作レバーの操作量が、それぞれ第二、第三の両ポンプＰ２、Ｐ３にトルクを配分するように働くことになる。この結果、コンバイナバルブ４７の開閉に伴って各油圧アクチュエータ９〜１４に圧油供給する油圧ポンプＰ２、Ｐ３が変化するものであっても、該コンバイナバルブ４７の開閉切換えに対応して第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３へのトルク配分が変化することになり、操作レバーの操作がなされた油圧アクチュエータ８〜１４に圧油を供給する油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に、操作量に対応したトルク配分がなされることになる。
【００２２】
次いで、第三の実施の形態を説明するが、このものの油圧回路は前記第一の実施の形態と同様であるため図４を共用し、以下、トルク制御部３３の制御手順について、図８に示すブロック図に基づいて説明する。
つまり、第三の実施の形態において、トルク制御部３３は、まず、旋回用、左側走行用、右側走行用、スティック用、バケット用、ブーム用、アタッチメント用操作レバーの各操作量検出手段２２〜２８から入力されるレバー操作量値αを、予め設定される関数［ｉ］、［ｃ］〜［ｈ］に従って流量相当値γに換算する。そして、該流量相当値γから対応する各アクチュエータ８〜１４の要求流量δを求めるが、旋回用モータ８、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０およびアタッチメント用シリンダ１４については前記流量相当値γがそのまま要求流量δ（δ＝γ）に、スティック用シリンダ１２およびブーム用シリンダ１１については流量相当値γに定数「２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝２γ）に、バケット用シリンダ１３については流量相当値γに定数「１．２」を乗じた値が要求流量δ（δ＝１．２γ）になるように設定されている。
【００２３】
次に、旋回用モータ８の要求流量δを第一ポンプＰ１の総要求流量εとし、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３０によって検出された第一ポンプＰ１の吐出圧ηを乗じて、第一ポンプＰ１の要求トルクＦを求める（Ｆ＝ε×η）。
また、左側走行用モータ９、右側走行用モータ１０、およびスティック用シリンダ１２の各要求流量δを加算して、第二ポンプＰ２の総要求流量εを求め、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３１によって検出された第二ポンプＰ２の吐出圧ηを乗じて、第二ポンプＰ２の要求トルクＤを求める（Ｄ＝ε×η）。
さらに、バケット用シリンダ１３、ブーム用シリンダ１１、およびアタッチメント用シリンダ１４の各要求流量δを加算して、第三ポンプＰ３の総要求流量εを求め、該総要求流量εに、吐出圧検出手段３２によって検出された第三ポンプＰ３の吐出圧ηを乗じて、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを求める（Ｅ＝ε×η）。
そして、前記第一ポンプＰ１の要求トルクＦを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第一ポンプ要求トルク比Ｈ（Ｈ＝Ｆ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求め、さらに該第一ポンプ要求トルク率Ｈを定数「５」で除して第一ポンプトルク率Ａを求める（Ａ＝Ｈ／５）。そして、該第一ポンプトルク率ＡにエンジンＭの出力トルクＴｔを乗じることにより、第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１が演算される（Ｔ１＝Ａ×Ｔｔ）。ここで、第一ポンプトルク率Ａを求めるにあたり、第一ポンプ要求トルク率Ｈを定数「５」で除したのは、第一ポンプトルク率Ａを０〜２０％の範囲となるようにするためであるが、この範囲および定数は、第一の実施の形態のときに説明したように適宜設定することができる。
また、前記第二ポンプＰ２の要求トルクＤを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第二ポンプ要求トルク比Ｊ（Ｊ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求める。さらに該第二ポンプ要求トルク比Ｊを、第二ポンプ要求トルク比Ｊと後述する第三ポンプ要求トルク比Ｋの和で除して、第二ポンプトルク率Ｂを求める（Ｂ＝Ｊ／（Ｊ＋Ｋ））。そして、この第二ポンプトルク率Ｂに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いた差し引きトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第二ポンプＰ２への供給トルクＴ２が演算される（Ｔ２＝Ｂ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
さらに、第三ポンプＰ３の要求トルクＥを、第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の要求トルクＦ、Ｄ、Ｅの和で除して、総要求トルクに対する第三ポンプ要求トルク比Ｋ（Ｋ＝Ｄ／（Ｄ＋Ｅ＋Ｆ））を求める。さらに該第三ポンプ要求トルク比Ｋを、前記第二ポンプ要求トルク比Ｊと第三ポンプ要求トルク比Ｋの和で除して、第三ポンプトルク率Ｃを求める（Ｃ＝Ｋ／（Ｊ＋Ｋ））。そして、この第三ポンプトルク率Ｃに、前記エンジンＭの出力トルクＴｔから第一ポンプＰ１への供給トルクＴ１を差し引いたトルク（Ｔｔ−Ｔ１）を乗じることにより、第三ポンプＰ３への供給トルクＴ３が演算される（Ｔ３＝Ｃ×（Ｔｔ−Ｔ１））。
【００２４】
叙述の如く構成された第三の実施の形態において、エンジンＭからの出力トルクＴｔは、各操作レバーの操作量に基づいて第一、第二、第三ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に配分されることになって、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、この第三の実施の形態では、旋回モータ８に圧油を供給する第一ポンプＰ１のトルク配分を演算するにあたり、操作された全ての操作レバーの操作量に対する旋回用操作レバーの操作量の割合に基づいて演算されることになる。この結果、第三の実施の形態においては、前記第一、第二の実施の形態の如く第一ポンプＰ１に対するトルク配分が優先されるようなことがなく、第一ポンプＰ１へのトルク配分も第二、第三ポンプＰ２、Ｐ３と同様に、操作された全ての操作具の操作量に対する対応操作具の操作量の割合に基づいて演算されることになり、旋回作動を優先させる必要のない作業を行う場合等に適している。
【００２５】
因みに、前記第三の実施の形態は、合流油路およびコンバイナバルブが設けられていないが、これらが設けられている油圧回路装置においても第三の実施の形態を実施できることは勿論であり、この場合には前記第二の実施の形態と同様にして第二、第三ポンプの総要求流量を求めれば良い。
尚、第二、第三の実施の形態において、第一の実施の形態と共通するもの（同一のもの）については、同一の符号を付して引出すと共にその詳細については省略してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】第一、第二、第三の実施の形態における制御装置への入出力を示すブロック図である。
【図３】第一、第二、第三の実施の形態における油圧ポンプの可変制御特性を示すグラフ図である。
【図４】第一、第三の実施の形態における油圧回路図である。
【図５】第一の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図６】第二の実施の形態における油圧回路図である。
【図７】第二の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図８】第三の実施の形態におけるトルク制御部の制御手順を示すブロック図である。
【図９】従来例におけるトルク配分を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
８ 旋回用モータ
９ 左側走行用モータ
１０ 右側走行用モータ
１１ ブーム用シリンダ
１２ スティック用シリンダ
１３ バケット用シリンダ
１４ アタッチメント用シリンダ
２２ 旋回用操作量検出手段
２３ 左側走行用操作量検出手段
２４ 右側操作量検出手段
２５ スティック用操作量検出手段
２６ バケット用操作量検出手段
２７ ブーム用操作量検出手段
２８ アタッチメント用操作量検出手段
３０ 第一ポンプ吐出圧検出手段
３１ 第二ポンプ吐出圧検出手段
３２ 第三ポンプ吐出圧検出手段
３３ トルク制御部
４２ 電磁比例制御弁
４３ 電磁比例制御弁
４４ 電磁比例制御弁
４７ コンバイナバルブ
Ｚ 合流油路
Ｐ１ 第一ポンプ
Ｐ２ 第二ポンプ
Ｐ３ 第三ポンプ
Ｐ１ｂ レギュレータ
Ｐ２ｂ レギュレータ
Ｐ３ｂ レギュレータ
Claims (5)
- 複数の操作具の操作量をそれぞれ検出する操作量検出手段と、該検出される操作量に基づいてそれぞれ作動する油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給するための複数の可変容量式の油圧ポンプとを備えてなる作業用機械の油圧回路装置において、該油圧回路装置に、各油圧ポンプのトルクを制御するためのトルク制御手段と、油圧ポンプ動力源からの出力トルクを各油圧ポンプに分配すべく前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク制御部とを設け、該トルク制御部に、前記操作量検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するトルク配分演算手段と、該トルク配分演算手段の演算結果に基づいて前記トルク制御手段に制御指令を出力するトルク配分出力手段とを設け、複数の油圧ポンプのうち予め設定される第一油圧ポンプからの圧油は、第一操作具の操作によって対応する第一油圧アクチュエータに供給され、第一油圧ポンプ以外の他の油圧ポンプからの圧油は、第一操作具以外の残りの操作具操作によって作動する各対応する残りの油圧アクチュエータに供給されるものとしたとき、トルク配分演算手段は、第一油圧ポンプに第一操作具の操作量に基づいてトルクを配分する演算と、油圧ポンプ動力源の出力トルクから前記演算された第一油圧ポンプへのトルクを差し引いた差し引きトルクを、残りの操作具の操作量に基づいて他の油圧ポンプに配分する演算とを行うように構成するにあたり、他の油圧ポンプが複数であるとき、他の各油圧ポンプは、対応する単数または複数の油圧アクチュエータにそれぞれ圧油を供給するものであり、トルク配分演算手段における第一油圧ポンプへのトルク配分の演算は、残りの操作具の操作量に関係なく行うものであり、トルク配分演算手段における他の各油圧ポンプへのトルク配分は、残りの全ての操作具の操作量に対し、各油圧ポンプ対応の油圧アクチュエータ用操作具の操作量の割合に基づいて行うように構成されていることを特徴とする作業用機械の油圧回路装置。
- 請求項１において、油圧回路装置には、他の各油圧ポンプからの供給圧油を合流して対応以外の油圧アクチュエータにも圧油を供給するための合流油路と、該合流油路を開閉制御するための開閉制御弁とが設けられている作業用機械の油圧回路装置。
- 請求項１または２において、トルク制御手段は、油圧ポンプの容量可変手段にトルク制御圧を供給する電磁比例制御弁を用いて構成されている作業用機械の油圧回路装置。
- 請求項１乃至３の何れかにおいて、トルク制御部に、各油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段を接続すると共に、トルク配分演算手段は、該吐出圧検出手段からの入力信号に基づいて各油圧ポンプへのトルク配分を演算するフィードバック機構が設けられている作業用機械の油圧回路装置。
- 請求項１乃至４の何れかにおいて、作業用機械は、下部走行体に上部旋回体を旋回自在に支持してなる油圧ショベルであり、該油圧ショベルは、旋回用モータ、左右の走行用モータ、ブーム用シリンダ、スティック用シリンダ、バケット用シリンダ等の各種油圧アクチュエータと、第一、第二、第三の各油圧ポンプとを備え、そして第一ポンプは旋回用モータに圧油を供給し、第二、第三ポンプは残りの油圧アクチュエータに圧油を供給するものである作業用機械の油圧回路装置。
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