JP5536421B2 - 作業機械の油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路に関する。

図３は、従来の油圧ショベルにおける基本的な油圧回路の一例を示す図である。この油圧回路１００では、エンジン１０２と油圧ポンプ１０４は直結されている。そして、操作レバー装置１０８の操作レバー１０８Ａを操作して切換弁１０６を切り換えて、油圧ポンプ１０４から油圧アクチュエータ１１０にセンタバイパス油路１１２を介して圧油を供給して油圧アクチュエータ１１０を駆動させる。

レギュレータ１１４は油路１１６を介してセンタバイパス油路１１２に接続されており、油圧ポンプ１０４の吐出圧の増加に応じて、油圧ポンプ１０４はその吐出量を減少させる。より詳しくは、レギュレータ１１４は、油圧ポンプ１０４の吐出圧Ｐと吐出量Ｑとの関係（ポンプＰ−Ｑ特性）を示す図４（Ａ）の馬力一定曲線（馬力が一定のときの吐出圧Ｐと吐出量Ｑとの関係を示す曲線）Ｃ１に沿うように、負荷圧（吐出圧）により油圧ポンプ１０４の吐出量を変動させる。

これにより油圧ポンプ１０４のポンプトルク（以下、出力トルクと記すことがある）は一定（Ｔmax）となり、エンジン１０２の定格トルクＴ０（図４（Ｂ））以下となるため、エンジン回転は安定し、油圧ショベルによる実作業も安定した状態で行うことができる。

しかしながら、油圧ショベルが行う作業には様々な作業があり、操作レバー１０８Ａを急操作した場合や、掘削作業中に掘削対象の硬さが急変した場合（例えば、掘削作業中にバケットが岩石や木の根等に接触した場合）に、油圧ポンプ１０４の吐出圧が急上昇（例えば図４（Ａ）において、吐出圧がＰ０からＰ１にまで急上昇）することがある。

このとき、レギュレータ１１４は、油圧ポンプ１０４の吐出量をＱ１まで下げようとするが、負荷圧（吐出圧）の上昇速度の方がはるかに速いため、吐出量の減少曲線は図４（Ａ）において２点鎖線で示す曲線Ｃ２のようになり、ポンプトルク曲線は図４（Ａ）において１点鎖線で示す曲線Ｃ３のようになる。この結果、油圧ポンプ１０４の出力トルクは一時的にＴ１まで上昇するため、エンジン１０２はエンジントルクを油圧ポンプ１０４の出力トルクＴ１に吊り合わせようとして、図４（Ｂ）に示すように回転速度をＮ１まで減少させる。これにより作業速度が一時的に低下する。さらに、エンジン１０２の回転速度を最初の回転速度Ｎ０にもどす際にはより多くの燃料を噴射することが必要となるので、燃費を悪化させる原因となる。

これに対し、操作レバーの急操作時や掘削対象の硬さの急変時にポンプトルクを制御してエンジン回転速度の変動を少なくして燃費の改善を図ったものとして、例えば、特許文献１に示す建設機械のエンジン制御装置が知られている。このエンジン制御装置１２０は、図５に示すように、エンジン１２２によって駆動されるメインポンプ１２４と、このメインポンプ１２４のトルクを制御する電磁比例弁（レギュレータ）１２６と、リモコン弁１３０により操作されて油圧アクチュエータへ圧油を給配制御するコントロールバルブ１２８と、このコントロールバルブ１２８のパイロット油路１３２に設けられた圧力スイッチ（圧力センサ）１３４と、この圧力スイッチ１３４、前記電磁比例弁１２６及びエンジンコントロールアクチュエータ１３６に夫々接続されるコントローラ１３８とを備えている。このエンジン制御装置１２０は、非操作時にメインポンプ１２４を所定の低トルクに設定し、圧力スイッチ１３４により油圧アクチュエータの操作開始が検出されたときにメインポンプ１２４の設定トルクを所定時間Ｔで所定の低トルクから高トルクにすることにより、油圧アクチュエータ操作開始時に於けるエンジン回転速度の急速な低下を防ぎ、燃費及び排ガスの悪化を防止するものである。

即ち、油圧アクチュエータの操作開始の時点でメインポンプ１２４は所定の低トルクｔ１に設定されているので、操作レバー１３０Ａが急操作されてトルクが上昇しても、エンジン１２２の定格トルクＴ０には達せず、エンジン１２２の回転速度は低下することはなく、従来例の過渡的な燃料の大量供給もなく燃費及び排ガスの悪化も発生しない。又、所定時間Ｔ経過後、電磁比例弁１２６の電流は所定大電流ｉ２となり、これによってメインポンプ１２４も高トルクｔ２に設定されるため油圧アクチュエータの操作は円滑に行える。

特開２００１−２７１６７７号公報

しかしながら、電磁比例弁１２６にコントローラ１３８から所定時間Ｔで所定小電流ｉ１から所定大電流ｉ２に変化する信号が入力された場合、その信号が電磁比例弁１２６に入力されてからメインポンプ１２４の傾転角を変えて吐出量及びトルクを増減させるまでに応答遅れが生じるために所定時間Ｔでポンプトルクが高トルクｔ２にならない場合があり、また、所定時間Ｔの間に電流値を所定小電流ｉ１から所定大電流ｉ２に比例的に変化させるだけであるので、最適な制御ができないという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、油圧ポンプを高トルクに維持する一方、トルクオーバーを防止し、エンジン回転速度の変動を少なくして燃料消費を低減させることができる作業機械の油圧回路を提供することを課題とする。

本発明は、エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧の増加に応じて吐出量を減少させて該油圧ポンプの出力トルクを略一定に維持する吐出量制御手段と、を備えた作業機械の油圧回路において、前記油圧ポンプの吐出圧の急上昇を事前に検出する吐出圧急上昇事前検出手段と、前記エンジンの回転駆動力が前記エンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段と、を備え、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断したとき、前記エンジンの補器類に伝達される回転駆動力を減少させることにより、前記課題を解決したものである。

本発明では、エンジンの回転駆動力がエンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段を備え、可変容量油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断されたとき、前記エンジンの補器類に伝達される回転駆動力を減少させる。このため、本発明では、可変容量油圧ポンプの吐出圧が急上昇する前に、エンジンが前記油圧ポンプに入力できるエンジントルク（定格トルク）が大きくなり、油圧ポンプの出力トルクがエンジンの定格トルクを上回ってトルクオーバーとなることが防止される。

したがって、本発明では、掘削作業中に掘削対象の硬さが急変した場合（例えば、掘削作業中にバケットが岩石や木の根等に接触した場合）であっても、作業速度を低下させずに作業を続けることができ、また、エンジンの回転速度を最初の回転速度に維持させることができるので、より多くの燃料を噴射してエンジンの回転速度を最初の回転速度にもどす必要をなくすことができ、燃費の点でも有利となる。なお、本発明では、可変容量油圧ポンプの吐出圧が急上昇するか否かを事前に判断するので、フィードフォワード的制御が可能となり、定格トルクをより早いタイミングで上昇させることが可能となり、トルクオーバーをより確実に防止することができる。

前記油圧回路において、更に、前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、該切換弁を操作する操作レバーと、を備えさせ、前記吐出圧急上昇事前検出手段に前記操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段が含まれる場合、前記操作レバーの操作速度または操作量がそれぞれ所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することができる。

また、前記油圧回路において、更に、前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、該切換弁にパイロット圧を供給するパイロット圧供給手段と、を備えさせ、前記吐出圧急上昇事前検出手段に前記パイロット圧を検出するパイロット圧検出手段が含まれる場合、前記パイロット圧の上昇速度または前記パイロット圧がそれぞれ所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することができる。

また、前記エンジンの補器類が複数ある場合、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断したとき、前記複数の補器類のうちの少なくとも１つの補器類と前記エンジンとの動力伝達を、前記回転駆動力伝達制御手段にて遮断するようにしてもよい。

本発明の他の態様は、エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧の増加に応じて吐出量を減少させて該油圧ポンプの出力トルクを略一定に維持する吐出量制御手段と、を備えた作業機械の油圧回路において、前記油圧ポンプの吐出圧の急上昇を検出する吐出圧急上昇検出手段と、前記エンジンの回転駆動力が前記エンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段と、を備え、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断したとき、前記エンジンの補器類に伝達される回転駆動力を減少させることにより、前記課題を解決したものである。

前記油圧回路において、更に、前記吐出圧急上昇検出手段に前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段が含まれる場合、前記油圧ポンプの吐出圧の上昇速度または吐出圧がそれぞれ所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断することができる。

また、前記エンジンの補器類が複数ある場合、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断したとき、前記複数の補器類のうちの少なくとも１つの補器類と前記エンジンとの動力伝達を、前記回転駆動力伝達制御手段にて遮断するようにしてもよい。

本発明によれば、油圧ポンプを高トルクに維持する一方、トルクオーバーを防止し、エンジン回転速度の変動を少なくして燃料消費を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図 本実施形態の油圧回路における、（Ａ）ポンプＰ−Ｑ特性を示すグラフ、（Ｂ）エンジントルク特性を示すグラフ 従来の油圧ショベルにおける基本的な油圧回路の一例を示す図 従来の油圧回路における、（Ａ）ポンプＰ−Ｑ特性を示すグラフ、（Ｂ）エンジントルク特性を示すグラフ 特許文献１に記載の技術に基づく油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図

以下図面に基づいて、本発明に係る油圧ショベルの油圧回路の好適な実施形態の例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路の構成を示す図である。

この油圧回路１０は、エンジン１２と、可変容量油圧ポンプ１４と、切換弁１６と、操作レバー装置１８と、油圧アクチュエータ２０と、センタバイパス油路２２と、レギュレータ（吐出量制御手段）２４と、コントローラ２６と、吐出圧センサ（吐出圧検出手段）２８と、パイロット圧センサ（パイロット圧検出手段）３０と、を備えている。

エンジン１２は、主軸１２Ａを回転させる回転駆動力を生み出し、その回転駆動力で主軸１２Ａに直結された可変容量油圧ポンプ１４、パイロットポンプ３２等を駆動する。また、エンジン１２には、エンジン補器類として、冷却ファン５０、ウォータポンプ５２が備えられており、また、図示は省略するが、オルタネータやエアコン用コンプレッサ等も備えられており、これらのエンジン補器類もエンジン１２の主軸１２Ａから回転駆動力を得て駆動するようになっている。冷却ファン５０には電磁クラッチ６０を介してエンジン１２の主軸１２Ａから回転駆動力が伝達され、ウォータポンプ５２にはベルト６４および電磁クラッチ６２を介してエンジン１２の主軸１２Ａから回転駆動力が伝達されるように構成されている。

可変容量油圧ポンプ１４は、エンジン１２によって駆動され、センタバイパス油路２２および切換弁１６を介して油圧アクチュエータ２０に圧油を供給し、油圧アクチュエータ２０を駆動させる。油圧アクチュエータ２０へ向かう圧油の方向と流量は、操作レバー装置１８の操作レバー１８Ａをオペレータが操作して、切換弁１６の切り換え位置が切り換えられることにより制御される。可変容量油圧ポンプ１４の吐出量は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧に応じてレギュレータ２４によって制御されるようになっている。

レギュレータ（吐出量制御手段）２４は、油路２４ａを介してセンタバイパス油路２２に接続されており、従来のレギュレータ１１４と同様に、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧の増加に応じて、可変容量油圧ポンプ１４の吐出量を減少させる。また、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧の減少に応じて、可変容量油圧ポンプ１４の吐出量を増加させる。より詳しくは、レギュレータ２４は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧Ｐと吐出量Ｑとの関係（ポンプＰ−Ｑ特性）を示す図２（Ａ）の馬力一定曲線（馬力が一定のときの吐出圧Ｐと吐出量Ｑとの関係を示す曲線）Ｃ１に沿うように、負荷圧（吐出圧）により可変容量油圧ポンプ１４の吐出量を変動させる。

これにより可変容量油圧ポンプ１４の出力トルクは一定（Ｔmax）となり、図２（Ｂ）に示すようにエンジン１２の定格トルクＴ０以下となるため、エンジン回転は安定し、油圧ショベルによる実作業も安定した状態で行うことができる。

操作レバー装置１８は、操作レバー１８Ａの操作状況に応じて、切換弁１６のパイロットポート１６ａ、１６ｂに供給するパイロット圧を調整し、切換弁１６をオペレータからの指示に従って切り換える役割を有する。操作レバー装置１８には、ポテンショメータ（図示せず）が内蔵されており、その抵抗値の変動に基づく電気信号は、電気信号線１８ｂを介してコントローラ２６に送られる。ここで、操作レバー１８Ａは電気レバーであってもよく、この場合にはポテンショメータを内蔵していなくても、操作レバー１８Ａの操作量に応じた電気信号が操作レバー１８Ａから電気信号線１８ｂを介してコントローラ２６に送られる。操作レバー１８Ａが電気レバーであれば、操作レバー１８Ａの操作量が電気信号で直接的に得られるので、操作レバー１８Ａの操作速度の検出をより容易に行うことができる。

吐出圧センサ（吐出圧検出手段）２８は、可変容量油圧ポンプ１４と切換弁１６との間のセンタバイパス油路２２の圧油の圧力を測定して、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧を測定する役割を有し、得られた吐出圧データは電気信号線２８ａを介してコントローラ２６に送られる。

パイロット圧センサ（パイロット圧検出手段）３０は、操作レバー装置１８の操作レバー１８Ａが操作されることによって切換弁１６のパイロットポート１６ａ、１６ｂに供給されるパイロット圧（操作レバー装置１８から供給されるパイロット圧）を測定する役割を有し、得られたパイロット圧データは電気信号線３０ａを介してコントローラ２６に送られる。

コントローラ２６は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇するか否かを事前に判断し、また、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が現に急上昇しているか否かを判断する。そして、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断した場合、または、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が現に急上昇していると判断した場合、エンジン補器類（冷却ファン５０、ウォーターポンプ５２等）にエンジン１２からの回転駆動力が伝達されないように、電磁クラッチ６０、６２を切る指令を発する。

電磁クラッチ６０、６２が切られると、エンジン１２の主軸１２Ａから回転駆動力が冷却ファン５０、ウォータポンプ５２等のエンジン補器類に伝達されなくなる。これにより、エンジン１２の補器類に加わる負荷が軽減され、その分を可変容量油圧ポンプ１４の駆動に振り向けることができるようになり、図２（Ｂ）の破線Ｃ４に示すように、エンジン１２が可変容量油圧ポンプ１４に入力できるエンジントルクを増大（定格トルクをＴ０からＴ０１に増大）させることができる。このため、操作レバー１８Ａを急操作した場合や、掘削作業中に掘削対象の硬さが急変した場合（例えば、掘削作業中にバケットが岩石や木の根等に接触した場合）に、油圧ポンプ１４の吐出圧（負荷圧）が急上昇しても、エンジン補器類への回転駆動力の供給を停止または減少させることにより、エンジン１２の回転速度を低下させずに、可変容量油圧ポンプ１４に十分なエンジントルクを供給することができる。

コントローラ２６は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇するか否かの事前の判断を次のように行う。

コントローラ２６は、操作レバー装置１８から電気信号線１８ｂを介して送られた電気信号に基づいて操作レバー１８Ａの操作速度および／または操作量を算出し、算出した操作速度および／または操作量がそれぞれの所定の閾値以上となったとき、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断する。

ここで、操作レバー１８Ａの操作速度が所定の閾値以上となったときに、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断する理由は、油圧アクチュエータ２０が外力を受ける方向に操作レバー１８Ａが急操作されると、切換弁１６に供給されるパイロット圧が急上昇して切換弁１６の位置が急速に切り換わり、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧（負荷圧）が急増するので、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断することができるからである。また、操作レバー１８Ａの操作量が所定の閾値以上となったときに、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断する理由は、操作レバー１８Ａの操作が急操作でなくても、操作量が所定の閾値以上であるフル操作の場合、切換弁１６は位置Ａ又はＣに切り換わっており、センタバイパス油路２２（ブリード油路）は全閉されるため、油圧アクチュエータ２０に作用する外部負荷の僅かな変動で可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧（負荷圧）は急上昇するので、可変容量油圧ポンプ１４の出力トルクが、僅かな外部負荷の変動でエンジン１２の定格トルクＴ０を上回ってしまう可能性が大だからである。

なお、操作レバー１８Ａの操作量は、前述のように、操作レバー装置１８に内蔵されたポテンショメータの抵抗値の変化を反映した電気信号や、操作レバー１８Ａが電気レバーの場合に操作レバー１８Ａから発せられる電気信号に基づき検出することができる。したがって、操作レバー装置１８（ポテンショメータ、電気レバー）およびコントローラ２６は、「油圧ポンプの吐出圧の急上昇を事前に検出する吐出圧急上昇事前検出手段」である。

また、全く同様の趣旨で、操作レバー１８Ａの操作に応じて発生するパイロット圧の上昇速度および／またはパイロット圧の値によっても、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇することを事前に検出することが可能であり、パイロット圧センサ３０およびコントローラ２６も、「油圧ポンプの吐出圧の急上昇を事前に検出する吐出圧急上昇事前検出手段」である。

操作レバー１８Ａの操作速度、操作量や、切換弁１６に供給されるパイロット圧の上昇速度、パイロット圧に基づき、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断することにより、フィードフォワード的制御が可能となり、定格トルクをより早いタイミングで上昇させることが可能となり、トルクオーバーをより確実に防止することができる。

また、コントローラ２６は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が現に急上昇しているか否かの判断を次のように行う。

コントローラ２６は、吐出圧センサ２８から送られた吐出圧データに基づいて可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧の上昇速度を算出し、算出した吐出圧の上昇速度が所定の閾値以上となったとき、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇していると判断する。したがって、吐出圧センサ２８およびコントローラ２６は、「油圧ポンプの吐出圧の急上昇を検出する吐出圧急上昇検出手段」である。また、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧の大きさ自体がある程度以上大きくなっているとき（例えば、図２のＰ２以上のとき）は、僅かな負荷変動で可変容量油圧ポンプ１４の出力トルクがエンジン１２の定格トルクＴ０を上回ってしまう可能性が大であるため、実際の吐出圧の上昇速度にかかわらず、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇していると判断する。

なお、ネガティブコントロール制御方式の油圧回路では、切換弁１６が中立位置Ｂから切換位置Ａ、Ｃへの切換量が大きいとネガコン圧は小さくなり、また、中立位置Ｂから切換位置Ａ、Ｃへの切り換えを急速に行うと、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇するとともにネガコン圧は急速に下降するので、ネガコン圧の下降速度に基づいて、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇しているか否かを判断することもできる。したがって、ネガコン圧を検出するネガコン圧センサを、「油圧ポンプの吐出圧の急上昇を検出する吐出圧急上昇検出手段」とすることもできる。

電磁クラッチ６０は、エンジン１２の主軸１２Ａと冷却ファン５０の回転軸５０Ａとの間に設けられ、エンジン１２の主軸１２Ａと回転軸５０Ａとの間の連結・非連結を切り換えて、エンジン１２の主軸１２Ａの回転駆動力を、冷却ファン５０の回転軸５０Ａへ伝達するか否かを切り換える役割を有する。電磁クラッチ６０の連結・非連結の切り換えは、前述のように、電気信号線２６ａを介してコントローラ２６から指令を受けてなされる。ここで、クラッチが「連結」している状態とは、回転駆動力がクラッチを介して伝達される状態のことを意味する。また、電磁クラッチ６０を完全に切断せず、回転駆動力の伝達の程度を減少させるように使用することもできる。

電磁クラッチ６２は、プーリ６８のプーリ軸（図示せず）とウォータポンプ５２の回転軸５２Ａとの間に設けられ、プーリ６８のプーリ軸と回転軸５２Ａとの連結・非連結を切り換える役割を有する。電磁クラッチ６２の連結・非連結の切り換えは、前述のように、電気信号線２６ｂを介してコントローラ２６から指令を受けてなされる。ここで、プーリ６８には、エンジン１２の主軸１２Ａに取り付けられたプーリ６６との間でベルト６４が掛け渡されており、エンジン１２の主軸１２Ａの回転駆動力は、プーリ６６およびベルト６４を介してプーリ６８のプーリ軸に伝達されるので、電磁クラッチ６２は、エンジン１２の主軸１２Ａの回転駆動力を、ウォータポンプ５２の回転軸５２Ａへ伝達するか否かを切り換える役割を有することとなる。また、電磁クラッチ６２を完全に切断せず、回転駆動力の伝達の程度を減少させるように使用することもできる。

したがって、電磁クラッチ６０、６２およびコントローラ２６は、「エンジンの回転駆動力がエンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段」ということができる。ここで、「伝達される程度を制御」には、エンジンの回転駆動力の伝達を完全に行う場合および完全に遮断する場合も含まれる。

以上説明した本発明の実施形態では、切換弁、操作レバー装置、油圧アクチュエータとしては、切換弁１６、操作レバー装置１８、油圧アクチュエータ２０のみを取り上げたが、切換弁、操作レバー装置、油圧アクチュエータは、それぞれ単数でなく複数であっても、本実施形態を適用することができる。

また、吐出圧センサ２８とパイロット圧センサ３０の両方を油圧回路１０に備えさせたが、どちらか一方のみを備えさせるだけでもよい。また、操作レバー装置１８にポテンショメータを内蔵させるか操作レバー１８Ａを電気レバーにして、操作レバー装置１８から電気信号線１８ｂを介して電気信号を送るようにした場合には、吐出圧センサ２８とパイロット圧センサ３０の両方を設けなくてもよい。

次に、上述のように構成された実施形態に係る油圧回路１０の動作および作用について説明する。

前述したように、油圧ショベルが行う作業には様々な作業があり、操作レバー１８Ａを急操作した場合や、掘削作業中に掘削対象の硬さが急変した場合（例えば、掘削作業中にバケットが岩石や木の根等に接触した場合）に、油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇（例えば図２（Ａ）において、吐出圧がＰ０からＰ１にまで急上昇）することがある。

このとき、レギュレータ２４は、油圧ポンプ１４の吐出量をＱ１まで下げようとするが、負荷圧（吐出圧）の上昇速度の方がはるかに速いため、吐出量の減少曲線は図２（Ａ）において２点鎖線で示す曲線Ｃ２のようになり、ポンプトルク曲線は図２（Ａ）において１点鎖線で示す曲線Ｃ３のようになる。この結果、油圧ポンプ１４の出力トルクは一時的にＴ１まで上昇してしまう。

これに対し本実施形態では、コントローラ２６は、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断した場合、または、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇していると判断した場合、エンジン補器類（冷却ファン５０、ウォータポンプ５２等）にエンジン１２からの回転駆動力が伝達されないように、電磁クラッチ６０、６２を切る指令を発する（図示していないエンジン補器類であるオルタネータやエアコン用コンプレッサ等に対してもエンジン１２からの回転駆動力の伝達・非伝達を切り換える電磁クラッチが設けられており、それらの電磁クラッチに対しても、コントローラ２６は切る指令を発する）。これにより、エンジン補器類に入力されていたエンジントルクを可変容量油圧ポンプ１４に入力することが可能となり、エンジン１２が可変容量油圧ポンプ１４に入力できるエンジントルクは、図２（Ｂ）において破線で示すエンジントルク曲線Ｃ４のように上昇する。これにより、油圧ポンプ１４の出力トルクがＴ１まで上昇した場合でも、この出力トルクＴ１が、定格トルク（エンジントルク曲線Ｃ４における定格トルクＴ０１）に達しないようにすることができ、エンジン１２の回転速度を最初の回転速度Ｎ０のまま維持することができる。特に、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇すると事前に判断した場合には、フィードフォワード的制御が可能となり、定格トルクをより早いタイミングで上昇させることが可能となり、トルクオーバーをより確実に防止することができる。

したがって、本実施形態によれば、操作レバー１８Ａを急操作した場合や、掘削作業中に掘削対象の硬さが急変した場合（例えば、掘削作業中にバケットが岩石や木の根等に接触した場合）であっても、作業速度を低下させずに作業を続けることができ、また、エンジン１２の回転速度を最初の回転速度Ｎ０に維持させることができるので、より多くの燃料を噴射してエンジン１２の回転速度を最初の回転速度Ｎ０にもどす必要をなくすことができ、燃費の点でも有利となる。

以上説明した実施形態において、コントローラ２６が発する電磁クラッチ６０、６２を切る指令は、電気信号でなされるのでその指令の伝達は瞬時になされ、また、電磁クラッチ６０、６２を切る動作は電磁クラッチ６０、６２の動力伝達面を僅かでも離せば達成できるので瞬時になすことができる。このため、コントローラ２６が、可変容量油圧ポンプ１４の出力トルクが急上昇していると判断すると、即座に電磁クラッチ６０、６２を切って、エンジン１２が可変容量油圧ポンプ１４に入力できるエンジントルクを図２（Ｂ）のエンジントルク曲線Ｃ４のように即座に上昇させることができる。したがって、本実施形態に係る油圧回路１０を用いることにより、出力トルクＴ１がエンジントルク曲線Ｃ４を上回らない限り、本実施形態に係る油圧回路１０を用いることによりトルクオーバーを十分に防止することが可能となる。

なお、本実施形態では、コントローラ２６が、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧が急上昇していると判断した場合、全てのエンジン補器類について電磁クラッチを切断し、エンジン１２の回転駆動力が全てのエンジン補器類に伝達されないようにしたが、作業内容によっては全てのエンジン補器類について電磁クラッチを切断しなくてもよく、作業内容に応じて電磁クラッチを切断するエンジン補器類を選択するようにしてもよい。また、エンジン補器類によっては電磁クラッチを完全に切断せず、回転駆動力の伝達の程度を減少させるようにしてもよい。

また、エンジン補器類の電磁クラッチ６０、６２を切断している切断継続時間は、可変容量油圧ポンプ１４の出力トルクが一定値（図２のＴmax）を保持するようになるまでの時間Δｔに対応した時間（例えば、可変容量油圧ポンプ１４の吐出圧の上昇速度が所定の別の閾値以下となるまでの時間）であり、短時間である。このため、エンジン補器類の電磁クラッチ６０、６２が切断されてエンジン補器類５０、５２等が停止してもエンジン１２本体への悪影響は全くない。

例えば、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路に好適に用いることができる。

１０…油圧回路
１２…エンジン
１２Ａ…主軸
１４…可変容量油圧ポンプ
１６…切換弁
１８…操作レバー装置
１８Ａ…操作レバー
１８ｂ…電気信号線
２０…油圧アクチュエータ
２２…センタバイパス油路
２４…レギュレータ（吐出量制御手段）
２６…コントローラ
２８…吐出圧センサ（吐出圧検出手段）
３０…パイロット圧センサ（パイロット圧検出手段）
３２…パイロットポンプ
５０…冷却ファン
５２…ウォータポンプ
５０Ａ、５２Ａ…回転軸
６０、６２…電磁クラッチ
６４…ベルト
６６、６８…プーリ

Claims (10)

1. エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧の増加に応じて吐出量を減少させて該油圧ポンプの出力トルクを略一定に維持する吐出量制御手段と、を備えた作業機械の油圧回路において、
   前記油圧ポンプの吐出圧の急上昇を事前に検出する吐出圧急上昇事前検出手段と、
   前記エンジンの回転駆動力が前記エンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段と、を備え、
   前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断したとき、前記エンジンの補器類に伝達される回転駆動力を減少させることを特徴とする作業機械の油圧回路。
2. 請求項１において、更に、
   前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、
   該切換弁を操作する操作レバーと、を備え、
   前記吐出圧急上昇事前検出手段には、前記操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段が含まれ、
   前記操作レバーの操作速度が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
3. 請求項１または２において、更に、
   前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、
   該切換弁を操作する操作レバーと、を備え、
   前記吐出圧急上昇事前検出手段には、前記操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段が含まれ、
   前記操作レバーの操作量が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、更に、
   前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、
   該切換弁にパイロット圧を供給するパイロット圧供給手段と、を備え、
   前記吐出圧急上昇事前検出手段には、前記パイロット圧を検出するパイロット圧検出手段が含まれ、
   前記パイロット圧の上昇速度が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、更に、
   前記作業機械の油圧アクチュエータを駆動する圧油の方向と流量を切り換えるための切換弁と、
   該切換弁にパイロット圧を供給するパイロット圧供給手段と、を備え、
   前記吐出圧急上昇事前検出手段には、前記パイロット圧を検出するパイロット圧検出手段が含まれ、
   前記パイロット圧が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記エンジンの補器類が複数あり、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇すると事前に判断したとき、前記複数の補器類のうちの少なくとも１つの補器類と前記エンジンとの動力伝達を、前記回転駆動力伝達制御手段にて遮断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
7. エンジンで駆動される可変容量油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧の増加に応じて吐出量を減少させて該油圧ポンプの出力トルクを略一定に維持する吐出量制御手段と、を備えた作業機械の油圧回路において、
   前記油圧ポンプの吐出圧の急上昇を検出する吐出圧急上昇検出手段と、
   前記エンジンの回転駆動力が前記エンジンの補器類に伝達される程度を制御する回転駆動力伝達制御手段と、を備え、
   前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断したとき、前記エンジンの補器類に伝達される回転駆動力を減少させることを特徴とする作業機械の油圧回路。
8. 請求項７において、更に、
   前記吐出圧急上昇検出手段には、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段が含まれ、
   前記油圧ポンプの吐出圧の上昇速度が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
9. 請求項７または８において、更に、
   前記吐出圧急上昇検出手段には、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段が含まれ、
   前記油圧ポンプの吐出圧が所定の閾値以上となったとき、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断することを特徴とする作業機械の油圧回路。
10. 請求項７〜９のいずれかにおいて、
    前記エンジンの補器類が複数あり、前記油圧ポンプの吐出圧が急上昇していると判断したとき、前記複数の補器類のうちの少なくとも１つの補器類と前記エンジンとの動力伝達を、前記回転駆動力伝達制御手段にて遮断することを特徴とする作業機械の油圧回路。

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