JPH0566303U - 建設機械の原動機と油圧回路の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建設機械の作業内容に合せて、アクチュエー
タの操作速度を変更し、或いはアクチュエータの作動力
の増減を可能にする。 【構成】 油圧回路１３，１６に可変容量ポンプ１２の
吐出圧を検出するセンサー１４及び電磁比例リリーフ弁
１７を設け、アクチュエータへの流量を変化させる。操
作レバー２０とともに制御装置１５へ接地する。操作レ
バー２０の操作量の変化と、センサー１４の検出値に基
づきアクチュエータの操作速度を速くしたい場合は、制
御部１５から回転数制御装置２１へ指令信号を出力し、
原動機１１の回転数を上昇する。アクチュエータの作動
力を大にしたい場合は、制御部１５からの指令信号によ
り原動機１１の回転数を最大トルク発生点まで減少する
とともに、電磁比例リリーフ弁１７を調整して油圧回路
１３，１６のリリーフ圧を上昇させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は建設機械の油圧回路に関するものであり、特に、原動機により可変 容量ポンプを駆動する油圧回路の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の建設機械は原動機によって可変容量ポンプを駆動し、圧力油を各アクチ ュエータへ圧送して作業を行う。一般的には原動機としてディーゼルエンジンを 使用し、オールスピードカバナで原動機の回転数を調整する。図３はディーゼル エンジンの回転数Ｎと出力トルクＴとの関係を示すグラフであり、ディーゼルエ ンジンの最大トルクＴ_MAX は許容回転数範囲内の略中間位置のＮ_T にある。

【０００３】 一般にアクチュエータの操作速度を速くするには、原動機の回転数を最高回転 数Ｎ_MAX に近づけ、可変容量ポンプの回転数を上昇させて吐出量を増加する。又 、アクチュエータの作動力を大にするには、原動機の最大トルクＴ_MAX が得られ る回転数Ｎ_T 付近に原動機の回転数を低下し、可変容量ポンプのトルクを増加す る。

【０００４】 然し、通常の建設機械の油圧回路に於いては、作業状況に合せてオールスピー ドカバナを調整することはなく、原動機の最高回転数Ｎ_MAX と最大トルクを発生 する回転数Ｎ_T との間に定格回転数Ｎ_E を設定し、定格トルクＴ_E を得るように している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来は、前述したようにオールスピードカバナを一定位置に固定し、定格回転 数Ｎ_T にて原動機を運転しながら可変容量ポンプを駆動している。従って、オペ レータは作業内容に合せて原動機の回転数を調整できないので、原動機の特性と 可変容量ポンプの能力を有効に発揮できない欠陥があった。

【０００６】 そこで、建設機械の作業内容に合せてアクチュエータの操作速度を変更し、又 、アクチュエータの作動力の増減を可能にするために解決すべき技術的課題が生 じてくるのであり、本考案はこの課題を解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記目的を達成するために提案されたものであり、原動機の動力で 駆動される可変容量ポンプを備え、該可変容量ポンプの吐出圧をアクチュエータ へ導出する建設機械の油圧回路に於いて、油圧回路に可変容量ポンプの吐出圧を 検出するセンサーと電磁比例リリーフ弁を設け、原動機に回転数制御部を取り付 け、アクチュエータへの流量を変化させる操作レバーの操作量と前記センサーの 検出値に基づいて、電磁比例リリーフ弁のリリーフ圧を増減させるとともに、回 転数制御部により原動機の回転数を上下動させるような制御部を設けたことを特 徴とする建設機械の原動機と油圧回路の制御装置を提供するものである。

【０００８】

【作用】

アクチュエータの操作速度を速くしたい場合は、操作レバーの操作量の変化と 油圧回路のセンサーの検出値に基づき、制御部から回転数制御部への指令によっ て原動機の回転数を上昇させる。従って、可変容量ポンプの吐出量が増加し、ア クチュエータの操作速度が速くなる。

【０００９】 一方、アクチュエータの作動力を大にしたい場合は、操作レバーの操作量の変 化と油圧回路のセンサーの検出値に基づき、制御部から回転数制御部への指令に よって原動機の回転数を最大トルク発生の回転数まで下降させるとともに、電磁 比例リリーフ圧を増加させる。従って、可変容量ポンプの最大吐出圧が上昇して 、アクチュエータの作動力が大となる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１乃至図３に従って詳述する。図１は建設機械の 油圧回路を示したものであり、ディーゼルエンジン等の原動機１１の動力で可変 容量ポンプ１２が駆動され、該可変容量ポンプ１２から吐出した圧力油は油路１ ３を通ってアクチュエータの操作バルブ（図示せず）へ送られる。油路１３には 可変容量ポンプ１２の吐出圧を検出するセンサー１４を設け、油路１３の油圧は 電気信号として制御部１５へ送られる。油路１３から油路１６を分岐して電磁比 例リリーフ弁１７を設け、前記制御部１５からソレノイド１８へ通電することに より電磁比例リリーフ弁１７のパイロット回路１９の油圧に対するバランスを調 整し、油路１３のリリーフ圧を増減できるように構成する。又、符号２０はアク チュエータの操作レバーであり、操作レバー２０の操作量の変化は電気信号とし て制御部１５へ送られる。尚、符号２１は原動機１１の回転数を上下動させる回 転数制御部である。

【００１１】 次に、可変容量ポンプ１２の吐出量Ｑと吐出圧Ｐは次式で表わされる。

【００１２】

【数１】

【００１３】 従って、可変容量ポンプ１２の最大吐出量Ｑ_MAX と最大吐出圧Ｐ_MAX は次式で 表わされる。

【００１４】

【数２】

【００１５】 ここで、ｑ_H 及びｑ_L は可変容量ポンプ１２の構造により自ずから決定される 定数であり、ポンプの最大吐出量Ｑ_MAX はポンプの回転数Ｎ_P に比例し、ポンプ の最大吐出圧Ｐ_MAX はポンプのトルクＴ_P に比例する。 図２は可変容量ポンプ１２の吐出量Ｑと吐出圧Ｐの関係を示したグラフであり 、ポンプ１回転当りの吐出量が最大のとき（ｑ_H ）にポンプの吐出圧が最小Ｐ₁ となり、レギュレータを調整して可変容量ポンプ１２の吐出圧Ｐを上昇させてい くのに伴い吐出量Ｑが減少し、ポンプの吐出圧が最大Ｐ₂ となったときにポンプ １回転当りの吐出量が最小（ｑ_L ）となる。

【００１６】 図３は、前述したとおり、原動機１１の回転数Ｎと原動機のトルクＴの関係を 示したグラフであり、原動機１１の出力Ｗ（ｋｗ）は次式で表わされる。

【００１７】

【数３】

【００１８】 ここで、ポンプ１回転当りの吐出量ｑを一定とすれば、（１式）よりポンプの 吐出量はｑ×Ｎ_P となり、ポンプの回転数Ｎ_P と原動機の回転数Ｎとは等しいの で、

【００１９】

【数４】

【００２０】 となり、ポンプの吐出圧Ｐは原動機のトルクＴ又はポンプのトルクＴ_P に比例す る。 従って、図３に於いてすでに説明したように、原動機の回転数Ｎを予め設定し た定格回転数Ｎ_E より上昇すれば、原動機のトルクＴは定格トルクＴ_E より減少 してＴ_S となり、ポンプのトルクＴ_P も低下する。ここで、ポンプ１回転当りの 最大吐出量ｑ_H が変わらなければ、図２に示すように、ポンプの吐出圧はＰ₁ か ら更に低下してＰ₃ となる。そして、原動機の回転数Ｎ_E が上昇したことからポ ンプの回転数Ｎ_P も同時に上昇し（∵Ｎ_E ＝Ｎ_P ）、（１式）から可変容量ポン プ１２の最大吐出量Ｑ_MAX が上昇してアクチュエータの操作速度が速くなる。

【００２１】 一方、図３に示した原動機の回転数Ｎを定格回転数Ｎ_E より下降して回転数Ｎ _T にすれば、原動機のトルクは最大トルクＴ_MAX になり、ポンプのトルクＴ_P も 上昇する。ここで、ポンプ１回転当りの最小吐出量ｑ_L が変わらなければ図２に 示すように、ポンプの吐出圧Ｐ₂ から更に上昇してＰ₄ となる。即ち、エンジン の回転数Ｎを低下してポンプのトルクＴ_P を上昇させることにより、（２式）か ら可変容量ポンプ１２の最大吐出圧Ｐ_MAX が上昇し、アクチュエータの作動力を 大にすることができる。

【００２２】 上記原理に基づき、以下に述べるように制御部１５にて油圧回路を制御する。 先ず、アクチュエータの操作レバー２０をフルストロークまで操作しているにも 拘わらず、負荷トルクがポンプの定格トルクＴ_P 以下である場合は、図１に示し た制御部１５から回転数制御部２１へ電気信号を出力し、センサー１４にて油圧 を検出しつつ、負荷トルクが原動機のトルクＴ_E を超えない範囲で原動機１１の 回転数Ｎを上昇させる。これにより、前述したように可変容量ポンプ１２の最大 吐出量Ｑ_MAX が上昇し、アクチュエータの操作速度が速くなる。

【００２３】 又、アクチュエータの操作レバー２０をフルストロークしているときに、負荷 圧力が従来のポンプの最大吐出圧Ｐ_MAX （＝Ｐ₂ ）に達している場合は、図１に 示した制御部１５から回転数制御部２１へ電気信号を出力し、センサー１４にて 油圧を検出しつつ、原動機１１の回転数Ｎを下降して最大トルクＴ_MAX を発生す る回転数Ｎ_T にして、原動機のトルクＴ_E 並びにポンプのトルクＴ_P を上昇する 。そして、制御部１５からソレノイド１８への通電電圧を上昇して電磁比例リリ ーフ弁のリリーフ圧を上昇させる。これにより、油圧回路の最大圧力Ｐ_MAX が上 昇し、アクチュエータの作動力が極めて大となる。

【００２４】 尚、この考案は、この考案の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことがで き、そして、この考案が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２５】

【考案の効果】

この考案は上記一実施例に詳述したように、操作レバーの操作量の変化と油圧 回路のセンサーの検出値に基づき、アクチュエータの操作速度を速くしたい場合 には、原動機の回転数を上昇して可変容量ポンプの吐出量を増加する。一方、ア クチュエータの作動力を大にしたい場合は、原動機の回転数を最大トルク発生点 まで下降して可変容量ポンプのトルクを上昇させるとともに、電磁比例リリーフ 弁を調整してリリーフ圧を高くする。

【００２６】 斯くして、建設機械の作業内容に合わせて、原動機及び可変容量ポンプの能力 を有効に利用でき、作業効率の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す建設機械の油圧回路
図。

【図２】可変容量ポンプの吐出量と吐出圧の関係を示す
グラフ。

【図３】原動機の回転数とトルクの関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１１ 原動機 １２ 可変容量ポンプ １４ センサー １５ 制御部 １７ 電磁比例リリーフ弁 ２０ 操作レバー ２１ 回転数制御部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機の動力で駆動される可変容量ポン
   プを備え、該可変容量ポンプの吐出圧をアクチュエータ
   へ導出する建設機械の油圧回路に於いて、油圧回路に可
   変容量ポンプの吐出圧を検出するセンサーと電磁比例リ
   リーフ弁を設け、原動機に回転数制御部を取り付け、ア
   クチュエータへの流量を変化させる操作レバーの操作量
   と前記センサーの検出値に基づいて、電磁比例リリーフ
   弁のリリーフ圧を増減させるとともに、回転数制御部に
   より原動機の回転数を上下動させるような制御部を設け
   たことを特徴とする建設機械の原動機と油圧回路の制御
   装置。