JPH07180576A - 油圧式作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原動機の回転数を下げて使用しても作業効率
を高く維持できる油圧式作業機を提供する。 【構成】 モード切換スイッチ１５により通常モードを
選択したときは、エンジン１の回転数をガバナレバー１
３の位置に応じた値に維持するとともに、電磁弁１０を
Ａ位置に切換えて油圧ポンプ２の吐出圧をレギュレータ
８の最大容積制限シリンダ９に導き、油圧ポンプ３，４
の押除け容積の調整範囲の最大値を比較的小さく設定す
る。モード切換スイッチ１５により低騒音モードを選択
したときは、エンジン１の最高回転数を、ガバナレバー
１３で設定可能なエンジン回転数の最高値よりも低い値
に制限するとともに、電磁弁１３をＢ位置に切換えて最
大容積制限シリンダ９で設定される油圧ポンプ３，４の
押除け容積の最大値を通常モードよりも大きい値に変更
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧式クローラクレー
ン、油圧式ホイールクレーン、ラフテレクレーンなどの
油圧式作業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の原動機の出力軸
に可変容量形油圧ポンプを接続し、作業時には原動機の
回転数を最高許容回転数に維持しつつ油圧ポンプの負荷
に応じて押除け容積を増減させる定馬力制御の油圧式作
業機が知られている。この種の作業機では、原動機が最
高許容回転数で回転しても油圧ポンプの吐出量がそれに
接続される作業機回路の許容流量を越えないように油圧
ポンプの押除け容積の最大値を制限する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】夜間作業や市街地での
作業のように騒音が問題となる場合、上述した作業機で
は原動機の回転数を下げて作業を行なう必要がある。と
ころが、原動機回転数の設定値とは無関係に油圧ポンプ
の押除け容積の調整範囲の最大値を一定としているの
で、原動機の回転数を下げると油圧ポンプの最大吐出量
も減少し、油圧ポンプの吐出油で駆動される作業機の動
作速度が遅くなって作業効率が悪化する。

【０００４】本発明の目的は、原動機の回転数を下げて
使用しても作業効率を高く維持できる油圧式作業機を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、請求項１の発明は、原動機１に駆
動される可変容量形の油圧ポンプ３，４と、油圧ポンプ
３，４の押除け容積を調整する押除け容積調整手段８
と、押除け容積調整手段８による押除け容積の調整範囲
の最大値を制限する押除け容積制限手段９と、原動機１
の最高回転数を制限する回転数制限手段１２とを備えた
油圧式作業機に適用される。そして、第１の作業モード
と第２の作業モードとのいずれかを選択する選択手段１
５と、第２の作業モードが選択されたとき回転数制限手
段１２で制限される原動機１の最高回転数を第１の作業
モード選択時よりも低い値に変更する最高回転数変更手
段１２と、第２の作業モードが選択されたとき押除け容
積制限手段９で制限される押除け容積の最大値を第１の
作業モード選択時よりも大きい値に変更する最大押除け
容積変更手段１０，１２とを設けて上述した目的を達成
する。請求項２の発明では、油圧ポンプ３，４の最大吐
出量が第１の作業モード選択時と第２の作業モード選択
時とで等しくなるように、最高回転数変更手段１２およ
び最大押除け容積変更手段１０，１２の変更量を設定し
た。

【０００６】

【作用】第２の作業モードが選択されると原動機１の最
高回転数が第１の作業モード選択時よりも低い値に制限
されて騒音が低減される。このとき油圧ポンプ３，４の
押除け容積の調整範囲の最大値が第１の作業モード選択
時よりも大きな値に変更され、原動機１の回転数の低下
に伴う油圧ポンプ３，４の最大吐出量の低下が相殺され
る。請求項２の発明では、作業モードおよび低騒音モー
ドの双方で油圧ポンプ３，４の最大吐出量が等しいの
で、油圧ポンプ３，４の吐出油で駆動される作業機の最
高動作速度が一定に保たれる。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施
例を説明する。図１は本実施例の作業機の油圧回路を示
すもので、１はエンジン、２はエンジン１の出力軸１ａ
と連結された固定容量形の油圧ポンプ、３および４は出
力軸１ａとギア列５を介して連結された可変容量形の油
圧ポンプ、６はエンジン１の回転数を増減させる不図示
のガバナの駆動モータ、７は駆動モータ６とエンジン１
のガバナレバー１ｂとを連結するプッシュプルケーブ
ル、８は油圧ポンプ３，４のレギュレータである。レギ
ュレータ８は不図示のサーボシリンダを内蔵し、ポンプ
吐出圧およびパイロット圧に基づいて油圧ポンプ３，４
の押除け容積を増減してポンプ入力をトルク一定制御す
る。レギュレータ８には油圧ポンプ３，４の押除け容積
の調整範囲の最大値を制限する最大容積制限シリンダ９
が取付けられている。最大容積制限シリンダ９には電磁
弁１０の切換位置に応じて油圧ポンプ２の吐出圧力また
はタンク１１の圧力が駆動圧力として導かれる。レギュ
レータ８は、最大容積制限シリンダ９の駆動圧力が高い
ほど油圧ポンプ３，４の押除け容積の調整範囲の最大値
が小さくなるように構成される。なお、油圧ポンプ２〜
４、ギア列５およびレギュレータ８は共通のハウジング
Ｈ内に一体に収容され、ハウジングＨはエンジン１に直
接取付けられている。油圧ポンプ３，４の吐出油は各種
作業機の油圧アクチュエータ（例えばブーム俯仰用のウ
インチや下部走行体のクローラを駆動する油圧モータ）
に導かれる。

【０００９】１２はマイクロコンピュータおよびその周
辺部品から構成される制御装置であり、ガバナレバー１
３の回転停止位置に応じた信号を出力するポテンショメ
ータ１４と、作業機の運転席に設けられたモード切換ス
イッチ１５と、ギア列５を構成する歯車の通過歯数を検
出してエンジン１の回転数に対応した信号を出力する回
転数センサ１６が接続されている。制御装置１２は所定
の制御プログラムに基づいて作業機各部の動作を制御す
るが、本実施例の特徴部分としては上述したポテンショ
メータ１４、モード切換スイッチ１５および回転数セン
サ１６の出力信号に基づいて電磁弁１０および駆動モー
タ６を図２および図３に示す手順にしたがって制御す
る。なお、ガバナレバー１３は作業機の運転席に設けら
れ、作業時のエンジン回転数の設定値を指示するために
オペレータが操作する周知のものである。モード切換ス
イッチ１５はレバー式の２位置切換スイッチで、切換位
置に応じて通常モードと低騒音モードのいずれかを示す
信号を出力する。

【００１０】モード切換スイッチ１５が操作されると制
御装置１２は図２に示すモード設定処理を開始する。ス
テップＳ１ではモード切換スイッチ１５の出力信号に基
づいて現在低騒音モードが選択されているか否か判定す
る。低騒音モードと判定したときはステップＳ２へ進
み、電磁弁１０のソレノイドを励磁して電磁弁１０をＢ
位置に切換える。続くステップＳ３ではエンジン１のカ
ットオフ回転数の設定フラグに１をセットしてモード設
定処理を終了する。ステップＳ１で低騒音モードでない
と判定したときはステップＳ４に進み、電磁弁１０のソ
レノイドの励磁を解除して電磁弁１０をＡ位置に切換え
る。続くステップＳ５ではエンジン１のカットオフ回転
数の設定フラグを０にリセットする。

【００１１】図３は制御装置１２によるエンジン１の回
転数の制御手順を示すものである。制御装置１２は所定
の制御周期が到来する毎に図示の処理を実行して駆動モ
ータ６の動作を制御する。最初のステップＳ１１ではポ
テンショメータ１４および回転数センサ１５の出力信号
によりガバナレバー１３で設定されたエンジン回転数お
よび現在のエンジン回転数を読み込む。次のステップＳ
１２ではカットオフ回転数の設定フラグに１がセットさ
れているか否かを判定する。設定フラグ１がセットされ
ていないときにはステップＳ１３へ進み、現在のエンジ
ン回転数がガバナレバー１３によるエンジン回転数の設
定値に一致するようにガバナ駆動モータ６を駆動する。
ステップＳ１２で設定フラグ１がセットされているとき
はステップＳ１４へ進み、ガバナレバー１３によるエン
ジン回転数の設定値がカットオフ回転数以上か否かを判
定する。カットオフ回転数はエンジン１の最高許容回転
数よりも低い値であり、予め制御装置１２に与えられて
いる。

【００１２】ステップＳ１４でエンジン回転数の設定値
がカットオフ回転数以上と判定したときはステップＳ１
５へ進み、現在の回転数がカットオフ回転数と一致する
ようにガバナ駆動モータ６を駆動する。一方、エンジン
回転数の設定値がカットオフ回転数未満と判定したとき
はステップＳ１３へ進む。

【００１３】本実施例によれば、モード切換スイッチ１
５により通常モードおよび低騒音モードのいずれを選択
するかによって油圧ポンプ３，４の押除け容積の調整範
囲の最大値およびエンジン１の最高回転数が以下の通り
制御される。 （１）油圧ポンプ３，４の押除け容積 通常モード選択時にはステップＳ４の処理で電磁弁１０
がＡ位置となり、油圧ポンプ２の吐出圧がレギュレータ
８の最大容積制限シリンダ９に導かれる。一方、低騒音
モード選択時にはステップＳ２の処理で電磁弁１０がＢ
位置となり、最大容積制限シリンダ９の駆動圧がタンク
圧に等しくなる。既述のように最大容積制限シリンダ９
の駆動圧が高いほど油圧ポンプ３，４の押除け容積の調
整範囲の最大値が小さくなるから、通常モード選択時よ
りも低騒音モード選択時の方が最大容積制限シリンダ９
で制限される油圧ポンプ３，４の押除け容積の最大値が
大きくなる。

【００１４】（２）エンジン回転数 通常モード選択時にはステップＳ５の処理でカットオフ
回転数設定フラグが０にリセットされ、ステップＳ１
２，Ｓ１３の処理によりエンジン１の回転数がガバナレ
バー１３による設定値通りに制御される。したがって、
エンジン１の最高回転数はガバナレバー１３で設定可能
な回転数の最大値に等しい。一方、低騒音モード選択時
にはステップＳ３の処理でカットオフ回転数設定フラグ
１がセットされるので、ガバナレバー１３による回転数
の設定値がカットオフ回転数以上になったときステップ
Ｓ１４，Ｓ１５の処理によりエンジン１の回転数がカッ
トオフ回転数に固定される。したがって、低騒音モード
ではエンジン１の最高回転数が通常モードよりも低くな
る。

【００１５】以上から明らかなように、本実施例では低
騒音モードの選択によりエンジン１の最高回転数が通常
モードよりも低い値に変更されると同時に油圧ポンプ
３，４の押除け容積の最大値が通常モードよりも大きい
値に変更されるので、騒音の低減を図りつつエンジン最
高回転数の低下に伴う油圧ポンプ３，４の最大吐出量の
低下を抑制し、油圧ポンプ３，４の吐出油で駆動される
油圧アクチュエータの最高速度の低下を防止して作業効
率を高く維持できる。

【００１６】図４は通常モードおよび低騒音モードにお
いてエンジン１を最高回転数で回転させたときの油圧ポ
ンプ３，４の吐出圧力Ｐと吐出量Ｑとの関係を示すもの
である。通常モードおよび低騒音モードのいずれの場合
でも、油圧ポンプ３，４と接続された回路の最高圧力Ｐ
maxと油圧ポンプ３，４の吐出圧力Ｐとが等しいとき油
圧ポンプ３，４の押除け容積がレギュレータ８による調
整範囲の最小値となる。吐出圧力ＰがＰmaxよりも低下
すると油圧ポンプ３，４の押除け容積が増加し、それに
応じて吐出量Ｑが増加する。押除け容積がレギュレータ
８による調整範囲の最大値まで達すると最大吐出量Ｑma
xが得られる。最大吐出量Ｑmaxは、無負荷状態での作業
機速度を大きくして作業効率を高めるため、油圧ポンプ
３，４の吐出油で駆動される油圧アクチュエータの動作
速度が許容最高速度を越えない範囲で可能な限り高く設
定される。

【００１７】通常モードと低騒音モードとで油圧ポンプ
３，４の押除け容積の最大値が等しいと仮定した場合に
は、低騒音モードにおける最大吐出量が両モードでのエ
ンジン１の最高回転数の差に相当する量ΔＱだけ減少し
てＱｐとなり、油圧アクチュエータの動作速度が遅くな
る。本実施例では、低騒音モードでの押除け容積の最大
値を通常モード時のそれよりも大きい値に変更するた
め、その変更量に相当する量だけ低騒音モード時の最大
吐出量がＱｐよりも大きくなる。通常モードでのエンジ
ン１の最高回転数をＮ1、最大押除け容積をｑ1、低騒音
モードでのカットオフ回転数をＮ2（＜Ｎ1）、最大押除
け容積をｑ2としたとき、

【数１】ｑ2＝ｑ1・Ｎ1／Ｎ2 に設定すれば、作業モードおよび低騒音モードの最大吐
出量を等しくＱmaxとし、油圧ポンプ３，４の吐出油で
駆動される油圧アクチュエータの最高速度を一定に保つ
ことができる。この場合には、無負荷状態でモードを問
わず作業機が全く同じ速度で駆動され、作業効率の低下
が最小限に止められる。

【００１８】本実施例では２基の可変容量形の油圧ポン
プ３，４の押除け容積を共通のレギュレータ８で制御す
る場合を示したが、本発明は単独の可変容量形油圧ポン
プを用いる場合、複数の油圧ポンプに対して互いに別の
レギュレータを用いる場合にも適用できる。モード切換
スイッチ１５はレバー式に限らず、押釦式スイッチなど
種々変更できる。低騒音モードを選択したときのエンジ
ン１のカットオフ回転数を調整する調整器を設けてもよ
い。この場合にはカットオフ回転数の設定値に応じて押
除け容積の最大値の変更量も調整するとよい。

【００１９】以上の実施例では、エンジン１が原動機
を、油圧ポンプ３，４が可変容量形油圧ポンプを、レギ
ュレータ８が押除け容積調整手段を、最大容積制限シリ
ンダ９が押除け容積制限手段を、モード切換スイッチ１
５が選択手段を、制御装置１２が回転数制限手段および
最高回転数変更手段を、電磁弁１０および制御装置１２
が最大押除け容積変更手段を構成し、通常モードが第１
の作業モード、低騒音モードが第２の作業モードに相当
する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第２の作業モードが選択されると原動機の最高回転数が
第１の作業モード選択時よりも小さい値に制限されると
ともに油圧ポンプの押除け容積の調整範囲の最大値が第
１の作業モード選択時よりも大きな値に変更されるの
で、第１の作業モードでは原動機の最高回転数をなるべ
く高く設定して原動機の出力を有効に利用する一方、第
２の作業モードでは原動機の回転数を下げて騒音を低減
しつつ油圧ポンプの吐出油で駆動される作業機の動作速
度の低下を防止して作業効率を高く維持できる。請求項
２の発明では、作業モードを問わず油圧ポンプの最大吐
出量が一定となるので、油圧ポンプの吐出油で駆動され
る作業機の最高動作速度が一定に保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図。

【図２】図１の制御装置でのモード設定処理を示すフロ
ーチャート。

【図３】図１の制御装置でのエンジン回転数の設定処理
を示すフローチャート。

【図４】図１の作業機の通常モードおよび低騒音モード
における油圧ポンプの吐出圧力と吐出量との関係を示す
図。

【符号の説明】

１ エンジン ３，４ 可変容量形の油圧ポンプ ６ ガバナ駆動モータ ８ レギュレータ ９ 最大容積制限シリンダ １０ 電磁弁 １２ 制御装置 １３ ガバナレバー １５ モード切換スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機に駆動される可変容量形の油圧ポ
   ンプと、 前記油圧ポンプの押除け容積を調整する押除け容積調整
   手段と、 前記押除け容積調整手段による押除け容積の調整範囲の
   最大値を制限する押除け容積制限手段と、 前記原動機の最高回転数を制限する回転数制限手段とを
   備えた油圧式作業機において、 第１の作業モードと第２の作業モードとのいずれかを選
   択する選択手段と、 前記第２の作業モードが選択されたとき、前記回転数制
   限手段で制限される前記原動機の最高回転数を前記第１
   の作業モード選択時よりも低い値に変更する最高回転数
   変更手段と、 前記第２の作業モードが選択されたとき、前記押除け容
   積制限手段で制限される押除け容積の最大値を前記第１
   の作業モード選択時よりも大きい値に変更する最大押除
   け容積変更手段とを設けたことを特徴とする油圧式作業
   機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧式作業機において、 前記油圧ポンプの最大吐出量が前記第１の作業モード選
   択時と前記第２の作業モード選択時とで等しくなるよう
   に、前記最高回転数変更手段および前記最大押除け容積
   変更手段の変更量を設定したことを特徴とする油圧式作
   業機。