JPH0968169A

JPH0968169A - 建設機械の油圧駆動装置

Info

Publication number: JPH0968169A
Application number: JP7223389A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Narita; 和義成田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】アイドル状態から復帰するときに、ポンプ吸収
トルクを小さくしエンジン回転数をすばやく増大するこ
とができる建設機械の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】アイドリング状態からの復帰時、オートア
イドルスイッチ１１ＯＮのまま操作手段９を操作し、パ
イロットスイッチ１２がＯＮになりオートアイドル制御
部１ａでの目標回転数Ｎ₁が大きな回転数Ｎ₁₁に復帰す
るので、最小値選択部１ｃでスロットル制御部１ｂの目
標回転数Ｎ₂が選択されエンジン２回転数は通常に復帰
する。そして傾転角切換信号Ｓ₃がＯＦＦになり、馬力
制御部５ｂでは通常のテーブルで目標傾転角θ₂を設定
し最小値選択部５ｃでθ₂とポジコン制御部５ａのθ₁と
の最小値が選択され、目標傾転角は通常の馬力制御・ポ
ジコン制御による設定に復帰する。このとき傾転角切換
信号は、復帰時から所定時間Ｔ_uが経過後にＯＦＦにな
るので、エンジン回転数が十分に大きくなり通常の目標
回転数Ｎ₂に等しくなった後にポンプ傾転角を通常の目
標傾転角に増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンの
回転数をスロットルレバーからの目標値で決定する建設
機械の油圧駆動装置に係わり、特に、その目標値を、例
えばオートアイドルスイッチで他の指令値に切り換える
ことにより、燃料消費・騒音・振動を低減する建設機械
の油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の建設機械の油圧駆動装置
を図９〜図１１により説明する。油圧駆動装置全体の油
圧回路図を図９に示す。図９において、油圧駆動装置
は、いわゆる電子制御型のエンジン１０２と、エンジン
１０２内に設けられエンジン１０２の回転数を制御する
回転数制御装置１０３と、このエンジン１０２によって
駆動される可変容量型の油圧ポンプ１０４と、この可変
容量型の油圧ポンプ１０４の傾転角を決定する傾転角設
定装置１０５と、この傾転角設定装置１０５で決定され
た値になるように油圧ポンプ１０４の容量（傾転角）を
調整するレギュレータ１１５と、油圧ポンプ１０４から
送り出される圧油によって駆動されるアクチュエータ１
０６と、アクチュエータ１０６の駆動により動作する負
荷１０７と、油圧ポンプ１０４から吐出される圧油の方
向と流量を制御するパイロット式の方向切換弁１０８
と、その方向切換弁１０８の切換方向を制御する操作手
段１０９と、傾転角設定装置１０５に油圧ポンプ傾転角
切換信号を送信するとともに回転数制御装置１０３にエ
ンジン回転数指令値を送る回転数設定装置１０１と、エ
ンジン回転数を操作するためのエンジン回転数操作手
段、例えばスロットルレバー１１３と、エンジン回転数
をアイドリング回転数に制限する制限状態及びこの制限
を行わない通常状態の切り換えを行う切換手段、例えば
オートアイドルスイッチ１１１及びパイロットスイッチ
１１２と、方向制御弁１０８を操作するパイロット圧の
うち最大のものを選択してパイロットスイッチ１１２へ
と導くシャトル弁１１０とを備えている。

【０００３】傾転角設定装置１０５及び回転数設定装置
１０１の制御機能の詳細を表すブロック図を図１０に示
す。図１０において、傾転角設定装置１０５は、操作手
段９からのパイロット圧信号のうち最大のものが導かれ
るポジコン制御部１０５ａと、油圧ポンプ４の自己吐出
圧信号が導かれる馬力制御部１０５ｂとを備えている。
ポジコン制御部１０５ａは図示するようなテーブルに基
づいて最大パイロット圧Ｐ₁にほぼ比例した目標流量と
なる目標傾転角を算出し、馬力制御部１０５ｂは図示す
るようなテーブルに基づいて油圧ポンプ１０４の吐出圧
Ｐ₂にほぼ反比例した目標流量となる目標傾転角を算出
する。なおこのとき、馬力制御部１０５ｂのテーブルは
後述する傾転角切換信号によって切り換えられるように
なっており、図中実線が傾転角切換信号がオフのとき、
破線が傾転角切換信号がオンのときに対応している。す
なわち、傾転角切換信号がオンの時には油圧ポンプの吸
収トルクが小さくなるようになっている。そしてこれら
２つの目標傾転角のうち小さい方が最小値選択部１０５
ｃで選択され、最終的な傾転角指令値としてレギュレー
タ１１５に出力される。

【０００４】一方、回転数設定装置１０１は、オートア
イドルスイッチ１１１からの信号及びパイロットスイッ
チ１１２からの信号が入力されるオートアイドル制御部
１０１ａと、スロットルレバー１１３からのスロットル
信号Ｖが入力されるスロットル制御部１０１ｂとを備え
ている。

【０００５】オートアイドル制御部１０１ａにおける制
御詳細を表す図を図１１に示す。図１１において、オー
トアイドル制御部１０１ａは、オートアイドルスイッチ
１１１からの信号Ｓ₁がオンの状態でパイロットスイッ
チ１１２からの信号Ｓ₂がオフになると、ある定められ
た時間Ｔ_eだけ遅らせて、エンジン目標回転数Ｎ₂を所定
のアイドリング回転数に落とす。そしてこのときに傾転
角切換信号Ｓ₃も同時にオンに切り換わり、傾転角設定
装置１０５の馬力制御部１０５ｂの目標流量が図１０中
破線で示される状態に切り換わる。これらにより、油圧
ポンプ１０４の吸収トルクが小さくなり、エンジン１０
２の負荷が軽くなるので、オートアイドル時にエンジン
回転数が必要以上に下がることを防止する。そして、パ
イロットスイッチ１１２が再びオンになると傾転角切換
信号Ｓ₃はオフに直ちに復帰し、エンジン目標回転数Ｎ₁
ももとの回転数に直ちに復帰するようになっている。

【０００６】図１０に戻り、スロットル制御部１０１ｂ
は、図示するようなテーブルに基づいてスロットルレバ
ー１１３からのスロットル信号Ｖにほぼ比例したエンジ
ン目標回転数Ｎ₂を算出する。そして、エンジン目標回
転数Ｎ₁，Ｎ₂のうち小さい方が最小値選択部１０１ｃで
選択され、最終的なエンジン回転数指令値として回転数
制御装置１０３に出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、以下の課題が存在する。すなわ
ち、アイドル状態からパイロットスイッチ１１２が再び
オンになった場合、オートアイドル制御部１０１ａにお
いて、上記したようにエンジン目標回転数Ｎ₁は直ちに
もとの値に復帰する。しかし、このＮ₁が最小値選択部
１０１ｃで選択されてエンジン回転数指令値として回転
数制御装置１０３へ出力されたとしても、この時に実際
のエンジン回転数は応答に時間がかかり、すぐには追従
しない。これに対して、傾転角切換信号により、馬力制
御部１０５ｂにおいて目標流量Ｑ₂（破線で示されたも
の）に応じた目標傾転角が最小値選択部１０５ｃで選択
され傾転角指令値としてレギュレータ１１５に出力され
るときには、油圧ポンプ１０４の傾転角の応答は比較的
早く、迅速にもとの値に復帰する。

【０００８】よってすなわち、アイドル状態から通常
の状態に復帰する際においてパイロットスイッチ１１２
がオフからオンになった直後には、エンジン回転数が十
分大きくなっていないうちに油圧ポンプ１０４の傾転角
のみが大きくなることとなる場合がある。これにより、
油圧ポンプ１０４の吸収トルクが大きくなり、エンジン
１０２の回転数が上がりにくくなって排気に黒煙が多く
なったり、燃料消費量が多くなったり、あるいは騒音や
振動が増大するおそれがある。

【０００９】本発明の目的は、アイドル状態から通常の
状態に復帰するときに、油圧ポンプの吸収トルクを小さ
くしエンジン回転数をすばやく増大することができる建
設機械の油圧駆動装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、エンジンと、このエンジンによっ
て駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポン
プから吐出される圧油によって駆動するアクチュエータ
と、前記油圧ポンプから前記アクチュエータに供給され
る圧油の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁
のストローク量を制御する切換弁操作手段と、前記エン
ジンの回転数をアイドリング回転数に制限する制限状態
及びこの制限を行わない通常状態の切り換えを行う切換
手段と、この切換手段が通常状態に切り換えられている
ときに前記エンジンの第１の目標回転数を演算する第１
の目標回転数演算手段、及び前記切換手段が制限状態に
切り換えられているときに前記第１の目標回転数よりも
小さい値である第２の目標回転数を演算する第２の目標
回転数演算手段を備えたエンジン回転数設定手段と、こ
のエンジン回転数設定手段で設定された前記第１及び第
２の目標回転数に応じて前記エンジンの回転数を制御す
るエンジン制御手段と、前記切換手段が通常状態に切り
換えられているときに前記油圧ポンプの入力トルクを前
記エンジンの出力トルク以下に制限する前記油圧ポンプ
の第１の目標押しのけ容積を演算する第１の目標押しの
け容積演算手段、及び前記切換手段が制限状態に切り換
えられているときに前記油圧ポンプの低吐出圧領域で前
記第１の目標押しのけ容積よりも小さい値となる第２の
目標押しのけ容積を演算する第２の目標押しのけ容積演
算手段を備えた押しのけ容積設定手段と、この押しのけ
容積設定手段で設定された前記第１及び第２の目標押し
のけ容積に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御
するポンプ制御手段とを有する建設機械の油圧駆動装置
において、前記押しのけ容積設定手段は、前記切換手段
が制限状態から通常状態に切り換えられたときには、そ
の切り換えられたときから所定の時間遅れを経た後に、
前記第２の目標押しのけ容積の設定状態から第１の目標
押しのけ容積の設定状態に移行することを特徴とする建
設機械の油圧駆動装置が提供される。

【００１１】好ましくは、前記建設機械の油圧駆動装置
において、前記切換手段は、前記切換弁操作手段の操作
状態・非操作状態を検出する操作状態検出手段と、エン
ジン回転数をアイドリング回転数に切り換え可能とする
ためのオートアイドルスイッチとを備えており、前記オ
ートアイドルスイッチがＯＮでかつ前記操作状態検出手
段で切換弁操作手段の非操作状態が検出されたときに
は、前記エンジンの回転数を前記アイドリング回転数に
制限し、前記オートアイドルスイッチがＯＦＦであると
き、及び前記オートアイドルスイッチがＯＮでかつ前記
操作状態検出手段で前記切換弁操作手段の操作状態が検
出されたときには、前記エンジンの回転数に前記制限を
解除することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置が提
供される。

【００１２】また好ましくは、前記建設機械の油圧駆動
装置において、前記エンジンの回転数を操作するための
回転数操作手段と、この回転数操作手段の操作量を検出
する回転数操作量検出手段とをさらに有し、かつ、前記
エンジン回転数設定手段は、前記回転数操作量検出手段
で検出された操作量に応じて前記エンジンの第３の目標
回転数を演算する第３の目標回転数演算手段と、前記第
１〜第３の目標回転数のうち最小のものを選択して前記
エンジン制御手段に出力する最小目標回転数選択手段と
をさらに備えていることを特徴とする建設機械の油圧駆
動装置が提供される。

【００１３】また好ましくは、前記建設機械の油圧駆動
装置において、前記切換弁操作手段の操作量を検出する
切換弁操作量検出手段をさらに有し、かつ、前記押しの
け容積設定手段は、前記切換弁操作量検出手段で検出さ
れた操作量に応じて前記油圧ポンプの第３の目標押しの
け容積を演算する第３の目標押しのけ容積演算手段と、
前記第１〜第３の目標押しのけ容積のうち最小のものを
選択して前記ポンプ制御手段に出力する最小押しのけ容
積選択手段とをさらに備えていることを特徴とする建設
機械の油圧駆動装置が提供される。

【００１４】すなわち、このような構成において、オペ
レータが比較的長期間作業を行わない場合には、切換手
段を、エンジンをアイドリング回転数に制限するための
制限状態に切り換える。つまり例えば、切換弁操作手段
を操作することなく、エンジン回転数をアイドリング回
転数に切り換え可能とするためのオートアイドルスイッ
チをＯＮにする。このとき、方向切換弁のストローク量
を制御する切換弁操作手段の非操作状態が操作状態検出
手段で検出されていることから、エンジン回転数設定手
段に備えられた第２の目標回転数演算手段で、アイドリ
ング回転数に対応した比較的小さな第２の目標回転数が
演算される。そして、エンジン制御手段ではこの第２の
目標回転数に応じてエンジンの回転数を制御し、これに
よって、エンジンの回転数はこれに追従しアイドリング
回転数に低下する。そしてこのとき同時に、押しのけ容
積設定手段に備えられた第２の目標押しのけ容積演算手
段で低吐出圧領域で比較的小さい値となる第２の目標押
しのけ容積が演算され、ポンプ制御手段ではこの第２の
目標押しのけ容積に応じて油圧ポンプの押しのけ容積を
制御し、これによって油圧ポンプの容量はこれに追従し
て小容量となる。

【００１５】この状態から、オペレータが作業を再開す
る場合には、切換手段を制限状態から通常状態に切り換
える。つまり例えば、切換弁操作手段を操作して方向切
換弁をストロークさせ圧油をアクチュエータに供給すれ
ば、このときの切換弁操作手段の操作状態が操作状態検
出手段で検出されることから、エンジン回転数設定手段
に備えられた第１の目標回転数演算手段で第２の目標回
転数より大きな第１の目標回転数が演算される。オペレ
ータがオートアイドルスイッチをＯＦＦにしてもよい。
この場合も同様である。そしてエンジン制御手段ではこ
の第１の目標回転数に応じてエンジンの回転数を制御
し、エンジンの回転数はこれに追従してアイドリング回
転数から通常の回転数に復帰する。一方このとき、押し
のけ容積設定手段に備えられた第１の目標押しのけ容積
演算手段において油圧ポンプの入力トルクをエンジンの
出力トルク以下に制限するような第１の目標押しのけ容
積が演算され、ポンプ制御手段ではこの第１の目標押し
のけ容積に応じて油圧ポンプの押しのけ容積を制御し、
油圧ポンプの容量はこれに追従して小容量から通常容量
へと復帰する。このような復帰時においては、押しのけ
容積設定手段は、第２の目標押しのけ容積を設定する状
態から第１の目標押しのけ容積を設定する状態へと移行
することになる。ここにおいて、通常、エンジン制御手
段による制御における実際のエンジン回転数の応答は比
較的遅く、ポンプ制御手段による制御における実際のポ
ンプ押しのけ容積の応答よりも、追従のために長い時間
を要する。本発明の構成においては、この応答時間の差
に対応し、目標押しのけ容積設定手段は、切換手段が制
限状態から通常状態に切り換えられると同時に第２の目
標押しのけ容積の設定状態から第１の目標押しのけ容積
の設定状態へと移行するのでなく、切換手段が制限状態
から通常状態に切り換えられたときから所定の時間遅れ
が経過した後に、第１の目標押しのけ容積の設定状態へ
と移行する。よって、エンジンの回転数が十分に大きく
なって第１の目標回転数にほぼ等しくなった後に、油圧
ポンプの押しのけ容積を第１の目標押しのけ容積へと増
大させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図３により説明する。本実施形態による建設機械の油圧
駆動装置の油圧回路図を図１に示す。

【００１７】図１において、油圧駆動装置は、いわゆる
電子制御型のエンジン２と、エンジン２内に設けられエ
ンジン２の回転数を制御する回転数制御装置２３と、こ
のエンジン２によって駆動される可変容量型の油圧ポン
プ４及びパイロット圧を発生させる補助ポンプ１７と、
油圧ポンプ４の容量（傾転角）を調整するいわゆる電子
式のレギュレータ２４と、油圧ポンプ４から送り出され
る圧油によって駆動されるアクチュエータ６と、アクチ
ュエータ６の駆動により動作する負荷７と、油圧ポンプ
４から吐出される圧油の方向と流量とを制御するパイロ
ット式の方向切換弁８と、その方向切換弁８の切換方向
を制御する操作手段９と、エンジン２の回転数を操作す
るための回転数操作手段、例えばスロットルレバー１３
と、エンジン回転数をアイドリング回転数に制限する制
限状態及びこの制限を行わない通常状態の切り換えを行
う切換手段、例えばオートアイドルスイッチ１１及びパ
イロットスイッチ１２と、方向制御弁８を操作するパイ
ロット圧のうち最大のものを選択してパイロットスイッ
チ１２へと導くシャトル弁１０と、油圧ポンプ４の吐出
圧を検出し対応する検出信号をコントローラ２９に出力
する吐出圧センサ２５と、シャトル弁１０からの最大パ
イロット圧を検出し対応する検出信号をコントローラ２
９に出力する操作圧センサ２６とを備えている。

【００１８】コントローラ２９の制御機能の詳細を表す
ブロック図を図２に示す。図２において、コントローラ
２９は、油圧ポンプ４の目標押しのけ容積（目標傾転
角）を演算しレギュレータ２４へ出力する傾転角設定部
５と、エンジン２の目標回転数を演算し回転数制御装置
２３へ出力する回転数設定部１とから構成されている。
傾転角設定部５は、操作手段９からのパイロット圧信号
のうち最大のものが導かれるポジコン制御部５ａと、油
圧ポンプ４の自己吐出圧信号が導かれる馬力制御部５ｂ
とを備えている。ポジコン制御部５ａは図示するような
テーブルに基づいて最大パイロット圧Ｐ₁にほぼ比例し
た目標流量Ｑ₁となる目標傾転角θ₁を算出し、馬力制御
部５ｂは図示するようなテーブルに基づいて油圧ポンプ
４の吐出圧Ｐ₂にほぼ反比例した目標流量Ｑ₂となる目標
傾転角θ₂を算出する。なおこのとき、馬力制御部５ｂ
のテーブルは後述する傾転角切換信号によって切り換え
られるようになっており、図中実線が傾転角切換信号が
オフのとき、破線が傾転角切換信号がオンのときに対応
している。すなわち、傾転角切換信号がオンの時には油
圧ポンプの吸収トルクが小さくなるように切り換えられ
る。そしてこれら２つの目標傾転角θ₁，θ₂のうち小さ
い方が最小値選択部５ｃで選択され、最終的な傾転角指
令値としてレギュレータ２４に出力される。

【００１９】一方、回転数設定部１は、オートアイドル
スイッチ１１からの信号及びパイロットスイッチ１２か
らの信号が入力されるオートアイドル制御部１ａと、ス
ロットルレバー１３からのスロットル信号が入力される
スロットル制御部１ｂとを備えている。

【００２０】オートアイドル制御部１ａにおける制御詳
細を表す図を図３に示す。図３において、オートアイド
ル制御部１ａは、オートアイドルスイッチ１１からの信
号Ｓ₁がオンの状態でパイロットスイッチ１２からの信
号Ｓ₂がオフになると、所定時間Ｔ_eだけ遅らせて、エン
ジン目標回転数Ｎ₁を所定のアイドリング回転数Ｎ₁₀に
落とす。これは、オートアイドルスイッチ１１がＯＮの
ままオペレータが操作中に、中立位置を挟んで逆方向に
操作レバーを動かす場合等、ある短い瞬間だけ操作量が
ゼロとなって過渡的にパイロットスイッチ１２がＯＦＦ
になる場合があり、このような場合の誤動作を防止する
ためである。そしてまたこのとき傾転角切換信号Ｓ
₃も、所定時間Ｔ_d（但しＴ_d＜Ｔ_e）だけ遅らせてオンに
切り換わり、傾転角設定部５の馬力制御部５ｂの目標流
量が前述したような図２中破線で示される状態に切り換
わる。これにより、油圧ポンプ４の吸収トルクが小さく
なり、エンジン２の負荷が軽くなるので、オートアイド
ル時にエンジン回転数が必要以上に下がることを防止す
ることができる。そして、パイロットスイッチ１２が再
びオンになると、エンジン目標回転数Ｎ₁がもとの回転
数に直ちに復帰する一方で、傾転角切換信号Ｓ₃は所定
時間Ｔ_u経過後にオフに復帰するようになっている。

【００２１】図２に戻り、スロットル制御部１ｂは、図
示するようなテーブルに基づいてスロットルレバー１３
からのスロットル信号Ｖにほぼ比例したエンジン目標回
転数Ｎ₂を算出する。そして、エンジン目標回転数Ｎ₁，
Ｎ₂のうち小さい方が最小値選択部１ｃで選択され、最
終的なエンジン回転数指令値として回転数制御装置２３
に出力される。

【００２２】本実施形態の動作及び作用を以下に説明す
る。上記構成において、オートアイドルスイッチ１１を
ＯＮにして、オペレータが比較的長期間作業を行わない
場合には、操作手段９を中立位置にする。このとき、操
作手段９の非操作状態によってシャトル弁１０を介して
接続されたパイロットスイッチ１２がＯＦＦになる。こ
れにより、コントローラ２９の回転数設定部１に備えら
れたオートアイドル制御部１ａで、目標回転数Ｎ₁が比
較的小さなアイドリング回転数Ｎ₁₀に設定される。この
ときスロットル制御部１ｂにおいても、図２に示すテー
ブルに基づき、目標回転数Ｎ₂がスロットル信号Ｖに対
応した回転数に設定されるが、最小値選択部１ｃでこれ
らＮ₁₀，Ｎ₂のうちの小さい方が最終的な目標回転数で
ある指令値として選択され、これに応じて回転数制御装
置２３でエンジン２の回転数が制御される。よって、ス
ロットルレバー１３が比較的高い回転数に設定してあっ
たとしても、エンジン２の回転数はアイドリング回転数
Ｎ₁₀になるまで低下する。一方このとき、オートアイド
ル制御部１ａから押しのけ容積設定部５の馬力制御部５
ｂに出力される傾転角切換信号Ｓ₃がＯＮになる。馬力
制御部５ｂでは、これに応じて、図２に示す実線のテー
ブルに代えて、低吐出圧領域で比較的小さい値となる破
線のテーブルを用い、そのときの吐出圧Ｐ₂に応じた目
標傾転角θ₂を設定する。このときポジコン制御部５ａ
においても、図２に示すテーブルに基づき、目標傾転角
θ₁が、パイロット圧信号Ｐ₁＝０に対応した目標流量Ｑ
₁₀になるような目標傾転角θ₁₀に設定され、最小値選択
部５ｃでこれらθ₂，θ₁₀のうちの小さい方が最終的な
目標傾転角である指令値として選択され、これに応じて
レギュレータ２４で油圧ポンプ４の傾転角が制御され
る。よって、θ₁₀が比較的高い傾転角に設定してあった
としても、油圧ポンプ４の傾転角は馬力制御部５ｂのテ
ーブル中破線で表される特性線に基づく所定の小さい傾
転角に低下する。

【００２３】このようなアイドリング状態から、オペレ
ータが作業を再開する場合には、例えば、操作手段９を
操作して方向切換弁８をストロークさせ圧油をアクチュ
エータ６に供給する。すると、このときの最大パイロッ
ト圧がシャトル弁１０を介して導かれ、パイロットスイ
ッチ１２がＯＮになる。これにより、オートアイドル制
御部１ａで設定される目標回転数Ｎ₁が、アイドリング
回転数Ｎ₁₀から比較的大きな回転数Ｎ₁₁に復帰する。オ
ペレータが操作手段９を操作する代わりにオートアイド
ルスイッチ１１をＯＦＦにしてもよい。この場合も同様
である。これにより、最小値選択部１ｃでは常にスロッ
トル制御部１ｂからの目標回転数Ｎ₂が指令値として選
択され、回転数制御装置２３ではこのスロットル信号Ｖ
に対応した目標回転数Ｎ₂に応じてエンジン２の回転数
を制御するようになる。そして、エンジン２の回転数は
これに追従してアイドリング回転数から通常の回転数に
復帰する。一方このとき、オートアイドル１ａから馬力
制御部５ｂに出力されている傾転角切換信号Ｓ₃がＯＦ
Ｆになる。馬力制御部５ｂではこれに対応して、図２に
示す破線のテーブルから実線のテーブルを再び用いて、
そのときの吐出圧Ｐ₂に応じて油圧ポンプ４の入力トル
クをエンジン２の出力トルク以下に制限するような目標
傾転角θ₂を設定する。このときポジコン制御部５ａに
おいても、図２に示すテーブルに基づき、パイロット圧
信号Ｐ₁に対応した目標流量Ｑ₁になるような目標傾転角
θ₁が設定され、最小値選択部５ｃでこれらθ₂，θ₁の
うちの小さい方が最終的な目標傾転角である指令値とし
て選択される。すなわち、ポンプ目標傾転角の設定は、
アイドリング状態の制限から解放され、通常の馬力制御
及びポジコン制御による設定に復帰する。そして、この
指令値に応じてレギュレータ２４で油圧ポンプ４の傾転
角が制御され、油圧ポンプ４の容量はこれに追従して小
容量から通常容量へと復帰する。

【００２４】ここで、上記したように、アイドリング状
態から通常状態への復帰時においては、馬力制御部５ｂ
は、図２中のテーブルで破線で示すような低吐出圧領域
で比較的小さな傾転角を設定する状態から、実線で示す
ような通常の傾転角を設定する状態へと移行することに
なる。ここにおいて、通常、回転数制御装置２３で制御
されるときの実際のエンジン２の回転数の応答は比較的
遅く、レギュレータ２４で制御されるときの実際の油圧
ポンプ４の押しのけ容積の応答よりも、追従のために長
い時間を要する。本実施形態の油圧駆動装置において
は、この応答時間の差に対応し、馬力制御部５ｂのテー
ブルを切り換える傾転角切換信号は、オペレータが制限
状態から通常状態に復帰させる（操作手段９を操作する
若しくはオートアイドルスイッチ１１をＯＦＦにする）
と同時にＯＮからＯＦＦに復帰するのでなく、復帰の時
から所定時間Ｔ_uが経過した後にＯＦＦになる（図３参
照）。よって、エンジン２の回転数が十分に大きくなっ
て通常状態の目標回転数Ｎ₂にほぼ等しくなった後に、
油圧ポンプ４の傾転角を通常時の目標傾転角に増大させ
ることができる。したがって、通常状態に復帰すると同
時に傾転角切換信号がＯＦＦになり傾転角が増大してい
た従来のように、エンジン２の回転数が十分上がりきら
ないうちに油圧ポンプ４の傾転角が先に増大して吸収ト
ルクが大きくなってしまうことがなく、すなわち油圧ポ
ンプ４の吸収トルクが小さい状態でエンジン２の回転数
をすばやく増大させることができる。よって、エンジン
２の排気に黒煙が多くなったり、燃料消費量・騒音・振
動が増大したりするのを防止することができる。

【００２５】なお、上記第１の実施形態においては、コ
ントローラ２９の傾転角制御部５では、馬力制御部５ｂ
で行う馬力制御と、ポジコン制御部５ａで行うポジコン
制御とを組み合わせたが、これに限られず、ポジコン制
御に代えてネガコン制御等を行っても良い。この場合も
同様の効果を得る。

【００２６】本発明の第２の実施形態を図４及び図５に
より説明する。本実施形態は、油圧式レギュレータを用
いる場合の実施形態である。第１の実施形態と同等の部
材には同一の符号を付す。本実施形態による建設機械の
油圧駆動装置の油圧回路図を図４に示す。図４におい
て、本実施形態が第１の実施形態と異なる主要な点は、
電子式のレギュレータ２４及びコントローラ２９内の傾
転角設定部５の機能を併せ持つ、いわゆる油圧式の傾転
角制御装置２０５が設けられていることである。すなわ
ち傾転角制御装置２０５は、公知の構成であり特に詳細
は図示しないが、電磁比例弁２１９を介したパイロット
ポンプ１７からの圧油が導かれるとともにシャトル弁１
０を介した最大操作圧及び油圧ポンプ４の吐出圧が導か
れ、これによって第１の実施形態の図２で示した傾転角
設定部５に備えられたポジコン制御部５ａ、馬力制御部
５ｂ、及び最小値選択部５ｃの機能を果たすようになっ
ている。また、これに応じて吐出圧センサ２５及び操作
圧センサ２６は省略されている。また、これに応じる形
でコントローラ２２８の制御内容が第１の実施形態のコ
ントローラ２９と若干異なっている。この詳細を表すブ
ロック図を図５に示す。図５において、コントローラ２
２８の制御機能は、図２に示した第１の実施形態のコン
トローラ２９の回転数設定部１の機能と類似したものと
なっている。すなわち、コントローラ２２８は、オート
アイドル制御部１ａとスロットル制御部１ｂとを備えて
おり、オートアイドル制御部１ａは、オートアイドルス
イッチ１１からの信号Ｓ₁がオンの状態でパイロットス
イッチ１２からの信号Ｓ₂がオフになると、所定時間Ｔ_e
だけ遅らせて、エンジン目標回転数Ｎ₁を所定のアイド
リング回転数に落とす。そしてまたこのとき、傾転角切
換信号に相当する傾転角切換用駆動信号Ｓ₄が電磁比例
弁２１９に出力されるが、この駆動信号Ｓ₄が所定時間
Ｔ_d（但しＴ_d＜Ｔ_e）だけ遅れてオン状態に切り換わ
り、電磁比例弁２１９で油圧信号に変換されて傾転角制
御装置２０５に送信される。一方スロットル制御部１ｂ
は、図示するようなテーブルに基づいてスロットルレバ
ー１３からのスロットル信号Ｖにほぼ比例したエンジン
目標回転数Ｎ₂を算出し、Ｎ₁，Ｎ₂のうち小さい方が最
小値選択部１ｃで選択され、最終的なエンジン回転数指
令値として回転数制御装置２３に出力される。

【００２７】その他の構成及び動作は、第１の実施形態
とほぼ同様である。本実施形態によっても、第１の実施
形態と同様の効果を得る。

【００２８】本発明の第３の実施形態を図６により説明
する。本実施形態は、エンジン外に設けたステッピング
モータを用いてエンジンの回転数を調整する場合の実施
形態である。第１及び第２の実施形態と同等の部材には
同一の符号を付す。本実施形態による建設機械の油圧駆
動装置の油圧回路図を図６に示す。図６において、本実
施形態が第２の実施形態と異なる主要な点は、エンジン
３０２がいわゆる電子制御型でなく、エンジン３０２内
に備えられたガバナレバー３２０を、ケーブル３１４を
介してエンジン３０２外のステッピングモータ３２２で
駆動し所定角度に変位させることによって回転数が制御
されることと、これに応じる形で、コントローラ３２７
からのエンジン回転数指令値を示す信号は、ステッピン
グモータ３２２に入力されることである。

【００２９】その他の構成及び動作は、第２の実施形態
とほぼ同様である。本実施形態によっても、第１及び第
２の実施形態と同様の効果を得る。

【００３０】本発明の第４の実施形態を図７により説明
する。本実施形態は、手動レバーによりエンジンの回転
数を調整する場合の実施形態である。第１〜第３の実施
形態と同等の部材には同一の符号を付す。本実施形態に
よる建設機械の油圧駆動装置の油圧回路図を図７に示
す。図７において、本実施形態が第３の実施形態と異な
る主要な点は、エンジン４０２において、ガバナレバー
３２０にスプリング４１６を介してガバナ駆動用リンク
４２１が接続されており、このガバナ駆動用リンク４２
１にケーブル３１４を介してスロットルレバー４１３が
連結されていることと、ガバナレバー３２０を駆動する
ために備えられた油圧シリンダ４１５に補助ポンプ１７
からの圧油を制御しつつ供給するための電磁比例弁４１
８が設けられていることである。

【００３１】また、これに応じる形でコントローラ４０
１の制御内容が異なっている。この詳細を表す図を図８
に示す。図８において、コントローラ４０１の制御機能
は、図３に示した第１の実施形態のオートアイドル制御
部１ａの機能と類似したものとなっている。すなわち、
コントローラ４０１は、オートアイドルスイッチ１１か
らの信号Ｓ₁がオンの状態でパイロットスイッチ１２か
らの信号Ｓ₂がオフになると、所定時間Ｔ_eだけ遅らせ
て、エンジン目標回転数Ｎ₁を所定のアイドリング回転
数に落とすように、電磁比例弁４１８に目標回転数指示
用駆動信号Ｓ₅を出力する。そしてまたこのとき、電磁
比例弁２１９に出力される傾転角切換用駆動信号Ｓ₄が
所定時間Ｔ_d（但しＴ_d＜Ｔ_e）だけ遅れてオン状態に切
り換わり、電磁比例弁２１９で油圧信号に変換されて傾
転角制御装置２０５に送信される。

【００３２】ここで、エンジン４０２における目標回転
数の選択・設定は以下のようになる。すなわち、スロッ
トルレバー４１３、ガバナレバー３２０、ガバナ駆動用
リンク４２１はすべて、図中Ａ方向がエンジン２の回転
数の増大方向、Ｂ方向がエンジン回転数の減少方向とな
っている。エンジン２の回転数は、最終的にはガバナレ
バー３２０の変位角度によって決定されるが、このガバ
ナレバー３２０を、油圧シリンダ４１５側からと、スプ
リング４１６・ガバナ駆動用リンク４２１・ケーブル３
１４を介したスロットルレバー４１３側からの両方から
駆動可能であることから、それぞれの目標回転数の指示
がどのように選択されるかが重要となる。

【００３３】（１）スロットルレバー４１３による目標
回転数＜油圧シリンダ４１５による目標回転数の場合すなわち、この場合は、油圧シリンダ４１５が伸長して
ガバナレバー３２０を図示Ａ方向に変位させる力より
も、スロットルレバー４１３によるＡ方向変位の力の方
が大きいので、後者の力のみによって、ガバナレバー３
２０はガバナ駆動用リンク４２１とともに大きくＡ方向
に変位し、エンジン４０２は、スロットルレバー４１３
による目標回転数となる。（２）油圧シリンダ４１５による目標回転数＜スロット
ルレバー４１３による目標回転数の場合すなわち、この場合は、スロットルレバー４１３が引っ
張ってガバナレバー３２０を図示Ａ方向に変位させる力
よりも、油圧シリンダ４１５が伸長してＡ方向に変位さ
せる力の方が大きいので、スプリング４１６をたわませ
つつ、ガバナレバー３２０はガバナ駆動用リンク４２１
よりも大きくＡ方向に変位する。したがって、エンジン
４０２は、油圧シリンダ４１５による目標回転数とな
る。

【００３４】上記（１）（２）より、結局、エンジン４
０２の回転数は、油圧シリンダ４１５による目標回転数
とスロットルレバー４１３による目標回転数とのうち、
小さい方になるように調整されることから、第２の実施
形態の図５中に示した最小値選択部１ｃの機能を果たし
ていることがわかる。その他の構成及び動作は、第３の
実施形態とほぼ同様である。本実施形態によっても、第
１〜第３の実施形態と同様の効果を得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、目標押しのけ容積設定
手段は、切換手段が制限状態から通常状態に切り換えら
れると同時に第２の目標押しのけ容積の設定状態から第
１の目標押しのけ容積の設定状態へと移行するのでな
く、切換手段が制限状態から通常状態に切り換えられた
ときから所定の時間遅れが経過した後に、第１の目標押
しのけ容積の設定状態へと移行する。よって、エンジン
の回転数が十分に大きくなって第１の目標回転数にほぼ
等しくなった後に、油圧ポンプの押しのけ容積を第１の
目標押しのけ容積へと増大させることができる。したが
って、切換手段が通常状態に切り換えられると同時に押
しのけ容積設定手段が第１の目標押しのけ容積設定状態
へと移行していた従来のように、エンジン回転数が十分
上がりきらないうちにポンプ押しのけ容積が先に増大し
て吸収トルクが大きくなってしまうことがなく、油圧ポ
ンプの吸収トルクが小さい状態でエンジン回転数を増大
させることができる。よって、エンジンの回転数が上が
りにくくなって排気に黒煙が多くなったり、燃料消費量
・騒音・振動が増大したりするのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による建設機械の油圧
駆動装置の油圧回路図である。

【図２】図１に示されたコントローラの制御機能の詳細
を表すブロック図である。

【図３】図２に示されたオートアイドル制御部における
制御詳細を表す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による建設機械の油圧
駆動装置の油圧回路図である。

【図５】図４に示されたコントローラの制御機能の詳細
を表すブロック図である。

【図６】本発明の第３の実施形態による建設機械の油圧
駆動装置の油圧回路図である。

【図７】本発明の第４の実施形態による建設機械の油圧
駆動装置の油圧回路図である。

【図８】図４に示されたコントローラの制御機能の詳細
を表す図である。

【図９】従来技術による建設機械の油圧駆動装置の油圧
回路図である。

【図１０】図９に示された傾転角設定装置及び回転数設
定装置の制御機能の詳細を表すブロック図である。

【図１１】図１０に示されたオートアイドル制御部にお
ける制御詳細を表す図である。

【符号の説明】

１回転数設定部（エンジン回転数設定手
段）２エンジン４油圧ポンプ５傾転角設定部（押しのけ容積設定手
段）６アクチュエータ７負荷８方向切換弁９操作手段１０シャトル弁１１オートアイドルスイッチ（切換手
段）１２パイロットスイッチ（切換手段）１３スロットルレバー（回転数操作手
段）１７補助ポンプ２３回転数制御装置（エンジン制御手
段）２４レギュレータ（ポンプ制御手段）２５吐出圧センサ２６操作圧センサ２９コントローラ２０５傾転角制御装置２１９電磁比例弁２２８コントローラ３０２エンジン３１４ケーブル３２０ガバナレバー３２２ステッピングモータ３２７コントローラ４０１コントローラ４０２エンジン４１３スロットルレバー４１５油圧シリンダ４１６スプリング４１８電磁比例弁４２１ガバナ駆動用リンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１５Ｂ 11/00 Ｆ１５Ｂ 11/00 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、このエンジンによって駆動
される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから
吐出される圧油によって駆動するアクチュエータと、前
記油圧ポンプから前記アクチュエータに供給される圧油
の流れを制御する方向切換弁と、この方向切換弁のスト
ローク量を制御する切換弁操作手段と、前記エンジンの
回転数をアイドリング回転数に制限する制限状態及びこ
の制限を行わない通常状態の切り換えを行う切換手段
と、この切換手段が通常状態に切り換えられているとき
に前記エンジンの第１の目標回転数を演算する第１の目
標回転数演算手段、及び前記切換手段が制限状態に切り
換えられているときに前記第１の目標回転数よりも小さ
い値である第２の目標回転数を演算する第２の目標回転
数演算手段を備えたエンジン回転数設定手段と、このエ
ンジン回転数設定手段で設定された前記第１及び第２の
目標回転数に応じて前記エンジンの回転数を制御するエ
ンジン制御手段と、前記切換手段が通常状態に切り換え
られているときに前記油圧ポンプの入力トルクを前記エ
ンジンの出力トルク以下に制限する前記油圧ポンプの第
１の目標押しのけ容積を演算する第１の目標押しのけ容
積演算手段、及び前記切換手段が制限状態に切り換えら
れているときに前記油圧ポンプの低吐出圧領域で前記第
１の目標押しのけ容積よりも小さい値となる第２の目標
押しのけ容積を演算する第２の目標押しのけ容積演算手
段を備えた押しのけ容積設定手段と、この押しのけ容積
設定手段で設定された前記第１及び第２の目標押しのけ
容積に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御する
ポンプ制御手段とを有する建設機械の油圧駆動装置にお
いて、前記押しのけ容積設定手段は、前記切換手段が制限状態
から通常状態に切り換えられたときには、その切り換え
られたときから所定の時間遅れを経た後に、前記第２の
目標押しのけ容積の設定状態から第１の目標押しのけ容
積の設定状態に移行することを特徴とする建設機械の油
圧駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置
において、前記切換手段は、前記切換弁操作手段の操作
状態・非操作状態を検出する操作状態検出手段と、エン
ジン回転数をアイドリング回転数に切り換え可能とする
ためのオートアイドルスイッチとを備えており、前記オ
ートアイドルスイッチがＯＮでかつ前記操作状態検出手
段で切換弁操作手段の非操作状態が検出されたときに
は、前記エンジンの回転数を前記アイドリング回転数に
制限し、前記オートアイドルスイッチがＯＦＦであると
き、及び前記オートアイドルスイッチがＯＮでかつ前記
操作状態検出手段で前記切換弁操作手段の操作状態が検
出されたときには、前記エンジンの回転数に前記制限を
解除することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置
において、前記エンジンの回転数を操作するための回転
数操作手段と、この回転数操作手段の操作量を検出する
回転数操作量検出手段とをさらに有し、かつ、前記エン
ジン回転数設定手段は、前記回転数操作量検出手段で検
出された操作量に応じて前記エンジンの第３の目標回転
数を演算する第３の目標回転数演算手段と、前記第１〜
第３の目標回転数のうち最小のものを選択して前記エン
ジン制御手段に出力する最小目標回転数選択手段とをさ
らに備えていることを特徴とする建設機械の油圧駆動装
置。
【請求項４】請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置
において、前記切換弁操作手段の操作量を検出する切換
弁操作量検出手段をさらに有し、かつ、前記押しのけ容
積設定手段は、前記切換弁操作量検出手段で検出された
操作量に応じて前記油圧ポンプの第３の目標押しのけ容
積を演算する第３の目標押しのけ容積演算手段と、前記
第１〜第３の目標押しのけ容積のうち最小のものを選択
して前記ポンプ制御手段に出力する最小押しのけ容積選
択手段とをさらに備えていることを特徴とする建設機械
の油圧駆動装置。