JPH1088621A - 掘削作業機の油圧制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ガバナー機構を具備したエンジンを搭載
した掘削作業機において、作業モードに従って、エンジ
ンの出力特性曲線を異ならせて、『軽負荷モード』と
『通常モード』と『重負荷モード』とした場合に、圧力
−流量制御線図も、上記の各モードに合わせて、異なる
圧力−流量制御線図をそれぞれ用意させることにより、
作業モードにあった、油圧ポンプの圧力−流量制御線図
を設定することで、エンジンの出力制御を行い易くす
る。 【解決手段】 掘削作業機に、定馬力制御を行う可変容
量ポンプを載置した構成において、エンジンの出力特性
を、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
ド』と異なるものを設け、該３つのモードに合致させる
油圧ポンプの圧力−流量制御線図を、それぞれ設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ガバナー機構を
具備したエンジンを搭載した掘削作業機における、作業
機用の油圧ポンプの圧力−流量制御線図に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から掘削作業機の作業機を駆動する
油圧ポンプの圧力−流量制御線図を制御する技術は公知
とされているのである。例えば、特開昭６２−１６０３
３３号公報や、特公昭６２−３８４９８号公報や、特開
平３−１４７９３６号公報に記載の技術の如くである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電子ガバナ
ー機構を具備したエンジンを搭載した掘削作業機におい
て、作業モードに従って、エンジンの出力特性曲線を異
ならせて、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負
荷モード』とした場合に、圧力−流量制御線図も、上記
の各モードに合わせて、異なる圧力−流量制御線図をそ
れぞれ用意させることにより、作業モードにあった、油
圧ポンプの圧力−流量制御線図を設定することで、エン
ジンの出力制御を行い易くしたものである。また、作業
モードに合わせた圧力−流量制御線図のモードを選択す
ることで、作業性能の向上を図り、省エネルギーを行う
ものある。また、油圧ポンプの斜板の制御を、外部バイ
ロット圧ＰＥ・ＰＦにより行うので、制御の変更や調整
を容易にしたものである。

【０００４】そして、エンジンの出力特性曲線は、『軽
負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モード』の３
モードであるが、油圧ポンプの圧力−流量制御線図の方
は、『軽負荷モード』と『軽負荷モード＋増速走行』と
『通常モード』と『通常モード＋増速走行』と『重負荷
モード』の５モードとしたものである。そして『軽負荷
モード＋増速走行』と『通常モード＋増速走行』の場合
には、コントロールバルブＣＶのメインリリーフ圧を、
約２０％昇圧するものである。また、油圧ポンプの圧力
−流量制御線図を約１０％シフトアップするのである。
これにより、増速走行に必要な圧油の流量と圧力を供給
可能とするものである。

【０００５】また、『軽負荷モード』の圧力−流量制御
線図は、『通常モード』の圧力−流量制御線図を、平行
方向にシフトダウンした構成としたものである。『重負
荷モード』の圧力−流量制御線図は、『通常モード』の
圧力−流量制御線図を平行方向にシフトアップした構成
としたものであり、『通常モード＋増速走行』の圧力−
流量制御線図と同じ構成としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。請求項１においては、掘削作業機
に、定馬力制御を行う可変容量ポンプを載置した構成に
おいて、エンジンの出力特性を、『軽負荷モード』と
『通常モード』と『重負荷モード』と異なるものを設
け、該３つのモードに合致させる油圧ポンプの圧力−流
量制御線図を、それぞれ設定したものである。

【０００７】請求項２においては、掘削作業機に、定馬
力制御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、
エンジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モー
ド』と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つの
モードに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図を
それぞれ設定し、更に、『軽負荷モード』と『通常モー
ド』であり、かつ『増速走行』をする時のモードを別に
付加したものである。

【０００８】請求項３においては、掘削作業機に、定馬
力制御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、
エンジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モー
ド』と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つの
モードに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図を
それぞれ設定し、『軽負荷モード』の圧力−流量制御線
図は、『通常モード』の圧力−流量制御線図に対して、
最大圧力は同じとして、全体的に平行移動してシフトダ
ウンした線図としたものである。

【０００９】請求項４においては、掘削作業機に、定馬
力制御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、
エンジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モー
ド』と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つの
モードに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図を
それぞれ設定し、『重負荷モード』の圧力−流量制御線
図は、『通常モード』の圧力−流量制御線図に対して、
最大流量は同じとして、最大圧力を高くし、全体的に平
行移動してシフトアップした線図としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を説明す
る。図１はバックホー等の掘削作業機の全体図、図２は
本発明の電子ガバナーＧ付エンジンの出力特性曲線の基
本曲線を示す図面、図３は『軽負荷モード』と『通常モ
ード』と『重負荷モード』の各モードにおける出力特性
曲線と圧力−流量制御線図を示す図面、図４はシフトア
ップバルブＶＵとシフトダウンバルブＶＤの配置を示す
油圧回路図、図５においては、『軽負荷モード』と『軽
負荷モード＋増速走行』の場合の圧力−流量制御線図を
図示している。図６においては、『通常モード』と『通
常モード＋増速走行』の圧力−流量制御線図を図示して
いる。図７においては、『重負荷モード』の圧力−流量
制御線図を図示している。図８は『通常モード＋増速走
行』と『重負荷モード』における圧力−流量制御線図の
変化を示す図面、図９は出力特性曲線に対するリリーフ
昇圧による負荷トルクの変化を示す図面である。

【００１１】図１においては、作業機としてのバックホ
ーを図示しており、該バックホーはブーム１とアーム２
とバケット３により作業を行い、ブーム１を回動するブ
ームシリンダ１ｓと、アーム２を回動するアームシリン
ダ２ｓと、バケット３を回動するバケットシリンダ３ｓ
が介装されている。図２と図３において、各モードの出
力特性曲線について説明する。『軽負荷モード』は、エ
ンジンの最高回転数の上限設定値を低くし、エンジン馬
力の設定は『通常モード』の馬力設定のままとしながら
も、エンジンのトルク曲線は、『通常モード』の負荷ト
ルク線よりも低い設定で、軽負荷作業時の負荷トルク曲
線上で移行させ、軽負荷として設定されたトルクを越え
る負荷が、エンジンに掛かった場合には『通常モード』
のトルク線上を移行させ、任意の無負荷回転数より負荷
が加わって行く際には、設定された回転数を一定に保つ
アイソクロナス制御を行い、或る負荷率を越えた場合に
は、回転数を或る設定値だけアップさせる逆ドループ制
御を行うエンジン出力特性を具備させたものである。

【００１２】『軽負荷モード』においては、最高回転数
を無負荷時は１５００回転とし、負荷が掛かると逆ドル
ープ制御して、１７００回転まで増加可能としている。
そして、トルク曲線は『軽負荷モード』様に定格トルク
の８．７〜８．９程度に設定している。しかし、負荷が
掛かると、アイソクロナス制御で回転数は落ちずにトル
クは増加するように構成している。『軽負荷モード』の
出力特性においては、『軽負荷モード』の出力特性曲線
は別に設けられているが、『通常モード』の出力特性曲
線が陰に隠れた状態で存在しているのである。

【００１３】『通常モード』は、オペレータが設定出来
る回転数の上限は、無負荷時の最高回転数ａとし、該無
負荷最高回転数に設定されている状態で、エンジンに対
する負荷が上昇するにつれて、回転数を落とすことな
く、任意の負荷ポイントまで負荷に比例して回転数をａ
＋αまで上昇させ、更に負荷が増加すると、定格点まで
回転数を低下させることなく、ａ＋α維持させ、全負荷
回転域において、無負荷時より負荷が増加しても回転数
を低下させずに設定回転数を維持するアイソクロナス制
御とし、低回転位置では、無負荷回転数より負荷が増加
する際に、アイソクロナス制御を行い、更にある負荷率
を越えると或る一定値だけ回転数をアップする逆ドルー
プ制御をする出力特性を具備させたものである。

【００１４】『通常モード』の場合に無負荷最高回転数
は１９５０回転であり、負荷が掛かると該トルク負荷に
比例して、２５００回転までは比例状態で回転数が増加
する逆ドループ制御を行う。該２５００回転から更に負
荷が増加すると、アイソクロナス制御で『通常モード』
の最高トルクまで上昇する。次に更に負荷が掛かると、
『通常モード』の全負荷回転域において、無負荷時より
負荷が増加しても回転数を低下させずに設定回転数を維
持するアイソクロナス制御とし、低回転位置では、無負
荷回転数より負荷が増加する際に、アイソクロナス制御
を行い、更にある負荷率を越えると或る一定値だけ回転
数をアップする逆ドループ制御をする出力特性を具備さ
せている。

【００１５】次に『重負荷モード』について説明する。
『重負荷モード』は、同一エンジンにおいて、全く異な
る２つの出力特性を具備させ、『重負荷モード』を選択
することにより、エンジンの持つ能力をフルに引き出し
た出力線図とし、トルク線図においては、『通常モー
ド』の定格点を越える負荷が加わった場合に、回転数を
更にアップさせることにより、トルクを増加させる出力
特性を具備させたものである。

【００１６】該『重負荷モード』においては、『通常モ
ード』の出力特性曲線とは全く異なる出力特性曲線を具
備させている。そして、『重負荷モード』の場合の無負
荷最高回転数は１９５０回転であり、負荷が掛かると該
トルク負荷に比例して、２５００回転までは比例状態で
回転数が増加する逆ドループ制御を行う。該２５００回
転から更に負荷が増加すると、アイソクロナス制御で
『通常モード』の最高トルクまで上昇する。更に負荷が
かかると個々から、エンジンのフル性能の回転数まで逆
ドループ制御し、『重負荷モード』の出力特性曲線まで
到る。以上の『軽負荷モード』と『通常モード』と『重
負荷モード』の選択をモード選択スイッチＳにより選択
するのである。

【００１７】上記の如く、エンジンの出力特性曲線は、
『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モード』
で決定されており、油圧ポンプの圧力−流量制御線図
も、３種類のモード毎に図３に示すような圧力−流量制
御線図が構成されている。油圧ポンプはＰ１とＰ２とＰ
３とＰ４が、エンジンにより駆動されている。そして油
圧ポンプＰ４は作業機・走行用リモコンバルブ及び走行
２速用の信号回路圧油を供給する。また油圧ポンプＰ２
はブーム１、バケット２を駆動するブームシリンダ１
ｓ、バケットシリンダ３ｓに供給されるものである。ま
た油圧ポンプＰ１はアーム２を駆動するアームシリンダ
２ｓに供給される圧油を吐出する。また油圧ポンプＰ３
は、旋回モーター、ブレードを駆動するバケットシリン
ダ３ｓに圧油を供給するポンプである。

【００１８】そして、図５〜図７に示す油圧ポンプの圧
力−流量制御線図は、油圧ポンプＰ１とＰ２の圧力−流
量制御線図を示している。該油圧ポンプＰ１とＰ２の圧
力−流量制御線図は、２本づつが図示されているが、こ
れは油圧ポンプＰ３が高圧であるか低圧であるかによ
り、油圧ポンプＰ１とＰ２の圧力−流量制御線図が変化
するからである。該油圧ポンプＰ３が１０〜１９０Ｋの
間で変化するので、これにより、油圧ポンプＰ１とＰ２
の圧力−流量制御線図も、２本の圧力−流量制御線図の
間で変化するのである。

【００１９】本発明においては、圧力−流量制御線図
は、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
ド』の３モードだけではなくて、『軽負荷モード＋増速
走行』と『通常モード＋増速走行』のモードが存在す
る。そして、『通常モード＋増速走行』と『重負荷モー
ド』とは同じ圧力−流量制御線図となるように構成して
いる。図５においては、『軽負荷モード』と『軽負荷モ
ード＋増速走行』の場合の圧力−流量制御線図を図示し
ている。図６においては、『通常モード』と『通常モー
ド＋増速走行』の圧力−流量制御線図を図示している。
図７においては、『重負荷モード』の圧力−流量制御線
図を図示している。

【００２０】該『軽負荷モード』と『軽負荷モード＋増
速走行』と『通常モード』と『通常モード＋増速走行』
と『重負荷モード』の５モードの圧力−流量制御線図の
切換を行うのは、図４に示すシフトアップバルブＶＵ
と、シフトダウンバルブＶＤの役目である。該シフトダ
ウンバルブＶＤは、『軽負荷モード』信号入力で、ＯＮ
となり、油圧ポンプＰ１とＰ２の斜板をシフトダウンす
る方向の、油圧シリンダＲへの油路ＰＥに圧油が供給さ
れる。該圧油の圧力は４０Ｋであり、『軽負荷モード』
と『軽負荷モード＋増速走行』のシフトダウン方向に油
圧シリンダＲに供給されている状態が示されている。逆
に、シフトアップバルブＶＵへは、『重負荷モード』又
は『走行２速信号』が入った場合に、油圧ポンプＰ１と
Ｐ２の斜板をシフトアップする方向に、油圧シリンダＱ
に油路ＰＦからの圧油が供給される。

【００２１】これにより、油路ＰＦから油圧シリンダＱ
への圧油により、油圧ポンプＰ１とＰ２の斜板がシフト
アップ側に傾倒されるのである。該『重負荷モード』と
『走行２速信号』の場合というのは、『軽負荷モード＋
増速走行』と、『通常モード＋増速走行』と、『重負荷
モード』の場合である。『軽負荷モード＋増速走行』の
場合には、油圧シリンダＲと油圧シリンダＱの両方に圧
油が供給された状態となるのである。

【００２２】また、シフトアップバルブＶＵの切換によ
り、油路ＰＦに圧油が供給されて油圧シリンダＱが伸長
し、油圧ポンプＰ１とＰ２の斜板をシフトアップ側に傾
倒する。また、もう１本の油路が、コントロールバルブ
Ｃ／Ｖのリリーフ弁にも圧油が供給されるように構成さ
れており、該リリーフ弁により、リリーフ圧を高める。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く、掘削作
業機に、定馬力制御を行う可変容量ポンプを載置した構
成において、エンジンの出力特性を、『軽負荷モード』
と『通常モード』と『重負荷モード』と異なるものを設
け、該３つのモードに合致させる油圧ポンプの圧力−流
量制御線図を、それぞれ設定したので、エンジンの各モ
ードにマッチした圧力−流量制御線図を、各々別々に設
定することにより、各モードに対して適正な作動油の吐
出圧力と流量を供給することが出来るのである。

【００２４】請求項２の如く、掘削作業機に、定馬力制
御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、エン
ジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モード』
と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つのモー
ドに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれ
ぞれ設定し、更に、『軽負荷モード』と『通常モード』
であり、かつ『増速走行』をする時のモードを別に付加
したので、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負
荷モード』だけでは対応できない、走行速度が２速にな
った場合の、圧力−流量制御線図を提供することがで
き、エンジンの負荷にマッチした圧力と流量の作動油を
供給することが出来たのである。

【００２５】請求項３の如く、掘削作業機に、定馬力制
御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、エン
ジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モード』
と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つのモー
ドに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれ
ぞれ設定し、『軽負荷モード』の圧力−流量制御線図
は、『通常モード』の圧力−流量制御線図に対して、最
大圧力は同じとして、全体的に平行移動してシフトダウ
ンした線図としたので、『軽負荷モード』の如く、軽作
業の場合に、無駄に大流量で高圧の圧油を供給すること
がないので、省エネと省燃費を図ることが出来るのであ
る。

【００２６】請求項４の如く、掘削作業機に、定馬力制
御を行う可変容量ポンプを載置した構成において、エン
ジンの出力特性を、『軽負荷モード』と『通常モード』
と『重負荷モード』と異なるものを設け、該３つのモー
ドに合致させる油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれ
ぞれ設定し、『重負荷モード』の圧力−流量制御線図
は、『通常モード』の圧力−流量制御線図に対して、最
大流量は同じとして、最大圧力を高くし、全体的に平行
移動してシフトアップしたので、『重負荷モード』にお
いて、高圧で大流量の作動油を供給することが出来るの
で、ネバリ強い作業を、強力な油圧力により行うことが
出来るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホー等の掘削作業機の全体図。

【図２】本発明の電子ガバナーＧ付エンジンの出力特性
曲線の基本曲線を示す図面。

【図３】『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷
モード』の各モードにおける出力特性曲線と圧力−流量
制御線図を示す図面。

【図４】シフトアップバルブＶＵとシフトダウンバルブ
ＶＤの配置を示す油圧回路図、

【図５】『軽負荷モード』と『軽負荷モード＋増速走
行』の場合の圧力−流量制御線図。

【図６】『通常モード』と『通常モード＋増速走行』の
圧力−流量制御線図。

【図７】『重負荷モード』の圧力−流量制御線図。

【図８】『通常モード＋増速走行』と『重負荷モード』
における圧力−流量制御線図の変化を示す図面。

【図９】出力特性曲線に対するリリーフ昇圧による負荷
トルクの変化を示す図面。

【符号の説明】

１ ブーム ２ アーム ３ バケット ＶＵ シフトアップバルブ ＶＤ シフトダウンバルブ Ｒ，Ｑ 油圧シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削作業機に、定馬力制御を行う可変容
   量ポンプを載置した構成において、エンジンの出力特性
   を、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
   ド』と異なるものを設け、該３つのモードに合致させる
   油圧ポンプの圧力−流量制御線図を、それぞれ設定した
   ことを特徴とする掘削作業機の油圧制御機構。
2. 【請求項２】 掘削作業機に、定馬力制御を行う可変容
   量ポンプを載置した構成において、エンジンの出力特性
   を、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
   ド』と異なるものを設け、該３つのモードに合致させる
   油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれぞれ設定し、更
   に、『軽負荷モード』と『通常モード』であり、かつ
   『増速走行』をする時のモードを別に付加したことを特
   徴とする掘削作業機の油圧制御機構。
3. 【請求項３】 掘削作業機に、定馬力制御を行う可変容
   量ポンプを載置した構成において、エンジンの出力特性
   を、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
   ド』と異なるものを設け、該３つのモードに合致させる
   油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれぞれ設定し、
   『軽負荷モード』の圧力−流量制御線図は、『通常モー
   ド』の圧力−流量制御線図に対して、最大圧力は同じと
   して、全体的に平行移動してシフトダウンした線図とし
   たことを特徴とする掘削作業機の油圧制御機構。
4. 【請求項４】 掘削作業機に、定馬力制御を行う可変容
   量ポンプを載置した構成において、エンジンの出力特性
   を、『軽負荷モード』と『通常モード』と『重負荷モー
   ド』と異なるものを設け、該３つのモードに合致させる
   油圧ポンプの圧力−流量制御線図をそれぞれ設定し、
   『重負荷モード』の圧力−流量制御線図は、『通常モー
   ド』の圧力−流量制御線図に対して、最大流量は同じと
   して、最大圧力を高くし、全体的に平行移動してシフト
   アップした線図としたことを特徴とする掘削作業機の油
   圧制御機構。