JPS6261742B2 - - Google Patents

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JPS6261742B2
JPS6261742B2 JP55000449A JP44980A JPS6261742B2 JP S6261742 B2 JPS6261742 B2 JP S6261742B2 JP 55000449 A JP55000449 A JP 55000449A JP 44980 A JP44980 A JP 44980A JP S6261742 B2 JPS6261742 B2 JP S6261742B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧式建設機械のパワーロス低減制御
装置に関する。
油圧式建設機械例えば油圧式パワーシヨベルは
少ない油圧ポンプで第１図に示すようなブームシ
リンダ２、アームシリンダ３、バケツトシリンダ
４、旋回モータ５、走行モータ６等を駆動し、ブ
ーム７、アーム８、バケツト９等の作業機、及び
この作業機の旋回、並びに走行を制御するように
構成されており、通常、油圧回路は並列回路を採
用している。このため、レバー中立時に油圧パワ
ーロスが大きい。また、最近は大形化の傾向にあ
り、油圧パワーを等馬力で使用するために第２図
に示すように可変ポンプ１１を採用している。こ
れは、エンジン１０により可変ポンプ１１及びコ
ントロールポンプ１２を駆動し、このコントロー
ルポンプ１２によりメカニカルシリンダ１３を作
動させて可変ポンプ１１の斜板角を制御し、手動
切換操作弁１４へ供給する作動油流量を制御す
る。そして、手動切換操作弁１４により作業機シ
リンダ１６を制御する。尚、作動油の最大圧力P2
（第３図）はリリーフ弁１５により、最大流量Q2
は可変ポンプ１１により夫々規制される。
しかしながら、上記従来の制御装置は手動操作
方式であるために掘削時の過負荷、油圧シリンダ
のストロークエンドにおける油圧リリーフロスが
大きい。因みに、第３，４図に示す油圧パワーの
圧力Ｐと流量Ｑとの特性を参照し、ニユートラル
時、過負荷時の油圧パワーロースを夫々PSN、
PSRとすると、これらの各値PSN、PSRは次式で
表わされる。
PSN＝Ｐ１×Ｑ２／４５０〔〕 …(1) PSR＝Ｐ２×Ｑ１／４５０〔〕 …(2) ただし、P1は油圧配管の管路抵抗に基づく圧力
である。またP2はポンプに併設されるリリーフ弁
のリリーフ圧である。油圧リリーフロスが大きい
ことは燃料消費率が大きいばかりでなく、作動油
の温度上昇の一因にもなり、作動油の劣化を早め
る等の欠点がある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、レバーの操作量に対応した流量の
油を吐出するように可変ポンプの斜板を制御し、
またポンプの吐出圧が所定の圧力よりも大きいと
きにこのポンプより最小流量の油が吐出されるよ
うに上記斜板を制御するようにしている。
以上本発明を添附図面の一実施例に基づいて詳
述する。
第５図は本発明に係る油圧式パワーロス低減制
御装置を示す図で、エンジン２０はサーボ方式の
可変ポンプ２１及びコントロールポンプ２２を駆
動する。この可変ポンプ２１の吐出流量Ｑは斜板
角に応じて変化する。そして、可変ポンプ２１か
ら吐出された作動油は切換操作弁２６を介して作
業機シリンダ２９に供給され、この作業機シリン
ダ２９を伸長または退縮制御する。
操作レバー３０は電気式レバーで、操作角及び
操作方向に応じた大きさ及び極性の信号ｅsを出
力する。
駆動回路３５は入力信号ｅsに対応した制御信
号Es及び入力信号ｅsの極性に対応した駆動信号
ｅa、ｅbを出力し、比較器３６及びパイロツト電
磁弁２５のソレノイド２５Sa，２５Sbに加え
る。
パイロツト制御弁２５は信号ｅaが加えられる
と位置２５Ａに、信号ｅbが加えられると位置２
５Ｂに夫々切換制御され、信号ｅa、ｅbのいずれ
も加えられないときには位置２５Ｃに切換えられ
る。
圧力設定器３６は可変ポンプ２１の最大吐出圧
Prを設定するためのもので、吐出圧Prに対応し
た設定圧信号Ｅprを出力する。この圧力Prはリリ
ーフ弁２７のリリーフ圧P2よりも低い所定の値に
設定されている。この圧力Prを設定する場合、
先ず、第６図に示すようにリリーフ弁２７のリリ
ーフ弁オーバーライド特性曲線を描き、当該油
圧回路で決定されるリリーフ圧P2に対する可変ポ
ンプ２１の最大吐出流量Ｑnaxと、作業機が或る
姿勢を保持し得る必要な最小流量Ｑnioとを求め
る。そして、曲線上に最小流量Ｑnioを与える
点Ａを求め、このときの圧力をPrとする。そし
て、この点Ａと圧Prより高い所に設定した所定
の圧力Pcとを結ぶ直線又は折線、曲線を描
き、この直線を電子制御による圧力設定特性曲
線とする。
圧力検出器２８は可変ポンプ２１の吐出圧Ｐを
検出して対応する圧力信号ｅpを出力して比較器
３７に加える。
比較器３７は入力信号ｅpが設定信号Ｅprより
も小さいときには、制御信号Esを出力し、ｅpが
Ｅpr以上になると信号Ｅprを出力する。
サーボ増幅器３８は入力信号EsまたはＥprに
対応した電流ｉを出力してサーボ弁２４に加え
る。このサーボ弁２４は入力電流ｉに応じて切換
制御され、コントロールポンプ２２から斜板角制
御シリンダ２３に供給する作動油を制御する。こ
の斜板角シリンダ２３はシリンダストロークに応
じて可変ポンプ２１の斜板角を制御し、当該可変
ポンプ２１の吐出流量Ｑを制御する。
また、コントロールポンプ２２から吐出される
作動油はパイロツト制御弁２５を介して切換操作
弁２６の駆動部２６ａまたは２６ｂに加えられ、
この切換操作弁２６を駆動する。切換操作弁２６
は駆動部２６ａまたは２６ｂに加えられる作動油
により位置２６Ａまたは２６Ｂに切換制御され
る。
操作レバー３０を中立位置にした場合には、パ
イロツト制御弁２５が中立位置２５Ｃに切換えら
れ、切換操作弁２６が中立位置２６Ｃに切換えら
れる。一方、比較器３７の出力信号Esは０であ
り、サーボ弁２４が位置２４Ｃに切換えられ、斜
板角シリンダ２３がフリーとなる。従つて、可変
ポンプ２１の斜板角が最小となり、当該可変ポン
プ２１の吐出流量が最小値Ｑnio（第７図）とな
る。このときの油圧パワーロスPSN′は第７図の
斜線部分で表わされ、前記第３図に示すパワーロ
スPSNに比べて約数分の１に低減される。
掘削時には操作レバー３０の操作に応じてパイ
ロツト制御弁２５が例えば位置２５Ｂに切換えら
れ、切換操作弁２６が位置２６Ｂに切換えられ
る。一方、比較器３７から信号Esが出力され、
この信号Esに応じてサーボ弁２４が位置２４Ａ
に切換えられてシリンダ２３を伸長させ、斜板角
を大きくする。従つて、可変ポンプ２１の吐出量
Ｑが大きくなり、シリンダ２９が伸長されて掘削
作業が開始される。
そして、操作レバー３０の操作角に応じて可変
ポンプ２１の吐出流量Ｑが増大し、吐出圧Ｐが上
昇する。この吐出圧Ｐが設定圧Prよりも低い間
は、可変ポンプ２１の吐出流量Ｑは操作レバー３
０の操作角に応じて増大し、シリンダ２９を駆動
する。
掘削中に過負荷状態になり、或いはシリンダ２
９がストロークエンドに達すると、可変ポンプ２
１の吐出圧Ｐが上昇する。そして、この吐出圧Ｐ
が設定圧直線以上になると、比較器３７が信号
Esに替えて信号Ｅprを出力する。従つて、サー
ボ弁２４がこの信号Ｅprに対応した位置に制御さ
れ、吐出流量ＱがＱnio（第８図）に減少する。
このときの油圧パワーロスPSR′は第８図の斜線
部分で表わされ、従来の油圧パワーロスPSR（第
４図）に比べて約数分の１に低減される。これに
応じてシリンダ２９への作動油流量が減少し、掘
削力が低下する。
そして、オペレータが掘削力の低下により過負
荷或いはシリンダ２９がストロークエンドに達し
たことを感知したら、操作レバー３０を操作し
て、切換操作弁２６を位置２６Ａに切換え、シリ
ンダ２９を退縮させて負荷を軽減する。そして、
可変ポンプ２１の吐出圧Ｐが設定圧直線よりも
低くなると、再び、操作レバー３０による操作が
可能となり、可変ポンプ２１の吐出流量Ｑを制御
し、シリンダ２９を制御することができる。
このように、この実施例によれば、過負荷時あ
るいはシリンダ２９がストロークエンドに達した
さい、リリーフ弁２７が作動する前にポンプ２１
の吐出流量がＱnioまで低下され、これによつて
油圧パワーロスが低減される。因みに本実施例の
制御を行なつた場合、従来に比べて燃料消費率を
約15％低下することができるという実験データが
出ている。
尚、本実施例においては、１台の可変ポンプで
作業機シリンダを１つ駆動する場合について記述
したがこれに限るものではなく、２ポンプシステ
ム或は３ポンプシステムで作業機シリンダが複数
の場合にも適用し得ることは言うまでもない。
また上記実施例では、圧力設定器３６による圧
力設定信号Ｅprを流量Ｑnioを指令する流量指令信
号として兼用しているが、この流量指令信号を別
の手段で設定し、Ｅprｅpのときにこの指令信
号を比較器３７から出力させるように構成するこ
とも可能である。
以上説明したように本発明によれば、過負荷時
及び操作レバーニユートラル時に可変ポンプの吐
出流量を減少させることにより油圧パワーロスを
低減することができ、燃料消費率を下げることが
できる。更に、リリーフ弁を作動させないために
作動油の温度上昇を防ぎ、作動油の寿命を長くす
ることができる等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はパワーシヨベルの概略説明図、第２図
は従来の油圧制御装置の説明図、第３図及び第４
図は第２図に示す油圧制御装置のニユートラル時
及び過負荷時の油圧パワーロスの説明図、第５図
は本発明に係る油圧式建設機械のパワーロス低減
装置の一実施例を示すブロツク図、第６図は第５
図に示す本発明装置の可変ポンプの最大吐出圧を
設定するための説明図、第７図及び第８図は第５
図に示す本発明装置によるニユートラル時及び過
負荷時における油圧パワーロスの説明図である。 ２〜３…作業機シリンダ、２０…エンジン、２
１…可変ポンプ、２２…コントロールポンプ、２
４…サーボ弁、２５…パイロツト制御弁、２６…
切換操作弁、２７…リリーフ弁、２８…圧力検出
器、２９…シリンダ、３０…操作レバー、３５…
駆動回路、３６…圧力設定器、３７…比較器、３
８…サーボ増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ リリーフ弁が併設された可変ポンプを備え、
    このポンプより吐出される作動油によつて油圧ア
    クチユエータを作動させる油圧式建設機械に適用
    され、 レバーの操作量に対応した大きさの第１の流量
    指令信号を出力する手段と、 上記ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段
    と、 上記リリーフ弁が作動されない値の最大吐出圧
    を設定する圧力設定手段と、 上記圧力検出手段と上記圧力設定手段の各出力
    に基づき、上記ポンプの吐出圧が上記最大吐出圧
    よりも低い場合に上記第１の流量指令信号を、ま
    た該吐出圧が上記最大吐出圧以上である場合に最
    小流量を指令する第２の流量指令信号をそれぞれ
    出力する手段と、 上記第１および第２の流量指令信号に基づき、
    上記ポンプの斜板をそれらの信号の大きさに対応
    した角度に変化させる斜板駆動手段 とを備えてなる油圧式建設機械のパワーロス低
    減制御装置。
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