作業車両の油圧回路
【課題】作業内容に適した作業用油圧アクチュエータの操作態様を選択することで、作業効率を向上させ、無駄な燃料消費が発生しない作業車両の油圧回路を提供することである。
【解決手段】可変容量型の油圧ポンプ２１と、斜板角度を変更する流量調節手段２２と、斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、斜板角度変更手段３０が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段４１と、回転数検出手段４２と、アクセル開度検出手段４３と、切り換え手段４１によって斜板角度変更手段３０が油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する状態に切り換えられると、アクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを設定し、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低い場合、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
【解決手段】可変容量型の油圧ポンプ２１と、斜板角度を変更する流量調節手段２２と、斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、斜板角度変更手段３０が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段４１と、回転数検出手段４２と、アクセル開度検出手段４３と、切り換え手段４１によって斜板角度変更手段３０が油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する状態に切り換えられると、アクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを設定し、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低い場合、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の油圧回路の技術に関し、より詳細には、可変容量型の油圧ポンプ及び作業用の油圧アクチュエータを具備する作業車両の油圧回路の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプに、油圧ポンプの吐出量を制御する制御機構と、エンジンの定格回転数と実際回転数（以下実回転数）との偏差を検出する比較検出器とを備えた油圧ポンプの出力制御装置において、比較検出器が検出するエンジンの実回転数と定格回転数との偏差に基づいてエンジンの実回転数と定格回転数とが一致するように油圧ポンプの吐出量を制御する技術（いわゆるスピードセンシング）が公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の油圧ポンプの出力制御装置（作業車両の油圧回路）は、例えばエンジンに加わる負荷が増大してエンジンの実回転数が低下し、エンジンの実回転数と定格回転数との偏差が生じた場合、制御機構によって油圧ポンプの吐出量が制限され、エンジン加わる負荷が減少する。この結果、エンジンの実回転数が上昇するので、エンジンの実回転数と定格回転数とを一致させることができる。このようにして、油圧ポンプの吐出量を制御することでエンジンストールの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−１２２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油圧ポンプの出力制御装置（作業車両の油圧回路）は、作業車両の作業内容によらずエンジンをほぼ定格回転数になるよう制御する。すなわち、エンジンは、エンジン出力をそれ程必要としない軽負荷作業の場合でも、定格出力で運転を行う。このため、エンジンが必要以上に燃料を消費する上に、作業用油圧アクチュエータの出力が過大になる場合があり、作業者の作業効率が低下する可能性があり不利であった。
【０００６】
本発明の目的は、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様にすることで、作業効率を向上させ、無駄な燃料消費が発生しない作業車両の油圧回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、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、前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、前記斜板角度変更手段が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記切り換え手段によって前記斜板角度変更手段が前記油圧ポンプの斜板角度を変更する状態に切り換えられると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を設定し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低い場合、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、を具備するものである。
【０００９】
請求項２においては、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、前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、前記エンジンによって駆動される空調装置と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記空調装置が駆動されると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低下すると、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、油圧ポンプの吐出量を変更してエンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御を行うように切り換えることでエンジンストールの発生が抑制される。この際、任意のアクセル開度においてエンジンの出力が最大出力となる回転数を目標回転数に設定することで、エンジンの出力を最大限に活用できる。
また、油圧ポンプの出力は当該アクセル開度におけるエンジンの最大出力を超えないように設定されている。このため、エンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御を行わないように切り換えることで、油圧ポンプの駆動に必要なエンジンの出力は、当該アクセル開度におけるエンジンの最大出力よりも小さい出力となるので、エンジンが消費する燃料を低減することができるとともに、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項２においては、空調装置の作動によって、油圧ポンプの吐出量を変更してエンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御が開始される。このため、作業用油圧アクチュエータの駆動に加えて空調装置の作動によりエンジンに加わる負荷が増大しても、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様にすることで、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る油圧回路を具備する旋回作業車の全体的な構成を示した側面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る油圧回路のスピードセンシング制御を行わない場合における油圧ポンプの吐出圧力と吐出量の関係を示す図。
【図４】任意のアクセル開度におけるエンジン回転数とエンジン出力の関係を示す図。
【図５】本発明の第一実施形態に係る油圧回路のスピードセンシング制御を行う場合における油圧ポンプの吐出圧力と吐出量の関係を示す図。
【図６】本発明の第二実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【図７】本発明の別実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係る油圧回路１００を具備する旋回作業車１について説明する。なお、本実施形態においては、旋回作業車１を作業車両の一実施形態として説明するが、作業車両はこれに限るものではなく、その他の農業車両、建設車両、産業車両等であっても良い。
【００１５】
旋回作業車１は、主として走行装置２、旋回装置３、及び作業装置４を具備する。
【００１６】
走行装置２は、主として左右一対のクローラ５・５、左走行用油圧モータ５Ｌ、及び右走行用油圧モータ５Ｒを具備する。
走行装置２は、左走行用油圧モータ５Ｌにより機体左側のクローラ５を、右走行用油圧モータ５Ｒにより機体右側のクローラ５を、それぞれ駆動することで、旋回作業車１を前後進及び旋回させることができる。
【００１７】
旋回装置３は、主として旋回台６、旋回モータ７、操縦部８、及びエンジン９を具備する。
旋回台６は、旋回装置３の主たる構造体となるものである。旋回台６は、走行装置２の上方に配置され、走行装置２に旋回可能に支持される。旋回装置３は、旋回モータ７を駆動することで、当該旋回台６を走行装置２に対して旋回させることができる。また、旋回台６上には、種々の操作具を備える操縦部８、動力源となるエンジン９等が配置される。操縦部８には、エンジン９のアクセル開度を変更するアクセルレバー８ａが備えられる。作業者は、アクセルレバー８ａを操作することによってエンジン９の出力を変更することができる。
【００１８】
作業装置４は、主としてブーム１０、アーム１１、バケット１２、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４、及びバケットシリンダ１５を具備する。
ブーム１０は、その一端部が旋回台６の前部に枢支され、伸縮自在に駆動するブームシリンダ１３によって回動される。より詳細には、ブームシリンダ１３が伸長された場合、ブーム１０は上方に回動され、ブームシリンダ１３が縮められた場合、ブーム１０は下方に回動される。
アーム１１は、その一端部がブーム１０の他端部に枢支され、伸縮自在に駆動するアームシリンダ１４によって回動される。より詳細には、アームシリンダ１４が伸長された場合、アーム１１は下方（アーム１１の他端側がブーム１０に近接する方向）に回動され、アームシリンダ１４が縮められた場合、アーム１１は上方（アーム１１の他端側がブーム１０から離間する方向）に回動される。
バケット１２は、その一端部がアーム１１の他端部に支持されて、伸縮自在に駆動するバケットシリンダ１５によって回動される。より詳細には、バケットシリンダ１５が伸長された場合、バケット１２は下方（バケット１２の他端側がアーム１１に近接する方向）に回動され、バケットシリンダ１５が縮められた場合、バケット１２は上方（バケット１２の他端側がアーム１１から離間する方向）に回動される。
以上の如く、作業装置４は、バケット１２を用いて土砂等の掘削を行う多関節構造を構成している。
【００１９】
なお、本実施形態に係る旋回作業車１に具備する作業装置は、バケット１２を有して掘削作業を行う作業装置４としているが、これに限定するものではなく、例えば油圧ブレーカーを有して破砕作業を行う作業装置であっても良い。
【００２０】
次に、図２を用いて、旋回作業車１が具備する油圧回路１００について説明する。油圧回路１００は、エンジン９の回転数に基づいて油圧ポンプ２１の吐出量を制御する、いわゆるスピードセンシングシステムを構成している。
【００２１】
なお、以下では説明の便宜上、左走行用油圧モータ５Ｌ、及び右走行用油圧モータ５Ｒを総称して、単に「走行用油圧モータ５Ｍ」と記す。旋回モータ７、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４、及びバケットシリンダ１５を総称して、単に「作業用油圧アクチュエータ１６」と記す。左走行モータ用方向切換弁、右走行モータ用方向切換弁、ブームシリンダ用方向切換弁、バケットシリンダ用方向切換弁、アームシリンダ用方向切換弁、及び旋回モータ用方向切換弁等を総称して、単に「方向切換弁１７」と記す。
【００２２】
油圧回路１００は、主として、走行用油圧モータ５Ｍ、作業用油圧アクチュエータ１６、方向切換弁１７、油圧ポンプ２１、流量調節手段２２、斜板角度変更手段３０、切り換え手段４１、回転数検出手段４２、アクセル開度検出手段４３、及び制御手段４４を具備する。
【００２３】
方向切換弁１７は、走行用油圧モータ５Ｍ及び作業用油圧アクチュエータ１６に供給される作動油の方向を切り換えることが可能なパイロット式の切換弁で構成される。方向切換弁１７は、旋回装置３に取り付けられる。方向切換弁１７は、図示しない左走行モータ用方向切換弁、右走行モータ用方向切換弁、ブームシリンダ用方向切換弁、バケットシリンダ用方向切換弁、アームシリンダ用方向切換弁、及び旋回モータ用方向切換弁を具備する。
【００２４】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路５ａを介して走行用油圧モータ５Ｍに供給される。油路５ａを介して供給される作動油によって、走行用油圧モータ５Ｍは一方向に回転駆動される。また、走行用油圧モータ５Ｍから排出される作動油は、油路５ｂを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２５】
当該油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路５ｂを介して走行用油圧モータ５Ｍに供給される。油路５ｂを介して供給される作動油によって、走行用油圧モータ５Ｍは他方向に回転駆動される。また、走行用油圧モータ５Ｍから排出される作動油は、油路５ａを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２６】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路１６ａを介して作業用油圧アクチュエータ１６に供給される。油路１６ａを介して供給される作動油によって、作業用油圧アクチュエータ１６は伸長される。また、作業用油圧アクチュエータ１６から排出される作動油は、油路１６ｂを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２７】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路１６ｂを介して作業用油圧アクチュエータ１６に供給される。油路１６ｂを介して供給される作動油によって、作業用油圧アクチュエータ１６は収縮される。また、作業用油圧アクチュエータ１６から排出される作動油は、油路１６ａを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２８】
油路５ａ、油路５ｂ、油路１６ａ、及び油路１６ｂを介して方向切換弁１７に戻された作動油は、方向切換弁１７から油路１７ａを介して作動油タンク１８に戻される。
【００２９】
油圧ポンプ２１は、エンジン９によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２１は、可動斜板２１ａの角度（斜板角度）を変更することによって吐出量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、油路２１ｂを介して方向切換弁１７へと供給される。
【００３０】
流量調節手段２２は、ピストンと戻しばねとから構成される。流量調節手段２２は、油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結されて可動斜板２１ａの斜板角度を変更することで、当該油圧ポンプ２１の吐出量を調節するものである。
流量調節手段２２のピストンは油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結される。
流量調節手段２２の圧力室は、油路２１ｃと接続される。
流量調節手段２２のばね室には、ピストンを図２における右方向、すなわち油圧ポンプ２１の吐出量が増加する方向に付勢する戻しばねが内装されている。
【００３１】
油圧ポンプ２１の吐出圧力が上昇した場合、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が上昇し、流量調節手段２２のピストンが図２における左方向へ移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が小さくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が減少する。
油圧ポンプ２１の吐出圧力が低下した場合、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が低下し、流量調節手段２２のピストンが戻しばねにより図２における右方向へ移動される。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が大きくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が増加する。
したがって、流量調節手段２２は、近似的に油圧ポンプ２１の吐出圧力と吐出量の積を一定にする、すなわち、油圧ポンプ２１の出力を略一定にするように作動する。
【００３２】
斜板角度変更手段３０は、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更するものである。斜板角度変更手段３０は、主として、ポンプ流量変更手段３１、電磁比例制御弁３２、パイロット油圧ポンプ３３を具備する。
【００３３】
ポンプ流量変更手段３１は、ピストンと戻しばねとから構成される。ポンプ流量変更手段３１は、油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結されて可動斜板２１ａの角度（斜板角度）を変更することで、当該油圧ポンプ２１の吐出量を変更するものである。
ポンプ流量変更手段３１のピストンは油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結される。
ポンプ流量変更手段３１の圧力室は、油路３３ａを介して後述のパイロット油圧ポンプ３３に接続される。
ポンプ流量変更手段３１のばね室には、ピストンを図２において右方向に移動する戻しばねが内装されている。
【００３４】
電磁比例制御弁３２は、ポンプ流量変更手段３１の圧力室に付与される圧力を低下させるものである。電磁比例制御弁３２は油路３３ａの中途部に配置される。電磁比例制御弁３２は後述の制御手段４４と接続され、制御手段４４からの制御信号に基づいて、ポンプ流量変更手段３１の圧力室に付与される圧力を上昇又は低下することができる。すなわち、ポンプ流量変更手段３１は、制御手段４４からの制御信号に基づいて駆動される電磁比例制御弁３２によって制御される。
【００３５】
パイロット油圧ポンプ３３は、エンジン９によって駆動され、作動油を吐出することにより、油路３３ａ内に圧力を発生させるものである。油路３３ａは、電磁比例制御弁３２を介してポンプ流量変更手段３１に接続される。
【００３６】
切り換え手段４１は、制御手段４４が制御電流によって電磁比例制御弁３２を制御する状態（スピードセンシング）と制御しない状態とに選択的に切り換えるものである。切り換え手段４１は、操縦部８に配置され、作業者が手動でスピードセンシングを開始する入り位置４１ａとスピードセンシングを開始しない状態である切り位置４１ｂとに回動操作可能なロータリスイッチから構成される。なお、本実施形態においては、ロータリスイッチを回動操作により切り換える構成としたが、これに特に限定されるものではなく、選択的に切り換え可能なものであればよい。
【００３７】
回転数検出手段４２は、エンジン９の実回転数Ｎを検出するものである。回転数検出手段４２は、ロータリーエンコーダから構成され、エンジン９の出力軸に配置される。なお、本実施形態においては、回転数検出手段４２をロータリーエンコーダから構成しているが、これに特に限定するものではなく、実回転数Ｎを検出することができるものであればよい。
【００３８】
アクセル開度検出手段４３は、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するものである。アクセル開度検出手段４３は、角度センサーから構成され、アクセルレバー８ａに配置される。なお、本実施形態においては、アクセル開度検出手段４３を角度センサーから構成しているが、これに特に限定するものではなく、アクセルレバー８ａの操作量、すなわちアクセル開度Ｓｎを検出することができるものであればよい。
【００３９】
制御手段４４は、斜板角度変更手段３０の電磁比例制御弁３２によってポンプ流量変更手段３１の圧力室の圧力を制御するものである。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎと目標回転数ＳｎＮｓとの関係を示す目標回転数マップ、実回転数Ｎと目標回転数ＳｎＮｓとの偏差に基づいて電磁比例制御弁３２の制御を行うための種々のプログラムが格納される。また、制御手段４４は、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。目標回転数ＳｎＮｓは、任意のアクセル開度Ｓｎにおいて、エンジン９の出力が最大となる回転数に基づいて決定される回転数である。
【００４０】
制御手段４４は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００４１】
制御手段４４は、電磁比例制御弁３２と接続され、電磁比例制御弁３２に制御信号を伝達することが可能である。
【００４２】
制御手段４４は、切り換え手段４１に接続され、切り換え手段４１の操作によって電磁比例制御弁３２に制御電流を通電する状態とする信号、又は電磁比例制御弁３２に制御電流を通電しない状態とする信号を取得することが可能である。
【００４３】
制御手段４４は、回転数検出手段４２に接続され、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎを取得することが可能である。
【００４４】
制御手段４４は、アクセル開度検出手段４３に接続され、アクセル開度検出手段４３が検出するエンジン９のアクセル開度Ｓｎを取得することが可能である。
【００４５】
制御手段４４は、エンジン９の実回転数Ｎがエンジン９のアクセル開度Ｓｎに基づいて設定される目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、ポンプ流量変更手段３１が油圧ポンプ２１の吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御するスピードセンシングを行う。
【００４６】
以下では、図２から図５を用いて、上述の如く構成される油圧回路１００の動作態様について説明する。
【００４７】
切り換え手段４１が切り位置４１ｂに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始しない。
【００４８】
よって、図３に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧力が上昇すると、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が上昇して、流量調節手段２２のピストンが図２における左方向に移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が小さくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が減少する。
【００４９】
油圧ポンプ２１の吐出圧力が低下すると、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が低下して、流量調節手段２２のピストンが図２における右方向に移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が大きくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が増加する。すなわち、油圧回路１００は、油圧ポンプ２１の出力が略一定になるように作動する。
【００５０】
油圧ポンプ２１が必要とするエンジン９の出力は、アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。このため、スピードセンシングを行わないように切り換え手段４１を切り換えることで、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができる。
【００５１】
切り換え手段４１が入り位置４１ａに切り換えられた場合（図２参照）、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。制御手段４４は、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎ、及びアクセル開度検出手段４３が検出するアクセル開度Ｓｎを取得する。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数ＳｎＮｓを設定して、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さいか否か判断する。
【００５２】
図４に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧力の上昇によりエンジン９に加わる負荷が増加してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、制御手段４４は、ポンプ流量変更手段３１によって油圧ポンプ２１の斜板角度を小さくして吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御する。このため、エンジン９に加わる負荷が減少することで実回転数Ｎが大きくなり目標回転数ＳｎＮｓと一致する。これにより、エンジンストールの発生が抑制される。また、目標回転数ＳｎＮｓを任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数に設定することで、図５に示すように、作業用油圧アクチュエータ１６を当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力で駆動することができる。
【００５３】
上述の如く、作業者は、作業用油圧アクチュエータ１６の作業状態に応じて、エンジン９の出力を最大限に活用して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させる入り位置４１ａと、エンジン９の出力を抑制して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させることでエンジン９が消費する燃料を低減させる切り位置４１ｂとに選択的に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【００５４】
以上の如く、本実施形態に係る旋回作業車１の油圧回路１００は、エンジン９によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更して油圧ポンプ２１の吐出量を調節する流量調節手段２２と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、斜板角度変更手段３０が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段４１と、エンジン９の実回転数Ｎを検出する回転数検出手段４２と、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するアクセル開度検出手段４３と、切り換え手段４１によって斜板角度変更手段３０が油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する状態に切り換えられると、アクセル開度検出手段４３によって検出されたアクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを設定し、回転数検出手段４２によって検出された実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低い場合、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
このように構成することで、油圧ポンプ２１の吐出量を変更してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御を行うように切り換えることでエンジンストールの発生が抑制される。この際、任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数を目標回転数ＳｎＮｓに設定することで、エンジン９の出力を最大限に活用できる。
また、油圧ポンプ２１の出力は当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。このため、エンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御を行わないように切り換えることで、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができるとともに、作業内容に適した油圧ポンプ２１の制御態様にすることで、作業効率を向上させることができる。
【００５５】
以下では、図６を用いて、本発明に係る油圧回路の第二実施形態に係る油圧回路２００について説明する。
【００５６】
第二実施形態に係る油圧回路２００が油圧回路１００（図２参照）と異なる点は、切り換え手段４１に代えて、制御手段４４がスピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態とに選択的に切り換える手段として空調装置５０を用いている点である。
よって以下では、第一実施形態に係る油圧回路１００と異なる点についてのみ説明し、油圧回路１００と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
空調装置５０は、旋回作業車１の操縦部８を冷暖房するものである。空調装置５０は、操縦部８に配置され、エンジン９によって駆動される。空調装置５０は、作業者の操作によって始動可能に構成される。
【００５８】
制御手段４４は、空調装置５０に接続され、空調装置５０が起動された場合の信号を取得することが可能である。
【００５９】
上述の如く構成された油圧回路２００において、空調装置５０が起動された場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。制御手段４４は、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎ、及びアクセル開度検出手段４３が検出するアクセル開度Ｓｎを取得する。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数ＳｎＮｓを設定して、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さいか否か判断する。
空調装置５０の駆動によりエンジン９に加わる負荷が増加してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、制御手段４４は、ポンプ流量変更手段３１が油圧ポンプ２１の斜板角度を小さくして吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御する。このため、エンジン９に加わる負荷が減少することで実回転数Ｎが大きくなり目標回転数ＳｎＮｓと一致する。これにより、空調装置５０の駆動によるエンジンストールの発生が抑制される。
【００６０】
以上の如く、本実施形態に係る旋回作業車１の油圧回路２００は、エンジン９によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更して油圧ポンプ２１の吐出量を調節する流量調節手段２２と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、エンジン９によって駆動される空調装置５０と、エンジン９の実回転数Ｎを検出する回転数検出手段４２と、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するアクセル開度検出手段４３と、空調装置５０が駆動されると、アクセル開度検出手段４３によって検出されたアクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを算出し、回転数検出手段４２によって検出された実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低下すると、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
このように構成することにより、空調装置５０の作動によって、油圧ポンプ２１の吐出量を変更してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御が開始される。このため、作業用油圧アクチュエータ１６の駆動に加えて空調装置５０の作動によりエンジン負荷が増大しても、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、作業内容に適した油圧ポンプ２１の制御態様することで、作業効率を向上させることができる。
【００６１】
また、図７に示すように、本発明に係る油圧回路１００、及び油圧回路２００の別実施形態として、空調装置５０によってスピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態とに切り換える代わりに、スピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態と空調装置５０が駆動されるとスピードセンシングを開始する状態とに選択的に切り換える切り換え手段６１を具備する油圧回路３００について説明する。よって以下では、第一実施形態に係る油圧回路１００及び第二実施形態に係る油圧回路２００と異なる点についてのみ説明し、油圧回路１００及び油圧回路２００と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
切り換え手段６１は、操縦部８に配置され、作業者が手動でスピードセンシングを開始する入り位置６１ａと、スピードセンシングを開始しない状態である切り位置６１ｂと、空調装置５０が駆動されるとスピードセンシングを開始する連動位置６１ｃとに切り換え可能に構成される。
【００６３】
切り換え手段６１が入り位置６１ａに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。これにより、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、目標回転数ＳｎＮｓを任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数に設定することで、作業用油圧アクチュエータ１６を当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力で駆動することができる。
【００６４】
切り換え手段６１が切り位置６１ｂに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始しない。油圧ポンプ２１の出力は当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。よって、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができる。
【００６５】
切り換え手段６１が連動位置６１ｃに切り換えられた場合、制御手段４４は、空調装置５０が起動されるとスピードセンシングを開始する。これにより、空調装置５０の駆動によるエンジンストールの発生が抑制される。
【００６６】
上述の如く、作業者は、作業用油圧アクチュエータ１６の作業状態に応じて、エンジン９の出力を最大限に活用して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させる入り位置６１ａと、エンジン９の出力を抑制して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させることでエンジン９が消費する燃料を低減させる切り位置６１ｂと空調装置５０が駆動されてもエンジンストールの発生を抑制する連動位置６１ｃとに選択的に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 旋回作業車
２１ 油圧ポンプ
２２ 流量調節手段（ポンプ流量調節アクチュエータ）
３０ 斜板角度変更手段
４１ 切り換え手段
４２ 回転数検出手段
４３ アクセル開度検出手段
４４ 制御手段
Ｎ 実回転数
ＳｎＮｓ 目標回転数
Ｓｎ アクセル開度
１００ 油圧回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の油圧回路の技術に関し、より詳細には、可変容量型の油圧ポンプ及び作業用の油圧アクチュエータを具備する作業車両の油圧回路の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプに、油圧ポンプの吐出量を制御する制御機構と、エンジンの定格回転数と実際回転数（以下実回転数）との偏差を検出する比較検出器とを備えた油圧ポンプの出力制御装置において、比較検出器が検出するエンジンの実回転数と定格回転数との偏差に基づいてエンジンの実回転数と定格回転数とが一致するように油圧ポンプの吐出量を制御する技術（いわゆるスピードセンシング）が公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の油圧ポンプの出力制御装置（作業車両の油圧回路）は、例えばエンジンに加わる負荷が増大してエンジンの実回転数が低下し、エンジンの実回転数と定格回転数との偏差が生じた場合、制御機構によって油圧ポンプの吐出量が制限され、エンジン加わる負荷が減少する。この結果、エンジンの実回転数が上昇するので、エンジンの実回転数と定格回転数とを一致させることができる。このようにして、油圧ポンプの吐出量を制御することでエンジンストールの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−１２２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油圧ポンプの出力制御装置（作業車両の油圧回路）は、作業車両の作業内容によらずエンジンをほぼ定格回転数になるよう制御する。すなわち、エンジンは、エンジン出力をそれ程必要としない軽負荷作業の場合でも、定格出力で運転を行う。このため、エンジンが必要以上に燃料を消費する上に、作業用油圧アクチュエータの出力が過大になる場合があり、作業者の作業効率が低下する可能性があり不利であった。
【０００６】
本発明の目的は、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様にすることで、作業効率を向上させ、無駄な燃料消費が発生しない作業車両の油圧回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、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、前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、前記斜板角度変更手段が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記切り換え手段によって前記斜板角度変更手段が前記油圧ポンプの斜板角度を変更する状態に切り換えられると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を設定し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低い場合、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、を具備するものである。
【０００９】
請求項２においては、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、前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、前記エンジンによって駆動される空調装置と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、前記空調装置が駆動されると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低下すると、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、油圧ポンプの吐出量を変更してエンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御を行うように切り換えることでエンジンストールの発生が抑制される。この際、任意のアクセル開度においてエンジンの出力が最大出力となる回転数を目標回転数に設定することで、エンジンの出力を最大限に活用できる。
また、油圧ポンプの出力は当該アクセル開度におけるエンジンの最大出力を超えないように設定されている。このため、エンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御を行わないように切り換えることで、油圧ポンプの駆動に必要なエンジンの出力は、当該アクセル開度におけるエンジンの最大出力よりも小さい出力となるので、エンジンが消費する燃料を低減することができるとともに、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項２においては、空調装置の作動によって、油圧ポンプの吐出量を変更してエンジンの実回転数が目標回転数を維持する制御が開始される。このため、作業用油圧アクチュエータの駆動に加えて空調装置の作動によりエンジンに加わる負荷が増大しても、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、作業内容に適した油圧ポンプの制御態様にすることで、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る油圧回路を具備する旋回作業車の全体的な構成を示した側面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【図３】本発明の第一実施形態に係る油圧回路のスピードセンシング制御を行わない場合における油圧ポンプの吐出圧力と吐出量の関係を示す図。
【図４】任意のアクセル開度におけるエンジン回転数とエンジン出力の関係を示す図。
【図５】本発明の第一実施形態に係る油圧回路のスピードセンシング制御を行う場合における油圧ポンプの吐出圧力と吐出量の関係を示す図。
【図６】本発明の第二実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【図７】本発明の別実施形態に係る油圧回路の全体的な構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図１を用いて、本発明の第一実施形態に係る油圧回路１００を具備する旋回作業車１について説明する。なお、本実施形態においては、旋回作業車１を作業車両の一実施形態として説明するが、作業車両はこれに限るものではなく、その他の農業車両、建設車両、産業車両等であっても良い。
【００１５】
旋回作業車１は、主として走行装置２、旋回装置３、及び作業装置４を具備する。
【００１６】
走行装置２は、主として左右一対のクローラ５・５、左走行用油圧モータ５Ｌ、及び右走行用油圧モータ５Ｒを具備する。
走行装置２は、左走行用油圧モータ５Ｌにより機体左側のクローラ５を、右走行用油圧モータ５Ｒにより機体右側のクローラ５を、それぞれ駆動することで、旋回作業車１を前後進及び旋回させることができる。
【００１７】
旋回装置３は、主として旋回台６、旋回モータ７、操縦部８、及びエンジン９を具備する。
旋回台６は、旋回装置３の主たる構造体となるものである。旋回台６は、走行装置２の上方に配置され、走行装置２に旋回可能に支持される。旋回装置３は、旋回モータ７を駆動することで、当該旋回台６を走行装置２に対して旋回させることができる。また、旋回台６上には、種々の操作具を備える操縦部８、動力源となるエンジン９等が配置される。操縦部８には、エンジン９のアクセル開度を変更するアクセルレバー８ａが備えられる。作業者は、アクセルレバー８ａを操作することによってエンジン９の出力を変更することができる。
【００１８】
作業装置４は、主としてブーム１０、アーム１１、バケット１２、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４、及びバケットシリンダ１５を具備する。
ブーム１０は、その一端部が旋回台６の前部に枢支され、伸縮自在に駆動するブームシリンダ１３によって回動される。より詳細には、ブームシリンダ１３が伸長された場合、ブーム１０は上方に回動され、ブームシリンダ１３が縮められた場合、ブーム１０は下方に回動される。
アーム１１は、その一端部がブーム１０の他端部に枢支され、伸縮自在に駆動するアームシリンダ１４によって回動される。より詳細には、アームシリンダ１４が伸長された場合、アーム１１は下方（アーム１１の他端側がブーム１０に近接する方向）に回動され、アームシリンダ１４が縮められた場合、アーム１１は上方（アーム１１の他端側がブーム１０から離間する方向）に回動される。
バケット１２は、その一端部がアーム１１の他端部に支持されて、伸縮自在に駆動するバケットシリンダ１５によって回動される。より詳細には、バケットシリンダ１５が伸長された場合、バケット１２は下方（バケット１２の他端側がアーム１１に近接する方向）に回動され、バケットシリンダ１５が縮められた場合、バケット１２は上方（バケット１２の他端側がアーム１１から離間する方向）に回動される。
以上の如く、作業装置４は、バケット１２を用いて土砂等の掘削を行う多関節構造を構成している。
【００１９】
なお、本実施形態に係る旋回作業車１に具備する作業装置は、バケット１２を有して掘削作業を行う作業装置４としているが、これに限定するものではなく、例えば油圧ブレーカーを有して破砕作業を行う作業装置であっても良い。
【００２０】
次に、図２を用いて、旋回作業車１が具備する油圧回路１００について説明する。油圧回路１００は、エンジン９の回転数に基づいて油圧ポンプ２１の吐出量を制御する、いわゆるスピードセンシングシステムを構成している。
【００２１】
なお、以下では説明の便宜上、左走行用油圧モータ５Ｌ、及び右走行用油圧モータ５Ｒを総称して、単に「走行用油圧モータ５Ｍ」と記す。旋回モータ７、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４、及びバケットシリンダ１５を総称して、単に「作業用油圧アクチュエータ１６」と記す。左走行モータ用方向切換弁、右走行モータ用方向切換弁、ブームシリンダ用方向切換弁、バケットシリンダ用方向切換弁、アームシリンダ用方向切換弁、及び旋回モータ用方向切換弁等を総称して、単に「方向切換弁１７」と記す。
【００２２】
油圧回路１００は、主として、走行用油圧モータ５Ｍ、作業用油圧アクチュエータ１６、方向切換弁１７、油圧ポンプ２１、流量調節手段２２、斜板角度変更手段３０、切り換え手段４１、回転数検出手段４２、アクセル開度検出手段４３、及び制御手段４４を具備する。
【００２３】
方向切換弁１７は、走行用油圧モータ５Ｍ及び作業用油圧アクチュエータ１６に供給される作動油の方向を切り換えることが可能なパイロット式の切換弁で構成される。方向切換弁１７は、旋回装置３に取り付けられる。方向切換弁１７は、図示しない左走行モータ用方向切換弁、右走行モータ用方向切換弁、ブームシリンダ用方向切換弁、バケットシリンダ用方向切換弁、アームシリンダ用方向切換弁、及び旋回モータ用方向切換弁を具備する。
【００２４】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路５ａを介して走行用油圧モータ５Ｍに供給される。油路５ａを介して供給される作動油によって、走行用油圧モータ５Ｍは一方向に回転駆動される。また、走行用油圧モータ５Ｍから排出される作動油は、油路５ｂを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２５】
当該油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路５ｂを介して走行用油圧モータ５Ｍに供給される。油路５ｂを介して供給される作動油によって、走行用油圧モータ５Ｍは他方向に回転駆動される。また、走行用油圧モータ５Ｍから排出される作動油は、油路５ａを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２６】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路１６ａを介して作業用油圧アクチュエータ１６に供給される。油路１６ａを介して供給される作動油によって、作業用油圧アクチュエータ１６は伸長される。また、作業用油圧アクチュエータ１６から排出される作動油は、油路１６ｂを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２７】
油路２１ｂを介して方向切換弁１７に供給された作動油は、油路１６ｂを介して作業用油圧アクチュエータ１６に供給される。油路１６ｂを介して供給される作動油によって、作業用油圧アクチュエータ１６は収縮される。また、作業用油圧アクチュエータ１６から排出される作動油は、油路１６ａを介して方向切換弁１７に戻される。
【００２８】
油路５ａ、油路５ｂ、油路１６ａ、及び油路１６ｂを介して方向切換弁１７に戻された作動油は、方向切換弁１７から油路１７ａを介して作動油タンク１８に戻される。
【００２９】
油圧ポンプ２１は、エンジン９によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２１は、可動斜板２１ａの角度（斜板角度）を変更することによって吐出量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ２１から吐出された作動油は、油路２１ｂを介して方向切換弁１７へと供給される。
【００３０】
流量調節手段２２は、ピストンと戻しばねとから構成される。流量調節手段２２は、油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結されて可動斜板２１ａの斜板角度を変更することで、当該油圧ポンプ２１の吐出量を調節するものである。
流量調節手段２２のピストンは油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結される。
流量調節手段２２の圧力室は、油路２１ｃと接続される。
流量調節手段２２のばね室には、ピストンを図２における右方向、すなわち油圧ポンプ２１の吐出量が増加する方向に付勢する戻しばねが内装されている。
【００３１】
油圧ポンプ２１の吐出圧力が上昇した場合、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が上昇し、流量調節手段２２のピストンが図２における左方向へ移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が小さくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が減少する。
油圧ポンプ２１の吐出圧力が低下した場合、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が低下し、流量調節手段２２のピストンが戻しばねにより図２における右方向へ移動される。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が大きくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が増加する。
したがって、流量調節手段２２は、近似的に油圧ポンプ２１の吐出圧力と吐出量の積を一定にする、すなわち、油圧ポンプ２１の出力を略一定にするように作動する。
【００３２】
斜板角度変更手段３０は、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更するものである。斜板角度変更手段３０は、主として、ポンプ流量変更手段３１、電磁比例制御弁３２、パイロット油圧ポンプ３３を具備する。
【００３３】
ポンプ流量変更手段３１は、ピストンと戻しばねとから構成される。ポンプ流量変更手段３１は、油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結されて可動斜板２１ａの角度（斜板角度）を変更することで、当該油圧ポンプ２１の吐出量を変更するものである。
ポンプ流量変更手段３１のピストンは油圧ポンプ２１の可動斜板２１ａに連結される。
ポンプ流量変更手段３１の圧力室は、油路３３ａを介して後述のパイロット油圧ポンプ３３に接続される。
ポンプ流量変更手段３１のばね室には、ピストンを図２において右方向に移動する戻しばねが内装されている。
【００３４】
電磁比例制御弁３２は、ポンプ流量変更手段３１の圧力室に付与される圧力を低下させるものである。電磁比例制御弁３２は油路３３ａの中途部に配置される。電磁比例制御弁３２は後述の制御手段４４と接続され、制御手段４４からの制御信号に基づいて、ポンプ流量変更手段３１の圧力室に付与される圧力を上昇又は低下することができる。すなわち、ポンプ流量変更手段３１は、制御手段４４からの制御信号に基づいて駆動される電磁比例制御弁３２によって制御される。
【００３５】
パイロット油圧ポンプ３３は、エンジン９によって駆動され、作動油を吐出することにより、油路３３ａ内に圧力を発生させるものである。油路３３ａは、電磁比例制御弁３２を介してポンプ流量変更手段３１に接続される。
【００３６】
切り換え手段４１は、制御手段４４が制御電流によって電磁比例制御弁３２を制御する状態（スピードセンシング）と制御しない状態とに選択的に切り換えるものである。切り換え手段４１は、操縦部８に配置され、作業者が手動でスピードセンシングを開始する入り位置４１ａとスピードセンシングを開始しない状態である切り位置４１ｂとに回動操作可能なロータリスイッチから構成される。なお、本実施形態においては、ロータリスイッチを回動操作により切り換える構成としたが、これに特に限定されるものではなく、選択的に切り換え可能なものであればよい。
【００３７】
回転数検出手段４２は、エンジン９の実回転数Ｎを検出するものである。回転数検出手段４２は、ロータリーエンコーダから構成され、エンジン９の出力軸に配置される。なお、本実施形態においては、回転数検出手段４２をロータリーエンコーダから構成しているが、これに特に限定するものではなく、実回転数Ｎを検出することができるものであればよい。
【００３８】
アクセル開度検出手段４３は、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するものである。アクセル開度検出手段４３は、角度センサーから構成され、アクセルレバー８ａに配置される。なお、本実施形態においては、アクセル開度検出手段４３を角度センサーから構成しているが、これに特に限定するものではなく、アクセルレバー８ａの操作量、すなわちアクセル開度Ｓｎを検出することができるものであればよい。
【００３９】
制御手段４４は、斜板角度変更手段３０の電磁比例制御弁３２によってポンプ流量変更手段３１の圧力室の圧力を制御するものである。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎと目標回転数ＳｎＮｓとの関係を示す目標回転数マップ、実回転数Ｎと目標回転数ＳｎＮｓとの偏差に基づいて電磁比例制御弁３２の制御を行うための種々のプログラムが格納される。また、制御手段４４は、これらのプログラム等を展開することができ、これらのプログラム等に従って所定の演算を行うことができ、当該演算の結果等を記憶することができる。目標回転数ＳｎＮｓは、任意のアクセル開度Ｓｎにおいて、エンジン９の出力が最大となる回転数に基づいて決定される回転数である。
【００４０】
制御手段４４は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００４１】
制御手段４４は、電磁比例制御弁３２と接続され、電磁比例制御弁３２に制御信号を伝達することが可能である。
【００４２】
制御手段４４は、切り換え手段４１に接続され、切り換え手段４１の操作によって電磁比例制御弁３２に制御電流を通電する状態とする信号、又は電磁比例制御弁３２に制御電流を通電しない状態とする信号を取得することが可能である。
【００４３】
制御手段４４は、回転数検出手段４２に接続され、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎを取得することが可能である。
【００４４】
制御手段４４は、アクセル開度検出手段４３に接続され、アクセル開度検出手段４３が検出するエンジン９のアクセル開度Ｓｎを取得することが可能である。
【００４５】
制御手段４４は、エンジン９の実回転数Ｎがエンジン９のアクセル開度Ｓｎに基づいて設定される目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、ポンプ流量変更手段３１が油圧ポンプ２１の吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御するスピードセンシングを行う。
【００４６】
以下では、図２から図５を用いて、上述の如く構成される油圧回路１００の動作態様について説明する。
【００４７】
切り換え手段４１が切り位置４１ｂに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始しない。
【００４８】
よって、図３に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧力が上昇すると、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が上昇して、流量調節手段２２のピストンが図２における左方向に移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が小さくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が減少する。
【００４９】
油圧ポンプ２１の吐出圧力が低下すると、流量調節手段２２の圧力室に付与される圧力が低下して、流量調節手段２２のピストンが図２における右方向に移動する。このため、油圧ポンプ２１の斜板角度が大きくなり、油圧ポンプ２１の吐出量が増加する。すなわち、油圧回路１００は、油圧ポンプ２１の出力が略一定になるように作動する。
【００５０】
油圧ポンプ２１が必要とするエンジン９の出力は、アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。このため、スピードセンシングを行わないように切り換え手段４１を切り換えることで、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができる。
【００５１】
切り換え手段４１が入り位置４１ａに切り換えられた場合（図２参照）、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。制御手段４４は、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎ、及びアクセル開度検出手段４３が検出するアクセル開度Ｓｎを取得する。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数ＳｎＮｓを設定して、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さいか否か判断する。
【００５２】
図４に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧力の上昇によりエンジン９に加わる負荷が増加してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、制御手段４４は、ポンプ流量変更手段３１によって油圧ポンプ２１の斜板角度を小さくして吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御する。このため、エンジン９に加わる負荷が減少することで実回転数Ｎが大きくなり目標回転数ＳｎＮｓと一致する。これにより、エンジンストールの発生が抑制される。また、目標回転数ＳｎＮｓを任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数に設定することで、図５に示すように、作業用油圧アクチュエータ１６を当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力で駆動することができる。
【００５３】
上述の如く、作業者は、作業用油圧アクチュエータ１６の作業状態に応じて、エンジン９の出力を最大限に活用して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させる入り位置４１ａと、エンジン９の出力を抑制して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させることでエンジン９が消費する燃料を低減させる切り位置４１ｂとに選択的に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【００５４】
以上の如く、本実施形態に係る旋回作業車１の油圧回路１００は、エンジン９によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更して油圧ポンプ２１の吐出量を調節する流量調節手段２２と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、斜板角度変更手段３０が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段４１と、エンジン９の実回転数Ｎを検出する回転数検出手段４２と、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するアクセル開度検出手段４３と、切り換え手段４１によって斜板角度変更手段３０が油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する状態に切り換えられると、アクセル開度検出手段４３によって検出されたアクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを設定し、回転数検出手段４２によって検出された実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低い場合、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
このように構成することで、油圧ポンプ２１の吐出量を変更してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御を行うように切り換えることでエンジンストールの発生が抑制される。この際、任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数を目標回転数ＳｎＮｓに設定することで、エンジン９の出力を最大限に活用できる。
また、油圧ポンプ２１の出力は当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。このため、エンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御を行わないように切り換えることで、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができるとともに、作業内容に適した油圧ポンプ２１の制御態様にすることで、作業効率を向上させることができる。
【００５５】
以下では、図６を用いて、本発明に係る油圧回路の第二実施形態に係る油圧回路２００について説明する。
【００５６】
第二実施形態に係る油圧回路２００が油圧回路１００（図２参照）と異なる点は、切り換え手段４１に代えて、制御手段４４がスピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態とに選択的に切り換える手段として空調装置５０を用いている点である。
よって以下では、第一実施形態に係る油圧回路１００と異なる点についてのみ説明し、油圧回路１００と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
空調装置５０は、旋回作業車１の操縦部８を冷暖房するものである。空調装置５０は、操縦部８に配置され、エンジン９によって駆動される。空調装置５０は、作業者の操作によって始動可能に構成される。
【００５８】
制御手段４４は、空調装置５０に接続され、空調装置５０が起動された場合の信号を取得することが可能である。
【００５９】
上述の如く構成された油圧回路２００において、空調装置５０が起動された場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。制御手段４４は、回転数検出手段４２が検出するエンジン９の実回転数Ｎ、及びアクセル開度検出手段４３が検出するアクセル開度Ｓｎを取得する。制御手段４４は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数ＳｎＮｓを設定して、実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さいか否か判断する。
空調装置５０の駆動によりエンジン９に加わる負荷が増加してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも小さくなると、制御手段４４は、ポンプ流量変更手段３１が油圧ポンプ２１の斜板角度を小さくして吐出量を少なくするように電磁比例制御弁３２を制御する。このため、エンジン９に加わる負荷が減少することで実回転数Ｎが大きくなり目標回転数ＳｎＮｓと一致する。これにより、空調装置５０の駆動によるエンジンストールの発生が抑制される。
【００６０】
以上の如く、本実施形態に係る旋回作業車１の油圧回路２００は、エンジン９によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２１と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更して油圧ポンプ２１の吐出量を調節する流量調節手段２２と、油圧ポンプ２１の斜板角度を変更する斜板角度変更手段３０と、エンジン９によって駆動される空調装置５０と、エンジン９の実回転数Ｎを検出する回転数検出手段４２と、エンジン９のアクセル開度Ｓｎを検出するアクセル開度検出手段４３と、空調装置５０が駆動されると、アクセル開度検出手段４３によって検出されたアクセル開度Ｓｎからエンジン９の目標回転数ＳｎＮｓを算出し、回転数検出手段４２によって検出された実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓよりも低下すると、目標回転数ＳｎＮｓと実回転数Ｎとが一致するように斜板角度変更手段３０によって斜板角度を制御する制御手段４４と、を具備するものである。
このように構成することにより、空調装置５０の作動によって、油圧ポンプ２１の吐出量を変更してエンジン９の実回転数Ｎが目標回転数ＳｎＮｓを維持する制御が開始される。このため、作業用油圧アクチュエータ１６の駆動に加えて空調装置５０の作動によりエンジン負荷が増大しても、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、作業内容に適した油圧ポンプ２１の制御態様することで、作業効率を向上させることができる。
【００６１】
また、図７に示すように、本発明に係る油圧回路１００、及び油圧回路２００の別実施形態として、空調装置５０によってスピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態とに切り換える代わりに、スピードセンシングを開始する状態とスピードセンシングを開始しない状態と空調装置５０が駆動されるとスピードセンシングを開始する状態とに選択的に切り換える切り換え手段６１を具備する油圧回路３００について説明する。よって以下では、第一実施形態に係る油圧回路１００及び第二実施形態に係る油圧回路２００と異なる点についてのみ説明し、油圧回路１００及び油圧回路２００と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
切り換え手段６１は、操縦部８に配置され、作業者が手動でスピードセンシングを開始する入り位置６１ａと、スピードセンシングを開始しない状態である切り位置６１ｂと、空調装置５０が駆動されるとスピードセンシングを開始する連動位置６１ｃとに切り換え可能に構成される。
【００６３】
切り換え手段６１が入り位置６１ａに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始する。これにより、エンジンストールの発生が抑制されるとともに、目標回転数ＳｎＮｓを任意のアクセル開度Ｓｎにおいてエンジン９の出力が最大出力となる回転数に設定することで、作業用油圧アクチュエータ１６を当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力で駆動することができる。
【００６４】
切り換え手段６１が切り位置６１ｂに切り換えられた場合、制御手段４４は、スピードセンシングを開始しない。油圧ポンプ２１の出力は当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力を超えないように設定されている。よって、油圧ポンプ２１の駆動に必要なエンジン９の出力は、当該アクセル開度Ｓｎにおけるエンジン９の最大出力よりも小さい出力となるので、エンジン９が消費する燃料を低減することができる。
【００６５】
切り換え手段６１が連動位置６１ｃに切り換えられた場合、制御手段４４は、空調装置５０が起動されるとスピードセンシングを開始する。これにより、空調装置５０の駆動によるエンジンストールの発生が抑制される。
【００６６】
上述の如く、作業者は、作業用油圧アクチュエータ１６の作業状態に応じて、エンジン９の出力を最大限に活用して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させる入り位置６１ａと、エンジン９の出力を抑制して作業用油圧アクチュエータ１６を駆動させることでエンジン９が消費する燃料を低減させる切り位置６１ｂと空調装置５０が駆動されてもエンジンストールの発生を抑制する連動位置６１ｃとに選択的に切り換えることで、作業効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 旋回作業車
２１ 油圧ポンプ
２２ 流量調節手段（ポンプ流量調節アクチュエータ）
３０ 斜板角度変更手段
４１ 切り換え手段
４２ 回転数検出手段
４３ アクセル開度検出手段
４４ 制御手段
Ｎ 実回転数
ＳｎＮｓ 目標回転数
Ｓｎ アクセル開度
１００ 油圧回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、
前記斜板角度変更手段が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記切り換え手段によって前記斜板角度変更手段が前記油圧ポンプの斜板角度を変更する状態に切り換えられると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を設定し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低い場合、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、
を具備する作業車両の油圧回路。
【請求項２】
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、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、
前記エンジンによって駆動される空調装置と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記空調装置が駆動されると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低下すると、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、
を具備する作業車両の油圧回路。
【請求項１】
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、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、
前記斜板角度変更手段が斜板角度を変更する状態と変更しない状態とに切り換える切り換え手段と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記切り換え手段によって前記斜板角度変更手段が前記油圧ポンプの斜板角度を変更する状態に切り換えられると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を設定し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低い場合、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、
を具備する作業車両の油圧回路。
【請求項２】
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、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更して油圧ポンプの吐出量を調節する流量調節手段と、
前記油圧ポンプの斜板角度を変更する斜板角度変更手段と、
前記エンジンによって駆動される空調装置と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンのアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記空調装置が駆動されると、前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度から前記エンジンの目標回転数を算出し、前記回転数検出手段によって検出された実回転数が前記目標回転数よりも低下すると、前記目標回転数と前記実回転数とが一致するように前記斜板角度変更手段によって斜板角度を制御する制御手段と、
を具備する作業車両の油圧回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９６０６６（Ｐ２０１１−１９６０６６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２９０６（Ｐ２０１０−６２９０６）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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