建設機械のポンプ制御装置
【課題】エンジン過負荷によるエンジンストールを防止する。
【解決手段】エンジンに連動回転するカムシャフト１７に枢支され、カムシャフト１７とともに回転することによって生じる遠心力により外方に拡開可能なガバナウェイト３１と、中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバー３６と、ガバナレバー３６の一端部とアクセルレバー１８との間に取り付けられ、ガバナレバー１８の一端部を引っ張るガバナスプリング３８と、カムシャフト１７の回転軸方向に延びてガバナレバー３６とガバナウェイト３１との間に取り付けられ、ガバナウェイト３１の拡開動作に連動してガバナレバー３６の一端部をガバナウェイト３１とは反対側に向かって押動するコントロールロッド３４と、ガバナレバー３６の他端部と斜板２１との間に接続されて、ガバナレバー３６の揺動に応じて油圧ポンプ２０の斜板２１を制御する傾転調整スライダ４０とを備えて構成される。
【解決手段】エンジンに連動回転するカムシャフト１７に枢支され、カムシャフト１７とともに回転することによって生じる遠心力により外方に拡開可能なガバナウェイト３１と、中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバー３６と、ガバナレバー３６の一端部とアクセルレバー１８との間に取り付けられ、ガバナレバー１８の一端部を引っ張るガバナスプリング３８と、カムシャフト１７の回転軸方向に延びてガバナレバー３６とガバナウェイト３１との間に取り付けられ、ガバナウェイト３１の拡開動作に連動してガバナレバー３６の一端部をガバナウェイト３１とは反対側に向かって押動するコントロールロッド３４と、ガバナレバー３６の他端部と斜板２１との間に接続されて、ガバナレバー３６の揺動に応じて油圧ポンプ２０の斜板２１を制御する傾転調整スライダ４０とを備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械に搭載されているエンジンにより駆動されるポンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーショベル車等の建設機械は、一般的に原動機としてディーゼルエンジンを備え、このエンジンにより油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油（圧油）により油圧アクチュエータを駆動して所要の作業を行う。建設機械において、エンジン回転数は油圧ポンプの負荷に応じて常に変動しており、作業をする際に大きな力や速度を出力するために油圧ポンプの吐出流量を最大にした場合には、エンジンに大きな負荷がかかってエンジン回転数が低下して、さらに油圧ポンプの入力トルクがエンジンの出力トルクよりも大きくなるとエンジンストールが発生するおそれがある。このため、エンジン過負荷等によるエンジンストールを防止する観点から、油圧ポンプの入力トルクが予め設定した最大値（最大吸収トルク）を超えないよう油圧ポンプの斜板の傾転角（押し退け容積）を調整し、入力トルクの制限を行う制御が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開昭５７−６５８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような建設機械においてエンジンの出力低下は、エンジンを取り巻く環境で大きく変わってくる。例えば、気圧が低い高地において作業する場合、エンジンの吸入空気量が平地に比べて減少するため、燃料濃度が濃くなって不完全燃焼となることによりエンジンの燃焼効率が悪くなった結果、エンジンの出力トルクが低下する。このため、油圧ポンプの入力トルクがエンジンの出力トルクよりも大きくなって、エンジンストールが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成でエンジン回転数の変動により油圧ポンプの吐出流量を制御して、エンジン過負荷によるエンジンストールを防止することができる建設機械のポンプ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明に係る建設機械のポンプ制御装置は、車体と、車体に搭載されアクセルレバーの操作量に応じて目標回転数が設定されるエンジンと、圧油の吐出流量を調整する容量可変部を有しエンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータとを有する建設機械のポンプ制御装置において、エンジンに連動回転するシャフト部材（例えば、実施形態におけるカムシャフト１７）に枢支され、シャフト部材とともに回転することによって生じる遠心力によりシャフト部材の回転軸に対して外方に拡開可能なガバナウェイトと、中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバーと、ガバナレバーの一端部とアクセルレバーとの間に取り付けられ、ガバナレバーの一端部をガバナウェイト側に引っ張るバネ部材（例えば、実施形態におけるガバナスプリング３８）と、シャフト部材の回転軸方向に延びてガバナレバーとガバナウェイトとの間に取り付けられ、ガバナウェイトの拡開動作に連動してガバナレバーの一端部をガバナウェイトとは反対側に向かって押動するロッド部材（例えば、実施形態におけるコントロールロッド３４）と、ガバナレバーの他端部と容量可変部との間に接続されて、ガバナレバーの揺動に応じて油圧ポンプの容量可変部を制御するポンプ制御部（例えば、実施形態における傾転調整スライダ４０）とを備え、エンジンが目標回転数近傍で回転しているときには、ガバナウェイトに生じる遠心力の作用によりガバナウェイトがロッド部材を介してガバナレバーを一方側に揺動させる押圧力と、アクセルレバーの操作量およびガバナレバーの揺動量に応じて伸長したバネ部材の付勢力とがつり合って、ガバナレバーがポンプ制御部を介して、油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量に維持するように容量可変部を制御し、エンジンの実回転数が目標回転数近傍よりも低下したときには、ガバナウェイトの遠心力が低下してバネ部材の付勢力により他方側に揺動したガバナレバーがポンプ制御部を介して、油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量よりも減少させるように容量可変部を制御するように構成される。
【０００６】
このように構成された建設機械のポンプ制御装置において、油圧ポンプの容量可変部が、油圧ポンプの内部に配設された斜板の傾転角を変化させることにより押し退け容積を変化させて圧油の吐出流量が可変となるように構成され、ポンプ制御部が、ガバナレバーの他端部と斜板との間に接続されて、ガバナレバーの揺動に応じて斜板の傾転角を変化させるように構成されることが好ましい。
【０００７】
また、油圧ポンプの所定の吐出流量とは、油圧ポンプの最大吐出流量であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る建設機械のポンプ制御装置によれば、比較的簡単な構成により、エンジンが軽負荷のときには油圧ポンプが所定の吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給するような制御が行われ、エンジン負荷が高くなって目標回転数に対してエンジンの実回転数が低下するときには、油圧ポンプの吐出流量を抑制してエンジン出力不足によるエンジンストールを防止しつつ、再び、エンジンの実回転数を目標回転数まで増加させて油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量まで復帰させる制御を行うことができる。したがって、例えば、気圧の低い高地での作業等でエンジン自体の出力が低下するような場合でも、エンジンの実回転数の変動によって油圧ポンプの圧油の吐出流量が制御されるため、エンジン過負荷によるエンジンストールを回避しながら油圧ポンプにより十分な吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るポンプ制御装置を備えた建設機械の例としてクローラ型パワーショベル車（以降、「パワーショベル車」と称する）を示す。
【００１０】
パワーショベル車１は、図１に示すように、左右一対のクローラ走行機構を有した走行装置３と、走行装置３の上に旋回機構５により水平旋回可能に設けられた車両本体２と、車両本体２の前部に水平旋回（水平揺動）可能に取り付けられたパワーショベル機構４とから構成される。
【００１１】
走行装置３は、それぞれ駆動スプロケット３ａ、従動スプロケット３ｂ、および、これらのスプロケット３ａ，３ｂに掛け回された履帯３ｃから構成されるクローラ機構を走行フレーム３ｄの左右に設けて構成される。そして、この走行フレーム３ｄの中央上部に旋回機構５が設けられている。この旋回機構５により水平旋回可能に支持される車両本体２は、車体フレーム６の上に、運転キャビン７、エンジン（ディーゼルエンジン）１１等が搭載されたエンジンルーム１０等を配設して構成され、車体フレーム６の前端に前方に突出して本体枢結部８が形成されている。
【００１２】
パワーショベル機構４は、本体枢結部８に垂直軸Ｎを中心として水平旋回若しくは揺動自在に枢結されたスイング側枢結部１２と、このスイング側枢結部１２に垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたブーム１３と、ブーム１３の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたアーム１４と、アーム１４の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたバケット１５とから構成される。さらに、ブーム１３を上下に揺動させるブームシリンダ１３ａがスイング側枢結部１２とブーム１３とを繋いで配設され、アーム１４を上下に揺動させるアームシリンダ１４ａがブーム１３とアーム１４とを繋いで配設され、バケット１５を上下に揺動させるバケットシリンダ１５ａおよびリンク１５ｂが図示のようにアーム１４とバケット１５とを繋いで配設される。
【００１３】
エンジンルーム１０内には、図２に示すように、エンジン１１、燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）１６、油圧ポンプ２０、制御バルブ類（図示しない）等が配設され、運転キャビン７内に搭乗した作業者が運転キャビン７内に設けられている操作装置を操作すると、この操作に応じて制御バルブ類の作動制御がなされ、油圧ポンプ２０から吐出される作動油（圧油）をブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、および、バケットシリンダ１５ａ等に供給する制御が行われる。これにより作業者の操作に応じて、車両本体２に対してブーム１３やアーム１４などを揺動等させる作動を制御して、掘削作業を行うことができる。
【００１４】
また、油圧ポンプ２０から供給される圧油は、駆動スプロケット３ａを回転駆動する走行油圧モータ（図示しない）、旋回機構５を旋回駆動する旋回油圧モータ（図示しない）にも供給され、作業者の操作に応じて、走行装置の駆動制御、および、旋回機構５による車両本体２の水平旋回制御も行うことができる。なお、油圧ポンプ２０から圧油が供給されて駆動する前述のブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、バケットシリンダ１５ａ、走行油圧モータ（不図示）および旋回油圧モータ（不図示）を、以降の説明では総称して「油圧アクチュエータ」と称する。
【００１５】
また、エンジンルーム１０内であってエンジン１１には、図２に示すように、このエンジン１１に燃料を噴射する燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）１６が取り付けられており、燃料噴射装置１６の各吐出口とエンジン１１の各シリンダ（図示しない）とは、管路（図示しない）により接続されている。この燃料噴射装置１６には、カムシャフト１７（図３を参照）が設けられており、このカムシャフト１７はエンジン１１のクランクシャフト（図示しない）によって回転駆動されるようになっている。
【００１６】
また、エンジンルーム１０内には、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプ２０が備えられている。油圧ポンプ２０は、入力軸（ポンプ軸）がエンジン１１の出力軸に連結されており、エンジン１１の駆動力が伝達されて駆動されるように構成されている。また、油圧ポンプ２０は、作動油が貯留されているリザーバタンク（図示しない）から作動油を吸引してこの作動油を圧送し、この圧送された作動油（圧油）が方向切換弁（図示しない）等を介して、ブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータへ供給されて、この油圧アクチュエータが駆動される。油圧アクチュエータに供給された圧油は、方向切換弁（図示しない）等を介して、リザーバタンクへ戻された後、再び油圧ポンプ２０により圧送され循環される。
【００１７】
この油圧ポンプ２０は、斜板式の可変容量形油圧ポンプからなり、斜板２１の傾転角を変化させることにより押し退け容積を可変にする押し退け容積可変機構部２２を備えている。そして、詳細は後述するポンプ制御装置３０により斜板２１の傾転角（押し退け容積）を変化される制御が行われることにより、油圧ポンプ２０からの圧油の吐出流量が増減されることになる。それでは、本発明に係るポンプ制御装置の構成について２つの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明に係るポンプ制御装置の第１の実施例について、図３を用いて説明する。第１実施例に係るポンプ制御装置（ガバナ装置）３０は、ガバナウェイト３１、コントロールロッド３４、ガバナレバー３６、ガバナスプリング３８および傾転調整スライダ４０を有して構成される。
【００１９】
ガバナウェイト３１は、エンジン１１により回転駆動されるカムシャフト１７の一端部１７ａに接続され回転可能に支持されている。ガバナウェイト３１は、図３において矢印で示すように、このガバナウェイト３１の回転時に生じる遠心力により開閉可能に構成されている。また、ガバナウェイト３１にアーム３２を介して連結されたローラ３３は、コントロールロッド３４の一端部（右端部）に当接されている。
【００２０】
コントロールロッド３４は、カムシャフト１７の長手中心軸方向に沿って左右に延びるロッド状の部材であり、ガバナウェイト３１の開閉に伴って生じる遠心力によりローラ３３から押動されることでガバナウェイト３１とガバナレバー３６との間で左右方向に移動可能になっている。すなわち、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が増加してこのガバナウェイト３１が外方に開くと、ガバナウェイト３１のローラ３３がコントロールロッド３４をカムシャフト１７から遠ざかる方向（左方向）に押し出すことにより、コントロールロッド３４全体が左方向に移動することになる。
【００２１】
ガバナレバー３６は、中間部がコントロールロッド３４の他端部（左端部）に枢支されており、コントロールロッド３４の左右方向の移動に伴って支点ピン３７を中心にして回動自在になっている。また、ガバナレバー３６はガバナスプリング３８を介してエンジン１１の目標回転数を設定するアクセルレバー１８に連結されており、ガバナレバー３６の上方部がアクセルレバー１８の開度に応じて伸縮するガバナスプリング３８の付勢力によりガバナウェイト３１側に常時付勢される。このガバナスプリング３８は、エンジン１１が目標回転数近傍で回転するときに、当該回転によってガバナウェイト３１に生じる遠心力によりコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６が押動される力（ガバナ力）と、コントロールロッド３４から押動されることによりガバナレバー３６が反時計回り方向に回動する変位量に伴って伸長したガバナスプリング３８からガバナレバー３６が受ける付勢力とがつり合うように設定されている。すなわち、エンジン１１がアクセルレバー１８で設定した目標回転数近傍で回転しているときには、ガバナレバー３６に作用するガバナ力と付勢力とがつり合って、このガバナレバー３６は静止状態を保持するようになっている。
【００２２】
傾転調整スライダ４０は、一端部（右端部）がガバナレバー３６の下端部に枢支されており、他端部（左端部）が油圧ポンプ２０の斜板２１に支持されている。そして、傾転調整スライダ４０は、ガバナレバー３６の回動に伴って左右にスライド自在に構成されている。このため、傾転調整スライダ４０の左右へのスライドに応じて油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が変化されて、油圧ポンプ２０における圧油の吐出量を調整することができる。そして、油圧ポンプ２０は、斜板２１の傾転角に応じた吐出量の圧油を油圧アクチュエータに供給する。
【００２３】
次に、ポンプ制御装置（ガバナ装置）３０の作動について説明する。本実施形態のパワーショベル車１を用いて、例えば、気圧の低い高地などで作業を行う場合には、エンジンの吸入空気量が平地に比べて減少して不完全燃焼となり易く、エンジンの燃焼効率が悪くなることにより、エンジン１１の出力トルクが低下する傾向にある。このため、油圧ポンプ２０の入力トルクがエンジン１１の出力トルクよりも大きくなって、エンジンストールが発生し易い状況下での作業となる。
【００２４】
このような作業環境下において、まず、エンジン１１始動前は、ガバナウェイト３１には遠心力は作用しておらず閉じた状態となっている。このため、ガバナレバー３６はコントロールロッド３４から押圧されることなく、上方部がガバナスプリング３８により右側に付勢されて実線で示す位置（略上下方向に延びた位置）に位置している。油圧ポンプ２０は、斜板の傾転角が最小位置にあり、（エンジン１１始動時に）吐出流量が最小になるようになっている。なお、エンジン１１の回転数を制御するアクセルレバー１８はガバナスプリング３８により常時低速側位置（図３の（Ａ）位置）に付勢されている。
【００２５】
次いで、アクセルレバー１８を目標回転数となる所定の位置（図３の（Ｂ）位置）に傾倒してエンジン始動すると、カムシャフト１７の回転増加に伴ってガバナウェイト３１が遠心力により外方へ開き始めて、コントロールロッド３４の右端部を左方向に押動していく。そして、ガバナウェイト３１がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６を押圧する力（ガバナ力）が、ガバナスプリング３８の付勢力に打ち勝って、ガバナレバー３６の下方部が反時計回り方向に回動して、ガバナレバー３６が図３において点線で示す位置に位置する。このとき、ガバナレバー３６に作用するガバナ力とガバナスプリング３８の付勢力とが互いにつり合い、ガバナレバー３６が静止状態を保つようになっている。
【００２６】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、傾転調整スライダ４０が右方向にスライドして、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が大きくなって最大傾転角（最大押し退け容積）まで移動する。これにより、油圧ポンプ２０の吐出流量が最大となって、この最大吐出流量の圧油がブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給される。このように、エンジン１１が目標回転数近傍で回転している（エンジン軽負荷の）ときには、コントロールロッド３４を介してガバナウェイト３１がガバナレバー３６を押動する力（ガバナ力）につり合うようにガバナスプリング３８がガバナレバー３６を付勢するため、ガバナレバー３６が（図３に示す点線位置で）静止状態を維持して、油圧ポンプ２０の斜板２１の位置を常に最大傾転角で保つようにすることができる。なお、油圧ポンプ２０の吐出流量の増加量は、ガバナレバー３６の回動による変位量にほぼ比例するようになっている。
【００２７】
そして、油圧ポンプの吐出流量（吐出圧力）の上昇などによりエンジン１１の負荷が高くなり、アクセルレバー１８により設定した目標回転数よりもエンジン１１の実回転数が低下すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が次第に小さくなってガバナウェイト３１が閉じていく。このため、ガバナレバー３６に作用するガバナスプリング３８の付勢力がガバナウェイト３１によるガバナ力に打ち勝ち、コントロールロッド３４をカムシャフト１７側（右方向）に移動させるようにガバナレバー３６が時計回り方向に回動する。これにより傾転調整スライダ４０も左方向にスライドしていき、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角（押し退け容積）が小さくなって圧油の吐出流量が減少される。したがって、エンジン１１の負荷が低減してエンジン１１の実回転数がアクセルレバー１８で設定した目標回転数近傍まで復帰（増加）する。
【００２８】
次いで、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が復帰すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が増加してガバナウェイト３１が外方に開くことにより、ローラ３３がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６の中間部をガバナスプリング３８の付勢力に抗して左方向に押動する。これにより、ガバナレバー３６がガバナスプリング３８の付勢力に抗して反時計回り方向に回動される。このガバナレバー３６の回動により、傾転調整スライダ４０が右方向にスライドして、再度、油圧ポンプ２０の斜板２１を最大傾転角まで移動させることで、油圧ポンプ２０の吐出を最大吐出流量に増大させる。これにより、油圧ポンプ２０は、最大吐出流量の圧油をブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給することができる。
【００２９】
このように、エンジン負荷が小さいときには油圧ポンプ２０の吐出流量を最大にして圧油を供給することができるとともに、エンジン負荷が大きくなると油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン１１の負荷を低減させることにより、エンジン１１の実回転数を目標回転数まで復帰させて、再び、油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を供給することができる。すなわち、このような作動がなされることにより、エンジン出力が低下するような高地等で作業を行う場合であっても、エンジン１１の過負荷によるエンジンストールを防止しつつ、油圧ポンプ２０は適時、油圧アクチュエータ作動のための十分な量（最大流量）の圧油を吐出して油圧アクチュエータに供給することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明に係るポンプ制御装置の第２実施例について、図４を用いて説明する。なお、第１実施例と同一の部材は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施例に係るポンプ制御装置（ガバナ装置）３０′は、ガバナウェイト３１、コントロールロッド３４、ガバナレバー３６、ガバナスプリング３８、サーボ弁（メカニカルサーボ弁）５０およびサーボピストン６０を有して構成される。
【００３１】
油圧ポンプ２０から吐出される作動油（圧油）は、油圧アクチュエータに供給されるとともに、この油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御するサーボピストン６０と、サーボピストン６０の作動圧を制御するサーボ弁５０とに供給されるようになっている。油圧ポンプ２０に接続されている油路７０は、図４に示すように分岐して、油路７１を介してサーボ弁５０の入力ポートに接続されるとともに、油路７２を介してサーボピストン６０の小径室６１に接続される。
【００３２】
サーボ弁５０には、（油路を介して）油圧ポンプ２０、油タンク８０およびサーボピストン６０が接続されている。また、このサーボ弁５０は、操作ロッド５２の一端部（右端部）がガバナレバー３６の下端部に支持されている。このため、サーボ弁５０のスプール５１は、ガバナレバー３６の回動に伴って（操作ロッド５２を介して）、軸方向に摺動変位する。そして、スプール５１が図４の右方向に移動すると、油路７３が油路７１，７０を介して油圧ポンプ２０に連通する。また、スプール５１が図４の左方向に移動すると、油路７３が油路７４を介して油タンク８０に連通する。
【００３３】
サーボピストン６０の小径室６１は、油路７２，７０を介して油圧ポンプ２０に連通している。このため、小径室６１には、油路７０，７２を通って油圧ポンプ２０の吐出圧力が常時作用している。一方、サーボピストン６０の大径室６２は油路７３に接続されており、前述したように、ガバナレバー３６の回動に伴ってサーボ弁５０による圧油の方向の切り換えなどが行われることにより、スプール５１および油路７１，７０を介して油圧ポンプ２０に繋がる状態と、スプール５１および油路７４を介して油タンク８０に繋がる状態とに切り換えられる。そして、小径室６１と大径室６２とに作用する油圧力に応じてサーボピストン６０が移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を変化させて、圧油の吐出流量を制御することができる。
【００３４】
次に、ポンプ制御措置（ガバナ装置）３０′の作動について説明する。アクセルレバー１８を目標回転数となる所定の位置（図４の（Ｂ）の位置）に傾倒してエンジン始動すると、カムシャフト１７の回転増加に伴ってガバナウェイト３１が遠心力により外方へ開き始めて、コントロールロッド３４の右端部を左方向に押動していく。そして、ガバナウェイト３１がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６を押圧する力（ガバナ力）が、ガバナスプリング３８の付勢力に打ち勝って、ガバナレバー３６の下方部が反時計回り方向に回動して、ガバナレバー３６が図３において点線で示す位置に位置する。このとき、ガバナレバー３６に作用するガバナ力とガバナスプリング３８の付勢力とが互いにつり合い、ガバナレバー３６が静止状態を保つようになっている。
【００３５】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が右方向に移動するとともに、スプール５１も右方向に移動する。スプール５１が右方向に移動すると、油路７３と油路７１とが連通することにより、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７１，７０を経由して油圧ポンプ２０に繋がって、油圧ポンプ２０の吐出圧力がサーボピストン６０の大径室６２に作用する。一方、サーボピストン６０の小径室６１にも、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が作用しているが、小径室６１と大径室６２との面積差によってサーボピストン６０は右方向に移動するようになっている。
【００３６】
ここで、サーボピストン６０が右方向に移動すると、このサーボピストン６０とともにサーボ弁５０のスリーブ５３が連結部５４を介して右方向に移動する。このサーボピストン６０の移動は、スリーブ５３とスプール５１の開口の切り欠きが閉じるまで行われ、それが完全に閉じるとサーボピストン６０は停止するようになっている。
【００３７】
そして、サーボピストン６０が右方向へ移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が大きくなって最大傾転角（最大押し退け容積）まで移動する。これにより、油圧ポンプ２０の吐出流量が最大となって、この最大吐出流量の圧油がブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給される。
【００３８】
油圧ポンプ２０の吐出流量（吐出圧力）の上昇などによりエンジン１１の負荷が高くなり、アクセルレバー１８により設定した目標回転数よりもエンジン１１の実回転数が低下すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が次第に小さくなってガバナウェイト３１が閉じていく。このため、ガバナレバー３６に作用するガバナスプリング３８の付勢力がガバナウェイト３１によるガバナ力に打ち勝ち、コントロールロッド３４をカムシャフト１７側（右方向）に移動させるようにガバナレバー３６が時計回り方向に回動する。
【００３９】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が左方向に移動するとともに、スプール５１も左方向に移動する。スプール５１が左方向に移動すると、油路７３が油路７４と連通することにより、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７４を経由して油タンク８０に繋がる。一方、サーボピストン６０の小径室６１には、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が常時作用しているため、サーボピストン６０は左方向に移動し、大径室６２の作動油は油タンク８０に戻されるようになっている。
【００４０】
ここで、サーボピストン６０が左方向に移動すると、このサーボピストン６０とともにサーボ弁５０のスリーブ５３が連結部５４を介して左方向に移動する。サーボピストン６０の移動は、スリーブ５３とスプール５１の開口の切り欠きが閉じるまで行われ、それが完全に閉じるとサーボピストン６０は停止するようになっている。
【００４１】
そして、サーボピストン６０が左方向に移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板の傾転角（押し退け容積）が小さくなって圧油の吐出流量が減少される。したがって、エンジン１１の負荷が低減してエンジン１１の実回転数がアクセルレバー１８により設定した目標回転数まで復帰（増加）する。
【００４２】
次いで、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が復帰すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が増加してガバナウェイト３１が外方に開くことにより、ローラ３３がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６の中間部をガバナスプリング３８の付勢力に抗して左方向に押動する。これにより、ガバナレバー３６がガバナスプリング３８の付勢力に抗して反時計回り方向に回動される。このガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が右方向に移動するとともに、スプール５１も右方向に移動する。これにより、油路７３と油路７１とが連通することになり、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７１，７０を経由して油圧ポンプ２０に繋がって、油圧ポンプ２０の吐出圧力がサーボピストン６０の大径室６２に作用する。一方、サーボピストン６０の小径室６１にも、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が作用しているが、小径室６１と大径室６２との面積差によってサーボピストン６０は右方向に移動する。
【００４３】
そして、サーボピストン６０が右方向へ移動することにより、再度、油圧ポンプ２０の斜板２１を最大傾転角まで移動させることで、油圧ポンプ２０の吐出を最大吐出量に増大させる。これにより、油圧ポンプ２０は、最大吐出流量の圧油をブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４４】
このように第２実施例のポンプ制御装置３０′においても、エンジン負荷が小さいときには油圧ポンプ２０の吐出流量を最大にして圧油を供給することができるとともに、エンジン負荷が大きくなると油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン１１の負荷を低減させることにより、エンジン１１の実回転数を目標回転数まで復帰させて、再び、油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を供給することができる。すなわち、このような作動がなされることにより、エンジン出力が低下するような高地等で作業を行う場合であっても、エンジン１１の過負荷によるエンジンストールを防止しつつ、油圧ポンプ２０は適時、油圧アクチュエータ作動のための十分な量（最大流量）の圧油を吐出して油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４５】
また、第２実施例のポンプ制御装置３０′では、サーボピストン６０の油圧力により油圧ポンプ２０の斜板２１を移動させて傾転角を制御することができるため、ガバナレバー３６を回動させるガバナ力も比較的小さくてよいため、ガバナウェイト３１を軽量化して装置全体の小型コンパクト化に有効である。
【００４６】
なお、上述した第２実施例においては、ガバナレバー３６の回動に応じて油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御するポンプ制御部として、サーボ弁５０及びサーボピストン６０などを用いて構成した例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、比例減圧弁８０、パイロットポンプ８１、および傾転調整シリンダ８２などを用いて構成してもよい。このような構成では、比例減圧弁８０がパイロットポンプ８１から供給される圧油をプッシュロッド８３を介してガバナレバー３６の回動による変位量に応じて減圧調整する。そして、比例減圧弁８０によって調整されたパイロット圧の圧油を傾転調整シリンダ８２に導くことで、この圧油に基づいて傾転調整シリンダ８２のピストンを移動させて、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御することができるようになっている。これによれば、一般に流通している油圧ポンプを簡単に利用して構成することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態のポンプ制御装置（ガバナ装置）３０，３０′によれば、比較的簡単な構成により、エンジン軽負荷のときには油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給するような制御が行われ、エンジン負荷が高くなるときには、油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン出力不足によるエンジンストールを防止しつつ、再び、油圧ポンプ２０の吐出流量を増加する（最大にする）制御を行うことができる。したがって、例えば、気圧の低い高地での作業等でエンジン自体の出力が低下するような場合でも、エンジン回転数の変動によって油圧ポンプ２０の傾転角（押し退け容積）が制御され、エンジン過負荷によるエンジンストールを回避しながら油圧ポンプ２０により十分な吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４８】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、建設機械の一例としてクローラ型のパワーショベル車を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ショベルローダ、油圧クレーン等の他の建設機械であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ制御装置を備えたクローラ型パワーショベル車を示す側面図である。
【図２】上記パワーショベル車の後方部を示す左側面図である。
【図３】第１実施例に係るポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【図４】第２実施例に係るポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【図５】異なる実施形態のポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ クローラ型パワーショベル車（建設機械）
２ 車両本体（車体）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１７ カムシャフト（シャフト部材）
１８ アクセルレバー
２０ 油圧ポンプ
２１ 斜板（容量可変部）
３０，３０′ ポンプ制御装置
３１ ガバナウェイト
３４ コントロールロッド（ロッド部材）
３６ ガバナレバー
３８ ガバナスプリング（バネ部材）
４０ 傾転調整スライダ（ポンプ制御部）
５０ サーボ弁（ポンプ制御部）
６０ サーボピストン（ポンプ制御部）
８０ 比例減圧弁（ポンプ制御部）
８１ パイロットポンプ（ポンプ制御部）
８２ 傾転調整シリンダ（ポンプ制御部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械に搭載されているエンジンにより駆動されるポンプの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーショベル車等の建設機械は、一般的に原動機としてディーゼルエンジンを備え、このエンジンにより油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出される作動油（圧油）により油圧アクチュエータを駆動して所要の作業を行う。建設機械において、エンジン回転数は油圧ポンプの負荷に応じて常に変動しており、作業をする際に大きな力や速度を出力するために油圧ポンプの吐出流量を最大にした場合には、エンジンに大きな負荷がかかってエンジン回転数が低下して、さらに油圧ポンプの入力トルクがエンジンの出力トルクよりも大きくなるとエンジンストールが発生するおそれがある。このため、エンジン過負荷等によるエンジンストールを防止する観点から、油圧ポンプの入力トルクが予め設定した最大値（最大吸収トルク）を超えないよう油圧ポンプの斜板の傾転角（押し退け容積）を調整し、入力トルクの制限を行う制御が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開昭５７−６５８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような建設機械においてエンジンの出力低下は、エンジンを取り巻く環境で大きく変わってくる。例えば、気圧が低い高地において作業する場合、エンジンの吸入空気量が平地に比べて減少するため、燃料濃度が濃くなって不完全燃焼となることによりエンジンの燃焼効率が悪くなった結果、エンジンの出力トルクが低下する。このため、油圧ポンプの入力トルクがエンジンの出力トルクよりも大きくなって、エンジンストールが発生するという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成でエンジン回転数の変動により油圧ポンプの吐出流量を制御して、エンジン過負荷によるエンジンストールを防止することができる建設機械のポンプ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明に係る建設機械のポンプ制御装置は、車体と、車体に搭載されアクセルレバーの操作量に応じて目標回転数が設定されるエンジンと、圧油の吐出流量を調整する容量可変部を有しエンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータとを有する建設機械のポンプ制御装置において、エンジンに連動回転するシャフト部材（例えば、実施形態におけるカムシャフト１７）に枢支され、シャフト部材とともに回転することによって生じる遠心力によりシャフト部材の回転軸に対して外方に拡開可能なガバナウェイトと、中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバーと、ガバナレバーの一端部とアクセルレバーとの間に取り付けられ、ガバナレバーの一端部をガバナウェイト側に引っ張るバネ部材（例えば、実施形態におけるガバナスプリング３８）と、シャフト部材の回転軸方向に延びてガバナレバーとガバナウェイトとの間に取り付けられ、ガバナウェイトの拡開動作に連動してガバナレバーの一端部をガバナウェイトとは反対側に向かって押動するロッド部材（例えば、実施形態におけるコントロールロッド３４）と、ガバナレバーの他端部と容量可変部との間に接続されて、ガバナレバーの揺動に応じて油圧ポンプの容量可変部を制御するポンプ制御部（例えば、実施形態における傾転調整スライダ４０）とを備え、エンジンが目標回転数近傍で回転しているときには、ガバナウェイトに生じる遠心力の作用によりガバナウェイトがロッド部材を介してガバナレバーを一方側に揺動させる押圧力と、アクセルレバーの操作量およびガバナレバーの揺動量に応じて伸長したバネ部材の付勢力とがつり合って、ガバナレバーがポンプ制御部を介して、油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量に維持するように容量可変部を制御し、エンジンの実回転数が目標回転数近傍よりも低下したときには、ガバナウェイトの遠心力が低下してバネ部材の付勢力により他方側に揺動したガバナレバーがポンプ制御部を介して、油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量よりも減少させるように容量可変部を制御するように構成される。
【０００６】
このように構成された建設機械のポンプ制御装置において、油圧ポンプの容量可変部が、油圧ポンプの内部に配設された斜板の傾転角を変化させることにより押し退け容積を変化させて圧油の吐出流量が可変となるように構成され、ポンプ制御部が、ガバナレバーの他端部と斜板との間に接続されて、ガバナレバーの揺動に応じて斜板の傾転角を変化させるように構成されることが好ましい。
【０００７】
また、油圧ポンプの所定の吐出流量とは、油圧ポンプの最大吐出流量であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る建設機械のポンプ制御装置によれば、比較的簡単な構成により、エンジンが軽負荷のときには油圧ポンプが所定の吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給するような制御が行われ、エンジン負荷が高くなって目標回転数に対してエンジンの実回転数が低下するときには、油圧ポンプの吐出流量を抑制してエンジン出力不足によるエンジンストールを防止しつつ、再び、エンジンの実回転数を目標回転数まで増加させて油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量まで復帰させる制御を行うことができる。したがって、例えば、気圧の低い高地での作業等でエンジン自体の出力が低下するような場合でも、エンジンの実回転数の変動によって油圧ポンプの圧油の吐出流量が制御されるため、エンジン過負荷によるエンジンストールを回避しながら油圧ポンプにより十分な吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るポンプ制御装置を備えた建設機械の例としてクローラ型パワーショベル車（以降、「パワーショベル車」と称する）を示す。
【００１０】
パワーショベル車１は、図１に示すように、左右一対のクローラ走行機構を有した走行装置３と、走行装置３の上に旋回機構５により水平旋回可能に設けられた車両本体２と、車両本体２の前部に水平旋回（水平揺動）可能に取り付けられたパワーショベル機構４とから構成される。
【００１１】
走行装置３は、それぞれ駆動スプロケット３ａ、従動スプロケット３ｂ、および、これらのスプロケット３ａ，３ｂに掛け回された履帯３ｃから構成されるクローラ機構を走行フレーム３ｄの左右に設けて構成される。そして、この走行フレーム３ｄの中央上部に旋回機構５が設けられている。この旋回機構５により水平旋回可能に支持される車両本体２は、車体フレーム６の上に、運転キャビン７、エンジン（ディーゼルエンジン）１１等が搭載されたエンジンルーム１０等を配設して構成され、車体フレーム６の前端に前方に突出して本体枢結部８が形成されている。
【００１２】
パワーショベル機構４は、本体枢結部８に垂直軸Ｎを中心として水平旋回若しくは揺動自在に枢結されたスイング側枢結部１２と、このスイング側枢結部１２に垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたブーム１３と、ブーム１３の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたアーム１４と、アーム１４の先端に同一垂直面内で上下に揺動可能に枢結されたバケット１５とから構成される。さらに、ブーム１３を上下に揺動させるブームシリンダ１３ａがスイング側枢結部１２とブーム１３とを繋いで配設され、アーム１４を上下に揺動させるアームシリンダ１４ａがブーム１３とアーム１４とを繋いで配設され、バケット１５を上下に揺動させるバケットシリンダ１５ａおよびリンク１５ｂが図示のようにアーム１４とバケット１５とを繋いで配設される。
【００１３】
エンジンルーム１０内には、図２に示すように、エンジン１１、燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）１６、油圧ポンプ２０、制御バルブ類（図示しない）等が配設され、運転キャビン７内に搭乗した作業者が運転キャビン７内に設けられている操作装置を操作すると、この操作に応じて制御バルブ類の作動制御がなされ、油圧ポンプ２０から吐出される作動油（圧油）をブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、および、バケットシリンダ１５ａ等に供給する制御が行われる。これにより作業者の操作に応じて、車両本体２に対してブーム１３やアーム１４などを揺動等させる作動を制御して、掘削作業を行うことができる。
【００１４】
また、油圧ポンプ２０から供給される圧油は、駆動スプロケット３ａを回転駆動する走行油圧モータ（図示しない）、旋回機構５を旋回駆動する旋回油圧モータ（図示しない）にも供給され、作業者の操作に応じて、走行装置の駆動制御、および、旋回機構５による車両本体２の水平旋回制御も行うことができる。なお、油圧ポンプ２０から圧油が供給されて駆動する前述のブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１４ａ、バケットシリンダ１５ａ、走行油圧モータ（不図示）および旋回油圧モータ（不図示）を、以降の説明では総称して「油圧アクチュエータ」と称する。
【００１５】
また、エンジンルーム１０内であってエンジン１１には、図２に示すように、このエンジン１１に燃料を噴射する燃料噴射装置（燃料噴射ポンプ）１６が取り付けられており、燃料噴射装置１６の各吐出口とエンジン１１の各シリンダ（図示しない）とは、管路（図示しない）により接続されている。この燃料噴射装置１６には、カムシャフト１７（図３を参照）が設けられており、このカムシャフト１７はエンジン１１のクランクシャフト（図示しない）によって回転駆動されるようになっている。
【００１６】
また、エンジンルーム１０内には、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプ２０が備えられている。油圧ポンプ２０は、入力軸（ポンプ軸）がエンジン１１の出力軸に連結されており、エンジン１１の駆動力が伝達されて駆動されるように構成されている。また、油圧ポンプ２０は、作動油が貯留されているリザーバタンク（図示しない）から作動油を吸引してこの作動油を圧送し、この圧送された作動油（圧油）が方向切換弁（図示しない）等を介して、ブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータへ供給されて、この油圧アクチュエータが駆動される。油圧アクチュエータに供給された圧油は、方向切換弁（図示しない）等を介して、リザーバタンクへ戻された後、再び油圧ポンプ２０により圧送され循環される。
【００１７】
この油圧ポンプ２０は、斜板式の可変容量形油圧ポンプからなり、斜板２１の傾転角を変化させることにより押し退け容積を可変にする押し退け容積可変機構部２２を備えている。そして、詳細は後述するポンプ制御装置３０により斜板２１の傾転角（押し退け容積）を変化される制御が行われることにより、油圧ポンプ２０からの圧油の吐出流量が増減されることになる。それでは、本発明に係るポンプ制御装置の構成について２つの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、本発明に係るポンプ制御装置の第１の実施例について、図３を用いて説明する。第１実施例に係るポンプ制御装置（ガバナ装置）３０は、ガバナウェイト３１、コントロールロッド３４、ガバナレバー３６、ガバナスプリング３８および傾転調整スライダ４０を有して構成される。
【００１９】
ガバナウェイト３１は、エンジン１１により回転駆動されるカムシャフト１７の一端部１７ａに接続され回転可能に支持されている。ガバナウェイト３１は、図３において矢印で示すように、このガバナウェイト３１の回転時に生じる遠心力により開閉可能に構成されている。また、ガバナウェイト３１にアーム３２を介して連結されたローラ３３は、コントロールロッド３４の一端部（右端部）に当接されている。
【００２０】
コントロールロッド３４は、カムシャフト１７の長手中心軸方向に沿って左右に延びるロッド状の部材であり、ガバナウェイト３１の開閉に伴って生じる遠心力によりローラ３３から押動されることでガバナウェイト３１とガバナレバー３６との間で左右方向に移動可能になっている。すなわち、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が増加してこのガバナウェイト３１が外方に開くと、ガバナウェイト３１のローラ３３がコントロールロッド３４をカムシャフト１７から遠ざかる方向（左方向）に押し出すことにより、コントロールロッド３４全体が左方向に移動することになる。
【００２１】
ガバナレバー３６は、中間部がコントロールロッド３４の他端部（左端部）に枢支されており、コントロールロッド３４の左右方向の移動に伴って支点ピン３７を中心にして回動自在になっている。また、ガバナレバー３６はガバナスプリング３８を介してエンジン１１の目標回転数を設定するアクセルレバー１８に連結されており、ガバナレバー３６の上方部がアクセルレバー１８の開度に応じて伸縮するガバナスプリング３８の付勢力によりガバナウェイト３１側に常時付勢される。このガバナスプリング３８は、エンジン１１が目標回転数近傍で回転するときに、当該回転によってガバナウェイト３１に生じる遠心力によりコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６が押動される力（ガバナ力）と、コントロールロッド３４から押動されることによりガバナレバー３６が反時計回り方向に回動する変位量に伴って伸長したガバナスプリング３８からガバナレバー３６が受ける付勢力とがつり合うように設定されている。すなわち、エンジン１１がアクセルレバー１８で設定した目標回転数近傍で回転しているときには、ガバナレバー３６に作用するガバナ力と付勢力とがつり合って、このガバナレバー３６は静止状態を保持するようになっている。
【００２２】
傾転調整スライダ４０は、一端部（右端部）がガバナレバー３６の下端部に枢支されており、他端部（左端部）が油圧ポンプ２０の斜板２１に支持されている。そして、傾転調整スライダ４０は、ガバナレバー３６の回動に伴って左右にスライド自在に構成されている。このため、傾転調整スライダ４０の左右へのスライドに応じて油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が変化されて、油圧ポンプ２０における圧油の吐出量を調整することができる。そして、油圧ポンプ２０は、斜板２１の傾転角に応じた吐出量の圧油を油圧アクチュエータに供給する。
【００２３】
次に、ポンプ制御装置（ガバナ装置）３０の作動について説明する。本実施形態のパワーショベル車１を用いて、例えば、気圧の低い高地などで作業を行う場合には、エンジンの吸入空気量が平地に比べて減少して不完全燃焼となり易く、エンジンの燃焼効率が悪くなることにより、エンジン１１の出力トルクが低下する傾向にある。このため、油圧ポンプ２０の入力トルクがエンジン１１の出力トルクよりも大きくなって、エンジンストールが発生し易い状況下での作業となる。
【００２４】
このような作業環境下において、まず、エンジン１１始動前は、ガバナウェイト３１には遠心力は作用しておらず閉じた状態となっている。このため、ガバナレバー３６はコントロールロッド３４から押圧されることなく、上方部がガバナスプリング３８により右側に付勢されて実線で示す位置（略上下方向に延びた位置）に位置している。油圧ポンプ２０は、斜板の傾転角が最小位置にあり、（エンジン１１始動時に）吐出流量が最小になるようになっている。なお、エンジン１１の回転数を制御するアクセルレバー１８はガバナスプリング３８により常時低速側位置（図３の（Ａ）位置）に付勢されている。
【００２５】
次いで、アクセルレバー１８を目標回転数となる所定の位置（図３の（Ｂ）位置）に傾倒してエンジン始動すると、カムシャフト１７の回転増加に伴ってガバナウェイト３１が遠心力により外方へ開き始めて、コントロールロッド３４の右端部を左方向に押動していく。そして、ガバナウェイト３１がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６を押圧する力（ガバナ力）が、ガバナスプリング３８の付勢力に打ち勝って、ガバナレバー３６の下方部が反時計回り方向に回動して、ガバナレバー３６が図３において点線で示す位置に位置する。このとき、ガバナレバー３６に作用するガバナ力とガバナスプリング３８の付勢力とが互いにつり合い、ガバナレバー３６が静止状態を保つようになっている。
【００２６】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、傾転調整スライダ４０が右方向にスライドして、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が大きくなって最大傾転角（最大押し退け容積）まで移動する。これにより、油圧ポンプ２０の吐出流量が最大となって、この最大吐出流量の圧油がブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給される。このように、エンジン１１が目標回転数近傍で回転している（エンジン軽負荷の）ときには、コントロールロッド３４を介してガバナウェイト３１がガバナレバー３６を押動する力（ガバナ力）につり合うようにガバナスプリング３８がガバナレバー３６を付勢するため、ガバナレバー３６が（図３に示す点線位置で）静止状態を維持して、油圧ポンプ２０の斜板２１の位置を常に最大傾転角で保つようにすることができる。なお、油圧ポンプ２０の吐出流量の増加量は、ガバナレバー３６の回動による変位量にほぼ比例するようになっている。
【００２７】
そして、油圧ポンプの吐出流量（吐出圧力）の上昇などによりエンジン１１の負荷が高くなり、アクセルレバー１８により設定した目標回転数よりもエンジン１１の実回転数が低下すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が次第に小さくなってガバナウェイト３１が閉じていく。このため、ガバナレバー３６に作用するガバナスプリング３８の付勢力がガバナウェイト３１によるガバナ力に打ち勝ち、コントロールロッド３４をカムシャフト１７側（右方向）に移動させるようにガバナレバー３６が時計回り方向に回動する。これにより傾転調整スライダ４０も左方向にスライドしていき、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角（押し退け容積）が小さくなって圧油の吐出流量が減少される。したがって、エンジン１１の負荷が低減してエンジン１１の実回転数がアクセルレバー１８で設定した目標回転数近傍まで復帰（増加）する。
【００２８】
次いで、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が復帰すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が増加してガバナウェイト３１が外方に開くことにより、ローラ３３がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６の中間部をガバナスプリング３８の付勢力に抗して左方向に押動する。これにより、ガバナレバー３６がガバナスプリング３８の付勢力に抗して反時計回り方向に回動される。このガバナレバー３６の回動により、傾転調整スライダ４０が右方向にスライドして、再度、油圧ポンプ２０の斜板２１を最大傾転角まで移動させることで、油圧ポンプ２０の吐出を最大吐出流量に増大させる。これにより、油圧ポンプ２０は、最大吐出流量の圧油をブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給することができる。
【００２９】
このように、エンジン負荷が小さいときには油圧ポンプ２０の吐出流量を最大にして圧油を供給することができるとともに、エンジン負荷が大きくなると油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン１１の負荷を低減させることにより、エンジン１１の実回転数を目標回転数まで復帰させて、再び、油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を供給することができる。すなわち、このような作動がなされることにより、エンジン出力が低下するような高地等で作業を行う場合であっても、エンジン１１の過負荷によるエンジンストールを防止しつつ、油圧ポンプ２０は適時、油圧アクチュエータ作動のための十分な量（最大流量）の圧油を吐出して油圧アクチュエータに供給することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明に係るポンプ制御装置の第２実施例について、図４を用いて説明する。なお、第１実施例と同一の部材は同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施例に係るポンプ制御装置（ガバナ装置）３０′は、ガバナウェイト３１、コントロールロッド３４、ガバナレバー３６、ガバナスプリング３８、サーボ弁（メカニカルサーボ弁）５０およびサーボピストン６０を有して構成される。
【００３１】
油圧ポンプ２０から吐出される作動油（圧油）は、油圧アクチュエータに供給されるとともに、この油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御するサーボピストン６０と、サーボピストン６０の作動圧を制御するサーボ弁５０とに供給されるようになっている。油圧ポンプ２０に接続されている油路７０は、図４に示すように分岐して、油路７１を介してサーボ弁５０の入力ポートに接続されるとともに、油路７２を介してサーボピストン６０の小径室６１に接続される。
【００３２】
サーボ弁５０には、（油路を介して）油圧ポンプ２０、油タンク８０およびサーボピストン６０が接続されている。また、このサーボ弁５０は、操作ロッド５２の一端部（右端部）がガバナレバー３６の下端部に支持されている。このため、サーボ弁５０のスプール５１は、ガバナレバー３６の回動に伴って（操作ロッド５２を介して）、軸方向に摺動変位する。そして、スプール５１が図４の右方向に移動すると、油路７３が油路７１，７０を介して油圧ポンプ２０に連通する。また、スプール５１が図４の左方向に移動すると、油路７３が油路７４を介して油タンク８０に連通する。
【００３３】
サーボピストン６０の小径室６１は、油路７２，７０を介して油圧ポンプ２０に連通している。このため、小径室６１には、油路７０，７２を通って油圧ポンプ２０の吐出圧力が常時作用している。一方、サーボピストン６０の大径室６２は油路７３に接続されており、前述したように、ガバナレバー３６の回動に伴ってサーボ弁５０による圧油の方向の切り換えなどが行われることにより、スプール５１および油路７１，７０を介して油圧ポンプ２０に繋がる状態と、スプール５１および油路７４を介して油タンク８０に繋がる状態とに切り換えられる。そして、小径室６１と大径室６２とに作用する油圧力に応じてサーボピストン６０が移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を変化させて、圧油の吐出流量を制御することができる。
【００３４】
次に、ポンプ制御措置（ガバナ装置）３０′の作動について説明する。アクセルレバー１８を目標回転数となる所定の位置（図４の（Ｂ）の位置）に傾倒してエンジン始動すると、カムシャフト１７の回転増加に伴ってガバナウェイト３１が遠心力により外方へ開き始めて、コントロールロッド３４の右端部を左方向に押動していく。そして、ガバナウェイト３１がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６を押圧する力（ガバナ力）が、ガバナスプリング３８の付勢力に打ち勝って、ガバナレバー３６の下方部が反時計回り方向に回動して、ガバナレバー３６が図３において点線で示す位置に位置する。このとき、ガバナレバー３６に作用するガバナ力とガバナスプリング３８の付勢力とが互いにつり合い、ガバナレバー３６が静止状態を保つようになっている。
【００３５】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が右方向に移動するとともに、スプール５１も右方向に移動する。スプール５１が右方向に移動すると、油路７３と油路７１とが連通することにより、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７１，７０を経由して油圧ポンプ２０に繋がって、油圧ポンプ２０の吐出圧力がサーボピストン６０の大径室６２に作用する。一方、サーボピストン６０の小径室６１にも、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が作用しているが、小径室６１と大径室６２との面積差によってサーボピストン６０は右方向に移動するようになっている。
【００３６】
ここで、サーボピストン６０が右方向に移動すると、このサーボピストン６０とともにサーボ弁５０のスリーブ５３が連結部５４を介して右方向に移動する。このサーボピストン６０の移動は、スリーブ５３とスプール５１の開口の切り欠きが閉じるまで行われ、それが完全に閉じるとサーボピストン６０は停止するようになっている。
【００３７】
そして、サーボピストン６０が右方向へ移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角が大きくなって最大傾転角（最大押し退け容積）まで移動する。これにより、油圧ポンプ２０の吐出流量が最大となって、この最大吐出流量の圧油がブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給される。
【００３８】
油圧ポンプ２０の吐出流量（吐出圧力）の上昇などによりエンジン１１の負荷が高くなり、アクセルレバー１８により設定した目標回転数よりもエンジン１１の実回転数が低下すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が次第に小さくなってガバナウェイト３１が閉じていく。このため、ガバナレバー３６に作用するガバナスプリング３８の付勢力がガバナウェイト３１によるガバナ力に打ち勝ち、コントロールロッド３４をカムシャフト１７側（右方向）に移動させるようにガバナレバー３６が時計回り方向に回動する。
【００３９】
そして、ガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が左方向に移動するとともに、スプール５１も左方向に移動する。スプール５１が左方向に移動すると、油路７３が油路７４と連通することにより、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７４を経由して油タンク８０に繋がる。一方、サーボピストン６０の小径室６１には、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が常時作用しているため、サーボピストン６０は左方向に移動し、大径室６２の作動油は油タンク８０に戻されるようになっている。
【００４０】
ここで、サーボピストン６０が左方向に移動すると、このサーボピストン６０とともにサーボ弁５０のスリーブ５３が連結部５４を介して左方向に移動する。サーボピストン６０の移動は、スリーブ５３とスプール５１の開口の切り欠きが閉じるまで行われ、それが完全に閉じるとサーボピストン６０は停止するようになっている。
【００４１】
そして、サーボピストン６０が左方向に移動することにより、油圧ポンプ２０の斜板の傾転角（押し退け容積）が小さくなって圧油の吐出流量が減少される。したがって、エンジン１１の負荷が低減してエンジン１１の実回転数がアクセルレバー１８により設定した目標回転数まで復帰（増加）する。
【００４２】
次いで、エンジン１１（カムシャフト１７）の回転数が復帰すると、ガバナウェイト３１に生じる遠心力が増加してガバナウェイト３１が外方に開くことにより、ローラ３３がコントロールロッド３４を介してガバナレバー３６の中間部をガバナスプリング３８の付勢力に抗して左方向に押動する。これにより、ガバナレバー３６がガバナスプリング３８の付勢力に抗して反時計回り方向に回動される。このガバナレバー３６が回動されたことに伴い、サーボ弁５０の操作ロッド５２が右方向に移動するとともに、スプール５１も右方向に移動する。これにより、油路７３と油路７１とが連通することになり、サーボピストン６０の大径室６２が、油路７３、スプール５１および油路７１，７０を経由して油圧ポンプ２０に繋がって、油圧ポンプ２０の吐出圧力がサーボピストン６０の大径室６２に作用する。一方、サーボピストン６０の小径室６１にも、油路７２，７０を経由して油圧ポンプ２０の吐出圧力が作用しているが、小径室６１と大径室６２との面積差によってサーボピストン６０は右方向に移動する。
【００４３】
そして、サーボピストン６０が右方向へ移動することにより、再度、油圧ポンプ２０の斜板２１を最大傾転角まで移動させることで、油圧ポンプ２０の吐出を最大吐出量に増大させる。これにより、油圧ポンプ２０は、最大吐出流量の圧油をブームシリンダ１３ａ等の油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４４】
このように第２実施例のポンプ制御装置３０′においても、エンジン負荷が小さいときには油圧ポンプ２０の吐出流量を最大にして圧油を供給することができるとともに、エンジン負荷が大きくなると油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン１１の負荷を低減させることにより、エンジン１１の実回転数を目標回転数まで復帰させて、再び、油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を供給することができる。すなわち、このような作動がなされることにより、エンジン出力が低下するような高地等で作業を行う場合であっても、エンジン１１の過負荷によるエンジンストールを防止しつつ、油圧ポンプ２０は適時、油圧アクチュエータ作動のための十分な量（最大流量）の圧油を吐出して油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４５】
また、第２実施例のポンプ制御装置３０′では、サーボピストン６０の油圧力により油圧ポンプ２０の斜板２１を移動させて傾転角を制御することができるため、ガバナレバー３６を回動させるガバナ力も比較的小さくてよいため、ガバナウェイト３１を軽量化して装置全体の小型コンパクト化に有効である。
【００４６】
なお、上述した第２実施例においては、ガバナレバー３６の回動に応じて油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御するポンプ制御部として、サーボ弁５０及びサーボピストン６０などを用いて構成した例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、比例減圧弁８０、パイロットポンプ８１、および傾転調整シリンダ８２などを用いて構成してもよい。このような構成では、比例減圧弁８０がパイロットポンプ８１から供給される圧油をプッシュロッド８３を介してガバナレバー３６の回動による変位量に応じて減圧調整する。そして、比例減圧弁８０によって調整されたパイロット圧の圧油を傾転調整シリンダ８２に導くことで、この圧油に基づいて傾転調整シリンダ８２のピストンを移動させて、油圧ポンプ２０の斜板２１の傾転角を制御することができるようになっている。これによれば、一般に流通している油圧ポンプを簡単に利用して構成することができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態のポンプ制御装置（ガバナ装置）３０，３０′によれば、比較的簡単な構成により、エンジン軽負荷のときには油圧ポンプ２０が最大吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給するような制御が行われ、エンジン負荷が高くなるときには、油圧ポンプ２０の吐出流量を抑制してエンジン出力不足によるエンジンストールを防止しつつ、再び、油圧ポンプ２０の吐出流量を増加する（最大にする）制御を行うことができる。したがって、例えば、気圧の低い高地での作業等でエンジン自体の出力が低下するような場合でも、エンジン回転数の変動によって油圧ポンプ２０の傾転角（押し退け容積）が制御され、エンジン過負荷によるエンジンストールを回避しながら油圧ポンプ２０により十分な吐出流量の圧油を油圧アクチュエータに供給することができる。
【００４８】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、建設機械の一例としてクローラ型のパワーショベル車を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ショベルローダ、油圧クレーン等の他の建設機械であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ制御装置を備えたクローラ型パワーショベル車を示す側面図である。
【図２】上記パワーショベル車の後方部を示す左側面図である。
【図３】第１実施例に係るポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【図４】第２実施例に係るポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【図５】異なる実施形態のポンプ制御装置の構成を示す要部説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ クローラ型パワーショベル車（建設機械）
２ 車両本体（車体）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１７ カムシャフト（シャフト部材）
１８ アクセルレバー
２０ 油圧ポンプ
２１ 斜板（容量可変部）
３０，３０′ ポンプ制御装置
３１ ガバナウェイト
３４ コントロールロッド（ロッド部材）
３６ ガバナレバー
３８ ガバナスプリング（バネ部材）
４０ 傾転調整スライダ（ポンプ制御部）
５０ サーボ弁（ポンプ制御部）
６０ サーボピストン（ポンプ制御部）
８０ 比例減圧弁（ポンプ制御部）
８１ パイロットポンプ（ポンプ制御部）
８２ 傾転調整シリンダ（ポンプ制御部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、前記車体に搭載されアクセルレバーの操作量に応じて目標回転数が設定されるエンジンと、圧油の吐出流量を調整する容量可変部を有し前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータとを有する建設機械のポンプ制御装置において、
前記エンジンに連動回転するシャフト部材に枢支され、前記シャフト部材とともに回転することによって生じる遠心力によりシャフト部材の回転軸に対して外方に拡開可能なガバナウェイトと、
中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバーと、
前記ガバナレバーの一端部と前記アクセルレバーとの間に取り付けられ、前記ガバナレバーの一端部を前記ガバナウェイト側に引っ張るバネ部材と、
前記シャフト部材の回転軸方向に延びて前記ガバナレバーと前記ガバナウェイトとの間に取り付けられ、前記ガバナウェイトの拡開動作に連動して前記ガバナレバーの一端部を前記ガバナウェイトとは反対側に向かって押動するロッド部材と、
前記ガバナレバーの他端部と前記容量可変部との間に接続されて、前記ガバナレバーの揺動に応じて前記油圧ポンプの容量可変部を制御するポンプ制御部とを備え、
前記エンジンが目標回転数近傍で回転しているときには、前記ガバナウェイトに生じる遠心力の作用により前記ガバナウェイトが前記ロッド部材を介して前記ガバナレバーを一方側に揺動させる押圧力と、前記アクセルレバーの操作量および前記ガバナレバーの揺動量に応じて伸長した前記バネ部材の付勢力とがつり合って、前記ガバナレバーが前記ポンプ制御部を介して、前記油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量に維持するように前記容量可変部を制御し、
前記エンジンの実回転数が目標回転数近傍よりも低下したときには、前記ガバナウェイトの遠心力が低下して前記バネ部材の付勢力により他方側に揺動した前記ガバナレバーが前記ポンプ制御部を介して、前記油圧ポンプの圧油の吐出を前記所定の吐出流量よりも減少させるように前記容量可変部を制御することを特徴とする建設機械のポンプ制御装置。
【請求項２】
前記油圧ポンプの前記容量可変部が、前記油圧ポンプの内部に配設された斜板の傾転角を変化させることにより押し退け容積を変化させて圧油の吐出流量が可変となるように構成され、
前記ポンプ制御部が、前記ガバナレバーの他端部と前記斜板との間に接続されて、前記ガバナレバーの揺動に応じて前記斜板の傾転角を変化させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のポンプ制御装置。
【請求項３】
前記油圧ポンプの前記所定の吐出流量とは、前記油圧ポンプの最大吐出流量であることを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械のポンプ制御装置。
【請求項１】
車体と、前記車体に搭載されアクセルレバーの操作量に応じて目標回転数が設定されるエンジンと、圧油の吐出流量を調整する容量可変部を有し前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータとを有する建設機械のポンプ制御装置において、
前記エンジンに連動回転するシャフト部材に枢支され、前記シャフト部材とともに回転することによって生じる遠心力によりシャフト部材の回転軸に対して外方に拡開可能なガバナウェイトと、
中間部を揺動支点として揺動自在に支持されたガバナレバーと、
前記ガバナレバーの一端部と前記アクセルレバーとの間に取り付けられ、前記ガバナレバーの一端部を前記ガバナウェイト側に引っ張るバネ部材と、
前記シャフト部材の回転軸方向に延びて前記ガバナレバーと前記ガバナウェイトとの間に取り付けられ、前記ガバナウェイトの拡開動作に連動して前記ガバナレバーの一端部を前記ガバナウェイトとは反対側に向かって押動するロッド部材と、
前記ガバナレバーの他端部と前記容量可変部との間に接続されて、前記ガバナレバーの揺動に応じて前記油圧ポンプの容量可変部を制御するポンプ制御部とを備え、
前記エンジンが目標回転数近傍で回転しているときには、前記ガバナウェイトに生じる遠心力の作用により前記ガバナウェイトが前記ロッド部材を介して前記ガバナレバーを一方側に揺動させる押圧力と、前記アクセルレバーの操作量および前記ガバナレバーの揺動量に応じて伸長した前記バネ部材の付勢力とがつり合って、前記ガバナレバーが前記ポンプ制御部を介して、前記油圧ポンプの圧油の吐出を所定の吐出流量に維持するように前記容量可変部を制御し、
前記エンジンの実回転数が目標回転数近傍よりも低下したときには、前記ガバナウェイトの遠心力が低下して前記バネ部材の付勢力により他方側に揺動した前記ガバナレバーが前記ポンプ制御部を介して、前記油圧ポンプの圧油の吐出を前記所定の吐出流量よりも減少させるように前記容量可変部を制御することを特徴とする建設機械のポンプ制御装置。
【請求項２】
前記油圧ポンプの前記容量可変部が、前記油圧ポンプの内部に配設された斜板の傾転角を変化させることにより押し退け容積を変化させて圧油の吐出流量が可変となるように構成され、
前記ポンプ制御部が、前記ガバナレバーの他端部と前記斜板との間に接続されて、前記ガバナレバーの揺動に応じて前記斜板の傾転角を変化させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のポンプ制御装置。
【請求項３】
前記油圧ポンプの前記所定の吐出流量とは、前記油圧ポンプの最大吐出流量であることを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械のポンプ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−７５７９（Ｐ２０１０−７５７９Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８５９０（Ｐ２００８−１６８５９０）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１５０１５４）株式会社竹内製作所 (50)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１５０１５４）株式会社竹内製作所 (50)
【Ｆターム（参考）】
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