建設機械のポンプ駆動装置
【課題】小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができる建設機械のポンプ駆動装置の提供。
【解決手段】エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２の吐出流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段、例えば操作レバー１３とを備えた油圧ショベルのポンプ駆動装置において、エンジン１１と油圧ポンプ１２との間に設けられ、変速比を変更可能な変速機１６と、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この演算した変速比Ｉで変速機１６を制御する変速機制御手段、例えばコントローラ１７とを備えた構成にしてある。
【解決手段】エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２の吐出流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段、例えば操作レバー１３とを備えた油圧ショベルのポンプ駆動装置において、エンジン１１と油圧ポンプ１２との間に設けられ、変速比を変更可能な変速機１６と、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この演算した変速比Ｉで変速機１６を制御する変速機制御手段、例えばコントローラ１７とを備えた構成にしてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧アクチュエータを駆動して作業を行なう油圧ショベル等の建設機械のポンプ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルなどの建設機械では、動力源としてエンジンが備えられており、作業中は概ね同一のエンジン回転数で運転されるようになっていた。近年、省エネ・燃費低減がクローズアップされ、効率の良いエンジン運転を達成すべく、特許文献１に示されるように負荷を検出し、検出された負荷に対して高効率となるエンジン回転数を設定してエンジンを制御するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５８７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、建設機械が油圧ショベルである場合、フロント作業機を駆動しバケットで所定の場所の土砂等を掘削し、旋回体を旋回させてそのバケットに収納された土砂等を他の場所に放土し、空となったバケットの状態で再び旋回体を上述の所定の場所まで旋回させ、素早く次の土砂等をバケットによって掘削する作業が行なわれることがある。このように空になったバケットで素早く次の土砂等を掘削しようとするときには、負荷の小さい小出力状態であり、しかも油圧アクチュエータの作動速度を速くさせるために、このアクチュエータの要求流量が大きくなる。すなわち、油圧ポンプから大きな流量を吐出させることが要求される。
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に示される従来技術は、上述したバケットによる掘削作業等の作業中における小出力時には、エンジン回転数を小さくして高効率運転を達成しようとするものであるが、実際はエンジン回転数を小さくすると油圧ポンプから吐出し得る最大流量が減少する。このため、油圧アクチュエータの要求流量に有った油圧ポンプの吐出流量を確保できなくなることがある。したがって、上述した従来技術にあっては、小出力時、要求流量が大きいときには、所望の油圧ポンプの吐出流量を確保できるエンジンの最小回転数が設定され、小出力時にエンジンの回転数がこの設定された最小回転数よりも低くならないように制限する処理がなされている。このように特許文献１に示される従来技術は、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きくて油圧ポンプから大きな流量を吐出する必要のある場合には、エンジン回転数を設定された最小回転数よりも低くすることができず、このため燃料消費率が高くなり、望ましいエンジンの高効率運転を実現できない問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができる建設機械のポンプ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段とを備えた建設機械のポンプ駆動装置において、上記エンジンと上記油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、上記油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、上記エンジンの回転数で除して上記変速比を演算し、この演算した変速比で上記変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、当該建設機械で例えば、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプから大流量を吐出する指令が流量指令手段によってなされ、大出力でエンジン回転数が高く保たれている状況下で作業が実施されているものとする。この作業の間、変速機制御手段によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、大出力に相応するエンジンの高い回転数で除して変速機の変速比が演算され、この演算された変速比となるように変速機が制御される。したがって、回転数が高く保たれたエンジンの駆動力は変速機を介して油圧ポンプに伝えられ、油圧ポンプから油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の作業を実施することができる。
【０００９】
また、上述した作業の間、負荷が軽くなって大出力から小出力に変化し、この小出力に応じてエンジンの回転数が低くなるものの、油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプから引き続き大流量を吐出することが求められるときには、変速機制御手段によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、小出力に相応するエンジンの低い回転数で除して変速機の変速比が演算され、上述した負荷の大きい作業時の変速比に比べてこの大きくなった変速比となるように変速機が制御される。したがって、回転数が低くなったエンジンの駆動力が変速機を介して油圧ポンプに伝えられるが、変速機の変速比が大きくなったことにより、油圧ポンプから上述の大出力時と同様の大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速く維持することができる。このように本発明にあっては、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプが固定容量型油圧ポンプから成り、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサを備え、上記変速機制御手段が、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記油圧ポンプの目標流量を決める上記流量指令手段からの指令流量信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記指令流量信号に相応する上記油圧ポンプの目標回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプから成り、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサと、上記油圧ポンプの目標回転数を決める上記エンジンの目標回転数を設定し出力する回転数指示器とを備え、上記変速機制御手段が、上記回転数指示器から出力される設定回転数信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する値である上記設定回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを備え、上記コントローラは、上記流量指令手段からの指令流量信号と上記圧力センサから出力されるポンプ圧力信号とに基づいて、上記油圧ポンプの駆動動力を演算する駆動動力演算部と、この駆動動力演算部で演算された上記駆動動力に対し、上記エンジンの燃料消費率が最小となるエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部とを含み、このエンジン回転数演算部で演算されたエンジン回転数に相当するエンジン回転数指令信号を、上記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラに出力させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段を備えるとともに、エンジンと油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、エンジンの回転数で除して変速比を演算し、この演算した変速比で変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことから、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、変速機制御手段で演算された変速比で変速機が制御されることにより、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができ、これにより、従来技術では困難であったこのような状況下における燃料消費率を低減でき、エンジンの高効率運転を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに備えられるポンプ駆動装置の第１実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】図２に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るポンプ駆動装置の第２実施形態の要部構成を示す図である。
【図５】図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。
【００１７】
この図１に示す油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に取り付けられる作業装置すなわちフロント作業機３とを備えている。フロント作業機３は、旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム４と、このブーム４に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム５と、このアーム５に上下方向の回動可能に取り付けられるバケット６とを含んでいる。また、このフロント作業機３は、ブーム４を作動させるブームシリンダ７と、アーム５を作動させるアームシリンダ８と、バケット６を作動させるバケットシリンダ９とを含んでいる。旋回体２には、運転室１０と機械室２ａが備えられている。上述したブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行体１を走行させる図示しない走行モータ、旋回体２を旋回させる図示しない油圧モータ等によって、この油圧ショベルに備えられる油圧アクチュエータが構成されている。
【００１８】
図２は図１に示す油圧ショベルに備えられるポンプ駆動装置の第１実施形態の要部構成を示す図、図３は図２に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【００１９】
上述した油圧ショベルの旋回体２の機械室２ａには、動力源であるエンジン１１と、このエンジン１１によって駆動し、上述した油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ、例えば固定容量型油圧ポンプ１２が収容されている。また、旋回体２の運転室１０には、油圧ポンプ１２の目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段、例えば操作レバー１３が配置されている。
【００２０】
図２に示すように、本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態は、油圧ポンプ１２の吐出圧を検出する圧力センサ１４と、エンジン１１の実回転数を検出する回転数センサ１５と、エンジン１１と油圧ポンプ１２との間に設けられ、変速比を変更可能な変速機１６とを備えている。変速機１６は、一端をエンジン１１の出力軸に接続され、他端を油圧ポンプ１２の入力軸に接続されている。
【００２１】
また、この第１実施形態は、油圧ポンプ１２の目標回転数またはこの油圧ポンプ１２の目標回転数に相応する値、例えば油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この演算した変速比Ｉで変速機１６を制御する変速機制御手段、例えば上述した旋回体２内に配置されるコントローラ１７を備えている。また、エンジン１１の回転数を制御するエンジンコントローラ１８を備えており、上述した変速機１６は変速比を変更制御可能な変速比制御部１９を備えている。上述したコントローラ１７は、操作レバー１３の指令流量信号と、圧力センサ１４のポンプ圧力信号と、回転数センサの実回転数信号を入力し、これらの信号に基づいて後述の処理を行ない、エンジンコントローラ１８にエンジン回転数指令信号を出力するとともに、変速機１６の変速比制御部１９に変速比指令信号を出力する。
【００２２】
コントローラ１７は、図３に示すように、操作レバー１３から出力されるレバー操作量、すなわち指令流量信号と、目標流量Ｑとの関係が予め設定され、指令流量信号の値に応じた大きさの目標流量Ｑを出力する目標流量演算部１７ａと、目標流量演算部１７ａから出力された目標流量Ｑに、圧力センサ１４から出力されるポンプ圧力信号（ポンプ圧Ｐ）を乗じて、油圧ポンプ１２の駆動動力ＰＳを演算する駆動動力演算部１７ｂと、この駆動動力演算部１７ｂから出力される駆動動力ＰＳと、予め設定されるエンジン１１の燃料消費率の良い運転特性線ＮＳとに基づいて、高効率のエンジン１１の目標回転数Ｎｉを演算し、この目標回転数Ｎｉをエンジン回転数指令信号として出力するエンジン回転数演算部１７ｃとを含んでいる。また、このコントローラ１７は、上述した目標流量演算部１７ａから出力される目標流量Ｑを、油圧ポンプ１２の構造的に決定される吐出容量ｑで除して、油圧ポンプ１１の回転数すなわち目標回転数Ｎを演算するポンプ回転数演算部１７ｄと、このポンプ回転数演算部１７ｄから出力される目標回転数Ｎを、上述の回転数センサ１５から出力されるエンジン１１の回転数すなわち実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号を出力する変速比演算部１７ｅとを含んでいる。
【００２３】
このように構成した第１実施形態を備えた図１に示す油圧ショベルにあって、例えば、操作レバー１３が大きく操作されて、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプ１２から大流量を吐出する指令がなされ、大出力でエンジン１１の回転数が高く保たれている状況下で、フロント作業機３及び旋回体２等を駆動して掘削作業等が実施されているものとする。この掘削作業等の間、変速機制御手段すなわちコントローラ１７によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、大出力に相応するエンジン１１の高い実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、この演算された変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００２４】
すなわち、図３に示すように、コントローラ１７の目標流量演算部１７ａで、例えば操作レバー１３の大きな操作量に基づく指令流量信号に応じた大きな目標流量Ｑが演算され、駆動動力演算部１７ｂで、大きな目標流量Ｑと圧力センサ１４からの例えば高いポンプ圧力信号（ポンプ圧力Ｐ）とによって油圧ポンプ１２の大きな出力すなわち駆動動力ＰＳが演算され、エンジン回転数演算部１７ｃで、大きな駆動動力ＰＳに基づいて高効率運転を実現させるエンジン１１の比較的高い目標回転数Ｎｉが演算され、この高い目標回転数Ｎｉに相応するエンジン回転数指令信号が図２に示すエンジンコントローラ１８に出力される。したがって、回転数が高く保たれたエンジン１１の駆動力は変速機１６を介して油圧ポンプ１２に伝えられ、油圧ポンプ１２から上述した油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の負荷の大きい掘削作業等を実施することができる。
【００２５】
また、上述のような掘削作業等の間、例えばバケット６に収納された土砂等が放土されることなどにより負荷が軽くなって大出力から小出力すなわち小さな駆動動力ＰＳに変化し、この小出力に応じてエンジン回転数演算部１７ｃで演算されるエンジン１１の回転数が低くなるものの、空のバケット６を再び動かすなどのために油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプ１２から引き続き大流量を吐出することが求められるときには、コントローラ１７によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、小出力に相応するエンジン１１の低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、上述した変速比Ｉに比べてこの大きくなった変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００２６】
すなわち、コントローラ１７のポンプ回転数演算部１７ｄで、目標流量演算部１７ａから出力される大きな目標流量Ｑを、設定値である油圧ポンプ１２の吐出容量ｑで除してポンプ回転数、すなわち大きな目標回転数Ｎが演算され、変速比演算部１７ｅで、大きな目標回転数Ｎを回転数センサ１５からの低くなった目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉが演算され、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号が変速機１６の変速比制御部１９に出力される。したがって、低くなった目標回転数Ｎｅのエンジン１１の駆動力が変速機１６を介して油圧ポンプ１２に伝えられるが、変速機１６の変速比Ｉが大きくなったことにより、油圧ポンプ１２から上述の大出力時すなわち大きな駆動動力ＰＳのときと同様に大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速いままに維持することができる。
【００２７】
このように第１実施形態にあっては、小出力時すなわち小さな駆動動力ＰＳであって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン１１の回転数を小出力に応じた低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅにすることができる。これにより、このような小出力時における状況下における燃料消費率を低減でき、エンジン１１の高効率運転を実現させることができる。
【００２８】
なお、上記第１実施形態にあっては、エンジン１１の実回転数Ｎｅを検出する回転数センサ１５を備え、変速比演算部１７ｅで、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、回転数センサ１５から出力される実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉを求めるようにしたが、エンジン回転数演算部１７ｃから出力されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉと、回転数センサ１５で検出される実回転数Ｎｅとはほぼ同等となることから、回転数センサ１５を設けずに、変速比演算部１７ｅにおいて、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン回転数演算部１７ｃで演算されたエンジン１１の目標回転数Ｎｉで除して変速機１６の変速比Ｉを求め、この変速比Ｉによって変速機１６を制御する構成にしてもよい。
【００２９】
図４は本発明に係るポンプ駆動装置の第２実施形態の要部構成を示す図、図５は図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【００３０】
これらの図４，５に示す第２実施形態に係るポンプ駆動装置も、例えば図１に示す油圧ショベルに備えられものである。ただし、この油圧ショベルは、図４に示すように、油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプ１２Ａから成っている。これに伴って、この油圧ショベルは、油圧ポンプ１２Ａの吐出容量を制御するレギュレータ１２Ｂを備えている。さらに、この油圧ショベルは、油圧ポンプ１２の目標回転数を決めるエンジン１１の目標回転数Ｎｆを設定し出力する回転数指示器２０も備えている。油圧ショベルにおける他の構成は、第１実施形態と同等である。
【００３１】
このような油圧ショベルに備えられる第２実施形態に係るポンプ駆動装置における変速機制御手段を構成するコントローラ１７は、図５に示すように、操作レバー１３から出力されるレバー操作量、すなわち指令流量信号と、可変容量型油圧ポンプ１２Ａの吐出容量ｑｉとの関係が予め設定され、指令流量信号の値に応じた大きさの吐出容量ｑｉを油圧ポンプ１１Ａのレギュレータ１２Ｂに出力する吐出容量演算部１７ｆと、回転数指示器２０から出力される油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応する値である設定回転数Ｎｆに、吐出容量演算部１７ｆから出力される吐出容量ｑｉを乗じて油圧ポンプ１２Ａの目標流量Ｑを出力する目標流量演算部１７ｇと、目標流量演算部１７ｇから出力された目標流量Ｑに、圧力センサ１４から出力されるポンプ圧信号（ポンプ圧Ｐ）を乗じて、油圧ポンプ１２Ａの駆動動力ＰＳを演算する駆動動力演算部１７ｂと、この駆動動力演算部１７ｂから出力される駆動動力ＰＳと、エンジン１１の燃料消費率の良い運転特性線ＮＳとに基づいて、高効率のエンジン１１の目標回転数Ｎｉを演算し、この目標回転数Ｎｉをエンジン回転数指令信号として出力するエンジン回転数演算部１７ｃとを含んでいる。また、このコントローラ１７は、回転数指示器２０から出力される油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応する値である設定回転数Ｎｆを、回転数センサ１５から出力されるエンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号を出力する変速比演算部１７ｅを含んでいる。
【００３２】
このように構成した第２実施形態を備えた図１に示す油圧ショベルにあって、例えば、操作レバー１３が大きく操作されて、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプ１２Ａから大流量を吐出する指令がなされ、大出力でエンジン１１の回転数が高く保たれている状況下でフロント作業機３及び旋回体２等を駆動して、上述と同様に掘削作業等が実施されているものとする。この掘削作業等の間、変速機制御手段すなわちコントローラ１７によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプ１１Ａの目標回転数に相応する設定回転数Ｎｆを、大出力に相応するエンジン１１の高い実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、この演算された変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００３３】
すなわち、図５に示すように、コントローラ１７の吐出容量演算部１７ｆで、例えば操作レバー１３の大きな操作量に基づく指令流量信号に応じた大きな吐出容量ｑｉが演算され、この大きな吐出容量ｑｉが上述したように、レギュレータ１２Ｂに出力される。このレギュレータ１２Ｂの作動により油圧ポンプ１２Ａの吐出容量は大きな吐出容量ｑｉに一致するように制御される。また、目標流量演算部１７ｇで、回転数指示器２０からの例えば大きな値である設定回転数Ｎｆに、吐出容量演算部１７ｆからの大きな吐出容量ｑｉが乗じられて大きな目標流量Ｑが求められ、駆動動力演算部１７ｂで、大きな目標流量Ｑに圧力センサ１４からの例えば高いポンプ圧力信号（ポンプ圧力Ｐ）が乗じられて、油圧ポンプ１２の大きな出力すなわち駆動動力ＰＳが演算され、エンジン回転数演算部１７ｃで、大きな駆動動力ＰＳに基づいて高効率運転を実現させるエンジン１１の比較的高い目標回転数Ｎｉが演算され、この高い目標回転数Ｎｉに相応するエンジン回転数指令信号が図２に示すエンジンコントローラ１８に出力される。したがって、回転数が高く保たれたエンジン１１の駆動力は変速機１６を介して油圧ポンプ１２Ａに伝えられ、油圧ポンプ１２Ａから上述した油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の負荷の大きい掘削作業等を実施することができる。
【００３４】
また、上述のような掘削作業等の間、例えばバケット６に収納された土砂等が放土されることなどにより負荷が軽くなって大出力から小出力すなわち小さな駆動動力ＰＳに変化し、この小出力に応じてエンジン回転数演算部１７ｃで演算されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉが低くなるものの、空のバケット６を再び動かすなどのために油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプ１２Ａから引き続き大流量を吐出することが求められるときには、コントローラ１７によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応するエンジン回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、小出力に相応するエンジン１１の低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、上述した変速比Ｉに比べてこの大きくなった変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００３５】
すなわち、コントローラ１７のエンジン回転数演算部１７ｅにおいて、回転数指示器２０から出力される値の大きな設定回転数Ｎｆを回転数センサ１５からの低くなった実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉが演算され、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号が変速機１６の変速比制御部１９に出力される。したがって、低くなった実回転数Ｎｅのエンジン１１の駆動力が変速機１６を介して油圧ポンプ１２Ａに伝えられるが、変速機１６の変速比Ｉが大きくなったことにより、油圧ポンプ１２Ａから上述の大出力時すなわち大きな駆動動力ＰＳのときと同様の大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速く維持することができる。
【００３６】
このように第２実施形態にあっても第１実施形態と同様に、小出力時すなわち小さな駆動動力ＰＳであって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン１１の回転数を小出力に応じた低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅにすることができる。これにより、このような小出力時における状況下における燃料消費率を低減でき、エンジン１１の高効率運転を実現させることができる。
【００３７】
なお、上記第２実施形態にあっては、エンジン１１の実回転数Ｎｅを検出する回転数センサ１５を備え、変速比演算部１７ｅで、回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、回転数センサ１５から出力される実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉを求めるようにしたが、エンジン回転数演算部１７ｃから出力されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉと、回転数センサ１５で検出される実回転数Ｎｅとはほぼ同等となることから、回転数センサ１５を設けずに、変速比演算部１７ｅにおいて、回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、エンジン回転数演算部１７ｃで演算されたエンジン１１の目標回転数Ｎｉで除して変速機１６の変速比Ｉを求め、この変速比Ｉによって変速機１６を制御する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 走行体
２ 旋回体
３ フロント作業機
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１１ エンジン
１２ 固定容量型油圧ポンプ
１２ａ 可変容量型油圧ポンプ
１２ｂ レギュレータ
１３ 操作レバー（流量指令手段）
１４ 圧力センサ
１５ 回転数センサ
１６ 変速機
１７ コントローラ（変速機制御手段）
１７ａ 目標流量演算部
１７ｂ 駆動動力演算部
１７ｃ エンジン回転数演算部
１７ｄ ポンプ回転数演算部
１７ｅ 変速比演算部
１７ｆ 吐出容量演算部
１７ｇ 目標流量演算部
１８ エンジンコントローラ
１９ 変速比制御部
２０ エンジン回転数指示器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧アクチュエータを駆動して作業を行なう油圧ショベル等の建設機械のポンプ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルなどの建設機械では、動力源としてエンジンが備えられており、作業中は概ね同一のエンジン回転数で運転されるようになっていた。近年、省エネ・燃費低減がクローズアップされ、効率の良いエンジン運転を達成すべく、特許文献１に示されるように負荷を検出し、検出された負荷に対して高効率となるエンジン回転数を設定してエンジンを制御するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５８７９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、建設機械が油圧ショベルである場合、フロント作業機を駆動しバケットで所定の場所の土砂等を掘削し、旋回体を旋回させてそのバケットに収納された土砂等を他の場所に放土し、空となったバケットの状態で再び旋回体を上述の所定の場所まで旋回させ、素早く次の土砂等をバケットによって掘削する作業が行なわれることがある。このように空になったバケットで素早く次の土砂等を掘削しようとするときには、負荷の小さい小出力状態であり、しかも油圧アクチュエータの作動速度を速くさせるために、このアクチュエータの要求流量が大きくなる。すなわち、油圧ポンプから大きな流量を吐出させることが要求される。
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に示される従来技術は、上述したバケットによる掘削作業等の作業中における小出力時には、エンジン回転数を小さくして高効率運転を達成しようとするものであるが、実際はエンジン回転数を小さくすると油圧ポンプから吐出し得る最大流量が減少する。このため、油圧アクチュエータの要求流量に有った油圧ポンプの吐出流量を確保できなくなることがある。したがって、上述した従来技術にあっては、小出力時、要求流量が大きいときには、所望の油圧ポンプの吐出流量を確保できるエンジンの最小回転数が設定され、小出力時にエンジンの回転数がこの設定された最小回転数よりも低くならないように制限する処理がなされている。このように特許文献１に示される従来技術は、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きくて油圧ポンプから大きな流量を吐出する必要のある場合には、エンジン回転数を設定された最小回転数よりも低くすることができず、このため燃料消費率が高くなり、望ましいエンジンの高効率運転を実現できない問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができる建設機械のポンプ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段とを備えた建設機械のポンプ駆動装置において、上記エンジンと上記油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、上記油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、上記エンジンの回転数で除して上記変速比を演算し、この演算した変速比で上記変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、当該建設機械で例えば、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプから大流量を吐出する指令が流量指令手段によってなされ、大出力でエンジン回転数が高く保たれている状況下で作業が実施されているものとする。この作業の間、変速機制御手段によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、大出力に相応するエンジンの高い回転数で除して変速機の変速比が演算され、この演算された変速比となるように変速機が制御される。したがって、回転数が高く保たれたエンジンの駆動力は変速機を介して油圧ポンプに伝えられ、油圧ポンプから油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の作業を実施することができる。
【０００９】
また、上述した作業の間、負荷が軽くなって大出力から小出力に変化し、この小出力に応じてエンジンの回転数が低くなるものの、油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプから引き続き大流量を吐出することが求められるときには、変速機制御手段によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、小出力に相応するエンジンの低い回転数で除して変速機の変速比が演算され、上述した負荷の大きい作業時の変速比に比べてこの大きくなった変速比となるように変速機が制御される。したがって、回転数が低くなったエンジンの駆動力が変速機を介して油圧ポンプに伝えられるが、変速機の変速比が大きくなったことにより、油圧ポンプから上述の大出力時と同様の大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速く維持することができる。このように本発明にあっては、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプが固定容量型油圧ポンプから成り、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサを備え、上記変速機制御手段が、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記油圧ポンプの目標流量を決める上記流量指令手段からの指令流量信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記指令流量信号に相応する上記油圧ポンプの目標回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプから成り、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサと、上記油圧ポンプの目標回転数を決める上記エンジンの目標回転数を設定し出力する回転数指示器とを備え、上記変速機制御手段が、上記回転数指示器から出力される設定回転数信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する値である上記設定回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置は、上記発明において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを備え、上記コントローラは、上記流量指令手段からの指令流量信号と上記圧力センサから出力されるポンプ圧力信号とに基づいて、上記油圧ポンプの駆動動力を演算する駆動動力演算部と、この駆動動力演算部で演算された上記駆動動力に対し、上記エンジンの燃料消費率が最小となるエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部とを含み、このエンジン回転数演算部で演算されたエンジン回転数に相当するエンジン回転数指令信号を、上記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラに出力させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段を備えるとともに、エンジンと油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、エンジンの回転数で除して変速比を演算し、この演算した変速比で変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことから、小出力時であって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、変速機制御手段で演算された変速比で変速機が制御されることにより、何ら制限を受けることなくエンジン回転数を小出力に応じた低い回転数にすることができ、これにより、従来技術では困難であったこのような状況下における燃料消費率を低減でき、エンジンの高効率運転を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに備えられるポンプ駆動装置の第１実施形態の要部構成を示す図である。
【図３】図２に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るポンプ駆動装置の第２実施形態の要部構成を示す図である。
【図５】図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る建設機械のポンプ駆動装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの側面図である。
【００１７】
この図１に示す油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に取り付けられる作業装置すなわちフロント作業機３とを備えている。フロント作業機３は、旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム４と、このブーム４に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム５と、このアーム５に上下方向の回動可能に取り付けられるバケット６とを含んでいる。また、このフロント作業機３は、ブーム４を作動させるブームシリンダ７と、アーム５を作動させるアームシリンダ８と、バケット６を作動させるバケットシリンダ９とを含んでいる。旋回体２には、運転室１０と機械室２ａが備えられている。上述したブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行体１を走行させる図示しない走行モータ、旋回体２を旋回させる図示しない油圧モータ等によって、この油圧ショベルに備えられる油圧アクチュエータが構成されている。
【００１８】
図２は図１に示す油圧ショベルに備えられるポンプ駆動装置の第１実施形態の要部構成を示す図、図３は図２に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【００１９】
上述した油圧ショベルの旋回体２の機械室２ａには、動力源であるエンジン１１と、このエンジン１１によって駆動し、上述した油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ、例えば固定容量型油圧ポンプ１２が収容されている。また、旋回体２の運転室１０には、油圧ポンプ１２の目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段、例えば操作レバー１３が配置されている。
【００２０】
図２に示すように、本発明に係るポンプ駆動装置の第１実施形態は、油圧ポンプ１２の吐出圧を検出する圧力センサ１４と、エンジン１１の実回転数を検出する回転数センサ１５と、エンジン１１と油圧ポンプ１２との間に設けられ、変速比を変更可能な変速機１６とを備えている。変速機１６は、一端をエンジン１１の出力軸に接続され、他端を油圧ポンプ１２の入力軸に接続されている。
【００２１】
また、この第１実施形態は、油圧ポンプ１２の目標回転数またはこの油圧ポンプ１２の目標回転数に相応する値、例えば油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この演算した変速比Ｉで変速機１６を制御する変速機制御手段、例えば上述した旋回体２内に配置されるコントローラ１７を備えている。また、エンジン１１の回転数を制御するエンジンコントローラ１８を備えており、上述した変速機１６は変速比を変更制御可能な変速比制御部１９を備えている。上述したコントローラ１７は、操作レバー１３の指令流量信号と、圧力センサ１４のポンプ圧力信号と、回転数センサの実回転数信号を入力し、これらの信号に基づいて後述の処理を行ない、エンジンコントローラ１８にエンジン回転数指令信号を出力するとともに、変速機１６の変速比制御部１９に変速比指令信号を出力する。
【００２２】
コントローラ１７は、図３に示すように、操作レバー１３から出力されるレバー操作量、すなわち指令流量信号と、目標流量Ｑとの関係が予め設定され、指令流量信号の値に応じた大きさの目標流量Ｑを出力する目標流量演算部１７ａと、目標流量演算部１７ａから出力された目標流量Ｑに、圧力センサ１４から出力されるポンプ圧力信号（ポンプ圧Ｐ）を乗じて、油圧ポンプ１２の駆動動力ＰＳを演算する駆動動力演算部１７ｂと、この駆動動力演算部１７ｂから出力される駆動動力ＰＳと、予め設定されるエンジン１１の燃料消費率の良い運転特性線ＮＳとに基づいて、高効率のエンジン１１の目標回転数Ｎｉを演算し、この目標回転数Ｎｉをエンジン回転数指令信号として出力するエンジン回転数演算部１７ｃとを含んでいる。また、このコントローラ１７は、上述した目標流量演算部１７ａから出力される目標流量Ｑを、油圧ポンプ１２の構造的に決定される吐出容量ｑで除して、油圧ポンプ１１の回転数すなわち目標回転数Ｎを演算するポンプ回転数演算部１７ｄと、このポンプ回転数演算部１７ｄから出力される目標回転数Ｎを、上述の回転数センサ１５から出力されるエンジン１１の回転数すなわち実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号を出力する変速比演算部１７ｅとを含んでいる。
【００２３】
このように構成した第１実施形態を備えた図１に示す油圧ショベルにあって、例えば、操作レバー１３が大きく操作されて、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプ１２から大流量を吐出する指令がなされ、大出力でエンジン１１の回転数が高く保たれている状況下で、フロント作業機３及び旋回体２等を駆動して掘削作業等が実施されているものとする。この掘削作業等の間、変速機制御手段すなわちコントローラ１７によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、大出力に相応するエンジン１１の高い実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、この演算された変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００２４】
すなわち、図３に示すように、コントローラ１７の目標流量演算部１７ａで、例えば操作レバー１３の大きな操作量に基づく指令流量信号に応じた大きな目標流量Ｑが演算され、駆動動力演算部１７ｂで、大きな目標流量Ｑと圧力センサ１４からの例えば高いポンプ圧力信号（ポンプ圧力Ｐ）とによって油圧ポンプ１２の大きな出力すなわち駆動動力ＰＳが演算され、エンジン回転数演算部１７ｃで、大きな駆動動力ＰＳに基づいて高効率運転を実現させるエンジン１１の比較的高い目標回転数Ｎｉが演算され、この高い目標回転数Ｎｉに相応するエンジン回転数指令信号が図２に示すエンジンコントローラ１８に出力される。したがって、回転数が高く保たれたエンジン１１の駆動力は変速機１６を介して油圧ポンプ１２に伝えられ、油圧ポンプ１２から上述した油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の負荷の大きい掘削作業等を実施することができる。
【００２５】
また、上述のような掘削作業等の間、例えばバケット６に収納された土砂等が放土されることなどにより負荷が軽くなって大出力から小出力すなわち小さな駆動動力ＰＳに変化し、この小出力に応じてエンジン回転数演算部１７ｃで演算されるエンジン１１の回転数が低くなるものの、空のバケット６を再び動かすなどのために油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプ１２から引き続き大流量を吐出することが求められるときには、コントローラ１７によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、小出力に相応するエンジン１１の低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、上述した変速比Ｉに比べてこの大きくなった変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００２６】
すなわち、コントローラ１７のポンプ回転数演算部１７ｄで、目標流量演算部１７ａから出力される大きな目標流量Ｑを、設定値である油圧ポンプ１２の吐出容量ｑで除してポンプ回転数、すなわち大きな目標回転数Ｎが演算され、変速比演算部１７ｅで、大きな目標回転数Ｎを回転数センサ１５からの低くなった目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉが演算され、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号が変速機１６の変速比制御部１９に出力される。したがって、低くなった目標回転数Ｎｅのエンジン１１の駆動力が変速機１６を介して油圧ポンプ１２に伝えられるが、変速機１６の変速比Ｉが大きくなったことにより、油圧ポンプ１２から上述の大出力時すなわち大きな駆動動力ＰＳのときと同様に大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速いままに維持することができる。
【００２７】
このように第１実施形態にあっては、小出力時すなわち小さな駆動動力ＰＳであって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン１１の回転数を小出力に応じた低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅにすることができる。これにより、このような小出力時における状況下における燃料消費率を低減でき、エンジン１１の高効率運転を実現させることができる。
【００２８】
なお、上記第１実施形態にあっては、エンジン１１の実回転数Ｎｅを検出する回転数センサ１５を備え、変速比演算部１７ｅで、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、回転数センサ１５から出力される実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉを求めるようにしたが、エンジン回転数演算部１７ｃから出力されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉと、回転数センサ１５で検出される実回転数Ｎｅとはほぼ同等となることから、回転数センサ１５を設けずに、変速比演算部１７ｅにおいて、油圧ポンプ１２の目標回転数Ｎを、エンジン回転数演算部１７ｃで演算されたエンジン１１の目標回転数Ｎｉで除して変速機１６の変速比Ｉを求め、この変速比Ｉによって変速機１６を制御する構成にしてもよい。
【００２９】
図４は本発明に係るポンプ駆動装置の第２実施形態の要部構成を示す図、図５は図４に示す第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【００３０】
これらの図４，５に示す第２実施形態に係るポンプ駆動装置も、例えば図１に示す油圧ショベルに備えられものである。ただし、この油圧ショベルは、図４に示すように、油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプ１２Ａから成っている。これに伴って、この油圧ショベルは、油圧ポンプ１２Ａの吐出容量を制御するレギュレータ１２Ｂを備えている。さらに、この油圧ショベルは、油圧ポンプ１２の目標回転数を決めるエンジン１１の目標回転数Ｎｆを設定し出力する回転数指示器２０も備えている。油圧ショベルにおける他の構成は、第１実施形態と同等である。
【００３１】
このような油圧ショベルに備えられる第２実施形態に係るポンプ駆動装置における変速機制御手段を構成するコントローラ１７は、図５に示すように、操作レバー１３から出力されるレバー操作量、すなわち指令流量信号と、可変容量型油圧ポンプ１２Ａの吐出容量ｑｉとの関係が予め設定され、指令流量信号の値に応じた大きさの吐出容量ｑｉを油圧ポンプ１１Ａのレギュレータ１２Ｂに出力する吐出容量演算部１７ｆと、回転数指示器２０から出力される油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応する値である設定回転数Ｎｆに、吐出容量演算部１７ｆから出力される吐出容量ｑｉを乗じて油圧ポンプ１２Ａの目標流量Ｑを出力する目標流量演算部１７ｇと、目標流量演算部１７ｇから出力された目標流量Ｑに、圧力センサ１４から出力されるポンプ圧信号（ポンプ圧Ｐ）を乗じて、油圧ポンプ１２Ａの駆動動力ＰＳを演算する駆動動力演算部１７ｂと、この駆動動力演算部１７ｂから出力される駆動動力ＰＳと、エンジン１１の燃料消費率の良い運転特性線ＮＳとに基づいて、高効率のエンジン１１の目標回転数Ｎｉを演算し、この目標回転数Ｎｉをエンジン回転数指令信号として出力するエンジン回転数演算部１７ｃとを含んでいる。また、このコントローラ１７は、回転数指示器２０から出力される油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応する値である設定回転数Ｎｆを、回転数センサ１５から出力されるエンジン１１の実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉを演算し、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号を出力する変速比演算部１７ｅを含んでいる。
【００３２】
このように構成した第２実施形態を備えた図１に示す油圧ショベルにあって、例えば、操作レバー１３が大きく操作されて、油圧アクチュエータの大きな要求流量に応じて油圧ポンプ１２Ａから大流量を吐出する指令がなされ、大出力でエンジン１１の回転数が高く保たれている状況下でフロント作業機３及び旋回体２等を駆動して、上述と同様に掘削作業等が実施されているものとする。この掘削作業等の間、変速機制御手段すなわちコントローラ１７によって、大流量を吐出し得る油圧ポンプ１１Ａの目標回転数に相応する設定回転数Ｎｆを、大出力に相応するエンジン１１の高い実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、この演算された変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００３３】
すなわち、図５に示すように、コントローラ１７の吐出容量演算部１７ｆで、例えば操作レバー１３の大きな操作量に基づく指令流量信号に応じた大きな吐出容量ｑｉが演算され、この大きな吐出容量ｑｉが上述したように、レギュレータ１２Ｂに出力される。このレギュレータ１２Ｂの作動により油圧ポンプ１２Ａの吐出容量は大きな吐出容量ｑｉに一致するように制御される。また、目標流量演算部１７ｇで、回転数指示器２０からの例えば大きな値である設定回転数Ｎｆに、吐出容量演算部１７ｆからの大きな吐出容量ｑｉが乗じられて大きな目標流量Ｑが求められ、駆動動力演算部１７ｂで、大きな目標流量Ｑに圧力センサ１４からの例えば高いポンプ圧力信号（ポンプ圧力Ｐ）が乗じられて、油圧ポンプ１２の大きな出力すなわち駆動動力ＰＳが演算され、エンジン回転数演算部１７ｃで、大きな駆動動力ＰＳに基づいて高効率運転を実現させるエンジン１１の比較的高い目標回転数Ｎｉが演算され、この高い目標回転数Ｎｉに相応するエンジン回転数指令信号が図２に示すエンジンコントローラ１８に出力される。したがって、回転数が高く保たれたエンジン１１の駆動力は変速機１６を介して油圧ポンプ１２Ａに伝えられ、油圧ポンプ１２Ａから上述した油圧アクチュエータに大流量が供給され、所望の負荷の大きい掘削作業等を実施することができる。
【００３４】
また、上述のような掘削作業等の間、例えばバケット６に収納された土砂等が放土されることなどにより負荷が軽くなって大出力から小出力すなわち小さな駆動動力ＰＳに変化し、この小出力に応じてエンジン回転数演算部１７ｃで演算されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉが低くなるものの、空のバケット６を再び動かすなどのために油圧アクチュエータの要求流量としては上述と同等に大きく、油圧ポンプ１２Ａから引き続き大流量を吐出することが求められるときには、コントローラ１７によって、引き続き大流量を吐出し得る油圧ポンプ１２Ａの目標回転数に相応するエンジン回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、小出力に相応するエンジン１１の低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉが演算され、上述した変速比Ｉに比べてこの大きくなった変速比Ｉとなるように変速機１６が制御される。
【００３５】
すなわち、コントローラ１７のエンジン回転数演算部１７ｅにおいて、回転数指示器２０から出力される値の大きな設定回転数Ｎｆを回転数センサ１５からの低くなった実回転数Ｎｅで除して変速比Ｉが演算され、この変速比Ｉに相当する変速比指令信号が変速機１６の変速比制御部１９に出力される。したがって、低くなった実回転数Ｎｅのエンジン１１の駆動力が変速機１６を介して油圧ポンプ１２Ａに伝えられるが、変速機１６の変速比Ｉが大きくなったことにより、油圧ポンプ１２Ａから上述の大出力時すなわち大きな駆動動力ＰＳのときと同様の大流量が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの作動速度を速く維持することができる。
【００３６】
このように第２実施形態にあっても第１実施形態と同様に、小出力時すなわち小さな駆動動力ＰＳであって、油圧アクチュエータの要求流量が大きいときにも、何ら制限を受けることなくエンジン１１の回転数を小出力に応じた低い目標回転数Ｎｉに相応する実回転数Ｎｅにすることができる。これにより、このような小出力時における状況下における燃料消費率を低減でき、エンジン１１の高効率運転を実現させることができる。
【００３７】
なお、上記第２実施形態にあっては、エンジン１１の実回転数Ｎｅを検出する回転数センサ１５を備え、変速比演算部１７ｅで、回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、回転数センサ１５から出力される実回転数Ｎｅで除して変速機１６の変速比Ｉを求めるようにしたが、エンジン回転数演算部１７ｃから出力されるエンジン１１の目標回転数Ｎｉと、回転数センサ１５で検出される実回転数Ｎｅとはほぼ同等となることから、回転数センサ１５を設けずに、変速比演算部１７ｅにおいて、回転数指示器２０からの設定回転数Ｎｆを、エンジン回転数演算部１７ｃで演算されたエンジン１１の目標回転数Ｎｉで除して変速機１６の変速比Ｉを求め、この変速比Ｉによって変速機１６を制御する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１ 走行体
２ 旋回体
３ フロント作業機
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１１ エンジン
１２ 固定容量型油圧ポンプ
１２ａ 可変容量型油圧ポンプ
１２ｂ レギュレータ
１３ 操作レバー（流量指令手段）
１４ 圧力センサ
１５ 回転数センサ
１６ 変速機
１７ コントローラ（変速機制御手段）
１７ａ 目標流量演算部
１７ｂ 駆動動力演算部
１７ｃ エンジン回転数演算部
１７ｄ ポンプ回転数演算部
１７ｅ 変速比演算部
１７ｆ 吐出容量演算部
１７ｇ 目標流量演算部
１８ エンジンコントローラ
１９ 変速比制御部
２０ エンジン回転数指示器
【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油圧ポンプと、この油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段とを備えた建設機械のポンプ駆動装置において、
上記エンジンと上記油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、
上記油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、上記エンジンの回転数で除して上記変速比を演算し、この演算した変速比で上記変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプが固定容量型油圧ポンプから成り、
上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサを備え、
上記変速機制御手段が、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記油圧ポンプの目標流量を決める上記流量指令手段からの指令流量信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記指令流量信号に相応する上記油圧ポンプの目標回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、
このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプから成り、
上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサと、
上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記エンジンの目標回転数を設定し出力する回転数指示器とを備え、
上記変速機制御手段が、上記回転数指示器から出力される設定回転数信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する値である上記設定回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、
このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを備え、
上記コントローラは、上記流量指令手段からの指令流量信号と上記圧力センサから出力されるポンプ圧力信号とに基づいて、上記油圧ポンプの駆動動力を演算する駆動動力演算部と、この駆動動力演算部で演算された上記駆動動力に対し、上記エンジンの燃料消費率が最小となるエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部とを含み、
このエンジン回転数演算部で演算されたエンジン回転数に相当するエンジン回転数指令信号を、上記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラに出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプの目標流量を指令する指令流量信号を出力する流量指令手段とを備えた建設機械のポンプ駆動装置において、
上記エンジンと上記油圧ポンプとの間に設けられ、変速比を変更可能な変速機と、
上記油圧ポンプの目標回転数またはこの油圧ポンプの目標回転数に相応する値を、上記エンジンの回転数で除して上記変速比を演算し、この演算した変速比で上記変速機を制御する変速機制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプが固定容量型油圧ポンプから成り、
上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサを備え、
上記変速機制御手段が、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記油圧ポンプの目標流量を決める上記流量指令手段からの指令流量信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記指令流量信号に相応する上記油圧ポンプの目標回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、
このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプが可変容量型油圧ポンプから成り、
上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサと、
上記油圧ポンプの目標回転数に相応する上記エンジンの目標回転数を設定し出力する回転数指示器とを備え、
上記変速機制御手段が、上記回転数指示器から出力される設定回転数信号、及び上記回転数センサで検出されたエンジンの実回転数信号を入力し、上記油圧ポンプの目標回転数に相応する値である上記設定回転数を、上記実回転数信号に相応する上記エンジンの実回転数で除して上記変速比を演算する変速比演算部を有するコントローラから成り、
このコントローラから上記変速機の変速比制御部に、上記変速比演算部で演算された変速比に相当する変速比指令信号を出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の建設機械のポンプ駆動装置において、
上記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサを備え、
上記コントローラは、上記流量指令手段からの指令流量信号と上記圧力センサから出力されるポンプ圧力信号とに基づいて、上記油圧ポンプの駆動動力を演算する駆動動力演算部と、この駆動動力演算部で演算された上記駆動動力に対し、上記エンジンの燃料消費率が最小となるエンジン回転数を演算するエンジン回転数演算部とを含み、
このエンジン回転数演算部で演算されたエンジン回転数に相当するエンジン回転数指令信号を、上記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラに出力させることを特徴とする建設機械のポンプ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３３１３８（Ｐ２０１１−３３１３８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８０６８１（Ｐ２００９−１８０６８１）
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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