建設機械の暖機装置
【課題】暖機運転時における作業機の誤動作を確実に防止する。
【解決手段】この建設機械の暖機装置は、ロック検出手段と、レバー状態検出手段としての圧力センサ２３と、作動油温度センサ２２と、昇温手段としてのコントローラ２０と、を備えている。ロック検出手段は作業機の動作を不能にするためのロックレバー６の状態を検出する。圧力センサ２３は作業機操作レバー５の操作状態を検出する。作動油温度センサ２２は作動油温度を検出する。昇温手段は、ロックレバー６がオン状態であることが検出され、作業機操作レバー５が中立状態であることが検出され、かつ作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための処理を実行する。
【解決手段】この建設機械の暖機装置は、ロック検出手段と、レバー状態検出手段としての圧力センサ２３と、作動油温度センサ２２と、昇温手段としてのコントローラ２０と、を備えている。ロック検出手段は作業機の動作を不能にするためのロックレバー６の状態を検出する。圧力センサ２３は作業機操作レバー５の操作状態を検出する。作動油温度センサ２２は作動油温度を検出する。昇温手段は、ロックレバー６がオン状態であることが検出され、作業機操作レバー５が中立状態であることが検出され、かつ作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための処理を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の暖機装置、特に、作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための建設機械の暖機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧式の作業機を有する油圧ショベル等の建設機械では、低温時の作業機の始動時において、作動油温度が低く粘度が高いために、操作に対して作動遅れが生じ、作業機がスムーズに作動しない場合がある。また、エンジン始動後で作動油温度が上昇した後においても、作業を行っていないアイドリング状態が長く続くと、特に低温環境下では、その間に作動油が冷えてしまう。このような場合には、再稼働時に暖機運転が必要となり、作業効率が低下する。
【０００３】
そこで、特許文献１に示されるように、エンジン始動後で作業機の非稼働時において、作動油温度が所定温度以下であれば、油圧ポンプの吐出量を一時的に増大して作動油温度を上昇させる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、建設機械において、油圧ポンプの吐出回路からパイロット操作弁を経てタンクドレンに至る油圧パイロット回路を還流させて暖機運転を行うことが示されており、また、この暖機運転中において、作業機の誤作動を防止するための技術が示されている。この文献に示された装置では、暖機運転の際に、油圧ポンプからパイロット操作弁までの間に設けられている電磁切換弁を、作業機の動作をロックするためのロックレバーの電気回路と関連させている。したがって、この装置では、作業機のアクチュエータがロックされた状態でのみ電磁切換弁が切り換えられて暖機運転が可能となる。このため、この装置では、暖機運転が行われている状態で、誤って通常運転状態に入る操作がなされても、作業機が動作せず、誤動作を防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−２３９９０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された装置では、暖機運転が行われている状態で誤って通常運転状態に入る操作がなされても作業機が動作しないので、誤動作を防止することができる。すなわち、作業機の操作レバーが誤ってニュートラルの状態から作業位置に移動させられても、ロックレバーによってロックされた状態で暖機運転が行われるので、暖機運転時の誤動作を防止することができる。
【０００６】
しかし、暖機運転が終了した等によって、ロックレバーのロックを解除するときに、作業機の操作レバーが作業位置に入っていることに運転者が気づかない場合、ロックレバーのロック解除と同時に作業機が誤動作するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、暖機運転時における作業機の誤動作を確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る建設機械の暖機装置は、油圧アクチュエータにより駆動される作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための装置であって、ロック検出手段と、レバー状態検出手段と、作動油温度検出手段と、昇温手段と、を備えている。ロック検出手段は作業機の動作を不能にするためのロック機構のオン、オフ状態を検出する。レバー状態検出手段は作業機の操作レバーの操作状態を検出する。作動油温度検出手段は作動油温度を検出する。昇温手段は、ロック検出手段によりロック機構がオン状態であることが検出され、作業レバー状態検出手段で操作レバーが中立状態であることが検出され、かつ作動油温度検出手段で作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための処理を実行する。
【０００９】
ここでは、ロック機構がオン状態であるとともに作業機の操作レバーが中立状態であるときに、作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたときに暖機が実行される。このため、例えば、ロック機構がオン状態の時に作業機操作レバーが中立位置から移動されて操作位置に入っているときには、暖機が実行されない。したがって、暖機終了時等においてロック機構を解除したときに、作業機が誤って作動するのを防止することができる。
【００１０】
第２の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１の発明の装置において、昇温手段により昇温のための処理を実行させるか否かを外部から指示可能な自動暖機スイッチをさらに備えている。
【００１１】
この装置では、オペレータにより自動暖機を行う旨の指示がスイッチによってなされたときに暖機処理が実行される。
【００１２】
第３の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１又は第２の発明の装置において、エンジン回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、昇温手段は、回転数検出手段が所定の回転数より低いときにエンジン回転数を所定の回転数にするための制御を行った後に作動油温度を上げる処理を実行する。
【００１３】
例えばアイドリング時においては、エンジン回転数が最低回転数に抑えられており、作動油の温度を上げるための回転数としては低すぎる場合がある。そこで、暖機を行うに際してエンジン回転数が低すぎる場合は、エンジン回転数を所定の回転数まで上げた後に、暖機処理を実行する。このため、効率の良い暖機処理を行うことができる。
【００１４】
第４の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第３のいずれかの発明の装置において、昇温手段は、作動油を上げるための処理を実行した後に作動油温度が第１設定温度より高い第２設定温度を超えたとき、昇温のための処理を停止する。
【００１５】
暖機処理を開始する作動油温度と停止する作動油温度が同じ場合には、ハンチングが発生してしまう場合がある。そこで、この装置では、処理開始のための温度と停止のための温度との差を持たせて、すなわちヒステリシスを持たせてハンチングの発生するのを防止している。
【００１６】
第５の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第４のいずれかの発明の装置において、油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、昇温手段は油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる。
【００１７】
ここでは、油圧ポンプの吐出油量を増大させることによって作動油の温度を上げることができる。
【００１８】
第６の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第４のいずれかの発明の装置において、油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、油圧アクチュエータの非作動時に、油圧ポンプの吐出油をタンクに戻すための閉回路をさらに備え、昇温手段は閉回路の油圧を高くして作動油の温度を上げる。
【００１９】
第７の発明に係る建設機械の暖機装置は、第６の発明の装置において、昇温手段は、油圧アクチュエータの非作動時に油圧ポンプの吐出量が低下した場合の現象と同様の現象を強制的に発生させる擬制手段を含み、閉回路の油圧を高くするとともに油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる。
【００２０】
作業機操作レバーが中立位置では、油圧アクチュエータの負荷が変化しない。したがって、吐出量を電子制御によって制御できるようなタイプの油圧ポンプ以外では、原則として油圧ポンプの吐出量を制御することはできない。
【００２１】
そこで、この発明では、油圧アクチュエータが非作動であっても、作動してその負荷が増大したような、すなわち油圧ポンプの吐出量が低下したような現象と同様の現象を強制的に発生させている。つまり、油圧アクチュエータが作動して負荷が増大したような現象を擬制している。
【００２２】
以上のような擬制処理により、油圧ポンプの吐出油量が増大することになる。このため、閉回路の油圧の上昇とともに吐出油量も増大し、効率よく暖機処理が行える。
【発明の効果】
【００２３】
以上のような本発明では、暖機運転時における作業機の誤動作を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る建設機械の暖機装置の構成をブロックで示したものである。図１に示す建設機械は、エンジン１と、エンジン１によって駆動される電子制御式の可変容量型ポンプ２と、このポンプ２によって駆動される作業機用の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）３と、ポンプ２と油圧シリンダ３との間に設けられた制御用のメインバルブ４とを有している。また、この建設機械は、作業機を操作するための作業機操作レバー５と、作業機が作動をするのを防止するためのロックレバー６と、自動暖機スイッチ７と、が設けられている。これらのレバー５，６及び自動暖機スイッチ７は、ともに運転席の近傍に設けられている。なお、自動暖機スイッチ７は、作動油の温度が所定の温度以上に維持されるように自動暖機制御を開始するためのスイッチである。なお、エンジン１には、エンジン回転数を制御するためのガバナ１ａが設けられ、油圧ポンプ２には、斜板の傾転角を制御するためのサーボ機構２ａが設けられている。
【００２５】
また、ポンプ２の吐出側において、メインバルブ４への油圧供給路１０から分岐して、タンク１１に作動油を戻すリターン油路１２，１３が設けられている。そして、リターン油路１２には圧力制御用のリリーフ弁１４が設けられ、リターン油路１３にはアンロード弁１５が設けられている。そして、油圧ポンプ２、リリーフ弁１４、タンク１１及びこれらの間に設けられた油路１２によって閉回路が形成されている。
【００２６】
＜暖機装置＞
次に、作動油を暖機するための暖機装置に関連する制御回路について説明する。この建設機械は、マイクロコンピュータからなるコントローラ２０を有しており、このコントローラ２０には、作業機操作レバー５の操作位置を示す信号Ｓ１と、ロックレバー６のレバー位置を示す信号Ｓ２と、自動暖機スイッチ７からの自動暖機開始信号Ｓ３と、作動油温度センサ２２からの信号Ｓ４と、エンジン回転数センサ２１からのエンジン回転数を示す信号Ｓ５と、が入力されている。なお、作業機操作レバー５の操作位置を示す信号Ｓ１は、メインバルブ４の操作部の圧力を検出する圧力センサ２３の出力信号である。
【００２７】
コントローラ２０は、以上の信号を入力して、エンジンの回転数を制御するための信号Ｓ６をエンジンのガバナ１ａに出力するとともに、ポンプ２の斜板角度を制御してポンプ容量を制御するための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに出力する。
【００２８】
＜暖機制御＞
以下に、コントローラ２０の自動暖機制御について、図２のフローチャートを参照して説明する。この自動暖機制御は、前述のように、作動油の温度を所定温度以上に維持するための制御処理であり、エンジンが回転している状態で実行される。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、自動暖機スイッチ７が押されるのを待つ。自動暖機スイッチ７が押された場合には、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。
【００３０】
ステップＳ２では、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断し、ステップＳ３では作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断する。ロックレバー６がロック状態でない場合、すなわち作業機の作動を許可する状態の場合はステップＳ２からステップＳ４に移行し、また、作業機操作レバー５が中立状態ではなく、作業位置に操作されている場合にはステップＳ３からステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、ロックレバー６がロック状態になっていないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でないことをオペレータに警告し、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
以上のように、自動暖機スイッチ７が押された場合であっても、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態であることを確認して、以降の処理が実行される。そして、自動暖機スイッチ７が押されても処理が実行されず、警告表示がなされた場合には、オペレータは、ロックレバー６の状態及び作業機操作レバー５の位置を確認し、それぞれをロック状態及び中立状態にして、自動暖機スイッチ７を再度押す必要がある。
【００３２】
自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、ステップＳ２，Ｓ３からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、作動油温度が予め設定されている設定温度Ａより低いか否かを判断する。作動油温度が設定温度Ａ以上である場合には、作動油を昇温する必要がないので、以降の処理を実行せず、そのまま待機する。具体的には、エンジン回転数はアイドリング状態のまま維持するようにエンジンガバナ１ａに信号Ｓ６が出力され、ポンプ２を最低容量に設定するための信号Ｓ７がサーボ機構２ａに出力される。
【００３３】
作動油温度は所定の周期で検出されており、例えば低温状況下で長時間アイドリング運転が続いたような場合には、油温が設定温度Ａより低くなる。このような場合には、ステップＳ５からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、エンジン回転数が予め設定された回転数Ｎよりも低いか否かを判断する。エンジン回転数が回転数Ｎより低い場合は、効率よく暖機が行われないので、ステップＳ６からステップＳ７に移行し、エンジン回転数を回転数Ｎより高い回転数に設定するための信号Ｓ６をエンジンガバナ１ａに出力する。また、エンジン回転数が回転数Ｎ以上の場合は、ステップＳ７をスキップしてステップＳ８に移行する。
【００３４】
ステップＳ８では、ポンプ２の容量を上げるための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに対して出力する。ポンプ２の容量をどの程度まで上げるかは、その建設機械が使用される環境等を考慮し、予め実験等で定められている。
【００３５】
次にステップＳ９では、作動油温度が設定温度Ｂより高くなったか否かを判断する。この設定温度Ｂは設定温度Ａより高く設定されており、ヒステリシスを持たせることによりハンチング現象が発生するのを防止している。そして、作動油温度が、設定温度Ｂより高くなるまでステップＳ８の処理を実行し、設定温度Ｂになって十分に作動油が暖機された場合には、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、ポンプ容量を最小容量に戻すための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに出力し、ステップＳ５に戻る。
【００３６】
以上の処理を実行することにより、作業機の誤動作を防止し、しかも作動油の暖機を実行して効率の良い作業機による作業を行うことができる。
【００３７】
［第２実施形態］
＜全体構成＞
図３及び図４に本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態では、油圧ポンプとして電子制御式可変容量型の油圧ポンプ２を用いたが、この第２実施形態では、油圧式サーボ弁によって斜板の傾転角を制御するタイプの可変容量型油圧ポンプ２’を用いている。他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３８】
＜油圧ポンプ及び容量制御＞
まず、油圧ポンプ２’の制御方式として、この第２実施形態ではＣＬＳＳ（クローズドセンタ・ロードセンシングシステム：Closed-center Load Sensing System)方式を採用している。このＣＬＳＳ方式では、油圧ポンプ２’の吐出側においてＬＳ（ロードセンシング）圧を検出し、このＬＳ圧が一定になるように油圧ポンプ２’の吐出量が制御される。
【００３９】
そこでこの第２実施形態では、油圧ポンプ２’の吐出量を制御するための回路として、作業機負荷（油圧シリンダ３の負荷）を感知して油圧ポンプ２’の吐出量を制御するＬＳ弁３０と、作業機の負荷がエンジン馬力を超えないように制御するＰＣ弁３１と、が設けられ、さらに、コントローラ２０の指令に応じてＬＳ弁３０及びＰＣ弁３１のそれぞれにパイロット圧を付与するＬＳ弁用電子式切換弁（ＬＳ−ＥＰＣ弁）３２及びＰＣ弁用電子式切換弁（ＰＣ−ＥＰＣ弁）３３が設けられている。なお、図３の回路では、油圧ポンプ２’の斜板を制御するための油圧式サーボ弁を省略している。
【００４０】
以上のような構成により、油圧ポンプ２’の吐出量は、油圧シリンダ３に作用する負荷及びコントローラ２０からの指令に応じて制御される。
【００４１】
＜暖機装置＞
また、この第２実施形態では、作動油を暖機するための構成として、アンロード弁１５におけるアンロードをキャンセルするための電磁弁３４が設けられている。電磁弁３４をコントローラ２０によって制御することにより、油圧ポンプ２’の吐出油を、アンロード弁１５を介してタンク１１に戻したり、またそのアンロードをキャンセル（解除）したりすることが可能となる。他の構成については第１実施形態と同様である。
【００４２】
＜暖機処理＞
次に作動油の暖機処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、この図４に示す第２実施形態のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９での処理は第１実施形態における処理と同様である。
【００４３】
すなわち、ステップＳＳ１〜Ｓ７においては、自動暖機スイッチ７が押されると、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断するとともに、作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断し、ロックレバー６がロック状態でないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でない場合は、その旨をオペレータに警告し、暖機処理を実行しない。そして、自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、作動油温度によって暖機を実行するか否かを決定する。作動油の暖機を実行する場合は、エンジン回転数を回転数Ｎより高い回転数に設定する。
【００４４】
以上のような第１実施形態と同様の処理を実行した後に、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、アンロード弁１５を閉じるための信号を電磁弁３４に対して出力する。これにより、アンロード弁１５を介して作動油がタンク１１に戻される油路が遮断される。
【００４５】
ここでは、油圧ポンプ２’の吐出量は増加するわけではないが、油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁４及びタンク１１によって構成される閉回路の油圧は、メインリリーフ弁の設定圧まで上昇する。このため、この閉回路を循環する作動油は、アンロード弁を介して作動油を戻した場合には油圧はごく微小なものとなる。以上のような処理によって、アンロード弁１５が閉じられていない場合に比較して温度が上昇することになる。
【００４６】
以上の処理によって作動油が設定値Ｂを超えた場合は、ステップＳ９からステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、アンロード弁１５を開け、このアンロード弁１５からも作動油をタンク１１に戻すようにする。これにより、油圧ポンプ２’の負荷は通常のアイドリング状態に戻る。
【００４７】
以上の処理を実行することにより、作業機の誤動作を防止し、しかも作動油の暖機を実行して効率の良い作業機による作業を行うことができる。
【００４８】
［第３実施形態］
第２実施形態では、アンロード弁１５を閉じることによって油圧を上げ、作動油の温度を上げるようにしている。しかし、油圧ポンプ２’の斜板を制御して作動油の吐出量を増加させることはできない。
【００４９】
そこで、図５及び図６に示す第３実施形態では、油圧ポンプ２’の斜板を制御することによって、油圧を上げるだけでなくポンプ吐出量をも増加させるようにしている。これにより、より短時間に作動油の暖機を行うことができる。なお、油圧ポンプ２’のタイプ及び制御方式は第２実施形態と同様である。
【００５０】
具体的には、図３に示した構成に加えて、油圧ポンプ２’の負荷（油路１３の油圧）を上昇させるための電磁弁３５を設けている。この負荷アップ用の電磁弁３５はコントローラ２０によって制御される。なお、他の構成は第２実施形態と同様である。
【００５１】
＜暖機処理＞
以上の構成を有する第３実施形態では、図６に示すフローチャートにしたがって作動油の暖機が実行される。なお、図６では、第２実施形態と異なる処理ステップＳ２０〜Ｓ２２のみを示しており、他のステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９，Ｓ１１は第２実施形態と同様である。
【００５２】
ここでは、ステップＳ１〜Ｓ７で第２実施形態と同様の処理を実行し、ステップＳ７でエンジン回転数を設定回転数に上げた後、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、アンロード弁１５を閉じる。これにより、第２実施形態と同様に油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁１４及びタンク１１を循環する閉回路の油圧が上昇し、作動油温度が上昇する。以上に加えて、この第３実施形態では、ステップＳ２１において、負荷アップ用の電磁弁３５を作動させて、ＬＳ差圧を小さくする。このＬＳ差圧の低下は、油圧ポンプ２’の吐出量が少なくなったことを意味する。これにより、ステップＳ２２では、油圧ポンプ２’の容量を上げるべく、ＰＣ−ＥＰＣ弁３３に指令を出す。
【００５３】
＜擬制処理＞
以上のように、この第３実施形態では、作動油の温度を上げるために、ＬＳ差圧を強制的に小さくして油圧ポンプ２’の容量を上げるようにしている。すなわち、作業機操作レバー５が中立状態では、作業機負荷（油圧シリンダの負荷）は変化しないので、油圧ポンプ２’の負荷は変化しない。つまり、油圧ポンプ２’の容量を増大させることはできない。そこで、本実施形態では、ＬＳ差圧を強制的に小さくし、あたかも作業機負荷が増えたように擬制している。この擬制によって、作業機操作レバー５が中立状態であるにもかかわらず、油圧ポンプ２’の容量を増大させることができる。したがって、油圧の上昇だけではなく、油圧ポンプ２’の吐出量をも増加させることができ、効率よく短時間で作動油の暖機を行うことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
図７に本発明の第４実施形態を示す。この第４実施形態では、油圧ポンプ２’の制御方式が第１〜第３実施形態と異なっている。
【００５５】
＜油圧ポンプ及び容量制御のための構成＞
この第４実施形態における油圧ポンプ２’の制御方式として、ＯＬＳＳ（オープンセンタ・ロードセンシングシステム：Open-center Load Sensing System)方式を採用している。このＯＬＳＳ方式では、油圧ポンプ２’の吐出量が、オペレータが操作するレバーのストロークに合わせて制御され、これによりエネルギロスとなる余剰圧油量を減らし、省エネルギ化を図っている。この方式では、油量を検出する絞り弁が設けられ、絞り弁を通過する油量が増えると絞り弁前後の圧力差が大きくなるので、この圧力差を検出してポンプ容量を減ずる方向にサーボ弁等を制御し、通過流量が減るとポンプ容量を大きくする方向にサーボ弁等を制御する。
【００５６】
そこでこの第４実施形態では、油圧ポンプ２’の吐出量を制御するための回路として、ニュートラルコントロール弁（ＮＣ弁）４０と、カットオフ弁（ＣＯ弁）４１と、可変式トルクコントロール弁（ＴＶＣ弁）４２とが直列に接続されている。また、ＴＶＣ弁４２にパイロット圧を付与するＥＰＣ弁４３と、カットオフ弁４１を作動させるための電磁弁４４と、が設けられている。なお、この実施形態では、第１実施形態等におけるアンロード弁１５が、ロードセンシング（負荷検出）用のジェットセンサとして機能している。他の構成は、前記各実施形態において同じ符号で示した構成と同様である。また、油圧ポンプ２’の斜板を作動させるためのサーボ弁は省略している。
【００５７】
＜油圧ポンプの容量制御＞
この実施形態における油圧ポンプの容量制御は次のようにして実行される。
【００５８】
すなわち、ジェットセンサとしてのリリーフ弁１５の圧力と、リリーフ弁１５の下流側の圧力とが、それぞれＮＣ弁４０に入力され、ＮＣ弁４０はこれらの差圧によって切り換えられる。具体的には、メインバルブ４が中立状態では、ジェットセンサリリーフ弁１５からドレンされる油量が増加し、これによる差圧の変化により、ＮＣ弁４０は油圧ポンプ２’の吐出量を減らし、中立位置におけるエネルギロスを少なくしている。
【００５９】
一方、メインバルブ４が操作された場合は、ジェットセンサリリーフ弁１５には作動油は流れない。そして、エンジン回転数の指令信号に対して油圧ポンプ２’の吐出圧が低いときは、ＴＶＣ弁４２及びＣＯ弁４１の作動により、油圧ポンプ２’の吐出量を増加させる。また、逆に、エンジン回転数の指令信号に対して油圧ポンプ２’の吐出圧が高いときは、ＴＶＣ弁４２が切り換えられ、このＴＶＣ弁４２及びＣＯ弁４１の作動により、油圧ポンプ２’の吐出量が減少させられる。
【００６０】
なお、ＣＯ弁４１は、油圧ポンプ２’の吐出圧力が最大圧力になったときに切り換えられ、最大圧力の流量をより減少させるように作動する。
【００６１】
以上のようにして、油圧ポンプ２’の吐出量は、メインバルブ４の操作及びコントローラ２０からの指令に応じて制御される。
【００６２】
＜暖機処理＞
作動油の暖機処理については、第２実施形態における図４のフローチャートの処理と全く同様である。すなわち、自動暖機スイッチ７が押されると、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断するとともに、作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断し、ロックレバー６がロック状態でないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でない場合は、その旨をオペレータに警告し、暖機処理を実行しない。そして、自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、作動油温度によって暖機を実行する。具体的には、暖機を実行する場合は、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じるための信号を電磁弁３４に対して出力し、ジェットセンサリリーフ弁１５を介して作動油がタンク１１に戻される油路を遮断する。これにより、油圧ポンプ２’を含む閉回路の油圧が高くなり、作動油温度が上昇する。
【００６３】
［第５実施形態］
第４実施形態では、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じることによって油圧を上げ、作動油の温度を上げるようにしている。しかし、この場合は、第２実施形態と同様に油圧ポンプ２’の斜板を制御して作動油の吐出量を増加させることはできない。
【００６４】
そこで、図８及び図９に示す第５実施形態では、油圧ポンプ２’の斜板を制御することによって、油圧を上げるだけでなくポンプ吐出量をも増加させるようにしている。これにより、より短時間に作動油の暖機を行うことができる。
【００６５】
具体的には、図７に示した構成に加えて、ＮＣ弁４０に入力される２つの圧力を同じ圧力にするためのＮＣライン連通用電磁弁４５を設けている。この電磁弁４５はコントローラ２０によって制御される。なお、他の構成は第４実施形態と同様である。
【００６６】
＜暖機処理＞
このような第５実施形態では、図９に示すフローチャートにしたがって作動油の暖機が実行される。なお、図９では、第４実施形態（図４に示したフローチャート）と異なる処理ステップＳ３０〜Ｓ３２のみを示しており、他のステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９，Ｓ１１は第４実施形態と同様である。
【００６７】
ここでは、ステップＳ１〜Ｓ７で第２実施形態と同様の処理を実行し、ステップＳ７でエンジン回転数を設定回転数に上げた後、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じる。これにより、第４実施形態と同様に油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁１４及びタンク１１を循環する閉回路の油圧が上昇し、作動油温度が上昇する。以上に加えて、この第５実施形態では、ステップＳ３１において、ＮＣライン連通用電磁弁４５を作動させて、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を同じ圧力にする。この現象は、油圧ポンプ２’の吐出量が少なくなった場合の現象と同じである。これにより、ステップＳ３２では、油圧ポンプ２’の容量を上げるべく、ＴＶＣ−ＥＰＣ弁４３に指令を出す。
【００６８】
＜擬制処理＞
以上のように、この第５実施形態では、作動油の温度を上げるために、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を強制的に同じにして、油圧ポンプ２’の容量を上げるようにしている。すなわち、前述のように、作業機操作レバー５が中立状態では、作業機負荷（油圧シリンダの負荷）は変化しないので、油圧ポンプ２’の負荷は変化しない。つまり、油圧ポンプ２’の容量を増大させることはできない。そこで、本実施形態では、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を強制的に同じにして、あたかも作業機負荷が増えたように擬制している。この擬制によって、作業機操作レバー５が中立状態であるにもかかわらず、油圧ポンプ２’の容量を増大させることができる。したがって、油圧の上昇だけではなく、油圧ポンプ２’の吐出量をも増加させることができ、効率よく短時間で作動油の暖機を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図２】第１実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図４】第２実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図６】第３実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の第４実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図８】本発明の第５実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図９】第５実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１ エンジン
２，２’ 油圧ポンプ
３ 油圧シリンダ
５ 作業機操作レバー
６ ロックレバー
７ 自動暖機スイッチ
１５ アンロード弁（ジェットセンサリリーフ弁）
２０ コントローラ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 作動油温度センサ
２３ 圧力センサ
３０ ＬＳ弁
３１ ＰＣ弁
３４ アンロードキャンセル用電磁弁
３５ 負荷アップ用電磁弁
４５ ＮＣライン連通用電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の暖機装置、特に、作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための建設機械の暖機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧式の作業機を有する油圧ショベル等の建設機械では、低温時の作業機の始動時において、作動油温度が低く粘度が高いために、操作に対して作動遅れが生じ、作業機がスムーズに作動しない場合がある。また、エンジン始動後で作動油温度が上昇した後においても、作業を行っていないアイドリング状態が長く続くと、特に低温環境下では、その間に作動油が冷えてしまう。このような場合には、再稼働時に暖機運転が必要となり、作業効率が低下する。
【０００３】
そこで、特許文献１に示されるように、エンジン始動後で作業機の非稼働時において、作動油温度が所定温度以下であれば、油圧ポンプの吐出量を一時的に増大して作動油温度を上昇させる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、建設機械において、油圧ポンプの吐出回路からパイロット操作弁を経てタンクドレンに至る油圧パイロット回路を還流させて暖機運転を行うことが示されており、また、この暖機運転中において、作業機の誤作動を防止するための技術が示されている。この文献に示された装置では、暖機運転の際に、油圧ポンプからパイロット操作弁までの間に設けられている電磁切換弁を、作業機の動作をロックするためのロックレバーの電気回路と関連させている。したがって、この装置では、作業機のアクチュエータがロックされた状態でのみ電磁切換弁が切り換えられて暖機運転が可能となる。このため、この装置では、暖機運転が行われている状態で、誤って通常運転状態に入る操作がなされても、作業機が動作せず、誤動作を防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−２３９９０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された装置では、暖機運転が行われている状態で誤って通常運転状態に入る操作がなされても作業機が動作しないので、誤動作を防止することができる。すなわち、作業機の操作レバーが誤ってニュートラルの状態から作業位置に移動させられても、ロックレバーによってロックされた状態で暖機運転が行われるので、暖機運転時の誤動作を防止することができる。
【０００６】
しかし、暖機運転が終了した等によって、ロックレバーのロックを解除するときに、作業機の操作レバーが作業位置に入っていることに運転者が気づかない場合、ロックレバーのロック解除と同時に作業機が誤動作するおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、暖機運転時における作業機の誤動作を確実に防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る建設機械の暖機装置は、油圧アクチュエータにより駆動される作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための装置であって、ロック検出手段と、レバー状態検出手段と、作動油温度検出手段と、昇温手段と、を備えている。ロック検出手段は作業機の動作を不能にするためのロック機構のオン、オフ状態を検出する。レバー状態検出手段は作業機の操作レバーの操作状態を検出する。作動油温度検出手段は作動油温度を検出する。昇温手段は、ロック検出手段によりロック機構がオン状態であることが検出され、作業レバー状態検出手段で操作レバーが中立状態であることが検出され、かつ作動油温度検出手段で作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための処理を実行する。
【０００９】
ここでは、ロック機構がオン状態であるとともに作業機の操作レバーが中立状態であるときに、作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたときに暖機が実行される。このため、例えば、ロック機構がオン状態の時に作業機操作レバーが中立位置から移動されて操作位置に入っているときには、暖機が実行されない。したがって、暖機終了時等においてロック機構を解除したときに、作業機が誤って作動するのを防止することができる。
【００１０】
第２の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１の発明の装置において、昇温手段により昇温のための処理を実行させるか否かを外部から指示可能な自動暖機スイッチをさらに備えている。
【００１１】
この装置では、オペレータにより自動暖機を行う旨の指示がスイッチによってなされたときに暖機処理が実行される。
【００１２】
第３の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１又は第２の発明の装置において、エンジン回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、昇温手段は、回転数検出手段が所定の回転数より低いときにエンジン回転数を所定の回転数にするための制御を行った後に作動油温度を上げる処理を実行する。
【００１３】
例えばアイドリング時においては、エンジン回転数が最低回転数に抑えられており、作動油の温度を上げるための回転数としては低すぎる場合がある。そこで、暖機を行うに際してエンジン回転数が低すぎる場合は、エンジン回転数を所定の回転数まで上げた後に、暖機処理を実行する。このため、効率の良い暖機処理を行うことができる。
【００１４】
第４の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第３のいずれかの発明の装置において、昇温手段は、作動油を上げるための処理を実行した後に作動油温度が第１設定温度より高い第２設定温度を超えたとき、昇温のための処理を停止する。
【００１５】
暖機処理を開始する作動油温度と停止する作動油温度が同じ場合には、ハンチングが発生してしまう場合がある。そこで、この装置では、処理開始のための温度と停止のための温度との差を持たせて、すなわちヒステリシスを持たせてハンチングの発生するのを防止している。
【００１６】
第５の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第４のいずれかの発明の装置において、油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、昇温手段は油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる。
【００１７】
ここでは、油圧ポンプの吐出油量を増大させることによって作動油の温度を上げることができる。
【００１８】
第６の発明に係る建設機械の暖機装置は、第１から第４のいずれかの発明の装置において、油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、油圧アクチュエータの非作動時に、油圧ポンプの吐出油をタンクに戻すための閉回路をさらに備え、昇温手段は閉回路の油圧を高くして作動油の温度を上げる。
【００１９】
第７の発明に係る建設機械の暖機装置は、第６の発明の装置において、昇温手段は、油圧アクチュエータの非作動時に油圧ポンプの吐出量が低下した場合の現象と同様の現象を強制的に発生させる擬制手段を含み、閉回路の油圧を高くするとともに油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる。
【００２０】
作業機操作レバーが中立位置では、油圧アクチュエータの負荷が変化しない。したがって、吐出量を電子制御によって制御できるようなタイプの油圧ポンプ以外では、原則として油圧ポンプの吐出量を制御することはできない。
【００２１】
そこで、この発明では、油圧アクチュエータが非作動であっても、作動してその負荷が増大したような、すなわち油圧ポンプの吐出量が低下したような現象と同様の現象を強制的に発生させている。つまり、油圧アクチュエータが作動して負荷が増大したような現象を擬制している。
【００２２】
以上のような擬制処理により、油圧ポンプの吐出油量が増大することになる。このため、閉回路の油圧の上昇とともに吐出油量も増大し、効率よく暖機処理が行える。
【発明の効果】
【００２３】
以上のような本発明では、暖機運転時における作業機の誤動作を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る建設機械の暖機装置の構成をブロックで示したものである。図１に示す建設機械は、エンジン１と、エンジン１によって駆動される電子制御式の可変容量型ポンプ２と、このポンプ２によって駆動される作業機用の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）３と、ポンプ２と油圧シリンダ３との間に設けられた制御用のメインバルブ４とを有している。また、この建設機械は、作業機を操作するための作業機操作レバー５と、作業機が作動をするのを防止するためのロックレバー６と、自動暖機スイッチ７と、が設けられている。これらのレバー５，６及び自動暖機スイッチ７は、ともに運転席の近傍に設けられている。なお、自動暖機スイッチ７は、作動油の温度が所定の温度以上に維持されるように自動暖機制御を開始するためのスイッチである。なお、エンジン１には、エンジン回転数を制御するためのガバナ１ａが設けられ、油圧ポンプ２には、斜板の傾転角を制御するためのサーボ機構２ａが設けられている。
【００２５】
また、ポンプ２の吐出側において、メインバルブ４への油圧供給路１０から分岐して、タンク１１に作動油を戻すリターン油路１２，１３が設けられている。そして、リターン油路１２には圧力制御用のリリーフ弁１４が設けられ、リターン油路１３にはアンロード弁１５が設けられている。そして、油圧ポンプ２、リリーフ弁１４、タンク１１及びこれらの間に設けられた油路１２によって閉回路が形成されている。
【００２６】
＜暖機装置＞
次に、作動油を暖機するための暖機装置に関連する制御回路について説明する。この建設機械は、マイクロコンピュータからなるコントローラ２０を有しており、このコントローラ２０には、作業機操作レバー５の操作位置を示す信号Ｓ１と、ロックレバー６のレバー位置を示す信号Ｓ２と、自動暖機スイッチ７からの自動暖機開始信号Ｓ３と、作動油温度センサ２２からの信号Ｓ４と、エンジン回転数センサ２１からのエンジン回転数を示す信号Ｓ５と、が入力されている。なお、作業機操作レバー５の操作位置を示す信号Ｓ１は、メインバルブ４の操作部の圧力を検出する圧力センサ２３の出力信号である。
【００２７】
コントローラ２０は、以上の信号を入力して、エンジンの回転数を制御するための信号Ｓ６をエンジンのガバナ１ａに出力するとともに、ポンプ２の斜板角度を制御してポンプ容量を制御するための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに出力する。
【００２８】
＜暖機制御＞
以下に、コントローラ２０の自動暖機制御について、図２のフローチャートを参照して説明する。この自動暖機制御は、前述のように、作動油の温度を所定温度以上に維持するための制御処理であり、エンジンが回転している状態で実行される。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、自動暖機スイッチ７が押されるのを待つ。自動暖機スイッチ７が押された場合には、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。
【００３０】
ステップＳ２では、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断し、ステップＳ３では作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断する。ロックレバー６がロック状態でない場合、すなわち作業機の作動を許可する状態の場合はステップＳ２からステップＳ４に移行し、また、作業機操作レバー５が中立状態ではなく、作業位置に操作されている場合にはステップＳ３からステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、ロックレバー６がロック状態になっていないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でないことをオペレータに警告し、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
以上のように、自動暖機スイッチ７が押された場合であっても、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態であることを確認して、以降の処理が実行される。そして、自動暖機スイッチ７が押されても処理が実行されず、警告表示がなされた場合には、オペレータは、ロックレバー６の状態及び作業機操作レバー５の位置を確認し、それぞれをロック状態及び中立状態にして、自動暖機スイッチ７を再度押す必要がある。
【００３２】
自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、ステップＳ２，Ｓ３からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、作動油温度が予め設定されている設定温度Ａより低いか否かを判断する。作動油温度が設定温度Ａ以上である場合には、作動油を昇温する必要がないので、以降の処理を実行せず、そのまま待機する。具体的には、エンジン回転数はアイドリング状態のまま維持するようにエンジンガバナ１ａに信号Ｓ６が出力され、ポンプ２を最低容量に設定するための信号Ｓ７がサーボ機構２ａに出力される。
【００３３】
作動油温度は所定の周期で検出されており、例えば低温状況下で長時間アイドリング運転が続いたような場合には、油温が設定温度Ａより低くなる。このような場合には、ステップＳ５からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、エンジン回転数が予め設定された回転数Ｎよりも低いか否かを判断する。エンジン回転数が回転数Ｎより低い場合は、効率よく暖機が行われないので、ステップＳ６からステップＳ７に移行し、エンジン回転数を回転数Ｎより高い回転数に設定するための信号Ｓ６をエンジンガバナ１ａに出力する。また、エンジン回転数が回転数Ｎ以上の場合は、ステップＳ７をスキップしてステップＳ８に移行する。
【００３４】
ステップＳ８では、ポンプ２の容量を上げるための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに対して出力する。ポンプ２の容量をどの程度まで上げるかは、その建設機械が使用される環境等を考慮し、予め実験等で定められている。
【００３５】
次にステップＳ９では、作動油温度が設定温度Ｂより高くなったか否かを判断する。この設定温度Ｂは設定温度Ａより高く設定されており、ヒステリシスを持たせることによりハンチング現象が発生するのを防止している。そして、作動油温度が、設定温度Ｂより高くなるまでステップＳ８の処理を実行し、設定温度Ｂになって十分に作動油が暖機された場合には、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、ポンプ容量を最小容量に戻すための信号Ｓ７をサーボ機構２ａに出力し、ステップＳ５に戻る。
【００３６】
以上の処理を実行することにより、作業機の誤動作を防止し、しかも作動油の暖機を実行して効率の良い作業機による作業を行うことができる。
【００３７】
［第２実施形態］
＜全体構成＞
図３及び図４に本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態では、油圧ポンプとして電子制御式可変容量型の油圧ポンプ２を用いたが、この第２実施形態では、油圧式サーボ弁によって斜板の傾転角を制御するタイプの可変容量型油圧ポンプ２’を用いている。他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３８】
＜油圧ポンプ及び容量制御＞
まず、油圧ポンプ２’の制御方式として、この第２実施形態ではＣＬＳＳ（クローズドセンタ・ロードセンシングシステム：Closed-center Load Sensing System)方式を採用している。このＣＬＳＳ方式では、油圧ポンプ２’の吐出側においてＬＳ（ロードセンシング）圧を検出し、このＬＳ圧が一定になるように油圧ポンプ２’の吐出量が制御される。
【００３９】
そこでこの第２実施形態では、油圧ポンプ２’の吐出量を制御するための回路として、作業機負荷（油圧シリンダ３の負荷）を感知して油圧ポンプ２’の吐出量を制御するＬＳ弁３０と、作業機の負荷がエンジン馬力を超えないように制御するＰＣ弁３１と、が設けられ、さらに、コントローラ２０の指令に応じてＬＳ弁３０及びＰＣ弁３１のそれぞれにパイロット圧を付与するＬＳ弁用電子式切換弁（ＬＳ−ＥＰＣ弁）３２及びＰＣ弁用電子式切換弁（ＰＣ−ＥＰＣ弁）３３が設けられている。なお、図３の回路では、油圧ポンプ２’の斜板を制御するための油圧式サーボ弁を省略している。
【００４０】
以上のような構成により、油圧ポンプ２’の吐出量は、油圧シリンダ３に作用する負荷及びコントローラ２０からの指令に応じて制御される。
【００４１】
＜暖機装置＞
また、この第２実施形態では、作動油を暖機するための構成として、アンロード弁１５におけるアンロードをキャンセルするための電磁弁３４が設けられている。電磁弁３４をコントローラ２０によって制御することにより、油圧ポンプ２’の吐出油を、アンロード弁１５を介してタンク１１に戻したり、またそのアンロードをキャンセル（解除）したりすることが可能となる。他の構成については第１実施形態と同様である。
【００４２】
＜暖機処理＞
次に作動油の暖機処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、この図４に示す第２実施形態のフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９での処理は第１実施形態における処理と同様である。
【００４３】
すなわち、ステップＳＳ１〜Ｓ７においては、自動暖機スイッチ７が押されると、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断するとともに、作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断し、ロックレバー６がロック状態でないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でない場合は、その旨をオペレータに警告し、暖機処理を実行しない。そして、自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、作動油温度によって暖機を実行するか否かを決定する。作動油の暖機を実行する場合は、エンジン回転数を回転数Ｎより高い回転数に設定する。
【００４４】
以上のような第１実施形態と同様の処理を実行した後に、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、アンロード弁１５を閉じるための信号を電磁弁３４に対して出力する。これにより、アンロード弁１５を介して作動油がタンク１１に戻される油路が遮断される。
【００４５】
ここでは、油圧ポンプ２’の吐出量は増加するわけではないが、油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁４及びタンク１１によって構成される閉回路の油圧は、メインリリーフ弁の設定圧まで上昇する。このため、この閉回路を循環する作動油は、アンロード弁を介して作動油を戻した場合には油圧はごく微小なものとなる。以上のような処理によって、アンロード弁１５が閉じられていない場合に比較して温度が上昇することになる。
【００４６】
以上の処理によって作動油が設定値Ｂを超えた場合は、ステップＳ９からステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、アンロード弁１５を開け、このアンロード弁１５からも作動油をタンク１１に戻すようにする。これにより、油圧ポンプ２’の負荷は通常のアイドリング状態に戻る。
【００４７】
以上の処理を実行することにより、作業機の誤動作を防止し、しかも作動油の暖機を実行して効率の良い作業機による作業を行うことができる。
【００４８】
［第３実施形態］
第２実施形態では、アンロード弁１５を閉じることによって油圧を上げ、作動油の温度を上げるようにしている。しかし、油圧ポンプ２’の斜板を制御して作動油の吐出量を増加させることはできない。
【００４９】
そこで、図５及び図６に示す第３実施形態では、油圧ポンプ２’の斜板を制御することによって、油圧を上げるだけでなくポンプ吐出量をも増加させるようにしている。これにより、より短時間に作動油の暖機を行うことができる。なお、油圧ポンプ２’のタイプ及び制御方式は第２実施形態と同様である。
【００５０】
具体的には、図３に示した構成に加えて、油圧ポンプ２’の負荷（油路１３の油圧）を上昇させるための電磁弁３５を設けている。この負荷アップ用の電磁弁３５はコントローラ２０によって制御される。なお、他の構成は第２実施形態と同様である。
【００５１】
＜暖機処理＞
以上の構成を有する第３実施形態では、図６に示すフローチャートにしたがって作動油の暖機が実行される。なお、図６では、第２実施形態と異なる処理ステップＳ２０〜Ｓ２２のみを示しており、他のステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９，Ｓ１１は第２実施形態と同様である。
【００５２】
ここでは、ステップＳ１〜Ｓ７で第２実施形態と同様の処理を実行し、ステップＳ７でエンジン回転数を設定回転数に上げた後、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、アンロード弁１５を閉じる。これにより、第２実施形態と同様に油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁１４及びタンク１１を循環する閉回路の油圧が上昇し、作動油温度が上昇する。以上に加えて、この第３実施形態では、ステップＳ２１において、負荷アップ用の電磁弁３５を作動させて、ＬＳ差圧を小さくする。このＬＳ差圧の低下は、油圧ポンプ２’の吐出量が少なくなったことを意味する。これにより、ステップＳ２２では、油圧ポンプ２’の容量を上げるべく、ＰＣ−ＥＰＣ弁３３に指令を出す。
【００５３】
＜擬制処理＞
以上のように、この第３実施形態では、作動油の温度を上げるために、ＬＳ差圧を強制的に小さくして油圧ポンプ２’の容量を上げるようにしている。すなわち、作業機操作レバー５が中立状態では、作業機負荷（油圧シリンダの負荷）は変化しないので、油圧ポンプ２’の負荷は変化しない。つまり、油圧ポンプ２’の容量を増大させることはできない。そこで、本実施形態では、ＬＳ差圧を強制的に小さくし、あたかも作業機負荷が増えたように擬制している。この擬制によって、作業機操作レバー５が中立状態であるにもかかわらず、油圧ポンプ２’の容量を増大させることができる。したがって、油圧の上昇だけではなく、油圧ポンプ２’の吐出量をも増加させることができ、効率よく短時間で作動油の暖機を行うことができる。
【００５４】
［第４実施形態］
図７に本発明の第４実施形態を示す。この第４実施形態では、油圧ポンプ２’の制御方式が第１〜第３実施形態と異なっている。
【００５５】
＜油圧ポンプ及び容量制御のための構成＞
この第４実施形態における油圧ポンプ２’の制御方式として、ＯＬＳＳ（オープンセンタ・ロードセンシングシステム：Open-center Load Sensing System)方式を採用している。このＯＬＳＳ方式では、油圧ポンプ２’の吐出量が、オペレータが操作するレバーのストロークに合わせて制御され、これによりエネルギロスとなる余剰圧油量を減らし、省エネルギ化を図っている。この方式では、油量を検出する絞り弁が設けられ、絞り弁を通過する油量が増えると絞り弁前後の圧力差が大きくなるので、この圧力差を検出してポンプ容量を減ずる方向にサーボ弁等を制御し、通過流量が減るとポンプ容量を大きくする方向にサーボ弁等を制御する。
【００５６】
そこでこの第４実施形態では、油圧ポンプ２’の吐出量を制御するための回路として、ニュートラルコントロール弁（ＮＣ弁）４０と、カットオフ弁（ＣＯ弁）４１と、可変式トルクコントロール弁（ＴＶＣ弁）４２とが直列に接続されている。また、ＴＶＣ弁４２にパイロット圧を付与するＥＰＣ弁４３と、カットオフ弁４１を作動させるための電磁弁４４と、が設けられている。なお、この実施形態では、第１実施形態等におけるアンロード弁１５が、ロードセンシング（負荷検出）用のジェットセンサとして機能している。他の構成は、前記各実施形態において同じ符号で示した構成と同様である。また、油圧ポンプ２’の斜板を作動させるためのサーボ弁は省略している。
【００５７】
＜油圧ポンプの容量制御＞
この実施形態における油圧ポンプの容量制御は次のようにして実行される。
【００５８】
すなわち、ジェットセンサとしてのリリーフ弁１５の圧力と、リリーフ弁１５の下流側の圧力とが、それぞれＮＣ弁４０に入力され、ＮＣ弁４０はこれらの差圧によって切り換えられる。具体的には、メインバルブ４が中立状態では、ジェットセンサリリーフ弁１５からドレンされる油量が増加し、これによる差圧の変化により、ＮＣ弁４０は油圧ポンプ２’の吐出量を減らし、中立位置におけるエネルギロスを少なくしている。
【００５９】
一方、メインバルブ４が操作された場合は、ジェットセンサリリーフ弁１５には作動油は流れない。そして、エンジン回転数の指令信号に対して油圧ポンプ２’の吐出圧が低いときは、ＴＶＣ弁４２及びＣＯ弁４１の作動により、油圧ポンプ２’の吐出量を増加させる。また、逆に、エンジン回転数の指令信号に対して油圧ポンプ２’の吐出圧が高いときは、ＴＶＣ弁４２が切り換えられ、このＴＶＣ弁４２及びＣＯ弁４１の作動により、油圧ポンプ２’の吐出量が減少させられる。
【００６０】
なお、ＣＯ弁４１は、油圧ポンプ２’の吐出圧力が最大圧力になったときに切り換えられ、最大圧力の流量をより減少させるように作動する。
【００６１】
以上のようにして、油圧ポンプ２’の吐出量は、メインバルブ４の操作及びコントローラ２０からの指令に応じて制御される。
【００６２】
＜暖機処理＞
作動油の暖機処理については、第２実施形態における図４のフローチャートの処理と全く同様である。すなわち、自動暖機スイッチ７が押されると、ロックレバー６がロック状態であるか否かを判断するとともに、作業機操作レバー５が中立状態であるか否かを判断し、ロックレバー６がロック状態でないか、あるいは作業機操作レバー５が中立状態でない場合は、その旨をオペレータに警告し、暖機処理を実行しない。そして、自動暖機スイッチ７が押されたときに、ロックレバー６がロック状態であり、かつ作業機操作レバー５が中立状態である場合には、作動油温度によって暖機を実行する。具体的には、暖機を実行する場合は、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じるための信号を電磁弁３４に対して出力し、ジェットセンサリリーフ弁１５を介して作動油がタンク１１に戻される油路を遮断する。これにより、油圧ポンプ２’を含む閉回路の油圧が高くなり、作動油温度が上昇する。
【００６３】
［第５実施形態］
第４実施形態では、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じることによって油圧を上げ、作動油の温度を上げるようにしている。しかし、この場合は、第２実施形態と同様に油圧ポンプ２’の斜板を制御して作動油の吐出量を増加させることはできない。
【００６４】
そこで、図８及び図９に示す第５実施形態では、油圧ポンプ２’の斜板を制御することによって、油圧を上げるだけでなくポンプ吐出量をも増加させるようにしている。これにより、より短時間に作動油の暖機を行うことができる。
【００６５】
具体的には、図７に示した構成に加えて、ＮＣ弁４０に入力される２つの圧力を同じ圧力にするためのＮＣライン連通用電磁弁４５を設けている。この電磁弁４５はコントローラ２０によって制御される。なお、他の構成は第４実施形態と同様である。
【００６６】
＜暖機処理＞
このような第５実施形態では、図９に示すフローチャートにしたがって作動油の暖機が実行される。なお、図９では、第４実施形態（図４に示したフローチャート）と異なる処理ステップＳ３０〜Ｓ３２のみを示しており、他のステップＳ１〜Ｓ７及びステップＳ９，Ｓ１１は第４実施形態と同様である。
【００６７】
ここでは、ステップＳ１〜Ｓ７で第２実施形態と同様の処理を実行し、ステップＳ７でエンジン回転数を設定回転数に上げた後、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、ジェットセンサリリーフ弁１５を閉じる。これにより、第４実施形態と同様に油圧ポンプ２’、メインリリーフ弁１４及びタンク１１を循環する閉回路の油圧が上昇し、作動油温度が上昇する。以上に加えて、この第５実施形態では、ステップＳ３１において、ＮＣライン連通用電磁弁４５を作動させて、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を同じ圧力にする。この現象は、油圧ポンプ２’の吐出量が少なくなった場合の現象と同じである。これにより、ステップＳ３２では、油圧ポンプ２’の容量を上げるべく、ＴＶＣ−ＥＰＣ弁４３に指令を出す。
【００６８】
＜擬制処理＞
以上のように、この第５実施形態では、作動油の温度を上げるために、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を強制的に同じにして、油圧ポンプ２’の容量を上げるようにしている。すなわち、前述のように、作業機操作レバー５が中立状態では、作業機負荷（油圧シリンダの負荷）は変化しないので、油圧ポンプ２’の負荷は変化しない。つまり、油圧ポンプ２’の容量を増大させることはできない。そこで、本実施形態では、ＮＣ弁４０の両ポートの圧力を強制的に同じにして、あたかも作業機負荷が増えたように擬制している。この擬制によって、作業機操作レバー５が中立状態であるにもかかわらず、油圧ポンプ２’の容量を増大させることができる。したがって、油圧の上昇だけではなく、油圧ポンプ２’の吐出量をも増加させることができ、効率よく短時間で作動油の暖機を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図２】第１実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図４】第２実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の第３実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図６】第３実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の第４実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図８】本発明の第５実施形態を採用した作業車両の概略ブロック構成図。
【図９】第５実施形態の暖機処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１ エンジン
２，２’ 油圧ポンプ
３ 油圧シリンダ
５ 作業機操作レバー
６ ロックレバー
７ 自動暖機スイッチ
１５ アンロード弁（ジェットセンサリリーフ弁）
２０ コントローラ
２１ エンジン回転数センサ
２２ 作動油温度センサ
２３ 圧力センサ
３０ ＬＳ弁
３１ ＰＣ弁
３４ アンロードキャンセル用電磁弁
３５ 負荷アップ用電磁弁
４５ ＮＣライン連通用電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータにより駆動される作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための暖機装置であって、
作業機の動作を不能にするためのロック機構のオン、オフ状態を検出するロック検出手段と、
作業機の操作レバーの操作状態を検出するレバー状態検出手段と、
作動油温度を検出する作動油温度検出手段と、
前記ロック検出手段によりロック機構がオン状態であることが検出され、前記作業レバー状態検出手段で操作レバーが中立状態であることが検出され、かつ前記作動油温度検出手段で作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための昇温手段と、
を備えた建設機械の暖機装置。
【請求項２】
前記昇温手段により昇温のための処理を実行させるか否かを外部から指示可能な自動暖機スイッチをさらに備えた、請求項１に記載の建設機械の暖機装置。
【請求項３】
エンジン回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、
前記昇温手段は、前記回転数検出手段が所定の回転数より低いときにエンジン回転数を前記所定の回転数にするための制御を行った後に作動油温度を上げる処理を実行する、
請求項１又は２に記載の建設機械の暖機装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記作動油温度を上げるための処理を実行した後に作動油温度が前記第１設定温度より高い第２設定温度を超えたとき、昇温のための処理を停止する、
請求項１から３のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、
前記昇温手段は前記油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる、
請求項１から４のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項６】
前記油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、
前記油圧アクチュエータの非作動時に、前記油圧ポンプの吐出油をタンクに戻すための閉回路をさらに備え、
前記昇温手段は前記閉回路の油圧を高くして作動油の温度を上げる、
請求項１から４のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項７】
前記昇温手段は、前記油圧アクチュエータの非作動時に前記油圧ポンプの吐出量が低下した場合の現象と同様の現象を強制的に発生させる擬制手段を含み、前記閉回路の油圧を高くするとともに前記油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる、
請求項６に記載の建設機械の暖機装置。
【請求項１】
油圧アクチュエータにより駆動される作業機を有する建設機械の作動油を暖機するための暖機装置であって、
作業機の動作を不能にするためのロック機構のオン、オフ状態を検出するロック検出手段と、
作業機の操作レバーの操作状態を検出するレバー状態検出手段と、
作動油温度を検出する作動油温度検出手段と、
前記ロック検出手段によりロック機構がオン状態であることが検出され、前記作業レバー状態検出手段で操作レバーが中立状態であることが検出され、かつ前記作動油温度検出手段で作動油温度が第１設定温度より低いことが検出されたとき、作動油温度を上げるための昇温手段と、
を備えた建設機械の暖機装置。
【請求項２】
前記昇温手段により昇温のための処理を実行させるか否かを外部から指示可能な自動暖機スイッチをさらに備えた、請求項１に記載の建設機械の暖機装置。
【請求項３】
エンジン回転数を検出する回転数検出手段をさらに備え、
前記昇温手段は、前記回転数検出手段が所定の回転数より低いときにエンジン回転数を前記所定の回転数にするための制御を行った後に作動油温度を上げる処理を実行する、
請求項１又は２に記載の建設機械の暖機装置。
【請求項４】
前記昇温手段は、前記作動油温度を上げるための処理を実行した後に作動油温度が前記第１設定温度より高い第２設定温度を超えたとき、昇温のための処理を停止する、
請求項１から３のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、
前記昇温手段は前記油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる、
請求項１から４のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項６】
前記油圧アクチュエータは建設機械のエンジンにより駆動される油圧ポンプにより作動油圧が供給されるものであり、
前記油圧アクチュエータの非作動時に、前記油圧ポンプの吐出油をタンクに戻すための閉回路をさらに備え、
前記昇温手段は前記閉回路の油圧を高くして作動油の温度を上げる、
請求項１から４のいずれかに記載の建設機械の暖機装置。
【請求項７】
前記昇温手段は、前記油圧アクチュエータの非作動時に前記油圧ポンプの吐出量が低下した場合の現象と同様の現象を強制的に発生させる擬制手段を含み、前記閉回路の油圧を高くするとともに前記油圧ポンプの吐出油量を増大させて作動油の温度を上げる、
請求項６に記載の建設機械の暖機装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２６７４９０（Ｐ２００８−２６７４９０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１１１５８（Ｐ２００７−１１１１５８）
【出願日】平成１９年４月２０日（２００７．４．２０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２０日（２００７．４．２０）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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