建設機械の油圧駆動装置
【課題】油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止する。
【解決手段】エンジン１２で駆動する油圧ポンプ１４と、該油圧ポンプ１４からの吐出油が供給される油圧シリンダ１６とを含む油圧駆動回路を有し、複数又は単数の油圧アクチュエータである油圧シリンダ１６の少なくとも１つにストロークセンサ２１を取り付ける。このストロークセンサ２１は、油圧ポンプ１４を駆動制御するコントローラ２５に接続する。そして、該コントローラ２５により、油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダ１６の作動を維持できる範囲内で、油圧ポンプ１４の駆動負荷に関連する吸収トルク等の状態量が減少するように制御する。
【解決手段】エンジン１２で駆動する油圧ポンプ１４と、該油圧ポンプ１４からの吐出油が供給される油圧シリンダ１６とを含む油圧駆動回路を有し、複数又は単数の油圧アクチュエータである油圧シリンダ１６の少なくとも１つにストロークセンサ２１を取り付ける。このストロークセンサ２１は、油圧ポンプ１４を駆動制御するコントローラ２５に接続する。そして、該コントローラ２５により、油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダ１６の作動を維持できる範囲内で、油圧ポンプ１４の駆動負荷に関連する吸収トルク等の状態量が減少するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械の油圧駆動装置に関するものであり、特に、エンジンで油圧ポンプを回転駆動すると共に、該油圧ポンプから油圧シリンダに圧油を供給して駆動する建設機械の油圧駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種油圧ショベル等の建設機械は、下部走行体上に上部旋回体が旋回可能に装架されていると共に、該上部旋回体の前部にブームが俯仰動可能に連結されている。又、該ブームの先端部にア−ムが上下回動可能に枢着され、該ア−ムの先端部にバケットが揺動可能に取り付けられている。そして、前記ブーム、ア−ム及びバケットは夫々、油圧アクチュエータとしての駆動用の各油圧シリンダにより駆動される。
【０００３】
又、上部旋回体にはエンジンが搭載されていると共に、該エンジンの出力軸に可変容量型の油圧ポンプが連結されている。そして、該油圧ポンプは流量制御弁を介して上記油圧シリンダに圧油を供給することにより、該油圧シリンダを駆動するように構成されている。
【０００４】
更に、前記エンジンの負荷を安定させるために、油圧ポンプの吐出ラインの最下流側（油タンク側）にネガコン絞りを設け、該ネガコン絞り上流側のネガコン圧を負帰還させて油圧ポンプを負帰還制御する方式が採用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１１７４１０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の油圧駆動装置では、油圧シリンダがストロークエンドに到達すると、駆動負荷が急激に発生し、この時、上記油圧ポンプの圧力上昇等に基づいて駆動負荷を検出し、これに応答して該油圧ポンプの駆動負荷を低減させるべく制御している。
【０００６】
しかし、このポンプ負荷低減方式によれば、油圧シリンダに駆動負荷が作用した状態で駆動負荷を検出し、その後に、油圧ポンプの駆動負荷を事後的に低減させているので、ポンプ負荷低減の対応が遅延する。その結果、油圧ポンプの駆動源であるエンジンの回転数が急激に低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達すると、油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量（以下、「ポンプ負荷状態量」という。）が所定値、即ち、油圧シリンダの作動を維持できる範囲内における所定値まで減少する。従って、油圧ポンプに駆動負荷が急激に作用する前に、油圧シリンダを停止させることなく前記駆動負荷が減少する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプの吸収トルクであることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が油圧ポンプの吸収トルクであるので、該油圧ポンプに吸収トルク制御手段を接続することで、油圧ポンプの吸収トルクが速やかに低減制御される。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の流量であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が、油圧ポンプから吐出される圧油の流量であるので、該油圧ポンプに吐出流量制御手段を接続することで、前記圧油の流量が速やかに低減制御される。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が、油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であるので、該油圧ポンプに吐出圧制御手段を接続することで、前記圧油の圧力が速やかに低減制御される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明は、油圧ポンプに作用する急激な駆動負荷が未然に抑止できるので、該駆動負荷に起因するエンジンの回転数低下を確実に防止することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプの吸収トルクは容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプの吐出流量は容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプからの吐出圧は容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するという目的を達成するため、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することにより実現した。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る建設機械としての油圧ショベル１を示す。同図において、下部走行体２上には上部旋回体３が旋回可能に装架され、該上部旋回体３の前方一側部にブーム４が俯仰動可能に連結されている。又、ブーム４の先端部にア−ム５が上下回動可能に枢着されていると共に、該ア−ム５の先端部にバケット６が揺動可能に取り付けられている。
【００２２】
前記ブーム４、ア−ム５及びバケット６はブームシリンダ７、ア−ムシリンダ８及びバケットシリンダ９により夫々駆動される。又、前記上部旋回体３の前方他側部にはキャブ１０が搭載され、該キャブ１０の後方に設けたエンジン室１１内にエンジン１２等の装置機器が配置されている。
【００２３】
図２は、本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図を示す。本発明は、油圧駆動回路に設けた油圧アクチュエータとして、１又は２以上の油圧シリンダ（例えば、ブームシリンダ７又はアームシリンダ８等）を含むものであれば全て適用可能である。尚、説明の都合上、図２の構成例では油圧シリンダを１つだけ図示し、他の複数の油圧アクチュエータの図示を省略しているが、該油圧アクチュエータとしては油圧シリンダの外に油圧モータ等を設けることもできる。
【００２４】
図２において、エンジン１２の出力軸にはメイン油圧ポンプ１３及びパイロット油圧ポンプ１４が連結され、前記メイン油圧ポンプ１３としては、斜板形可変容量型のポンプが採用されている。そして、メイン油圧ポンプ１３の吐出ライン１５には油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ１６が接続されていると共に、該吐出ライン１５の途中に６ポート３位置切り換え型の流量制御弁（方向切換弁）１７が設けられている。又、流量制御弁１７は操作レバー１８に連動するリモコン弁１９を介して作動される。
【００２５】
本実施例では、前記流量制御弁１７を中立位置から伸び位置（イ）又は縮み位置（ロ）に切り換えることにより、メイン油圧ポンプ１３から油圧シリンダ１６のボトム側油室２０Ｂ又はトップ側油室２０Ｔに供給され、これに応じて油圧シリンダ１６が伸長又は収縮するように構成されている。
【００２６】
又、油圧シリンダ１６のトップ側油室２０Ｔにはストロークセンサ２１が取り付けられ、該ストロークセンサ２１は油圧シリンダ１６のピストンストロークの変位量を検出して、その信号をコントローラとしての制御装置２２に送信する。
【００２７】
前記制御装置２２は、主としてマイクロコンピュータから成り、図３に例示するように、信号入力部２２Ａ、記憶部２２Ｂ、演算部２２Ｃ、ポンプ状態量制御部２２Ｄ及び信号出力部２２Ｅ等により構成されている。そして、ポンプ状態量制御部２２Ｄは、ストロークセンサ２１から送信される検出信号に基づいて、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷に関連する吸収トルク等の状態量（ポンプ負荷状態量）を制御する。
【００２８】
例えば、前記油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に達した時、即ち、ピストンストロークの変位量が最大値又は最小値に接近した時に、制御装置２２は、ポンプ負荷状態量を所定値Ｓまで減少するように制御する。ここに、所定値Ｓとは、油圧シリンダ１６が作動し得る範囲内で予め設定された一定値であって、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷を有効に低減できるポンプ負荷状態量に対応する値である。
【００２９】
更に、上記メイン油圧ポンプ１３の吐出ライン１５からは油路２３が分岐している。又、油路２３は油タンク２４に連通していると共に、該油路２３の途中にはリリーフ弁２５が設けられている。該リリーフ弁２５と上記パイロット油圧ポンプ１４とは油路２６により接続され、該油路２６の途中に電磁切換弁２７が設置されている。該電磁切換弁２７のソレノイドは、制御装置２２の出力側に電気的に接続され、該制御装置２２からの指令信号により電磁切換弁２７が動作制御される。
【００３０】
電磁切換弁２７は吐出圧制御手段として機能し、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧を制御する。例えば、制御装置２２からの指令信号により、電磁切換弁２７がノーマル位置から作動位置（ハ）に切り換わると、リリーフ弁２５とパイロット油圧ポンプ１４との連通が遮断される。その結果、リリーフ弁２５の設定圧が低下して、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧が低下する（図４中の矢印Ａを参照）。
【００３１】
又、制御装置２２の出力側にはレギュレータ２８が電気的に接続され、該レギュレータ２８は制御装置２２からの指令信号により動作制御される。該レギュレータ２８は吸収トルク／流量制御手段として機能し、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量を制御する。
【００３２】
更に、レギュレータ２８は、制御装置２２により吸収トルク値又は吐出流量値が変更可能に設定されている。例えば、制御装置２２からのトルク減少信号によって、前記吸収トルク値が減少するように、レギュレータ２８における設定値が変更され、これにより、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルクが減少する（図５中の矢印Ｃを参照）。
【００３３】
一方、制御装置２２からの吐出流量減少信号により前記吐出流量値が減少するように、レギュレータ２８における設定値が変更されると、メイン油圧ポンプ１３の吐出流量が減少する（図４中の矢印Ｂを参照）。
【００３４】
次に、上記油圧駆動装置の制御手順を図６のフローチャートに基づいて詳述する。先ず、エンジン１２によってメイン油圧ポンプ１３が駆動される。而して、メイン油圧ポンプ１３から圧油が流量制御弁１７を介して、油圧シリンダ１６のボトム側油室２０Ｂ又はトップ側油室２０Ｔに供給されると、油圧シリンダ１６が伸長又は収縮する。このとき、油圧シリンダ１６のストローク量はストロークセンサ２１により常に検出される（ステップＳ１）。
【００３５】
そして、油圧シリンダ１６のピストンがストロークエンド近傍に達すると（ステップＳ２）、ストロークセンサ２１から制御装置２２にストロークエンド近傍信号が送られる（ステップＳ３）。次いで、制御装置２２は、ストロークセンサ２１からのストロークエンド近傍信号に基づいて、上記ポンプ負荷状態量、即ち、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び吐出圧の少なくとも１以上を減少させるべく、電磁切換弁２７及び/又はレギュレータ２８に指令信号を出力する（ステップＳ４）。これにより、油圧シリンダ１６の作動を停止させない範囲で、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が減少するように制御される（ステップＳ５）。
【００３６】
例えば、上記ポンプ負荷状態量としてメイン油圧ポンプ１３の吐出圧を制御する場合は、制御装置２２から電磁切換弁２７のソレノイドに吐出圧低下信号を送信する。これにより、リリーフ弁２５の設定圧が低下して、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧が低下する。この場合は、図４中の矢印Ａで示すように、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧Ｐが低下するので、吐出圧Ｐの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ａを含む斜線部分だけ）、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００３７】
又、ポンプ負荷状態量としてメイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量を制御する場合は、制御装置２２からレギュレータ２８にトルク減少信号又は流量減少信号を送信する。これにより、レギュレータ２８において吸収トルク又は吐出流量の設定値が減少するように変更される。その結果、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量が減少する。
【００３８】
吸収トルクの減少制御の場合は、図５中の矢印Ｃで示すように、吸収トルク一定曲線Ｔが内側にシフトすることにより、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルクが低下するので、吸収トルクの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ｃを含む斜線部分だけ）、該メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００３９】
又、吐出流量の減少制御の場合は、図４中の矢印Ｂで示すように、メイン油圧ポンプ１３の吐出流量Ｑが低下するので、吐出流量Ｑの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ｂを含む斜線部分だけ）、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００４０】
叙上の如く本発明によると、油圧シリンダ１６のピストンがストロークエンドに接近すると、油圧シリンダ１６の作動を維持しつつ、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が減少する。
【００４１】
斯くして、油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に到達した場合でも、これに即応してメイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が可及的速やかに減少するので、エンジン１２の回転数低下が未然に抑制され、以て、エンスト等の不具合が確実に防止される。
【００４２】
更に、本実施例によれば、電磁切換弁（吐出圧制御手段）２７及びレギュレータ（吸収トルク／吐出流量制御手段）２８により、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧、吸収トルク及び／又は吐出流量を容易、かつ、迅速に減少させることができるので、ポンプ負荷状態量の減少制御を一層精度良く行うことができる。
【００４３】
又、上記実施例において、油圧シリンダが複数である場合は、各油圧シリンダにストロークセンサを取り付けることにより、各油圧シリンダがストロークエンドに接近したことを各別に検出することができる。このように構成すると、ポンプ駆動負荷低減の制御精度がより一層向上する。
【００４４】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例を示し、油圧駆動装置を搭載した油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図。
【図３】本発明に係る制御装置の構成例を説明するブロック図。
【図４】本発明に係るポンプ吸収トルク制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。
【図５】本発明に係る流量制御／吐出圧制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。
【図６】本発明に係るポンプ負荷状態量の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１ 油圧ショベル（建設機械）
３ 上部旋回体
７ ブームシリンダ
８ ア−ムシリンダ
９ バケットシリンダ
１２ エンジン
１３ メイン油圧ポンプ
１４ パイロット油圧ポンプ
１６ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
１７ 流量制御弁
２１ ストロークセンサ
２２ 制御装置（コントローラ）
２５ リリーフ弁
２７ 電磁切換弁（吐出圧制御手段）
２８ レギュレータ（吸収トルク／吐出流量制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械の油圧駆動装置に関するものであり、特に、エンジンで油圧ポンプを回転駆動すると共に、該油圧ポンプから油圧シリンダに圧油を供給して駆動する建設機械の油圧駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種油圧ショベル等の建設機械は、下部走行体上に上部旋回体が旋回可能に装架されていると共に、該上部旋回体の前部にブームが俯仰動可能に連結されている。又、該ブームの先端部にア−ムが上下回動可能に枢着され、該ア−ムの先端部にバケットが揺動可能に取り付けられている。そして、前記ブーム、ア−ム及びバケットは夫々、油圧アクチュエータとしての駆動用の各油圧シリンダにより駆動される。
【０００３】
又、上部旋回体にはエンジンが搭載されていると共に、該エンジンの出力軸に可変容量型の油圧ポンプが連結されている。そして、該油圧ポンプは流量制御弁を介して上記油圧シリンダに圧油を供給することにより、該油圧シリンダを駆動するように構成されている。
【０００４】
更に、前記エンジンの負荷を安定させるために、油圧ポンプの吐出ラインの最下流側（油タンク側）にネガコン絞りを設け、該ネガコン絞り上流側のネガコン圧を負帰還させて油圧ポンプを負帰還制御する方式が採用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１１７４１０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の油圧駆動装置では、油圧シリンダがストロークエンドに到達すると、駆動負荷が急激に発生し、この時、上記油圧ポンプの圧力上昇等に基づいて駆動負荷を検出し、これに応答して該油圧ポンプの駆動負荷を低減させるべく制御している。
【０００６】
しかし、このポンプ負荷低減方式によれば、油圧シリンダに駆動負荷が作用した状態で駆動負荷を検出し、その後に、油圧ポンプの駆動負荷を事後的に低減させているので、ポンプ負荷低減の対応が遅延する。その結果、油圧ポンプの駆動源であるエンジンの回転数が急激に低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達すると、油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量（以下、「ポンプ負荷状態量」という。）が所定値、即ち、油圧シリンダの作動を維持できる範囲内における所定値まで減少する。従って、油圧ポンプに駆動負荷が急激に作用する前に、油圧シリンダを停止させることなく前記駆動負荷が減少する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプの吸収トルクであることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が油圧ポンプの吸収トルクであるので、該油圧ポンプに吸収トルク制御手段を接続することで、油圧ポンプの吸収トルクが速やかに低減制御される。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の流量であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が、油圧ポンプから吐出される圧油の流量であるので、該油圧ポンプに吐出流量制御手段を接続することで、前記圧油の流量が速やかに低減制御される。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ポンプ負荷状態量が、油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であるので、該油圧ポンプに吐出圧制御手段を接続することで、前記圧油の圧力が速やかに低減制御される。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明は、油圧ポンプに作用する急激な駆動負荷が未然に抑止できるので、該駆動負荷に起因するエンジンの回転数低下を確実に防止することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプの吸収トルクは容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプの吐出流量は容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、ポンプ負荷状態量としての油圧ポンプからの吐出圧は容易、かつ、迅速に減少させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポンプ負荷状態量の減少制御を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、油圧ポンプの急激な駆動負荷の発生を未然に抑止して、エンジンの回転数低下を防止するという目的を達成するため、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することにより実現した。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る建設機械としての油圧ショベル１を示す。同図において、下部走行体２上には上部旋回体３が旋回可能に装架され、該上部旋回体３の前方一側部にブーム４が俯仰動可能に連結されている。又、ブーム４の先端部にア−ム５が上下回動可能に枢着されていると共に、該ア−ム５の先端部にバケット６が揺動可能に取り付けられている。
【００２２】
前記ブーム４、ア−ム５及びバケット６はブームシリンダ７、ア−ムシリンダ８及びバケットシリンダ９により夫々駆動される。又、前記上部旋回体３の前方他側部にはキャブ１０が搭載され、該キャブ１０の後方に設けたエンジン室１１内にエンジン１２等の装置機器が配置されている。
【００２３】
図２は、本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図を示す。本発明は、油圧駆動回路に設けた油圧アクチュエータとして、１又は２以上の油圧シリンダ（例えば、ブームシリンダ７又はアームシリンダ８等）を含むものであれば全て適用可能である。尚、説明の都合上、図２の構成例では油圧シリンダを１つだけ図示し、他の複数の油圧アクチュエータの図示を省略しているが、該油圧アクチュエータとしては油圧シリンダの外に油圧モータ等を設けることもできる。
【００２４】
図２において、エンジン１２の出力軸にはメイン油圧ポンプ１３及びパイロット油圧ポンプ１４が連結され、前記メイン油圧ポンプ１３としては、斜板形可変容量型のポンプが採用されている。そして、メイン油圧ポンプ１３の吐出ライン１５には油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ１６が接続されていると共に、該吐出ライン１５の途中に６ポート３位置切り換え型の流量制御弁（方向切換弁）１７が設けられている。又、流量制御弁１７は操作レバー１８に連動するリモコン弁１９を介して作動される。
【００２５】
本実施例では、前記流量制御弁１７を中立位置から伸び位置（イ）又は縮み位置（ロ）に切り換えることにより、メイン油圧ポンプ１３から油圧シリンダ１６のボトム側油室２０Ｂ又はトップ側油室２０Ｔに供給され、これに応じて油圧シリンダ１６が伸長又は収縮するように構成されている。
【００２６】
又、油圧シリンダ１６のトップ側油室２０Ｔにはストロークセンサ２１が取り付けられ、該ストロークセンサ２１は油圧シリンダ１６のピストンストロークの変位量を検出して、その信号をコントローラとしての制御装置２２に送信する。
【００２７】
前記制御装置２２は、主としてマイクロコンピュータから成り、図３に例示するように、信号入力部２２Ａ、記憶部２２Ｂ、演算部２２Ｃ、ポンプ状態量制御部２２Ｄ及び信号出力部２２Ｅ等により構成されている。そして、ポンプ状態量制御部２２Ｄは、ストロークセンサ２１から送信される検出信号に基づいて、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷に関連する吸収トルク等の状態量（ポンプ負荷状態量）を制御する。
【００２８】
例えば、前記油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に達した時、即ち、ピストンストロークの変位量が最大値又は最小値に接近した時に、制御装置２２は、ポンプ負荷状態量を所定値Ｓまで減少するように制御する。ここに、所定値Ｓとは、油圧シリンダ１６が作動し得る範囲内で予め設定された一定値であって、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷を有効に低減できるポンプ負荷状態量に対応する値である。
【００２９】
更に、上記メイン油圧ポンプ１３の吐出ライン１５からは油路２３が分岐している。又、油路２３は油タンク２４に連通していると共に、該油路２３の途中にはリリーフ弁２５が設けられている。該リリーフ弁２５と上記パイロット油圧ポンプ１４とは油路２６により接続され、該油路２６の途中に電磁切換弁２７が設置されている。該電磁切換弁２７のソレノイドは、制御装置２２の出力側に電気的に接続され、該制御装置２２からの指令信号により電磁切換弁２７が動作制御される。
【００３０】
電磁切換弁２７は吐出圧制御手段として機能し、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧を制御する。例えば、制御装置２２からの指令信号により、電磁切換弁２７がノーマル位置から作動位置（ハ）に切り換わると、リリーフ弁２５とパイロット油圧ポンプ１４との連通が遮断される。その結果、リリーフ弁２５の設定圧が低下して、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧が低下する（図４中の矢印Ａを参照）。
【００３１】
又、制御装置２２の出力側にはレギュレータ２８が電気的に接続され、該レギュレータ２８は制御装置２２からの指令信号により動作制御される。該レギュレータ２８は吸収トルク／流量制御手段として機能し、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量を制御する。
【００３２】
更に、レギュレータ２８は、制御装置２２により吸収トルク値又は吐出流量値が変更可能に設定されている。例えば、制御装置２２からのトルク減少信号によって、前記吸収トルク値が減少するように、レギュレータ２８における設定値が変更され、これにより、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルクが減少する（図５中の矢印Ｃを参照）。
【００３３】
一方、制御装置２２からの吐出流量減少信号により前記吐出流量値が減少するように、レギュレータ２８における設定値が変更されると、メイン油圧ポンプ１３の吐出流量が減少する（図４中の矢印Ｂを参照）。
【００３４】
次に、上記油圧駆動装置の制御手順を図６のフローチャートに基づいて詳述する。先ず、エンジン１２によってメイン油圧ポンプ１３が駆動される。而して、メイン油圧ポンプ１３から圧油が流量制御弁１７を介して、油圧シリンダ１６のボトム側油室２０Ｂ又はトップ側油室２０Ｔに供給されると、油圧シリンダ１６が伸長又は収縮する。このとき、油圧シリンダ１６のストローク量はストロークセンサ２１により常に検出される（ステップＳ１）。
【００３５】
そして、油圧シリンダ１６のピストンがストロークエンド近傍に達すると（ステップＳ２）、ストロークセンサ２１から制御装置２２にストロークエンド近傍信号が送られる（ステップＳ３）。次いで、制御装置２２は、ストロークセンサ２１からのストロークエンド近傍信号に基づいて、上記ポンプ負荷状態量、即ち、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び吐出圧の少なくとも１以上を減少させるべく、電磁切換弁２７及び/又はレギュレータ２８に指令信号を出力する（ステップＳ４）。これにより、油圧シリンダ１６の作動を停止させない範囲で、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が減少するように制御される（ステップＳ５）。
【００３６】
例えば、上記ポンプ負荷状態量としてメイン油圧ポンプ１３の吐出圧を制御する場合は、制御装置２２から電磁切換弁２７のソレノイドに吐出圧低下信号を送信する。これにより、リリーフ弁２５の設定圧が低下して、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧が低下する。この場合は、図４中の矢印Ａで示すように、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧Ｐが低下するので、吐出圧Ｐの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ａを含む斜線部分だけ）、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００３７】
又、ポンプ負荷状態量としてメイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量を制御する場合は、制御装置２２からレギュレータ２８にトルク減少信号又は流量減少信号を送信する。これにより、レギュレータ２８において吸収トルク又は吐出流量の設定値が減少するように変更される。その結果、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク又は吐出流量が減少する。
【００３８】
吸収トルクの減少制御の場合は、図５中の矢印Ｃで示すように、吸収トルク一定曲線Ｔが内側にシフトすることにより、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルクが低下するので、吸収トルクの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ｃを含む斜線部分だけ）、該メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００３９】
又、吐出流量の減少制御の場合は、図４中の矢印Ｂで示すように、メイン油圧ポンプ１３の吐出流量Ｑが低下するので、吐出流量Ｑの低下量に相当する分だけ（同図中の矢印Ｂを含む斜線部分だけ）、メイン油圧ポンプ１３の駆動負荷が低減する。
【００４０】
叙上の如く本発明によると、油圧シリンダ１６のピストンがストロークエンドに接近すると、油圧シリンダ１６の作動を維持しつつ、メイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が減少する。
【００４１】
斯くして、油圧シリンダ１６がストロークエンド近傍に到達した場合でも、これに即応してメイン油圧ポンプ１３の吸収トルク、吐出流量及び／又は吐出圧が可及的速やかに減少するので、エンジン１２の回転数低下が未然に抑制され、以て、エンスト等の不具合が確実に防止される。
【００４２】
更に、本実施例によれば、電磁切換弁（吐出圧制御手段）２７及びレギュレータ（吸収トルク／吐出流量制御手段）２８により、メイン油圧ポンプ１３の吐出圧、吸収トルク及び／又は吐出流量を容易、かつ、迅速に減少させることができるので、ポンプ負荷状態量の減少制御を一層精度良く行うことができる。
【００４３】
又、上記実施例において、油圧シリンダが複数である場合は、各油圧シリンダにストロークセンサを取り付けることにより、各油圧シリンダがストロークエンドに接近したことを各別に検出することができる。このように構成すると、ポンプ駆動負荷低減の制御精度がより一層向上する。
【００４４】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例を示し、油圧駆動装置を搭載した油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明に係る油圧駆動装置の油圧駆動回路図。
【図３】本発明に係る制御装置の構成例を説明するブロック図。
【図４】本発明に係るポンプ吸収トルク制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。
【図５】本発明に係る流量制御／吐出圧制御を説明する流量−吐出圧曲線のグラフ。
【図６】本発明に係るポンプ負荷状態量の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１ 油圧ショベル（建設機械）
３ 上部旋回体
７ ブームシリンダ
８ ア−ムシリンダ
９ バケットシリンダ
１２ エンジン
１３ メイン油圧ポンプ
１４ パイロット油圧ポンプ
１６ 油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
１７ 流量制御弁
２１ ストロークセンサ
２２ 制御装置（コントローラ）
２５ リリーフ弁
２７ 電磁切換弁（吐出圧制御手段）
２８ レギュレータ（吸収トルク／吐出流量制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が該油圧ポンプの吸収トルクであることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の流量であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧シリンダとを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記油圧シリンダにストロークセンサを取り付けると共に、該ストロークセンサをコントローラに接続し、該コントローラは、前記油圧シリンダがストロークエンド近傍に到達したときに、該油圧シリンダの作動を維持できる範囲内において、前記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が減少するように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が該油圧ポンプの吸収トルクであることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の流量であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
上記油圧ポンプの駆動負荷に関連する状態量が、該油圧ポンプから吐出される圧油の圧力であることを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５０７７３（Ｐ２０１０−１５０７７３Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２８１４９（Ｐ２００８−３２８１４９）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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