JPS6257842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は建設機械等に備えられ、エンジンによ
り駆動される可変吐出量形油圧ポンプの吐出油を
方向切換弁を介して供給してアクチユエータを作
動させる油圧ユニツトにおいて、エンジンのガバ
ナを自動的に制御するようにした制御装置に関す
る。

＜従来の技術＞ 第１図はこの種の基本的な油圧ユニツトを示す
回路図である。油圧シリンダ４の圧油源である可
変吐出量形油圧ポンプ２とパイロツトバルブ５の
圧油源であるパイロツト用油圧ポンプ６とは、と
もにエンジン１により駆動される。油圧ポンプ２
から吐出された圧油は、油圧パイロツト作動方向
切換弁３の切換えにより、油圧シリンダ４のボト
ム側室またはロツド側室に供給され、油圧シリン
ダ４を作動させる。パイロツトバルブ５は操作レ
バー７を揺動させて切換えるようになつており、
その切換えにより油圧ポンプ６からの圧油が、方
向切換弁３のパイロツト室に供給されて同弁３の
切換えが行われる。パイロツトバルブ５から出た
圧油は、方向切換弁３の作動に使用されるほか、
シヤトル弁８およびパイロツト（回路パイロツト
圧Pp）を介してその吐出量制御などに使用され
ている。

なお、方向切換弁３が手動操作式のものであれ
ばパイロツトバルブ５は不要である。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、このような油圧ユニツトにおいて、
エンジン１のガバナを手動操作してエンジン１の
出力回転数を変えることは面倒であるため、特に
油圧シヨベル等の建設機械では、エンジン１は最
大回転数にセツトし、一定のままにしていること
が多い。

そして、上記した可変吐出量形油圧ポンプ２の
吐出圧力−吐出量線図を描くと一般に第２図の
PoIJQo線となる。このうちQoJの水平部分で
は、ポンプ２の押しのけ容積は一定であり、その
吐出圧力の増加によるエンジン１に対する負荷に
伴つてエンジン１の回転数は変化し、吐出量は上
記の押しのけ容積とエンジン１の回転数の積によ
つて決まるので、当該吐出量はエンジン１の回転
数のみによつて変化する。一方、IJの傾斜部分で
は、油圧ポンプ自身が吐出圧力のフイードバツク
により吐出量制御を行つている。ここで、最大エ
ンジン回転数のときの吐出量をQoとし、回路の
最高使用圧力をPoとする。いま、任意の瞬間に
油圧シリンダ４を駆動するために必要な吐出圧
力、吐出量がそれぞれP₁、Q₁であれば、該油圧
シリンダ４を駆動する理論的な必要馬力はＹ
（P₁、Q₁）点を通る曲線Hcで示される馬力とな
る。しかし、実際の消費馬力はP₁点を通る垂線が
IJ線と交る点の吐出量Q₂に対応する曲線Heで示
される馬力であり、このHeとHcとの差が損失馬
力となる。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、可変吐出量形
油圧ポンプを備えたものにあつて損失馬力を抑制
することのできる油圧ユニツトにおける制御装置
を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するために本発明は、アクチユ
エータに供給される流量を決める方向切換弁の操
作信号を検出する第１の検出手段、例えば油圧パ
イロツト作動方向切換弁を作動させる同じパイロ
ツト圧が導かれるシリンダ等、あるいは手動式方
向切換弁の作動に伴つて回動するベルクランク等
よりなる第１の検出手段と、可変吐出量形油圧ポ
ンプの吐出圧力を検出する第２の検出手段、例え
ば該吐出圧力に応じて作動するシリンダ等よりな
る第２の検出手段と、第１の検出手段から出力さ
れる上記流量に相応する操作信号、および第２の
検出手段から出力される吐出圧力信号の双方の信
号に応じて、エンジンの出力馬力を必要馬力に近
づけるようにエンジンのガバナを自動的に制御す
る制御手段とを設けた構成にしてある。

＜作用＞ 本発明は上記のように構成してあるので、実稼
動中に、第１の検出手段によつて油圧回路に必要
な流量に相応する操作信号を検出し、第２の検出
手段によつて可変吐出量形油圧ポンプの吐出圧力
信号を検力し、これらの双方の信号に応じて制御
手段を介してエンジンのガバナを駆動してエンジ
ンの回転数を制御するようになつており、これに
より流量と吐出圧力との双方をフイードバツクし
て消費馬力が上述した必要馬力に近づくように
し、損失馬力の抑制を実現できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の油圧ユニツトにおける制御装置
を図に基づいて説明する。

第３図は本発明の第１の実施例の要部を示す説
明図で、この第１の実施例にあつては、可変吐出
量形油圧ポンプと油圧パイロツト作動方向切換弁
とを組合わせた例を示してある。

この第３図において、９はスロツトリングレバ
ーで、矢印の方向（９′位置側）に揺動される
と、リンク１０，１１を介してエンジンのガバナ
１２が駆動され、スロツトリングレバー９の操作
量に応じたエンジン回転数に制御される。

１３はリンク１１に連結されるとともに、ピン
１４を支点に揺動可能なシリンダで、このシリン
ダ１３はアクチユエータ例えば第１図に示す油圧
シリンダ４に供給される流量を決める油圧パイロ
ツト作動方向切換弁３の操作信号を検出する第１
の検出手段、および可変吐出量形油圧ポンプ２の
吐出圧力を検出する第２の検出手段を構成する
他、後述の制御手段の構成要素を兼ねる。なお、
ピン１４は自動的にエンジンの回転数を制御する
ときは、同第３図に示すようにピン１６によつて
長穴１５中の所定位置に固定されるが、手動でエ
ンジンの回転数を制御したいときはピン１６を抜
くことにより長穴１５中を矢印方向に揺動可能に
なつている。

上記したシリンダ１３は大径部１７ａと小径部
１７ｂを備えたピストン１７を有しており、大径
部１７ａの左室には、前述した第１図に示す油圧
パイロツト作動方向切換弁３を切換える操作信
号、すなわちパイロツトバルブ５のパイロツト圧
Ppが導かれる。また、第３図に示すピストン１
７の小径部１７ｂの左室には、第１図に示す可変
吐出量形油圧ポンプ２の吐出圧力Pmが信号とし
て導かれる。なお、同第３図に示すように、シリ
ンダ１３のロツド１８側の室にはばね１９が設け
られている。

また、上記したピストン１７の小径部１７ｂの
受圧面積は、ポンプ吐出圧力Pmが最高圧力のと
き、パイロツト圧Ppの方は最小でもリンク１１
を最大揺動角まで倒し、エンジン１を最高回転数
にすることができる大きさに設定してあり、ピス
トン１７の大径部１７ａの受圧面積は、第１図に
示すパイロツトバルブ５の操作レバー７が最大行
程のとき、すなわちパイロツト圧Ppが最高圧力
のとき、ポンプ吐出圧力Pmの方は最小でもリン
ク１１を最大揺動角まで倒し、エンジン１を最高
回転数にすることができる大きさに設定してあ
る。

そして、上記したシリンダ１３、リンク１１、
およびピン１６は、当該シリンダ１３に含まれる
上述の第１の検出手段から出力される流量に相応
する信号と、上述の第２の検出手段から出力され
る吐出圧力信号との双方の信号に応じて、エンジ
ン１の出力馬力を上述した必要馬力に近づけるよ
うに当該エンジン１のガバナ１２を自動的に制御
する制御手段を構成している。

このように構成してある第１の実施例にあつて
は、第３図に示すように、ピン１６によつてピン
１４の位置を固定した状態にあつて、第１図に示
すエンジン１を駆動して、可変吐出量形油圧ポン
プ２を駆動させ、操作レバー７によつてパイロツ
トバルブ５を作動させて、パイロツト用油圧ポン
プ６のパイロツト圧を油圧パイロツト作動方向切
換弁３のパイロツト室に導いてこの方向切換弁３
を切換えると、このときのパイロツト信号すなわ
ち油圧シリンダ４に供給される流量に相応するパ
イロツト圧Ppが第３図のシリンダ１３のピスト
ン１７の大径部１７ａの左室に導かれるととも
に、可変吐出量形油圧ポンプ２の吐出圧力Pmが
ピストン１７の小径部１７ｂの左室に導かれる。
そして、これらのパイロツト圧Pp、吐出圧力Pm
に応じてピストン１７が同第３図の右方向に移動
し、ロツド１８を介してリンク１１が二点鎖線で
示すように揺動してエンジン１のガバナ１２が自
動的に制御される。

このときのガバナ１２の制御量、すなわち流量
と吐出圧力との関係を第２図によつて説明する
と、第２図のＹ点、すなわち、吐出量Q₁、吐出
圧力P₁が必要な場合の必要馬力は前述したとおり
曲線Hcで示される。これに対して、この第１の
実施例ではP₁とIJとの交点に対応する流量Q₁、
P₁およびQo、Poとから、上述のパイロツト圧Pp
に対応する流量フイードバツクによる値Q₂・
Q₁／Q₀と、ポンプ２の吐出圧力Pmによる値Q₂・
P₁／P₀とを加えたQ₄＝Q₂｛（Q₁／Q₀）＋（P₁／
P₀）｝で表わされる、Ｗ（Q₄、P₁）点を通る曲線
Hgで示される消費馬力となる。

このように構成した第１の実施例にあつては、
可変吐出量形油圧ポンプ２と油圧パイロツト作動
方向切換弁３とを組合わせた油圧ユニツトにおい
て、パイロツト圧Ppに応じて作動するととも
に、吐出圧力Pmに応じて作動するピストン１
７、ロツド１８を介して揺動するリンク１１によ
つてエンジン１のガバナが自動的に制御され、消
費馬力を第２図の曲線Hgで示すように、曲線He
で示される従来の消費馬力に比べて曲線Hcで示
される必要馬力に近づけることができ、したがつ
て損失馬力を抑制することができ、燃料費を節約
できる。

なお、実際のエンジン１では最小回転数（アイ
ドリング状態）が限られており、これに対応する
吐出流量Q₃が決まつており、Q₃以下の流量では
従来と同等の損失馬力を生じる。

また、上述のように自動的にエンジン１の回転
数制御を行わず、従来おこなわれているように、
スロツトリングレバー９を所定の位置に固定して
エンジン回転数を一定のまま稼動したい場合もあ
ると考えられる。この場合、ピン１６を抜き取つ
ておくと、ポンプ吐出圧力Pmおよびパイロツト
圧Ppが発生した場合、長穴方向にロツド１８に
対してシリンダ１３のハウジング１３ａが逃げ、
リンク１１に対して影響を与えることがない。

また、上記実施例において、第１図に例示する
パイロツトバルブ５のパイロツト圧Ppにより、
可変吐出量形油圧ポンプ２の吐出量を併せて制御
することで、操作レバー７に応じたポンプ吐出量
とすることができ、すなわち必要吐出量近くで可
変吐出量形油圧ポンプ２を制御することができ
る。したがつて、余分な流量を絞ることによる熱
損失がなく、油冷却器などを小型化することがで
きる。

第４図は本発明の第２の実施例の要部を示す説
明図で、この第２の実施例にあつては、可変吐出
量形油圧ポンプと手動式方向切換弁とを組合わせ
た例を示してある。

この第４図に示す第２の実施例にあつては、操
作レバー２０を揺動させることによりリンク２１
が移動し、これにより方向切換弁２２のスプール
２３が移動して当該方向切換弁２２が切換えられ
るようになつている。また、リンク２１とスプー
ル２３との間にカム２４が設けられ、このカム２
４には折曲げ部に設けたピンを中心に揺動可能に
支持されたベルクランク２５の一方の端部に回転
自在に取付けたローラ２６が係合可能になつてい
る。ベルクランク２５の他方の端部には、回転自
在なローラ２７が取付けられており、このローラ
２７はリンク１０に形成した長穴部１０ａに収納
されている。ローラ２７は着脱自在なピン２８に
よりこの長穴１０ａすなわちリンク１０に固定さ
れている。

上記した、カム２４、ローラ２６，２７を有す
るベルクランク２５は、油圧シリンダ等のアクチ
ユエータに供給される流量を決める方向切換弁２
２の操作信号を機械的信号として検出する第１の
検出手段を構成している。

またベルクランク２５には、シリンダ１３のロ
ツド１８が連結されており、このロツド１８を介
してばね１９によりローラ２６がカム２４に当接
するように付勢されている。そした、シリンダ１
３のボトム室には図示省略した可変吐出量形油圧
ポンプの吐出圧力Pmが導かれるようになつてい
る。

なお、その他の部材は前述した第１の実施例に
おけるものと同等である。

上記したシリンダ１３は、図示しない可変吐出
量形油圧ポンプの吐出圧力Pmを検出する第２の
検出手段を構成しており、また、このシリンダ１
３、上記したベルクランク２５、リンク１０，１
１、およびピンは、第１の検出手段から出力され
る流量に相応する信号と、第２の検出手段から出
力される吐出圧力信号との双方の信号に応じて、
エンジンの出力馬力を必要馬力に近づけるように
該エンジンのガバナ１２を自動的に制御する制御
手段を構成している。

このように構成してある第２の実施例にあつて
は、第４図に示すように、ピン１６によつてピン
１４の位置を固定した状態にあつて、エンジンを
駆動して図示しない可変吐出量形油圧ポンプを駆
動させ、操作レバー２０を作動させて方向切換弁
２２を切換えると、この方向切換弁２２の切換え
によつてすなわちアクチユエータに供給される流
量に相応して、カム２４を介してベルクランク２
５が二点鎖線で示すように揺動し、これに伴いロ
ーラ２７を介してリンク１０が移動し、リンク１
１が時計方向に回動する。これとともに、図示し
ない可変吐出量形油圧ポンプの吐出圧力Pmがシ
リンダ１３のボトム室に導かれ、ピストン１７が
ばね１９の力に抗して図示右方向に移動し、これ
によつてもベルクランク２５が揺動し、リンク１
０を介してリンク１１が二点鎖線で示すように回
動し、エンジンのガバナ１２が駆動する。

この第２の実施例にあつては、方向切換弁２２
の切換えに伴う流量フイードバツクと、可変吐出
量形油圧ポンプの吐出圧力Pmによる圧力フイー
ドバツクとを加えた制御がリンク１０，１１を介
してガバナ１２に与えられ、これによつてエンジ
ン回転数が変えられる。したがつて、この第２の
実施例にあつても、必要馬力が例えば第２図のＹ
（Q₁、P₁）点をとおる曲線Hcに対して、第１の実
施例におけるのと同様にＷ（Q₄、P₁）点を通る曲
線Hgで示される消費馬力となる。

このように構成した第２の実施例にあつては、
可変吐出量形油圧ポンプと手動式方向切換弁とを
組合わせた油圧ユニツトにおいて、消費馬力を第
２図の曲線Hgで示すように、曲線Hcで示される
必要馬力に近づけることができ、したがつて損失
馬力を抑制することができ、第１の実施例と同様
に燃料費を節約できる。

＜発明の効果＞ 本発明の油圧ユニツトにおける制御装置は、以
上述べたように可変吐出量形油圧ポンプを備えた
ものにあつて、流量フイードバツクと吐出圧力フ
イードバツクとを加えた制御によつてエンジンの
ガバナを自動的に制御することから、従来に比べ
て損失馬力を抑制することができ、したがつて常
にエンジンを必要回転数近くで稼動し燃料費を節
約できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はアクチユエータを作動させる基本的な
油圧ユニツトを示す回路図、第２図は第１図に示
す油圧ユニツトに備えられる可変吐出量形油圧ポ
ンプの圧力流量線図、第３図は本発明の油圧ユニ
ツトにおける制御装置の第１の実施例の要部を示
す説明図、第４図は本発明の第２の実施例の要部
を示す説明図である。 １……エンジン、２……可変吐出量形油圧ポン
プ、３……油圧パイロツト作動方向切換弁、４…
…油圧シリンダ、５……パイロツトバルブ、７…
…操作レバー、９……スロツトリングレバー、１
２……ガバナ、１３……シリンダ、１７……ピス
トン、１８……ロツド、２０……操作レバー、２
２……方向切換弁、２４……カム、２５……ベル
クランク、２６……ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガバナを有するエンジンと、このエンジンに
   よつて駆動する可変吐出量形油圧ポンプと、この
   油圧ポンプの吐出油により方向切換弁を介して作
   動されるアクチユエータとを備えた油圧ユニツト
   において、前記アクチユエータに供給される流量
   を決める方向切換弁の操作信号を検出する第１の
   検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出す
   る第２の検出手段と、前記第１の検出手段から出
   力される前記流量に相応する操作信号、および前
   記第２の検出手段から出力される吐出圧力信号の
   双方の信号に応じて、前記エンジンの出力馬力を
   必要馬力に近づけるように前記エンジンのガバナ
   を自動的に制御する制御手段とを設けたことを特
   徴とする油圧ユニツトにおける制御装置。