JP2005299917A - 重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法 - Google Patents

重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 エンジン回転数が相異した場合にも操作レバーの操作量によってアクチュエータが同様に駆動できるようにした重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を提供する。
【解決手段】 操作レバーの操作量によって要求される流量と、エンジン回転数によって要求される流量とを設定するステップと、操作レバーが中立にある場合に油圧ポンプから最小流量が吐出されるよう油圧ポンプの押しのけ容積を制御するステップと、操作レバーが中立状態にないかつ操作レバー要求流量よりエンジン回転数補償流量が大きい場合、エンジン回転数補償要求流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップと、操作レバーが中立状態にないかつ操作レバー要求流量がエンジン回転数補償要求流量より大きい場合、操作レバーの操作量に対応する流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操作レバーを利用して掘削機などのような作業装置の駆動を制御する場合、操作レバーの操作量によって油圧ポンプの押しのけ容積を好適に制御することができるようにした重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法に関する。
さらに詳細には、エンジン回転数の相異した場合にも、操作レバー(joystick;ＲＣＶをいう)の操作量によってアクチュエータが同様に駆動できるようにし操作性を向上させ、且つ、操作レバーの中立時に油圧ポンプの押しのけ容積を最小化させて、省エネルギー化を図ろうとした重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法に関する。
一般には、重装備に用いられる電気式操作レバーは、運転者の操作によって操作量に比例する信号を出力するが、代表的な出力形態としては、アナログ電圧、ＰＷＭ、通信信号などがある。
制御器は、操作レバーからの信号入力により操作レバー及び走行ペダルの操作量に比例する制御信号を電磁比例バルブに出力するので、ブーム、アーム、バケットの作業装置を駆動させて、掘削、荷積み、引揚などの作業を容易に行うことができるようにする。
複数の油圧ポンプを使用する油圧回路では、装備を効率的に利用するために相手側の油圧ポンプの吐出圧力により押しのけ容積が制御できるようになされている。
即ち、相手側の油圧ポンプに小さい負荷が生じられた場合に、流量が多く吐出されるように制御して効率を高めると共に、設定されていた回転数と現在回転数との差によって油圧ポンプの押しのけ容積を制御する。それによって、エンジン出力馬力を最大に使用する。
また、作業装置などに過度の負荷発生時、油圧ポンプの吐出流量が減少されて、装備の効率性を向上させる。
操作レバー作動時に、油圧ポンプの吐出流量が制御されるよう操作レバーから信号を検出し、検出された信号により油圧ポンプの押しのけ容積が制御される。また、油圧ポンプの使用馬力を一定に保つために、油圧ポンプの吐出圧力を検出し、検出された圧力によって押しのけ容積が制御される。
しかしながら、油圧ポンプの押しのけ容積を最適に制御するために、様々なパイロット信号等を検出し、且つ検出された信号等により押しのけ容積を制御することで、ブームなどの作業装置がそれぞれ独立的に制御されるため、運転者は作業現場で油圧ポンプを好適に制御することが非常に難しいという問題点を抱えていた。
本発明の目的は、作業モードごとに油圧ポンプの吐出流量を予め設定し、エンジン回転数が相異した場合にも、操作レバーの操作量に応じてアクチュエータが同様に駆動できるようにすることによって、操作性を向上させようとした重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、操作レバーの中立時に油圧ポンプ吐出流量を最小化させ、且つ、省エネルギー化を図る重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を提供することにある。
前述した本発明の目的は、エンジンに連結される油圧ポンプ、該油圧ポンプに連結されかつ作業装置を駆動させるアクチュエータ、油圧ポンプとアクチュエータとの間の流路に設けられる制御弁、運転者により操作されかつ作業装置を駆動させる操作信号を発生させる操作レバー、操作レバーの操作量を検出する手段及び前記エンジン回転数を検出する手段、操作レバーの操作量に応じる操作信号とエンジン回転数の検出信号とによって制御弁を制御する制御器を備える重装備操作レバーの中立状態における流量補償方法に於いて、操作レバーの操作量に応じて要求される流量と、エンジン回転数に応じて要求される流量とを設定するステップと、操作レバー要求流量とエンジン回転数補償要求流量との差により中立補償区間であるか否かを判断するステップと、操作レバー要求流量より前記エンジン回転数補償要求流量が大きい場合、エンジン回転数補償要求流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップと、操作レバー要求流量がエンジン回転数補償要求流量より大きい場合、操作レバーの操作量に対応する流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップを含むことを特徴とする重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を提供することによって達成される。
前述した本発明の目的は、エンジンに連結される油圧ポンプ、該油圧ポンプに連結されかつ作業装置を駆動させるアクチュエータ、油圧ポンプとアクチュエータとの間の流路に設けられる制御弁、運転者により操作されかつ作業装置を駆動させる操作信号を発生させる操作レバー、操作レバーの操作量を検出する手段及びエンジン回転数を検出する手段、操作レバーの操作量による操作信号と前記エンジン回転数の検出信号とによって制御弁を制御する制御器を備える重装備操作レバーの中立状態における流量補償方法に於いて、操作レバーの操作量に応じて要求される流量と、エンジン回転数に応じて要求される流量を設定するステップと、操作信号により操作レバーの中立状態を判断するが、操作レバーが中立状態にある場合に、油圧ポンプから最小流量が吐出されるよう油圧ポンプの押しのけ容積を制御するステップと、操作レバーが中立状態にないかつ操作レバー要求流量よりエンジン回転数補償要求流量が大きい場合、エンジン回転数補償要求流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップと、操作レバーが中立状態にないかつ操作レバー要求流量が前記エンジン回転数補償要求流量より大きい場合、操作レバーの操作量に対応する流量が吐出されるよう油圧ポンプを制御するステップとを、含むことを特徴とする重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を提供することによって達成される。
この時、前述した操作レバーとしては、電気式又は油圧式操作レバーが使用され得る。
本発明の目的と利点とは、以下の添付図面に基づき詳細な説明により明白となる。
以下で、本発明の望ましい実施例を説明するが、これは本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度で詳細に説明したものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範囲が限定されることを意味するのではない。
図３に示されたように、本発明は、エンジン１０、該エンジン１０に連結される油圧ポンプ２０、該油圧ポンプ２０に連結されかつブームなどの作業装置を駆動させるアクチュエータ４０、油圧ポンプ２０とアクチュエータ４０との間の流路に設けられる制御弁５０、運転者により操作されかつ作業装置を駆動させる操作信号を発生させる操作レバー６０、操作レバー６０の操作量を検出する操作量検出手段７０及び、エンジン回転数を検出する回転数検出手段８０、操作レバー６０の操作量による操作信号とエンジン回転数の検出信号とによって制御弁５０を制御する制御器９０、油圧ポンプ２０の押しのけ容積を制御するレギュレータ１００を備える重装備に適用される。また、これらは、本発明の属する技術分野に使用されるものであるため、詳しい説明は省略する。
以下では、本発明の一実施例による重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法の使用例を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１乃至図３に示されたように、前述した操作レバーの操作量検出手段７０により検出される操作レバー６０の操作量に応じる操作信号(Ｐｉ)と、エンジン回転数検出手段８０により検出されるエンジン回転数に応じる検出信号とは、制御器９０に入力される（Ｓ１００参照）。
前述した制御器９０では、操作レバー６０の操作量に応じる要求流量(ｑ)と、エンジン回転数に応じる要求流量(ｑｎ)を予め決定する(Ｓ２００参照)。
操作レバー６０の操作量に応じる要求流量(ｑ)と、エンジン回転数補償要求流量(ｑｎ)との差によって、中立流量補償区間であるか否かを判断する(Ｓ５００参照)。
ステップＳ５００で、中立流量補償区間であることと判断される場合(ｑ＜ ｑｎである場合をいう)、制御器９０から入力される制御信号により油圧ポンプ２０からエンジン回転数補償要求流量(ｑｎ)が吐出されるよう制御する(Ｓ６００参照)。
ステップＳ５００で、操作レバー要求流量(ｑ)がエンジン回転数補償要求流量(ｑｎ)より大きい場合、操作レバー６０の操作量に対応する流量が吐出されるよう油圧ポンプ２０を制御する (Ｓ７００参照)。
本発明の他の実施例による重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法の使用例を添付図面４及び５を参照とし詳しく説明する。
図示されたように、前述した操作レバーの操作量検出手段７０で検出される操作レバー６０の操作量による操作信号(Ｐｉ) と、エンジン回転数検出手段８０で検出されるエンジン回転数による検出信号とが、制御器９０に入力される(Ｓ１００参照)。
前述した制御器９０では、操作レバー６０の操作量による要求流量(ｑ) と、エンジン回転数による要求流量(ｑｎ)とを、予め決定する(Ｓ２００参照)。
前述した操作レバー６０の操作信号(Ｐｉ) と、操作量による要求流量(ｑ)の値とにより、操作レバー６０の中立可否を判断する(Ｓ３００参照)。
ステップＳ３００で、操作レバー６０が中立状態にある場合(Ｐｉ＜Ｐｉｎの場合をいう、図５で“Ａ”で記される)、前述した制御器９０からレギュレータ１００に入力される制御信号により、油圧ポンプ２０の押しのけ容積を制御して、油圧ポンプ２０の吐出流量が最小となるよう制御する(Ｓ４００参照)。
ステップＳ３００で、操作レバー６０が中立状態におかれていない場合、操作レバー６０の要求流量(ｑ)とエンジン回転数補償要求流量(ｑｎ )との差によって、中立流量補償区間であるか否かを判断する(Ｓ５００参照)。
ステップＳ３００で、操作レバー６０が中立状態におかれていない、且つ中立流量補償区間であると判断される場合(ｑ＜ ｑｎ の場合をいう、図５で“Ｂ”で記される)、制御器９０から入力される制御信号により、油圧ポンプ２０からエンジン回転数補償要求流量(ｑｎ)が吐出されるよう制御する(Ｓ６００参照)。
ステップＳ３００で、操作レバー６０が中立状態におかれていない、且つ操作レバー要求流量(ｑ)がエンジン回転数補賞要求流量(ｑｎ) より大きい場合(ｑ＞ｑｎ の場合をいう)、操作レバー６０の操作量に対応する流量が吐出されるよう油圧ポンプ２０を制御する(Ｓ７００参照)。
図３に示されたように、前述した油圧ポンプ２０から吐出される流量(Ｑ)は、エンジン１０の回転数(ＲＰＭ)と油圧ポンプ２０の押しのけ容積とをかけたことを意味する。
Ｑ＝ＲＰＭ×ｑ(ｑ； 油圧ポンプ２０の押しのけ容積を意味する)
油圧ポンプ２０から吐出される流量は、エンジン１０の回転数によって異なる。
エンジン回転数(ＲＰＭ)は、作業モードによって調節されるため、同じ押しのけ容積の場合においても作業モードに応じるエンジン回転数の差によって、流量(Ｑ)が異なる。且つ、同じ負荷圧の条件下で、作業モードによってアクチュエータ４０(油圧シリンダ)を駆動させる制御弁５０のスプール位置が異なる。
これにより、制御弁５０のスプールを切換させる信号圧(Ｐｉ)も作業モードによって異なるため、操作性が劣るようになる。
しかしながら、前述した流量補償方法を適用する場合には、エンジン回転数(ＲＰＭ)の低下による流量減少は、ｑを増加させることで補償されるため、同じ負荷圧条件下では、作業モードに従ってアクチュエータを駆動させる操作量には差がない。このため、容易に操作を行うことができる。
図２及び図５に示されたように、前記制御弁５０に印加される信号圧Ｐｉがゼロ(０)である場合にも、油圧ポンプ２０の 押しのけ容積 をｑ２に制御すると油圧ポンプ２０の所要馬力が増加されるため、燃料消耗量が増大される。
これを鑑みて、図５で“Ａ”として記されたように、前記操作レバー６０が中立状態である場合(Ｐｉ＞Ｐｉｎの場合をいう)、油圧ポンプ２０の 押しのけ容積を最小に制御することで、油圧ポンプ２０から最小流量が吐出されるようにする。
一方、中立流量補償区間(図５で“Ｂ”として記される)のように、Ｐｉ＞Ｐｉｎの場合、油圧ポンプ２０の 押しのけ容積 をｑ２に制御することによって、制御弁５０に印加されるパイロット信号圧 Ｐｉがゼロ(０)である場合に、燃料消耗量を最小化させることができる。
従って、前述した操作レバー６０が中立区間にある場合には、油圧ポンプ２０の押しのけ容積を最小に制御し(この際、エンジン回転数は高速ＲＰＭである)、且つ、流量補償区間では油圧ポンプ２０の 押しのけ容積を増大させるにつれ(この際、エンジン回転数は低速ＲＰＭである)、作業条件に応じるエンジン回転数が相異した場合にも同一操作量で操作レバーを操作する時には、アクチュエータ駆動量も同様であることが確認できる。
前述したように、本発明による重装備用操作レバー中立状態における流量補償方法は、以下のような効果を奏する。
作業モードごとに油圧ポンプの吐出流量を予め設定しておいて、エンジン回転数が相異した場合にも、操作レバーの操作量に応じてアクチュエータが同様に駆動できるようにして、操作性を向上させることができる。
また、操作レバーの中立時、油圧ポンプ吐出流量を最小化させ、省エネルギー化を図ることもできる。
本発明の一実施例による重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を示すフローチャート。 本発明の一実施例による操作レバー操作量に対する吐出流量の特性を示すグラフ。 本発明の一実施例による流量補償方法に用いられる概略的な油圧回路図。 本発明の他の実施例による重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法を示すフローチャート。 本発明の他の実施例による操作レバー操作量に対する吐出流量の特性を示すグラフ。
符号の説明
１０ エンジン
２０ 油圧ポンプ
４０ アクチュエータ
５０ 制御弁
６０ 操作レバー
７０ 操作量検出手段
８０ エンジン回転数検出手段
９０ 制御器
１００ レギュレータ

Claims (3)

  1. エンジンに連結される油圧ポンプ、該油圧ポンプに連結され作業装置を駆動させるアクチュエータと、前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられる制御弁、運転者により操作されかつ作業装置を駆動させる操作信号を発生させる操作レバー、前記操作レバーの操作量を検出する手段及び前記エンジン回転数を検出する手段、前記操作レバーの操作量による操作信号と前記エンジン回転数の検出信号とによって前記制御弁を制御する制御器を備える重装備操作レバーの中立状態における流量補償方法であって；
    前記操作レバーの操作量によって要求される流量と、前記エンジン回転数によって要求される流量とを設定するステップ；
    前記操作レバー要求流量と前記エンジン回転数補償要求流量との差により中立補償区間であるか否かを判断するステップ；
    前記操作レバー要求流量より前記エンジン回転数補償要求流量が大きい場合、前記エンジン回転数補償要求量が吐出されるよう前記油圧ポンプを制御するステップ；及び
    前記操作レバー要求流量が前記エンジン回転数補償要求流量より大きい場合、前記操作レバー操作量に対応される流量が吐出されるよう前記油圧ポンプを制御するステップを含むことを特徴とする重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法。
  2. エンジンに連結される油圧ポンプ、該油圧ポンプに連結されかつ作業装置を駆動させるアクチュエータ、前記油圧ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられる制御弁、運転者により操作されかつ作業装置を駆動させる操作信号を発生させる操作レバー、前記操作レバーの操作量を検出する手段及びエンジン回転数を検出する手段、前記操作レバーの操作量による操作信号と前記エンジン回転数の検出信号とによって前記制御弁を制御する制御器を備える重装備操作レバーの中立状態における流量補償方法であって：
    前記操作レバーの操作量によって要求される流量と、前記エンジン回転数によって要求される流量を設定するステップ；
    前記操作信号により操作レバーの中立状態を判断するが、前記操作レバーが中立状態にある場合に、前記油圧ポンプから最小流量が吐出されるよう前記油圧ポンプ２０の押しのけ容積を制御するステップ；
    前記操作レバーが中立状態におかれていない、かつ前記操作レバー要求流量より前記エンジン回転数補償要求流量が大きい場合、エンジン回転数補償要求流量が吐出されるよう前記油圧ポンプを制御するステップ；及び
    前記操作レバーが中立状態におかれていない、かつ前記操作レバー要求流量が前記エンジン回転数補償要求流量より大きい場合、前記操作レバーの操作量に対応する流量が吐出されるよう前記油圧ポンプを制御するステップを含むことを特徴とする重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法。
  3. 前記操作レバーとしては、電気式又は油圧式操作レバーが用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の重装備用操作レバーの中立状態における流量補償方法。
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