JP2007333017A

JP2007333017A - 建設機械の省エネ装置

Info

Publication number: JP2007333017A
Application number: JP2006163205A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Suzuki; 義信鈴木
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】センサが検出するネガコン圧によりコントローラがエンジン回転数を制御する建設機械において、ブーム下げ操作時にアクチュエータへ供給される圧油を最適にブリードオフさせることにより、ネガコン圧が所定値を超えるようにしてエンジン回転数を確実に低下させる。
【解決手段】コントロールバルブ１３のブーム下げ位置（イ）のセンタバイパスにブリードオフ用絞り２４を設け、ブーム下げ操作時は、ブームシリンダ１２へ供給される圧油をこのブリードオフ用絞り２４を介してブリードオフさせ、ネガコン圧が予め設定した所定値を超えるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値を超えた場合は、コントローラ２０が自動的にエンジン回転数を低回転にするように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は建設機械の省エネ装置に関するものであり、特に、ブーム下げ操作時にアクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせることにより、ネガコン圧が所定値を超えるようにしてエンジン回転数を低下させるように形成した建設機械の省エネ装置に関するものである。

従来の此種建設機械は、一般にエンジンと、該エンジンの回転速度を制御する回転制御装置と、エンジンにて駆動される可変容量油圧ポンプと、該可変容量油圧ポンプの入力トルクを設定するレギュレータと、該可変容量油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータとを備えている。そして、コントローラに第１のエンジン回転数と第１のポンプ入力トルクとを組み合わせた第１のモードと、上記第１のエンジン回転数よりも高い第２のエンジン回転数と上記第１のポンプ入力トルクよりも小さい第２のポンプ入力トルクとを組み合わせた第２のモードを設定し、低負荷時に大ポンプ流量が要求される作業を行う際には、モード選択スイッチにて上記第２のモードを選択し、それ以外の通常作業時にはモード選択スイッチにて上記第１のモードを選択するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ノーマルモード、省エネモードまたはオートモードに切り換えるためのモード選択スイッチを設けるとともに、ネガコン信号を検出するためのセンサを設け、オートモード選択時にネガコン信号が所定値を超えているときは、自動的に省エネモードに切り換わり、エンジン回転数を低下させて燃料消費量の低減とエンジン騒音の減少を図り、一方、ネガコン信号が所定値以下となった場合は、自動的にノーマルモードに切り換わって作業機のスピードを確保するように構成した建設機械の省エネ回路も知られている（例えば特許文献２参照）。
特開平７−８３０８４号公報特開２００４−７６６４９号公報

特許文献１記載の発明は、作業状態によりモード選択スイッチを切り換えて、通常作業に適した第１のモード、あるいは低負荷時に大ポンプ流量が要求される第２のモードにてポンプ入力トルクおよびエンジン回転数を制御するので、負荷の大小に応じた制御が行われる。しかし、通常はモード選択スイッチの切り換えをオペレータの手動で行うため操作が煩雑であり、また、自動的に切り換える場合は別途制御手段が必要であり、構成が複雑となる。

特許文献２記載の発明は、ノーマルモードと省エネモードをモード選択スイッチで切り換える構成であるが、オートモードのポジションがあり、ネガコン信号の高低によって自動的にノーマルモードと省エネモードが切り換わるようになっている。しかし、ブーム下げ操作時のブリードオフによるネガコン信号が安定しない場合があった。

そこで、センサが検出するネガコン圧によりコントローラがエンジン回転数を制御する建設機械において、ブーム下げ操作時にアクチュエータへ供給される圧油を最適にブリードオフさせることにより、ネガコン圧が所定値を超えるようにしてエンジン回転数を確実に低下させ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。

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、エンジンにより駆動される油圧ポンプの下流に、アクチュエータへの圧油を給排制御するコントロールバルブを配設し、該コントロールバルブ下流のタンクに通じる油路にネガコン絞りを設け、該ネガコン絞り上流にネガコン圧を検出するセンサを設置してコントローラに接続し、該センサが検出するネガコン圧により前記コントローラがエンジン回転数を制御する建設機械の省エネ装置において、前記コントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスにブリードオフ用絞りを設け、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油をこのブリードオフ用絞りを介してブリードオフさせ、前記ネガコン圧が予め設定した所定値を超えるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値を超えた場合は、前記コントローラが自動的にエンジン回転数を低回転にするように構成したことを特徴とする建設機械の省エネ装置を提供する。

この構成によれば、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油がコントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスに設けたブリードオフ用絞りを介してブリードオフされる。ブリードオフされた圧油は、コントロールバルブ下流のネガコン絞りによってネガコン圧を発生し、センサで検出されるネガコン圧が所定値を超えた場合は、コントローラが自動的にエンジン回転数を低回転にする。

請求項２記載の発明は、前記コントロールバルブのブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作時は、上記ネガコン圧が予め設定した所定値以下になるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値以下の場合は、前記コントローラが自動的にエンジン回転数を高回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置を提供する。

この構成によれば、コントロールバルブのブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作時は、コントロールバルブ下流のネガコン絞りによって発生するネガコン圧が低下し、センサで検出されるネガコン圧が所定値以下の場合は、コントローラが自動的にエンジン回転数を高回転にする。

請求項３記載の発明は、上記コントローラにノーマルモード、省エネモードおよびオートモードの選択が可能なモード選択スイッチを接続し、該モード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、上記アクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせ、上記ネガコン圧が予め設定した前記所定値を超えたときは、前記コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置。

この構成によれば、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油がコントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスに設けたブリードオフ用絞りを介してブリードオフされる。コントローラに接続されたモード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、センサで検出されるネガコン圧が所定値を超えた場合に、コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にする。一方、前記モード選択スイッチがノーマルモードあるいは省エネモードに選択されている場合は、コントローラが前記モード選択スイッチで選択されたそれぞれのモードでエンジン回転数を制御する。

請求項４記載の発明は、上記コントローラにノーマルモード、省エネモードおよびオートモードの選択が可能なモード選択スイッチを接続し、該モード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、上記アクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせ、上記ネガコン圧が予め設定した前記所定値を超えたときは、前記コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にし、一方、ブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作時は、上記ネガコン圧が予め設定した所定値以下になるようにし、該ネガコン圧が前記所定値以下の場合は、前記コントローラが自動的にノーマルモードに切り換えてエンジン回転数を高回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置を提供する。

この構成によれば、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油がコントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスに設けたブリードオフ用絞りを介してブリードオフされる。コントローラに接続されたモード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、センサで検出されるネガコン圧が所定値を超えた場合に、コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にする。一方、前記モード選択スイッチでオートモードを選択して、ブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作をした場合は、前記センサで検出されるネガコン圧が低圧となるようにし、該ネガコン圧が所定値以下の場合は、コントローラが自動的にノーマルモードに切り換えてエンジン回転数を高回転にする。

本発明は上述したように構成したので、ブーム下げ操作時はアクチュエータへ供給される圧油がブリードオフされ、ネガコン圧が予め設定した所定値を超えるようにしたので、コントローラにより自動的にエンジン回転数が低回転となる。したがって、燃料消費量が低減されて省エネを図るとともに、エンジン騒音の減少を図ることができる。

一方、ブーム上げ操作、アーム開閉操作、バケット開閉操作時など、ブーム下げ操作以外の場合は、ネガコン圧が予め設定した所定値以下になるようにしたので、コントローラにより自動的にエンジン回転数が高回転となる。したがって、操作に対応してアクチュエータの動作速度の高速化を図ることができる。

以下、本発明に係る建設機械の省エネ装置について、好適な実施例をあげて説明する。センサが検出するネガコン圧によりコントローラがエンジン回転数を制御する建設機械において、ブーム下げ操作時にアクチュエータへ供給される圧油を最適にブリードオフさせることにより、ネガコン圧が所定値を超えるようにしてエンジン回転数を確実に低下させるという目的を達成するために、本発明はコントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスにブリードオフ用絞りを設け、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油をこのブリードオフ用絞りを介してブリードオフさせ、前記ネガコン圧が予め設定した所定値を超えるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値を超えた場合は、前記コントローラが自動的にエンジン回転数を低回転にするように構成したことにより実現した。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１は省エネ回路の一例として油圧ショベルのアタッチメント制御回路を示し、エンジン１０によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１１の吐出油は、ブームシリンダ１２用のコントロールバルブ１３を介してアクチュエータあるいはタンク１５へ給排される。

該コントロールバルブ１３の１次側にはバイパスポートP1と、該バイパスポートP1とはチェック弁１４を介して分岐されているメインポートP2と、タンク１５に通じるタンクポートTとを有し、該コントロールバルブ１３の２次側にはタンク１５に通じるAポートと、ブームシリンダ１２の上げ側ポートHに接続するBポートと、ブームシリンダ１２の下げ側ポートRに接続するCポートを有している。

該コントロールバルブ１３が中立位置にあるときは、前記バイパスポートP1がセンタバイパス１６により前記Aポートに連通し、前記メインポートP2とアクチュエータ側のBポート、前記タンクポートTとアクチュエータ側のCポートは、それぞれ遮断されている。したがって、油圧ポンプ１１の吐出油はブームシリンダ１２には供給されず、コントロールバルブ１３のセンタバイパス１６を通過してタンク１５に通じる油路１７へ導出される。このタンクに通じる油路１７にはネガコン絞り１８が設けられ、該ネガコン絞り１８の上流位置にセンサ１９を設置してコントローラ２０に接続する。

なお、説明の都合上、ブームシリンダ１２用のコントロールバルブ１３のみについて説明するが、実際には、前記ブームシリンダ用のコントロールバルブ１３下流の油路１７には、前記ネガコン絞り１８およびセンサ１９の上流位置にアームシリンダ用のコントロールバルブやバケットシリンダ用のコントロールバルブが介装されており、油圧ポンプ１１の吐出油はそれぞれのコントロールバルブを介して各シリンダへ給排される。そして、各コントロールバルブの中立位置にセンタバイパスが設けられて、中立時の圧油がタンク１５に戻るように形成されている。

前記ネガコン絞り１８によって発生するネガコン圧は前記センサ１９によって検出され、このネガコン圧の大きさによってコントローラ２０がエンジンスロットルガバナ２１のラック位置を調整し、エンジン１０の回転数を制御するとともに、油圧ポンプ１１のレギュレータ２２へ信号を送ってポンプ傾転角を変化させ、油圧ポンプ１１の吐出量を調整する。

また、前記コントローラ２０にモード選択スイッチ２３を接続し、該モード選択スイッチ２３によりノーマルモード、省エネモードおよびオートモードの何れかを選択できるようにしてある。該モード選択スイッチ２３によりノーマルモードを選択した場合は、コントローラ２０の制御によりエンジン１０が高回転で駆動されるとともに、油圧ポンプ１１の吐出量を増加させて、アクチュエータへ供給する圧油の流量を多くする。

これに対して、該モード選択スイッチ２３により省エネモードを選択した場合は、コントローラ２０の制御によりエンジン１０が低回転で駆動されるとともに、油圧ポンプ１１の吐出量を減少させて、アクチュエータへ供給する圧油の流量を少なくする。

また、該モード選択スイッチ２３によりオートモードを選択した場合は、後述するように、ブーム上げ下げ、アーム開閉およびバケット開閉などの各操作に応じて、前記センサ１９によりネガコン圧の変化を検出し、予め設定した所定値と比べてネガコン圧が所定値を超えたか否かをコントローラ２０が判別して、エンジン１０の回転数および油圧ポンプ１１の吐出量を制御する。

次に、ブーム下げ操作について説明する。図２に示すように、前記コントロールバルブ１３がブーム下げ位置（イ）に切り換わると、メインポートP2がポートCに接続されるとともにタンクポートTがポートBに接続される。また、バイパスポートP1はセンタバイパスに設けられたブリードオフ用絞り２４を介してポートAに接続される。

油圧ポンプ１１の吐出油はチェック弁１４を通ってポートP2からポートCへ導出され、ブームシリンダ１２の下げ側ポートRに供給される。したがって、ブームシリンダ１２が収縮してブーム下げ動作が行われ、ブームシリンダ１２の上げ側ポートHから排出された圧油は、ポートBからタンクポートTを通ってタンク１５に戻される。

また、コントロールバルブ１３の下げ位置にはブリードオフ用絞り２４が設けられている。したがって、センタバイパスに前記ブームシリンダ１２へ供給される圧油の一部はブリードオフされて、センタバイパスのブリードオフ用絞り２４を通過してタンクに通じる油路１７へ導出される。このように、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせることにより、タンクに通じる油路１７に設けたネガコン絞り１８によってネガコン圧が上昇し、予め設定した所定値を超えるように形成してある。前記センサ１９が検出するネガコン圧が所定値を超えた場合は、前述したように、前記コントローラ２０が自動的にエンジン回転数を低回転にするため、エンジンの燃料消費量が低減し、省エネを図ることができる。

次に、ブーム上げ操作について説明する。図３に示すように、前記コントロールバルブ１３がブーム上げ位置（ロ）に切り換わると、メインポートP2がポートBに接続されるとともにタンクポートTがポートCに接続される。また、バイパスポートP1とポートAは遮断される。

油圧ポンプ１１の吐出油はチェック弁１４を通ってポートP2からポートBへ導出され、ブームシリンダ１２の上げ側ポートHに供給される。したがって、ブームシリンダ１２が伸長してブーム上げ動作が行われ、ブームシリンダ１２の下げ側ポートRから排出された圧油は、ポートCからタンクポートTを通ってタンク１５に戻される。また、センタバイパスが遮断されているため、該コントロールバルブ１３からはタンクに通じる油路１７へ圧油が導出されなくなる。

前述したように、実際には当該コントロールバルブ１３の下流には各アクチュエータのコントロールバルブが配置され、それぞれのコントロールバルブへ油圧ポンプ１１の吐出油が供給されるので、前記ブームシリンダ１２用のコントロールバルブ１３が上げ位置に切り換わったとしても、タンクに通じる油路１７へ圧油がまったく導出されなくなるわけではない。しかし、ブーム下げ操作時には当該コントロールバルブ１３から圧油をブリードオフさせてタンクに通じる油路１７へ導出する場合に比べて、ブーム上げ操作時は当該コントロールバルブ１３からタンクへ通じる油路１７へ圧油を導出しないので、該タンクへ通じる油路１７のネガコン圧が低下することになる。このときのネガコン圧が予め設定した所定値以下となるように形成してある。

前記センサ１９が検出するネガコン圧が所定値以下となった場合は、前述したように、前記コントローラ２０が自動的にエンジン回転数を高回転にするため、ブーム上げ操作時はブームシリンダ１２へ供給される圧油の流量が増加して動作速度の高速化を図ることができる。

ここで、モード選択スイッチ２３でオートモードが選択されている場合について説明する。前述したように、オートモードでは、前記センサ１９が検出するネガコン圧に基づいてコントローラ２０がエンジン１０の回転数および油圧ポンプ１１の吐出量を制御する。
したがって、オートモードを選択してブーム下げ操作を行った場合は、アクチュエータへ供給される圧油がブリードオフされて、ネガコン圧が所定値を超えるので、コントローラ２０が自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にする。

これに対して、オートモードを選択してブーム上げ操作を行った場合、あるいは、アーム開閉操作およびバケット開閉操作を行った場合は、ネガコン圧が所定値以下となるので、コントローラ２０が自動的にノーマルモードに切り換えてエンジン回転数を高回転にする。

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。

本発明に係る回路図で、コントロールバルブが中立状態を示す図。本発明に係る回路図で、コントロールバルブがブーム下げ状態を示す図。本発明に係る回路図で、コントロールバルブがブーム上げ状態を示す図。

符号の説明

１０エンジン
１１油圧ポンプ
１２ブームシリンダ
１３コントロールバルブ
１５タンク
１６センタバイパス
１７タンクに通じる油路
１８ネガコン絞り
１９センサ
２０コントローラ
２３モード選択スイッチ
２４ブリードオフ用絞り

Claims

エンジンにより駆動される油圧ポンプの下流に、アクチュエータへの圧油を給排制御するコントロールバルブを配設し、該コントロールバルブ下流のタンクに通じる油路にネガコン絞りを設け、該ネガコン絞り上流にネガコン圧を検出するセンサを設置してコントローラに接続し、該センサが検出するネガコン圧により前記コントローラがエンジン回転数を制御する建設機械の省エネ装置において、
前記コントロールバルブのブーム下げ位置のセンタバイパスにブリードオフ用絞りを設け、ブーム下げ操作時は、アクチュエータへ供給される圧油をこのブリードオフ用絞りを介してブリードオフさせ、前記ネガコン圧が予め設定した所定値を超えるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値を超えた場合は、前記コントローラが自動的にエンジン回転数を低回転にするように構成したことを特徴とする建設機械の省エネ装置。
前記コントロールバルブのブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作時は、上記ネガコン圧が予め設定した所定値以下になるように形成し、該ネガコン圧が前記所定値以下の場合は、前記コントローラが自動的にエンジン回転数を高回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置。
上記コントローラにノーマルモード、省エネモードおよびオートモードの選択が可能なモード選択スイッチを接続し、該モード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、上記アクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせ、上記ネガコン圧が予め設定した前記所定値を超えたときは、前記コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置。
上記コントローラにノーマルモード、省エネモードおよびオートモードの選択が可能なモード選択スイッチを接続し、該モード選択スイッチでオートモードを選択してブーム下げ操作をした場合は、上記アクチュエータへ供給される圧油をブリードオフさせ、上記ネガコン圧が予め設定した前記所定値を超えたときは、前記コントローラが自動的に省エネモードに切り換えてエンジン回転数を低回転にし、
一方、ブーム上げ操作、アーム開閉操作およびバケット開閉操作時は、上記ネガコン圧が予め設定した所定値以下になるようにし、該ネガコン圧が前記所定値以下の場合は、前記コントローラが自動的にノーマルモードに切り換えてエンジン回転数を高回転にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械の省エネ装置。