JPH04143472A - 油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

油圧ポンプの制御装置

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JPH04143472A
JPH04143472A JP2269163A JP26916390A JPH04143472A JP H04143472 A JPH04143472 A JP H04143472A JP 2269163 A JP2269163 A JP 2269163A JP 26916390 A JP26916390 A JP 26916390A JP H04143472 A JPH04143472 A JP H04143472A
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JP
Japan
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hydraulic pump
engine
detection means
pressure
hydraulic
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JP2269163A
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Hiroshi Imai
寛 今井
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は油圧ポンプの制御装置に関し、特にエンジンに
よって2つの油圧ポンプを駆動する場合にエンジンで発
生する出力をこれら2つのポンプで有効に使用すること
ができる装置に関する。
〔従来の技術〕
パワーショベル等の建設機械の作業機では第6図に示す
ようないわゆる2ポンプ方式の油圧回路によってブーム
等の作業機の油圧アクチュエータが駆動される。すなわ
ち同図に示すように2つの可変容量型油圧ポンプ1′ 
2″はエンジン3″によって駆動され、これら油圧ポン
プ1″ 2゛の斜板1− a s 2− aがサーボア
クチュエータ4.5によって駆動制御されることにより
それぞれ1回転当たりの吐出流量D+ 、D2  (c
c/rev)が制御される。ここで油圧ポンプ1′には
操作レバーの操作量に応じた流量のポンプ1′の吐出圧
油をブーム等の作業機の油圧アクチュエータ(油圧シリ
ンダ等)に供給する操作弁10′が接続されており、ま
た油圧ポンプ2゛にも操作レバーの操作量に応じた流量
のポンプ2′の吐出圧油をアーム等の作業機の油圧アク
チュエータ(油圧シリンダ等)に供給する操作弁11゛
が接続されている。油圧ポンプ1″ 2−から吐出され
る圧油の圧力P、  P2はともにTC弁8′ 9″に
加えられるとともに、ジェットセンサ12− 13−で
検出された操作弁10− 11−の開度を示す信号がN
C弁6′ 7゛に加えられる。TC弁89−は油圧ポン
プ1′ 2′の合成吸収トルクがエンジン3′の定格ト
ルクT。となるべく設けられている。すなわち、TC弁
8′では第7図に示すように油圧ポンプ1′について一
定トルク’r、/’2の等トルク特性カーブA。が設定
され、両ポンプ1−2′の平均圧力(P+ +P2 )
/2に対応する斜板角指令信号、つまり流量D′を示す
信号が出力される。油圧ポンプ2゛についても同様に一
定トルクT。/2の等トルク特性カーブA。が設定され
、両ポンプ1′ 2′の平均圧力(PI +P2)/2
に対応する斜板角指令信号D′が出力される。このよう
にしているのは以下の理由による。
いま、油圧ポンプ1′における吸収トルクT。
は、吐出流量をD−+、)ルク効率等を含む定数をKと
して、 T、−に−D″、・P、 ・・・(1)となる。一方、
油圧ポンプ2゛における吸収トルクT2も、と移出流量
をo−2、l−ルク効率等を含む定数をKとして、 T2−に−D−、・P2 ・・・(2)となる。ここで
上記吐出流量D−,、D−2をD″として(1)、(2
)式から両ポンプ1゛2′の合成吸収トルクT、+T2
を求めると、T + + T x −K・ (P、+P
2 )/2・D−+K・(P 、+ P 2 ) / 
2・D″・・・(3) が得られる。ここで、K・(PI +P2 )/2・D
″は上記等トルク特性カーブA。で得られるトルクT。
/2であるから、両ポンプ1−2′の合成吸収トルクT
、+T2は定格トルクT。となる。このように従来のも
のでは両ポンプ1−2−について等トルク特性カーブへ
〇が一義的に設定され、両ポンプ1′ 2″の合成吸収
トルクが定格トルクT。となるようにされていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
いま、図示していない燃料ダイヤルがフル位置にセット
され、エンジン3′が第2図に示す最高速レギュレーシ
ョンラインl上に沿って運転されているものとする。こ
こで作業機に適切な負荷がかかり、オペレータとして上
記操作レバーの操作量をフル位置にセットしたものとす
ると、エンジン3′はF点で稼働され、エンジン3′は
定格回転数N。で定格トルクT。、最大馬力P S o
を出力する。
この状態下では2つの油圧ポンプ1′ 2゛の合成吸収
馬力がエンジン3″の最大馬力PSoとマツチングして
上記(3)式から明らかに、K−(P+  −D−+P
2−D−)−NO−pso ・・・(4) となり、2つの油圧ポンプ1゛ 2゛はエンジン3゛の
出力を有効に使用しているといえる。ところが操作弁1
0″ 11′のうち一方の操作弁、たとえば11″に接
続されたアーム等の作業機にかかる負荷が大きくなった
としても、油圧ポンプ2″としては、Q2を油圧ポンプ
2″の吐出量(cc/m1n)として、 K−P、   番  D  ″  争  N 。  −
K−P、   ・  Q 2・・・ (5) で規定される馬力以上には上昇しないことになる。
このため、油圧ポンプ2′の吐出量は(5)式で規定さ
れる流量07以上には上昇することはできない。したが
って高負荷側の作業機のスピードを上昇させたい場合で
も制限があることとなる。これに対して他方の操作弁1
0゛に接続されたブーム等の作業機が軽負荷であり、作
業機のスピードをそれほど要求しない場合には操作レバ
ーが絞られる。すると、油圧ポンプ1゛としては、Q、
を油圧ポンプ1゛の吐出量(cc/m1n)として、K
@P、−D″” No −K ” P t  ” Q+
・・・ (6) で規定される流量Qlよりも小さい流量Q+−が吐出さ
れることになる。つまり、ジェットセンサ12′から操
作弁10″の開度が小さくなったことを示す信号がNC
弁6′に加えられ、NC弁6′は斜板角指令D″を小さ
くする作用をなす。したがって油圧ポンプ1′で消費さ
れる馬力が小さくなり、結局、 K−P +   (Q +〜Q、′) 分のエネルギーが油圧ポンプ1′で使われないことにな
っていた。このため2つの油圧ポンプ1゛2′の合成吸
収馬力はエンジンの最大馬力Ps。
よりも小さくなる。すなわち第2図に示すようにエンジ
ン回転数は定格回転数N。よりも大きくなり(矢印B参
照)、2つの油圧ポンプ1° 2゛の合成吸収馬力は最
大馬力Psoよりも小さくなる地点Gにおいてマツチン
グすることになる。
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、2
つの油圧ポンプの一方のポンプが高負荷であり、他方の
ポンプが低負荷となっている場合に低負荷側のポンプで
使用されていないエネルギーを高負荷側のポンプで有効
に使用することにより2つの油圧ポンプの合成吸収馬力
がエンジンの最大馬力を消費できるようにして、高負荷
側のポンプの吐出流量を増大させて高負荷側の作業機を
要求するスピードで駆動させることをその目的としてい
る。
〔課題を解決するための手段〕
そこでこの発明では、エンジンによって駆動され、吐出
圧油を操作レバーの操作に応じて作業機に供給する第1
、第2の可変容量型油圧ポンプと、これら第1、第2の
油圧ポンプの吐出圧油の圧力をそれぞれ検出する第1、
第2の圧力検出手段とを有し、これら第1、第2の圧力
検出手段の各出力に基づいて前記第1、第2の油圧ポン
プの合成吸収トルクが一定の大きさとなるように前記第
1、第2の油圧ポンプの斜板傾転角をそれぞれ制御する
ようにした油圧ポンプの制御装置において、入力設定信
号に応じて前記第1、第2の油圧ポンプの吸収トルクの
大きさをそれぞれ設定する第1、第2のTVC弁と、前
記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記
第1、第2の可変容量型油圧ポンプの斜板傾転角をそれ
ぞれ検出する検出する第1、第2の斜板角検出手段と、
前記回転数検出手段の出力と前記第1、第2の圧力検出
手段の各出力と前記第1、第2の斜板角検出手段の各出
力とに基づいて前記第1、第2の油圧ポンプの吸収馬力
の和を演算する演算手段と、前記第1、第2の圧力検出
手段の各出力に基づき前記第1、第2の可変容量型油圧
ポンプのうちいずれの油圧ポンプの吐出圧が大きいかを
判定する判定手段と、前記第1、第2の圧力検出手段の
出力の偏差が所定値以上になった場合に、前記判定手段
によって吐出圧が大きいと判定された一方のポンプに対
応する前記TVC弁に対して前記演算手段の演算値が前
記エンジンの最大馬力となるように設定吸収トルクを増
加する設定信号を出力する手段とを具えるようにしてい
る。
〔作用〕
かかる構成によれば、Ml、第2の油圧ポンプの吸収馬
力の和が演算される。第1、第2の圧力検出手段の出力
の偏差が所定値以上になることにより第1、第2の可変
容量型油圧ポンプの一方のポンプが高負荷であり、他方
のポンプが低負荷であることが判定される。また、判定
手段によって第1、第2の可変容量型油圧ポンプのうち
いずれの油圧ポンプが高負荷であるかが判定される。そ
して第1、第2の圧力検出手段の出力の偏差が所定値以
上になると、高負荷であると判定された油圧ポンプに対
応するTVC弁に対して第1、第2の油圧ポンプの吸収
馬力の和の演算値がエンジンの最大馬力になるように設
定吸収トルクを増加する設定信号が出力される。このた
め高負荷側の油圧ポンプの吐出流量が増加して、高負荷
側の作業機が要求されるスピードで駆動される。
【実施例〕
以下、図面を参照して本発明に係る油圧ポンプの制御装
置の実施例にについて説明する。
第1図はパワーショベルに適用した実施例装置を示す。
図において2つの可変容量型ポンプ1.2はエンジン3
によって駆動されるものであり、その斜板1 a s 
2 aの傾転角がそれぞれ変化されることにより1回転
あたりの吐出流量り、  D2(c c / r e 
v )が変化される。油圧ポンプ1の吐出圧油が操作弁
群4を介して第1の作業機を駆動するアクチュエータに
供給され、該アクチュエータを駆動する。ここで第1の
作業機はブーム、パケット、右走行機構であり、これら
を駆動する油圧シリンダ、油圧モータ等の各アクチュエ
ータに操作弁群4の各操作弁4a、4b、4C・・・か
ら吐出圧油が供給されることになる。各操作弁4 a 
s4 b s 4 c・・・にはそれぞれ弁開度をレノ
く一操作量に応じて変化させる操作レバー6が付設され
て(する。同様に油圧ポンプ2の吐出圧油はアーム、旋
回機構、左走行機構等の第2の作業機の各アクチュエー
タ(油圧シリンダ、油圧モータ)の各操作弁5a、5b
、5c・・・からなる操作弁群5を介してこれら各アク
チュエータに供給され、該アクチュエータを駆動する。
操作弁5 a s 5 b s 5 c・・・にもそれ
ぞれ弁開度をレバー操作量に応じて変化させる操作レバ
ー7が付設されている。
TVC(トルク・バリアプル・コントロール)弁8は油
圧ポンプ1の吸収トルクTを一定にさせるべく設けられ
ている。すなわち、該弁8はポンプ1.2の圧力p、、
P、を入力して、従来の技術で説明したTC弁と同様に
ポンプ1.2の平均圧力(P I+P2 )/2と吐出
流量り、の積が一定となるように制御するものである、
以下のように設定される等トルク特性は一定ではなくて
可変とすることができる。つまり、後述するコントロー
ラ10から加えられる吸収トルクTの大きさを示す信号
Sに応じて平均圧力(P + + P 2 ) / 2
と吐出流量り、の積が一定になるようにサーボアクチュ
エータ11を介して斜板1aの傾転角を制御する。また
、油圧ポンプ2にも同様なTVC弁9、サーボアクチュ
エータ12が設けられて同様にコントローラ10から加
えられる信号Sに応じて平均圧力(Pl+P2)/2と
吐出流量D2の積が一定になるようにサーボアクチュエ
ータ12を介して斜板2aの傾転角を制御する。ここで
T■C弁8.9は第4図に示すように入力信号Sが大き
くなるにつれてポンプの吸収トルクTを小さくさせるよ
うな機構となっている。
油圧ポンプ1.2の吐出側にはこれら油圧ポンプ1.2
の吐出圧p、、P2をそれぞれ検出する油圧センサ13
.14が設けられていて、これらセンサ13.14の検
出信号はコントローラ10に加えられる。また、油圧ポ
ンプ1.2の斜板1a% 2aにもこれら斜板1 a 
s 2 aの斜板傾転角をそれぞれ検出する斜板角セン
サ15.16が付設されている。これら斜板角センサ1
5.16の検出信号はコントローラ10に加えられる。
ここで、センサ15.16で検出される斜板傾転角はそ
れぞれ油圧ポンプ1.2の吐出流量D r  D 2を
意味する。エンジン3の出力軸には該エンジン3の回転
数Ngを検出する回転数センサ17が付設されている。
このセンサ17の検出信号はコントローラ10に加えら
れる。
以下、コントローラ10で行われる処理について第3図
に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下
においては燃料ダイヤルが最大位置にセットされ、第2
図のエンジン3の性能曲線に示すようにエンジン3が最
高速レギュレーションライン1に沿って稼働されている
場合を想定して説明する。エンジン3としては同図に示
すように定格回転数N。において定格トルクN。、最大
馬力PS0を出力する。
第5図はTVC弁8.9でそれぞれ設定されるとされる
等トルク特性カーブA。SA、  A2・・・を示すも
のである。ここで等トルク特性カーブA0はポンプ1.
2の吸収トルクがそれぞれT。/2となる等トルク特性
であり、初期状態においてはこの特性A。を設定する特
性設定信号S。がTvC弁8.9にそれぞれ加えられて
いるものとする(第4図参照)。
まず、ステップ101では、回転数センサ17の出力N
、に基づきエンジン回転数N8が定格回転数N。以上で
あるか否かが判断される。エンジン回転数Ngが定格回
転数N。よりも小さいと判断されると(判断結果NO)
、以下の処理は行わないようにする。一方、エンジン回
転数NIIが定格回転数N。が以上であるものとすると
、つぎに油圧センサ13.14の各出力P、 SF3に
基づき油圧ポンプ1.2の圧力差IP+ −P2 Iが
所定の設定値P。以上であるか否かが判断、される。
ここで設定値P。は油圧ポンプ1.2の一方が高負荷で
あり、他方が低負荷であることを判断するための閾値と
して設定される(ステップ102)。
判断結果がNOlつまり両ポンプのかかる負荷にそれほ
どの相違がみられないときは以下の処理は行われないよ
うになされる。油圧ポンプ1.2の一方が高負荷であり
、他方が低負荷であるとされると(判断結果YES)、
つぎに油圧センサ13.14の各出力P I s P 
2 、斜板角センサ15.16の各出力り、  D2お
よび回転数センサの出力N8に基づき、油圧ポンプ1.
2の合成吸収馬力Ppが、 (P l−D 1 + P 2 ・D2 )   (1
/200π)(1/η、)・N。
のごとく演算され、演算された合成吸収馬力Ppがエン
ジン3の最大馬力PSoよりも小さいか否かが下記(7
)式から判断される。
(P、−D、+P2 −02 )   (1/200π
)(1/η# )・N、< P So   ・ (7)
この式をポンプ1.2の吐出流量QIQ2(Cc/m1
n)を用いて表すと、(1/200π)(1/η#)を
定数にとして、 K” (P+ ・Q+ +P2 ・Qz )<PS。
・・・(7) となる。ここで、η、は油圧ポンプ1.2のトルク効率
であり、この値はポンプ1.2の特性に応じて定まるの
で予め入力、記憶しておくものとする。またエンジン3
の最大馬力Psoもエンジン3に応じて一義的に定まる
のでこれも入力、記憶しておくものとする(ステップ1
o3)。判断結果がNoである場合、つまり2つのポン
プの合成吸収馬力Ppがエンジン3の最大馬力Psoに
達しているものと判断された場合には以下の処理は行わ
ないようにする。一方、2つのポンプ1.2の合成吸収
馬力Ppがエンジンの最大馬力Ps。
よりも小さいと判断された場合(判断結果がYES)に
は2つのポンプの合成吸収馬力Ppをエンジンの最大馬
力P S oにさせるべく以下の処理が実行される。
つぎに油圧ポンプ1の吐出圧P、が油圧ポンプ2の吐出
圧P2よりも小さいか否かが判断される。
(ステップ104)。判断結果がYESである場合、つ
まり油圧ポンプ2が高負荷である場合には油圧ポンプ2
の吸収トルクTを大きくするように特性設定信号Sを出
力する処理が実行される。すなわち、第4図の矢印Cに
示すように特性設定信号SがS。から次第に減少して、
これに応じて第5図の矢印Hに示すように吸収トルクが
T0/2よりも大きくなる等トルク特性カー°ブA、 
、A。
・・・が設定されることになる。
等トルク特性カーブA、、A、・・・の設定の仕方はあ
くまでも2つのポンプの合成吸収馬力Ppがエンジン3
の最大馬力P S oを越えない範囲で、合成吸収馬力
Ppがエンジン3の最大馬力PS0に達するようになさ
れる。つまり、たとえば制御系として上記(7)式の左
辺と右辺の偏差に応じた増大分だけトルクがT。/2か
ら増大する等トルク特性カーブが選択、設定される(ス
テップ105)。以下、ステップ103の判断結果がY
ESである限り、ステップ101からステップ105ま
での処理が繰り返し実行されるが、やがて合成吸収馬力
Ppがエンジン3の最大馬力PS、に違し、ステップ1
03の判断結果がNOとなった時点で処理は終了する。
ここで以上のような処理を行うことによる利点について
説明する。いま、パワーショベルが右側に曲がろうとし
ているものとすると、右側の腹帯(第1の作業機)には
軽負荷がかかり、しかも速度は低速でよい。しかしカー
ブ外側の左側の履帯(第2の作業機)には高負荷がかか
り、しかも速度は高速が要求される(ステップ101、
ステップ102の判断YES)。かかる状態では右側の
腹帯を駆動するための操作レバー6は最大操作量から絞
るように操作される。このため油圧ポンプ1の吐出流量
Q1は小さくなる。すると、上記(7)′式に示すごと
く合成吸収馬力Ppはエンジン最大馬力P S oより
も小さくなり、その労使用していないエンジンパワーに
余裕が生まれることになる(ステップ103の判断結果
YES)。
この余裕のエンジンパワーを油圧ポンプ2側に付与する
ようにする。高負荷な左側の腹帯(ステップ104の判
断結果YES)は高速で駆動させたいので、油圧ポンプ
2からより多くの流量の圧油を吐出する必要がある。そ
こで、油圧ポンプ2の等トルク特性カーブを第5図のH
に示すように増大させると同じ負荷がかかっている状態
、つまり吐出圧がPeと同じであっても油圧ポンプ2の
吐出流量D2がE12と増大し、左側の履帯をより高速
で走行させることができる。このとき等トルク特性カー
ブの設定、つまり油圧ポンプ2側の吸収トルクTの設定
の仕方は合成吸収トルクPpがエンジン最大馬力PSo
と達するような大きさとして設定されることになる(ス
テップ103の判断結果No)。
なお、この実施例では油圧ポンプ2側(の作業機)が高
負荷であり、油圧ポンプ1側(の作業機)が低負荷であ
る場合、すなわちステップ104の判断結果がYESで
ある場合について説明したが、もちろん逆に油圧ポンプ
1側(の作業機)が高負荷であり、油圧ポンプ2側(の
作業機)が低負荷である場合にも、同様な処理が実行さ
れることになる。つまり、この場合は、ステップ104
の判断結果がNoとなり、っぎのステップ106におい
てステップ105の処理と同様の処理が行われることに
なり、高負荷な第1の作業機が高速で駆動されることに
なる。
なお、実施例では適用対象を建設機械としているがこれ
に限定されることなく、エンジンによって駆動される2
つの油圧ポンプを有した油圧回路を使用する作業機であ
れば適用は任意である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、2つのポンプのう
ち一方が高負荷であり、他方が低負荷となる場合に油圧
ポンプの合成吸収馬力がエンジンの最大馬力となるよう
に高負荷側の油圧ポンプの吸収トルクを増加させるよう
にしたので、高負荷側の油圧ポンプの吐出流量が増大し
て、作業機を高速で駆動することができるようになる。
このため作業効率が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる油圧ポンプの制御装置の実施例
の構成を示す図、第2図は第1図に示すエンジンのエン
ジン回転数とトルクの関係を示す性能曲線図、第3図は
第1図に示すコントローラで行われる処理を例示したフ
ローチャート、第4図は第1図に示すTVC弁に加えら
れ信号と設定される油圧ポンプの吸収トルクの関係を示
すグラフ、該5図は第1図に示したTVC弁の作用を示
した特性図、第6図は従来の2ポンプ方式の油圧回路を
示す図、第7図は第6図に示したTC弁の作用を示した
特性図である。 1.2・・・可変容量型油圧ポンプ、1a、2a・・・
斜板、3・・・エンジン、4.5・・・操作弁群、6.
7・・・操作レバー 8.9・・・TVC弁、10・・
・コントローラ、13.14・・・油圧ポンプ、15.
16・・・斜板角センサ、17・・・回転数センサ。 第1 図 第2 図(G) 1ンジン8転数 第2 図(b) 第3図 に、1ト馨坏工送も

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 エンジンによって駆動され、吐出圧油を操作レバーの操
    作に応じて作業機に供給する第1、第2の可変容量型油
    圧ポンプと、これら第1、第2の油圧ポンプの吐出圧油
    の圧力をそれぞれ検出する第1、第2の圧力検出手段と
    を有し、これら第1、第2の圧力検出手段の各出力に基
    づいて前記第1、第2の油圧ポンプの合成吸収トルクが
    一定の大きさとなるように前記第1、第2の油圧ポンプ
    の斜板傾転角をそれぞれ制御するようにした油圧ポンプ
    の制御装置において、 入力設定信号に応じて前記第1、第2の油圧ポンプの吸
    収トルクの大きさをそれぞれ設定する第1、第2のTV
    C弁と、 前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、 前記第1、第2の可変容量型油圧ポンプの斜板傾転角を
    それぞれ検出する検出する第1、第2の斜板角検出手段
    と、 前記回転数検出手段の出力と前記第1、第2の圧力検出
    手段の各出力と前記第1、第2の斜板角検出手段の各出
    力とに基づいて前記第1、第2の油圧ポンプの吸収馬力
    の和を演算する演算手段と、前記第1、第2の圧力検出
    手段の各出力に基づき前記第1、第2の可変容量型油圧
    ポンプのうちいずれの油圧ポンプの吐出圧が大きいかを
    判定する判定手段と、前記第1、第2の圧力検出手段の
    出力の偏差が所定値以上になった場合に、前記判定手段
    によって吐出圧が大きいと判定された一方のポンプに対
    応する前記TVC弁に対して前記演算手段の演算値が前
    記エンジンの最大馬力となるように設定吸収トルクを増
    加する設定信号を出力する手段とを具えたことを特徴と
    する油圧ポンプの制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07259140A (ja) * 1994-03-17 1995-10-09 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 油圧ショベルのポンプ制御装置
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JP2012132180A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Hitachi Constr Mach Co Ltd 作業機械

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