JPH0971978A - 建機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブーム下降時にはブームシリンダが短縮駆動
状態であるにも拘らずにエンジンがアイドリング状態に
下がる不都合を解消させる。 【解決手段】 ブームシリンダ５ｃ用制御弁９内におけ
る供給側油路に絞り弁９ｓを設け、容量可変型油圧ポン
プ８を調節する流量調節機構１３とを備え、絞り弁９ｓ
の圧油供給下手側の第１油路１４ｔと、制御弁９の圧油
供給ポート９ｐの第２油路１５との差圧を所定値に維持
するロードセンシングと、ブームシリンダ５ｃの停止時
にはエンジンをアイドリングとし、作動時にはエンジン
回転数をアクセルレバー通りの設定値に設定するオート
アイドルとを備える。オートアイドルの作動、非作動を
司る圧力センサ２３は、第１油路１４ｔの圧を検出する
ものに構成し、圧力センサ２３の圧検出作動がなくなっ
てから所定時間経過後にアイドリング状態に移行するよ
うに、圧力センサ２３とアクセル制御手段Ｄとを連係さ
せるタイマー手段２７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等の建
機の油圧回路構造に係り、詳しくは、負荷に見合った分
だけの油圧動力をポンプ吐出させる負荷制御、所謂ロー
ドセンシングと、アクチュエータが作動していないと
き、すなわち負荷が作用していないときにはエンジン回
転数をアイドリング状態に落とす制御、所謂オートアイ
ドルとを備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ロードセンシングを採用したものとして
は、特開平７‐１０３２０４号公報に示されたバックホ
ウが知られており、このものでは制御弁内における供給
側油路に装備された絞り弁による圧力差と、制御弁の圧
油供給下手側に配置された圧力補償弁による圧力差との
和によって設定される差圧を維持するようにポンプの流
量を可変調節するようにしている。又、先に出願した特
願平６‐２０４０７２号において、アクチュエータが作
動していないとき、すなわち負荷が作用していないとき
にはエンジン回転数を下げ、燃費改善と騒音低減を図る
技術が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ロードセンシ
ングを採る建機にオートアイドルを組込めば、必要な機
能を備えながらより一層省エネ化、低騒音化が図れる点
で好ましい。本発明は、ロードセンシングシステムとオ
ートアイドルシステムとを機能上の問題なく合理的に融
合させることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕上記目的達成のために本発明は、油圧アクチュ
エータと、可変容量型の油圧ポンプと、アクチュエータ
への圧油供給経路に対する絞り弁を内装した制御弁と、
油圧ポンプの単位時間当たりの吐出量を可変設定する流
量調節機構とを備え、絞り弁に対する圧油供給下手側部
分に連通する第１油路と、制御弁の圧油供給ポートに連
通する第２油路との差圧を所定値に維持するように流量
調節機構を操作する負荷制御手段と、エンジン回転数を
人為操作によって調節設定するアクセル操作具と、エン
ジン回転数を駆動操作して調節設定するアクセル調節機
構と、油圧アクチュエータが作動しているか否かを検出
する作動検出手段とを備え、油圧アクチュエータの停止
時にはエンジン回転数をアイドリング側に変更操作する
とともに、油圧アクチュエータの作動時にはエンジン回
転数をアクセル操作具による設定値に操作するように、
アクセル調節機構を作動させるアクセル制御手段とを備
え、作動検出手段を、第１油路に圧が立っているか否か
を検出するものに構成するとともに、この作動検出手段
による圧検出作動がなくなってから所定時間経過後にア
クセル制御手段が作動するように、これら作動検出手段
とアクセル制御手段とを連係させるタイマー手段を備え
てあることを特徴とするものである。

【０００５】〔作用〕請求項１の構成によれば、オート
アイドルの作動を司る作動検出手段を、制御弁内での供
給側油路の絞り弁に対する圧油供給下手側部分で圧が立
つか立たないかを検出することで構成してある。つま
り、差圧を出すための基本圧である回路圧が立つか立た
ないかを判断するものであるから、例えば、バックホウ
のように複数のアクチュエータを持つものでも、いずれ
かのアクチュエータを使えば必ず圧が作用するのであ
り、負荷の有無をもれなく検出できるのである。しかし
ながら、場合によっては必ずしも正確にアクチュエータ
の作動及び非作動状態を判断できないことがある。

【０００６】例えば、バックホウにおいてブームシリン
ダを作動させてブームを下降移動する場合では、元々ブ
ームの自重によって下降するものであり、ブームシリン
ダの駆動速度よりもブームの自重移動速度が同等以上で
あれば、実質上、前述した第１油路に圧が立たないこと
になり、アクチュエータが作動状態であるにも拘らずに
エンジンがアイドリング状態に下がってしまうことが予
測される。こうなると、次に遅滞なくブームを上昇操作
すると、そのことによってエンジン回転数を設定値に回
復するようになるため、不要な制御が行われるてしまう
とともに、その回復に要するタイムラグによって操作反
応が鈍くなる不都合がある。

【０００７】そこで、実際の回路圧変動を調べると、制
御弁を中立位置から他の操作位置に切換えると、その切
換操作直後には必ず一瞬ではあるが起動圧が立つことが
確認された。つまり、前述したブーム下げのように負の
圧が作用する状態では、図３に示す回路圧グラフのよう
に、切換操作直後に顕著に圧が立つがすぐに圧が無くな
り、作動終了に伴う制御弁の戻し切換操作時に少し圧が
立つ、という挙動を示すのである。

【０００８】そこで本願では、作動検出手段による圧検
出作動がなくなってから所定時間経過後にアクセル制御
手段を作動させるタイマー手段を備えたから、上述した
ように、負の圧でアクチュエータが作動されるような場
合でも、圧検出作動がなくなってもすぐにアイドリング
状態となることが規制され、アクチュエータが作動して
いる間は設定の回転数を維持することが可能になる。よ
って、アクチュエータが作動状態であるにも拘らずにア
イドリング状態になる不都合が解消され、無駄な制御が
行われなくなるとともに、操作レスポンスが改善される
ようになる。

【０００９】〔効果〕その結果、制御系にタイマー手段
を設けるという比較的簡単な改造により、アクチュエー
タでの作動圧有無に拘らずにその作動、非作動の検出が
行え、ロードセンシングシステムを採る油圧回路におい
て、正確にオートアイドルシステムが機能するようにな
り、より操作性に優れるものとして提供できた。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
建機の一例であるバックホウの場合について、図面に基
づいて説明する。図１にバックホウが示され、１は掘削
作業装置、２は旋回台、３は走行機台、４はクローラ走
行装置であり、掘削作業装置１は、ブーム５、アーム
６、バケット７等を備えて構成されている。このバック
ホウでは、ブームシリンダ５ｃ、アームシリンダ６ｃ、
バケットシリンダ７ｃ、並びに図示しない走行用油圧モ
ータやスイングシリンダ等のアクチュエータを駆動させ
るための油圧回路にロードセンシングシステムとオート
アイドルシステムとを採り入れており、以下に示す原理
図を基に説明する。

【００１１】図２に、ブームシリンダ５ｃとアームシリ
ンダ６ｃとに関する回路を抜粋した原理回路図が示さ
れ、８はエンジン１９で駆動される可変容量型の油圧ポ
ンプ、１３は油圧ポンプ８の単位時間当たりの吐出油量
を可変設定する流量調節機構である。流量調節機構１３
は、メインポンプ８の吐出圧で作動する馬力制御シリン
ダ１３Ａと、調節ポンプ１８で駆動される流量制御シリ
ンダ１３Ｂとで成る調節シリンダ１３で構成されてい
る。そして、流量調節機構１３と、これに対する圧力補
償型の流量制御弁１４とによって負荷制御手段Ａが構成
されている。９はブーム用制御弁、１０はアーム用制御
弁、１１はブーム用で１２はアーム用の各コンペンセー
タ（圧力補償弁）であり、両制御弁９，１０における供
給側油路には絞り弁９ｓ，１０ｓが装備されている。

【００１２】各コンペンセータ１１，１２は、各供給側
絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側に位置し、
かつ、各アクチュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上
手側に配置されている。そして、各コンペンセータ１
１，１２に対する圧油供給下手側であり、かつ、各アク
チュエータ５ｃ，６ｃに対する圧油供給上手側部分と各
コンペンセータ１１，１２のバネ側油室とを連通する低
圧側油路１１ｔ，１２ｔを設けてある。

【００１３】各コンペンセータ１１，１２に対する圧油
供給上手側であり、かつ、各供給側油路の絞り弁９ｓ，
１０ｓに対する圧油供給下手側部分と、各コンペンセー
タ１１，１２の反バネ側油室とを連通する高圧側油路１
１ｋ，１２ｋを設けてある。各コンペンセータ１１，１
２に、流路断絶側に付勢する圧縮バネ１７が備えられた
定差減圧弁に構成され、これによってアフターオリフィ
ス型のロードセンシング回路を構成してある。

【００１４】流量制御弁１４のバネ側油室１４ｘと各供
給側絞り弁９ｓ，１０ｓに対する圧油供給下手側部分と
を連通する第１低圧側油路１４ｔを設けてあり、各低圧
側油路１１ｔ，１２ｔに第１低圧側油路１４ｔが連通し
ている。各制御弁９，１０の圧油供給ポート９ｐ，１０
ｐに連通される連通油路１５と、圧力調節弁１４の反バ
ネ側油室とを専用の接続油路１６で連通してある。又、
流量制御弁１４の切換わり時における調節シリンダ１３
に対する圧は、油圧ポンプ８とともにエンジン駆動され
る専用の調節ポンプ１８で賄うように構成してある。

【００１５】図２に示すように、エンジン回転数を人為
操作によって調節設定するアクセルレバー（アクセル操
作具の一例）２４と、エンジン回転数を駆動操作して調
節設定するアクセル調節機構Ｂと、ブームシリンダ５ｃ
等の油圧アクチュエータが作動しているか否か、すなわ
ち、負荷が作用しているか否かを検出する作動検出手段
Ｃとを備え、油圧アクチュエータが停止しての無負荷時
にはエンジン回転数をアイドリング側に変更操作すると
ともに、油圧アクチュエータの作動時にはエンジン回転
数をアクセルレバー２４による設定値に操作するよう
に、アクセル調節機構Ｂを作動させるアクセル制御手段
Ｄとを備えてある。

【００１６】すなわち、エンジン１９のガバナー２０に
ガバナレバー２１を備え、このガバナレバー２１を駆動
操作するギヤードモータ（アクセル調節機構Ｂの一例）
２２、前述した第１低圧側油路（第１油路に相当）１４
ｔの圧を検出する圧力センサ２３、及び、ハンドアクセ
ルレバー（アクセル操作具の一例）２４の操作位置を検
出するポテンショメータ２５を制御装置２６に接続して
アクセル制御手段Ｄを構成してある。

【００１７】つまり、アイドリング位置ｉにあるハンド
アクセルレバー２４を操作して、作業状態におけるエン
ジン回転数（通常はフルアクセル位置ｍにセットするこ
とが多い）を設定し、作業状態であればその設定回転数
が維持され、非作業時（無負荷時）にはアクセルレバー
２４が位置ｍにセットされたままとしながらエンジン回
転数をアイドリング状態に落とすのである。この場合で
は、圧力センサ２３によって作動検出手段Ｃが構成され
ている。そして、圧力センサ２３による圧検出作動がな
くなってから所定時間経過後にアクセル制御手段Ｄが作
動するように、具体的には圧がなくなってから３〜４秒
後にエンジンがアイドリング状態となるように、圧力セ
ンサＣとアクセル制御手段Ｄとを連係させるタイマー手
段２７を制御装置２６に接続してある。

【００１８】例えば、ブーム用制御弁９を切換えて、ブ
ーム５が下降するようにブームシリンダ５ｃを短縮駆動
させるときには、掘削作業装置１の自重によってはピス
トンロッド５ｒを押す速度がブームシリンダ５ｃの短縮
駆動速度よりも速くなることがある。そうなると、ブー
ム用制御弁９の圧油供給上手側油路にブームシリンダ５
ｃの駆動負荷による圧が立たなくなるので、この場合の
制御弁９の切換操作に伴う圧の変化は、図３に示すグラ
フのように、切換直後の一瞬に起動圧が立つがすぐに圧
が無くなり、制御弁９を中立位置に戻すときに又一瞬弱
い圧が立つ挙動となる。

【００１９】従って、図３における前後の大小ピーク圧
の間隔を、ブーム５の最上昇位置から最下降位置までの
移動に要する所定時間（３〜４秒）に設定することによ
り、回路圧の立たないブーム下げ時でもエンジン回転数
を設定値に維持できるのである。勿論、その所定時間中
に「ブーム上げ」に切換わると再び圧が立つので引き続
き設定回転数が維持されるのである。つまり、実際には
操作対象となるアクチュエータの最大連続作動時間を所
定時間として設定すれば、アクチュエータ作動中に意に
反してアイドリングとなる事態を避けことができる。

【００２０】又、エンジン始動直後等の作動油が低温時
におけるオートアイドルの誤作動を防止する補正制御手
段Ｅを備えてある。つまり、低温時の作動油の粘性増大
によってドレン油路であるタンク背圧が上昇し、アクチ
ュエータが作動していないのに圧力センサ２３が圧検出
して、エンジン回転数がハンドアクセルレバー２４の操
作通りの値に上がるのである。

【００２１】そこで、圧力センサ２３の検出圧が所定値
以下である状態から、規定圧以上増大する時間がある程
度連続することにより、何らかの操作レバーが操作され
たと判断してオートアイドルを作動させる考えである。
つまり、回路圧を検出する圧検出手段ａと、回路圧の変
化を検出する変動検出手段ｂと、圧変動後の時間を計る
計測手段ｃとを備え、回路圧が所定値以下にある状態か
らの圧の増大値が予め設定された規定値以上であり、か
つ、その増大圧が予め設定された時間以上連続されると
エンジン回転数をアクセルレバー２４通りの値に上昇さ
せるように、圧検出手段ａと変動検出手段ｂと計測手段
ｃとアクセル制御手段Ｄとを補助制御手段Ｅが連係する
のである。

【００２２】実際には、圧検出手段ａと変動検出手段ｂ
とを圧力センサ２３で受持ち、制御装置２６中に備えら
れた補助制御手段Ｅと計測手段ｃとを接続してある。具
体例を述べると、回路圧が１０ｋｇ以下の範囲から５ｋ
ｇ以上上昇し、かつ、その５ｋｇ以上上昇した状態が数
ｍｓ（ミリセック）続くと、ブームシリンダ５ｃやアー
ムシリンダ６ｃ等操作が行われたと判断し、ハンドアク
セルレバー２４で設定されたエンジン回転数に上昇させ
るのである。

【００２３】上述の実施例では、ブームシリンダ５ｃと
アームシリンダ６ｃとで油圧アクチュエータを構成して
いるが、走行用油圧モータやスイングシリンダ等も油圧
アクチュエータであり、又、油圧アクチュエータが単数
の場合でも良い。

【００２４】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】ロードセンシング及びオートアイドルの原理を
示す部分油圧回路図

【図３】制御弁の検出圧の変化グラフを示す図

【符号の説明】

５ｃ，６ｃ 油圧アクチュエータ ８ 油圧ポンプ ９，１０ 制御弁 ９ｓ，１０ｓ 絞り弁 ９ｐ，１０ｐ 圧油供給ポート １３ 流量調節機構 １４ｔ 第１油路 １５ 第２油路 ２４ アクセル操作具 ２７ タイマー手段 Ａ 負荷制御手段 Ｂ アクセル調節機構 Ｃ 作動検出手段 Ｄ アクセル制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータ（５ｃ），（６ｃ）
   と、可変容量型の油圧ポンプ（８）と、前記アクチュエ
   ータ（５ｃ），（６ｃ）への圧油供給経路に対する絞り
   弁（９ｓ），（１０ｓ）を内装した制御弁（９），（１
   ０）と、前記油圧ポンプ（８）の単位時間当たりの吐出
   量を可変設定する流量調節機構（１３）とを備え、前記
   絞り弁（９ｓ），（１０ｓ）に対する圧油供給下手側部
   分に連通する第１油路（１４ｔ）と、前記制御弁
   （９），（１０）の圧油供給ポート（９ｐ），（１０
   ｐ）に連通する第２油路（１５）との差圧を所定値に維
   持するように前記流量調節機構（１３）を操作する負荷
   制御手段（Ａ）と、 エンジン回転数を人為操作によって調節設定するアクセ
   ル操作具（２４）と、エンジン回転数を駆動操作して調
   節設定するアクセル調節機構（Ｂ）と、前記油圧アクチ
   ュエータ（５ｃ），（６ｃ）が作動しているか否かを検
   出する作動検出手段（Ｃ）とを備え、前記油圧アクチュ
   エータ（５ｃ），（６ｃ）の停止時にはエンジン回転数
   をアイドリング側に変更操作するとともに、前記油圧ア
   クチュエータ（５ｃ），（６ｃ）の作動時にはエンジン
   回転数を前記アクセル操作具（２４）による設定値に操
   作するように、前記アクセル調節機構（Ｂ）を作動させ
   るアクセル制御手段（Ｄ）とを備え、 前記作動検出手段（Ｃ）を、前記第１油路（１４ｔ）に
   圧が立っているか否かを検出するものに構成するととも
   に、この作動検出手段（Ｃ）による圧検出作動がなくな
   ってから所定時間経過後に前記アクセル制御手段（Ｄ）
   が作動するように、これら作動検出手段（Ｃ）とアクセ
   ル制御手段（Ｄ）とを連係させるタイマー手段（２７）
   を備えてある建機の油圧回路。