JPH11132154A

JPH11132154A - 作業車両用作業機ポンプの容量制御装置

Info

Publication number: JPH11132154A
Application number: JP9312812A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ikari; 政典碇
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン回転数Ｎ、作業機負荷Ｐ、作業機レ
バーの操作量Ｓ等の作業条件に応じた作業機ポンプ２の
容量Ｖが得られるようにして、作業機操作性の向上と、
油圧損失の低減を両立し得る作業車両用作業機ポンプの
容量制御装置を提供する。【解決手段】作業機負荷Ｐを検出する作業機負荷検出
手段２５と、作業機負荷Ｐが増加する程、ポンプ容量Ｖ
を低減する制御信号を出力する高負荷・小容量制御信号
発生手段９と、高負荷・小容量制御信号発生手段９と低
速・小容量制御信号発生手段８とが出力する各制御信号
のうち、ポンプ容量Ｖが大きい方の制御信号を選択して
ポンプ容量制御手段に出力する第１選択手段１２とを備
える作業車両用作業機ポンプの容量制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業車両用作業機
ポンプの容量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３に示すように、エンジンの動力を
トルクコンバータを介して走行に、また、作業機ポンプ
を介して作業機に使用する作業車両では、作業機負荷に
よりエンジン回転数が変化しないように、油圧消費トル
クｅ（負荷圧Ｐとポンプ容量Ｖとに比例）をエンジン回
転数によらず一定に制御する第１の従来技術がある。ま
た、第１の従来技術に対して、エンジン低速時の油圧消
費トルクｄを低速になるほど多く低減する（斜線で示
す）ことにより、低速におけるエンジンの加速性を向上
する第２の従来技術がある。

【０００３】図１４により、第１の従来技術を説明す
る。エンジン１は作業機ポンプ２と固定容量型ポンプ３
とを駆動する。作業機ポンプ２の１回転当たりの吐出量
であるポンプ容量Ｖ（ｃｃ／ｒｅｖ）を制御するポンプ
容量制御手段は、サーボシリンダ４とポンプ容量制御弁
５とにより構成される。作業機ポンプ２の負荷圧Ｐが増
加すると、高負荷・小容量減圧弁９はａ位置方向に移動
して、固定容量型ポンプ３の吐出管路に接続されたパイ
ロットリリーフ弁７により一定圧に制御されたパイロッ
ト元圧を、高いパイロット圧ｐi に減圧してポンプ容量
制御弁５のパイロット部に出力する。そのため、ポンプ
容量制御弁５はｂ位置方向に移動してポンプ容量Ｖは小
さく制御される。負荷圧Ｐが減少すると、高負荷・小容
量減圧弁９はｂ位置方向に移動して、固定容量型ポンプ
３の吐出管路に接続されたパイロットリリーフ弁７によ
り一定圧に制御されたパイロット元圧を、低いパイロッ
ト圧ｐi に減圧してポンプ容量制御弁５のパイロット部
に出力する。そのため、ポンプ容量制御弁５はａ位置方
向に移動してポンプ容量Ｖは大きく制御される。

【０００４】図１５により、高負荷・小容量減圧弁９の
ポンプ容量制御特性を説明する。横軸に作業機ポンプ２
の負荷圧Ｐをとり、縦軸に高負荷・小容量減圧弁９が出
力するパイロット圧ｐi と、作業機ポンプ２のポンプ容
量Ｖをとる。パイロット圧ｐi は負荷圧Ｐの増加関数と
なるが、ポンプ容量Ｖの最小値Ｖmin と最大値Ｖmax は
ストッパ（図示省略）により機械的に設定されているた
め、負荷圧Ｐ1 以下および負荷圧Ｐ2 以上では、パイロ
ット圧ｐi が変化しても最小値Ｖmin と最大値Ｖmax と
は一定である。負荷圧がＰ1 からＰ2 ではパイロット圧
ｐi に応じて、ポンプ容量がＶmax からＶmin まで略直
線的（説明を簡単にするため、Ｖ＝ａＰ＋ｂで示す）に
減少する。従って、図１５で負荷圧がＰi の時にはポン
プ容量はＶi となり、エンジン回転数Ｎに対するポンプ
吐出量Ｑ（リットル／ｍ）は、図１６で横軸にエンジン
回転数Ｎをとり、縦軸に作業機ポンプ２のポンプ吐出量
Ｑをとると、Ｖi を比例定数とする直線（Ｑ＝Ｖi ・
Ｎ）となる。このように、エンジン回転数Ｎに対するポ
ンプ吐出量Ｑ（リットル／ｍ）は、高負荷圧Ｐ2時のポ
ンプ容量Ｖmin を比例定数とする直線（Ｑ＝Ｖmin ・
Ｎ）から、低負荷圧Ｐ1 時のポンプ容量Ｖmax を比例定
数とする直線（Ｑ＝Ｖmax ・Ｎ）まで、負荷圧Ｐに応じ
て変化する。

【０００５】図１７により、第２の従来技術を説明す
る。図１４において、固定容量型ポンプ３とパイロット
リリーフ弁７間に絞り６を介設し、高負荷・小容量減圧
弁９に代えて、絞り６の前後差圧で制御される低速・小
容量減圧弁８を設置する以外は、第１の従来技術と同様
である。絞り６前後の差圧でエンジン回転数Ｎを検出
し、この差圧が低速・小容量減圧弁８に作用すると、エ
ンジン回転数Ｎが低い（絞り６前後の差圧が小さい）と
きには、低速・小容量減圧弁８はｂ位置方向に移動し
て、パイロットリリーフ弁７により一定圧に制御された
パイロット元圧を高いパイロット圧ｐi に減圧して、ポ
ンプ容量制御弁５のパイロット部に出力する。そのた
め、ポンプ容量制御弁５はｂ位置方向に移動してポンプ
容量Ｖは小さく制御される。また、エンジン回転数Ｎが
高い（絞り６前後の差圧が大きい）ときには、低速・小
容量減圧弁８はａ位置方向に移動して、パイロットリリ
ーフ弁７により一定圧に制御されたパイロット元圧を低
いパイロット圧ｐi に減圧して、ポンプ容量制御弁５の
パイロット部に出力する。そのため、ポンプ容量制御弁
５はａ位置方向に移動してポンプ容量Ｖが大きく制御さ
れる。

【０００６】図１８により、低速・小容量減圧弁８のポ
ンプ容量制御特性を説明する。横軸にエンジン回転数Ｎ
をとり、縦軸に低速・小容量減圧弁８が出力するパイロ
ット圧ｐi と、作業機ポンプ２のポンプ容量Ｖをとる。
パイロット圧ｐi はエンジン回転数Ｎの減少関数となる
が、ポンプ容量Ｖの最小値Ｖmin と最大値Ｖmax はスト
ッパ（図示省略）により機械的に設定されているため、
エンジン回転数Ｎ1 以下およびエンジン回転数Ｎ2 以上
では、パイロット圧ｐi が変化しても最小値Ｖmin と最
大値Ｖmax とは一定であり、エンジン回転数Ｎ1 からＮ
2 ではパイロット圧ｐi に応じて、ポンプ容量ＶはＶmi
n からＶmax まで略直線的（説明を簡単にするため、Ｖ
＝ｃＮ＋ｄで示す）に増加する。従って、エンジン回転
数Ｎに対するポンプ吐出量Ｑ（リットル／ｍ）は、図１
９で横軸にエンジン回転数Ｎをとり、縦軸に作業機ポン
プ２のポンプ吐出量Ｑをとると、太線で示すように、エ
ンジン回転数Ｎ1 以下までは、比例定数をＶmin とする
直線（Ｑ＝Ｖmin ・Ｎ）となり、エンジン回転数Ｎ2 を
超すと、比例定数をＶmax とする直線（Ｑ＝Ｖmax ・
Ｎ）となる。また、エンジン回転数Ｎ1 からＮ2 では、
図１８でエンジン回転数Ｎi のときのポンプ容量Ｖi
は、Ｖi ＝ｃＮi ＋ｄとなるため、図１９でエンジン回
転数Ｎi のときのポンプ吐出量Ｑi ＝Ｖi ・Ｎi ＝（ｃ
Ｎi ＋ｄ）・Ｎ＝（ｃＮi²＋ｄ・Ｎi ）となる。一般的
には、太線ｍで示すように、Ｑ＝（ｃＮ² ＋ｄ・Ｎ）と
なる２次曲線（簡単のため直線ｍで示す）となる。

【０００７】図２０に示すように、作業機駆動力がＦv1
からＦv2まで増加すると、車両牽引力をＦh1からＦh2ま
で減少させて、作業機レバーの操作量の増加とエンジン
回転数Ｎの低下量をオペレータの感覚に合致させて操作
性を向上させる目的で、図２１に示すように、エンジン
トルクｃに対して、作業機レバーの操作量の増加に応じ
て油圧消費トルク（ポンプ容量Ｖ）をｈからｉまで増加
させて、トルクコクバータの吸収トルクａとマッチング
するエンジン回転数Ｎを低下させる第３の従来技術があ
る。

【０００８】図２２により、第３の従来技術を説明す
る。第１の従来技術を示す図１４において、リリーフ弁
７とポンプ容量制御弁５のパイロット部との間に、高負
荷・小容量減圧弁９に代えて、シャトル弁群２１により
選択されるパイロット弁１６，１７のパイロット圧のう
ち、最大のパイロット圧により制御される少操作・小容
量減圧弁１１を設ける以外は、第１の従来技術と同様で
ある。パイロット弁１６，１７の操作量が少ない（パイ
ロット圧が低い）ときには、少操作・小容量減圧弁１１
はｂ位置方向に移動して、パイロットリリーフ弁７によ
り一定圧に制御されたパイロット元圧を高いパイロット
圧ｐiに減圧して、ポンプ容量制御弁５のパイロット部
に出力する。そのため、ポンプ容量制御弁５はｂ位置方
向に移動してポンプ容量Ｖが小さく制御される。また、
パイロット弁１６，１７の操作量が多い（パイロット圧
が高い）ときには、少操作・小容量減圧弁１１はａ位置
方向に移動して、パイロットリリーフ弁７により一定圧
に制御されたパイロット元圧を低いパイロット圧ｐi に
減圧して、ポンプ容量制御弁５のパイロット部に出力す
る。そのため、ポンプ容量制御弁５はａ位置方向に移動
してポンプ容量Ｖは大きく制御される。

【０００９】図２３により、少操作・小容量減圧弁１１
のポンプ容量制御特性を説明する。横軸にレバー操作量
Ｓをとり、縦軸に少操作・小容量減圧弁１１が出力する
パイロット圧ｐi と、作業機ポンプ２のポンプ容量Ｖを
とる。パイロット圧ｐi はレバー操作量Ｓの減少関数と
なるが、ポンプ容量Ｖの最小値Ｖmin と最大値Ｖmax は
ストッパ（図示省略）により機械的に設定されているた
め、レバー操作量Ｓ1 以下およびレバー操作量Ｓ2 以上
では、パイロット圧ｐi が変化しても最小値Ｖmin と最
大値Ｖmax とは一定である。レバー操作量がＳ1 からＳ
2 ではパイロット圧ｐi に応じて、ポンプ容量がＶmin
からＶmax まで略直線的（説明を簡単にするため、Ｖ＝
ｅＳ＋ｆで示す）に増加する。従って、図２３でレバー
操作量がＳi の時にはポンプ容量はＶi となり、エンジ
ン回転数Ｎに対するポンプ吐出量Ｑ（リットル／ｍ）
は、図２４で横軸にエンジン回転数Ｎをとり、縦軸に作
業機ポンプ２のポンプ吐出量Ｑをとると、Ｖi を比例定
数とする直線（Ｑ＝Ｖi ・Ｎ）となる。このように、レ
バー操作量Ｓ1 時のポンプ容量Ｖmin を比例定数とする
直線（Ｑ＝Ｖmin ・Ｎ）から、レバー操作量Ｓ2 時のポ
ンプ容量Ｖmax を比例定数とする直線（Ｑ＝Ｖmax ・
Ｎ）まで、レバー操作量Ｓに応じて変化する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】

（１）図１４に示す、第１の従来技術では、図１３に示
すように、油圧消費トルクｅがエンジン回転数によらず
一定となり、エンジン低速域で作業機負荷が増加しても
エンジン余裕トルクが確保できる点は有効であるが、反
面エンジン高速域にあってトルクコンバータの吸収トル
クとのマッチング点Ａにおいて、掘削作業を行う場合
は、油圧消費トルクｅが一定（Ｐ×Ｖ＝一定）に制御さ
れるため、バケット持上げ力が増加すると持上げ速度が
減少してマッチング点Ａが低下しないため走行牽引力が
減少しない。このため、図２０に示すように、作業機駆
動力がＦv1からＦv2まで増加しても、車両牽引力がＦh1
からＦh2まで減少することがなく、バケットに作用する
合力が砂山の安息角に沿わないため、土砂の掬い込みの
バランスが低下する問題がある。

【００１１】（２）図１７に示す、第２の従来技術で
は、作業機ポンプ２の負荷圧Ｐの大小に係わらず、エン
ジン回転数Ｎに対してポンプ吐出量Ｑが図１９に太線で
示すように変化するため、バケット空荷上昇のような軽
負荷時で油圧トルクが小さくても作業機速度が遅くなる
問題がある。また、エンジン低速時のポンプ吐出量Ｑが
少ないため、センターバイパスブリードオフを持つ作業
機操作弁１９，２０では、作業機が起動する起動圧の上
昇が遅れ、エンジン低速時には作業機起動点までに必要
な操作レバーの不感域が増加する問題がある。

【００１２】（３）図２２に示す、第３の従来技術で
は、図２４に示すように、エンジン回転数Ｎに対するポ
ンプ吐出量Ｑがレバー操作量Ｓに応じて増減するので、
必要なレバー操作量Ｓとすることにより油圧損失が少な
くなり有効であるが、反面、レバー操作量Ｓが少なく、
エンジン回転数Ｎが低い時には、ポンプ吐出量Ｑが少な
くなるため、図２２に示すようなブリードオフセンタバ
イパス式の作業機操作弁１９，２０では、作業機が起動
する起動圧の上昇が遅れ、エンジン低速時には作業機の
起動点までに必要な操作レバーの不感域が増加する問題
がある。

【００１３】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たもので、エンジン回転数、作業機負荷、作業機レバー
の操作量等の作業条件に応じて所望とする作業機ポンプ
の容量が得られるようにして、作業機操作性の向上と、
油圧損失の低減を両立し得る作業車両用作業機ポンプの
容量制御装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記の
目的を達成するために、本願の第１発明に係る作業車両
用作業機ポンプの容量制御装置は、エンジンにより駆動
される作業機ポンプと、作業機ポンプの１回転当たりの
吐出量であるポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段
と、エンジン回転数を検出するエンジン回転検出手段
と、エンジン回転数が減少する程、ポンプ容量を低減さ
せる制御信号を出力する低速・小容量制御信号発生手段
とを有する作業車両用作業機ポンプの容量制御装置にお
いて、作業機負荷を検出する作業機負荷検出手段と、作
業機負荷が増加する程、ポンプ容量を低減する制御信号
を出力する高負荷・小容量制御信号発生手段と、高負荷
・小容量制御信号発生手段と低速・小容量制御信号発生
手段とが出力する各制御信号のうち、ポンプ容量が大き
い方の制御信号を選択してポンプ容量制御手段に出力す
る第１選択手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】第１発明によれば、高負荷・小容量制御信
号発生手段と低速・小容量制御信号発生手段とが出力す
る各制御信号のうち、ポンプ容量が大きい方の制御信号
が、第１選択手段により選択されてポンプ容量制御手段
を制御する。このため、第１の従来技術で説明した図１
６に示すポンプ吐出量Ｑのうち、第２の従来技術で説明
した図１９の太線で示すポンプ吐出量Ｑより大きいポン
プ吐出量Ｑが選択される。すなわち、図２において、負
荷圧Ｐi のときのポンプ吐出量Ｑは、エンジン回転数Ｎ
i の時のＱi まではＱ＝Ｖi ・Ｎの線上を変化し（図１
６参照）、エンジン回転数ＮがＮi を超すと太線上を変
化する（図１９参照）。このように、エンジン回転数Ｎ
に対するポンプ吐出量Ｑは実線で示す部分を変化する。

【００１６】従って、例えば、エンジン回転数Ｎ1 では
ポンプ吐出量がＱ1 からＱ2 まで負荷圧Ｐに応じて増加
するように、エンジン低速域ではバケット空荷上昇のよ
うな軽負荷（低負荷圧）時に作業機速度が確保される。
また、ポンプ吐出量Ｑが確保されることから、センター
バイパスブリードオフを持つ方向制御弁でも、起動圧上
昇が速まり作業機起動点までの不感域が減少する。更
に、負荷圧Ｐが低いときには、エンジン回転数Ｎに対し
てポンプ吐出量は、Ｑ＝Ｖmax ・Ｎ上を一様に変化する
ため、図１９に示す第２の従来技術のように、負荷圧Ｐ
に関係なくポンプ吐出量Ｑが太線上を変化するときに比
べて、エンジン回転数Ｎに対する作業機速度の急激な変
化が防止されて操作性が向上される。

【００１７】本願の第２発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、エンジンにより駆動される作業
機ポンプと、作業機ポンプの１回転当たりの吐出量であ
るポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段と、作業機
レバーの操作量を検出する操作量検出手段と、作業機レ
バーの操作量が増加する程、ポンプ容量を増加させる制
御信号を出力する少操作・小容量制御信号発生手段とを
有する作業車両用作業機ポンプの容量制御装置におい
て、エンジン回転数を検出するエンジン回転検出手段
と、エンジン回転数が増加する程、ポンプ容量を低減さ
せる制御信号を出力する高速・小容量制御信号発生手段
と、高速・小容量制御信号発生手段と少操作・小容量制
御信号発生手段とが出力する各制御信号のうち、ポンプ
容量が大きい方の制御信号を選択してポンプ容量制御手
段に出力する第２選択手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１８】第２発明によれば、高速・小容量制御信号
発生手段と少操作・小容量制御信号発生手段とが出力す
る各制御信号のうち、ポンプ容量が大きい方の制御信号
が、第２選択手段により選択されてポンプ容量制御手段
を制御する。このため、第３の従来技術で説明した図２
４に示すポンプ吐出量Ｑのうち、図５に太線で示す、高
速・小容量制御信号発生手段により制御されるポンプ吐
出量Ｑより大きいポンプ吐出量Ｑが選択される。すなわ
ち、図６において、エンジン回転数がＮi となるポンプ
吐出量Ｑｉまでは太線上を変化し、エンジン回転数がＮ
i 以上では、図２４でレバー操作量Ｓi のときのポンプ
吐出量Ｑ＝Ｖｉ・Ｎ線上を変化する。このように、エン
ジン回転数Ｎに対するポンプ吐出量Ｑは実線で示す部分
を変化する。

【００１９】従って、エンジン高速域にあっても作業機
レバーの操作量を増加させてポンプ容量（油圧消費トル
ク）を増加させると、図７に示すように、トルクコンバ
ータの吸収トルクａとマッチングするエンジン回転数Ｎ
が低下するため、高速域で掘削作業を行う場合に、作業
機負荷（バケット持上げ力）の上昇に対し、車両牽引力
が減少して、土砂の掬い込み作業のバランス性が向上す
る。

【００２０】本願の第３発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、第１、第２発明において、第１
選択手段が選択した制御信号と、第２選択手段が選択し
た制御信号のうち、ポンプ容量が小さい方の制御信号を
選択してポンプ容量制御手段に出力する第３選択手段を
備えることを特徴とする。

【００２１】第３発明によれば、第１選択手段が選択し
た制御信号と、第２選択手段が選択した制御信号のう
ち、ポンプ容量が小さい方の制御信号が、第３選択手段
により選択されてポンプ容量制御手段を制御する。この
ため、図１０に斜線で示すような、エンジン低速域にお
ける第１発明の作用効果と、エンジン高速域における第
２発明の作用効果とが得られる。

【００２２】本願の第４発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、第１発明にいて、エンジン回転
検出手段は、エンジンにより駆動される固定容量型ポン
プの吐出管路に設置された絞りであり、低速・小容量制
御信号発生手段は、絞り下流に接続されたパイロットリ
リーフ弁により一定圧に制御されたパイロット元圧を、
エンジン高速で低く、エンジン低速で高く減圧する低速
・小容量減圧弁であり、作業機負荷検出手段は、作業機
ポンプの吐出管路であり、高負荷・小容量制御信号発生
手段は、低速・小容量減圧弁の出力圧を作業機高負荷で
高く、作業機低負荷で低く減圧する高負荷・小容量減圧
弁であり、低速・小容量減圧弁と高負荷・小容量減圧弁
とをシリーズに接続して第１選択手段を構成することを
特徴とする。

【００２３】第４発明によれば、第１発明を全油圧的に
構成したもので、作用効果は第１発明と同様であると共
に、耐久性など油圧式の特徴を有する。

【００２４】本願の第５発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、第２発明にいて、エンジン回転
検出手段は、エンジンにより駆動される固定容量型ポン
プの吐出管路に設置された絞りであり、高速・小容量制
御信号発生手段は、絞り下流に接続されたパイロットリ
リーフ弁により一定圧に制御されたパイロット元圧を、
エンジン高速で高く、エンジン低速で低く減圧する高速
・小容量減圧弁であり、操作量検出手段は、パイロット
元圧をパイロット圧力制御弁の操作量に応じて減圧した
パイロット圧の最大圧を選択するシャトル弁群であり、
少操作・小容量制御信号発生手段は、高速・小容量減圧
弁の出力圧を作業機レバーの少操作で高く、作業機レバ
ーの多操作で低く減圧する少操作・小容量減圧弁であ
り、高速・小容量減圧弁と少操作・小容量減圧弁とをシ
リーズに接続して第２選択手段を構成することを特徴と
する。

【００２５】第５発明によれば、第２発明を全油圧的に
構成したもので、作用効果は第２発明と同様であると共
に、耐久性など油圧式の特徴を有する。

【００２６】本願の第６発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、第３発明において、第３選択手
段をシャトル弁することを特徴とする。

【００２７】第６発明によれば、第３発明を全油圧的に
構成したもので、作用効果は第３発明と同様であると共
に、耐久性など油圧式の特徴を有する。

【００２８】本願の第７発明に係る作業車両用作業機ポ
ンプの容量制御装置は、第３発明において、パイロット
ポンプと、パイロットポンプの吐出圧を一定圧に制御す
るパイロットリリーフ弁と、パイロットポンプの吐出圧
を減圧してポンプ容量制御手段に出力する比例電磁式制
御弁とを備え、エンジン回転検出手段は回転センサーで
あり、作業機負荷検出手段は作業機ポンプの吐出油圧を
検出する油圧センサーであり、操作量検出手段は作業機
レバーの操作量検出センサーの最大値を選択する操作量
選択手段であり、これら各センサーの検出信号を入力し
て、エンジン回転数が減少する程、ポンプ容量を低減さ
せる制御信号を出力する低速・小容量制御信号発生手段
と、作業機負荷が増加する程、ポンプ容量を低減する制
御信号を出力する高負荷・小容量制御信号発生手段と、
低速・小容量制御信号発生手段と高負荷・小容量制御信
号発生手段とが出力する各制御信号のうち、ポンプ容量
が大きい方の制御信号を選択する第１選択手段と、作業
機レバーの操作量が増加する程、ポンプ容量を増加させ
る制御信号を出力する少操作・小容量制御信号発生手段
と、エンジン回転数が増加する程、ポンプ容量を低減さ
せる制御信号を出力する高速・小容量制御信号発生手段
と、高速・小容量制御信号発生手段と少操作・小容量制
御信号発生手段とが出力する各制御信号のうち、ポンプ
容量が大きい方の制御信号を選択する第２選択手段と、
第１選択手段と第２選択手段とが選択した制御信号のう
ち、ポンプ容量が小さい方の制御信号を選択して比例電
磁式制御弁に出力する第３選択手段とを有するコントロ
ーラを備えることを特徴とする。

【００２９】第７発明によれば、第３発明をコントロー
ラを用いて電気式に構成したもので、作用効果は第３発
明と同様であると共に、電気式の特徴である構成の簡素
化によりコスト低減を図ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る各実施例につ
いて、図１〜図１２の図面を参照して詳述する。

【００３１】図１により、本発明の第１実施例について
説明する。第２の従来技術図を示す図１７において、低
速・小容量減圧弁８（低速・小容量制御信号発生手段）
とポンプ容量制御弁５（ポンプ容量制御手段）との間
に、第１の従来技術を示す図１４の高負荷・小容量減圧
弁９（高負荷・小容量制御信号発生手段）をシリーズに
介設した他は、第２の従来技術の構成と同様である。

【００３２】図１の構成によれば次のように作用する。
高負荷・小容量減圧弁８と低速・小容量減圧弁９とが出
力する各パイロット圧ｐi （制御信号）は、各減圧弁
８，９がシリーズに接続（第１選択手段）されているた
め、低い方のパイロット圧ｐi（ポンプ容量Ｖは大き
い）が選択されてポンプ容量制御弁５（ポンプ容量制御
手段）に作用する。このため、第１の従来技術で説明し
た図１６に示すポンプ吐出量Ｑのうち、第２の従来技術
で説明した図１９の太線で示すポンプ吐出量Ｑより大き
いポンプ吐出量Ｑだけが選択される。すなわち、図２に
おいて、横軸にエンジン回転数Ｎをとり、縦軸にポンプ
吐出量Ｑをとると、負荷圧Ｐi （図１５参照）のときの
ポンプ吐出量Ｑは、エンジン回転数Ｎi の時のＱi まで
はＱ＝Ｖi ・Ｎの線（図１６参照）上を変化し、エンジ
ン回転数ＮがＮi を超すと太線（図１９参照）上を変化
する。このように、エンジン回転数Ｎに対するポンプ吐
出量Ｑは実線で示す部分を、負荷圧Ｐとエンジン回転数
Ｎに応じて変化する。

【００３３】従って、エンジン回転数Ｎ1 ではポンプ吐
出量がＱ1 からＱ2 まで負荷圧Ｐに応じて増加するよう
に、エンジン低速域ではバケット空荷上昇のような軽負
荷（低負荷圧）時に作業機速度が確保される。また、ポ
ンプ吐出量Ｑが確保されることから、センターバイパス
ブリードオフを持つ方向制御弁１９，２０でも、起動圧
上昇が速まり作業機起動点までの不感域が減少する。更
に、負荷圧Ｐが低いときには、エンジン回転数Ｎに対し
てポンプ吐出量Ｑは、Ｑ＝Ｖmax ・Ｎ上を一様に変化す
るため、図１９に示す第２の従来技術のように、負荷圧
Ｐに関係なくポンプ吐出量Ｑが太線上を変化するときに
比べて、エンジン回転数Ｎに対する作業機速度の急激な
変化が防止されて操作性が向上される。

【００３４】図３により、本発明の第２実施例を説明す
る。第３の従来技術を示す図２２において、固定容量型
ポンプ３とパイロットリリーフ弁７間に絞り６を介設
し、少操作・小容量減圧弁１１（少操作・小容量制御信
号発生手段）とパイロットリリーフ弁７との間に、絞り
６前後の差圧により制御されて、図４の特性を有する高
速・小容量減圧弁１０（高速・小容量制御信号発生手
段）をシリーズに介設した以外は、第３の従来技術の構
成と同様である。

【００３５】先ず、図４に示す高速・小容量減圧弁１０
のポンプ容量制御特性を説明する。横軸にエンジン回転
数Ｎをとり、縦軸に高速・小容量減圧弁１０が出力する
パイロット圧ｐi と、作業機ポンプ２のポンプ容量Ｖを
とる。パイロット圧ｐi はエンジン回転数Ｎの増加関数
となるが、ポンプ容量Ｖの最小値Ｖmin と最大値Ｖmax
はストッパ（図示省略）により機械的に設定されている
ため、エンジン回転数Ｎ1 以下およびエンジン回転数Ｎ
2 以上では、パイロット圧ｐi が変化しても最小値Ｖmi
n と最大値Ｖmax とは一定であり、エンジン回転数Ｎ1
からＮ2 ではパイロット圧ｐi に応じて、ポンプ容量Ｖ
はＶmax からＶmin まで略直線的（説明を簡単にするた
め、Ｖ＝ｇＮ＋ｈで示す）に減少する。従って、エンジ
ン回転数Ｎに対するポンプ吐出量Ｑ（リットル／ｍ）
は、図５で横軸にエンジン回転数Ｎをとり、縦軸に作業
機ポンプ２のポンプ吐出量Ｑをとると、太線で示すよう
に、エンジン回転数Ｎ1 以下までは、比例定数をＶmax
とする直線（Ｑ＝Ｖmax ・Ｎ）となり、エンジン回転数
Ｎ2 を超すと、比例定数をＶmin とする直線（Ｑ＝Ｖmi
n ・Ｎ）となる。また、エンジン回転数Ｎ1 からＮ2 で
は、図４でエンジン回転数Ｎi のときのポンプ容量Ｖi
＝ｇＮi ＋ｈとなるため、図５でエンジン回転数Ｎi の
ときのポンプ吐出量Ｑi ＝Ｖi ・Ｎi ＝（ｇＮi ＋ｈ）
・Ｎi ＝（ｇＮi²＋ｈ・Ｎi ）となる。一般的には、太
線ｎで示すように、Ｑ＝（ｇＮ² ＋ｈ・Ｎ）となる２次
曲線（簡単のため直線ｎで示す）となる。

【００３６】図３の構成によれば次のように作用する。
高速・小容量減圧弁１０と少操作・小容量減圧弁１１と
が出力する各パイロット圧ｐi （制御信号）は、各減圧
弁１０，１１がシリーズに接続（第２選択手段）されて
いるため、低い方のパイロット圧ｐi （ポンプ容量Ｖは
大きい）が選択されてポンプ容量制御弁５（ポンプ容量
制御手段）に作用する。このため、第３の従来技術で説
明した図２４に示すポンプ吐出量Ｑのうち、図５に太線
で示すポンプ吐出量Ｑより大きいポンプ吐出量Ｑだけが
選択される。すなわち、図６において、横軸にエンジン
回転数Ｎをとり、縦軸に作業機ポンプ２のポンプ吐出量
Ｑをとると、レバー操作量がＳi （図２３参照）のとき
のポンプ吐出量Ｑは、エンジン回転数Ｎi の時のＱi ま
では太線（図２４参照）上を変化し、エンジン回転数が
Ｎi を超すとＱ＝Ｖi ・Ｎの線上を変化する。このよう
に、エンジン回転数Ｎに対するポンプ吐出量Ｑは実線で
示す部分、レバー操作量Ｓとエンジン回転数Ｎに応じて
を変化する。

【００３７】従って、図７において、横軸にエンジン回
転数Ｎをとり、縦軸にエンジントルクＴをとると、最大
トルク点以上のエンジン高速域で、微操作、高負荷時に
エンジン回転数Ｎの増加と共に油圧消費トルクｐを低減
させた状態から、作業機レバー１５，１６の操作量を増
加させて、油圧消費トルク（ポンプ容量Ｖ）をｐからｑ
のように増加させると、トルクコンバータの吸収トルク
ａとマッチングするエンジン回転数Ｎが低下する。この
ため、高速域で掘削作業を行う場合に、図２０に示すよ
うに、作業機負荷（バケット持上げ力）がＦv1からＦv2
まで上昇すると、走行牽引力がＦh1からＦh2まで減少し
て、これらの合力の方向がＦ1 からＦ2の方向となり、
略、砂山の安息角の方向に制御されるため、土砂の掬い
込み作業のバランス性が向上する。

【００３８】また、図８において、横軸にレバー操作量
Ｓをとり、縦軸にポンプ吐出量Ｑをとると、図６でエン
ジン回転数がＮ1 以下では、ポンプ吐出量Ｑは、作業機
レバーの操作量Ｓに関係なくエンジン回転数Ｎによって
決まる一定吐出量となる。エンジン回転数Ｎ1 を超すエ
ンジン中・高速時のポンプ吐出量Ｑは、作業機レバーの
操作量が図６の太線より多くなるとポンプ吐出量Ｑが増
加し始めるが、それまでは作業機レバーの操作量Ｓに関
係なくエンジン回転数Ｎによって決まる一定吐出量とな
る。このようにエンジン回転数が低速になるほど作業機
レバーの操作量Ｓによらずエンジン回転数Ｎによって決
まる一定吐出量Ｑの領域が広くなる。

【００３９】図９により、本発明の第３実施例について
説明する。第１実施例を示す図１で、シリーズに接続さ
れた低速・小容量減圧弁８と高負荷・小容量減圧弁９、
および第２実施例を示す図３で、シリーズに接続された
高速・小容量減圧弁１０と少操作・小容量減圧弁１１と
をそれぞれ並列に接続し、それぞれのパイロット圧のう
ち大きい方（ポンプ容量Ｖは小さい）をシャトル弁２２
（第３選択手段）により選択してポンプ容量制御弁５に
作用させる以外は、第１実施例、または、第２実施例の
構成と同様である。

【００４０】図９の構成によれば次のように作用する。
第１実施例の低速・小容量減圧弁８と高負荷・小容量減
圧弁９からのパイロット圧、および第２実施例の高速・
小容量減圧弁１０と少操作・小容量減圧弁１１からのパ
イロット圧のうち、大きい方（ポンプ容量Ｖは小さい）
をシャトル弁２２により選択して、ポンプ容量制御弁５
に作用させている。そのため、図２と図６とを重ねて示
す図１０で、斜線で示すように、図２に示すポンプ吐出
量Ｑと図６に示すポンプ吐出量Ｑのうち、小さい方のポ
ンプ吐出量Ｑが選択される。従って、簡単な装置により
第１実施例と第２実施例の作用効果が得られる。図１０
でエンジン中速（Ｎm 近傍）のポンプ最少容量（ポンプ
吐出量Ｑm ）が最大となるように設定してあり、エンジ
ントルクライズの最高トルクが発生するエンジン回転数
Ｎにほぼ合わせることでエンジントルクＴを有効に利用
できる。

【００４１】図１１と図１２により、本発明の第４実施
例について説明する。図１〜３と共通する部分について
は同一符号を付して説明を省略する。パイロットポンプ
３の吐出管路に設置された絞り６後部の、パイロットリ
リーフ弁７により一定に制御された元圧を、コントロー
ラ３０からの信号により減圧して、ポンプ容量制御手段
５に作用させる比例電磁式制御弁２３と、エンジン回転
センサー２４と、作業機ポンプの吐出油圧を検出する油
圧センサー２５と、パイロットポンプ１５，１６の操作
量検出センサー２６，２７と、これら各センサー２４〜
２７の検出信号を入力して、比例電磁式制御弁２３の制
御信号を出力するコントローラ３０が設置される。

【００４２】コントローラ３０は、図１２に示すよう
に、エンジン回転数Ｎが減少する程、ポンプ容量Ｖを低
減させる制御信号を出力する低速・小容量制御信号発生
手段３１と、作業機負荷Ｐが増加する程、ポンプ容量Ｖ
を低減する制御信号を出力する高負荷・小容量制御信号
発生手段３２と、低速・小容量制御信号発生手段３１と
高負荷・小容量制御信号発生手段３２とが出力する各制
御信号のうち、ポンプ容量Ｖが大きい方の制御信号を選
択する第１選択手段３３を備えている。

【００４３】また、作業機レバーの操作量検出センサー
２６，２７の大きい方の操作量を選択する操作量選択手
段３８で選択した作業機レバーの操作量Ｓが増加する
程、ポンプ容量Ｖを増加させる制御信号を出力する少操
作・小容量制御信号発生手段３４と、エンジン回転数が
増加する程、ポンプ容量を低減させる制御信号を出力す
る高速・小容量制御信号発生手段３５と、高速・小容量
制御信号発生手段３５と少操作・小容量制御信号発生手
段３４とが出力する各制御信号のうち、ポンプ容量が大
きい方の制御信号を選択する第２選択手段３６を備えて
いる。

【００４４】さらに、第１選択手段３３と第２選択手段
３６とが選択した制御信号のうち、ポンプ容量Ｖが小さ
い方の制御信号を選択して比例電磁式制御弁２３に出力
する第３選択手段３７を備えている。また、第１〜３選
択手段３３，３６，３７の各制御信号を選択して比例電
磁式制御弁２３に出力する制御パターンスイッチ３８が
設置される。

【００４５】図１１および図１２の構成によれば次のよ
うに作用する。各センサー２４〜２７の検出信号がコン
トローラ３０に入力すると、コントローラ３０では第１
〜３選択手段３３，３６，３７から出力されるような各
制御信号が演算される。また、コントローラ３０に制御
パターンスイッチ３８の指令が入力すると、第１〜３選
択手段３３，３６，３７の制御信号が選択されて比例電
磁式制御弁２３に出力されて、第１実施例から第３実施
例までと同様な制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】図１に示す第１実施例のエンジン回転数Ｎとポ
ンプ吐出量Ｑの関係を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図である。

【図４】高速・小容量減圧弁の特性を示す図である。

【図５】図４によるエンジン回転数Ｎとポンプ吐出量Ｑ
との関係を示す図である。

【図６】図３に示す第２実施例のエンジン回転数Ｎとポ
ンプ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【図７】図３に示す第２実施例のレバー操作量Ｓと油圧
消費トルクとの関係を示す図である。

【図８】図３に示す第２実施例のレバー操作量Ｓとポン
プ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す図である。

【図１０】図９に示す第３実施例のエンジン回転数Ｎと
ポンプ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【図１１】本発明の第４実施例を示す図である。

【図１２】図１１におけるコントローラ３０の詳細を示
す図である。

【図１３】第１および第２の従来技術におけるエンジン
トルク特性を示す図である。

【図１４】第１の従来技術を示す図である。

【図１５】高負荷・小容量減圧弁の特性を示す図であ
る。

【図１６】高負荷・小容量減圧弁のエンジン回転数Ｎと
ポンプ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【図１７】第２の従来技術を示す図である。

【図１８】低速・小容量減圧弁の特性を示す図である。

【図１９】低速・小容量減圧弁のエンジン回転数Ｎとポ
ンプ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【図２０】作業機駆動力ＦV と車両牽引力ＦH との関係
を示す図である。

【図２１】第３の従来技術のレバー操作量と油圧消費ト
ルクとの関係を示す図である。

【図２２】第３の従来技術を示す図である。

【図２３】少操作・小容量減圧弁の特性を示す図であ
る。

【図２４】少操作・小容量減圧弁のエンジン回転数Ｎと
ポンプ吐出量Ｑとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン２作業機ポンプ３固定容量型ポンプ４サーボシリンダ５ポンプ容量制御弁６絞り（エンジン回転検出手段）７パイロットリリーフ弁８低速・小容量減圧弁（低速・小容量制御信号発生手
段）９高負荷・小容量減圧弁（高負荷・小容量制御信号発
生手段）１０高速・小容量減圧弁（高速・小容量制御信号発生
手段）１１少操作・小容量減圧弁（少操作・小容量制御信号
発生手段）１３吐出管路（作業機負荷検出手段）２１シャトル弁群（操作量検出手段）２２シャトル弁（第３選択手段）２３比例電磁式制御弁２４エンジン回転センサー（エンジン回転検出手段）２５油圧センサー（作業機負荷検出手段）２６，２７操作量検出センサー３０コントローラ３１低速・小容量制御信号発生手段３２高負荷・小容量制御信号発生手段１２，３３第１選択手段３４少操作・小容量制御信号発生手段３５高速・小容量制御信号発生手段１５，３６第２選択手段３７第３選択手段３８操作量選択手段（操作量検出手段）３９制御パターンスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン(1) により駆動される作業機ポ
ンプ(2) と、作業機ポンプ(2) の１回転当たりの吐出量
であるポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段(4,5)
と、エンジン回転数を検出するエンジン回転検出手段
(6,24)と、エンジン回転数が減少する程、ポンプ容量を
低減させる制御信号を出力する低速・小容量制御信号発
生手段(8,32)とを有する作業車両用作業機ポンプの容量
制御装置において、作業機負荷を検出する作業機負荷検
出手段(13,25) と、作業機負荷が増加する程、ポンプ容
量を低減する制御信号を出力する高負荷・小容量制御信
号発生手段(9,31)と、高負荷・小容量制御信号発生手段
(9,31)と低速・小容量制御信号発生手段(8,32)とが出力
する各制御信号のうち、ポンプ容量が大きい方の制御信
号を選択してポンプ容量制御手段(4,5) に出力する第１
選択手段(12,33) とを備えることを特徴とする作業車両
用作業機ポンプの容量制御装置。
【請求項２】エンジン(1) により駆動される作業機ポ
ンプ(2) と、作業機ポンプ(2) の１回転当たりの吐出量
であるポンプ容量を制御するポンプ容量制御手段(4,5)
と、作業機レバー(15a,16a) の操作量を検出する操作量
検出手段(21,38) と、作業機レバー(15a,16a) の操作量
が増加する程、ポンプ容量を増加させる制御信号を出力
する少操作・小容量制御信号発生手段(11,34) とを有す
る作業車両用作業機ポンプの容量制御装置において、エ
ンジン回転数を検出するエンジン回転検出手段(6,24)
と、エンジン回転数が増加する程、ポンプ容量を低減さ
せる制御信号を出力する高速・小容量制御信号発生手段
(10,35) と、高速・小容量制御信号発生手段(10,35) と
少操作・小容量制御信号発生手段(11,34) とが出力する
各制御信号のうち、ポンプ容量が大きい方の制御信号を
選択してポンプ容量制御手段(4,5) に出力する第２選択
手段(15,36) とを備えることを特徴とする作業車両用作
業機ポンプの容量制御装置。
【請求項３】請求項１および請求項２において、第１
選択手段(12,33) が選択した制御信号と、第２選択手段
(15,36) が選択した制御信号のうち、ポンプ容量が小さ
い方の制御信号を選択してポンプ容量制御手段(4,5) に
出力する第３選択手段(22,37) を備えることを特徴とす
る作業車両用作業機ポンプの容量制御装置。
【請求項４】請求項１において、エンジン回転検出手
段(6) は、エンジン(1) により駆動される固定容量型ポ
ンプ(3) の吐出管路に設置された絞りであり、低速・小
容量制御信号発生手段(8) は、絞り下流に接続されたパ
イロットリリーフ弁(7) により一定圧に制御されたパイ
ロット元圧を、エンジン高速で低く、エンジン低速で高
く減圧する低速・小容量減圧弁であり、作業機負荷検出
手段(13)は、作業機ポンプ(2) の吐出管路であり、高負
荷・小容量制御信号発生手段 (9)は、低速・小容量減圧
弁の出力圧を作業機高負荷で高く、作業機低負荷で低く
減圧する高負荷・小容量減圧弁であり、低速・小容量減
圧弁と高負荷・小容量減圧弁とをシリーズに接続して第
１選択手段(12)を構成することを特徴とする作業車両用
作業機ポンプの容量制御装置。
【請求項５】請求項２において、エンジン回転検出手
段(6) は、エンジン(1) により駆動される固定容量型ポ
ンプ(6) の吐出管路に設置された絞り(6) であり、高速
・小容量制御信号発生手段(10)は、絞り下流に接続され
たパイロットリリーフ弁(7) により一定圧に制御された
パイロット元圧を、エンジン高速で高く、エンジン低速
で低く減圧する高速・小容量減圧弁であり、操作量検出
手段(21,38) は、パイロット元圧をパイロット圧力制御
弁(15,16) の操作量に応じて減圧したパイロット圧の最
大圧を選択するシャトル弁群であり、少操作・小容量制
御信号発生手段(9) は、高速・小容量減圧弁の出力圧を
作業機レバー(15a,16a)の少操作で高く、作業機レバー
(15a,16a) の多操作で低く減圧する少操作・小容量減圧
弁であり、高速・小容量減圧弁と少操作・小容量減圧弁
とをシリーズに接続して第２選択手段(15)を構成するこ
とを特徴とする作業車両用作業機ポンプの容量制御装
置。
【請求項６】請求項３において、第３選択手段(22,3
7) をシャトル弁することを特徴とする作業車両用作業
機ポンプの容量制御装置。
【請求項７】請求項３において、パイロットポンプ
(3) と、パイロットポンプ(3) の吐出圧を一定圧に制御
するパイロットリリーフ弁(7) と、パイロットポンプ
(3) の吐出圧を減圧してポンプ容量制御手段(4,5) に出
力する比例電磁式制御弁(23)とを備え、エンジン回転検
出手段(6,24)は回転センサーであり、作業機負荷検出手
段(13,25) は作業機ポンプ(2) の吐出油圧を検出する油
圧センサーであり、操作量検出手段(21,38) は作業機レ
バーの操作量検出センサー(26,27)の最大値を選択する
操作量選択手段であり、これら各センサー(24,25,26,2
7) の検出信号を入力して、エンジン回転数が減少する
程、ポンプ容量を低減させる制御信号を出力する低速・
小容量制御信号発生手段(32)と、作業機負荷が増加する
程、ポンプ容量を低減する制御信号を出力する高負荷・
小容量制御信号発生手段(31)と、低速・小容量制御信号
発生手段(32)と高負荷・小容量制御信号発生手段(31)と
が出力する各制御信号のうち、ポンプ容量が大きい方の
制御信号を選択する第１選択手段(33)と、作業機レバー
(15,16) の操作量が増加する程、ポンプ容量を増加させ
る制御信号を出力する少操作・小容量制御信号発生手段
(34)と、エンジン回転数が増加する程、ポンプ容量を低
減させる制御信号を出力する高速・小容量制御信号発生
手段(35)と、高速・小容量制御信号発生手段(35)と少操
作・小容量制御信号発生手段(34)とが出力する各制御信
号のうち、ポンプ容量が大きい方の制御信号を選択する
第２選択手段(36)と、第１選択手段(33)と第２選択手段
(36)とが選択した制御信号のうち、ポンプ容量が小さい
方の制御信号を選択して比例電磁式制御弁(23)に出力す
る第３選択手段(37)とを有するコントローラ(30)を備え
ることを特徴とする作業車両用作業機ポンプの容量制御
装置。