(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、
前記エンジンに連結される少なくとも二つ以上の可変容量型油圧ポンプ、
前記油圧ポンプにそれぞれ連結され、作業装置を駆動させる油圧アクチュエータ、
前記油圧アクチュエータをそれぞれ駆動させるように操作量に対応して操作信号をそれぞれ発生させる操作レバー、
前記操作レバーの操作量を感知し、検出信号を発生させる操作レバー感知手段、
前記油圧ポンプの負荷圧力をそれぞれ感知し、検出信号を発生させる油圧ポンプ圧力感知手段、
前記エンジンから油圧ポンプに入力される総トルクを設定する最大トルク設定手段、
前記操作レバー感知手段から入力される検出信号に対応して油圧ポンプの容積を演算する要求容積演算手段、
前記油圧ポンプ圧力感知手段及び要求容積演算手段からの入力信号によって、油圧ポンプの予想トルクを演算する予想トルク演算手段、
前記予想トルク演算手段及び最大トルク設定手段からの入力信号によって、油圧ポンプに発生するトルクの合計が最大トルク設定手段によるトルクに制限されるように、油圧ポンプの許容トルクを比例的に減少させ、油圧ポンプのトルクを配分するトルク配分手段、
前記トルク配分手段は、配分されたそれぞれの油圧ポンプのトルク値が油圧ポンプのトルク使用の上限及び下限の限界値に到達する場合、該当油圧ポンプのトルク値は限界値に設定し、その変動分は、残りの油圧ポンプに与えて再設定することができ、前記トルク配分手段により配分された油圧ポンプのトルク値を入力され、油圧ポンプ圧力感知手段から油圧ポンプの負荷圧力を入力され、油圧ポンプに発生する負荷圧力に応じて再設定されたトルクが油圧ポンプに発生するように油圧ポンプの容積を演算する制限容積演算手段、及び、
前記制限容積演算手段により演算された容積に応じて油圧ポンプが作動するように制御信号をレギュレータに出力する出力手段を包含することを特徴とする複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項２】
エンジンと、エンジンに連結される複数の可変容量型油圧ポンプと、油圧ポンプに連結される油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを駆動させるように操作信号を発生させる操作レバーと、操作レバーの操作量を感知する感知手段と、油圧ポンプの負荷圧力を感知する圧力感知手段と、トルク選択手段とを包含する複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法において、
前記操作レバー感知手段から操作レバーの操作量、前記圧力感知手段から油圧ポンプの負荷圧力、前記トルク選択手段から選択されたトルク値を入力される第１段階、
前記トルク選択手段から選択された選択値に応じて油圧ポンプに入力される総トルクを設定する第２段階、
操作レバーの操作量に応じて要求される油圧ポンプの要求流量を演算する第３段階、
前記油圧ポンプの要求流量及び前記油圧ポンプの負荷圧力から油圧ポンプの予想トルクを演算する第４段階、
前記油圧ポンプの予想トルクの合計と、設定された最大トルクとの大小関係を判断する第５段階、
第５段階で、前記油圧ポンプの予想トルクの合計が、設定された最大トルクより小さい場合、前記油圧ポンプに要求される流量をそのまま出力する第６段階、及び、
第５段階で、前記油圧ポンプの予想トルクの合計が、設定された最大トルクより大きい場合、油圧ポンプの負荷圧力条件に応じて油圧ポンプに配分され、配分されたそれぞれの油圧ポンプのトルク値が油圧ポンプのトルク使用の上限及び下限の限界値に到達する場合、該当油圧ポンプのトルク値は限界値に設定し、その変動分は、残りの油圧ポンプに与えて再設定して配分されたトルクに制限されるように再設定された油圧ポンプの要求流量を出力する第７段階を包含することを特徴とする複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法。
【請求項３】
前記第７段階は、前記油圧ポンプのトルクを設定された最大トルクに制限するように、前記油圧ポンプそれぞれの最大トルクを比例的に減少させて配分することを特徴とする請求項２に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法。
【請求項４】
前記最大トルク設定手段は、エンジン速度を入力され、エンジンの速度設定値と比較し、最大トルク値を修正することができることを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項５】
前記最大トルク設定手段は、予想トルク値を入力され、配分されたトルクの合計の変化率が一定範囲内に存するように、最大トルク値を修正することができることを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項６】
前記最大トルク設定手段は、操作量感知手段から入力信号を受けて、操作量がないものと判断される場合、設定された最大トルク値より低い値に維持し、操作レバーの操作量が感知される場合、一定時間の間、徐々に増加するように最大トルク値を修正することができることを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項７】
前記トルク配分手段は、配分されたそれぞれの油圧ポンプのトルク変化率が一定範囲内に存するようにそれぞれの配分されたトルク値を再設定することができることを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項８】
前記油圧ポンプ圧力感知手段として圧力センサーが用いられることを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【請求項９】
前記最大トルク設定手段は、エンジン速度を複数の段階に設定し、作業速度を調節することができるようにエンジン速度調節段階と連動し、油圧ポンプの最大トルクを設定するエンジン速度設定機能を包含することを特徴とする請求項１に記載の複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びエンジンに連結された複数個の可変容量型油圧ポンプを駆動し、作業装置を駆動させる建設機械において、油圧ポンプの負荷圧力や油圧ポンプの個数に拘らず、設定された全てのトルクの量を使用することができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプのトルク制御システム及び制御方法に関する。
【０００２】
詳述すれば、エンジンにより複数個の可変容量型油圧ポンプを駆動する場合、油圧ポンプの最大負荷時にもエンジンが停止しないようにトルクを予め設定するか、又は燃費や作業速度を考慮し、エンジンの速度及び油圧ポンプの使用トルクを予め設定し、油圧ポンプの総トルク量が予め設定されたトルクを超えないように制御することができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来技術による油圧作業装置用トルクリミッティング制御システム(特許文献１)は、可変容量型油圧ポンプを駆動させるエンジンを備えた作業装置の電気水力学システム(ｅｌｅｃｔｒｏｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ)を制御するための装置において、
可変容量型油圧ポンプ等の要求変位を指示するための油圧ポンプ命令信号を算出する油圧ポンプ変位セッティング装置と、
可変容量型油圧ポンプ等に連結された作動油圧力を検出し、感知された作動油圧力を指示する圧力信号を算出する圧力センサーと、
エンジン速度を感知し、感知されたエンジン速度を指示する実際エンジン速度を算出するエンジン速度センサーと、
油圧ポンプの命令信号及び圧力信号を受信し、それに相応してエンジンに要求されるトルクを演算し、トルク命令信号を算出するためのトルク演算手段と、
トルク命令及びエンジン速度信号を受信し、それに相応してエンジンに関連したトルクの限界を決定し、所定のトルク限界信号を算出するためのトルクリミット手段と、
油圧ポンプ命令信号及びトルクリミット信号を受信し、スケーリング要素を決定し、スケーリング要素に相応して油圧ポンプ命令信号を変え、エンジントルクを制御するためのスケーリング手段を包含する。
【０００４】
前述した油圧作業装置用トルクリミッティング制御システムにおいて、
予想トルクと制限トルクとの比を利用し、容積をスケーリングする場合、変更された容積における油圧ポンプトルクに対する効率と、変更前に予想されるトルクを計算する時の油圧ポンプトルクに対する効率とが相違するので、油圧ポンプのトルク制限は、根本的に誤差が生じるという問題点を持っている。
【０００５】
また、複数の油圧ポンプを制御するに際し、必要に応じて各油圧ポンプの個別的なトルク制限方法上において限界を持っている。
【０００６】
図１に図示の従来技術による機械式可変容量型油圧ポンプのトルク制御装置は、機械式で油圧ポンプのトルクを制限する場合、トルク制限メカニズムが機械的な組み合わせからなっていることにより、単一油圧ポンプに対しても機械的な特性の限界により、全圧力区間に対して設定された最大トルクを使用することができなくなる問題点を抱えている(図１で‘ａ’は機械式トルク制限に対する圧力別容積、‘ｂ’は一定トルク値に対する理想的な圧力別容積を意味する)。
【０００７】
また、複数個の油圧ポンプをクロスセンシング(ｃｒｏｓｓ  ｓｅｎｓｉｎｇ)トルク制御を行う場合、その構造が複雑になり、各油圧ポンプの総トルク量も設定されたトルクを１００％使用できなくなる問題点を有する。
【０００８】
また、建設機械の燃費改善、様々な作業環境に対する建設機械の電子機能具現などのような市場のニーズに応じて電子化が進められており、電子式油圧ポンプの適用が切実に求められている事情である。
【０００９】
エンジンは、急負荷時に燃料噴射の制御が行われる場合にも、それ自体のの遅延特性が発生し、且つ、排気ガスの規制によるブラックスモーク減少のために燃料注入率を制限することによって、エンジントルクの増加も制限できる。
【００１０】
また、エンジン及び油圧ポンプの経年変化などにより、トルクのマッチングに問題が発生することもあり得る。即ち、エンジンの急負荷時に瞬間的にエンジンが停止したり、エンジン速度が過度に減少してしまい、油圧ポンプの出力馬力が減少することもある。また、静的(ｓｔａｔｉｃ)な状態でもトルクのマッチングが取れないと、継続して過度なエンジン回転数の低下が発生することがあり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５，９５１，２５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の実施例は、エンジンに連結された複数個の可変容量型油圧ポンプを駆動させる場合、油圧ポンプの使用トルクの制限時、複数個の可変容量型油圧ポンプの総トルクの量が、予め設定されたトルクとして正確に制限されることができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法に係る。
【００１３】
本発明の実施例は、複数個の可変容量型油圧ポンプが要求するトルクの合計が設定されたトルクより大きいため、各油圧ポンプの吐出流量を減らす場合、各油圧ポンプの要求流量に対して一定の比率に減らすことによって、トルク制限条件下でも使用者意図の通りに操作性を保持することができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法に係る。
【００１４】
本発明の実施例は、複数個の可変容量型油圧ポンプに負荷が発生する条件で、急負荷時、エンジン始動の停止を抑制することによって、作業性を向上し、急負荷時にエンジンの過度な速度低下を防止し、作業速度を保持することができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法に係る。
【００１５】
本発明の実施例は、複数個の可変容量型油圧ポンプの変化率を調節することによって、急作動時にも作業装置に予期せぬ振動の発生を抑制することができるようにした複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法に係る。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システムは、
エンジンと、
エンジンに連結される少なくとも二つ以上の可変容量型油圧ポンプと、
油圧ポンプにそれぞれ連結され、作業装置を駆動させる油圧アクチュエータと、
油圧アクチュエータをそれぞれ駆動させるように操作量に対応して操作信号をそれぞれ発生させる操作レバーと、
操作レバーの操作量を感知し、検出信号を発生させる操作レバー感知手段と、
油圧ポンプの負荷圧力をそれぞれ感知し、検出信号を発生させる油圧ポンプ圧力感知手段と、
エンジンから油圧ポンプに入力される総トルクを設定する最大トルク設定手段と、
操作レバー感知手段から入力される検出信号に対応するように油圧ポンプの容積を演算する要求容積演算手段と、
油圧ポンプ圧力感知手段及び要求容積演算手段からの入力信号によって、油圧ポンプの予想トルクを演算する予想トルク演算手段と、
予想トルク演算手段及び最大トルク設定手段からの入力信号によって、油圧ポンプに発生するトルクの合計が最大トルク設定手段によるトルクに制限されるように、油圧ポンプの許容トルクを比例的に減少せしめ、油圧ポンプのトルクを配分するトルク配分手段と、
トルク配分手段により配分された油圧ポンプのトルク値を入力され、油圧ポンプ圧力感知手段から油圧ポンプの負荷圧力を入力され、油圧ポンプに発生の負荷圧力によって再設定されたトルクが油圧ポンプに発生されるように油圧ポンプの容積を演算する制限容積演算手段と、及び、
制限容積演算手段により演算された容積によって油圧ポンプが作動するように制御信号をレギュレータに出力する出力手段を包含する。
【００１７】
本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法は、
エンジンと、エンジンに連結される複数の可変容量型油圧ポンプと、油圧ポンプに連結された油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを駆動させるように操作信号を発生させる操作レバーと、操作レバーの操作量を感知する感知手段と、油圧ポンプの負荷圧力を感知する圧力感知手段と、トルク選択手段とを包含する複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法において、
操作レバー感知手段から操作レバーの操作量、圧力感知手段から油圧ポンプの負荷圧力、トルク選択手段から選択されたトルク値を入力される第１段階と、
トルク選択手段から選択された選択値に応じて油圧ポンプに入力される総トルクを設定する第２段階と、
操作レバーの操作量に応じて要求される油圧ポンプの要求流量を演算する第３段階と、
油圧ポンプの要求流量及び油圧ポンプの負荷圧力から油圧ポンプの予想トルクを演算する第４段階と、
油圧ポンプの予想トルクの合計と、設定された最大トルクとの大小関係を判断する第５段階と、
第５段階で、油圧ポンプの予想トルクの合計が、設定された最大トルクより小さい場合、油圧ポンプに要求される流量をそのまま出力する第６段階と、及び、
第５段階で、油圧ポンプの予想トルクの合計が、設定された最大トルクより大きい場合、油圧ポンプの負荷圧力条件に応じて油圧ポンプの配分されたトルクに制限されるように再設定された油圧ポンプの要求流量を出力する第７段階を包含する。
【００１８】
望ましい実施例によれば、前述した第７段階は、油圧ポンプのトルクを、設定された最大トルクに制限するように油圧ポンプそれぞれの最大トルクを比例的に減少させて配分させる。
【００１９】
前述した最大トルク設定手段は、エンジンの速度を入力され、エンジンの速度設定値と比較して最大トルク値を修正することができる。
【００２０】
前述した最大トルク設定手段は、予想トルク値の入力を受け、配分されたトルクの合計の変化率が一定範囲内に存するように最大トルク値を修正することができる。
【００２１】
前述した最大トルク設定手段は、操作量感知手段から入力信号を受けて、操作量がないものと判断される場合、設定された最大トルク値より低い値に維持し、操作レバーの操作量が感知される場合、一定時間の間に徐々に増加するように最大トルク値を修正することができる。
【００２２】
前述したトルク配分手段は、配分されたそれぞれの油圧ポンプのトルク変化率が一定範囲内に存するようにそれぞれの配分されたトルク値を再設定することができる。
【００２３】
前述したトルク配分手段は、配分されたそれぞれの油圧ポンプのトルク値が油圧ポンプのトルク使用の上限及び下限の限界値に到達する場合、該当油圧ポンプのトルク値は限界値に設定し、その変動分は、残りの油圧ポンプに与えて再設定することができる。
【００２４】
前述した油圧ポンプ圧力感知手段として圧力センサーが用いられる。
【００２５】
前述した最大トルク設定手段は、エンジン速度を複数段階に設定し、作業速度を調節することができるようにエンジン速度調節段階と連動し、油圧ポンプの最大トルクを設定する。
【発明の効果】
【００２６】
前述したように、本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及びその制御方法は、次のような利点がある。
エンジンに連結された複数個の可変容量型油圧ポンプを駆動させる場合、油圧ポンプの使用トルクを制限時、複数個の油圧ポンプの総トルク量を予め設定されたトルクとして正確に制限することができる。
【００２７】
複数個の油圧ポンプが要求するトルクの合計が、設定されたトルクより大きいため、各油圧ポンプの吐出流量を減らす場合、各油圧ポンプの要求流量に対して一定比率で減らすことにより、トルク制限条件においてでも使用者の意図の通りに操作性を保持することができる。
【００２８】
複数個の油圧ポンプに負荷が発生する条件で、急負荷時、エンジン始動の停止を抑制し、作業性を向上すると共に、急負荷時にエンジンの過度な速度低下を防止し、作業速度を保持することができる。
【００２９】
複数個の油圧ポンプのトルクの変化率を調節することによって、急作動でも作業装置に予期せぬ振動の発生を抑制し、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術による機械式可変容量型油圧ポンプのトルク制限特性を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システムに使用される概略的な油圧回路図である。
【図３】本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システムのブロック図である。
【図４】本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法を示す流れ図である。
【図５】油圧ポンプの圧力及び容積率に対するトルク値の実験値を示すグラフである。
【図６】従来のエンジンスピードセンシングコントロールを最大トルク設定手段に適用したトルク制御システムのブロック図である。
【図７】操作有無に応じる最大トルク設定値の変化を示すブロック図である。
【図８】予想トルクの変化率による最大トルク制限を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて説明するが、これは、本発明が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するために実施し得る程度に詳細に説明するためのものであって、このものに本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するのではない。
【００３２】
図３及び図４に示したように、本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システムは、
エンジン１と、
エンジン１に連結される少なくとも二つ以上の可変容量型油圧ポンプ２、３(以下、油圧ポンプと称する)と、
油圧ポンプ２、３にそれぞれ連結され、作業装置(ブーム、アームなど)を駆動させる油圧アクチュエータ(一例で油圧シリンダをいう)５、６をそれぞれ駆動させるように操作量に対応して操作信号をそれぞれ発生させる操作レバー７、８(ＲＣＶ  ｌｅｖｅｒをいう)と、
操作レバー７、８の操作量を感知し、検出信号を発生させる操作レバー感知手段１２、１３と、
油圧ポンプ２、３の負荷圧力をそれぞれ感知し、検出信号を発生させる油圧ポンプ圧力感知手段９、１０と、
エンジン１から油圧ポンプ２、３に入力される総トルクを設定する最大トルク設定手段１１と、
操作レバー操作量感知手段１２、１３から入力される検出信号に対応するように油圧ポンプ２、３の容積を演算する要求容積演算手段１４、１５と、
油圧ポンプ圧力感知手段９、１０及び要求容積演算手段１４、１５からの入力信号によって、油圧ポンプ２、３の予想されるトルクを演算する予想トルク演算手段１６、１７と、
予想トルク演算手段１６、１７及び最大トルク設定手段１１からの入力信号によって、油圧ポンプ２、３に発生するトルクの合計が最大トルク設定手段１１によるトルクに制限されるように、油圧ポンプ２、３の許容トルクを比例的に減少せしめ、油圧ポンプ２、３のトルクを配分させるトルク配分手段１８と、
トルク配分手段１８により配分された油圧ポンプ２、３のトルク値を入力され、油圧ポンプ圧力感知手段９、１０から油圧ポンプ２、３の負荷圧力を入力され、油圧ポンプ２、３に発生の負荷圧力に応じて再設定されたトルクが油圧ポンプ２、３に発生されるように油圧ポンプ２、３の容積を演算する制限容積演算手段１９、２０と、
制限容積演算手段１９、２０により演算された容積に応じて油圧ポンプ２、３が作動するように制御信号をレギュレータ２３、２４に出力する出力手段２１、２２を包含する。
【００３３】
図中、説明されていない符号２３及び２４は、駆動信号の入力により油圧ポンプ２、３の斜板傾転角をそれぞれ制御するレギュレータであり、符号２５は、パイロット信号圧を供給するパイロットポンプであり、符号２６は、コントローラであり、符号２７及び２８は、操作レバー７、８の操作量に対応して入力されるパイロット信号圧により、油圧ポンプ２、３から油圧アクチュエータ５、６に供給される作動油量及び流れ方向を制御する主制御弁であり、符号３０及び３１は、コントローラ２６からの制御信号によりレギュレータ２３、２４に供給される信号圧力を制御する電磁比例弁である。
【００３４】
図５に示したように、本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法は、
エンジン１と、エンジン１に連結される少なくとも二つ以上の可変容量型油圧ポンプ２、３と、油圧ポンプ２、３に連結された油圧アクチュエータ５、６と、油圧アクチュエータ５、６を駆動させるように操作量に対応して操作信号を発生させる操作レバー７、８と、操作レバー７、８の操作量を感知する感知手段１２、１３と、油圧ポンプ２、３の負荷圧力を感知する圧力感知手段９、１０と、トルク選択手段１１ａとを包含する複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御方法において、
操作レバー操作量感知手段１２、１３から操作レバー７、８の操作量、圧力感知手段９、１０から油圧ポンプ２、３の負荷圧力、トルク選択手段１１ａから選択されたトルク値を入力される第１段階Ｓ１００と、
トルク選択手段１１ａから選択された選択値によって油圧ポンプ２、３に入力される総トルク(Ｔｍａｘ)を設定する第２段階Ｓ２００と、
操作レバー７、８の操作量に応じて要求される油圧ポンプの要求容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２)を演算する第３段階Ｓ３００と、
油圧ポンプ２、３の要求容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２)及び前記油圧ポンプ２、３の負荷圧力から油圧ポンプ２、３の予想トルク(Ｔｅ１、Ｔｅ２)を演算する第４段階Ｓ４００と、
油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ１＋Ｔｅ２)と、設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)との大小関係を判断する第５段階Ｓ５００と、
第５段階Ｓ５００で、油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ１＋Ｔｅ２)が、設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)より小さい場合((Ｔｅ１＋Ｔｅ２)＜(Ｔｍａｘ))、油圧ポンプ２、３に要求される容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２をいう)をそのまま出力する第６段階Ｓ６００と、及び、
第５段階Ｓ５００で、油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ１＋Ｔｅ２)が、設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)より大きい場合((Ｔｅ１＋Ｔｅ２)＞(Ｔｍａｘ))、油圧ポンプ２、３の負荷圧力条件に応じて、油圧ポンプ２、３の配分されたトルクに制限されるように再設定された油圧ポンプ２、３の容積率(Ｄ１、Ｄ２をいう)を出力する第７段階Ｓ７００を包含する。
【００３５】
以下で、本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及び制御方法の使用例を添付図面に基づいて説明する。
図２に示したように、使用者により操作レバー７、８を操作する場合、
パイロットポンプ２５から操作量に対応するパイロット信号圧が主制御弁２７、２８に供給され、内部スプールを切り換えさせる。
【００３６】
これにより、可変容量型油圧ポンプ２、３から吐き出される作動油がコントロール弁２７、２８を経て油圧シリンダ５、６にそれぞれ供給されるので、ブームなどの作業装置を駆動させることが可能となる。
【００３７】
また、操作レバー７、８の操作量に対応するようにパイロットポンプ２５から操作レバー７、８を通過する２次圧力が電磁比例弁３０、３１を経てレギュレータ２３、２４にそれぞれ供給される。これにより油圧ポンプ２、３の斜板傾転角をそれぞれ制御し、吐出流量を最適に制御することができる。
【００３８】
図３ないし図５に示したように、前述した操作レバー操作量感知手段１２、１３から操作レバー７、８の操作量と、油圧ポンプ圧力感知手段９、１０から油圧ポンプ２、３の負荷圧力と、トルク選択手段１１ａから選択された値とを、それぞれ入力される(Ｓ１００参照)。
【００３９】
前述したトルク選択手段１１ａから選択された値によって油圧ポンプ２、３に入力される総トルク(Ｔｍａｘ)を設定する(Ｓ２００参照)。この際、トルク選択手段１１ａは、エンジン速度設定の機能と共に作業速度を設定するために用いられる。
【００４０】
トルク選択手段１１ａから選択された値によってエンジン設定速度をエンジン１に出力し、設定された速度領域にて使用しようとする油圧ポンプ２、３の入力トルクを予め設定された値にコントローラ２６のメモリに貯蔵し、選択された値に対応するトルク値を演算する。
【００４１】
操作レバー操作量感知手段１２、１３から出力される操作レバー７、８の操作量に応じて要求される油圧ポンプ２、３の要求容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２)を演算する(Ｓ３００参照)。
【００４２】
油圧ポンプ２、３の要求容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２)及び油圧ポンプ圧力感知手段９、１０から油圧ポンプ２、３の負荷圧力を入力され、油圧ポンプ２、３にそれぞれ予想されるトルク(Ｔｅ１、Ｔｅ２)を演算する(Ｓ４００参照)。
【００４３】
油圧ポンプ２に予想されるトルク(Ｔｅ１)は、Ｔｅ１＝Ｋ１×Ｐ１×Ｄｒ１であり、油圧ポンプ３に予想されるトルク(Ｔｅ２)は、Ｔｅ２＝Ｋ２×Ｐ２×Ｄｒ２である。
【００４４】
この際、Ｋ１＝ｆｉ(Ｐ、Ｄｒ)(圧力及び容積率に応じたトルク予想常数である)。
即ち、Ｔｅ＝(Ｔｅ１＋Ｔｅ２)である。
【００４５】
Ｔｍａｘは、トルク設定手段１１により設定された最大トルクである。一般にエンジン速度を複数の段階に設定することで作業速度を調節し、エンジン速度調節段階と連動し、油圧ポンプ最大トルクを設定する。
【００４６】
油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)と、設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)との大小関係を判断する(Ｓ５００参照)。
【００４７】
第５段階Ｓ５００で、油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)が設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)より小さい場合((Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)＜(Ｔｍａｘ))、油圧ポンプ２、３に要求される容積率(Ｄｒ１、Ｄｒ２をいう)を出力手段２１、２２によりレギュレータ２３、２４にそのまま出力する(Ｓ６００参照)。
【００４８】
第５段階Ｓ５００で、前記油圧ポンプ２、３の予想トルクの合計(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)が、設定された最大トルクＴｍａｘより大きい場合((Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)＞(Ｔｍａｘ))、油圧ポンプ２、３の負荷圧力条件によって、油圧ポンプ２、３の配分されたトルクに制限されるように再設定された油圧ポンプ２、３の容積率(Ｄ１、Ｄ２をいう)をレギュレータ２３、２４に出力する(Ｓ７００参照)。
【００４９】
Ｓ７００Ａに示したように、油圧ポンプ２、３に対してそれぞれ最大トルクを比例的に減少せしめ、配分する。
【００５０】
油圧ポンプ２に作用する最大入力トルクは、Ｔｍａｘ１＝(Ｔｅ１×Ｔｍａｘ)／Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋ Ｔｅ２)であり、油圧ポンプ３に作用する最大入力トルクは、Ｔｍａｘ２＝(Ｔｅ２×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋ Ｔｅ２)である。
【００５１】
即ち、Ｔｍａｘ＝(Ｔｍａｘ１＋Ｔｍａｘ２)である。
【００５２】
したがって、油圧ポンプ２、３に配分されたトルクの合計(Ｔｍａｘ＝Ｔｍａｘ１＋Ｔｍａｘ２)は、トルク制限値として維持されるので、エンジン１及び油圧ポンプ２、３のトルクマッチングが行われる。
【００５３】
次いで、Ｓ７００Ｂのように、油圧ポンプ２の最大トルク(Ｔｍａｘ１)に対してＰ１値を確認し、公式やテーブルを介して所定容積率(ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ)にして最大トルク(Ｔｍａｘ１)になるものか確認する。この際、テーブルは、圧力及び容積率に対するトルク値を実験的に求めて算出する。
【００５４】
図５に示したように、四つの場合の容積率設定に対する油圧ポンプ２、３入力トルクデータを持っているものと仮定する。Ｔｍａｘ１が定まる場合、当該圧力で３/４及び２/４Ｄｍａｘの容積率におけるトルク値(Ａ、Ｂ)を用いて線形補間し“Ｃ”値の容積率を探す。さらに多様な容積率対するトルク値の実験値を有する場合、計算精度を高めることができる。
【００５５】
三つの可変容量型油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の使用を仮定すると、
油圧ポンプＰ１の予想トルク(Ｔｅ１)は＝(Ｋ１×Ｐ１×Ｄｒ１)であり、油圧ポンプＰ２の予想トルク(Ｔｅ２)は＝(Ｋ２×Ｐ２×Ｄｒ２)であり、油圧ポンプＰ３の予想トルク(Ｔｅ３)は＝(Ｋ３×Ｐ３×Ｄｒ３)である。
【００５６】
即ち、油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の予想トルクの合計(Ｔｅ)は＝(Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)である。
【００５７】
この際、油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３の予想トルクの合計(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)が、設定された最大トルク(Ｔｍａｘ)より大きい((Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)＞（Ｔｍａｘ）)場合には、
油圧ポンプＰ１に作用する最大入力トルクは、Ｔｍａｘ１＝(Ｔｅ１×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)であり、油圧ポンプＰ２に作用する最大入力トルクＴｍａｘ２＝(Ｔｅ２×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)であり、油圧ポンプＰ３に作用する最大入力トルクは、Ｔｍａｘ３＝(Ｔｅ３×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２＋Ｔｅ３)であって、各油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３のトルク設定値を配分することができる。
【００５８】
反面、配分されたトルク値のうち、Ｔｍａｘ１が現在の負荷圧力で最小容積率におけるトルク値より小さい場合、実際に容積率をさらに低くすることができないので、Ｔｍｉｎに固定し、ＴｍａｘからＴｍｉｎ値をマイナスした値をもって残りの油圧ポンプで再びスケーリング(ｓｃａｌｉｎｇ)を行い、トルクを配分する。
【００５９】
また、設定されたＴｍａｘ１が油圧ポンプの機械的な限界仕様以上のものと仮定すると、その限界使用の値に固定し、Ｔｍａｘからその限界値をマイナスした値をもって残りの油圧ポンプでスケーリングを実施し、トルクを配分する。
【００６０】
三つ以上の油圧ポンプを使用する場合、各油圧ポンプごとに制限される総許容トルクがＴｍａｘに比して相対的に小さく、予想トルクの合計がＴｍａｘを超えない場合でも、特定油圧ポンプにトルク制限をしなければならないことが多い。このような場合、各油圧ポンプが許容トルクを超えているか否かを先ず検査し、超えた場合には当該油圧ポンプのトルクを許容トルクに設定し、総トルクから許容トルクをマイナスした値をもって残りの他の油圧ポンプ等にて同じ方法でトルク配分を行うことができる。
【００６１】
前述したように、油圧ポンプのトルク配分を総制限トルクに対して比例的にそれぞれの油圧ポンプに減少させることによって、油圧ポンプの効率に対する変動性が大きくない領域内では使用者意図の通り、それぞれの作業装置の速度が共に比例的に減少することになる。即ち、各作業装置間に相対的な速度の調和が取れるようになっている。
【００６２】
この際、作業装置を同時に操作する場合、操作手段の最大操作量に対して各作業装置間の優先順位を異にしたい場合、操作量に対する油圧ポンプ及びバルブの流量設定量を異ならせて設定する。
【００６３】
例えば、作業装置の優先順位が別途に指定されていない場合、二つの作業装置の操作手段を同時に最大に動かす場合、各作業装置の単独動作時、望ましい最大流量を設定し、各油圧ポンプの最大流量として設定する。
【００６４】
これと反対に、作業装置の優先順位が指定される場合、優先順位の通り一方の操作量に対する流量を相対的に大きくマッピングをしたり、又は他方の流量を小さくする。この場合、本発明の実施例による油圧ポンプのトルク制御方法を適用する場合、トルク制限時に優先順位を考慮したうえでの油圧ポンプの流量吐出が可能となる。
【００６５】
例えば、それぞれの油圧ポンプに指定の作業装置を同時に最大に動かす場合、油圧ポンプ２に連結された作業装置にトルク制限を行う時、油圧ポンプ３に指定の作業装置に比して２倍の流量を設定したい場合、流量設定値を２倍に設定し、次のように演算してトルクを制限することができる。
【００６６】
Ｔｅ１＝Ｋ１×Ｐ１×Ｄｒ１(Ｄｒ１＝２×Ｄｍａｘ)である。
Ｔｅ２＝Ｋ２×Ｐ２×Ｄｒ２(Ｄｒ２＝Ｄｍａｘ)である。
Ｔｅ＝(Ｔｅ１＋ Ｔｅ２)である。
Ｔｍａｘ１＝(Ｔｅ１×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝Ｔｅ１＋Ｔｅ２)であり、
Ｔｍａｘ２＝(Ｔｅ２×Ｔｍａｘ)/Ｔｅ(Ｔｅ＝(Ｔｅ１＋Ｔｅ２))である。
【００６７】
即ち、Ｔｍａｘ１に配分されるトルクは、優先機能を適用する前よりＴｍａｘ２に比して２倍大きい値になり、トルク制限時にも優先機能がそのまま維持されていることがわかる。
【００６８】
このように、油圧ポンプのトルク制限時に制限された流量値をもってバルブ制御器における各作業装置に対するバルブの流量設定、又はそのものによる油圧ポンプの流量設定に対する優先機能を別途に具現することができるように制御する場合、別途の油圧ポンプ制御を修正しなくても、充分に様々な流量制限状態に対してバルブ又は油圧ポンプの要求流量演算だけでも様々優先機能を具現することができる。静的な状態でもエンジンと油圧ポンプとのトルクマッチングを達成することができる。
【００６９】
図６に示したように、従来のエンジンスピードセンシングコントロールａを最大トルク設定手段１１に適用させる場合、エンジン１の外部負荷に対する応答性の差異、又はエンジン１及び油圧ポンプ２、３の経年変化などによるトルクマッチングが取れない場合、エンジン１の急負荷時、初期エンジン速度の低下を防止することができる。
【００７０】
図７に示したように、エンジン１の急負荷時にエンジン１の応答性及び燃料噴射率の制限による過度特性の改善に効果がある。操作レバー７、８の操作がない場合に油圧ポンプ２、３のトルク設定を低くする。反面、操作レバーの操作量感知手段１２、１３により操作レバー７、８の操作が感知される場合、設定されたＴｍａｘ値に徐々に増加させる。操作が感知された以降の操作レバー７、８の操作速度に応じて時定数Ｔ値を可変し、急操作においては大きい減衰効果を確保し、相対的に柔らかい操作に対しては初期応答性を補償することができる。
【００７１】
図８に示したように、予想トルクが急に変動する場合、エンジン１の瞬間速度低下が予想されるので、全体としてＴｍａｘ値をＴｅ値に応じて変化率を調整することによって、油圧ポンプ２、３に入力されるトルク変化率を調整し、瞬間的なエンジン１の速度低下を防止することができる。
【００７２】
即ち、予想されるトルク値及び予想されるトルク変化率に応じて下降し、一定時間を保持した後、上昇し始める時点のトルクの大きさａ、ｃによって制限が入り始まる始点ｂ、ｄ等がそれぞれ違う位置から始まるように、その傾斜も異ならせてトルク変化率を制限すれば、負荷が変動する作業で頻繁に発生するトルク制限による出力の減少効果を最小化することができる。
【００７３】
以上で、本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及び制御方法によれば、提示された油圧ポンプのトルク値に対する増加比率の制限は、エンジンとの瞬間的なトルクマッチングのための総トルクに対する制限はもちろん、各油圧ポンプに配分された作業装置の特性を考慮し、配分されたトルク設定値に対して個別的に適用し、各作業装置の予期せぬ作動に対する安定性の向上を図ることができる。
【００７４】
本発明の実施例による複数の可変容量型油圧ポンプトルク制御システム及び制御方法については述べていないが、エンジンの動力引出装置(ＰＴＯ；
ｐｏｗｅｒ  ｔａｋｅ  ｏｆｆ)で作用する他の付加的な装置によるトルク負荷が推定可能であるか、測定される場合、最大トルク設定手段で設定されたトルク値から差し引きし、エンジンとの完全なトルクマッチングが取れるようにすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１          エンジン
２、３      可変容量型油圧ポンプ
５、６      油圧アクチュエータ
７          操作レバー(ＲＣＶ  ｌｅｖｅｒ)
９、１０    油圧ポンプ圧力感知手段
１１        最大トルク設定手段
１２、１３  操作レバー操作量感知手段
１４、１５  要求容積演算手段
１６、１７  予想トルク演算手段
１８        トルク配分手段
１９、２０  容積演算手段
２１、２２  出力手段
２３、２４  レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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