(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主油圧ポンプと、この主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段と、上記主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁と、この流量制御弁の作動を制御する操作手段と、上記リリーフ圧を増圧させるように上記リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能な制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
上記主油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号を出力可能にさせる処理をおこなう処理手段を含むことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
上記回転数検出手段が、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサから成り、
手動操作に応じて上記リリーフ圧の増圧を指令するオン・オフスイッチを備えるとともに、
上記制御装置の上記処理手段が、
上記回転数センサから出力される回転数信号の値が上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含み、
上記制御装置は、上記オン・オフスイッチから上記リリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されている状態にあって、しかも上記信号生成部から駆動信号が出力されているときに上記制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
上記操作手段が手動操作される操作レバーを有するとともに、上記オン・オフスイッチが上記操作レバーの握り部に設けられるレバートップスイッチであることを特徴とする請求項２記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
上記操作手段が操作状態にあるかどうか検出する操作状態検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記操作状態検出手段から出力される信号に応じて、上記リリーフ圧の増圧を実行させる実行信号、及びこの実行信号に伴って実施される上記リリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号のうちのいずれかを選択的に出力する選択手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項５】
上記操作状態検出手段が、上記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段であるとともに、
上記制御装置の上記選択手段が、
上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記リリーフ圧の増圧を実行させる時限に相当する第１のしきい値との関係、及び上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記第１のしきい値よりも大きい値のしきい値であるとともに、上記リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相当する第２のしきい値との関係があらかじめ設定され、上記操作量が上記第１のしきい値を越えたときに上記実行信号を出力し、上記操作量が上記第２のしきい値を越えたときに上記抑制信号に対応する取消指令信号を出力する信号生成部であることを特徴とする請求項４記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項６】
目標回転数を指示する目標回転数指示手段を備えるとともに、上記制御装置が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にさせる処理をおこなう別の処理手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項７】
上記制御装置の別の処理手段が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含むことを特徴とする請求項６記載の建設機械の油圧駆動装置。
【請求項８】
当該建設機械が油圧ショベルから成ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の建設機械の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧駆動装置に係り、特に主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段とを備えた建設機械の油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の建設機械の油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図、図８は図７に示す従来例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【０００３】
この従来の油圧駆動装置は、図７に示すように、主油圧ポンプ３１と、この主油圧ポンプ３１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁３２と、この可変リリーフ弁３２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁４１とを備えている。この電磁弁４１はパイロット油圧ポンプ４０に連絡され、パイロット油圧ポンプ４０から吐出される圧油を選択的に可変リリーフ弁３２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【０００４】
また、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータ、例えば油圧シリンダ３３、油圧モータ３４等と、主油圧ポンプ３１から上述の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁を含む主コントロール弁回路３５と、この主コントロール弁回路３５の流量制御弁の作動を制御する操作手段、例えば油圧パイロット弁３６等と、これらの操作手段が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えば油圧パイロット弁３６等が操作されたときに圧力信号を出力する圧力スイッチ３９とを備えている。
【０００５】
さらに、油圧パイロット弁３６の操作レバー３７の握り部には、押圧動作に応じてオン・オフ信号を出力するレバートップスイッチ３８が備えられている。上述した圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８から出力される信号は、図８に示すアンド回路４３を内蔵する制御装置、すなわちコントローラ４２に入力される。図８に示されるように、アンド回路４３を有するコントローラ４２は、圧力スイッチ３９とレバートップスイッチ３８の双方からの信号を入力したとき、上述した可変リリーフ弁３２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁４１を作動させる制御信号Ｙを出力する。
【０００６】
この従来技術にあっては、例えば油圧パイロット弁３６等を操作して油圧シリンダ３３等を作動させ、所望の作業を実施させている状態において、レバートップスイッチ３８を操作すると、図８に示すように、油圧パイロット弁３６等の操作に伴って圧力スイッチ３９から信号値「１」が出力されている状態において、レバートップスイッチ３８から信号値「１」が出力されることから、コントローラ４２のアンド回路４３から電磁弁４１に制御信号Ｙが出力される。これにより、図７に示す電磁弁４１が同図７の上段位置に切換えられ、油圧パイロットポンプ４０から吐出されるパイロット圧が、可変リリーフ弁３２のばね室に与えられる。これにより、可変リリーフ弁３２はリリーフ圧を増圧させるように作動する。したがって、主油圧ポンプ３１の吐出圧は、それまでに比べて高くなる。
【０００７】
また、このような状態から、すなわち、油圧パイロット弁３６等の操作状態を維持したまま、レバートップスイッチ３８の操作を解除すると、図８に示すように、レバートップスイッチ３８の信号値が「０」になり、これによりアンド回路４３から制御信号Ｙが出力されなくなる。これに伴って、図７に示す電磁弁４１は、ばねの力により同図７の下段位置に切換えられ、可変リリーフ弁３２のばね室が、この電磁弁４１を介してタンクに連通する。これにより、上述のようにリリーフ圧を高く設定した可変リリーフ弁３２は、リリーフ圧を低くするように作動する。これに伴って、主油圧ポンプ３１の吐出圧が上述の場合に比べて低くなるように変化する。
【０００８】
なお、上述した従来技術が適用される建設機械の一例として、例えば吊荷作業、掘削作業、ならし作業を実施する油圧ショベルを考えると、この油圧ショベルで実施される作業のうち一般的に吊荷作業は、特に大きなパワーを必要とするので増圧させることが好ましく、土砂を掘削する通常の掘削作業、すなわち堅い地盤等を掘削する大きなパワーを要する重掘削作業を除く掘削作業とか、地面を平坦にならす軽負荷のならし作業の場合には、本来、増圧させない方が好ましい。
【０００９】
これらの図７，８に示す従来技術に相当するものは、特開平８−６０７０４号公報に示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、増圧を必要とする作業時には、油圧パイロット弁３６等を操作している状態でレバートップスイッチ３８を手動操作すれば可変リリーフ弁３２の設定リリーフ圧を上昇させ、これにより主油圧ポンプ３１の最大可能吐出圧を高めることができる。しかしながら、この従来技術では主油圧ポンプ３１、油圧パイロットポンプ４０を駆動する図示されないエンジンの回転数と、リリーフ圧の昇圧（増圧）動作との関係が考慮されていない。
【００１１】
したがって、例えばエンジン回転数が、主油圧ポンプ３１から最小流量を吐出させるアイドル回転数程度の低い回転数であるときに、油圧パイロット弁３６等を操作して、同時にレバートップスイッチ３８を押圧操作することが起こり得る。このような場合にも、可変リリーフ弁３２の設定リリーフ圧が上昇し、主油圧ポンプ３１の吐出圧が高く変化するが、このとき、エンジンの出力トルクよりも、すなわち主油圧ポンプ３１等の入力軸を回転させようとする力よりも、主油圧ポンプ３１の入力トルク等、すなわちエンジンによって主油圧ポンプ３１等の入力軸等が回されまいと抵抗する力の方が大きくなり、これによってエンストを生じてしまう懸念がある。
【００１２】
このようなエンストを生じると、所望の増圧を要する作業は中断してしまう。したがって、その所望の増圧を要する作業を再開させるためには、エンジンを再起動させ、そのエンジン回転数を十分に上昇させた後に、再び油圧パイロット弁３６等の操作とレバートップスイッチ３８の押圧操作とが必要となる。
【００１３】
すなわち、従来技術にあっては、エンストを生じる懸念があり、エンストを生じたときには作業能率の低下を招くとともに、当該建設機械のオペレータに煩わしい操作が要求され、操作性が低下する問題がある。
【００１４】
本発明は、上記した従来技術における実状に鑑みてなされたもので、その目的は、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を増圧可能なリリーフ圧変更手段を備えたものにあって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができる建設機械の油圧駆動装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプの吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁と、この可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段と、上記主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する流量制御弁と、この流量制御弁の作動を制御する操作手段と、上記リリーフ圧を増圧させるように上記リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能な制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
上記主油圧ポンプを駆動するエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号を出力可能にさせる処理をおこなう処理手段を含む構成にしてある。
【００１６】
このように構成した請求項１に係る発明にあっては、エンジン回転数検出手段で検出されるエンジン回転数の高低に応じて、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧の増圧が実施されるかどうか決定される。
【００１７】
すなわち、制御装置に含まれる処理手段は、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、アイドル回転数よりも高い回転数であって、作業機を動かし得る流量を主油圧ポンプから吐出される回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときには、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させるようにリリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力可能にさせる処理をおこなうが、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、例えばアイドル回転数付近の低い回転数である場合には、上述した制御信号、すなわちリリーフ圧変更手段を作動させる制御信号を出力不能にさせる処理をおこなう。
【００１８】
制御装置に入力されるエンジン回転数が上述した所定回転数以上にあっては、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがってエンストを防止することができる。また、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数に至らない低い回転数のときには、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させることがないので、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがって、この場合にも確実にエンストを防止することができる。
【００１９】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、上記回転数検出手段が、上記エンジンの実回転数を検出する回転数センサから成り、  手動操作に応じて上記リリーフ圧の増圧を指令するオン・オフスイッチを備えるとともに、
上記制御装置の上記処理手段が、
上記回転数センサから出力される回転数信号の値が上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含み、上記制御装置は、上記オン・オフスイッチから上記リリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されている状態にあって、しかも上記信号生成部から駆動信号が出力されているときに上記制御信号を出力する構成にしてある。
【００２０】
このように構成した請求項２に係る発明にあっても、信号生成部は、当該制御装置に入力されるエンジン回転数が、所定回転数以上のときには、制御信号の出力を可能にする駆動信号を出力する。したがって、この状態にあるときに、オン・オフスイッチからリリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されると、制御装置からリリーフ圧変更手段に、可変リリーフ弁のリリーフ圧を増圧させるように当該リリーフ圧変更手段を作動させる制御信号が出力される。
【００２１】
また、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数に至らない場合とか、エンジン回転数が所定回転数以上であっても、オン・オフスイッチからリリーフ圧の増圧を指令する信号が出力されていないときには、制御装置から制御信号が出力されない。
【００２２】
したがって、リリーフ圧の増圧が実施されるのは、エンジン回転数が所定回転数以上であり、このときには、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、このためエンストを防止できる。
【００２３】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、上記操作手段が手動操作される操作レバーを有するとともに、上記オン・オフスイッチが上記操作レバーの握り部に設けられるレバートップスイッチから成る構成にしてある。
【００２４】
このように構成した請求項３に係る発明にあっては、エンジン回転数が所定回転数以上のときに、操作レバーの握り部のレバートップスイッチを押圧操作すればリリーフ圧の増圧をおこなわせることができる。
【００２５】
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記操作手段が操作状態にあるかどうか検出する操作状態検出手段を備えるとともに、
上記制御装置が、
上記操作状態検出手段から出力される信号に応じて、上記リリーフ圧の増圧を実行させる実行信号、及びこの実行信号に伴って実施される上記リリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号のうちのいずれかを選択的に出力する選択手段を含む構成にしてある。
【００２６】
このように構成した請求項４に係る発明にあっては、操作状態検出手段から操作手段が操作状態にある旨の信号が出力されているときに、選択手段からリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号が出力される。したがって、このように選択手段から実行信号が出力されている状態にあって、制御装置から入力されるエンジン回転数が所定回転数以上であると、制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、リリーフ圧の増圧が実施される。
【００２７】
また、選択手段からリリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号が出力された場合には、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上であっても、制御装置から制御信号が出力されずリリーフ圧の増圧は実施されない。
【００２８】
すなわち、リリーフ圧の増圧は、常にエンジンが所定回転数以上であって、操作手段が操作されたときに実施され、このときには、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００２９】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、上記操作状態検出手段が、上記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段であるとともに、
上記制御装置の上記選択手段が、
上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記リリーフ圧の増圧を実行させる時限に相当する第１のしきい値との関係、及び上記操作量検出手段で検出される操作量と、上記第１のしきい値よりも大きい値のしきい値であるとともに、上記リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相当する第２のしきい値との関係があらかじめ設定され、上記操作量が上記第１のしきい値を越えたときに上記実行信号を出力し、上記操作量が上記第２のしきい値を越えたときに上記抑制信号に対応する取消指令信号を出力する信号生成部から成る構成にしてある。
【００３０】
このように構成した請求項５に係る発明にあっては、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定の回転数以上である状態において、操作手段が操作されて、この操作手段の操作量が第１のしきい値を越える操作量となると、信号生成部からリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号が出力され、制御装置からリリーフ圧変更手段に制御信号が出力され、リリーフ圧の増圧が実施される。
【００３１】
また、上述のように制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上である状態において、操作手段が操作されて、この操作手段の操作量が第２のしきい値を越える操作量となると、信号生成部からリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号が出力され、これにより制御装置から制御信号が出力されなくなり、リリーフ圧の増圧が停止され、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧は所定の低い値となる。
【００３２】
この請求項５に係る発明にあっても、リリーフ圧の増圧は、エンジンが所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３３】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、目標回転数を指示する目標回転数指示手段を備えるとともに、上記制御装置が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、所定の最小流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数であるアイドル回転数よりも高い回転数であって、上記油圧アクチュエータを介して作動する作業機を動かし得る流量を上記主油圧ポンプから吐出させる回転数の近傍で、しかもその回転数よりも低い回転数である所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にさせる処理をおこなう別の処理手段を含む構成にしてある。
【００３４】
このように構成した請求項６に係る発明にあっては、制御装置に入力されるエンジン回転数が所定回転数以上である状態において、目標回転数指示手段が操作されて、この目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が所定回転数以上のときには、別の処理手段が作動してこの目標回転数指示手段の操作に応じても、制御信号の出力を可能にさせる処理が実施される。
【００３５】
この請求項６に係る発明でも、リリーフ圧の増圧は、エンジンの回転数がエンジン目標回転数に等しくなる所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３６】
また、本願の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の発明において、上記制御装置の別の処理手段が、
上記目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が、上記所定回転数以上のときに、上記制御信号の出力を可能にする駆動信号を生成させる信号生成部を含む構成にしてある。
【００３７】
このように構成した請求項７に係る発明にあっては、目標回転数指示手段が操作されて、この目標回転数指示手段から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数が所定回転数以上のときには、信号生成部から制御信号の出力を可能にさせる駆動信号が出力される。
【００３８】
この請求項７に係る発明でも、リリーフ圧の増圧は、エンジンの回転数がエンジン目標回転数に等しくなる所定回転数以上のときに実施され、このときにはポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持できる。
【００３９】
また、本願の請求項８に係る発明、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、当該建設機械が油圧ショベルから成る構成にしてある。
【００４０】
このように構成した請求項８に係る発明にあっては、当該油圧ショベルで実施される作業には、増圧が好ましい吊荷作業等が含まれるので、有効に適用できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建設機械の油圧駆動装置の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の請求項１，２，３，８に相当する第１実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００４２】
図１に示す第１実施形態は、例えば油圧ショベルに適用させてあり、主油圧ポンプ１と、この主油圧ポンプ１の吐出圧の最大値を規定するリリーフ圧を設定する可変リリーフ弁２と、この可変リリーフ弁２で設定されるリリーフ圧を変更可能なリリーフ圧変更手段、例えば電磁弁１２とを備えている。この電磁弁１２はパイロット油圧ポンプ１１に連絡され、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧を選択的に可変リリーフ弁２のばね室に供給し、これによって可変リリーフ弁２のリリーフ圧を変更可能になっている。
【００４３】
また、主油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する複数の油圧アクチュエータ、例えばブームシリンダ３、アームシリンダ４と、主油圧ポンプ１からブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれに供給される圧油の流れを制御するブーム用流量制御弁５の作動を制御するブーム用操作手段、例えばブーム用パイロット弁７、アーム用流量制御弁６の作動を制御するアーム用操作手段、例えばアーム用パイロット弁８とを備えている。
【００４４】
また、主油圧ポンプ１及びパイロット油圧ポンプ１１を駆動するエンジン２０と、このエンジン２０の回転数、例えば実回転数を検出する回転数センサ２１と、手動操作に応じて可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧を指令するオン・オフスイッチ、例えばブーム用パイロット弁７の操作レバーの握り部に設けられるレバートップスイッチ２２と、上述した回転数センサ２１から出力される回転数信号、及びレバートップスイッチ２２から出力されるオン信号に応じて、可変リリーフ弁２のリリーフ圧を増圧させるように電磁弁１２を作動させる制御信号Ｙを出力可能な制御装置１３とを備えている。
【００４５】
上述した制御装置１３は、図２に示すように、回転数センサ２１から出力される回転数信号の値が所定回転数ｎ以上のときに、すなわちエンジン回転数Ｎが、所定の最小流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数であるアイドル回転数ｉよりも高い回転数であって、ブームシリンダ３を介して作動する作業機である図示しないブームを動かし得る流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数ｒの近傍で、しかもその回転数ｒよりも低い所定回転数ｎ以上の時に、制御信号Ｙの出力を可能にする駆動信号Ａを生成させる信号生成部２３と、この信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されたとき閉じるスイッチ部２４と、このスイッチ部２４が閉じられた状態にあって、レバートップスイッチ２２からオン信号が出力されたとき、電磁弁１２に制御信号Ｙを出力する出力部２５とを備えている。
【００４６】
上述した制御装置１３に含まれる信号生成部２３とスイッチ部２４とは、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数が所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙを出力可能にさせる処理をおこなう処理手段を構成している。
【００４７】
このように構成した第１実施形態の動作は、以下のとおりである。
例えば、エンジン２０を起動して主油圧ポンプ１及びパイロット油圧ポンプ１１を駆動させた状態であるものの、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎに至らないときは、図２に示す制御装置１３の信号生成部１３からオン信号すなわち駆動信号Ａが出力されず、スイッチ部２４は開かれた状態に保たれる。したがって、このときにブーム用パイロット弁７のレバートップスイッチ２２を押圧操作しても出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力されることはない。
【００４８】
また、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上になると、同図２に示すように信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイツチ部２４は閉じられる。この状態であっても、ブーム用パイロット弁７のレバートッブスイッチ２２が押圧操作されなければ、出力部２５から電磁弁Ｙが出力されることはない。
【００４９】
このように、制御装置１３の出力部２５から制御信号Ｙが出力されない状態では、図１に示す電磁弁１２が同図に示すような下段位置に保たれ、可変リリーフ弁２のばね室はタンクに連通する。したがって、可変リリーフ弁２のリリーフ圧は所定の低い圧力に保たれ、主油圧ポンプ１の吐出圧も比較的低い圧力となる。このような状態にあっては、比較的やわらかい土砂などを掘削する通常の掘削作業、地面を平坦にならすならし作業などを有効に実施させることができる。
【００５０】
そして例えば、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上で、同図２に示すように信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイッチ部２４が閉じられている状態にあって、ブーム用パイロット弁７のレバートップスイッチ２２を押圧操作すると、出力部２５から制御信号Ｙが電磁弁１２に出力される。これにより、図１に示す電磁弁１２は上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ１１から吐出されるパイロット圧が可変リリーフ弁２のばね室に供給され、当該可変リリーフ弁２のリリーフ圧が増圧される。これに伴って主油圧ポンプ１の吐出圧が高い圧力となるように変化する。このような状態にあっては、パワーを要する堅い地盤を掘削する重掘削作業とか、吊荷作業などを有効に実施させることができる。
【００５１】
なお、上述の各操作に際しては、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８を適宜操作することによりブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６が切換えられ、主油圧ポンプ１から吐出される圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、これらのブームシリンダ３、アームシリンダ４が駆動し、図示しない作業機すなわちブーム、アームが回動して所望の作業をおこなうことができる。
【００５２】
このように構成した第１実施形態では、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧が実施されるときは、エンジン回転数Ｎがアイドル回転数ｉよりも十分に大きい所定回転数ｎ以上の場合に限られるので、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、したがって、エンストを防止できる。
【００５３】
なお、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧が実施されないときは、上述のように、エンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上であってレバートップスイッチ２２が押圧操作されない場合、あるいは、エンジン回転数Ｎが所定回転数ｎに至らない場合であるが、このような場合には主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低く抑えられ、これによりポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、このような場合にも確実にエンストを防止することができる。
【００５４】
すなわち、この第１実施形態では、可変リリーフ弁２で設定されるリリーフ圧を増圧可能な電磁弁１２を備えたものにあつて、上述のようにポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持することができ、これによりエンストを防止でき、したがってこのようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な操作性を確保することができる。
【００５５】
図３は本発明の請求項１，４，５，８に相当する第２実施形態を示す油圧回路図、図４は図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００５６】
この第２実施形態も例えば油圧ショベルに適用されるものであるが、特に、ブーム用パイロット弁７、アーム用パイロット弁８が操作状態にあるかどうかを検出する操作状態検出手段、例えばブームシリンダ３を伸長（ブーム上げ）させるようにブーム用流量制御弁５を作動させるときのブーム用パイロット弁７の操作量を検出し、圧力信号Ｐａを出力するブーム用圧力センサ９と、アームシリンダ４を伸長（アームクラウド）させるようにアーム用流量制御弁６を作動させるときのアーム用パイロット弁８の操作量を検出し、圧力信号Ｐｂを出力するアーム用圧力センサ１０とを備えている。
【００５７】
さらに、制御装置１３は、前述した信号生成部２３、スイッチ部２４、出力部２５の他に、ブーム用パイロット弁７の操作量、すなわち圧力センサ９が出力される圧力信号Ｐａの値と、リリーフ圧の増圧を実行する時限に相応する第１のしきい値ＰＡＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐａの値が第１のしきい値ＰＡＯを越えたときに、増圧指令信号すなわちオン信号を出力する第１信号生成部１４と、アーム用パイロット弁８の操作量、すなわち圧力センサ１０から出力される圧力信号Ｐｂの値と、第１のしきい値ＰＡＯよりも大きい値のしきい値であって、リリーフ圧の増圧を取り消す時限に相応する第２のしきい値ＰＢＯとの関係が設定され、圧力信号Ｐｂの値が第２のしきい値ＰＢＯを越えたときに、リリーフ圧の増圧を抑制する抑制信号、例えばリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号、すなわちオフ信号を出力する第２信号生成部１５とを備えている。
【００５８】
上述した第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯは、例えばならし作業時に経験的に実施されるブーム用パイロット弁７の操作量よりも、わずかに大きい操作量に相当する圧力センサ９の信号値に設定してある。また、上述した第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯは、例えば吊荷作業時に経験的に実施されるアーム用パイロット弁８の操作量よりもわずかに大きい操作量に相応する圧力センサ１０の信号値に設定してある。掘削作業時には、ブーム用パイロット弁７及びアーム用パイロット弁８の操作量が大きくなることから、ブーム用パイロット弁７の操作量に相応する圧力センサ９の信号値も、第１のしきい値ＰＡＯを越える大きな値となり、また、アーム用パイロット弁８の操作量に相応する圧力センサ１０の信号値も、第２のしきい値ＰＢＯを越える大きな値となることが経験的に知られている。
【００５９】
また、同図４に示す制御装置１３は、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号が出力されたときに駆動信号を出力するアンド回路１６を備えている。このアンド回路１６は上述したスイッチ部２４に接続させてある。
【００６０】
上述した第１信号生成部１４、第２信号生成部１５、及びアンド回路１６は、圧力センサ９，１０から出力される信号に応じて、可変リリーフ弁２のリリーフ圧の増圧を実行させる実行信号、及びこの実行信号に伴って実施されるリリーフ圧の増圧を取り消す取消指令信号のうちのいずれかを選択的に出力する選択手段を構成している。
【００６１】
その他の構成は、前述した第１実施形態における構成と同等である。
【００６２】
このように構成した第２実施形態における動作は以下のとおりである。
例えば、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを収縮させるような動作のときは、ブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０からの信号は出力されない。これに伴って第１信号生成部１４からアンド回路１６にオフ信号が出力され、アンド回路１６から駆動信号は出力されない。また、アームシリンダ４のみを伸長させる動作のときはアーム用パイロット弁８の操作量に応じて圧力センサ１０から信号が出力され、その信号値が第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯよりも小さい値であるときはオン信号がアンド回路１６に出力されるものの、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力されるので、アンド回路１６から駆動信号は出力されない。
【００６３】
上述のようにアンド回路１６から駆動信号が出力されていない状態にあっては、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上で信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されスイッチ部２４が閉じられていても、出力部２５にアンド回路１６からの駆動信号が与えられることがなく、したがって出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力されない。このような場合には、図３に示す電磁弁１２が同図３の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。したがって、主油圧ポンプ１の吐出圧が比較的低い値となる。
【００６４】
また、例えば吊荷作業の実施に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を操作すると、その操作量は上述したように掘削作業における操作量よりも小さいことが経験上知られている。その結果、圧力センサ９から出力される信号Ｐａの値は、第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越え、また、圧力センサ１０から出力される信号Ｐｂの値は、第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯに至らない程度の値に保たれる。このため、第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力され、このアンド回路１６から駆動信号が出力される。
【００６５】
このように、アンド回路１６から駆動信号が出力されている状態にあって、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎに至らず信号生成部２３から駆動信号Ａが出力されていないときには、スイッチ部２４が開かれた状態にあり、したがって、アンド回路１６から出力された駆動信号は出力部２５に供給されず、この出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙは出力されない。このときは電磁弁１２は図３の下段位置に保たれ、前述のように可変リリーフ弁２のリリーフ圧は所定の低い圧力に保たれ、主油圧ポンプ１の吐出圧は比較的低く保たれる。
【００６６】
そして、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上になると信号生成部２３から駆動信号Ａが出力され、スイッチ部２４が閉じられ、アンド回路１６から出力された駆動信号は出力部２５に供給され、この出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力される。したがって、電磁弁１２は図３の上段位置に切換えられ、パイロット油圧ポンプ１１のパイロット圧が可変リリーフ弁２のばね室に供給され、この可変リリーフ弁２のリリーフ圧は増圧され主油圧ポンプ１の吐出圧は高い圧力に変化する。この高い圧力の圧油が主油圧ポンプ１から、ブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６に供給され、ブームシリンダ３、アームシリンダ４の駆動を介して所望の吊荷作業を実施することができる。
【００６７】
なお、ブームシリンダ３のみを伸長させるような動作（ブーム上げ単独操作）の場合であって、ブーム用パイロット弁７の操作量が大きく、その結果、圧力センサ９から出力される圧力信号Ｐａの値が第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越えるときも、上述と同様に第１信号生成部１４、第２信号生成部１５の双方からオン信号がアンド回路１６に出力され、このアンド回路１６から駆動信号が出力される。この場合にも、回転数センサ２１によって検出されるエンジン回転数Ｎが、所定回転数ｎ以上になるとスイッチ部２４が閉じられ、出力部２５から電磁弁１２に制御信号Ｙが出力される。したがって、この場合にもリリーフ圧の増圧が実施され、主油圧ポンプ１の吐出圧は高い圧力に変化する。
【００６８】
また、例えばブームを動かさず、あるいはせいぜい微操作するにとどめた状態で、主にアームとバケットを操作して地面を平坦にならすならし作業の実施に際し、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるように操作するときは、ブームシリンダ３の操作量が小さく、したがって、圧力センサ９で検出される信号値が小さい。このときは、その信号値が第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯに至らず、第１信号生成部１４からオフ信号がアンド回路１６に出力される。この場合には、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎの高低にかかわらず、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、出力部２５から制御信号Ｙが出力されない。
【００６９】
したがって、図３に示す電磁弁１２が同図３の下段位置に保たれ、可変リリーフ弁１２のばね室はタンクに連通し、リリーフ圧が比較的低い値に保たれる。この比較的低い圧力の圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、所望のならし作業を実施することができる。
【００７０】
また例えば、比較的軟らかい土砂の掘削をおこなう通常の掘削作業に際し、ブームシリンダ３、アームシリンダ４のそれぞれを伸長させるために、ブーム用パイロット弁７とアーム用パイロット弁８の双方を大きく操作すると、その大きな操作量がブーム用圧力センサ９、アーム用圧力センサ１０で検出され、これらの信号値も大きな値となる。すなわち、ブーム用圧力センサ９から出力される信号値は、図４に示す第１信号生成部１４の第１のしきい値ＰＡＯを越える値となり、アーム用圧力センサ１０から出力される信号値は、同図４に示す第２信号生成部１５の第２のしきい値ＰＢＯを越える値となる。このため第２信号生成部１５からオフ信号がアンド回路１６に出力される。この場合には、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎの高低にかかわらず、アンド回路１６から駆動信号が出力されず、出力部２５から制御信号Ｙが出力されない。
【００７１】
したがって、ならし作業の場合と同様に、リリーフ圧が比較的低く保たれ、主油圧ポンプ１から比較的低い圧力の圧油がブーム用流量制御弁５、アーム用流量制御弁６を介してブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給され、燃費を抑えた通常の掘削作業を実施することができる。
【００７２】
このように構成した第２実施形態では、吊荷作業時にはリリーフ圧を増圧させ、大きなパワーを要するこの吊荷作業を実施でき、通常の掘削作業時にはリリーフ圧の増圧を取り消して、燃費を抑えながらこの通常の掘削作業を実施でき、また、ならし作業時にはリリーフ圧を増圧させないで、このならし作業を実施できる。
【００７３】
特に、作業頻度が高い通常の掘削作業時に、主油圧ポンプ１から過大な吐出圧をブームシリンダ３、アームシリンダ４に供給することなく、所望の通常掘削作業を実施できるので、当該油圧ショベルに備えられる油圧回路に含まれる油圧機器の各部が高圧にさらされる頻度を低減でき、当該油圧駆動装置の耐久性を向上させることができる。
【００７４】
また、吊荷作業等におけるリリーフ圧の増圧は、回転数センサ２１で検出されるエンジン回転数Ｎが所定回転数ｎ以上のときにだけ実施されるので、この第２実施形態にあっても、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、これによりエンストを防止でき、したがって、このようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な操作性を確保することができる。
【００７５】
図５は本発明の請求項１，４，５，６，７，８に相当する第３実施形態を示す油圧回路図、図６は図５に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【００７６】
この第３実施形態は、特に、目標回転数を指示し指示信号Ｖを出力する目標回転数指示手段２６を備えるとともに、制御装置１３が、指示信号Ｖの値とエンジン目標回転数Ｎ0との関係、すなわち指示信号Ｖの値の増加に伴って直線的に増加するエンジン目標回転数Ｎ0の関係が設定され、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖの値に相当するエンジン目標回転数Ｎ0を出力する関数設定部２７と、この関数設定部２７から出力されるエンジン目標回転数Ｎ0が、アイドル回転数ｉよりも高い回転数であって、作業機であるブーム、アームを動かし得る流量を主油圧ポンプ１から吐出させる回転数ｒの近傍で、しかもその回転数ｒよりも低い回転数である所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙの出力を可能にする駆動信号Ｂを生成させる信号生成部２８とを備えている。この信号生成部２８から出力された駆動信号Ｂは、信号生成部２３から出力される駆動信号Ａと同様に、スイッチ部２４に、このスイッチ部２４を開閉する信号として与えられる。
【００７７】
上述した信号生成部２８、及びスイッチ部２４は、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖに相当するエンジン目標回転数Ｎ0が、所定回転数ｎ以上のときに、制御信号Ｙの出力を可能にさせる処理をおこなう別の処理手段を構成している。
その他の構成は、前述した第２実施形態と例えば同等に構成してある。
【００７８】
このように構成した第３実施形態では、上述した第２実施形態と同様の作用効果を奏する他、目標回転数指示手段２６が操作されて、この目標回転数指示手段２６から出力される指示信号に相当するエンジン目標回転数Ｎ0が所定回転数ｎ以上であるときには、スイツチ部２４が閉じられて、リリーフ圧の増圧が可能になり前述した吊荷作業等のパワーを要する作業を実施できる。
【００７９】
なお、図６では図示を省略してあるが、目標回転数指示手段２６から出力される指示信号Ｖに基づいて制御装置１３で適宜の処理がなされ、この制御装置１３からエンジン１の燃料噴射装置に制御信号が出力され、上述の指示信号Ｖに相当するエンジン目標回転数Ｎ0に等しくなるようにエンジン２０の回転数が制御される。すなわち、目標回転数指示手段２６で指示した目標回転数Ｎ0になるようにエンジン２０の回転数Ｎが制御される構成になっている。
【００８０】
このように構成した第３実施形態は、前述した第２実施形態と同様の作用効果を奏する他、特に、目標回転数指示手段２６で指示したエンジン目標回転数Ｎ0が所定回転数ｎ以上のときには、エンジン２０の回転数Ｎも所定回転数ｎ以上となり、この状態のときにはスイッチ部２４が閉じられて、リリーフ圧の増圧が可能となり、パワーを要する吊荷作業等を実施することができる。
【００８１】
すなわち、この第３実施形態にあって、目標回転数指示手段２６の操作を介してリリーフ圧の増圧を実施するときは、エンジン２０の回転数Ｎが所定回転数ｎ以上のときであり、その結果、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、これによりエンストを防止できる。したがって、このようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、良好な作業性を確保することができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の各請求項に係る発明によれば、可変リリーフ弁で設定されるリリーフ圧を増圧可能なリリーフ圧変更手段を備えたものにあって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えないように維持でき、したがって、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを越えることにより生じるエンストを防止でき、従来のようなエンストに伴う作業能率の低下を防止できるとともに、従来に比べて良好な作業性を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の油圧駆動装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。
【図４】図３に示す第２実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。
【図６】図５に示す第３実施形態に備えられる制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の建設機械の油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図である。
【図８】図７に示す従来例に備えられるリリーフ圧の昇圧系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    主油圧ポンプ
２    可変リリーフ弁
３    ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
４    アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５    ブーム用流量制御弁
６    アーム用流量制御弁
７    ブーム用パイロット弁（ブーム用操作手段）
８    アーム用パイロット弁（アーム用操作手段）
９    ブーム用圧力センサ（ブーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１０  アーム用圧力センサ（アーム用操作量検出手段）〔操作状態検出手段〕
１１  パイロット油圧ポンプ
１２  電磁弁（リリーフ圧変更手段）
１３  制御装置
１４  第１信号生成部（選択手段）
１５  第２信号生成部（選択手段）
１６  アンド回路（選択手段）
２０  エンジン
２１  回転数センサ（回転数検出手段）
２２  レバートップスイッチ（オン・オフスイッチ）
２３  信号生成部（処理手段）
２４  スイッチ部（処理手段）（別の処理手段）
２５  出力部
２６  目標回転数指示手段
２７  関数設定部
２８  信号生成部（別の処理手段）
ＰＡＯ  第１のしきい値
ＰＢＯ  第２のしきい値
【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】
0003703649.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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