(57)【要約】【課題】複合操作時に油圧ポンプがそれぞれの作業装置の操作量に比べて相対的に少ない流量を吐き出しながら、操作装置の操作区間を広く形成することによって、油圧ポンプの圧力損失および燃費を向上できる建設機械用可変容量型油圧ポンプの油圧制御装置の提供すること。【解決手段】本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの油圧制御装置は、操作量検出手段および斜板制御装置に配設され、前記操作量検出手段により感知された操作装置の作業装置操作信号を受信して前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御コントローラを備え、前記流量制御コントローラは、複合操作時に前記作業装置操作信号を用いてそれぞれの作業装置用のアクチュエータの要求流量を予め決定し、次いで、前記油圧ポンプの吐出流量を決定するために前記それぞれの要求流量の平方和の平方根を算出して前記斜板制御装置を制御する。【選択図】図３
2013543086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
開口面積を制御するための斜板制御装置を有し、前記エンジンによりポンプされて油圧を提供する一つの可変容量型油圧ポンプと、
ブームアクチュエータやアームアクチュエータ、バケットアクチュエータおよび旋回モータを有する複数の作業装置用のアクチュエータと、
前記油圧ポンプと前記複数の作業装置用のアクチュエータとの間に配設され、スプールの切換え時に前記作業装置用のアクチュエータおよび旋回モータの起動、停止およびスイング駆動のために前記油圧ポンプから吐き出される油圧を制御する作業装置制御弁と、
前記作業装置用のアクチュエータを駆動するために操作装置の操作量を感知する操作量検出手段と、
前記操作量検出手段および前記斜板制御装置に配設され、前記操作量検出手段により感知された操作装置の作業装置操作信号を受信して前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御コントローラと、を備え、
前記流量制御コントローラは、複合操作時に前記作業装置操作信号を用いてそれぞれの作業装置用のアクチュエータの要求流量を予め決定し、次いで、前記油圧ポンプの吐出流量を決定するために前記それぞれの要求流量の平方和の平方根を算出して前記斜板制御装置を制御する
ことを特徴とする建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
【請求項２】
前記操作量検出手段は、パイロット圧力検出センサから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
【請求項３】
前記斜板制御装置は、電磁制御比例弁から構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機をはじめとする建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置に係り、さらに詳しくは、建設機械用作業装置の複合操作時に複数のアクチュエータに求められる要求流量を予め設定された制御器によって油圧ポンプの開口面積が広くなるように制御することにより、油圧ポンプの圧力損失の低減および燃費の向上を図ることができ、しかも、複合操作時に油圧ポンプがそれぞれの作業装置の操作量に比べて相対的に少ない流量を吐き出しながら操作装置の操作区間を広く形成可能なように改良された建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機や油圧ショベルなどの建設機械は、ブームやアーム、バケットおよび旋回モータなどの作業装置が油圧ポンプから吐き出される油圧によって駆動されるように油圧回路を備える。
【０００３】
図１に基づいて説明すると、通常、油圧式掘削機１は、クローラ式の下部走行体２と、前記下部走行体２の上部に旋回駆動自在に支持される上部旋回体３および前記上部旋回体３に取り付けられる複数の作業装置を備え、前記作業装置は、基端部が上部旋回体３の一方の側に昇降自在に支持されるブーム５およびアーム６と、前記ブーム５の先端部に取り付けられるバケット７と、前記上部旋回体３の旋回時に動力を提供する旋回モータ（図示せず）と、を備えてなる。
【０００４】
建設機械の仕様に応じて複数の作業装置に油圧を供給するために一つの可変容量型油圧ポンプを活用することが多く、作動レバーやジョイスティックなどの操作装置により複数のアクチュエータ１４を制御する複合操作時に作業装置用のアクチュエータに求められる要求流量が合算された値を油圧ポンプの吐出流量として制御する。
【０００５】
すなわち、複合操作時に、可変容量型油圧ポンプの吐出流量は、それぞれの作業装置のアクチュエータに求められる流量によって決められ、これをまとめると、下記のように制御される。
【０００６】
「油圧ポンプの吐出流量＝第１アクチュエータの要求流量＋第２アクチュエータの要求流量＋第３アクチュエータの要求流量」
【０００７】
上記式中、第１アクチュエータはブームアクチュエータ１４ａ、第２アクチュエータはバケットアクチュエータ１４ｃ、第３アクチュエータは旋回モータ（図示せず）としてそれぞれ解析することができると共に、油圧式建設機械に取り付けられる作業装置をさらに付設してもよいことは言うまでもない。
【０００８】
上式を用いた従来の油圧ポンプの吐出流量の制御は、ポンプ流路の開口面積において相対的に多くの流量を吐き出してしまい、圧力損失が増大していた。このような圧力損失は燃費に影響を与えるため、燃料の消耗が増えてしまうという問題点を招いていた。
【０００９】
また、複合操作時に油圧ポンプの最大の吐出流量にいち早く到達するため、操作装置のパイロット圧力による油圧ポンプの吐出流量の制御範囲が狭くなって操作性が低下するという問題点があった。
【００１０】
一方、韓国公開特許第２００１−００３３６９９号公報には、油圧ショベル用の流量制御装置において、複合操作時に操作性が低下する問題点を考慮して、油圧ポンプの出力流量をそれぞれの油圧アクチュエータに予め設定された分配流量に制御するための流量制御装置が開示されている。
【００１１】
複合操作時に油圧アクチュエータの要求流量の合算のために油圧アクチュエータの要求流量の絶対値の総計を算出し、これをポンプ要求流量の制御方式に用いる。このため、複合操作時に油圧アクチュエータの要求流量の合計が油圧ポンプの最大の吐出流量よりも多くなることを回避しながら、作業装置用のアクチュエータ別の分配流量に制御することができる。
【００１２】
しかしながら、上述した油圧アクチュエータの要求流量の絶対値の総計を用いた油圧制御方式も、分配流量が操作レバーやジョイスティックなどの操作装置の操作により要求される要求流量よりも大きくなる欠点を回避できるとはいえ、依然として複合操作時に圧力損失が発生するという問題点と、複合操作時に油圧ポンプの最大の吐出流量にいち早く到達してしまい、操作装置による油圧ポンプの吐出流量の制御範囲が狭くなって操作性が低下するという問題点を解消するための解決策を提示することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国公開特許第２００１−００３３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、複合操作時に作業装置用のアクチュエータの要求流量に応じて開口面積を広げる効果を有するように油圧ポンプの吐出流量を制御することによって、圧力損失を低減すると共に、燃費を向上させることのできる建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的は、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置により達成され、好ましくは、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、エンジンと、開口面積を制御するための斜板制御装置を有し、前記エンジンによりポンプされて油圧を提供する一つの可変容量型油圧ポンプと、ブームアクチュエータやアームアクチュエータ、バケットアクチュエータおよび旋回モータを有する複数の作業装置用のアクチュエータと、前記油圧ポンプと前記複数の作業装置用のアクチュエータとの間に配設され、スプールの切換え時に前記作業装置用のアクチュエータおよび旋回モータの起動、停止およびスイング駆動のために前記油圧ポンプから吐き出される油圧を制御する作業装置制御弁と、前記作業装置用のアクチュエータを駆動するために操作装置の操作量を感知する操作量検出手段と、前記操作量検出手段および前記斜板制御装置に配設され、前記操作量検出手段により感知された操作装置の作業装置操作信号を受信して前記油圧ポンプの吐出流量を制御する流量制御コントローラと、を備え、前記流量制御コントローラは、複合操作時に前記作業装置の操作信号を用いてそれぞれの作業装置用のアクチュエータの要求流量を予め決定し、次いで、前記油圧ポンプの吐出流量を決定するために前記それぞれの要求流量の平方和の平方根を算出して前記斜板制御装置を制御する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、それぞれの作業装置用のアクチュエータを駆動するための要求流量の平方和の平方根に基づいて油圧ポンプの開口面積を制御することによって、複数の作業装置用のアクチュエータを同時に操作するか、又は複合操作の際に、従来に比べて相対的に広い油圧ポンプの開口面積を確保し（相対的に油圧ポンプの吐出流量が少ないことを意味する）、油圧ポンプの圧力損失を低減すると共に、効率および燃費を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、複合操作のために、操作装置の操作とそれに応じる油圧ポンプの吐出流量の制御を行うときに、同じ区間において従来に比べて相対的に少ない流量を吐き出し、且つ、相対的に操作装置の操作区間が広く形成されることにより、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の建設機械用掘削機を概略的に示す斜視図である。
【図２】従来の油圧ポンプの吐出流量制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による油圧装置を概略的に示す油圧システム構成図である。
【図４】本発明による油圧ポンプの吐出流量制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明による油圧ポンプの特性を示す流量特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書および請求範囲に用いられた用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最も最良の方法により説明するために用語の概念を適法的に定義することができるという原則を踏まえて、本発明の技術的思想に合う意味および概念として解釈されるべきである。
【００２０】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００２１】
図３及び図４を参照すると、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、
エンジン1０と、
開口面積を制御するための斜板制御装置１１を有し、前記エンジン1０によりポンプされて油圧を提供する一つの可変容量型油圧ポンプ１２と、
ブームアクチュエータやアームアクチュエータ、バケットアクチュエータおよび旋回モータを有する複数の作業装置用のアクチュエータ１４と、
前記油圧ポンプ１２と前記複数の作業装置用のアクチュエータ１４との間に配設され、スプールの切換え時に前記作業装置用のアクチュエータおよび旋回モータの起動、停止およびスイング駆動のために前記油圧ポンプから吐き出される油圧を制御する作業装置制御弁１５と、
前記作業装置用のアクチュエータ１４を駆動するために操作装置１６の操作量を感知する操作量検出手段１７と、
前記操作量検出手段１７および前記斜板制御装置１１に配設され、前記操作量検出手段１７により感知された操作装置１６の作業装置操作信号を受信して前記油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する流量制御コントローラ１８と、を備え、
前記流量制御コントローラ１８は、複合操作時に前記作業装置の操作信号を用いてそれぞれの作業装置用のアクチュエータ１４の要求流量を予め決定し、次いで、前記油圧ポンプ１２の吐出流量を決定するために前記それぞれの要求流量の平方和の平方根を算出して前記斜板制御装置１１を制御する。
【００２２】
また、前記操作量検出手段１７はパイロット圧力検出センサから構成され、前記斜板制御装置１１は電磁制御比例弁から構成される。
【００２３】
図３から図５に基づき、本発明の実施による作動原理について説明する。
【００２４】
本発明の一実施形態において、従来と同様に、油圧式掘削機１は、クローラ式の下部走行体２と、前記下部走行体２の上部に旋回駆動自在に支持される上部旋回体３および前記上部旋回体３に取り付けられる複数の作業装置を備え、通常、前記作業装置は、基端部が上部旋回体３の一方の側に昇降自在に支持されるブーム５およびアーム６と、前記ブーム５の先端部に取り付けられるバケット７と、前記上部旋回体３の旋回時に動力を提供する旋回モータ（図示せず）と、を備えてなる。
【００２５】
また、前記ブーム５と、アーム６およびバケット７は、油圧により伸縮駆動するそれぞれのアクチュエータ１４によって作動される。
【００２６】
特に、本発明の一実施形態に係る建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、作業者が前記作業装置用のアクチュエータ１４を駆動するために操作装置１６、例えば、操作レバーやジョイスティックを操作するときに、パイロット圧力や電気的信号などの作業装置操作信号の操作量が操作量検出手段１７によって感知される。
【００２７】
前記操作量検出手段１７および斜板制御装置１１に配設された前記流量制御コントローラ１８が操作量検出手段１７によって感知された操作装置１６の作業装置操作信号を受信して前記油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する。
【００２８】
好ましくは、前記流量制御コントローラ１８は、複合操作時に前記作業装置操作信号を用いてそれぞれの作業装置用のアクチュエータ１４の要求流量を予め決定し、次いで、前記油圧ポンプ１２の吐出流量を決定するために前記それぞれの要求流量の平方和の平方根を算出して前記斜板制御装置１１を制御する。
【００２９】
前記操作装置１６はパイロットポンプ１３に配設され、前記操作量検出手段１７によるパイロット圧力検出センサにより前記操作装置１６の操作量が検出される。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、前記油圧ポンプ１２の吐出流量は、前記操作装置１６の操作量を検出してそれぞれのアクチュエータ１４別の要求流量を算出するステップＳ１００と、前記要求流量算出ステップＳ１００で算出されたそれぞれのアクチュエータ１４別の要求流量を全て二乗して足した後、その平方和の平方根を算出するステップＳ２００および前記平方根算出ステップＳ２００で決定される結果に対応する制御信号を出力して前記斜板制御装置１１を制御するステップＳ３００を含むことにより決定される。
【００３１】
具体的に、本発明による流量制御コントローラ１８は、従来の油圧ポンプの吐出流量の設定時に単にそれぞれの作業装置用のアクチュエータ１４別に要求される流量を合算して制御するものではなく、前記操作量検出手段１７により感知される操作装置１６の作業装置操作信号に基づくそれぞれの作業装置用のアクチュエータ１４の要求流量の平方の合計を出した後に、合計値の平方根を油圧ポンプ１２の吐出流量に決定するものである。
【００３２】
すなわち、本発明による流量制御コントローラ１８で決定される油圧ポンプの吐出流量は、下記の式によりまとめることができる。
【００３３】
作業装置用アクチュエータの要求流量の平方和＝第１アクチュエータの要求流量２＋第２アクチュエータの要求流量２＋第３アクチュエータの要求流量２．．．
【００３４】
このとき、前記流量制御コントローラ１８は、油圧ポンプの吐出流量を、前述した作業装置用のアクチュエータの要求流量の平方和の平方根を算出して、その結果に対応する斜板制御装置１１の出力信号により制御する。
【００３５】
【数１】
2013543086.tif 000003
【００３６】
このように本発明による流量制御コントローラ１８により制御される油圧ポンプ１２の吐出流量の特性を比較するために、２つの作業装置用のアクチュエータ１４、例えば、ブームアクチュエータとバケットアクチュエータを複合的に駆動するときに、従来のアクチュエータ要求流量の単なる合算流量制御方式と本発明による流量制御方式とにおける流量特性を比較すると、本発明による流量制御方式の方が、油圧ポンプの最大の吐出流量よりも遅延された区間において制御されることがわかる。
【００３７】
すなわち、図５に示すように、油圧ポンプ１２の最大の吐出流量性能が同様に設定された場合、本発明による油圧ポンプの吐出流量制御特性ラインＢが従来の単なる合算流量制御方式の吐出流量制御特性ラインＡに比べて勾配が小さく、最大の流量に達する区間が遅延して示されている。
【００３８】
これは、単に一つのアクチュエータ１４を単独で操作する場合には従来の流量制御方式と大差ないことを意味し、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、二つ以上の複数のアクチュエータ１４を同時に操作する場合または複合操作を行う場合に油圧ポンプの開口面積に対して従来の技術に比べて相対的に少ないポンプ流量が吐き出されるように制御される特性を有する。
【００３９】
詳しくは、油圧ポンプ１２の同じ吐出流量に対して相対的に広い開口面積を確保することになり、これにより、圧力損失が大幅に低減されるだけではなく、油圧ポンプ１２の効率および燃費が向上する。
【００４０】
一方、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、複合操作時に操作装置１６の操作量を同様に維持する場合、従来に比べて相対的に少ない流量を油圧ポンプ１２から吐き出すことになり、操作装置１６の制御の側面では従来と同じ流量を吐き出すために相対的に従来に比べて多くの操作量が求められる特性を有する。
【００４１】
このような特性は、操作レバーやジョイスティックなどの操作装置１６の操作において、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は従来に比べて広い操作区間を作業者に提供することにより、操作性をスムーズに且つ安定的に維持することができる。
【００４２】
前述したように、本発明による建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置は、複合操作のために操作装置の操作とそれに応じる油圧ポンプの吐出流量の制御を行うときに、同じ区間において従来に比べて相対的に少ない流量を吐き出し、且つ、相対的に操作装置の操作区間が広く形成されることにより、操作性の向上および油圧ポンプの圧力損失の低減を図ることのできる建設機械用可変容量型油圧ポンプの流量制御装置に好適に用いられる。
【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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【国際調査報告】
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2013543086.tif 000010
2013543086.tif 000011
2013543086.tif 000012