(57)【要約】【課題】低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができ、耐エンジンストール性及びエンジン加速性の向上を図ってエンジンの小型化を達成することが可能な油圧制御装置を提供する。【解決手段】複数のアクチュエータ１を駆動するための油圧ポンプ２を複数有する。所定条件下で少なくとも１つの油圧ポンプ２からの吐出圧力をカットオフ制御する。カットオフの条件は、少なくともエンジン回転数によって定める。カットオフ制御は、ポンプの吐出側油圧をタンク２７にアンロードするものである。【選択図】      図１
2004150115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアクチュエータ（１）を駆動するための油圧ポンプ（２）を複数有し、所定条件下で少なくとも１つの油圧ポンプ（２）からの吐出圧力をカットオフ制御する油圧制御装置において、
上記カットオフの条件は、少なくともエンジン回転数によって定めることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
上記カットオフの条件は、カットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力と、エンジン回転数とに基づいて定めることを特徴とする請求項１の油圧制御装置。
【請求項３】
上記カットオフの条件は、カットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力が低いほど、低いエンジン回転数でカットオフする領域を含むように定めていることを特徴とする請求項１又は請求項２の油圧制御装置。
【請求項４】
上記カットオフ制御は、ポンプの吐出側油圧をタンク（２７）にアンロードするものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの油圧制御装置。
【請求項５】
斜板を有する可変容量ポンプを備え、上記カットオフ制御を、この可変容量ポンプの斜板の傾転角を調整することによって行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホイールローダ等の建設機械等に使用する油圧制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホイールローダは、バケット等を有する作業機を備え、タイヤで走行して作業する四輪駆動の車両である。すなわち、ホイールローダは、エンジン馬力で駆動される走行装置と、エンジン馬力で駆動される作業機装置とを備え、走行と作業とのそれぞれについての単独動作又は複合動作を行うものである。
【０００３】
そして、走行装置は、ステアリング用油圧シリンダ等の油圧アクチュエータに、エンジン駆動された油圧ポンプからの圧油を供給するステアリング用油圧回路を備え、作業機装置は、作業機用のシリンダに、エンジン駆動された油圧ポンプからの圧油を供給する作業機用油圧回路を備える。
【０００４】
ところで、油圧ポンプを複数設置して、エンジン回転数が低く圧油の吐出量が少ない時でも確実に操舵できて作業機の動作が遅くならないよう、これら複数のポンプから吐出する圧油をプライオリティバルブで適宜各アクチュエータに配分して油量を確保するとともに、作業機に働く負荷が大きい時には、複数のポンプのうち所定のポンプをカットオフ制御して油圧馬力のロスの低減を図るような回路を備えたものがあった。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載された従来例を、図４に基づいて説明する。この場合の油圧回路は、ステアリング用油圧ポンプ５１と、応援用油圧ポンプ５２と、作業機用油圧ポンプ５３とを備え、ステアリング用油圧ポンプ５１の吐出側にステアリング用油圧回路５４が接続され、作業機用油圧ポンプ５３の吐出側に作業機用油圧回路５５が接続されている。また、応援用油圧ポンプ５２の吐出側にプライオリティバルブ５６が接続されている。
【０００６】
ステアリング用油圧ポンプ５１の吐出油だけではステアリング用油圧回路５４側の操作量の流量を確保できないとき（例えば、エンジンが低中速回転域であるとき）、応援用油圧ポンプ５２の吐出油をステアリング用油圧回路５４側に流して補充するものである。そして、この補充以外では、応援用油圧ポンプ５２の吐出油を作業機用油圧回路５５側に流すものである。
【０００７】
そして、作業機用油圧回路の油圧Ｐ１（パイロット圧）が所定圧以上であるときに、開閉弁５７が連通状態となり、プライオリティバルブ５６を経てきた応援用油圧ポンプ５２からの吐出油はタンク５８にドレン（カットオフ）し、応援用油圧ポンプ５２を無荷重にする。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８１８４２号公報（第２−３頁、図１２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものでは、カットオフ（アンロード）する条件としては、図５に示すように、ポンプ圧力が所定圧以上となった場合である。このため、この設定圧力を高く設定すると、エンジン低速域でのカットオフ効果が少なく、逆に、設定圧力を低く設定すると、負荷が小さくてもアンロードすることとなるため、作業機速度が遅くなり、低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができなかった。
【００１０】
特にエンジンの小型化を図るなどして低速トルクの余裕が小さくなった場合においては、このことが顕著となる。カットオフの条件であるポンプ圧力を、エンジン高回転時のトルクに合わせて設定すると、エンジン低回転時でトルクが不足して加速性が悪化したり、エンストしたりすることとなってしまい、逆にエンジン低回転時のトルクに合わせてカットオフ条件を設定すると、エンジン回転数が高く発生トルクに余裕がある状態でもすぐにアンロードしてしまうため、作業機の速度が遅くなってしまう。このため、上記従来の技術だけでは、事実上、エンジンの小型化を図ることができなかった。
【００１１】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができ、耐エンジンストール性及びエンジン加速性の向上を図ってエンジンの小型化を達成することが可能な油圧制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の油圧制御装置は、複数のアクチュエータ１を駆動するための油圧ポンプ２を複数有し、所定条件下で少なくとも１つの油圧ポンプ２からの吐出圧力をカットオフ制御する油圧制御装置において、上記カットオフの条件は、少なくともエンジン回転数によって定めることを特徴としている。
【００１３】
上記請求項１の油圧制御装置によれば、カットオフの条件をエンジン回転数によって定めるものであるので、エンジン低速域には、カットオフ効果を十分発揮することができ、また、エンジン高速域には、作業機速度が遅くなることを回避することができる。すなわち、低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができので、小さいパワーで効率の良い運転が可能となって、耐エンジンストール性及びエンジン加速性の向上を図ってエンジンの小型化を達成することできる。例えば、ホイールローダ等の建設機械のように、エンジンの出力の一部にてタイヤ走行用の油圧ポンプ１０を駆動させ、エンジンの出力の残部の出力にて作業機側油圧ポンプ１２を駆動させるものにおいて、エンジンの小型化を図った場合でも、エンジン回転数が小である場合（低速域である場合）に、作業機側をカットオフすることによって、トルク不足によるエンストを防止ことができる。
【００１４】
請求項２の油圧制御装置は、上記カットオフの条件は、カットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力と、エンジン回転数とに基づいて定めることを特徴としている。
【００１５】
上記請求項２の油圧制御装置によれば、カットオフの条件は、エンジン回転数に加えてカットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力も基準とされるので、制御が安定し、信頼性に優れた油圧制御装置となる。
【００１６】
請求項３の油圧制御装置は、上記カットオフの条件は、カットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力が低いほど、低いエンジン回転数でカットオフする領域を含むように定めていることを特徴としている。
【００１７】
上記請求項３の油圧制御装置によれば、作業機の負荷が小さい場合には、極力低回転までカットオフを行わないため、低回転域での作業性に優れる。
【００１８】
請求項４の油圧制御装置は、上記カットオフ制御は、ポンプの吐出側油圧をタンク２７にアンロードするものであることを特徴としている。
【００１９】
上記請求項４の油圧制御装置によれば、カットオフ制御は、ポンプの吐出側油圧をタンク２７にアンロードするものであるので、簡単な構造で安定したカットオフを行うことができる。
【００２０】
請求項５の油圧制御装置は、斜板を有する可変容量ポンプを備え、上記カットオフ制御を、この可変容量ポンプの斜板の傾転角を調整することによって行うことを特徴としている。
【００２１】
上記請求項５の油圧制御装置では、カットオフ制御を、この可変容量ポンプの斜板の傾転角を調整することによって行うものであるので、より確実にカットオフすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の油圧制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、油圧制御装置の簡略図を示し、この油圧制御装置は例えば、ホイールローダ等の建設機械に使用される。この油圧制御装置は、複数のアクチュエータ１・・を駆動するための油圧ポンプ２・・を複数有し、所定条件下で少なくとも１つの油圧ポンプ２からの吐出圧力をカットオフ制御するものである。
【００２３】
すなわち、この建設機械は、エンジン馬力で駆動される走行装置と、エンジン馬力で駆動される作業機装置４とを備え、走行と作業とのそれぞれについての単独動作又は複合動作を行うものである。そして、走行装置は、ステアリング用シリンダ５としてのアクチュエータ１と、斜板９を有する可変容量ポンプ（ＨＳＴポンプ）１０からの圧油により駆動される油圧モータ（図示省略）とを有しており、この油圧モータによりタイヤ（図示省略）に駆動力が伝達される。また、可変容量ポンプ１０と、ステアリングポンプ１１と、ローダポンプ１２などの各油圧ポンプ２は、エンジン７の駆動にて駆動される。
【００２４】
ステアリングポンプ１１の吐出側にプライオリティバルブ１３が配管１４を介して接続され、ローダポンプ１２の吐出側にカットオフバルブ１５が配管１６接続されている。そして、プライオリティバルブ１３と、ステアリング用シリンダ５とが、ステアリングバルブ（Ｓ／Ｔバルブ）１７が介設された配管１８を介して接続され、プライオリティバルブ１３と、作業機用シリンダ６とが、作業機バルブ１９が介設された配管２０を介して接続されている。さらに、作業機バルブ１９とカットオフバルブ１５とが、チェックバルブ２１が介設された配管２２を介して接続されている。なお、チェックバルブ２１は、カットオフバルブ１５から作業機バルブ１９への油の流れを許容し、作業機バルブ１９からのカットオフバルブ１５への逆流を規制するものである。また、カットオフバルブ１５と配管２０とが配管２３を介して接続されている。
【００２５】
さらに、この回路ではエンジン回転数を油圧信号に変換する変換手段２５を備える。すなわち、エンジン回転数を検出する検出器（図示省略）にて検出したエンジン回転数がこの変換手段２５に入力され、この変換手段２５からカットオフバルブ１５へカットオフ信号が出力される。このため、エンジンが所定のエンジン回転数になれば、ローダポンプ１２からの油圧がカットオフされるものであって、カットオフの条件として、エンジン回転数を採用している。なお、カットオフバルブ１５と、ステアリングポンプ１１と、ローダポンプ１２とには、それぞれドレン配管２６・・が接続されて、しかも、各ドレン配管２６・・からの油がタンク２７にて受けられる。なお、上記変換手段２５としては、電子制御装置、又はエンジン回転数を油圧に変換できるバルブ手段等にて構成することができる。
【００２６】
次に上記のように構成された油圧制御装置の制御方法を説明する。すなわち、図示省略のアクセルペダルの踏み込み量に応じてエンジン７の回転数が調節され、可変容量ポンプ１０とステアリングポンプ１１とローダポンプ１２とが駆動されてエンジン回転数に応じた量の圧油が吐出される。そして、ステアリングポンプ１１からの圧油がプライオリティバルブ１３に流入して、このプライオリティバルブ１３からステアリングバルブ１７及び作業機バルブ１９へ流出する。そのため、ステアリングバルブ１７からの油圧にてステアリング用シリンダ５が作動する。この場合、プライオリティバルブ１３にて、ステアリング側に優先的に供給される。
【００２７】
また、作業機バルブ１９へは、ローダポンプ１２からの圧油がカットオフバルブ１５を介して供給され、この作業機バルブ１９からの油圧にて作動機用シリンダ６が作動する。そして、プライオリティバルブ１３にて流量が調整されたステアリングポンプ１１からの油圧が、作業機バルブ１９へ供給される。
【００２８】
そして、エンジン回転数が図２（ａ）のように、所定値Ａまでは、ポンプ圧力（カットオフの対象である作業機用シリンダ６に生じる油圧と等しい。）に関わらずカットオフバルブ１５をカットオフ状態とする。すなわち、変換手段２５からのカットオフ信号をカットオフバルブ１５が受けて、ドレン配管２６を介してタンク２７へ流すこと（アンロードすること）によって、カットオフする。そして、上記所定値Ａを越えると、ポンプ圧力が最大油圧Ｆに達するまでカットオフを行わない。ここで、最大油圧Ｆとは作業機用シリンダ６のリリーフ圧である。また、カットオフさせる場合、その条件としては、図２（ｂ）のようにしてもよい。すなわち、ポンプ圧力（カットオフの対象となる作業機用シリンダ６の油圧の大きさ）が低いほどカットオフが始まるエンジン回転数が低くなるような特性を持たせても良い。このようにすれば、エンジン７が低回転であっても、作業機の負荷が小さい場合には、ローダポンプ１２から吐出した圧油はアンロードされることなく作業機用シリンダ６に供給されることとなるため、エンジン低回転時でも作業機速度が低下せず作業性が良くなる。なお、図２（ｂ）の例では、エンジン回転数がＡを越えると、図２（ａ）と同様に、ポンプ圧力がＦ以下の時はカットオフは行わないこことし、エンジン回転数がＢ（上記Ａよりも低い回転数）以下の回転数では、ポンプ圧力が最も低い所定の値Ｃ以上となった時にカットオフを行うようにしているが、図２（ａ）と同様に、エンジン回転数がＢ以下の時にポンプ圧力に関わらずカットオフする（Ｃ＝０）ようにしても良いことはもちろんである。
【００２９】
このようにカットオフ制御を行えば、カットオフの条件が、エンジン回転数のみ、又はエンジン回転数及びポンプ圧力に基づくものであるので、低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができ、耐エンジンストール性及びエンジン加速性の向上を図ってエンジンの小型化を達成することができる。図３は、図２（ａ）（ｂ）に示すカットオフ制御を行う場合において、作業機に一定の負荷をかけつつエンジン回転数を上昇させていったときのポンプ圧力（すなわち作業機が発生する力に相当する）の変化を表したものである。作業機に一定の負荷が加えられた場合、その負荷の大きさに応じてポンプには圧力が生じることになるが、図２（ａ）のようなカットオフ制御では、その負荷の大きさに関わらず、エンジン回転数がＡ以下では常に作業機側のポンプからの吐出はカットオフされて低い値を維持したままである（Ｄ、Ｅのライン）。この領域では、ポンプ負荷が減少するため、走行装置側（いわゆる足回り側）に配分されるトルクが大きくなる。このため、トルクの小さい小型のエンジンを採用した場合においても、低速域で作業機に大きな負荷が発生してもエンストすることがなく、また、車両の加速性能が向上する。その後エンジン回転数が上昇して上記Ａに達するとカットオフは行われなくなるため作業機側のポンプは高い圧力を発生し作業機で大きな力を出すことができる。
【００３０】
図２（ｂ）のカットオフ制御では、作業機側の負荷が小さい場合（すなわちポンプ圧力が小さい場合）の方が、負荷が大きい場合（ポンプ圧力が高い場合）よりもより低いエンジン回転数でカットオフをやめることになる。このような特性を持たせている理由は、作業機側の負荷が小さいということは、エンジントルクのうち走行側にまわせるトルクに余裕があることになるため、その分カットオフした状態からカットオフしない状態への切換えを低い回転数で行えることになるからである。すなわち、負荷によりカットオフ・オン性能を変えることで、さらに作業機性能を向上させている。このように、図２（ｂ）の制御では、図２（ａ）の制御よりも細やかな制御を行うことによって、負荷が小さい場合には、極力低回転までカットオフを行わず、低回転域での作業量を確保するようにしている。
【００３１】
特に、この実施の形態のように、エンジン馬力で駆動される走行装置と、エンジン馬力で駆動される作業機装置４とを備えるホイールローダ等では、エンジンの出力の一部にてタイヤ走行用の油圧ポンプ１０を駆動させ、エンジンの出力の残部の出力にて作業機側油圧ポンプ１２を駆動させることになり、低速度で高負荷時においては、エンジン回転数が小であるので、走行装置側のトルクが不足する傾向にある。このため、油圧制御装置では、エンジン回転数が小である場合（低速域である場合）に、作業機側をカットオフすることによって、走行装置側のトルク不足によるエンストを防止することができる。
【００３２】
ところで、上記カットオフを行う方法として、吐出側油圧をドレン配管２６を介してタンク２７へ流すアンロードを行っていたが、油圧ポンプ２を斜板を有する可変容積形として、この斜板の傾転角を調整することによって行うことができる。すなわち、エンジン回転数のみ、又はエンジン回転数及びポンプ圧力（ローダポンプ１２の圧力）を検出して、図２（ａ）や図２（ｂ）のカットオフ（アンロード）領域に入っていれば、斜板の傾転角を調整することによって、カットオフ状態となるようにすればよい。
【００３３】
上記油圧制御装置では、カットオフの条件をエンジン回転数によって定めるので、エンジン低速域には、カットオフ効果を十分発揮することができ、また、エンジン高速域には、作業機速度が遅くなることを回避することができる。すなわち、低速域から高速域までカットオフの適正な制御を行うことができので、小さいパワーで効率の良い運転が可能となって、耐エンジンストール性及びエンジン加速性の向上を図ってエンジンの小型化を達成することできる。
【００３４】
また、エンジン回転数に加えてカットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力も基準とすれば、制御が安定し、信頼性に優れた油圧制御装置となる。さらに、カットオフの条件に、カットオフの対象となるアクチュエータに生じる圧力が低いほど、低いエンジン回転数でカットオフするようすれば、作業機の負荷が小さい場合には、極力低回転までカットオフを行わないため、低回転域での作業量を確保することができる。そして、ポンプの吐出側油圧をタンク２７にアンロードすることによってカットオフするものであれば、簡単な構造で安定したカットオフを行うことができる。また、斜板の傾転角を調整することによって、カットオフするものでは、より確実にカットオフすることができる。
【００３５】
以上にこの発明の油圧制御装置の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、油圧ポンプ２の増減の増減、及びこれに対応してこの油圧ポンプ２からの圧油が供給されるアクチュエータ１としてのシリンダの数の増減も可能である。また、カットオフ（アンロード）を行う基準となるエンジン回転数やポンプ圧力も任意に設定することができる。さらに、上記実施形態では、作業機側をカットオフさせていたが、走行装置側をカットオフするようにしてもよい。また、この油圧制御装置としては、ホイールローダに限らず、油圧ショベル等の種々の建設機械に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の油圧制御装置の実施の形態を示す簡略回路図である。
【図２】上記油圧制御装置のカットオフ領域を示すグラフ図である。
【図３】上記油圧制御装置のエンジン回転数とポンプ圧力との関係を示すグラフ図である。
【図４】従来の油圧制御装置の簡略回路図である。
【図５】従来の油圧制御装置のカットオフ領域を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１    アクチュエータ
２    油圧ポンプ
２７    タンク
【図１】
2004150115.tif 000003
【図２】
2004150115.tif 000004
【図３】
2004150115.tif 000005
【図４】
2004150115.tif 000006
【図５】
2004150115.tif 000007