JP4773990B2 - Torque control device for 3-pump system for construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置に係わり、特に、1台の原動機(エンジン)により駆動される少なくとも3つの可変容量型の油圧ポンプを備え、この3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御する油圧ショベル等の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置に関する。 The present invention relates to a torque control device for a three-pump system for construction machinery, and in particular, includes at least three variable displacement hydraulic pumps driven by one prime mover (engine), and the absorption torque of these three hydraulic pumps is The present invention relates to a torque control device for a three-pump system for a construction machine such as a hydraulic excavator that is controlled so as not to exceed an output torque of an engine.
油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置として、1台のエンジンにより駆動される3つの油圧ポンプを備え、これら3つの油圧ポンプから吐出される圧油によって複数の油圧アクチュエータを駆動する3ポンプシステムが知られており、その一例が特許文献1(特開2002−242904号公報)に記載されている。この特許文献1に記載の3ポンプシステムは、第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力に基づいて第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することで、第1及び第2油圧ポンプの最大吸収トルクが第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクを超えないよう第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御する第1レギュレータと、第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて第3油圧ポンプの容量を制御することで、第3油圧ポンプの最大吸収トルクが第3油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクを超えないよう第3油圧ポンプの吸収トルクを制御する第2レギュレータとを備えている。第1レギュレータは、第1及び第2油圧ポンプの容量減少方向に作用する受圧部を有し、この受圧部に第3油圧ポンプの吐出圧力を減圧弁を介して導き、減圧弁は受圧部に導かれる圧力が所定圧力を超えないように制御する。これにより第3油圧ポンプの吐出圧力が上昇するとき、第3油圧ポンプの吐出圧力が所定圧力に達するまでは、第1及び第2油圧ポンプの最大吸収トルク(割り当て最大吸収トルク)を減らすよう調整することで、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御し、エンジンの出力トルクを有効利用することを可能としている。
As a hydraulic drive device for a construction machine such as a hydraulic excavator, there is a three-pump system that includes three hydraulic pumps driven by a single engine and that drives a plurality of hydraulic actuators by pressure oil discharged from these three hydraulic pumps. One known example is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-242904. The three-pump system described in
また、特許文献2(特公昭62−8618号公報)には「内燃機関と液圧ポンプとを含む駆動系の制御方法」と題した制御方法が提案されている。この制御方法は、目標回転数に対して回転数センサからの実エンジン回転数との差(回転数偏差)を求め、この回転数偏差に応じて油圧ポンプの入力トルクを減らすよう制御するものであり、これによりエンジン負荷の過渡的増大によるエンジン回転数の低下時に油圧ポンプの入力トルクを減らして、エンジン回転数の速やかな上昇を可能とし、エンジン性能の低下を防止している。このポンプトルク制御は、一般的に、スピードセンシング制御と呼ばれている。 Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 62-8618) proposes a control method entitled “Control Method of Drive System Including Internal Combustion Engine and Hydraulic Pump”. In this control method, the difference (rotational speed deviation) between the target rotational speed and the actual engine rotational speed from the rotational speed sensor is obtained, and control is performed to reduce the input torque of the hydraulic pump in accordance with the rotational speed deviation. Thus, when the engine speed decreases due to a transient increase in engine load, the input torque of the hydraulic pump is reduced to enable a rapid increase in engine speed, thereby preventing a decrease in engine performance. This pump torque control is generally called speed sensing control.
特許文献1に記載の3ポンプシステムのトルク制御装置においては、上記のように第3油圧ポンプの吐出圧力を減圧弁を介して第1レギュレータに導き、第1及び第2油圧ポンプの最大吸収トルクを調整することにより、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御し、エンジンの出力トルクを有効利用することを可能としている。
In the torque control device of the three-pump system described in
しかし、特許文献1記載の3ポンプシステムにおいては、上記のような制御を実施するのに減圧弁を必須の構成としており、それに伴って第1レギュレータに専用の受圧部を設け、その受圧部と第3油圧ポンプの吐出油路とを配管で接続することも必要となる。したがって、油圧回路の部品点数が増え、かつ第1レギュレータの構造も複雑となり、油圧回路の構成がコスト高となる。
However, in the three-pump system described in
特許文献2に記載のスピードセンシング制御においては、エンジン負荷の過渡的な増大時に油圧ポンプの最大吸収トルクを一時的に減らして、エンジン回転数の速やかな上昇を可能とし、エンジン性能の低下を防止している。したがって、この従来技術の油圧システムに第3の油圧ポンプを追加設置して、3ポンプシステムを構成した場合は、第1及び第2油圧ポンプの2つの油圧ポンプを使用する操作時において、スピードセンシング制御により同様の効果が得られる。しかし、第1〜第3油圧ポンプの3つの油圧ポンプを使用する複合操作時おいては、第3油圧ポンプの吸収トルクがエンジンに対する過剰の負荷トルクとして作用するため、エンジン回転数は大幅に低下しようとする。このとき、従来のスピードセンシング制御では、このようなエンジン回転数の大幅な低下(回転数偏差の大幅な増加))には対応することができないため、エンジンストールに至る。すなわち、従来のスピードセンシング制御では、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御することはできず、エンジンの出力トルクを有効利用することはできない。 In the speed sensing control described in Patent Document 2, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is temporarily reduced when the engine load is transiently increased, so that the engine speed can be increased quickly and the deterioration of the engine performance is prevented. is doing. Therefore, when a third hydraulic pump is additionally installed in this prior art hydraulic system to form a three-pump system, speed sensing is performed during operation using the two hydraulic pumps of the first and second hydraulic pumps. The same effect can be obtained by the control. However, in the combined operation using the three hydraulic pumps of the first to third hydraulic pumps, the absorption torque of the third hydraulic pump acts as an excessive load torque for the engine, so the engine speed is greatly reduced. try to. At this time, the conventional speed sensing control cannot cope with such a large decrease in the engine speed (a large increase in the engine speed deviation), resulting in an engine stall. That is, in the conventional speed sensing control, it is impossible to control the absorption torque of the three hydraulic pumps so as not to exceed the engine output torque, and the engine output torque cannot be used effectively.
本発明の目的は、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御し、エンジンの出力トルクを有効利用することができるとともに、スピードセンシング制御によりエンジン負荷の過渡的な増大時におけるエンジン性能の低下を防止することができ、かつシステムを簡素で、安価な構成とすることができる建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置を提供することである。 The object of the present invention is to control the absorption torque of the three hydraulic pumps so as not to exceed the output torque of the engine so that the output torque of the engine can be used effectively, and when the engine load is transiently increased by speed sensing control. It is possible to provide a torque control device for a three-pump system for a construction machine that can prevent a decrease in engine performance and can have a simple and inexpensive system configuration.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機の目標回転数を指令する指令手段と、前記原動機によって駆動される可変容量型の第1及び第2油圧ポンプと、前記原動機によって駆動される第3油圧ポンプと、前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することで前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御するレギュレータとを備えた建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、前記第3油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、前記原動機の実回転数を検出する回転数センサと、前記指令手段により指令される目標回転数と前記回転数センサにより検出される前記原動機の実回転数との偏差を演算し、前記圧力センサにより検出した前記第3油圧ポンプの吐出圧力に応じてゲインの異なる複数のトルク補正テーブルの1つを選択し、そのトルク補正テーブルに前記回転数偏差を参照して対応するトルク補正値を求め、このトルク補正値を基準トルクに加算して前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御するための目標吸収トルクを求め、この目標吸収トルクが得られるよう前記レギュレータを制御する制御手段とを備えるものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention comprises a prime mover, command means for commanding a target rotational speed of the prime mover, variable displacement first and second hydraulic pumps driven by the prime mover, The capacity of the first and second hydraulic pumps is controlled by controlling the capacity of the first and second hydraulic pumps based on the discharge pressures of the third hydraulic pump driven by the prime mover and the first and second hydraulic pumps. In the torque control device for a three-pump system for construction machinery having a regulator for controlling absorption torque, a pressure sensor for detecting the discharge pressure of the third hydraulic pump, and a rotation speed sensor for detecting the actual rotation speed of the prime mover, The deviation between the target rotational speed commanded by the command means and the actual rotational speed of the prime mover detected by the rotational speed sensor is calculated, and the first speed detected by the pressure sensor is calculated. One of a plurality of torque correction tables having different gains is selected according to the discharge pressure of the hydraulic pump, the corresponding torque correction value is obtained by referring to the rotation speed deviation in the torque correction table, and the torque correction value is used as a reference. A target absorption torque for controlling the absorption torque of the first and second hydraulic pumps by adding to the torque is obtained, and control means for controlling the regulator so as to obtain the target absorption torque is provided.
このように構成した本発明においては、制御手段において、ゲインの異なる複数のトルク補正テーブルとして、例えば、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインを設定した第1トルク補正テーブルと、その第1ゲインより大きな第2ゲインを設定した第2トルク補正テーブルを用意しておき、第3油圧ポンプの吐出圧力が最小圧力か最小圧力に近い低めの圧力にあるときは第1トルク補正値を選択し、第3油圧ポンプの吐出圧力がそれよりも高い圧力にあるときは第2トルク補正値を選択させることにより、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御し、エンジンの出力トルクを有効利用することができるとともに、スピードセンシング制御によりエンジン負荷の過渡的な増大時におけるエンジン性能の低下を防止することができる。 In the present invention configured as described above, in the control means, for example, a first torque correction table in which a first gain suitable for performing normal speed sensing control is set as a plurality of torque correction tables having different gains; A second torque correction table in which a second gain larger than the first gain is prepared, and the first torque correction value is obtained when the discharge pressure of the third hydraulic pump is at the minimum pressure or a lower pressure close to the minimum pressure. When the discharge pressure of the third hydraulic pump is higher than that, the second torque correction value is selected so that the absorption torque of the three hydraulic pumps does not exceed the engine output torque. The engine output torque can be used effectively, and the speed sensing control can be used during a transient increase in engine load. It is possible to prevent a decrease in engine performance.
すなわち、第1及び第2油圧ポンプを使用し、第3油圧ポンプを使用しない操作時においては、第3油圧ポンプの吐出圧力は低いため、制御手段は、ゲインの異なる複数のトルク補正テーブルの中から、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインを設定した第1トルク補正テーブルを選択してトルク補正値を求める。 That is, when the first and second hydraulic pumps are used and the third hydraulic pump is not used, the discharge pressure of the third hydraulic pump is low, so that the control means has a plurality of torque correction tables with different gains. From this, a first torque correction table in which a first gain suitable for performing normal speed sensing control is selected to obtain a torque correction value.
また、このとき、第1及び第2油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチュエータが大きな負荷変動を伴わない駆動状態にある場合は、原動機(以下エンジンという)の実回転数は目標回転数にほぼ一致しており、回転数偏差は0か小さめの値となるため、第1トルク補正テーブルを用いて求められるトルク補正値も同様に0か小さめの値となる。その結果、目標吸収トルクは基準トルクに概ね等しい値となり、この目標吸収トルクが得られるようレギュレータが制御される。これにより第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクは基準トルクにほぼ等しくなり、エンジンの出力トルクを有効利用することができる。 At this time, if the hydraulic actuator driven by the oil discharged from the first and second hydraulic pumps is in a driving state not accompanied by a large load fluctuation, the actual rotational speed of the prime mover (hereinafter referred to as the engine) is set to the target rotational speed. Since the rotational speed deviations are substantially equal to each other and become 0 or a smaller value, the torque correction value obtained using the first torque correction table is similarly 0 or a smaller value. As a result, the target absorption torque becomes substantially equal to the reference torque, and the regulator is controlled so that this target absorption torque is obtained. As a result, the assigned maximum absorption torque of the first and second hydraulic pumps is substantially equal to the reference torque, and the engine output torque can be used effectively.
一方、第1及び第2油圧ポンプの負荷(吐出圧力)が急激に増大して、エンジンの負荷トルクが急激に増大すると、エンジン回転数が過渡的に低下し、回転数偏差が増大する。このとき、第1トルク補正テーブルでは、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインを用いて回転数偏差を応じたトルク補正値を求め、目標吸収トルクはそのトルク補正値の分だけ基準トルクよりも小さくなり、この目標吸収トルクが得られるようレギュレータが制御される。これによりエンジン回転数は速やかに上昇してエンジン性能の低下を防止することができる。 On the other hand, when the load (discharge pressure) of the first and second hydraulic pumps increases rapidly and the engine load torque increases rapidly, the engine rotational speed decreases transiently and the rotational speed deviation increases. At this time, in the first torque correction table, a torque correction value corresponding to the rotational speed deviation is obtained using the first gain suitable for performing normal speed sensing control, and the target absorption torque is equivalent to the torque correction value. The regulator is controlled so that the target absorption torque is obtained because the torque becomes smaller than the reference torque. As a result, the engine speed can be quickly increased to prevent a decrease in engine performance.
第1〜第3油圧ポンプの3つの油圧ポンプを使用する操作時においては、第3油圧ポンプの吐出圧力は上昇するため、制御手段は、ゲインの異なる複数のトルク補正テーブルの中から、第1ゲインより大きな第2ゲインを設定した第2トルク補正テーブルを選択してトルク補正値を求める。また、このときは、エンジンの負荷トルクが増大し、エンジンの回転数が低下して回転数偏差が増大するため、第2トルク補正テーブルでは、第1ゲインより大きな第2ゲインを用いてその回転数偏差に応じた大きめのトルク補正値を求め、目標吸収トルクはそのトルク補正値の分だけ基準トルクよりも小さくなり、この目標吸収トルクが得られるようレギュレータが制御される。これにより第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大入力トルクが減少し、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御される。 During the operation using the three hydraulic pumps of the first to third hydraulic pumps, the discharge pressure of the third hydraulic pump increases, so that the control means selects the first torque correction table from among the plurality of torque correction tables having different gains. A torque correction value is obtained by selecting a second torque correction table in which a second gain larger than the gain is set. At this time, the engine load torque increases, the engine speed decreases, and the engine speed deviation increases, so the second torque correction table uses the second gain larger than the first gain to rotate the engine. A large torque correction value corresponding to the number deviation is obtained, and the target absorption torque becomes smaller than the reference torque by the amount of the torque correction value, and the regulator is controlled so as to obtain this target absorption torque. As a result, the assigned maximum input torque of the first and second hydraulic pumps is reduced, and the absorption torque of the three hydraulic pumps is controlled so as not to exceed the engine output torque.
また、このときの第2ゲインは、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインKT1より大きいため、第3油圧ポンプの使用によりエンジン回転数が大幅に低下しようとするとき、そのエンジン回転数の低下に応答良く対応して第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクを減らし、エンジンストールを起こすことなく第1及び第2油圧ポンプをトルク制御することができる。 Further, since the second gain at this time is larger than the first gain KT1 suitable for performing normal speed sensing control, when the engine speed is to be significantly reduced by using the third hydraulic pump, the engine The assigned maximum absorption torque of the first and second hydraulic pumps can be reduced in response to a decrease in the rotation speed, and the first and second hydraulic pumps can be torque controlled without causing engine stall.
また、第3油圧ポンプの使用時に第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクを減らすための制御を、通常のスピードセンシング制御の演算を行う制御手段と同じ制御手段を用いて行うので、システムを簡素で、安価な構成とすることができる。 Further, since the control for reducing the assigned maximum absorption torque of the first and second hydraulic pumps when using the third hydraulic pump is performed using the same control means as the control means for calculating the normal speed sensing control, the system Can be made simple and inexpensive.
(2)上記(1)において、前記制御手段は、前記複数のトルク補正テーブルとして、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインを設定した第1トルク補正テーブルと、前記第1ゲインより大きな第2ゲインを設定した第2トルク補正テーブルを備える。 (2) In the above (1), the control means includes a first torque correction table in which a first gain suitable for performing normal speed sensing control is set as the plurality of torque correction tables, and the first gain. A second torque correction table in which a larger second gain is set is provided.
(3)また、上記(1)において、好ましくは、前記レギュレータは、前記第1及び第2油圧ポンプの容量増加方向に作用するよう前記バネ手段を配置し、かつ前記第1及び第2油圧ポンプの容量減少方向に作用する複数の受圧部を有し、前記制御手段は、前記目標吸収トルクを油圧信号に変換する電磁比例弁を有し、前記レギュレータの複数の受圧部の少なくとも1つに前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力を導くとともに、前記複数の受圧部の他の1つを前記制御手段の一部として構成し、この受圧部に前記電磁比例弁の出力圧力を導く。 (3) In the above (1), preferably, the regulator is arranged with the spring means so as to act in a capacity increasing direction of the first and second hydraulic pumps, and the first and second hydraulic pumps. A plurality of pressure receiving portions acting in the direction of capacity reduction, and the control means includes an electromagnetic proportional valve that converts the target absorption torque into a hydraulic signal, and at least one of the plurality of pressure receiving portions of the regulator In addition to guiding the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps, another one of the plurality of pressure receiving portions is configured as a part of the control means, and the output pressure of the electromagnetic proportional valve is guided to the pressure receiving portion.
本発明によれば、3つの油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないよう制御し、エンジンの出力トルクを有効利用することができるとともに、スピードセンシング制御によりエンジン負荷の過渡的な増大時におけるエンジン性能の低下を防止することができ、かつシステムを簡素で、安価な構成とすることができる。 According to the present invention, the absorption torque of the three hydraulic pumps is controlled so as not to exceed the engine output torque, the engine output torque can be used effectively, and when the engine load is transiently increased by speed sensing control. The engine performance can be prevented from deteriorating, and the system can be made simple and inexpensive.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係わるトルク制御装置を備えた建設機械用3ポンプシステムの全体を示す構成図である。本実施の形態は建設機械として油圧ショベルを対象としたものである。 FIG. 1 is a block diagram showing the whole of a three-pump system for a construction machine provided with a torque control device according to an embodiment of the present invention. This embodiment is intended for a hydraulic excavator as a construction machine.
図1において、本実施の形態に係わる建設機械用3ポンプシステムは、原動機1と、この原動機1によって駆動される可変容量型の第1油圧ポンプ2、第2油圧ポンプ3、第3油圧ポンプ4の3つの主ポンプと、原動機1によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ5と、第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4に接続されたコントロールバルブユニット6と、コントロールバルブユニット6に接続された複数の油圧アクチュエータ7,8,9,10,11,12,…とを備えている。
In FIG. 1, a three-pump system for a construction machine according to the present embodiment includes a
コントロールバルブユニット6は第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4に対応した3つの弁グループ6a,6b,6cを有しており、3つの弁グループ6a,6b,6cはそれぞれ複数の流量制御弁からなり、これら流量制御弁により第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4から複数の油圧アクチュエータ7,8,9,10,11,12,…に供給される圧油の流れ(方向及び流量)が制御される。また、3つの弁グループ6a,6b,6cの流量制御弁は公知のセンタバイパスタイプであり、対応する油圧アクチュエータの操作手段(操作レバー装置)が操作されておらず、流量制御弁が中立位置にあるときは第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4の吐出ライン2a,3a,4aをタンクに連通させている。このとき、第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4の吐出圧力はタンク圧に低下する。
The control valve unit 6 has three valve groups 6a, 6b and 6c corresponding to the first, second and third
複数の油圧アクチュエータ7,8,9,10,11,12,…は例えば油圧ショベルの旋回モータ、アームシリンダ、左右走行モータ、バケットシリンダ、ブームシリンダを含み、例えば油圧アクチュエータ7が旋回モータであり、油圧アクチュエータ8がアームシリンダであり、油圧アクチュエータ9が左走行モータであり、油圧アクチュエータ10が右走行モータであり、油圧アクチュエータ11がバケットシリンダであり、油圧アクチュエータ12がブームシリンダである。
The plurality of
第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4の吐出ライン2a,3a,4aにはメインリリーフ弁15,16,17が設けられ、パイロットポンプ5の吐出ライン5aにはパイロットリリーフ弁18が設けられている。メインリリーフ弁15,16,17は第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4の吐出圧力を規制し、主回路の最大圧力を設定するものである。パイロットリリーフ弁18はパイロットポンプ5の最大吐出圧力を規制し、パイロット油圧源の圧力を設定するものである。
原動機1はディーゼルエンジンであり、このディーゼルエンジン(以下単にエンジンという)1に、ダイヤル式の回転数指令操作装置21とエンジン制御装置22とが設けられている。回転数指令操作装置21はエンジン1の目標回転数を指令する指令手段であり、エンジン制御装置22はコントローラ23と、ガバナモータ24と、燃料噴射装置(ガバナ)25とを有している。コントローラ23は回転数指令操作装置21からの指令信号を入力し、所定の演算処理を行い、ガバナ制御モータ24に駆動信号を出力する。ガバナ制御モータ24は、その駆動信号に応じて回動し、回転数指令操作装置21が指令する目標回転数が得られるように燃料噴射装置25の燃料噴射量を制御する。
The
本実施の形態に係わるトルク制御装置はこのような3ポンプシステムに設けられるものであり、第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量(押しのけ容積或いは斜板の傾転)を制御することで第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルク(消費トルク)を制御する第1レギュレータ31と、第3の油圧ポンプ4の容量(押しのけ容積或いは斜板の傾転)を制御することで第3油圧ポンプ4の吸収トルク(消費トルク)を制御する第2レギュレータ32と、第3油圧ポンプ4の吐出圧力を検出する圧力センサ34と、エンジン1の回転数を検出する回転数センサ51と、電磁比例弁35と、上記のコントローラ23とを備えている。
The torque control device according to the present embodiment is provided in such a three-pump system, and controls the capacity of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 (the displacement volume or the inclination of the swash plate). The
第1レギュレータ31は、第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量増加方向に作用するバネ31a,31bと、第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量減少方向に作用する受圧部31c,31d,31eとを有している。受圧部31c,31dには第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力がパイロットライン37,38を介して導入され、受圧部31eには電磁比例弁35からの制御圧力が制御油路39を介して導入される。バネ31a,31bと受圧部31eは、第1及び第2油圧ポンプ2,3で使用可能な最大吸収トルクを設定する機能を有している。このような構成により第1レギュレータ31は、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクがバネ31a,31bと受圧部31eに導かれる制御圧力とにより設定される最大吸収トルク(割り当て最大吸収トルク)を超えないよう第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量を制御する。
The
第2レギュレータ32は、第3油圧ポンプ4の容量増加方向に作用するバネ32aと、第3油圧ポンプ4の容量減少方向に作用する受圧部32bとを有し、受圧部31bには第3油圧ポンプ4の吐出圧力がパイロットライン40を介して導入される。バネ32aは、第3油圧ポンプ4の最大吸収トルク(割り当て最大吸収トルク)を設定する機能を有している。このような構成により第2レギュレータ32は、第3油圧ポンプ4の吸収トルクがバネ32aにより設定される最大吸収トルクを超えないよう第3油圧ポンプ4の容量を制御する。
The
圧力センサ34は第3油圧ポンプ4の吐出圧力に応じた検出信号を出力し、回転数センサ51はエンジン1の回転数(実回転数)を検出し、これらの検出信号はコントローラ23に入力される。コントローラ23は所定の演算処理を行い、電磁比例弁35に駆動信号を出力する。電磁比例弁35はパイロットポンプ5の吐出圧力を元圧としてコントローラ23からの駆動信号に応じた制御圧力を生成し、この制御圧力は信号ライン39を介して第1レギュレータ31の受圧部31eへと導かれる。これにより第1レギュレータ31は、受圧部31eに導かれる制御圧力に応じて第1及び第2油圧ポンプの最大吸収トルクを調整する。
The pressure sensor 34 outputs a detection signal corresponding to the discharge pressure of the third
図2は、第1レギュレータ31により制御される第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力(平均値)と第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量(押しのけ容積或いは斜板の傾転)との関係を示す図である。
FIG. 2 shows the discharge pressure (average value) of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 controlled by the
図2において、折れ線A,B,Cは、バネ31a,31bにより設定されたトルク制御特性であり、折れ線Aは、第3油圧ポンプ4に係わる油圧アクチュエータ、例えば油圧アクチュエータ12が作動しておらず、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が最小圧力P0(図3参照)に低下しているときのもの、折れ線Bは、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が最小圧力P0(図3参照)と、第2レギュレータ32による吸収トルク制御の開始圧力(第2レギュレータ32による吸収トルク制御が実施される第3油圧ポンプ4の最小吐出圧力)P2(図3参照)との中間の圧力P1(図3参照)にあるときのもの、折れ線Cは、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が前記圧力P2にあるときのものである。
In FIG. 2, broken lines A, B, and C are torque control characteristics set by the springs 31a and 31b, and a broken line A indicates that the hydraulic actuator related to the third
第3油圧ポンプ4の吐出圧力が最小圧力P0にあるとき、折れ線Aのトルク制御特性(以下、適宜、特性線Aという)に基づいて第1及び第2油圧ポンプの容量は次のように変化する。
When the discharge pressure of the third
第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の平均値がP0〜P1Aの範囲内にあるときは吸収トルク制御は実施されず、第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量は最大容量特性線L1上にあり、最大(一定)である。このとき、第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクはそれらの吐出圧力の上昇に応じて増大する。第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の平均値がP1Aを超えると吸収トルク制御が実施され、第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量は特性線Aに沿って減少する。これにより第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクはトルク一定曲線TAで表される規定トルクTa(第1及び第2油圧ポンプ2,3の割り当て最大吸収トルク)を超えないよう制御される。この場合、圧力P1Aが第1レギュレータ31による吸収トルク制御の開始圧力であり、P1A〜Pmaxは第1レギュレータ31による吸収トルク制御が実施される第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力範囲である。また、Pmaxは第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力の平均値の最大値であり、メインリリーフ弁15,16のリリーフ設定圧力に相当する値である。第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力がPmaxまで上昇すると、メインリリーフ弁15,16が作動し、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇は制限される。
When the average value of the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 is within the range of P0 to P1A, the absorption torque control is not performed, and the capacity of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 is the maximum capacity. It is on the characteristic line L1 and is the maximum (constant). At this time, the absorption torque of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 increases as their discharge pressures increase. When the average value of the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 exceeds P1A, the absorption torque control is performed, and the capacities of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 decrease along the characteristic line A. As a result, the absorption torque of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 is controlled so as not to exceed the prescribed torque Ta (the maximum absorption torque assigned to the first and second hydraulic pumps 2 and 3) represented by the constant torque curve TA. The In this case, the pressure P1A is the start pressure of the absorption torque control by the
第3油圧ポンプ4の吐出圧力が上昇すると、後述する本発明の制御(全トルクスピードセンシング制御)により、吸収トルク制御の特性線は折れ線Aから折れ線B,Cへと横軸方向にシフトし、それに応じて第1レギュレータ31による吸収トルク制御の開始圧力はP1AからP1B,P1Cへと変化(低下)し、第1レギュレータ31による吸収トルク制御が実施される吐出圧力範囲はP1A〜PmaxからP1A〜Pmax,P1A〜Pmaxへと変化する。また、それに応じて、第1及び第2油圧ポンプ2,3の割り当て最大吸収トルクはTaからTb,Tcへと減少する。
When the discharge pressure of the third
図3は第2レギュレータ32により制御される第3油圧ポンプ4の吐出圧力と第3油圧ポンプ4の容量(押しのけ容積或いは斜板の傾転)との関係を示す図である。図3において、実線Dは、バネ32aにより設定されるトルク制御特性である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the discharge pressure of the third
第3油圧ポンプ4の吐出圧力がP0〜P2の範囲内にあるときは吸収トルク制御は実施されず、第3油圧ポンプ4の容量は最大容量特性線L2上にあり、最大(一定)である。このとき、第3油圧ポンプ4の吸収トルクはその吐出圧力の上昇に応じて増大する。第3油圧ポンプ4の吐出圧力がP2を超えると吸収トルク制御が実施され、第3油圧ポンプ4の容量は実線Dの特性線に沿って減少する。これにより第3油圧ポンプ4の吸収トルクはトルク一定曲線TDで表される規定トルクTd(第3油圧ポンプの割り当て最大吸収トルク)を超えないよう制御される。この場合、圧力P2が第2レギュレータ32による吸収トルク制御の開始圧力であり、P2〜Pmaxは第2レギュレータ32による吸収トルク制御が実施される第3油圧ポンプ4の吐出圧力範囲である。Pmaxは第3油圧ポンプ4の吐出圧力の最大値であり、メインリリーフ弁17のリリーフ設定圧力に相当する値である。第3油圧ポンプ4の吐出圧力がPmaxまで上昇すると、メインリリーフ弁17が作動し、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇は制限される。
When the discharge pressure of the third
図4は、コントローラ23のトルク制御装置に係わる処理機能を示す機能ブロック図である。コントローラ23は、ポンプベーストルク演算部42と、回転数偏差演算部43と、補正トルク選択部44と、第1補正トルク演算部45a及び第2補正トルク演算部45bと、第1加算部45cと、第2加算部46と、電磁弁出力圧力演算部47と、電磁弁駆動電流演算部48とを備えている。
FIG. 4 is a functional block diagram showing processing functions related to the torque control device of the
ポンプベーストルク演算部42は、上述した第1、第2及び第3油圧ポンプ2,3,4の3つのポンプで使用可能な合計の最大吸収トルクをポンプベーストルク(基準トルク)Trとして算出するものであり、回転数指令操作装置21から目標回転数の指令信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その目標回転数に対応するポンプベーストルクTrを演算する。メモリのテーブルには、目標回転数が低くなるにしたがってポンプベーストルクTrが減少するよう、目標回転数とポンプベーストルクTrの関係が設定されている。
The pump base
図5は、エンジン出力トルクTeとポンプベーストルク(ポンプ最大吸収トルク)Trの関係を示す図である。エンジン1の出力トルクTeはエンジン回転数が低くなるにしたがって低くなる。ポンプ最大吸収トルクTrはエンジン1の出力トルクTeの範囲内である必要がある。したがって、ポンプ最大吸収トルクTrも目標回転数が低くなるにしたがって減少する。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the engine output torque Te and the pump base torque (pump maximum absorption torque) Tr. The output torque Te of the
ここで、ポンプベーストルク(基準トルク)Trは、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が最小圧力P0にあるときの上記規定トルクTaに相当する値である。すなわち、
Tr=Ta
回転数偏差演算部43は、回転数センサ51で検出したエンジン1の実回転数から目標回転数を減算し、回転数偏差ΔNを演算する。すなわち、実回転数をNe、目標回転数をNrとすると、下記の計算をする。
Here, the pump base torque (reference torque) Tr is a value corresponding to the specified torque Ta when the discharge pressure of the third
Tr = Ta
The rotational speed
ΔN=Ne−Nr
補正トルク選択部44は、第3油圧ポンプの吐出圧力(以下符号Pp3を付す)に応じて第1及び第2補正トルク演算部45a,45bの一方を選択し、その選択した補正トルク演算部に回転数偏差ΔNを出力する。補正トルク選択部44は、第3油圧ポンプの吐出圧力Pp3に応じて第1及び第2補正トルク演算部45a,45bの一方を次のように選択する。
ΔN = Ne−Nr
The correction
(1)P0≦Pp3≦Pa → 第1補正トルク演算部45aを選択
(2)Pa<Pp3 → 第2補正トルク演算部45bを選択
ここで、Paは、図3に示すように、P2より小さく、かつP0に比較的近い圧力値である。
(1) P0 ≦ Pp3 ≦ Pa → select the first correction
第1補正トルク演算部45aは、回転数偏差ΔNからスピードセンシング制御の第1トルク補正値ΔT1を求めるための第1トルク補正テーブルT1を有し、回転数偏差ΔNをその第1トルク補正テーブルT1に参照し、対応するスピードセンシング制御の第1トルク補正値ΔT1を演算する。より詳しくは、第1トルク補正テーブルT1は、回転数偏差ΔNから第1トルク補正値ΔT1を求めるためのゲインとして、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインKT1を設定したものであり、下記のように回転数偏差ΔNと第1ゲインKT1と関係が設定されている。
The first correction
ΔN≧ΔNa(負の値)→KT1=0
ΔN<ΔNa →KT1=a
ここで、「ΔNa」は通常のスピードセンシング制御を開始するのに適した回転数偏差(負の値)であり、「a」は通常のスピードセンシング制御を行うのに適したゲインである。
ΔN ≧ ΔNa (negative value) → KT1 = 0
ΔN <ΔNa → KT1 = a
Here, “ΔNa” is a rotation speed deviation (negative value) suitable for starting normal speed sensing control, and “a” is a gain suitable for performing normal speed sensing control.
第1補正トルク演算部45aにおいては、回転数偏差ΔNにそのΔNに対応した第1ゲインKT1を乗じ、スピードセンシング制御の第1トルク補正値ΔT1を演算する。
The first
第2補正トルク演算部45bは、回転数偏差ΔNからスピードセンシング制御の第2トルク補正値ΔT2を求めるための第2トルク補正テーブルT2を有し、回転数偏差ΔNをその第2トルク補正テーブルT2に参照し、対応するスピードセンシング制御の第2トルク補正値ΔT2を演算する。より詳しくは、第2トルク補正テーブルT2は、回転数偏差ΔNから第2トルク補正値ΔT2を求めるためのゲインとして、第1ゲインKT1より大きな第2ゲインKT2を設定したものであり、下記のように回転数偏差ΔNと第2ゲインKT2と関係が設定されている。 The second correction torque calculation unit 45b has a second torque correction table T2 for obtaining a second torque correction value ΔT2 of the speed sensing control from the rotation speed deviation ΔN, and the rotation speed deviation ΔN is calculated from the second torque correction table T2. To calculate the second torque correction value ΔT2 of the corresponding speed sensing control. More specifically, the second torque correction table T2 is a table in which a second gain KT2 larger than the first gain KT1 is set as a gain for obtaining the second torque correction value ΔT2 from the rotational speed deviation ΔN. The relationship between the rotational speed deviation ΔN and the second gain KT2 is set.
ΔN≧0 →KT2=0
ΔN<0 →KT2=b
ここで、「b」は第3油圧ポンプの吸収トルクの増加に応じて第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを減らす制御(以下、適宜、全トルクスピードセンシング制御という)を行うのに適したスピードセンシング制御のゲインであり、b>aの関係にある。
ΔN ≧ 0 → KT2 = 0
ΔN <0 → KT2 = b
Here, “b” is suitable for performing control for reducing the absorption torque of the first and second hydraulic pumps in accordance with the increase of the absorption torque of the third hydraulic pump (hereinafter, referred to as full torque speed sensing control as appropriate). It is a gain of speed sensing control and has a relationship of b> a.
第1加算部45cは、第1及び第2補正トルク演算部45a,45bで演算した第1及び第2トルク補正値ΔT1,ΔT2を加算することにより、補正トルク選択部44で選択した補正トルク演算部にて演算したトルク補正値をトルク補正値ΔTとして出力する。
The
第2加算部46は、ポンプベーストルク演算部42で演算したポンプベーストルクTrに第1加算部45cで演算したスピードセンシング制御のトルク補正値ΔTを加算し、目標吸収トルクTnを演算する。つまり、
Tn=Tr+ΔT
電磁弁出力圧力演算部47は、第1レギュレータ31において、第1及び第2油圧ポンプ2,3の最大吸収トルクとして目標トルクTnを設定するための制御圧力を算出するものであり、第2加算部46で求めた目標吸収トルクTnをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その目標吸収トルクTnに対応する電磁比例弁35の出力圧力Pcを演算する。メモリのテーブルには、目標吸収トルクTnが増大するにしたがって出力圧力Pcが小さくなるよう、目標吸収トルクTnと出力圧力Pcとの関係が設定されている。
The
Tn = Tr + ΔT
The solenoid valve output
電磁弁駆動電流演算部48は、電磁弁出力圧力演算部47で求めた電磁比例弁35の出力圧力Pcを得るための電磁比例弁35の駆動電流Icを算出するものであり、電磁弁出力圧力演算部47で求めた電磁比例弁35の出力圧力Pcをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その出力圧力Pcに対応する電磁比例弁35の駆動電流Icを演算する。メモリのテーブルには、出力圧力Pcが増大するにしたがって駆動電流Icが増大するよう、出力圧力Pcと駆動電流Icとの関係が設定されている。この駆動電流Icは図示しないアンプにより増幅され、電磁比例弁35に出力される。
The solenoid valve drive current calculator 48 calculates the drive current Ic of the solenoid
以上において、コントローラ23、電磁比例弁35及び第1レギュレータ31の受圧部31eは、回転数指令操作装置21(指令手段)により指令される目標回転数と回転数センサ51により検出されるエンジン1(原動機)の実回転数との偏差ΔNを演算し、圧力センサ34により検出した第3油圧ポンプ4の吐出圧力に応じてゲインの異なる複数のトルク補正テーブルT1,T1の1つを選択し、そのトルク補正テーブルに回転数偏差ΔNを参照して対応するトルク補正値ΔTを求め、このトルク補正値ΔTを基準トルクTrに加算して第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクを制御するための目標吸収トルクTnを求め、この目標吸収トルクTnが得られるよう第1レギュレータ31を制御する制御手段を構成する。
In the above, the
次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
例えば第1及び第2油圧ポンプ2,3からの圧油がコントロールバルブユニット6の弁グループ6a,6bに含まれる対応する流量制御弁を介して油圧アクチュエータ7,12に供給され、それらを駆動する操作時(第1及び第2油圧ポンプ2,3を使用し、第3油圧ポンプ4を使用しない操作時)においては、第3油圧ポンプ4の吐出圧力は最小圧力P0にあり、P0≦Pp3≦Paであるため、コントローラ23の補正トルク選択部44においては、第1及び第2補正トルク演算部45a,45bのうち第1補正トルク演算部45aを選択し、この第1補正トルク演算部45aにおいては、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインKT1を設定した第1トルク補正テーブルT1により、そのときの回転数偏差ΔNに応じた第1トルク補正値ΔT1を演算する。
For example, the pressure oil from the first and second hydraulic pumps 2 and 3 is supplied to the
また、このとき、油圧アクチュエータ7,12が大きな負荷変動を伴わない駆動状態にある場合は、エンジン1の実回転数は目標回転数にほぼ一致しており、回転数偏差演算部43において演算される回転数偏差ΔNは0か小さめの値となるため、第1補正トルク演算部45aにおいては、トルク補正値として同様に0か小さめの値を演算し、第2加算部46では、目標吸収トルクTnとしてポンプベーストルク(基準トルク)Trに概ね一致した値を演算する。これにより第1レギュレータ31においては、図2に示す折れ線Aのトルク制御特性が設定され、このトルク制御特性に基づいて第1及び第2油圧ポンプの容量(最大吸収トルク)が制御される。
At this time, when the
すなわち、第1及び第2油圧ポンプ2,3の平均吐出圧力が図2のP1Aよりも高くなると、その平均吐出圧力が高くなるにしたがって第1及び第2油圧ポンプ2,3の容量が特性線Aに沿って減少するよう制御され、これにより第1及び第2油圧ポンプ2,3の吸収トルクがトルク一定曲線TAで表される規定トルクTaを超えないよう制御される。ここで、前述したように、規定トルクTaは上記のポンプベーストルクTrに相当する値であり(Ta=Tr)、エンジンの出力トルクを有効利用することができる。 That is, when the average discharge pressure of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 becomes higher than P1A in FIG. 2, the capacity of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 increases as the average discharge pressure increases. In this way, the absorption torque of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 is controlled so as not to exceed the specified torque Ta represented by the constant torque curve TA. Here, as described above, the prescribed torque Ta is a value corresponding to the pump base torque Tr (Ta = Tr), and the engine output torque can be used effectively.
一方、第1及び第2油圧ポンプ2の平均吐出圧力が図2のP1Aよりも高く、第1及第2油圧ポンプ2,3の容量が特性線A上で制御されるとき、第1及び第2油圧ポンプ2,3の負荷(吐出圧力)が急激に増大して、エンジン1の負荷トルクが急激に増大すると、燃料噴射装置25の制御の応答遅れによってエンジン1の回転数(実回転数)が過渡的に低下する。このような場合は、図4の回転数偏差演算部43において、回転数偏差ΔNが負の値であって絶対値が大きめの値として演算されるとともに、第1補正トルク演算部45aにおいて、その回転数偏差ΔNに第1制御ゲインKT1を乗じることで、第1トルク補正値ΔT1も負の値であって絶対値が大きめの負の値として演算される。そして、第2加算部46ではポンプベーストルクTrに負の値としてのトルク補正値ΔT1を加算することで、目標吸収トルクTnをポンプベーストルクTrからトルク補正値ΔT1の絶対値分だけ減少させる。これにより第1レギュレータ31に設定される最大吸収トルクもトルク補正値ΔT1の絶対値分だけ減少し、図2に示した吸収トルク制御の特性線は折れ線Aから折れ線B側へとシフトし、第1レギュレータ31により制御される第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクも同様に減少する(減トルク制御)。このようなスピードセンシング制御による減トルク制御の結果、エンジン1の回転数は速やかに上昇してエンジン性能の低下を防止し、作業性能を向上することができる。
On the other hand, when the average discharge pressure of the first and second hydraulic pumps 2 is higher than P1A in FIG. 2 and the capacities of the first and second hydraulic pumps 2 and 3 are controlled on the characteristic line A, the first and second hydraulic pumps 2 and 3 are controlled. 2 When the load (discharge pressure) of the hydraulic pumps 2 and 3 is suddenly increased and the load torque of the
次に、第1〜第3油圧ポンプ2〜4の3つの油圧ポンプを使用する操作状態として、上記のように第1及び第2油圧ポンプ2,3が油圧アクチュエータ7,12を駆動する操作状態から、更に、第3油圧ポンプ4に係わる油圧アクチュエータ、例えば油圧アクチュエータ12を駆動する場合を考える。油圧アクチュエータ12の駆動前は第1及び第2油圧ポンプ2,3は図2の特性線A上で動作しており、油圧アクチュエータ12の駆動後は、第3油圧ポンプ4は図3の特性線D上で動作するものとする。この場合は、第3油圧ポンプ4の吐出圧力Pp3は図2のPaよりも高いため(Pp3>Pa)、コントローラ23の補正トルク選択部44においては、第1及び第2補正トルク演算部45a,45bのうち第2補正トルク演算部45bを選択し、この第2補正トルク演算部45bにおいては、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインKT1より大きな第2ゲインKT2を設定した第2トルク補正テーブルT2により、そのときの回転数偏差ΔNに応じた第2トルク補正値ΔT2を演算する。
Next, as an operation state in which the first to third hydraulic pumps 2 to 4 are used, the operation state in which the first and second hydraulic pumps 2 and 3 drive the
また、このとき、油圧アクチュエータ12を駆動した直後は、第3油圧ポンプ4の吸収トルクはエンジン1に対して過剰トルクとなるため、エンジン1の回転数は低下し、図4の回転数偏差演算部43において、回転数偏差ΔNが負の値であって絶対値が大きめの値として演算される。また、第2補正トルク演算部45bにおいて、その回転数偏差ΔNに第2制御ゲインKT2を乗じることで、第2トルク補正値ΔT2も絶対値が比較的大きめの負の値として演算される。そして、第2加算部46ではポンプベーストルクTrに負の値としてのトルク補正値ΔT2を加算することで、目標吸収トルクTnをポンプベーストルクTrからトルク補正値ΔT2の絶対値分だけ減少させる。これにより第1レギュレータ31に設定される最大吸収トルクもトルク補正値ΔT2の絶対値分だけ減少し、図2に示した吸収トルク制御の特性線は折れ線Aから折れ線Cへとシフトし、第1レギュレータ31により制御される第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクも同様に減少する(全トルク制御)。また、このときの第2制御ゲインKT2は、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインKT1より大きく、全トルクスピードセンシング制御を行うのに適したゲインであるため、第3油圧ポンプ4に係わる油圧アクチュエータの駆動によりエンジン回転数が大幅に低下しようとするとき、そのエンジン回転数の低下に応答良く対応して第1及び第2油圧ポンプの割り当て最大吸収トルクを減らし、エンジンストールを起こすことなく第1及び第2油圧ポンプ2,3をトルク制御することができる。
At this time, immediately after the
以上のように本実施の形態によれば、3つの油圧ポンプ2〜4の吸収トルクがエンジン1の出力トルクを超えないよう制御し、エンジン1の出力トルクを有効利用することができるとともに、スピードセンシング制御によりエンジン負荷の過渡的な増大時におけるエンジン性能の低下を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the absorption torque of the three hydraulic pumps 2 to 4 is controlled so as not to exceed the output torque of the
また、本実施の形態においては、従来、全トルク制御を行うのに用いていた減圧弁は必要でなく、通常のスピードセンシング制御を行うのと同じ制御手段(コントローラ23、電磁比例弁35、第1レギュレータ31の受圧部31e、配管39)を用いて全トルクスピードセンシング制御を行うので、システムを簡素で、安価な構成とすることができる。
Further, in the present embodiment, the pressure reducing valve conventionally used for performing the total torque control is not necessary, and the same control means (the
本発明の第2の実施の形態を図6を用いて説明する。図6は第2の実施の形態に係わるトルク制御装置のレギュレータ部分を示す図である。図中、図1に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態は、第1レギュレータ及び第2レギュレータに対し、要求流量に応じて第1〜第3油圧ポンプの容量(吐出流量)を制御する機能を持たせた場合のものである。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a regulator portion of the torque control device according to the second embodiment. In the figure, the same components as those shown in FIG. In the present embodiment, the first regulator and the second regulator are provided with a function of controlling the capacity (discharge flow rate) of the first to third hydraulic pumps according to the required flow rate.
図6において、第1及び第2油圧ポンプ2,3は第1レギュレータ131を備え、第3油圧ポンプ4は第2レギュレータ132を備えている。第1及び第2油圧ポンプ2,3は第1レギュレータ131により押しのけ容積可変部材である斜板2b,3bの傾転角を調整することで押しのけ容積(容量)を調整し、要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するとともに、ポンプ吸収トルクを調整する。第3油圧ポンプ4は第2レギュレータ131により押しのけ容積可変部材である斜板4bの傾転角を調整することで押しのけ容積(容量)を調整し、要求流量に応じてポンプ吐出流量を制御するとともに、ポンプ吸収トルクを調整する。
In FIG. 6, the first and second hydraulic pumps 2 and 3 include a first regulator 131, and the third
第1レギュレータ131は、斜板2b,3bを作動する傾転制御アクチュエータ112と、このアクチュエータ112を制御するトルク制御サーボ弁113とポジション制御弁114とを有している。傾転制御アクチュエータ112は、斜板2b,3bに連係されかつ両端に設けられた受圧部の受圧面積が異なるポンプ傾転制御スプール112aと、このポンプ傾転制御スプール112aの小面積受圧部側に位置する傾転制御増トルク受圧室112bと、大面積受圧部側に位置する傾転制御減トルク受圧室112cとを備えている。傾転制御増トルク受圧室112bはパイロットポンプ5の吐出ライン5aに油路135を介して接続され、傾転制御減トルク受圧室112cはパイロットポンプ5の吐出ライン5aに油路135と、トルク制御サーボ弁113及びポジション制御弁114を介して接続されている。
The first regulator 131 includes a
トルク制御サーボ弁113は、トルク制御スプール113aと、トルク制御スプール113aの一端側に位置するバネ113b1,113b2と、トルク制御スプール113aの他端側に位置する第1PQ制御受圧室113c、第2PQ制御受圧室113d及び減トルク制御受圧室113eとを備えている。第1PQ制御受圧室113cは信号ライン115aを介して第1油圧ポンプ2の吐出ライン2aに接続され、第2PQ制御受圧室113dは信号ライン115bを介して第2油圧ポンプ3の吐出ライン3aに接続され、減トルク制御受圧室113dは電磁比例弁35出力ポートに油路39を介して接続されている。電磁比例弁35は前述したとおり、コントローラ23(図1)からの駆動信号(電気信号)により作動する。
The torque
ポジション制御弁114は、ポジション制御スプール114aと、ポジション制御スプール114aの一端側に位置する位置保持用の弱いバネ114bと、ポジション制御スプール114aの他端側に位置する制御受圧室114cとを備えている。制御受圧室114cには第1及び第2油圧ポンプ2,3に係わる操作系の操作量(要求流量)に応じた油圧信号116が導かれる。この油圧信号116は、公知の種々の方法で生成することができる。例えば、操作レバー装置により生成される操作パイロット圧のうちの最も高圧の操作パイロット圧を選択し、油圧信号116としてもよい。また、流量制御弁がセンタバイパスタイプのバルブである場合、センタバイパスラインの下流側に絞りを設け、その絞りの上流側の圧力をネガコン圧として取り出し、このネガコン圧力を反転して油圧信号116としてもよい。
The position control valve 114 includes a
ポンプ傾転制御スプール112aは受圧室112b,112cの圧油の圧力バランスで、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板の傾転角(容量)を制御する。トルク制御サーボ弁113のPQ制御受圧室113cに第1及び第2油圧ポンプ2,3の高圧側の吐出圧力が導かれ、その圧力が高くなる程、トルク制御スプール113aが図示左方に移動する。これにより受圧室112cにパイロットポンプ5の吐出油が流れ込み、ポンプ傾転制御スプール112aを図示右方に移動し、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2b,3bをポンプ押しのけ容積減少方向に駆動し、ポンプ容量を小さくしてポンプ吸収トルクを減少させる。第1及び第2油圧ポンプ2,3の吐出圧力が低くなる程、上記の逆動作が行われ、第1及び第2油圧ポンプ2,3の斜板2b,3bをポンプ押しのけ容積増加方向に駆動し、ポンプ押し除け容積を大きくしてポンプ吸収トルクを増加させる。
The pump
また、トルク制御サーボ弁113の第1及び第2油圧ポンプ2,3に対するトルク制御特性はバネ113b1,113b2と減トルク制御受圧室113eに導かれる圧力によって定まり、電磁比例弁35の出力圧に応じて前述したようにトルク制御特性がシフトする(図2参照)。これにより第3油圧ポンプ4の吐出圧力が上昇するにしたがって第1及び第2油圧ポンプ2,3の最大吸収トルク(割り当て最大吸収トルク)を減らすよう制御し、エンジン1の過負荷を防止することができるとともに、第3油圧ポンプ4を使用していないとき、或いは、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が図3のP2より低いときは、第3油圧ポンプ4で使用していない吸収トルクを第1及び第2油圧ポンプ2,3で使用することができ、その分、エンジン1の出力トルクを有効利用することができる。
The torque control characteristics of the torque
第2レギュレータ131は、斜板4bを作動する傾転制御アクチュエータ212と、このアクチュエータ212を制御するトルク制御サーボ弁213とポジション制御弁214とを有している。傾転制御アクチュエータ212、トルク制御サーボ弁213及びポジション制御弁214は、第1レギュレータ131の傾転制御アクチュエータ112、トルク制御サーボ弁113及びポジション制御弁114と同様に構成されており、図中、同等の部分には、10番台の数字を200番台の数字に変えた符号を付して示している。ただし、トルク制御サーボ弁113では設定トルクの調整は不要であるため、第1及び第2減トルク制御受圧室113d,113eに相当するものは設けられていない。
The second regulator 131 includes a
第2レギュレータ132の動作も、第1レギュレータ131の動作と実質的に同じである。ただし、その吸収トルク制御の特性はトルク制御サーボ弁213のバネ213bによって定まり、一定である(図3参照)。
The operation of the second regulator 132 is substantially the same as the operation of the first regulator 131. However, the absorption torque control characteristic is determined by the spring 213b of the torque
以上のように構成した本実施の形態においては、第1レギュレータ131及び第2レギュレータ132に、要求流量に応じて第1〜第3油圧ポンプ2〜4の容量(吐出流量)を制御する機能を持たせたもので、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment configured as described above, the first regulator 131 and the second regulator 132 have a function of controlling the capacity (discharge flow rate) of the first to third hydraulic pumps 2 to 4 according to the required flow rate. The same effects as those of the first embodiment can be obtained.
以上に本発明の幾つかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made to these embodiments within the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、コントローラ23内に、第3油圧ポンプの吐出圧力に応じて選択されるゲインの異なる複数のトルク補正テーブルとして、第1及び第2トルク補正テーブルT1,T2の2つのテーブルを設けたが、3つ或いはそれ以上のテーブルを設けてもよい。例えば、第2トルク補正テーブルT2として、第1ゲインKT1より少し大きなゲインKT21を設定したトルク補正テーブルT21と、ゲインKT21より更に大きなゲインKT22を設定したトルク補正テーブルの2つのテーブルを設け、その2つのテーブルに対応して、第3油圧ポンプの図3のPa以上の吐出圧力範囲を、Pa<Pp3≦Pbの第1範囲と、Pb<Pp3の第2範囲の2つに分け、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が第1範囲にあるときはトルク補正テーブルT21を選択し、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が第2範囲にあるときはトルク補正テーブルT22を選択し、それぞれ、その選択したトルク補正テーブルに回転数偏差ΔNを参照して対応するトルク補正値を求める。これにより第3油圧ポンプの吐出圧力の大きさ(エンジンに対する過剰負荷トルクの大きさ)に応じたより適切なトルク補正値を演算することができ、円滑な全トルクスピードセンシング制御を行うことができる。
For example, in the above-described embodiment, two torque correction tables T1 and T2 of the first and second torque correction tables T2 and T2 are provided in the
また、上記実施の形態では、第3油圧ポンプは可変容量型としたが、固定容量型であってもよい。 In the above embodiment, the third hydraulic pump is a variable displacement type, but may be a fixed displacement type.
1 原動機(エンジン)
2 第1油圧ポンプ
3 第2油圧ポンプ
4 第3油圧ポンプ
6 コントロールバルブユニット
6a,6b,6c 弁グループ
7〜12 複数の油圧アクチュエータ
15,16,17 メインリリーフ弁
18 パイロットリリーフ弁
21 回転数指令操作装置
22 エンジン制御装置
23 コントローラ
24 ガバナ制御モータ
25 燃料噴射装置
31 第1レギュレータ
31a,31b バネ
31c,31d,31e 受圧部
32 第2レギュレータ
34 圧力センサ
35 電磁比例弁
42 ポンプベーストルク演算部
43 回転数偏差演算部
44 補正トルク選択部
45a 第1補正トルク演算部
45b 第2補正トルク演算部
45c 第1加算部
46 第2加算部
47 電磁弁出力圧力演算部
48 電磁弁駆動電流演算部
51 回転数センサ
131 第1レギュレータ
132 第2レギュレータ
112,212 傾転制御アクチュエータ
113,213 トルク制御サーボ弁113
113b1,113b2 バネ
113c 第1PQ制御受圧室
113d 第2PQ制御受圧室
113e 減トルク制御受圧室
114,214 ポジション制御弁
T1 第1トルク補正テーブル
T2 第2トルク補正テーブル
1 prime mover (engine)
2 1st hydraulic pump 3 2nd
113b1, 113b2 Spring 113c First PQ control pressure receiving chamber 113d Second PQ control pressure receiving chamber 113e Reduced torque control
Claims (3)
前記原動機の目標回転数を指令する指令手段と、
前記原動機によって駆動される可変容量型の第1及び第2油圧ポンプと、
前記原動機によって駆動される第3油圧ポンプと、
前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することで前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御するレギュレータとを備えた建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第3油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
前記原動機の実回転数を検出する回転数センサと、
前記指令手段により指令される目標回転数と前記回転数センサにより検出される前記原動機の実回転数との偏差を演算し、前記圧力センサにより検出した前記第3油圧ポンプの吐出圧力に応じてゲインの異なる複数のトルク補正テーブルの1つを選択し、そのトルク補正テーブルに前記回転数偏差を参照して対応するトルク補正値を求め、このトルク補正値を基準トルクに加算して前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御するための目標吸収トルクを求め、この目標吸収トルクが得られるよう前記レギュレータを制御する制御手段とを備えることを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 Prime mover,
Command means for commanding a target rotational speed of the prime mover;
Variable displacement first and second hydraulic pumps driven by the prime mover;
A third hydraulic pump driven by the prime mover;
A construction machine comprising a regulator for controlling the absorption torque of the first and second hydraulic pumps by controlling the capacities of the first and second hydraulic pumps based on the discharge pressures of the first and second hydraulic pumps. In the torque control device of the three pump system for
A pressure sensor for detecting a discharge pressure of the third hydraulic pump;
A rotational speed sensor for detecting an actual rotational speed of the prime mover;
A deviation between the target rotational speed commanded by the command means and the actual rotational speed of the prime mover detected by the rotational speed sensor is calculated, and gain is obtained according to the discharge pressure of the third hydraulic pump detected by the pressure sensor. Is selected, a corresponding torque correction value is obtained by referring to the rotation speed deviation in the torque correction table, and this torque correction value is added to a reference torque to obtain the first and the second torque correction tables. Torque control of a three-pump system for construction machinery, comprising: a control means for obtaining a target absorption torque for controlling the absorption torque of the second hydraulic pump and controlling the regulator so as to obtain the target absorption torque apparatus.
前記制御手段は、前記複数のトルク補正テーブルとして、通常のスピードセンシング制御を行うのに適した第1ゲインを設定した第1トルク補正テーブルと、前記第1ゲインより大きな第2ゲインを設定した第2トルク補正テーブルを備えることを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 The torque control device for a three-pump system for construction machinery according to claim 1,
The control means includes a first torque correction table in which a first gain suitable for performing normal speed sensing control is set as the plurality of torque correction tables, and a second gain in which a second gain greater than the first gain is set. A torque control device for a three-pump system for construction machinery, comprising a two-torque correction table.
前記レギュレータは、前記第1及び第2油圧ポンプの容量増加方向に作用するよう前記バネ手段を配置し、かつ前記第1及び第2油圧ポンプの容量減少方向に作用する複数の受圧部を有し、
前記制御手段は、前記目標吸収トルクを油圧信号に変換する電磁比例弁を有し、
前記レギュレータの複数の受圧部の少なくとも1つに前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力を導くとともに、前記複数の受圧部の他の1つを前記制御手段の一部として構成し、この受圧部に前記電磁比例弁の出力圧力を導くことを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 The torque control device for a three-pump system for construction machinery according to claim 1,
The regulator has a plurality of pressure receiving portions arranged with the spring means to act in the capacity increasing direction of the first and second hydraulic pumps and acting in the capacity decreasing direction of the first and second hydraulic pumps. ,
The control means includes an electromagnetic proportional valve that converts the target absorption torque into a hydraulic signal,
The discharge pressures of the first and second hydraulic pumps are guided to at least one of the plurality of pressure receiving portions of the regulator, and the other one of the plurality of pressure receiving portions is configured as a part of the control means. A torque control device for a three-pump system for a construction machine, characterized in that the output pressure of the electromagnetic proportional valve is led to a section.
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