建筑机械的防过载装置的制作方法

专利名称：建筑机械的防过载装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑机械的防过载装置，特别涉及在驱动系统采用内燃机
的液压挖土机(shovel)等建筑机械中能够降低各种作业时的燃料消耗的建 筑机械的防过载装置。
背景技术：
现有的建筑机械的防过载装置，例如图7所示的液压泵驱动式控制装置。
在图7的液压泵驱动式控制装置中，设有通过发动机(内燃机)1驱动 的可变容量液压泵(主泵)2以及先导泵3。可变容量液压泵2的排出口与 未图示的液压执行器相对，并且与控制阀4连通，该控制阀4用于控制从 可变容量液压泵2的液压的供给和排出。
在图7的液压泵驱动式控制装置中，在控制阀4的两端部上设置的先 导口4a、 4a，分别经由先导压力导入用管路5与操作手柄6的先导压力排 出口连通。操作手柄6用于将来自先导泵3的先导液压经由未图示的管路 导入，先导液压用作使控制阀4工作的先导压力。
另外，可变容量液压泵2的排出口经由管路13与调节器(排出量控制 单元)7的液压导入口连通。可变容量液压泵2的排出口导向调节器7，从 而随着排出压力的增加来减小排出量，进行使其输入转矩基本恒定的定转 矩控制(或者定功率控制)，能够以输入转矩不超过发动机转矩的状态运转。 对于可变容量液压泵2，也可以通过操作手柄6的操作量来进行增减排出量 的流量控制。图8通过线图表示图7的液压泵驱动式控制装置中的定功率 控制，表示出了定功率曲线(H模式和L模式)。
在建筑机械为具有液压执行器等的液压挖土机的情况下，能够使用液 压铲斗进行重载掘进、轻载作业、平整等各种作业。在进行这些作业时， 为了改变可变容量液压泵2的输入转矩并能够选择对于该项作业最适合的输入转矩，而在图7的液压泵驱动式控制装置中设有用于输出外部信号的
模式切换开关8、从模式切换开关8接收外部信号并输出转矩设定信号的控 制器(控制单元)9、接收来自控制器9的转矩设定信号并输出次级压力 Pf的电磁反比例阀(输入转矩控制单元)10。
作业模式切换电路由上述的模式切换开关8、控制器9和电磁反比例阀 IO构成。通过将来自电磁反比例阀10的次级压力Pf向调节器7供给，从 而如图8所示使可变容量液压泵2的输入转矩在Tmax和Tmin之间变化， 上述输入转矩在Tmax和Tmin之间设定为与来自切换开关8的外部信号对 应的输入转矩值。
图9是表示作为建筑机械使用液压挖土机进行一般挖掘时，在将上述 定功率控制设定为H模式的情况下，图7的液压泵驱动式控制装置中的各 部分的波形的时序图。如图9 (a)和图9 (b)所示，如果对操作手臂6进 行快速操作，则能够增加可变容量液压泵2的排出量Q。同时，使液压执 行器工作而产生起动压力，可变容量液压泵2的排出压力P持续增加到Pl 为止(参照图9 (c))。这里，在将上述定功率控制设定为H模式的情况下， 可变容量液压泵2的输入转矩被控制为基本恒定，因而电磁反比例阀10的 次级压力Pf被设定为规定的值Pfl (参照图9 (f))。
此时，设定为H模式的上述定功率控制无法有效响应到达排出压力Pl 的快速上升，因此在可变容量液压泵2的排出压力P快速增加的过程中， 可变容量液压泵2的输入转矩T会超过发动机转速N为额定转速N0时的 转矩而达到Tl (参照图9 (d))。其结果是，发动机1的转速N降至转矩 平衡的发动机转速N1 ，伴随着该发动机转速的降低(，7'夕'，乂 lug down)， 泵排出量Q暂时降低(参照图9 (e)和图9 (b))。
另外，如果液压执行器开始工作，则由于各部分的滑动部从静摩擦转 变为动摩擦，因此泵排出压力降低至P2，可变容量液压泵2的输入转矩T 也降低至Tmax，泵排出量Q上升至Ql而回到上述定功率控制的控制状态。
但是，对于发动机l，在发动机转速降低的过程中，要想使发动机转速 N恢复额定转速NO,则需要进行增大燃料喷射量的控制。如图9 (e)和图 9 (g)所示，在发动机转速降低时，能够通过使发动机l燃料喷射量q从 ql增加到q2，从而进行使降低的发动机转速N恢复至额定转速N0的控制。由于使发动机l燃料喷射量q从ql增加到q2，因此与图9 (g)所示斜线 部分F相当的燃料喷射量则成为导致发动机1的燃料消耗增大的原因。
另外，作为现有的建筑机械的防过载装置，例如专利文献1的建筑机 械的发动机加载减速抑制装置。该发动机加载减速抑制装置具有被发动机 驱动的主泵、能够调整该主泵的最大泵转矩的转矩控制阀、被供给自主泵 的液压驱动的液压执行器、对该液压执行器进行操作的操作装置。另外， 该发动机加载减速抑制装置还设有转矩控制单元，该转矩控制单元能够对 转矩控制阀进行控制，从而在操作装置从非操作状态开始进行操作后，从 经过保持于低泵转矩的规定的保持时间的时刻起，将液压泵转矩按照时间 过程以规定的转矩增长率逐渐增大。
专利文献1的发动机加载减速抑制装置，通过转矩控制单元逐渐增大 液压泵转矩，因此即使在上述经过规定的保持时间后，也能够减轻发动机 的负载。由此，在经过规定的保持时间后，能够抑制发动机加载减速。
专利文献1:日本特开2005-76670号公报

发明内容
但是，在图7所示的现有技术中，在对操作手柄进行快速操作时，可 变容量液压泵的排出压力快速上升，在该排出压力快速上升的过程中，可 变容量液压泵的输入转矩上升，并超过发动机转速为额定转速时的转矩。 其结果是，发动机在达到转矩平衡的发动机转速之前发生加载减速。在发 生这种发动机加载减速的过程中，为了使发动机转速回到额定转速，需要 使燃料喷射量大幅上升，导致燃费性能降低。另外，可变容量液压泵的排 出量由于发动机加载减速而暂时降低，因此液压执行器等的速度变化而对 操作性造成不良影响。
在上述专利文献1记载的现有技术中，通过上述转矩控制单元使泵转 矩逐渐增大，在经过规定的保持时间后，能够抑制发动机加载减速地构成。 但是，虽然抑制得较小，但是仍会发生发动机加载减速，因而导致燃料喷 射量增大。
本发明针对上述问题而做出，其目的在于提供一种建筑机械的防过载 装置，从而能够防止在液压泵的排出压力快速上升时发生发动机加载减速并防止燃料喷射量的大幅增加，能够降低建筑机械在各种作业时的燃料消 耗，并且提高液压执行器等的操作性。
为了解决上述课题，本发明的建筑机械的防过载装置，具有通过内 燃机驱动的液压泵；控制阀，其对液压执行器进行从上述液压泵的液压的 供给和排出控制；操作手柄，其输出使上述控制阀工作的先导压力；排出 量控制单元，其进行定转矩控制，即根据上述液压泵中的排出压力的增加， 使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制为基本恒定，该建筑机械的 防过载装置特征在于，具有操作状态检测单元，其检测上述操作手柄的 操作状态；以及控制单元，其在根据通过上述操作状态检测单元检测出的 操作状态判断为上述操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向上述 排出量控制单元输出将上述液压泵的输入转矩设定为上述定转矩控制时的 最小转矩值的控制信号，然后根据规定的控制模式使上述控制信号的信号 电平变化，使上述液压泵的输入转矩上升至上述定转矩控制时的最大转矩 值。
根据该结构，如果对操作手柄进行快速操作，则产生用于使液压执行 器工作的起动压力，液压泵的排出压力快速上升。此时，通过操作状态检 测单元检测出与操作手柄的快速操作相伴的先导压力的快速上升，该检测 信号被输入到控制单元。根据控制单元的控制，向排出量控制单元输入将 液压泵的输入转矩设定为定转矩控制时的最小转矩值的控制信号。其结果 是，即使液压泵的排出压力快速上升，也能够对排出量的上升进行抑制， 将液压泵的输入转矩控制为不超过内燃机的转矩。然后，上述控制信号的 信号电平按照规定的控制模式变化，液压泵的输入转矩上升至定转矩控制 时的最大转矩值。
另外，为了解决上述课题，本发明的建筑机械的防过载装置，具有 液压泵，其通过具有增压器的内燃机被驱动；控制阀，其对液压执行器进 行从上述液压泵的液压的供给和排出控制；操作手柄，其输出使上述控制 阀工作的先导压力；排出量控制单元，其进行定转矩控制，即根据上述液 压泵中的排出压力的增加，使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制 为基本恒定，该建筑机械的防过载装置特征在于，具有操作状态检测单 元，其检测上述操作手柄的操作状态；增压检测单元，其检测上述内燃机的增压；以及控制单元，其在根据通过上述操作状态检测单元检测出的操
作状态判断为上述操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向上述排 出量控制单元输出将上述液压泵的输入转矩设定为规定值的控制信号，上 述控制单元根据通过上述增压检测单元检测出的增压，并且根据预先算出 的上述内燃机的可产生转矩，使根据上述控制信号设定的上述规定值，变 化为上述定转矩控制时的最小转矩值和最大转矩值之间的任意值。
根据该结构，即使由于对操作手柄的快速操作而使液压泵的排出压力 快速上升，也能够对排出量的上升进行抑制，将液压泵的输入转矩控制为 不超过内燃机的转矩。在将液压泵的输入转矩控制为不超过内燃机的转矩 的状态下，通过进行在规定时间内将控制信号的信号电平返回至达到与液 压泵的定转矩控制时的最大转矩值相当的电平等的控制，从而使液压泵的 输入转矩恢复到操作手柄的快速操作前的控制为基本恒定的状态。
根据本发明，即使对操作手柄进行快速操作而使液压泵的排出压力快 速上升，也能够将液压泵的输入转矩控制为不超过内燃机转矩，从而消除 发动机转速降低的发动机加载减速，防止内燃机燃料喷射量的大幅增加， 从而降低建筑机械在各种作业时的燃料消耗。并且，由于消除了发动机加 载减速，因此不存在液压泵的排出量暂时降低的现象，能够使通过供给从 液压泵的液压进行工作的液压执行器等的操作性的得以提高。
根据本发明，在将可变容量液压泵的输入转矩控制为不超过内燃机的 转矩的状态下，通过施加将控制信号的信号电平在规定时间内返回至达到 与将可变容量液压泵的输入转矩控制为基本恒定的电平等任意的控制模式 处理，从而使上述可变容量液压泵的输入转矩恢复到操作手柄的快速操作 前的控制为基本恒定的状态。


图1是表示本发明一个实施方式的建筑机械的防过载装置的液压回路 的图。
图2是表示图1的实施方式的电磁反比例阀的次级压力与泵输入转矩 的关系的转矩特性图。
图3是表示图1的实施方式中各特性的时序图。
8图4是表示本发明另一实施方式的建筑机械的防过载装置的液压回路 的图。
图5是表示图4的实施方式的电磁反比例阀的次级压力与泵输入转矩 的关系的转矩特性图。
图6是表示图4的实施方式中各特性的时序图。
图7是表示现有的建筑机械用液压泵驱动式控制装置的液压回路的图。 图8是图7的液压泵驱动式控制装置中的定功率控制和发动机转速与 输入转矩的关系的特性图。
图9是表示图7的液压泵驱动系控制装置中各特性的时序图。
符号说明
1:发动机(内燃机)；2:可变容量液压泵(主泵)；4:控制阀；6: 操作手柄；7:调节器(排出量控制单元)；8:模式切换开关；9:控制器
(控制单元)；10:电磁反比例阀(输入转矩控制单元)；11:梭阀；12: 压力传感器(操作状态检测单元)；22:增压传感器
具体实施例方式
下面参照附图对本发明实施方式的建筑机械的防过载装置进行说明。 图1是表示本发明一个实施方式的建筑机械的防过载装置的液压回路 的图。图2是表示图1的实施方式的电磁反比例阀的次级压力与泵输入转 矩的关系的转矩特性图。图3是表示图1的实施方式中各特性的时序图。 另外，在图1中对于和图7所示结构要素相同的结构要素标记相同符号而 省略重复说明。
如上所述，为了防止在液压泵的排出压力快速上升时发生发动机加载 减速并防止内燃机的燃料喷射量大幅增加，降低建筑机械在各种作业时的 燃料消耗，并且提高液压执行器等的操作性，本实施方式的建筑机械的防 过载装置具有通过内燃机驱动的液压泵；控制阀，其对液压执行器进行 从上述液压泵的液压的供给和排出控制；操作手柄，其输出使上述控制阀 工作的先导压力；排出量控制单元，其进行定转矩控制，即根据上述液压 泵中的排出压力的增加，使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制为基本恒定，该建筑机械的防过载装置具有操作状态检测单元，其检测上 述操作手柄的操作状态；控制单元，其在根据通过上述操作状态检测单元 检测出的操作状态判断为上述操作手柄以规定的速度以上被操作的情况 下，向上述排出量控制单元输出将上述液压泵的输入转矩设定为上述定转 矩控制时的最小转矩值的控制信号，然后根据规定的控制模式使上述控制 信号的信号电平变化，使上述液压泵的输入转矩上升至上述定转矩控制时 的最大转矩值。
在图1的防过载装置中，在用于从操作手柄6向控制阀4的两个先导 口 4a、 4a导入先导液压的管路5上设有梭阀11。通过梭阀11能够将输入 到两个先导口4a、 4a其中之一的先导液压输出，并将该输出的先导液压向 压力传感器12供给。可变容量液压泵2的排出口经由管路13与调节器(排 出量控制单元)7的液压导入口连通。将可变容量液压泵2的排出压力导向 调节器7，从而根据排出压力的增加使排出量减少，进行将可变容量液压泵 2的输入转矩控制为基本恒定的定转矩控制(或者定功率控制)，以输入转 矩不超过发动机转矩的方式运转。
通过压力传感器12检测先导液压的压力值，并输出先导压力检测信号。 通过经由梭阀11与操作手柄6连接的压力传感器12，构成检测操作手柄6 的操作状态的操作状态检测单元。压力传感器12的先导压力检测信号向控 制器9输出。
控制器9根据接收的先导压力检测信号，求出先导压力的上升率dp/dt (参照图3 (a)的A部放大图)，根据该上升率dp/dt判断操作手柄6是否 以规定以上的速度被操作。
当判断为该操作手柄6以规定以上的速度被操作时，从控制器9输出 规定的电流信号，规定的电流信号向电磁反比例阀10的驱动部10a输入。 电磁反比例阀IO接收上述规定的电流信号，输出将可变容量液压泵2的输 入转矩减少至规定值的控制信号，将上述控制信号向作为排出量控制单元 的调节器7输入。
下面使用图2和图3来说明图1的防过载装置的作用。在没有对操作 手柄6进行快速操作而先导压力上升平缓的情况下，可变容量液压泵2的 排出压力P也平缓上升。此时，可变容量液压泵2的定功率控制也追随排出压力P的平缓上升，可变容量液压泵2的输入转矩T不会超过发动机转 矩。因此，不会发生发动机加载减速，能够正常地进行发动机1的燃料喷 射。
另一方面，在对操作手柄6进行快速操作的情况下，产生使液压执行 器等工作的起动压力，如图3 (c)所示，可变容量液压泵2的排出压力P 持续上升至P1。此时，与上述操作手柄6的快速操作相伴的先导压力的快 速上升经由梭阀11被压力传感器12检测出，压力传感器12的先导压力检 测信号向控制器9输出。
控制器9确认先导压力的上升率dp/dt为规定值a以上(即a《dp/dt)， 判断为操作手柄6以规定以上的速度被操作(参照图3 (a))。控制器9根 据该判断结果，将规定的电流信号向电磁反比例阀10的驱动部10a输出。
电磁反比例阀10接收上述规定的电流信号，如图2和图3所示输出次 级压力Pf2作为将可变容量液压泵2的输入转矩设定为定转矩控制时的最 小转矩值Tmin的控制信号(参照图3 (d)和图3 (f))。电磁反比例阀10 的次级压力Pf2向调节器7供给。其结果是，可变容量液压泵2即使在如 上所述排出压力快速上升的情况下也能够抑制排出量Q的上升，输入转矩 T被控制为不超过发动机转矩(参照图3 (b)、图3 (c)和图3 (d))。
在从电磁反比例阀IO输出次级压力Pf2的时刻tl起到达经过规定时间 时的时刻t2之前，控制器9将从电磁反比例阀10输出的次级压力Pf2的信 号电平，按照规定的控制模式从与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最 小转矩值Tmin相当的次级压力Pf2，变化为与定转矩控制时的最大转矩值 Tmax相当的次级压力Pfl。通过从该电磁反比例阀10输出次级压力Pf的 变化，使可变容量液压泵2的输入转矩T上升至定转矩控制时的最大转矩 值Tmax。
如上所述，为了使来自电磁反比例阀10的次级压力Pf的信号电平变 化，控制器9可以采用以下任意一种控制模式，艮P-
(1) 第一控制模式，在规定时间内将来自电磁反比例阀10的次级压 力Pf的信号电平，返回至达到与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最大 转矩值Tmax相当的电平；
(2) 第二控制模式，在发动机1的转速相对于目标转速在规定转速以
ii内的情况下，每隔任意的值地将来自电磁反比例阀10的次级压力Pf的信 号电平，返回至达到与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最大转矩值
Tmax相当的电平；
(3)第三控制模式，将来自电磁反比例阀10的次级压力Pf的信号电 平，暂时在规定时间内返回任意的值后，在发动机1的转速相对于目标转 速在规定转速以内的情况下，每隔任意的值地返回至达到与可变容量液压 泵2的定转矩控制时的最大转矩值Tmax相当的电平。
如上所述，在本实施方式的建筑机械的防过载装置中，即使对操作手 柄6进行快速操作而使可变容量液压泵2的排出压力P快速上升，也能够 控制可变容量液压泵2的输入转矩不超过发动机转矩，从而消除发生发动 机1的转速暂时降低的发动机加载减速，防止发动机1的燃料喷射量大幅 增加(参照图3 (e)和图3 (g))。因此，能够降低建筑机械在各种作业时 的燃料消耗。
另外，由于消除了发动机加载减速，因此消除可变容量液压泵2的排 出量Q暂时降低的现象，能够使通过供给从可变容量液压泵2的液压进行 工作的液压执行器等的操作性得以提高。
在将可变容量液压泵2的输入转矩T控制为不超过发动机转矩的状态 下，通过进行在规定时间内将来自电磁反比例阀10的次级电压Pf的信号 电平，返回至达到与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最大转矩值Tmax 相当的电平等的控制模式处理，从而能够使可变容量液压泵2的输入转矩T 恢复为在对操作手柄6进行快速操作前的控制为基本恒定的状态。
下面对本发明另一实施方式进行说明。当液压挖土机等建筑机械的驱 动系统采用具有增加器的发动机时，无论在增压充分的情况下还是不充分 的情况下，当先导压力根据掘进状态或操作状态大幅上升时，与上述实施 方式同样地，也希望避免使液压执行器等的操作性降低，防止发动机加载 减速并实现燃料消耗的降低。
当建筑机械的驱动系统采用具有增加器的发动机时，在建筑机械作业 过程中或者停止作业后很快又开始作业时等高负荷状态下，发动机的增压 Ps如图3 (i)的单点划线所示，能够获得足够高的增压Psl。另一方面， 在建筑机械没有作业时(无负荷状态)，发动机的增压Ps如图3 (i)的双点划线所示，设定为较低的增压Ps2。该情况下，无法获得足够的发动机输 出转矩。即，当增压Ps为Psl时，发动机的可产生转矩Te如图3 (h)的 单点划线所示，能够获得足够大的转矩Tel，而当增压Ps为Ps2时，发动 机的可产生转矩Te则如图3 (h)的双点划线所示，仅能获得较小的转矩 Te2。
但是，在现有的液压泵驱动系控制装置中，无论发动机处于高负荷状 态还是无负荷状态都进行相同的控制。即，在发动机的可产生转矩Te为 Tel时，将液压泵的输入转矩设定为较大，能够获得较大的功率，但是却限 于与发动机的可产生转矩Te为Te2时相同的功率。因而导致液压执行器等 的加速迟缓、操作性降低等问题。
为了解决上述课题，下述实施方式的建筑机械的防过载装置具有液 压泵，其通过具有增压器的内燃机被驱动；控制阀，其对液压执行器进行 从上述液压泵的液压的供给和排出控制；操作手柄，其输出使上述控制阀 工作的先导压力；排出量控制单元，其进行定转矩控制，即根据上述液压 泵中的排出压力的增加，使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制为 基本恒定，该建筑机械的防过载装置具有操作状态检测单元，其检测上 述操作手柄的操作状态；增压捡测单元，其检测上述内燃机的增压；控制 单元，其在根据通过上述操作状态检测单元检测出的操作状态判断为上述 操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向上述排出量控制单元输出 将上述液压泵的输入转矩设定为规定值的控制信号，上述控制单元根据通 过上述增压检测单元检测出的增压，并且根据预先算出的上述内燃机的可 产生转矩，使根据上述控制信号设定的上述规定值，变化为上述定转矩控 制时的最小转矩值和最大转矩值之间的任意值。
图4是表示本发明另一实施方式的建筑机械的防过载装置的液压回路 的图。图5是表示图4的实施方式的电磁反比例阀的次级压力与泵输入转 矩的关系的转矩特性图。图6是表示图4的实施方式中各特性的时序图。 另外，在图4中对于和图1所示结构要素相同的结构要素标记相同符号而 省略重复说明。
在图4的防过载装置中，在具有增压器的发动机1上安装有增压传感 器22，该增压传感器22在工作时检测向发动机1供给的增压，将增压检测信号输出到控制器9。另外，在用于从操作手柄6向控制阀4的两个先导口 4a、 4a导入先导液压的管路5上设有梭阀11。通过梭阀11能够将输入到 两个先导口4a、 4a其中之一的先导液压输出，并将该输出的先导液压向压 力传感器12供给。可变容量液压泵2的排出口经由管路13与调节器(排 出量控制单元)7的液压导入口连通。将可变容量液压泵2的排出压力导向 调节器7，从而根据排出压力的增加使排出量减少，进行将可变容量液压泵 2的输入转矩控制为基本恒定的定转矩控制(或者定功率控制)，以输入转 矩不超过发动机转矩的方式运转。
通过压力传感器12检测先导液压的压力值，并输出先导压力检测信号。 通过经由梭阀11与操作手柄6连接的压力传感器12，构成检测操作手柄6 的操作状态的操作状态检测单元。压力传感器12的先导压力检测信号向控 制器9输出。
控制器9根据接收的先导压力检测信号，求出先导压力的上升率dp/dt (参照图3 (a)的A部放大图)，根据该上升率dp/dt的值判断操作手柄6 是否以规定以上的速度被操作。
当判断为该操作手柄6以规定以上的速度被操作时，从控制器9输出 规定的电流信号，规定的电流信号向电磁反比例阀10的驱动部10a输入。 电磁反比例阀IO接收规定的电流信号，输出将可变容量液压泵2的输入转 矩减少至规定值的控制信号，将上述控制信号向作为排出量控制单元的调 节器7输入地构成。
另外，在图4的防过载装置的控制器9中，在发动机1的各种工作状 态下，根据从增压传感器22接收的增压检测信号，与该增压检测值对应地 预先算出发动机l的可产生转矩Te。例如图6 (a)和图6 (d)所示，当高 负荷状态时的增压Ps为Psl时，预先算出发动机1的可产生转矩Te为足 够大的转矩值Tel。同样地，当无负荷状态时的增压Ps为Ps2时，预先算 出发动机1的可产生转矩Te为较小的转矩值Te2 (Psl>Ps2， Tel>Te2)。
下面使用图5和图6来说明图4的防过载装置的作用。在没有对操作 手柄6进行快速操作而先导压力上升平缓的情况下，可变容量液压泵2的 排出压力P也平缓上升。此时，可变容量液压泵2的定功率控制也追随排 出压力P的平缓上升，可变容量液压泵2的输入转矩T不会超过发动机转矩。因此，不会发生发动机加载减速，能够正常地进行发动机1的燃料喷 射。
另一方面，在对操作手柄6进行快速操作的情况下，控制器9确认压 力传感器12的先导压力检测信号所表示的先导压力的上升率dp/dt为规定
值a以上(即a《dp/dt)，判断为操作手柄6以规定以上的速度被操作。控 制器9根据该判断结果，将规定的电流信号向电磁反比例阀10的驱动部10a 输出。
电磁反比例阀IO接收上述规定的电流信号，如图5和图6所示，输出 次级压力Pf2作为将可变容量液压泵2的输入转矩T设定为定转矩控制时 的最大转矩值Tmax和最小转矩值Tmin之间任意的中间值Tmid的控制信 号(参照图6 (c)和图6 (e))。电磁反比例阀10的次级压力Pf3向调节 器7供给。其结果是，可变容量液压泵2与图1的实施方式同样地，即使 在排出压力P快速上升的情况下也能够抑制排出量Q的上升，输入转矩T 被控制为不超过发动机转矩。另外，在发动机l的可产生转矩Te为足够大 的转矩值Tel时，如图6 (b)的斜线部F所示，液压泵的排出量Q与图1 的实施方式的情况相比更加充分，能够提高液压执行器等的加速性。
在从电磁反比例阀10输出次级压力Pf3的时刻tl起到达经过规定时间 时的时刻t2之前，控制器9将从电磁反比例阀lO输出的次级压力Pf的信 号电平，按照规定的控制模式从与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最 大转矩值Tmax和最小转矩值Tmin之间的中间值Tmid相当的次级压力 Pf3，变化至与定转矩控制时的最大转矩值Tmax相当的次级压力Pfl。通 过从该电磁反比例阀10输出次级压力Pf的变化，使可变容量液压泵2的 输入转矩T上升至定转矩控制时的最大转矩值Tmax。
与图1的实施方式同样地，为了使来自电磁反比例阀10的次级压力 Pf的信号电平变化，图4的控制器9可以采用以下任意一种控制模式，即
(1) 第一控制模式，在规定时间内将来自电磁反比例阀10的次级压 力Pf的信号电平，返回至达到与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最大 转矩值Tmax相当的电平；
(2) 第二控制模式，在发动机1的转速相对于目标转速在规定转速以 内的情况下，每隔任意的值地将来自电磁反比例阀10的次级压力Pf的信号电平，返回至达到与可变容量液压泵2的定转矩控制时的最大转矩值
Tmax相当的电平；
(3)第三控制模式，将来自电磁反比例阀10的次级压力Pf的信号电 平，暂吋在一定时间内返回任意的值后，在发动机1的转速相对于目标转 速在规定转速以内的情况下，每隔任意的值地返回至达到与可变容量液压 泵2的定转矩控制时的最大转矩值Tmax相当的电平。
如上所述，在图4的防过载装置中，即使对操作手柄6进行快速操作 而使可变容量液压泵2的排出压力P快速上升，也能够控制可变容量液压 泵2的输入转矩T不超过发动机转矩，从而避免发生发动机1的转速暂时 降低的发动机加载减速，防止发动机1的燃料喷射量大幅增加。因此，能 够降低建筑机械在各种作业时的燃料消耗。另外，当发动机的可产生转矩 为足够大的转矩值时，液压泵的排出量比图1的实施方式的情况大，从而 能够提高液压执行器等的操作性。
在图6的例子中仅示出了增压为Psl的情况，但是增压可以根据发动 机的工作状态而为不同值，发动机的可产生转矩根据该各值而变化，因此 增压Ps、电磁反比例阀的次级压力Pf、泵转矩T的变化不限于图6的例子。 控制器9根据检测出的增压，使电磁反比例阀10的次级压力Pf变化，从 而能够使液压泵2的输入转矩成为最适合此时的发动机转矩的值。
如上所述，根据图4的实施方式，能够防止发生发动机加载减速，不 会喷射不必要的燃料，从而能够提高燃费性能，并且在发动机的可产生转 矩足够大时，能够增大液压泵的排出量，从而确保液压执行器等的响应性。
另外，虽然在上述实施方式中，是通过对操作手柄的快速操作进行检 测来进行电磁反比例阀的控制，但是也可以通过对液压泵的排出量的大幅 上升进行检测来进行同样的电磁反比例阀控制。另外，虽然在上述实施方 式中以电磁反比例阀作为具体例子，但是在采用电磁比例阀或其它电磁阀 的情况下也能够获得同样的效果。
本发明不限于具体说明的上述实施方式，在不脱离权利要求的范围内 可以实施各种变形或变更。
本申请基于2006年5月10日提出申请的日本特许出愿第2006-131975 号而主张优先权，并且在此援用其全部内容。
权利要求
1. 一种建筑机械的防过载装置，其具有液压泵，通过内燃机驱动；控制阀，对液压执行器进行从上述液压泵的液压的供给和排出控制；操作手柄，输出使上述控制阀工作的先导压力；排出量控制单元，进行定转矩控制，即根据上述液压泵中的排出压力的增加，使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制为基本恒定，其特征在于，具有操作状态检测单元，检测上述操作手柄的操作状态；以及控制单元，在根据通过上述操作状态检测单元检测出的操作状态判断为上述操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向上述排出量控制单元输出将上述液压泵的输入转矩设定为上述定转矩控制时的最小转矩值的控制信号，然后根据规定的控制模式使上述控制信号的信号电平变化，使上述液压泵的输入转矩上升至上述定转矩控制时的最大转矩值。
2. 如权利要求1所述的建筑机械的防过载装置，其特征在于， 上述控制单元使用的上述规定的控制模式是以下模式中的任意一种 第一控制模式，在规定时间内将上述控制信号的信号电平返回至达到与上述定转矩控制时的最大转矩值相当的电平；第二控制模式，在上述内燃机的转速相对于目标转速在规定转速以内 的情况下，每隔任意的值地将上述控制信号的信号电平返回至达到与上述 定转矩控制时的最大转矩值相当的电平；第三控制模式，在将上述控制信号的信号电平在规定时间内暂时返回 任意的值后，上述内燃机的转速相对于目标转速在规定的转速以内的情况 下，每隔任意的值地将上述控制信号的信号电平返回至达到与上述定转矩 控制时的最大转矩值相当的电平。
3. 如权利要求1所述的建筑机械的防过载装置，其特征在于， 上述液压泵由可变容量液压泵构成，上述操作状态检测单元由连接于上述操作手柄的压力传感器构成。
4. 一种建筑机械的防过载装置，其具有-液压泵，通过具有增压器的内燃机驱动；控制阀，对液压执行器进行从上述液压泵的液压的供给和排出控制； 操作手柄，输出使上述控制阀工作的先导压力；排出量控制单元，进行定转矩控制，即根据上述液压泵中的排出压力 的增加，使排出量减少，将上述液压泵的输入转矩控制为基本恒定， 其特征在于，具有操作状态检测单元，检测上述操作手柄的操作状态； 增压检测单元，检测上述内燃机的增压；以及控制单元，在根据通过上述操作状态检测单元检测出的操作状态判断 为上述操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向上述排出量控制单 元输出将上述液压泵的输入转矩设定为规定值的控制信号，上述控制单元根据通过上述增压检测单元检测出的增压，并且根据预 先算出的上述内燃机的可产生转矩，使根据上述控制信号设定的上述规定 值，变化为上述定转矩控制时的最小转矩值和最大转矩值之间的任意值。
5.如权利要求4所述的建筑机械的防过载装置，其特征在于，上述液压泵由可变容量液压泵构成，上述操作状态检测单元由连接于 上述操作手柄的压力传感器构成，上述增压检测单元由安装于上述内燃机 的压力传感器构成。
全文摘要
本发明提供一种建筑机械的防过载装置，其能够防止当液压泵的排出压力快速上升时发生发动机加载减速并且防止内燃机的燃料喷射量大幅增加，能够降低建筑机械在各种作业时的燃料消耗，并且提高液压执行器等的操作性。本发明的防过载装置具有操作状态检测单元，其检测操作手柄的操作状态；控制单元，其在根据通过操作状态检测单元检测出的操作状态判断为操作手柄以规定的速度以上被操作的情况下，向排出量控制单元输出将液压泵的输入转矩设定为定转矩控制时的最小转矩值的控制信号，然后根据规定的控制模式使控制信号的信号电平变化，使液压泵的输入转矩上升至定转矩控制时的最大转矩值。
文档编号F02D29/00GK101432529SQ20078001476
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年5月10日
发明者塚本浩之, 西贵志 申请人:住友建机制造株式会社