工程机械的制作方法

本发明涉及液压挖掘机等的工程机械。

背景技术：

液压挖掘机等的工程机械具备：发动机；由发动机驱动的可变容量型的液压泵；液压促动器；以及按照操作部件的操作来控制从液压泵到液压促动器的压力油的流动的方向切换阀。另外，具备：由发动机驱动的固定容量型的先导泵；以及使用先导泵的排出压来使液压泵的容量可变的调节装置(regulator)。

以往，例如以提高低温环境下的发动机的启动性为目的，提倡减少发动机的启动时所需的负荷转矩的技术。专利文献1中，在发动机的启动时，使液压泵的容量为最小容量，减少液压泵的负荷。

另一方面，专利文献2中，在连接先导泵的排出侧和罐体的管路上设置卸荷阀，在发动机启动时，将卸荷阀设为打开位置，减少先导泵的负荷。

专利文献1：特开2008－151211号公报

专利文献2：特开平5－125747号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在发动机的启动时，如果不仅减少液压泵的负荷，还减少先导泵的负荷，则能够进一步减少发动机的负荷转矩。即，考虑到在发动机启动时，不仅使液压泵的容量为最小容量，还使卸荷阀为打开位置。然而，如果在发动机启动时使卸荷阀为打开位置，则不能充分得到先导泵的排出压，不能驱动调节装置。即，在发动机启动时不能使液压泵的容量可变。

因此，如专利文献1所记载的那样，考虑到在使发动机停止时，使液压泵的容量可变为最小容量。若具体说明，控制装置例如基于键开关(keyswitch)的信号，在判定为键开关被操作为断开(off)位置时，使液压泵的容量可变为最小容量之后，使发动机停止。然而，该情况下，如果键开关处于接通(on)位置的状态下，例如发动机因过负荷等的理由而停止，则不能使液压泵的容量可变。即，存在发动机启动时的负荷转矩变大的可能性。

本发明的目的在于提供如下工程机械，即使发动机违背驾驶员的意图而停止的情况下，也能够减少发动机的启动时的负荷转矩。

用于解决发明的方案

为了实现上述目的，本发明的工程机械具备：发动机；转速传感器，其检测上述发动机的转速；可变容量型的液压泵，其由上述发动机进行驱动；液压促动器；方向切换阀，其按照操作部件的操作来对从上述液压泵朝向上述液压促动器的压力油的流动进行控制；固定容量型的先导泵，其由上述发动机进行驱动；调节装置，其使用上述先导泵的排出压而使上述液压泵的容量可变；卸荷阀，其设置于连接上述先导泵的排出侧与罐体的管路，能够切换为关闭位置和打开位置；以及控制装置，其具有控制上述调节装置来控制上述液压泵的容量的泵容量控制部和上述发动机的启动时将上述卸荷阀控制为打开位置的卸荷控制部，上述泵容量控制部进行如下控制：存储上述发动机的低速转速，上述发动机的低速转速预先设定为小于为了得到能够驱动上述液压促动器的上述液压泵的排出压所需要的最低限度的上述发动机的空转转速且大于为了得到能够驱动上述调节装置的上述先导泵的排出压所需要的最低限度的上述发动机的启动转速，并且，在上述发动机的驱动中，当由上述转速传感器检测出的上述发动机的转速成为上述低速转速以下时，控制上述调节装置而使上述液压泵的容量变化为最小容量。

发明的效果

根据本发明，在发动机违背驾驶员的意图而停止的情况下，也能够在发动机停止前(即，利用转速传感器检测出的发动机的转速为低速转速以下时)，使液压泵的容量变化为最小容量。因此，在发动机的启动时，能够减少液压泵的负荷。另外，在发动机的启动时，即使将卸荷阀设为打开位置也不会带来障碍，而能够减少先导泵的负荷。因此，即使在发动机违背驾驶员的意图而停止的情况下，也能够减少发动机的启动时的负荷转矩。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式中的液压挖掘机的构造的立体图。。

图2是表示本发明的一实施方式中的液压挖掘机的液压驱动装置的构成和车体控制器的回路图。

图3是与相关设备一同表示本发明的一实施方式中的车体控制器的功能构成的框图。

图4是表示本发明的一实施方式中的发动机启动时的车体控制器的控制处理内容的流程图。

图5是表示本发明的一实施方式中的发动机驱动中的车体控制器的控制处理内容的流程图。

图6是用于说明本发明的一实施方式的动作的时序图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式中的液压挖掘机的构造的立体图。

液压挖掘机具备车体1和前作业装置2。车体1由履带式的下部行驶体3和以能够旋转的方式设置于下部行驶体3的上侧的上部旋转体4构成。下部行驶体3通过左侧以及右侧的行驶马达5(图1中，仅表示左侧的行驶马达5)的旋转驱动而行驶。上部旋转体4通过旋转马达(未图示)的旋转驱动而旋转。

前作业装置2具备：以能够在铅垂方向上转动的方式连结于上部旋转体4的前部的起重臂6；以能够在铅垂方向上转动的方式连结于起重臂6的悬臂7；以及以能够在铅垂方向上转动的方式连结于悬臂7的铲斗8。起重臂6、悬臂7以及铲斗8分别通过起重臂缸9、悬臂缸10以及铲斗缸11的伸缩驱动而转动。

在上部旋转体4的前部设置有驾驶室12，在上部旋转体4的后部设置有机械室13。在机械室13安装有发动机14(参照后述的图2)等的设备。

在驾驶室12设置有驾驶员落座的驾驶座位(未图示)、左侧以及右侧的行驶用操作部件(未详细图示，是将操作踏板以及操作杆一体化的部件)。而且，驾驶员将左侧的行驶用操作部件向前后方向操作来指示左侧的行驶马达5的动作，将右侧的行驶用操作部件向前后方向操作来指示右侧的行驶马达5的动作。

另外，在驾驶室12设置有左侧的作业用操作部件(未详细图示，是操作杆)、右侧的作业用操作部件15(详细地如后述的图2所示，是操作杆)。而且，驾驶员将左侧的作业用操作部件向前后方向操作来指示悬臂缸10的动作，将左侧的作业用操作部件向左右方向操作来指示旋转马达的动作。另外，驾驶员将右侧的作业用操作部件15向前后方向操作来指示起重臂缸9的动作，将右侧的作业用操作部件15向左右方向操作来指示铲斗缸11的动作。

接下来，对本实施方式的液压挖掘机的液压驱动装置进行说明。图2是表示本实施方式中的液压挖掘机的液压驱动装置的构成和车体控制器的回路图。此外，图2中，在上述的多个液压促动器中，代表性地示出涉及起重臂缸9的驱动的方向切换阀以及操作装置。分别涉及其他的液压促动器(详细而言，左侧以及右侧的行驶马达5、旋转马达、悬臂缸10、铲斗缸11)的驱动的方向切换阀以及操作装置也相同，省略它们的说明。

液压驱动装置具备：发动机14；由发动机14驱动的可变容量型的液压泵16以及固定容量型的先导泵17；对从液压泵16到起重臂缸9的压力油的流动进行控制的起重臂用方向切换阀18；按照作业用操作部件15的前后方向的操作来切换起重臂用方向切换阀18的操作装置19；以及使液压泵16的容量可变的调节装置20。此外，发动机14的旋转轴、液压泵16的旋转轴以及先导泵17的旋转轴总是被连结。

操作装置19具有按照操作部件15的前后方向的操作，减少来自先导泵17的排出压而生成先导压的先导阀。而且，在操作部件15从中立位置被操作到前侧的情况下，生成与操作部件15的前侧的操作量对应的先导压，并将生成的先导压输出到起重臂用方向切换阀18的受压部21a，切换起重臂用方向切换阀18。由此，压力油从液压泵16向起重臂缸9的杆侧被供给，从而起重臂缸9缩短。

另外，在操作部件15从中立位置被操作到后侧的情况下，生成与操作部件15的后侧的操作量对应的先导压，将所生成的先导压向起重臂用方向切换阀18的受压部21b输出，从而切换起重臂用方向切换阀18。由此，从液压泵16向起重臂缸9的底部侧供给压力油，从而使起重臂缸9伸长。

在操作装置19的输出侧设置有梭动阀22a。该梭动阀22a输入从操作装置19向起重臂用方向切换阀18的受压部21a、21b分别输出的先导压，并输出较高的先导压。相同地，在未图示的其他的操作装置的输出侧也设置有梭动阀22a。在多个梭动阀22a的输出侧设置有多级的梭动阀22b(图2中，仅示出最终级的梭动阀22b)。最终级的梭动阀22b输出从全部的操作装置输出的先导压中的最大先导压。

在先导泵17的排出侧连接有安全阀23。而且，如果发动机14的转速为启动转速n4(详细后述)以上，则安全阀23调整为先导泵17的排出压为设定压力p。

在将先导泵17的排出侧和罐体(tank)连接的管路上设置有卸荷阀24(电磁阀)。卸荷阀24能够切换为图中左侧的关闭位置(正常位置)和图中右侧的打开位置(工作位置)。而且，如果发动机14的转速为启动转速n4以上，且卸荷阀24处于关闭位置，则向操作装置、调节装置20供给先导泵17的排出压(设定压力)。另一方面，如果卸荷阀24为打开位置，则减少先导泵17的负荷。

调节装置20是使用先导泵17的排出压来使液压泵16的容量可变，具备倾转缸25、液压先导式的倾转控制阀26以及电磁阀27。

倾转缸25具有使液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)可变的伺服活塞28、收纳伺服活塞28的一方侧端部的油室29a、收纳伺服活塞28的另一方侧端部的油室29b。伺服活塞28构成为另一方侧端部的受压面积比一方侧端部的受压面积大。油室29a与先导泵17的排出侧连接，油室29b与倾转控制阀26的缸口连接。

倾转控制阀26是三口三位置形的控制阀，具有与倾转缸25的油室29b连接的缸口、与罐体连接的罐口、以及与先导泵17的排出侧连接的泵口。而且，能够切换为：连通缸口和罐体的图中左侧的切换位置；遮挡缸口、罐口及泵口的图中正中央的切换位置；以及连通缸口和泵口的图中右侧的切换位置。

倾转控制阀26具有：相对于套筒30移动的滑阀31；设置在滑阀31的一方侧的弹簧32；以及设置在滑阀31的相反侧的受压部33。套筒30经由连杆与倾转缸25的伺服活塞28连接，与伺服活塞28连动。

电磁阀27设置在从最终级的梭动阀22b向倾转控制阀26的受压部33导出最大先导压(控制压)的管路。电磁阀27能够切换为：连通倾转控制阀26的受压部33和最终级的梭动阀22b的输出侧的图中右侧的切换位置(正常位置)；以及连通倾转控制阀26的受压部33和罐体的图中左侧的切换位置(工作位置)。

而且，如果电磁阀27为图中右侧的切换位置，则从最终级的梭动阀22b向倾转控制阀26的受压部33导出最大先导压。由此，倾转控制阀26以及倾转缸25根据最大先导压来对液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)进行可变控制。

若详细说明，则根据导入到倾转控制阀26的受压部33的最大先导压和弹簧32的作用力的相互平衡来决定滑阀31的位置。此时，如果导入到倾转控制阀26的受压部33的最大先导压比之前的压力高，则滑阀31相对于套筒30向图中右侧移动。由此，倾转控制阀26被切换为连通缸口和罐口的图中左侧的切换位置，从而使倾转缸25的油室29b的压力降低。因此，伺服活塞28向图中左侧移动，从而使液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)增加。

另外，伴随着伺服活塞28向图中左侧的移动，倾转控制阀26的套筒30向图中右侧移动。由此，倾转控制阀26被切换为遮挡缸口、罐口以及泵口的图中正中央的切换位置。因此，如果导入到倾转控制阀26的受压部33的最大先导压与之前的压力相比不变，则倾转缸25的油室29b内的油不变动。因此，保持伺服活塞28的位置，维持液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)。

另一方面，如果导入到倾转控制阀26的受压部33的最大先导压比之前的压力低，则滑阀31相对于套筒30向图中左侧移动。由此，倾转控制阀26被切换为连通缸口和泵口的图中右侧的切换位置，从而使倾转缸25的油室29b的压力上升。因此，伺服活塞28向图中右侧移动，从而使液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)减少。

另外，伴随伺服活塞28的图中右侧的移动，倾转控制阀26的套筒30向图中左侧移动。由此，倾转控制阀26被切换为遮挡缸口、罐口以及泵口的图中正中央的切换位置。因此，如果导入到倾转控制阀26的受压部33的最大先导压与之前的压力相比不变，则倾转缸25的油室29b内的油不变动。因此，保持伺服活塞28的位置，维持液压泵16的斜板的倾转角(即，容量)。

如果电磁阀27为图中左侧的切换位置，则作用于倾转控制阀26的受压部33的压力降低。由此，倾转控制阀26以及倾转缸25使液压泵16的斜板的倾转角变化为最小倾转角。即，使液压泵16的容量变化为最小容量。

接下来，对本实施方式的液压挖掘机的控制系统进行说明。图3是与相关设备一同表示本实施方式中的发动机控制器以及车体控制器的框图。图4是表示实施方式中的发动机启动时的车体控制器的控制处理内容的流程图。图5是表示本实施方式中的发动机驱动中的车体控制器的控制处理内容的流程图。

控制系统具备发动机控制器34和车体控制器35。车体控制器35作为功能性构成具有：设定发动机14的目标转速的目标转速设定部36；控制调节装置20的电磁阀27来控制液压泵16的容量的泵容量控制部37；以及控制卸荷阀24的卸荷控制部38。此外，控制器34、35具有基于程序来执行运算处理、控制处理的运算控制部(例如cpu)、存储程序、运算处理的结果的存储部(例如rom、ram)等。

在上述的驾驶室12设置有键开关39以及标度盘40。标度盘40在为了得到上述的液压促动器能够驱动的液压泵16的排出压的转速的范围(例如2000～800rpm)中，选择发动机14的转速。

车体控制器35的目标转速设定部36基于由标度盘40选择的转速来设定发动机14的目标转速n1，将所设定的目标转速n1输出给发动机控制器34。在发动机14安装有转速传感器41(参照上述的图2)，转速传感器41检测发动机14的实际转速来输出给发动机控制器34以及车体控制器35。

此外，将为了得到液压促动器能够驱动的液压泵16的排出压所需的最低限度的转速(例如800rpm)称为空转转速n2。将为了得到调节装置20能够驱动的先导泵17的排出压所需的最低限度的转速(例如200rpm)称为启动转速n4。车体控制器35存储空转转速n2，并且存储预先设定为比空转转速n2小且比启动转速n4大的低速转速n3(例如400rpm)。

键开关39能够操作为断开位置、接通位置以及启动(start)位置。如果键开关39从断开位置被操作为接通位置，则发动机控制器34以及车体控制器35的电源接通。

如果键开关39从接通位置被操作为启动位置，则启动器42驱动而使发动机14启动，并且键开关39的启动信号输出到发动机控制器34以及车体控制器35。此外，键开关39自动地从启动位置返回到接通位置。

发动机控制器34若被输入键开关39的启动信号，则以增加发动机14的转速的方式，对发动机14的燃料喷射装置43进行控制。之后，以被转速传感器41检测的发动机14的实际转速与目标转速相同的方式，对发动机14的燃料喷射装置43进行控制。

就车体控制器35的卸荷控制部38而言，如图4所示，若输入键开关39的启动信号(步骤s100)，则初始化为发动机标志f＝0(发动机启动状态)(步骤s110)。而且，对卸荷阀24的螺线管部输出驱动信号来将卸荷阀24控制为打开位置(步骤s120)。另外，判定被转速传感器41检测的发动机14的实际转速是否小于低速转速n3(步骤s130)，在发动机14的实际转速低于低速转速n3的期间，将卸荷阀24控制为打开位置(步骤s120)。

之后，如果被转速传感器41检测的发动机14的实际转速为低速转速n3以上，则不对卸荷阀24的螺线管部输出驱动信号，将卸荷阀24控制为关闭位置(步骤s140)。之后，判定被转速传感器41检测的发动机14的实际转速是否达到空转转速n2(步骤s150)，如果发动机14的实际转速达到空转转速n2，则改写为发动机标志f＝1(发动机驱动状态)(步骤s160)。

就车体控制器35的泵容量控制部37而言，在发动机14的驱动中(换言之，发动机标志f＝1的情况)，周期性地执行如图5所示的控制处理。详细而言，首先，判定被转速传感器41检测的发动机14的实际转速是否为低速转速n3以下(步骤s200)。如果发动机14的实际转速超过低速转速n3，则不对调节装置20的电磁阀27的螺线管部输出驱动信号，将电磁阀27控制为连通倾转控制阀26的受压部33和最终级的梭动阀22b的输出侧的切换位置(步骤s210)。由此，将根据最大操作先导压来使液压泵16的容量可变的控制(正(positive)控制)有效化。

另一方面，如果例如过负荷等的理由而使发动机14的实际转速减少，从而使发动机14的实际转速为低速转速n3以下，则进一步判定被转速传感器41检测的发动机14的实际转速是否为零(步骤s220)。最初阶段，发动机14的实际转速不是零，所以对调节装置20的电磁阀27的螺线管部输出驱动信号，将电磁阀27控制为连通倾转控制阀26的受压部33和罐体的切换位置(步骤s230)。由此，使液压泵16的容量变化为最小容量。之后，如果发动机14的实际转速成为零，则停止对电磁阀27的螺线管部的驱动信号的输出(步骤s240)。

接下来，对本实施方式的动作以及作用效果进行说明。图6是用于说明本实施方式的动作的时间图，示出调节装置20的电磁阀27以及卸荷阀24的动作、发动机14的实际转速、先导泵17的排出压以及液压泵16的容量相对于时间的变化。

如图6所示，如果在发动机14的驱动中产生过负荷(时间t1)，则发动机14的转速降低。而且，在发动机14的实际转速成为低速转速n3到成为零的期间(时间t2～t3)，车体控制器35的泵容量控制部37驱动调节装置20的电磁阀27来使倾转控制阀26的受压部33和罐体连通。由此，使液压泵16的容量变化为最小容量qmin。因此，即使在违背驾驶员的意图而发动机14停止的情况下，也能够使液压泵16的容量变化为最小容量qmin。因此，在发动机14启动时，液压泵16的容量不会成为例如最大容量qmax，而能够减少液压泵16的负荷。

另外，在驾驶员将键开关39操作到启动位置起到发动机14的实际转速成为低速转速n3的期间(时间t4～t5)，车体控制器35的卸荷控制部38驱动卸荷阀24，而使先导泵17的排出侧和罐体连通。由此，能够减少先导泵17的负荷。此时，不需要驱动调节装置20，所以即使得不到充分的先导泵17的排出压，也不会带来障碍。

因此，在本实施方式中，即使发动机14违背驾驶员的意图而停止的情况下，也能够减少发动机14的启动时的负荷转矩。

此外，上述一实施方式中，以车体控制器35的泵容量控制部37在被转速传感器41检测的发动机14的实际转速成为低速转速n3到成为零的期间，驱动调节装置20的电磁阀27的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内可以进行变形。例如也可以以比启动转速n4小且比零大的方式预先对设定转速进行设定(例如100rpm)，在被转速传感器41检测的发动机14的实际转速成为低速转速n3到成为设定转速的期间，驱动调节装置20的电磁阀27。该情况下也能够得到上述相同的效果。

另外，在上述一实施方式中，以车体控制器35的卸荷控制部38在发动机14的起动时，被转速传感器41检测的发动机14的转速小于低速转速n3时，将卸荷阀24控制为打开位置，被转速传感器41检测的发动机14的转速为低速转速n3以上时，将卸荷阀24切换为关闭位置的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内可以进行变形。

就车体控制器35的卸荷控制部38而言，也可以在发动机14的起动时，被转速传感器41检测的发动机14的转速小于空转转速n2时，将卸荷阀24控制为打开位置，被转速传感器41检测的发动机14的转速为空转转速n2以上时，将卸荷阀24切换为关闭位置。该情况下也能够得到上述相同的效果。

另外，就车体控制器35的卸荷控制部38而言，也可以在发动机14的启动时，输入键开关39的启动信号起经过预先设定的规定时间(详细而言，例如，发动机14的转速上升为低速转速n3或者空转转速n2所需的时间)为止，将卸荷阀24控制为打开位置，经过规定时间后，将卸荷阀24切换为关闭位置。该情况下，也能够得到上述相同的效果。

另外，在上述一实施方式中，以进行对调节装置20的倾转控制阀26的受压部33导入最大操作先导压，根据最大操作先导压使液压泵16的容量可变的控制(正控制)的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内可以进行变形。例如，也可以进行在通过多个方向切换阀的中心旁通管路的最下游部分设置节流件，将该节流件的上游侧压力(控制压)导入调节装置20的倾转控制阀26的受压部33，根据节流件的上游侧压力使液压泵16的容量可变的控制(负(negative)控制)。该情况下也能够得到上述相同的效果。

另外，在上述一实施方式中，以调节装置20由倾转缸25、液压先导式的倾转控制阀26以及电磁阀27构成的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，在不脱离本发明的主旨以及技术思想的范围内可以进行变形。即，从本发明的课题的观点来讲，调节装置20是使用先导泵17的排出压来使液压泵16的容量可变即可，例如，也可以由倾转缸以及电磁式的倾转控制阀构成。该情况下，也能够得到上述相同的效果。

此外，以上，作为本发明的适用对象，以液压挖掘机为例进行了说明，但是当然也可以用于起重机、轮式装载机等的其他的工程机械。

附图标记的说明

5—行驶马达；9—起重臂缸；10—悬臂缸；11—铲斗缸；14—发动机；15—右侧的作业用操作部件；16—液压泵；17—先导泵；18—起重臂用方向切换阀；20—调节装置；24—卸荷阀；25—倾转缸；26—倾转控制阀；27—电磁阀；35—车体控制器；37—泵容量控制部；38—卸荷控制部；39—键开关；41—转速传感器。