JP2866178B2 - 作業車両の油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベルやホイールローダ等に代表さ
れる作業車両の油圧駆動装置に係わり、特に、原動機に
より駆動される油圧ポンプの入力トルクが目標トルクを
越えないようにポンプ吐出量を制御するポンプ制御手段
を備えた作業車両の油圧駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

油圧ショベルやホイールローダ等に代表される作業車
両の油圧駆動装置にあっては、例えばWO90/08263号公報
に記載のように、原動機により駆動される油圧ポンプの
入力トルクが予め設定した目標トルクを越えないように
ポンプ吐出量を制御し、原動機の過負荷を防止する、い
わゆる油圧ポンプの馬力制限制御が行われている。ま
た、例えば特開昭63−239327号公報に記載のように、走
行モータに供給される圧油の流量を制御する走行ペダル
の操作量に応じて原動機の目標回転数を設定し、通常備
えられる燃料レバーにより設定された目標回転数とその
目標回転数の大きい方の値を目標回転数指令値として原
動機を制御することも行われており、上述のWO90/08263
号公報にもこの考えが取り入れられている。このように
原動機を制御することにより、走行時には燃料レバーに
よる目標回転数を低速に設定することで走行ペダルの操
作量に応じた原動機の回転数制御を可能とし、優れた走
行の操作性を確保する等の効果が得られる。

一方、上記油圧ポンプの馬力制限制御にあっては、実
開昭62−134902号に記載のように、吸収トルク（入力ト
ルク）の特性として走行用と走行以外の作業用の２種類
を用意し、走行のみが行われているときには吸収トルク
が大きくなるようポンプ吐出量を制御し、走行以外の作
業が行われているときには吸収トルクが小さくなるよう
ポンプ吐出量を制御することが提案されており、これに
より走行時には吸収馬力を大きくして作業車両を高速走
行できるようにし、走行以外の作業時には吸収馬力を小
さくして作業用アクチュエータにかかる負担を軽減して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、WO90/08263号公報に記載の馬力制限制
御においては、例えば上述のWO90/08263号公報のよう
に、走行と走行以外の作業とでは負荷特性が異なる点に
ついて配慮がされておらず、走行か走行以外の作業かに
係わらず同じ入力トルクとなるようポンプ吐出量の制御
を行なっているため、オーバトルク、燃費などの面から
いずれか一方の作業にかたよったトルク特性にならざる
を得ず、原動機の馬力を常に有効に利用できないという
問題があった。

特に、燃費を考慮して走行以外の作業時にポンプ入力
トルクが大きくなるようにトルク特性を設定した場合、
WO90/082632号公報においては上述のように走行時には
走行ペダルの操作量に応じて原動機の回転数を制御する
ようにしていることから、走行発進時には負荷が直ちに
大きくなり、その結果、原動機がストール気味となり、
回転上昇に時間がかかり加速性が悪くなる、黒煙を吐
く、走行フィーリングが悪くなる等、走行性能が悪化す
るという問題があった。

また、実開昭62−134902号においては、走行用と走行
以外の作業用の２種類の吸収トルク特性を用いている
が、走行時には吸収トルクが大きくなるように設定して
いるので、走行時に走行ペダルの操作量に応じて原動機
の回転数を制御するようにした場合、上述と同様に走行
性能が悪化するという問題があった。

本発明の目的は、走行と走行以外の作業のそれぞれに
適したポンプ入力トルクを与え、原動機の馬力を常に有
効利用できると共に、走行発進時の走行性能に優れた作
業車両の油圧駆動装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、原動機
と、この原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプからの吐出油によって駆動され
る走行装置と、前記油圧ポンプからの吐出油によって駆
動される作業用アクチュエータと、前記走行装置に供給
される圧油の流量を制御する走行用操作手段と、前記原
動機の第１の目標回転数を設定する第１の設定手段と、
前記走行用操作手段の操作量に応じて前記原動機の第２
の目標回転数を設定する第２の設定手段と、前記第１及
び第２の目標回転数に基づいて目標回転数指令値を設定
する第３の設定手段と、前記目標回転数指令値となるよ
う前記原動機の回転数を制御する原動機制御手段と、前
記油圧ポンプの入力トルクが目標トルクを越えないよう
ポンプ吐出量を制御するポンプ制御手段とを備えた作業
車両の油圧駆動装置において、前記作業車両が前記作業
用アクチュエータが駆動される作業モードにあるか前記
走行装置が駆動される走行モードにあるかを判定する判
定手段と、前記目標回転数指令値の関数として作業モー
ドに適した第１のポンプ入力トルク及び走行モードに適
した第２のポンプ入力トルクが予め設定されており、前
記判定手段によって作業車両が作業モードにあると判定
された場合はそのときの目標回転数指令値に対応する前
記第１のポンプ入力トルクの値を選択して前記目標トル
クとし、作業車両が走行モードにあると判定された場合
はそのときの前記目標回転数指令値に対応する前記第２
のポンプ入力トルクの値を選択して前記目標トルクとす
る切換え設定手段とを備えることを特徴とする作業車両
の油圧駆動装置が提供される。

前記切換え設定手段は前記第２のポンプ入力トルク
を、前記目標回転数指令値に代え、前記走行用操作手段
の操作量の関数として設定していても良い。

また、上記油圧駆動装置は、好ましくは、作業車両の
前進、後進又は中立を設定する前後進切換手段を更に備
え、前記判定手段は前記前後進切換手段が前進側か後進
側かのいずれかに切り換え操作された場合に走行モード
にあると判定し、それ以外の場合は作業モードにあると
判定する。また、前記判定手段は、前記前後進切換手段
が前進側か後進側かのいずれかに切り換え操作され、か
つ前記走行用操作手段が操作された場合に走行モードに
あると判定し、それ以外の場合は作業モードにあると判
定してもよいし、前記前後進切換手段が前進側か後進側
かのいずれかに切り換え操作され、かつ前記走行用操作
手段が操作され、前記作業用アクチュエータが駆動され
ていない場合に走行モードにあると判定し、それ以外の
場合は作業モードにあると判定してもよい。

また、好ましくは、前記第１のポンプ入力トルクは前
記目標回転数指令値が中間領域にあるときに比較的大き
な値となるように設定され、前記第２のポンプ入力トル
クは前記目標回転数指令値が中間領域にあるときに前記
第１のポンプ入力トルクの値より小さな値となるように
設定される。

さらに好ましくは、前記第２の目標回転数の最大値は
前記第１の目標回転数の最大値よりも大きく設定される
と共に、前記第２の目標回転数の最大値に対応する前記
第２のポンプ入力トルクを前記第１の目標回転数の最大
値に対応する前記第１のポンプ入力トルクより小さく設
定している。

〔作用〕

以上のように構成した本発明においては、判定手段で
作業車両が作業モードにあると判定されると、切換え設
定手段でそのときの目標回転数指令値に対応する作業モ
ードに適した第１のポンプ入力トルクの値が目標トルク
として選択され、ポンプ制御手段ではポンプ入力トルク
がこの目標トルクを越えないようにポンプ吐出量が制御
される。一方、判定手段で作業車両が走行モードにある
と判定されると、そのときの目標回転数指令値に対応す
る走行モードに適した第２のポンプ入力トルクの値が目
標トルクとして選択され、ポンプ制御手段ではポンプ入
力トルクがこの目標トルクを越えないようにポンプ吐出
量が制御される。したがって、走行と走行以外の作業と
で異なる負荷特性に対して最適の入力トルクとなるよう
油圧ポンプの吐出量が制御され、油圧ポンプを駆動する
原動機の馬力を最大限に有効利用できる また、第１のポンプ入力トルクが目標回転数指令値の
中間領域において比較的大きな値となるように設定する
ことにより、原動機が中間回転数にある時のポンプ入力
トルクが大きくなり、走行以外の作業において燃費の優
れた経済的な運転が可能となる。また、第２のポンプ入
力トルクが目標回転数指令値の中間領域において上記第
１のポンプ入力トルクの値よりも小さい値に設定するこ
とにより、走行発進時に走行用操作手段の操作量の増大
に応じてポンプ入力トルクが直ちに大きくならないの
で、原動機の回転数が走行用操作手段の操作量に応じて
応答性良く上昇し、良好な加速性と走行フィーリングが
得られると共に、黒煙の発生も低減する。

また、前記第２の目標回転数の最大値を前記第１の目
標回転数の最大値よりも大きく設定することにより、走
行時の原動機馬力を大きくでき、登坂時等、原動機の負
荷が増大しても車両速度を大きく落とすことなく走行で
きる。一方、第２の目標回転数の最大値に対応する第２
のポンプ入力トルクを第１の目標回転数の最大値に対応
する第１のポンプ入力トルクより小さく設定することに
より、原動機の出力特性は一般的に中速時のトルクが高
速時のトルクより大きくなるので、上述の第１及び第２
の目標回転数の最大値の設定に対応して、走行時、走行
以外の作業時の各条件下で効率の良い出力が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適実施例を図面により説明する。

第１の実施例 まず、本発明の一実施例を第１図〜第７図により説明
する。

第１図において、本実施例の油圧駆動装置は、原動
機、即ち、エンジン１と、このエンジン１によって駆動
される可変容量型の油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２
に吐出管路３及び主回路ライン4,5を介して相互にパラ
レルに接続され、油圧ポンプ２からの吐出油により駆動
される走行用アクチュエータ、即ち走行モータ６及び作
業用アクチュエータ、例えばブームシリンダ７とを備
え、油圧ポンプ２とアクチュエータ6,7の間の主回路ラ
イン4,5には、油圧ポンプ２から各アクチュエータに供
給される圧油の流量と方向を制御する制御弁8,9がそれ
ぞれ接続され、制御弁8,9の上流側にはこれら制御弁の
前後差圧を一定に保つ圧力補償弁10,11が配置されてい
る。

走行用の制御弁８は走行用のパイロット回路57に接続
されたパイロットライン55a,55bに伝えられるパイロッ
ト圧により切換え制御される。走行用のパイロット回路
57は、ペダル58Aの踏込み操作により走行モータ６の駆
動速度を指示するパイロット圧を発生するパイロット減
圧弁58と、操作レバー59aの手動操作により走行の前
進、後進及び中立を指示する前後進切換弁59と、パイロ
ット圧油を供給するパイロットポンプ60と、スローリタ
ーン弁61とを有している。

作業用の制御弁９はパイロット減圧弁18に接続された
パイロットライン56a,56bに伝えられるパイロット圧に
より切換え制御される。パイロット減圧弁18は操作レバ
ー18Aの手動操作によりブームシリンダ７の駆動速度及
び方向を指示するパイロット圧を発生する。

制御弁8,9にはそれぞれアクチュエータ6,7の負荷圧力
を検出するための負荷ライン12,13が接続され、負荷ラ
イン12,13は更に高圧選択弁19を介して負荷ライン14に
接続されている。高圧選択弁19で選択された高圧側の負
荷圧力、即ち、最大負荷圧力は負荷ライン14に導かれ、
また負荷ライン12,13で検出した負荷圧力は上述の圧力
補償弁10,11に導かれ、負荷ライン14で検出した最大負
荷圧力は吐出管路３に接続されたアンロード弁16に導か
れる。アンロード弁16はポンプ吐出圧力と最大負荷圧力
との差圧に応答して作動し、当該差圧を設定値に保持す
ると共に、制御弁8,9の中立時に油圧ポンプ２の最小吐
出圧力を保持する。

油圧ポンプ２の吐出量は、油圧ポンプ２の斜板傾転角
（押しのけ容積）θｓを検出する傾転角センサー70と、
油圧ポンプ２の吐出圧力Ppを検出する圧力センサー71
と、前後進切換弁59の操作レバー59aの操作状態を検出
する位置センサー72と、これらセンサーからの検出信号
を入力し、後述する処理を行うコントローラ74と、コン
トローラ74から出力される電気信号により駆動される傾
転角制御装置75とからなるポンプ制御装置によって制御
される。傾転角制御装置75は２つの電磁弁76,77と、こ
の電磁弁の切換えにより圧油の給排が制御され、ピスト
ン位置が制御されるサーボシリンダ78とを有し、サーボ
シリンダ78のピストン位置が制御されることにより油圧
ポンプ２の斜板傾転角が制御される。

エンジン１は、好ましくはオールスピードカバナ付き
の燃料噴射装置30を備えたディーゼルエンジンであり、
燃料噴射装置30はガバナレバー31を有している。このエ
ンジン１の回転数は、それを検出する回転センサー73
と、ガバナレバー31の回動量を検出するポテンショメー
タ34と、パイロット減圧弁58の出力管路に接続され、走
行ペダル58aの操作量に相当するパイロット減圧弁58の
パイロット圧を検出する圧力センサー90と、燃料レバー
の手動操作により、その変位量に応じた目標回転数を指
示する回転数設定装置32と、センサー73,34,90からの検
出信号及び回転数設定装置32からの指令信号を入力して
後述する処理を行う上記コントローラ74と、コントロー
ラ74から出力される電気信号により駆動されるパルスモ
ータ35とからなるエンジン制御装置によって制御され
る。パルスモータ35はコントローラ74からの駆動信号に
応じた角度だけ回転し、リンク37を介してガバナレバー
31を回動させ、燃料噴射量を調整する。なお、回転数設
定装置32は燃料レバーの外、ダイヤル式（回転式ポテン
ショメータ）、押しボタン式（アップダウンスイッチ）
等、その他の操作手段であっても良い。

以上の油圧駆動装置が搭載される作業車両の一例を第
２図に示す。この作業車両はホイール式油圧ショベルで
あり、走行モータ６は後輪50をトランスミッション51及
びプロペラシャフト52を介して駆動し、ブームシリンダ
７はフロントアタッチメント53の一部であるブーム54の
昇降を行う。

コントローラ74はマイクロコンピュータ等で構成さ
れ、第３図にブロック80で示すようなエンジン１の回転
数制御を行なう演算処理機能を有している。ブロック80
において、ブロック40は回転数設定装置32の燃料レバー
変位量ｘに相当する指令信号から変位量ｘに応じた第１
の目標回転数Nxを決定し、ブロック41は、ペダル58Aの
操作量Ｓに相当する圧力センサー90の検出信号から操作
量Ｓに応じた第２の目標回転数Ntを決定する。これら目
標回転数Nx,Ntは最大値選択ブロック42で両者の大きい
方の値が選択され、目標回転数指令値Nyとされる。この
目標回転数指令値Nyはサーボ制御ブロック43でポテンシ
ョメータ34により検出したガバナレバー31の変位量Ｎθ
の信号と比較され、エンジン１の回転数が目標回転数指
令値Nyに一致するようパルスモータ35を制御する。

ブロック40において、変位量ｘと第１の目標回転数Nx
との関係は変位量ｘが増加するに従って第１の目標回転
数Nxがアイドル回転数Niから直線的に増加するように設
定されている。ブロック41においても、変位量ｘと第２
の目標回転数Ntとの関係はペダル操作量Ｓが増加するに
従って第２の目標回転数Ntがアイドル回転数Niから直線
的に増加するように設定されている。

ここで、ブロック40において、第１の目標回転数Nxの
最大値Nxmaxはエンジン１が出し得る最高回転数よりも
低く設定され、第２の目標回転数Ntの最大値Ntmaxはエ
ンジン１の最高回転数にほぼ等しく設定され、結果とし
て、目標回転数Ntの最大値Ntmaxは目標回転数Nxの最大
値Nxmaxよりも大きくなっている。

サーボ制御ブロック43では第４図にフローチャートで
示すような処理を行う。即ち、手順S1,S2でそれぞれポ
テンショメータ34の検出値Ｎθおよびブロック42からの
指令値Nyを入力し、手順S3で検出値Ｎθと指令値Nyとを
比較して両者の差Ａ＝Ｎθ−Nyを演算する。次に手順S4
でこの差Ａの絶対値が所定値ΔＡ以上か否かを判断す
る。この所定値ΔＡは、パルスモータ35とガバナレバー
31とを連結するリンク機構37等のバックラッシュ等によ
る制御誤差に相当する程度の微小値としておく。次い
で、上記差Ａの絶対値が所定値ΔＡ未満のときは手順S5
においてパルスモータ35を停止させ、所定値ΔＡ以上で
あるときは、手順S6,S7,S8で、上記差Ａが正か負かに応
じてモータ35の正回転方向又は逆回転方向に駆動する信
号を出力する。即ち、差Ａを小さくする方向にガバナレ
バー31を回動する駆動信号を出力する。その後、手順S1
に戻り、上記の処理を繰返す。

以上のように、ガバナレバー31の変位量Ｎθを検出し
フィードバックすることにより、目標回転数指令値Nyの
変化に対応して、ガバナレバー31の変位量Ｎθを制御
し、目標回転数指令値Nyに一致するよう原動機１の回転
数が制御される。

コントローラ74は、また、第５図にブロック81で示す
ような油圧ポンプ２の吐出量制御を行なう演算処理機能
を有している。ブロック81において、ブロック44は前後
進切換弁59の操作レバー59Aの操作状態Ｒを検出するセ
ンサー72の出力信号から、作業車両が操作モータ６が駆
動される走行モードにあるかブームシリンダ７が駆動さ
れる作業モードにあるかを判定する。ブロック45ではブ
ロック44からの判定信号と上述したエンジン回転数制御
ブロック80で求めた目標回転数指令値Nyとからそのとき
の作業状態に適した目標トルクTpoを決定し、ブロック4
6において、ブロック47で求めたポンプ吐出圧力Ppの逆
数1/Ppと目標トルクTpoとを乗じて馬力演算を行ない、
得られた値θpsにブロック48で一次遅れ要素のフィルタ
ーを掛けて入力トルク制限制御のための目標ポンプ傾転
角θＡを求める。この目標ポンプ傾転角θＡはサーボ制
御ブロック49で傾転角センサ70により検出した実傾転角
フィードバック値θｓと比較され、ポンプ傾転量が目標
ポンプ傾転角θＡに一致するよう傾転角制御装置75を制
御する。

ブロック44における作業状態の判定方法及びブロック
45における目標トルクの決定方法の詳細を第６図及び第
７図により説明する。

第６図において、センサー72は操作レバー59Aが中立
位置にあるときにはOFF信号を出力し、前進又は行進位
置にあるときにON信号を出力する。ブロック44はセンサ
ー72の出力がOFFのとき、走行作業判定フラグＦをOFF
（０）にし、走行以外の作業モードにあると判定する。
また、センサー72の出力がONのときには走行作業判定フ
ラグＦをON（１）にし、走行モードにあると判定する。

第７図に示すブロック45において、ブロック50には走
行以外の作業モードに適した第１のポンプ入力トルクTf
が目標回転数指令値Nyの関数として設定され、ブロック
51には走行モードに適した第２のポンプ入力トルクTtが
目標回転数指令値Nyの関数として設定されている。第１
のポンプ入力トルクTfは目標回転数指令値Nyの増加に伴
って直ちに増大し、目標回転数指令値Nyの中間領域にお
いて最大の値Tfmaxとなる関係に設定されている。第２
のポンプ入力トルクTtは目標回転数指令値Nyの増加に伴
って徐々に増大し、目標回転数指令値Nyの中間領域にお
いては未だ最大の値Ttmaxに達せず、目標回転数指令値N
yが最大近傍に達して初めて最大値Ttmaxとなる関係に設
定されている。

また、第２の目標回転数Ntが目標回転数指令値Nyとし
て選択されたときのNtの最大値Ntmaxに対応する第２の
ポンプ入力トルクTtが第１の目標回転数Nxが目標回転数
指令値Nyとして選択されたときのNxの最大値Nxmaxに対
応する第１のポンプ入力トルクTfより小さくなるよう
に、Ttmax＜Tfmaxの関係に設定されている。

また、ブロック45には走行作業判定フラグＦによって
切り換わるスイッチ52があり、フラグＦがOFF（０）の
ときはそのときの目標回転数指令値Nyに対応する第１の
ポンプ入力トルクTfの値を選択して目標トルクTpoと
し、フラグＦがON（１）のときはそのときの目標回転数
指令値Nyに対応する第２のポンプ入力トルクTtの値を選
択して目標トルクTpoとする。即ち、ブロック45は、作
業車両が走行以外の作業モードにあると判定された場合
は、当該作業モードに適した第１のポンプ入力トルクTf
の値を目標トルクとして選択し、作業車両が走行モード
にあると判定された場合は、走行モードに適した第２の
ポンプ入力トルクTfの値を目標トルクとして選択する切
換え設定手段を構成する。

第５図に示したサーボ制御ブロック49は、第８図にフ
ローチャートで示すような処理を行う。即ち、手順S11,
S12でそれぞれ傾転角センサー70の検出値θｓ及びブロ
ック48からの目標値θＡを入力し、手順S13で検出値θ
ｓと目標値θＡとを比較して両者の差Ｚ＝θＡ−θｓを
演算する。次に手順S14では、この差Ｚの絶対値が所定
値ΔＺ以上か否かを判断する。この所定値ΔＺは、アク
チュエータ78と油圧ポンプ２とを連結する機構等のバッ
クラッシュ等による制御誤差に相当する程度の微小値と
しておく。次いで、上記差Ｚの絶対値が所定値ΔＺ未満
のときは、手順S15において電磁弁76,77を双方ともOFF
し、所定値ΔＺ以上であるときは、手順S16,S17,S18で
上記差Ｚが正か負かに応じて電磁弁76,77の一方をONす
る。即ち、上記差Ｚが正のときは電磁弁77をONしてポン
プ傾転角を小さくし、上記差Ｚが負のときは電磁弁76を
ONしてポンプ傾転角を大きくする。その後、手順S11に
戻り、上記の処理を繰返す。

以上のように、油圧ポンプ２の傾転角θｓを検出しフ
ィードバックすることにより、目標ポンプ傾転角θＡの
変化に対応して、ポンプ傾転角θｓがこれに一致する状
態となるまでポンプ傾転角が制御される。

以上のように構成した本実施例において、ブームシリ
ンダ７を駆動する走行以外の作業を行なう場合は、回転
数設定装置32の燃料操作レバーを最大ストローク位置に
保持し、エンジン回転数を一定にして作業を行なう。即
ち、第３図に示すエンジン制御ブロック80において、ブ
ロック40では燃料レバーの最大変位量に対応した目標回
転数Nxmaxが求められ、ブロック41では走行ペダル58Aが
操作されていないのでアイドル回転数Ni相当の目標回転
数Ntが求められ、ブロック42では目標回転数Nxmaxが目
標回転数指令値Nyとして選択される。これによりエンジ
ン１はこの目標回転数Nxmaxに一致する一定速度となる
よう制御される。

一方、第５図に示すポンプ制御ブロック81において
は、前後進切換弁59は中立位置にあるのでブロック44で
求められる走行作業判定フラグＦはOFF（０）となり、
ブロック45ではブロック50の目標回転数指令値Nyに対応
する第１のポンプ入力トルクTf、即ち、目標回転数Nxma
xに対応する最大のポンプ入力トルクTfmaxが目標トルク
Tpoとして選択され、この目標トルクTpoとポンプ吐出圧
力Ppとからブロック46,48において入力トルク制限制御
のための目標ポンプ傾転角θＡが求められる。これによ
り、上述したように油圧ポンプ２の斜板は目標ポンプ傾
転角θＡに一致するよう制御され、油圧ポンプ２の入力
トルクが第１のポンプ入力トルクTfを越えないようにポ
ンプ傾転角が制御される。

回転数設定装置32の燃料レバーを中間ストローク位置
に下げた場合は、その変位量ｘに対応する目標回転数Nx
が同様に目標回転数指令値Nyとして選択されるが、この
場合も、ブロック50では最大のポンプ入力トルクTfmax
が求められるので、油圧ポンプ２の入力トルクが最大値
Tfmaxを越えないようポンプ傾転角が制御される。

以上のように、走行以外の作業モードでは中間領域の
目標回転数Nyにおいても最大のポンプ入力トルクTfmax
が設定されることにより、走行以外の作業に際してエン
ジン１の燃費が改善され、経済的な運転が可能となる。

走行モータ６を駆動する走行を行なう場合は、回転数
設定装置32の燃料レバーを最小ストローク位置まで下
げ、走行ペダル58Aの操作量Ｓに応じてエンジン１の回
転数を制御する。即ち、第３図に示すブロック80におい
て、ブロック40では燃料レバーの変位量ｘに対応する目
標回転数Nx、この場合はアイドル回転数Ni相当の目標回
転数Nxが決定され、ブロック41では走行ペダル58Aの操
作量Ｓに応じた目標回転数Ntが決定される。ブロック42
では目標回転数Ntが目標回転数指令値Nyとして選ばれ、
エンジン１の回転数は目標回転数Ntに一致するよう制御
される。

また、このとき、前後進切換弁59は前進か後進かの中
立以外の位置に切換えられており、第５図のブロック81
において、ブロック44で求められるフラグＦがON（１）
となり、ブロック45では上述の目標回転数Nyの対応する
ブロック51の第２のポンプ入力トルクTtの値が目標トル
クTpoとして選択され、ブロック46〜49により油圧ポン
プ２の入力トルクがこのTtを越えないよう制御される。

そしてこのとき、本実施例においては、第７図のブロ
ック51の第２のポンプ入力トルクTtが目標回転数指令値
Nyの増加に伴って徐々に増加するように設定されている
ことから、走行発進時には走行ペダル58Aを踏み込む
と、第３図のブロック41において操作量Ｓの増大に伴っ
て目標回転数Ntが増大し、これに対応して目標回転数指
令値Nyが増大すると共に、第７図のブロック51,52にお
いて目標回転数指令値Nyの増大に伴って増大するポンプ
入力トルクTtの値が目標トルクTpoとして選択され、油
圧ポンプ２は入力トルクが次第に増大するように制御さ
れる。したがって、走行発進時にエンジン１にかかる負
荷が直ちに増大することはなく、エンジン１は目標回転
数Nyの上記増大に応じて回転数がスムーズに増大するよ
う制御され、優れた加速性と良好な走行フィーリングが
得られ、かつ黒煙の発生が防止される。

また、走行ペダル58Aをいっぱいに踏み込んだ場合
は、目標回転数指令値Nyは目標回転数Ntの最大値Ntmax
となり、この最大値Ntmaxは目標回転数Nxの最大値Nxmax
より大きく設定されていることから大馬力が得られ、例
えば登坂時に原動機の負荷が増大しても車両速度を大き
く落とすことなく走行できる。また、最大値Ntmaxに対
応する第２のポンプ入力トルクの最大値Ttmaxは第１の
ポンプ入力トルクの最大値Tfmaxより小さく設定されて
いるので、最大値Ntmaxが目標回転数指令値Nyのときの
ポンプ入力トルクが小さくなり、原動機の出力特性は一
般的に高速時のトルクが中速時のトルクより小さくなる
ので、この出力特性に対応した運転が可能となる。

以上のように、本実施例によれば、走行以外の作業時
には作業モードに適した第１のポンプ入力トルクTfを求
め、走行時には走行モードに適した第２のポンプ入力ト
ルクTtを求めるので、走行と走行以外の作業のそれぞれ
で異なる負荷特性に適合した入力トルクとなるようポン
プ吐出量が制御され、原動機の馬力を最大限に有効利用
できると共に、走行以外の作業モードにあっては燃費の
優れた経済的な運転が可能となり、走行モードにあって
は走行発進時の良好な加速性と走行フィーリングが得ら
れかつ黒煙の発生が防止される等、走行性能が向上す
る。

また、走行時には大馬力が得られると共に、走行時、
走行以外の作業時の各条件下で効率の良い出力が得られ
る。

第２の実施例 本発明の第２の実施例を第９図及び第10図により説明
する。本実施例は走行モードに適したポンプ入力トルク
を目標回転数指令値ではなく走行ペダルの操作量から直
接求めるものである。

即ち、第９図に示すブロック81Aにおいて、ブロック4
5Aではブロック44からの判定信号Ｆと目標回転数指令値
Nyと第１図の圧力センサー90で検出した走行ペダル58A
の操作量Ｓとから目標トルクTpoを決定する。第10図に
その詳細を示す。第10図において、ブロック50は第１の
実施例と同じであり、ブロック51Aは走行モードに適し
た第２のポンプ入力トルクTtを走行ペダル58Aの操作量
Ｓの関数として設定している。ブロック51Aにおける操
作量Ｓとポンプ入力トルクTtとの関係は、第１の実施例
のブロック51における目標回転数指令値Nyとポンプ入力
トルクTtとの関係と実質的に同じである。

上記以外の構成は第１の実施例と同じである。

以上のように構成した本実施例においては、走行時に
は回転数設定装置32の燃料レバーを最小ストローク位置
に保持して運転を行なうことから、エンジン１の目標回
転数指令値Nyは走行ペダル58Aの操作量Ｓにより決ま
り、目標回転数指令値Nyと操作量Ｓとは比例関係にある
ので、操作量Ｓによっても第１の実施例と同様に走行モ
ードに適したポンプ入力トルクTtを求めることができ
る。したがって、本実施例によっても第１の実施例と同
様の効果を得ることができる。

第３の実施例 本発明の第３の実施例を第11図〜第13図により説明す
る。本実施例は前後進切換弁の切換え信号以外の信号を
用いて車両の作業状態を判定するものである。

即ち、第11図において、ブロック44Aでは、前後進切
換弁59の操作レバー59Aの操作状態Ｒに加えて走行ペダ
ル58の操作状態Prを入力し、これらから作業車両が走行
モータ６が駆動される走行モードにあるかブームシリン
ダ７が駆動される作業モードにあるかを判定する。

第12図にその判定の詳細を示す。走行パイロット弁58
の出力側にその二次圧をひろう圧力センサー85を設け、
走行ペダル58Aが踏み込まれているかどうかの操作状態P
rを検出する。ブロック44Aにおいては、前後進切換弁59
の操作状態Ｒとこの走行ペダル58Aの操作状態PrのANDを
とり、走行モードにあるかそれ以外の作業モードにある
かの判定を行なう。前後進切換弁59が前進又は後進位置
に切換えられ、かつ走行パイロット弁58の二次圧が立て
ば、走行作業判定フラグＦをON（１）にし、走行モード
にあると判定し、それ以外の場合は走行作業判定フラグ
をOFF（０）にし、走行以外の作業モードにあると判定
する。

本実施例によれば、前後進切換弁59を前進又は後進位
置に切換えた状態で走行以外の作業を行なった場合で
も、走行ペダル58Aが踏み込まれない限り走行モードに
あると判定されないので、走行以外の作業モードの判定
をより正確にできる。

また、別の判定方法の実施例を同じ第11図と第13図に
より説明する。第11図において、ブロック44Bでは、前
後進切換弁59の操作レバー59Aの操作状態Ｒと走行ペダ
ル58の操作状態Prに加えてブーム７の方向制御弁９に対
するパイロット弁18の操作レバー18bの操作状態Pbを入
力し、これらから作業車両が走行モータ６が駆動される
走行モードにあるかブームシリンダ７が駆動される作業
モードにあるかを判定する。

第13図にその判定の詳細を示す。ブーム７のパイロッ
ト弁18の出力側にその二次圧をひろう圧力センサー86を
更に設け、操作レバー18Aが操作されているかどうかの
操作状態Pbを検出する。ブロック44Bにおいては、前後
進切換弁59の操作状態Ｒと走行ペダル58Aの操作状態Pr
とこの操作レバー18Aの操作状態PbとのANDをとり、走行
モードにあるかそれ以外の作業モードにあるかの判定を
行なう。この場合、前後進切換弁59が前進又は後進位置
に切換えられ、走行パイロット弁58の二次圧が立ち、操
作パイロット弁18の二次圧が立たなければ、走行作業判
定フラグＦをON（１）にし、走行モードにあると判定
し、それ以外の場合は走行作業判定フラグをOFF（０）
にし、走行以外の作業モードにあると判定する。

本実施例によれば、前後進切換弁59を前進又は後進位
置に切換え、走行ペダル58Aを踏み込んで走行を行ない
ながら、操作レバー18Aを操作してブームによる作業を
行なうときは、走行以外の作業モードにあると判定され
るので、ブームによる作業を走行以外の作業に適したポ
ンプ入力トルクを用いて経済的に行なうことができる。

その他 なお、以上の実施例では走行ペダル58Aの操作量Ｓを
圧力センサー90で検出したが、第14図に示すように走行
ペダル58Aにポテンショメータ87を設けて機械的に検出
しても良い。また、走行ペダルの操作状態Pr及びブーム
の操作レバー18Aの操作状態もPbも圧力センサーで検出
したが、走行ペダル又は走行レバーに直接接触可能なリ
ミットスイッチ等を設け、機械的に検出しても良い。

さらに、以上の実施例では第３図に示すブロック42で
は第１及び第２の目標回転数Nx,Ntの大きい方の値を選
択したが、第15図のブロック42Aに示すように、前述し
た走行作業判定フラグＦを用い、フラグＦがOFF（０）
のときに第１の目標回転数Nxを選択し、フラグＦがON
（１）のときに第２の目標回転数Ntを選択するスイッチ
機能であってもよく、この場合も上述と同様の効果が得
られる。

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、本発明
はこれらに限定されることなく種々の変更が可能なもの
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、走行以外の作業モードにある時には
作業モードに適した第１のポンプ入力トルクが決定さ
れ、走行モードにある時には走行モードに適した第２の
ポンプ入力トルクが決定されるので、走行と走行以外の
作業のそれぞれで異なる負荷特性に適合した入力トルク
となるようポンプ吐出量が制御され、原動機の馬力を最
大限に有効利用できると共に、走行以外の作業モードに
あっては燃費の優れた経済的な運転が可能となり、走行
モードにあっては走行発進時の良好な加速性と走行フィ
ーリングが得られかつ黒煙の発生が防止できる等、走行
性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による作業車両の油圧駆動装
置の概略図であり、第２図は作業車両の一例であるホイ
ール式油圧ショベルの側面図であり、第３図はコントロ
ーラのエンジン制御機能を示すブロック図であり、第４
図はエンジン制御におけるエンジン回転数のサーボ制御
のフローチャートであり、第５図はコントローラのポン
プ制御機能を示すブロック図であり、第６図はそのうち
の作業状態判定ブロックの詳細を示すブロック図であ
り、第７図は目標トルクの決定の詳細を示すブロック図
であり、第８図はポンプ傾転角のサーボ制御のフローチ
ャートであり、第９図は本発明の第２の実施例によるポ
ンプ制御機能を示すブロック図であり、第10図はその作
業状態判定ブロックの詳細を示すブロック図であり、第
11図は本発明の第３の実施例によるポンプ制御機能を示
すブロック図であり、第12図はその作業状態判定ブロッ
クの詳細を示すブロック図であり、第13図は同様に作業
状態の判定ブロックの詳細を示すブロック図であり、第
14図は走行ペダルの操作量を検出する他の実施例を示す
図であり、第15図はコントローラのエンジン制御機能の
変形例を示すブロック図である。 符号の説明 １……エンジン（原動機） ２……油圧ポンプ ６……走行モータ（走行装置） ７……ブームシリンダ（作業用アクチュエータ） 32……回転数設定装置（第１の設定手段） 35……パルスモータ（原動機制御手段） 58……パイロット弁圧弁（走行用操作手段） 58A……走行ペダル（同） 59……前後進切換弁 74……コントローラ 75……傾転角制御装置（ポンプ制御手段） 40……ブロック（第１の設定手段） 41……ブロック（第２の設定手段） 42……ブロック（第３の設定手段） 43……ブロック（原動機制御手段） 81……ブロック（ポンプ制御手段） 44;44A;44B……ブロック（判定手段） 45;45A……ブロック（切換え設定手段） Nx……第１の目標回転数 Ｎθ……第２の目標回転数 Ny……目標回転数指令値 Tf……第１のポンプ入力トルク Tt……第２のポンプ入力トルク Tpo……目標トルク Ｓ……走行ペダル操作量 Ｆ……走行作業判定フラグ

フロントページの続き (72)発明者 田村 誠二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−160333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239327（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 9/22

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機と、この原動機によって駆動される
   可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出
   油によって駆動される走行装置と、前記油圧ポンプから
   の吐出油によって駆動される作業用アクチュエータと、
   前記走行装置に供給される圧油の流量を制御する走行用
   操作手段と、前記原動機の第１の目標回転数を設定する
   第１の設定手段と、前記走行用操作手段の操作量に応じ
   て前記原動機の第２の目標回転数を設定する第２の設定
   手段と、前記第１及び第２の目標回転数に基づいて目標
   回転数指令値を設定する第３の設定手段と、前記目標回
   転数指令値となるよう前記原動機の回転数を制御する原
   動機制御手段と、前記油圧ポンプの入力トルクが目標ト
   ルクを越えないようポンプ吐出量を制御するポンプ制御
   手段とを備えた作業車両の油圧駆動装置において、 前記作業車両が前記作業用アクチュエータが駆動される
   作業モードにあるか前記走行装置が駆動される走行モー
   ドにあるかを判定する判定手段と、 前記目標回転数指令値の関数として作業モードに適した
   第１のポンプ入力トルク及び走行モードに適した第２の
   ポンプ入力トルクが予め設定されており、前記判定手段
   によって作業車両が作業モードにあると判定された場合
   はそのときの目標回転数指令値に対応する前記第１のポ
   ンプ入力トルクの値を選択して前記目標トルクとし、作
   業車両が走行モードにあると判定された場合はそのとき
   の前記目標回転数指令値に対応する前記第２のポンプ入
   力トルクの値を選択して前記目標トルクとする切換え設
   定手段とを備えることを特徴とする作業車両の油圧駆動
   装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、前記切換え設定手段は前記第２のポンプ入力ト
   ルクを、前記目標回転数指令値に代え、前記走行用操作
   手段の操作量の関数として予め設定していることを特徴
   とする作業車両の油圧駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、作業車両の前進、後進又は中立を設定する前後
   進切換手段を更に備え、前記判定手段は前記前後進切換
   手段が前進側か後進側かのいずれかに切り換え操作され
   た場合に走行モードにあると判定し、それ以外の場合は
   作業モードにあると判定することを特徴とする作業車両
   の油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、作業車両の前進、後進又は中立を設定する前後
   進切換手段を更に備え、前記判定手段は前記前後進切換
   手段が前進側か後進側かのいずれかに切り換え操作さ
   れ、かつ前記走行用操作手段が操作された場合に走行モ
   ードにあると判定し、それ以外の場合は作業モードにあ
   ると判定することを特徴とする作業車両の油圧駆動装
   置。
5. 【請求項５】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、作業車両の前進、後進又は中立を設定する前後
   進切換手段を更に備え、前記判定手段は前記前後進切換
   手段が前進側か後進側かのいずれかに切り換え操作さ
   れ、かつ前記走行用操作手段が操作され、前記作業用ア
   クチュエータが駆動されていない場合に走行モードにあ
   ると判定し、それ以外の場合は作業モードにあると判定
   することを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、前記第１のポンプ入力トルクは前記目標回転数
   指令値が中間領域にあるときに比較的大きな値となるよ
   うに設定され、前記第２のポンプ入力トルクは前記目標
   回転数指令値が中間領域にあるときに前記第１のポンプ
   入力トルクの値より小さな値となるように設定されてい
   ることを特徴とする作業車両の油圧駆動装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の作業車両の油圧駆動装置に
   おいて、前記第２の目標回転数の最大値は前記第１の目
   標回転数の最大値よりも大きく設定されると共に、前記
   第２の目標回転数の最大値に対応する前記第２のポンプ
   入力トルクを前記第１の目標回転数の最大値に対応する
   前記第１のポンプ入力トルクより小さく設定することを
   特徴とする作業車両の油圧駆動装置。