JP3182642B2

JP3182642B2 - 走行速度切換制御装置

Info

Publication number: JP3182642B2
Application number: JP30904495A
Authority: JP
Inventors: 豊太郎安田; 英雄小西; 円備中; 直行守屋; 信明的場
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JPH09152029A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械に備えられた走行装置に適用される走行速度切
換制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、例えば油圧ショベルは油圧に
より駆動される履帯式走行装置、走行装置を低速走行又
は高速走行に切換制御する走行速度切換制御装置、を備
えている。この走行速度切換制御装置は、エンジンによ
り駆動されかつ容量制御装置を備えた可変容量型油圧ポ
ンプ、この油圧ポンプにより駆動されかつ容量切換装置
を備えた可変容量型走行油圧モータ、油圧ポンプの容量
制御装置にはエンジンの出力特性に従うトルク制御圧信
号を出力しかつ走行油圧モータの容量切換装置には低速
信号又は高速信号のいずれかを選択的に出力するコント
ローラ、を備えている。

【０００３】前記油圧ポンプトルク制御圧信号は、予め
セットされた目標エンジン回転数に対し実エンジン回転
数が比較され、その偏差に基づいて制御演算が行なわれ
ることにより出力され、油圧ポンプの投入トルクが制御
される。その結果、エンジン出力特性において、負荷が
作用したときのエンジン回転数は、外気温の変化による
エンジンの出力や油温変化による油圧ポンプ出力の変化
に関係なく、一定に調整される。コントローラは、低速
切換圧を設定する低速切換圧設定器及び高速切換圧を設
定する高速切換圧設定器を備えかつ低速切換圧又は高速
切換圧と油圧ポンプの吐出圧とを比較することにより前
記低速信号又は高速信号を出力するよう構成されてい
る。

【０００４】油圧ショベルの走行中、油圧ポンプの吐出
圧が上昇して前記低速切換圧を越えると、コントローラ
は低速信号を出力し、走行油圧モータの容量を大に切り
換え、走行速度を下げる。また走行中に油圧ポンプの吐
出圧が低下して前記高速切換圧を下方に越えると、コン
トローラは高速信号を出力し、走行油圧モータの容量を
小に切り換え、走行速度を上げる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の走行速度切
換制御装置において、低速切換圧設定器により設定され
る低速切換圧及び高速切換圧設定器により設定される高
速切換圧は、それぞれ予め所定値に設定され、一定であ
る。このため、例えば冬期においてエンジン出力が基準
値より上昇した場合、あるいは油圧装置における作動油
の油温が変化して油圧ポンプ出力が基準値より上昇した
場合、図９に示すように、油圧ポンプの吐出圧における
定トルク線（定馬力線）が実線位置から一点鎖線位置に
移動し、低速切換圧及び高速切換圧の各々の油圧ポンプ
投入トルクが実質上同一でなくなる。その結果、各速度
の切り換わり時にエンジン回転変動が生じ、速度切り換
わり時のショックが大きくなる。この現象は、エンジン
出力あるいは油圧ポンプ出力が基準値より低下した場合
においても発生する。

【０００６】本発明は上記事実に基づいてなされたもの
で、その目的は、エンジン出力あるいは油圧ポンプ出力
が基準値から変化した場合においても、低速切換圧及び
高速切換圧の各々の油圧ポンプ投入トルクを実質上同一
とすることができる、走行速度切換制御装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によれば、エンジンにより駆動される可変容
量型油圧ポンプと、該油圧ポンプにより駆動される可変
容量型走行油圧モータと、該油圧ポンプには該エンジン
の出力特性に従う油圧ポンプトルク制御圧信号を出力し
かつ該走行油圧モータには低速信号又は高速信号のいず
れかを選択的に出力するコントローラとを備え、該コン
トローラは、低速切換圧を設定する低速切換圧設定手段
及び高速切換圧を設定する高速切換圧設定手段を備えか
つ該低速切換圧又は該高速切換圧と該油圧ポンプの吐出
圧とを比較して該低速信号又は該高速信号を出力する、
走行速度切換制御装置において、該低速切換圧設定手段
は、該油圧ポンプトルク制御圧信号に基づいて該油圧ポ
ンプの吐出圧の定トルク最低圧を設定しかつ該定トルク
最低圧に所定の低速圧力幅を加算することにより該低速
切換圧を設定し、該高速切換圧設定手段は、該定トルク
最低圧に所定の高速圧力幅を加算することにより該高速
切換圧を設定する、ことを特徴とする走行速度切換制御
装置、が提供される。

【０００８】前記したように、油圧ポンプトルク制御圧
信号は、目標エンジン回転数に対し実エンジン回転数が
比較され、その偏差に基づいて制御演算が行なわれるこ
とにより出力され、油圧ポンプの投入トルクが制御され
る。その結果、エンジン出力特性において、負荷が作用
したときのエンジン回転数は、外気温の変化によるエン
ジンの出力や油温変化による油圧ポンプ出力の変化に関
係なく、一定に調整される。エンジンの出力特性が変化
した場合、前記油圧ポンプトルク制御圧信号（油圧ポン
プトルク制御圧）もそれに応じて変化するので、油圧ポ
ンプの吐出圧の定トルク線がそれに応じて変化する。定
トルク線の変化により定トルクに入る圧力（油圧ポンプ
の流量低減開始圧）が変化する。したがって、定トルク
線を調整するための油圧ポンプトルク制御圧によって定
トルクに入る圧力、すなわち定トルク最低圧を定めるこ
とができる。

【０００９】低速切換圧設定手段は、油圧ポンプトルク
制御圧信号に基づいて定トルク最低圧を設定しかつ定ト
ルク最低圧に所定の低速圧力幅を加算することにより低
速切換圧を設定するよう構成され、高速切換圧設定手段
は、前記定トルク最低圧に所定の高速圧力幅を加算する
ことにより高速切換圧を設定するよう構成されている。
したがって、エンジン出力あるいは油圧ポンプ出力が基
準値から変化した場合においても、低速切換圧及び高速
切換圧の各々の油圧ポンプ投入トルクを実質上同一とす
ることができる。すなわち本発明においては、低速切換
圧と高速切換圧を、常に油圧ポンプ吐出圧の定トルク線
上の実質上同一位置に設定することができるので、エン
ジン出力あるいは油圧ポンプ出力が基準値から変化した
場合においても、走行速度切換時のショックを軽減する
ことができる。

【００１０】本発明によれば、更に、前記構成に加え
て、該低速切換圧設定手段は、該定トルク最低圧を設定
する定トルク最低圧設定器、該低速圧力幅を設定する低
速圧力幅設定器及び該定トルク最低圧に該低速圧力幅を
加算して該低速切換圧を出力する加算器とを含み、該高
速切換圧設定手段は、該定トルク最低圧設定器、該高速
圧力幅を設定する高速圧力幅設定器及び該定トルク最低
圧に該高速圧力幅を加算して該高速切換圧を出力する加
算器とを含む、走行速度切換制御装置、が提供される。
この発明によれば、前記発明を容易に実用化することが
でき、しかも前記と実質上同一の作用効果を容易かつ確
実に達成できる。

【００１１】本発明によれば、更に、前記構成に加え
て、油圧源からの圧油を該可変容量型油圧ポンプに出力
圧として供給する電磁比例弁を含み、該電磁比例弁は該
コントローラから出力される該油圧ポンプトルク制御圧
信号に基づいて作動制御され、該低速切換圧設定手段及
び該高速切換圧設定手段における該定トルク最低圧を設
定する該油圧ポンプトルク制御圧信号は該電磁比例弁の
該出力圧信号である走行速度切換制御装置、が提供され
る。この発明によれば、油圧ポンプトルク制御圧信号は
電磁比例弁の出力圧、すなわち油圧ポンプトルク制御圧
そのものに置き換えられるので、電磁比例弁の出力圧で
ある油圧ポンプトルク制御圧を検出し、低速切換圧設定
手段及び高速切換圧設定手段に信号として入力すること
により、前記定トルク最低圧が設定される。この発明に
おいても、前記発明を容易に実用化することができ、し
かも前記と実質上同一の作用効果を容易かつ確実に達成
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して、本
発明に従って構成された走行速度切換制御装置の実施の
形態について説明する。なお各図において、共通する部
分は同一符号で示してある。先ず油圧ショベルの油圧回
路を示す図１を参照して、２はエンジンであって、ガバ
ナを備えたディーゼルエンジンから構成されている。４
及び６は可変容量型油圧ポンプであって、それぞれエン
ジン２によって駆動される。各油圧ポンプ４及び６は、
それぞれの吐出流量を制御する斜板制御器４ａ及び６ａ
が付設されている斜板型アキシャルピストンポンプから
構成されている。斜板制御器４ａ及び６ａはそれぞれ容
量制御装置を構成する。８はコントロールバルブ、１０
及び１２はブーム用のシリンダ、１４はアーム用のシリ
ンダ、１６はバケット用のシリンダ、１８は上部旋回体
を旋回作動させるための旋回油圧モータ、２０及び２２
は履帯式走行装置を駆動するための可変容量型走行油圧
モータである。これらの各アクチュエータには、油圧ポ
ンプ４及び６からの吐出圧油がコントロールバルブ８を
介して供給される。走行油圧モータ２０及び２２は、そ
れぞれ容量切換装置２０ａ及び２２ａが付設されている
斜板型アキシャルピストンモータから構成されている。

【００１３】２４はエンジン２の回転数検出器、２６は
高圧選択弁であって、その入力側は各油圧ポンプ４及び
６の吐出流路に接続されている。２８は油圧ポンプ吐出
圧検出器であって、高圧選択弁２６の出力側に接続され
ている。回転数検出器２４及び油圧ポンプ吐出圧検出器
２８の信号はコントローラ３０に入力される。３２は油
圧ポンプ４及び６の投入トルクを制御する電磁比例弁、
３４はパイロットポンプであって、エンジン２により駆
動される。パイロットポンプ３４の吐出圧油は、電磁比
例弁３２を介して油圧ポンプ４及び６の斜板制御器４ａ
及び６ａに供給される。コントローラ３０から出力され
る油圧ポンプトルク制御圧信号（後述する）は、電磁比
例弁ドライバ３６において電流に変換され、更に電磁比
例弁３２において圧力に変換される。３８は電磁切換弁
であって、走行油圧モータ２０及び２２の容量切換装置
２０ａ及び２２ａを制御するものである。図示はしてい
ないが、前記パイロットポンプ３４は、電磁切換弁３８
を介して容量切換装置２０ａ及び２２ａに接続されてい
る。なお電磁切換弁３８はＯＮ−ＯＦＦ開閉弁である。
コントローラ３０から出力される低速信号又は高速信号
（いずれも後述する）は、電磁切換弁ドライバ３９にお
いて電流に変換され、更に電磁切換弁３８において圧力
に変換される。容量切換装置２０ａ及び２２ａは、ピス
トンによって２室に分けられた一方の室にばねが挿入さ
れた油圧シリンダから構成されている。

【００１４】本発明に係る走行速度切換制御装置の信号
処理を示す信号フローチャートである図２を参照して、
２８は油圧ポンプ吐出圧検出器（図１参照）、４０は油
圧ポンプ４及び６のトルク制御圧信号を演算する制御演
算器、４２は後に詳述する低速切換圧設定器（低速切換
圧設定手段を構成する）であって、前記油圧ポンプトル
ク制御圧信号に基づいて低速切換圧を設定する。４４は
後に詳述する高速切換圧設定器（高速切換圧設定手段を
構成する）であって、前記油圧ポンプトルク制御圧信号
に基づいて高速切換圧を設定する。４６及び４８は比較
演算器、５０及び５２はＯＮ−ＯＦＦ信号発生器、５４
及び５６はタイマ、５８は低速信号発生器、５９は高速
信号発生器、６０は走行油圧モータ２０及び２２の容量
選択器であって、低速信号が入力すると低速信号発生器
５８を選択し、高速信号が入力すると高速信号発生器５
９を選択する。容量選択器６０の信号は電磁切換弁ドラ
イバ３９に出力される。

【００１５】次に油圧ポンプトルク制御圧の信号処理を
示す信号フローチャートである図８を参照して、６２は
目標エンジン回転数設定器であって、油圧ショベルに備
えられた図示しないアクセルダイヤルからの入力信号に
より、所定の目標エンジン回転数を設定するものであ
る。２４は実エンジン回転数検出器（図１参照）、６４
は比較器、４０は制御演算器（図２及び図３参照）、３
６は電磁比例弁ドライバ（図１参照）である。目標エン
ジン回転数設定器６２で設定された目標エンジン回転数
に、実エンジン回転数検出器２４で検出された回転数が
比較器６４でフィードバックされ、その偏差に基づいて
制御演算器４０によりＰＩ制御等の制御演算を行い、油
圧ポンプ４及び６のトルク制御圧を設定し、この油圧ポ
ンプトルク制御圧に相当する信号、すなわち油圧ポンプ
トルク制御圧信号を、電磁比例弁ドライバ３６を介して
電磁比例弁３２を駆動し、油圧ポンプ投入トルクを制御
する。

【００１６】その結果、図５に示すエンジン出力特性に
おいて、負荷が作用したときのエンジン回転数は、外気
温の変化によるエンジンの出力や油温変化による油圧ポ
ンプ出力の変化に関係なく、一定に調整される。図５に
示すエンジンの出力特性が外気温等の変化に応じて
Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃と変化すると、前記した制御により油
圧ポンプトルク制御圧もそれに応じて変化するので、図
６に示す油圧ポンプの特性において、定トルク線が
Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃と変化する。これにより定トルクに入
る圧力Ｐ_c（油圧ポンプの流量低減開始圧）がＰ_c1、Ｐ
_c2、Ｐ_c3と変化する。したがって、図７に示すように、
定トルク線を調整する油圧ポンプトルク制御圧によって
定トルクに入る圧力、すなわち定トルク最低圧Ｐ_cを定
めることができる。したがって、予めコントローラ３０
に図７の特性を記憶させておくことにより、油圧ポンプ
トルク制御圧の変化から定トルク最低圧Ｐ_cを定めるこ
とができるのである。

【００１７】図２に示す低速切換圧設定器４２及び高速
切換圧設定器４４の信号処理を示す信号フローチャート
である図３を参照して、低速切換圧設定器４２は、定ト
ルク最低圧Ｐ_cを設定する定トルク最低圧設定器７０、
低速圧力幅Ｐ_Lを出力する低速圧力幅設定器７２及び定
トルク最低圧Ｐ_cに低速圧力幅Ｐ_Lを加算して低速切換
圧を出力する加算器７４とを含んでいる。低速圧力幅設
定器７２において、低速圧力幅Ｐ_Lは所定値に設定され
る。高速切換圧設定器４４は、前記定トルク最低圧設定
器７０、高速圧力幅Ｐ_Hを出力する高速圧力幅設定器７
６及び定トルク最低圧Ｐ_cに高速圧力幅Ｐ_Hを加算して
高速切換圧を出力する加算器７８とを含んでいる。高速
圧力幅設定器７６において、高速圧力幅Ｐ_Hは所定値に
設定される。

【００１８】制御演算器４０により出力される油圧ポン
プトルク制御圧（信号）を受けて、前記低速切換圧設定
器４２及び高速切換圧設定器４４における定トルク最低
圧設定器７０は、油圧ポンプ４及び６が定トルクに入る
圧力Ｐ_cを設定する。低速切換圧設定器４２において
は、この定トルク最低圧Ｐ_cに低速圧力幅設定器７２の
出力である低速圧力幅Ｐ_Lが加算器７４により加算さ
れ、低速切換圧として比較演算器４６（図２参照）に出
力される。同様に、高速切換圧設定器４４においては、
この定トルク最低圧Ｐ_cに高速圧力幅設定器７６の出力
である高速圧力幅Ｐ_Hが加算器７８により加算され、高
速切換圧として比較演算器４８（図２参照）に出力され
る。以上の演算制御によって、低速切換圧及び高速切換
圧は、図４に示すように、油圧ポンプ吐出圧の定トルク
線上の同一位置に設定される。

【００１９】以上のようにして低速切換圧及び高速切換
圧が設定される走行速度切換制御装置の作用を、図１及
び図２を参照して説明する。油圧ショベルの走行中、油
圧ポンプ４及び６の吐出圧が上昇し、低速切換圧設定器
４２から出力される低速切換圧を越えると、比較演算器
４６の出力により、ＯＮ−ＯＦＦ信号発生器５０からＯ
Ｎ信号が出力される。タイマ５４においてこのＯＮ信号
がｔ₁時間継続すると、切換信号が出力される。走行油
圧モータ２０及び２２の容量選択器６０は、この切換信
号が入力されると、低速信号発生器５８の出力を選択
し、電磁切換弁ドライバ３９に出力する。電磁切換弁ド
ライバ３９は電磁切換弁３８をＯＮ（開）に切り換え、
走行油圧モータ２０及び２２の容量切換装置２０ａ及び
２２ａには、パイロットポンプ３４からパイロット圧が
供給される。その結果、それらの容量が大に切り換えら
れるので、走行速度が下がる。

【００２０】また油圧ショベルの走行中、油圧ポンプ４
及び６の吐出圧が低下し、高速切換圧設定器４４から出
力される高速切換圧を下方に越えると（下回ると）、比
較演算器４８の出力により、ＯＮ−ＯＦＦ信号発生器５
２からＯＮ信号が出力される。タイマ５６においてこの
ＯＮ信号がｔ₂時間継続すると、切換信号が出力され
る。走行油圧モータ２０及び２２の容量選択器６０は、
この切換信号が入力されると、高速信号発生器５９の出
力を選択し、電磁切換弁ドライバ３９に出力する。電磁
切換弁ドライバ３９は電磁切換弁３８をＯＦＦ（閉）に
切り換える。これにより走行油圧モータ２０及び２２の
容量切換装置２０ａ及び２２ａへのパイロット圧の供給
が停止し、容量切換装置２０ａ及び２２ａに供給されて
いた圧油は図示しない油タンクに戻される。その結果、
それらの容量が小に切り換えられるので、走行速度が上
がる。

【００２１】なお、前記実施の形態においては、図２及
び図３に示すように、制御演算器４０から、低速切換圧
設定器４２及び高速切換圧設定器４４には、油圧ポンプ
トルク制御圧に相当する信号が出力される。これに対
し、図１において、電磁比例弁３２の出力側の油路に圧
力検出器を設け、電磁比例弁３２の出力圧を直接検出し
てコントローラ３０に読み込み制御する別の形態も成立
する。この形態においては、制御演算器４０の出力信号
は圧力検出器の出力信号に置き換えられ、この出力信号
に基づいて定トルク最低圧設定器７０の制御演算が行な
われる。

【００２２】以上、本発明による走行速度切換制御装置
の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の
形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱す
ることなく種々の変形あるいは修正が可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明に従って構成された走行速度切換
制御装置によれば、エンジン出力あるいは油圧ポンプ出
力が基準値から変化した場合においても、低速切換圧及
び高速切換圧の各々の油圧ポンプ投入トルクを実質上同
一とすることができ、その結果、走行速度切換時のショ
ックを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走行速度切換制御装置の実施の形
態を備えた油圧ショベルの油圧回路を概略的に示す図。

【図２】図１に含まれる走行速度切換制御装置の信号処
理を示す信号フローチャート。

【図３】図２に示す低速切換圧設定器及び高速切換圧設
定器の信号処理を示す信号フローチャート。

【図４】本発明による走行速度切換制御装置によって設
定される走行速度切換圧を油圧ポンプの圧力・流量特性
線図上に示した説明図。

【図５】本発明による走行速度切換制御装置の制御の内
容を説明するためのエンジン出力特性線図。

【図６】図５に示すエンジン出力特性線図に対応して制
御される状況を示す油圧ポンプの圧力・流量特性線図。

【図７】本発明による走行速度切換制御装置に含まれる
定トルク最低圧設定器の特性線図。

【図８】油圧ポンプのトルク制御圧の信号処理を示す信
号フローチャート。

【図９】従来の走行速度切換制御装置によって設定され
る走行速度切換圧を油圧ポンプの圧力・流量特性線図上
に示した説明図。

【符号の説明】

２エンジン４及び６可変容量型油圧ポンプ４ａ及び６ａ斜板制御装置２０及び２２走行油圧モータ２０ａ及び２２ａ容量切換装置２８油圧ポンプ吐出圧検出器３０コントローラ３２電磁比例弁３８電磁切換弁４０制御演算器４２低速切換圧設定器４４高速切換圧設定器７０定トルク最低圧設定器７２低速圧力幅設定器７６高速圧力幅設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者守屋直行東京都世田谷区用賀四丁目10番１号新キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者的場信明東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (56)参考文献特開昭60−256672（ＪＰ，Ａ) 特開平５−180336（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−49333（ＪＰ，Ａ) 特開平６−17928（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−10944（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 61/40 - 61/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンにより駆動される可変容量型油
圧ポンプと、該油圧ポンプにより駆動される可変容量型
走行油圧モータと、該油圧ポンプには該エンジンの出力
特性に従う油圧ポンプトルク制御圧信号を出力しかつ該
走行油圧モータには低速信号又は高速信号のいずれかを
選択的に出力するコントローラとを備え、該コントロー
ラは、低速切換圧を設定する低速切換圧設定手段及び高
速切換圧を設定する高速切換圧設定手段を備えかつ該低
速切換圧又は該高速切換圧と該油圧ポンプの吐出圧とを
比較して該低速信号又は該高速信号を出力する、走行速
度切換制御装置において、該低速切換圧設定手段は、該油圧ポンプトルク制御圧信
号に基づいて該油圧ポンプの吐出圧の定トルク最低圧を
設定しかつ該定トルク最低圧に所定の低速圧力幅を加算
することにより該低速切換圧を設定し、該高速切換圧設定手段は、該定トルク最低圧に所定の高
速圧力幅を加算することにより該高速切換圧を設定す
る、ことを特徴とする走行速度切換制御装置。
【請求項２】該低速切換圧設定手段は、該定トルク最
低圧を設定する定トルク最低圧設定器、該低速圧力幅を
設定する低速圧力幅設定器及び該定トルク最低圧に該低
速圧力幅を加算して該低速切換圧を出力する加算器とを
含み、該高速切換圧設定手段は、該定トルク最低圧設定器、該
高速圧力幅を設定する高速圧力幅設定器及び該定トルク
最低圧に該高速圧力幅を加算して該高速切換圧を出力す
る加算器とを含む、請求項１記載の走行速度切換制御装
置。
【請求項３】油圧源からの圧油を該可変容量型油圧ポ
ンプに出力圧として供給する電磁比例弁を含み、該電磁
比例弁は該コントローラから出力される該油圧ポンプト
ルク制御圧信号に基づいて作動制御され、該低速切換圧
設定手段及び該高速切換圧設定手段における該定トルク
最低圧を設定する該油圧ポンプトルク制御圧信号は該電
磁比例弁の該出力圧信号である、請求項１記載の走行速
度切換制御装置。