JPH01294921A - 建設機械の動力制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、搭載する１台のエンジンを高速の走行用動
力と作業装置作動用動力とに併用する建設機械における
動力の制御方法に関するものである。

従来の技術 本体に作業装置を備え、自走する形式の建設機械におい
ては、−殻内に、作業装置作動用動力源として、その動
力の配分、制御か容易で確実なことから、エンジンで駆
動される油圧ポンプの吐出圧油を油圧切換弁その他の制
御用油圧機器を介して作業装置用アクチュエータに適宜
配分する方法が、また、走行動力源としては、エンジン
の回転力をクラッチ、変速機、減速機などを介して直接
機械的に、或いは、作業装置のときと同様、油圧ポンプ
の吐出圧油を走行用アクチュエータに供給する方法か採
用される。

しかしながら、例えば走行装置の形式がクローラタイブ
であったり、大形の建設機械であったりする場合におい
ては、その走行速度は諸種のニーズ、制約などの関係か
ら極低速度であるか、中形機械以下で、特に、ホイール
タイプのものては１″Ａ走による回走、作業現場間の移
動か頻繁に要求され、これらを含めた全体の作業１＠率
を向上させる目的て、その自走速度は毎時数１０Ｋｍか
要求される。従って、走行用の動力は、その機械の作業
装置作動用の動力よりも一段と大きい動力か必要となる
のて、この様な建設機械に搭載するエンジンは、走行用
動力を十分にまかなえる出力を発揮するものを選定し、
作業装置を作動させるときには、そのアクチュエータに
必要な油量となるようエンジンの回転速度、出力を運転
者がアクセルレバの加減操作を、その都度、行っている
。

この種の建設機械の１例として、第５図の油圧走行式ホ
イールタイプ油圧ショベルの運転操作について説明する
と、この図において、ｌは下部走行体で、前車輪７、後
車輪８を含む車軸上に支持され、２はエンジン３、該エ
ンジン３て駆動される油圧ポンプ４、運転席、各種制御
機器などを搭載し、前方には、図示を省略したが油圧の
アクチュエータで作動する作業装置を枢支した−１一部
旋回体であり、該り部旋回体は旋回ベアリンクを介して
下部走行体に旋回自在に取付けである。

前車輪７、後車輪８はプロペラシャフトを介しトランス
ファケース６に連結され、該トランスファケース６の入
力軸に直結した走行用油圧モータ５が設けてあり、該油
圧モータ５か正逆に回転することにより、前車輪７、後
車輪８か正逆に回転して油圧ショベルを前後進させるよ
うにしている。また、運転席の付近には、操向用ハンド
ル、作業装置作動用操作装置のほか、エンジン３の回転
速度、出力制御用として、ガバナレバ９をフレキシブル
シャフト２４を介して回動させ、回転速度を増減させる
アクセルレバ２２、走行用油圧モータ５へ油圧ポンプ４
の吐出圧油の配分操作をする走行ペダル２５、走行用油
圧モータ５へ供給する圧油の方向な正逆に、または、中
立の停止ト位置に切換える前後進レバ２３などが配置し
である。

そうして、先にも述べた如く、作業装置作動中は、エン
ジン３の回転速度、出力は、走行時のそれよりも小さく
なければならないので、アクセルレバ２２を図示のＷ位
置にしてエンジン３の回転速度、出力を中程度に絞って
使用し、作業装置用のアクチュエータに適した油量が油
圧ポンプ４から得られる様にし、走行時には、前後進レ
バ２３を所望の位置に操作し、走行ペダル２５を踏込み
、さらにアクセルレバ２２をＴ位置に設定することによ
りエンジン３の回転速度、出力を最大とし、増量した油
圧ポンプ４の吐出圧油て高速走行をなし、また１作業お
よび走行の何れも行わない、いわゆる作業待などのとき
は、アクセルレバ２２をＬ位置に操作して、エンジン３
を低速回転域であるアイドリンク状態にしておく。

発明か解決しようとする課題 このような従来の制御装置を備えた建設機械の運転に当
っては、運転者は、作業装置作動用の操作装置を常時操
作しなければならないのは当然であるが、同時に、作業
途中における現場移動のための走行、作業装置の作動の
都度、並びに、それらの作動速度に要求される緩急の都
度および作業待かある毎に、アクセルレバ２２を頻繁に
操作する必要にせまられ、運転操作は極めて繁雑となり
疲労と作業能率の低下にもつながる。また、このような
機械に習熟すると作業能率低下を防止するため、運転者
は、作業中においてアクセルレバ２２を常時Ｗ位置に設
定したまま、作業装置作動用の操作装置の操作加減のみ
で間欠的な作業をもこなしていく傾向となり、エンジン
の高速回転による周囲への騒音は大きく、また、無駄な
燃料消費にもつながる。

この発明は上記に鑑み、エンジンの回転速度、すなわち
、出力を従来のアクセルレバにより所望の値に設定する
ことができるのは勿論であるか、この他に、アクセルペ
ダルでエンジンの回転速度を、その踏込量に応じて制御
し、しかも、走行時においてはエンジンのアイドリング
状態から、高速走行に必要な高速回転、高出力と、油圧
ポンプの最大吐出油量か得られ１反面５炸業装置の作動
操作をするときは、走行、停車に関係なく、その作動に
適合する速度の範囲内で、エンジンはアイドリング状態
から中間回転速度、中間出力と、油圧ポンプは中間吐出
油清になるまで自由に得られ、何れの場合もアクセルペ
ダルを解放するとエンジンはアイドリング状態に、油圧
ポンプは最小の容積に、または、アクセルレバで設定し
た状態に、自動的に復帰するような動力制御方法の実現
を課題とするものである。

課題を解決するための手段 １−記課題を解決するため、この発明は次の如き１段を
講した。すなわち、 イ、）前後進指令発信手段からの走行中立、前進、後進
の指令信号のうちの走行中立信号を取出す中立信号検出
・Ｌ段と。

口、）所望の位置に設定可能のアクセルレバの作動角度
を検出するアクセルレバ検出手段と。

ハ、）不作動位置に自動復帰するアクセルペダルの作動
角度を検出するアクセルペダル検出手段と、 ニ、）外部信号により油圧ポンプの流量調整弁に作用し
て、その油馬力を増減させる信号を発生する減馬力信号
発生手段と、 ホ、）上記アクセルレバ検出手段とアクセルペダル検出
手段によって得られる信号に比例し、かつ、中立信号検
出手段の信号により所定値に制約される信号を出力する
機能のコントローラとを設け、 へ、）該コントローラの出力信号を、エンジンの回転速
度制御用のガバナレバを入力信号に比例して回動させる
アクチュエータおよび上記減馬力信号発生手段とに導く
。

作　　　　用 前後進指令発信手段を走行中立位置に設定しておいて、
アクセルレバまたはアクセルペダルをエンジンアイドリ
ング状態位置から最大回転速度位置まで作動させていく
と、その作動角度に比例してコントローラの出力信号は
エンジンの回転速度−を上昇させるべくアクチュエータ
に作用するか、中立信号検出手段からの信号か同時にコ
ントローラに入力されているので、該コントローラから
アクチュエータへ人力する信号は該アクチュエータがガ
バナレバの回動角度の最大値を制限し、エンジンは中間
回転速度、中間出力でもって運転を続けることと、減馬
力信号発生手段はコントローラからの信号により、油圧
ポンプの流量調整弁に減馬力信号を供給し油馬力を低減
させることと相まって、油圧ポンプは作業装置作動用ア
クチュエータの作動に適した吐出油量の範囲内で、アク
セルレバ、アクセルペダルの作動角度に応じた油量を吐
出する。

走行を開始するべく前後進指令発信手段を前進または後
進に選定すると、コントローラは、中立信号検出手段か
ら信号か入力されないので何ら制限を受けることなく、
アクセルレバ検出手段またはアクセルペダル検出手段か
らの信号に比例した出力信号をアクチュエータに作用さ
せる結果、エンジンは最高回転速度、最高出力を発揮し
、油圧ポンプの流量調整弁に作用する減馬力信号発生手
段からの信号は、該油圧ポンプの油馬力を増大させ、高
速走行に必要な動力と圧油を得る。

以上例れの場合においても、アクセルレバをアイドリン
グ位置に設定し、アクセルペダルでエンジンの制御をす
る場合、アクセルペダルを解放するとエンジンはアイド
リング状態に復帰し、アクセルレバをアイドリング位置
以外の位置に設定しておくと、アクセルペダルを解放し
たとき、エンジンはアクセルレバの設定位置に応じた回
転速度で運転を続ける。

実　　　施　　　例 この発明の実施例を第１図に基づいて説明する。図にお
いて、４はエンジン３て駆動され、走行用、作業装置作
動用の圧油源となる油圧ポンプ、９はエンジン３の回転
速度、すなわち、出力を増減させるガバナレバで、矢印
Ａ方向に回動するにつれ最大回転速度、最大出力となる
迄増速し、矢印Ｂ方向に回動するとアイドリング状態ま
で減速するようになっており、アクチュエータ１７によ
り回動される。

１０は図示のり、Ｗ、Ｔ各位近間の所望の位置に、設定
し、その位置を保＋、ｙずつことのできるアクセルレバ
で、その設定位置に連動して、ポテンショメータなどか
ら構成されるアクセルレバ検出手段１４を作動させ、該
アクセルレバ検出手段１４はアクセルレバｌＯの作動角
度に応じた信号を出力する。１１は走行中立、前進、後
進を選択的に指令する前後進指令発信手段で、その位置
か図示のＯ位置では走行中立で機体は停止、Ｆ位置では
前進走行、Ｒ位置では後進走行の指令信号を発信する。

１３は上記前後進指令発信手段１１の信号を受け、走行
中立、すなわち、０位とのときのみ信号を出力する中立
信号検出手段であり、１２は自動復帰式となったアクセ
ルペダルで、これに連動し、ポテンショメータなどで構
成されるアクセル検出手段１５は、アクセルペダルＩ２
の踏込作動角度に応した信号を出力する。また、１６は
コントローラであり、信号回路１Ｂ、１９．２０を介し
て、それぞれ、中立信号検出手段１３．アクセルレバ検
出手段１４、アクセルペダル検出手段１５の信号を受け
、アクセルレバ検出手段１４、アクセルペダル検出手段
１５の大きい側の信号。

すなわち、アクセルレバ１０、アクセルペダル１２の何
れか大きい作動角度信号に正比例し、中立信号検出手段
１３の信号が入力されると上限を制限される信号を、信
号回路２１を介してアクチュエータ１７に通じ、該アク
チュエータ１７は、その出力信号に比例してガバナレバ
９をへ方向に回動させ、更に、信号回路２７を介してア
クセルレバ１０．アクセルペダル１２の何れか大きい作
動角度信号に逆比例し、中立信号検出手段１３の信号か
入力されると最大となる信号を減馬力信号発生手段２６
の受信部に供給する。この減馬力信号発生ｆ段２６は、
この実施例においては図示の如く、各種操作系の油圧源
用のパイロットポンプ３０の圧油を油圧源とし、受信部
に作用する信号に比例した圧油を二次側に発生させる電
磁比例弁であり、二次側の圧力信号は信号回路２８を介
して後述の流量調整弁３１の受信部ぎに導いてあり、二
次側の圧油の圧力が高い程、油圧ポンプ４を減馬力して
運転させる。

なお、アクセルレバｌＯの回動位置を示すり。

Ｗ、Ｔの各位置は、それぞれ、アクセルレバｌＯを中油
に作動させたとき、アクセルレバ検出手段１４の信号か
コントローラ１６、アクチュエータ１７、ガバナレバ９
の作用により、エンジン回転速度か、アイドリングのと
き、作業時に適した回転速度のとき、高速走行に必要な
回転速度のときの操作位置を示しており、このことを１
２図のエンジンの回転速度Ｎとそのときの出力ＰＳの関
係を示す線図により説明する。

係を示す！！ＩＡにより説明する。

アクセルペダル１２は解放状態、アクセルレバｌＯはＬ
位置のとき、エンジン３の回転速度はＮ。

なる、いわゆる、アイドリング状態でエンジン騒ぎは低
い。アクセルレバｌＯをＷ位置に設定すると、ガバナレ
バ９は矢印Ａ方向に回動し、エンジン３は、負荷状態で
１回転速度Ｎ１、出力ＰＳ、となり、これに結合した油
圧ポンプ４は、その回転速Ｎ１に比例して駆動され、吐
出圧油の量もこの回転速度Ｎ、とともに増量する。更に
、アクセルレバ１０をＴ位置まて回動させて設定すると
、エンジン３は負荷状態で、回転速度Ｎ２、出力ＰＳ２
と、より高回転速度、高出力となり、油圧ポンプ４の吐
出油Ｉ４も比例的に増量する。

一方、３１は油圧ポンプ４の１回転当りの容積を増減さ
せる流量調整弁で、受信部αと、減馬力手段を構成する
（なる受信部とを有しＣおり、αは吐出圧力に比例して
１回転当りの容積を減少させることにより、吐出油量と
吐出圧力の相乗積から求められる油馬力を一定とする等
馬力運転用の受信部であり、δは外部からの信号に比例
し、吐出圧力には関係なく、１回転当りの容積を漸減さ
せるための受信部である。

この減馬力手段の機能を第３図の吐出圧力と容積の関係
を示す線図て説明すると、受信部αに作用する吐出圧力
Ｐか図の０からＰ２の間は油圧ポンプ４の容積は最大の
−であるか、吐出圧力かＰｍに近づくに従い容積は−か
ら５□になり、各圧力Ｐに対する容請鵞はＰ−隻の相乗
積が一定となる点線で示す等馬力曲線Ｃ上の値となるよ
うにしてあり、実用の油圧ポンプては、この等馬力向＆
ＩＣに沿った折線りの状態て運転される。

また、受信部イに信号か作用すると、同一吐出圧力Ｐの
もとにおいても、折線ｐ上の容積もよりも少ない容積と
なる等馬力曲線Ｅ（実用の油圧ポンプにおいては折線Ｇ
）に沿って運転されるようになっている。例えば、図の
吐出圧力か２２のとき折線Ｄ　ｌの容積は−であるのに
対し、折線Ｇ上の容積は＄３と減少する。従って、第３
図の等馬力向ＭＣおよびＥ　ｉの各条件で油圧ポンプ４
を回転速度Ｎ″′Ｃ′Ｃ運転きの油馬力か、それぞれ、
第２図のＰＳｌおよびＰＳ２に近く、それ以下であれば
、油圧ポンプ４はエンジン３で効率よく１円滑に駆動さ
れることとなる。

以上の構成からなるこの発明の作動について説１１する
。

機械を定置してエンジン３を成る所望の回転速度の下で
作業装置を作動させるときは、従来技術におけると同様
、アクセルレバ１０を任意の位置に設定すればよいので
あるか、このとき、前後進指令発信手段は走行中立のＯ
位置にあるので、中立信号発信手段１３の信号はコント
ローラ１６に作用し、アクセルレバ１０が、たとえ、Ｗ
位置を越えて設定されても、コントローラ１６からアク
チュエータ１７に入力する信号はエンジン３を第２図の
回転速度ＮＩ＋出力ＰＳ＋またはそれ以下の。

さらに、コントローラ１６から減馬力信号発生手段２６
に人力する信号は流量調整弁３１の減馬力手段である受
信部イヘ圧力信号を発生させ、油圧ポンプ４を第３図の
等馬力曲線Ｅまたはそれ以下の等馬力向ｋＱＩなどの運
転状態にさせる。従って、油圧ポンプ４の吐出油鷲は作
業袋はの作動に許容される安全で適した範囲で、しかも
、エンジン３の負荷も過不足なく経済的な運転となる。

次に、作業装置の作動速度に緩急変化か要求されるとき
、間欠作業のときは、アクセルレバｌＯはＬ位置でエン
ジン３の回転速度をアイドリンク状７１であるＮ。にし
ておき、アクセルペダル１２を加減しながら作業装置用
の操作レバな操作すれば所望の速度が得られ、また、間
欠作業における作業待の時には、アクセルペダル１２か
ら足を離し解放するとエンジン３の回転速度は直ちにＮ
。になるので騒音の発生は少ない。このように、アクセ
ルペダル１２を操作しながら作業をする場合においても
、上記と同様、アクセルペダル１２の踏込作動角度に比
例して、エンジン３の回転速度はＮ。

から負荷時回転速度Ｎ１へと上昇し、油圧ポンプ４は等
馬力曲線■からＥへと次第に能力を増大していくか、踏
込作動角度の如何にかかわらずエンジン３の回転速度は
Ｎ１を越えることはなく、油圧ポンプ４の能力は等馬力
曲線Ｅを越えることはない。

次に、高速走行をするときは、前にも述べたように、エ
ンジン３は高回転速度、高出力とならねばならないか、
このときは、前後進指令発信手段１１はＦまたはＲ位置
にあり、中立信号検出手段１３はコントローラ１６に信
号を入力しないので、アクセルペダル１２の踏込作動角
度に応じた信号がアクセルペダル検出手段１５からコン
トローラ１６に人力され、最大の踏込作動角度のとき、
該コントローラ１６からアクチュエータ１７への信号は
最大となり、該アクチュエータ１７はガバナレバ９を矢
印Ａ方向へと最大に回動させ、減馬力信号発生手段２６
への信号は最小となり、該減馬力信号発生手段２６は減
馬力手段の受信部（に圧力信号を作用させないので、エ
ンジン３は負荷時回転速度Ｎ２、出力ＰＳ２、また、油
圧ポンプ４は等馬力曲線Ｃ近くで運転を続けることとな
り、高速走行を満足する油量が得られることのほか、ア
クセルペダル１２の踏込加減により走行速度を加減する
こともできる。また、車速を変動させる必要かなく、定
速走行か安全であるときは、アクセルレバｌＯを所望の
位はに設定して走行することも勿論可能である。

以−Ｌの実施例においては、アクチュエータ１７、減馬
力信号発生手段２６ヘコントローラ１６からの電気信号
を直接作用させる如くしたか、このほか、コントローラ
１６の信号を油圧、空気圧などに変換して使用すること
も可能で、組合わせる機器によって選択すればよい。

第４図は、この発明の第２実施例を示す要部の電気油圧
系統図であるが、この実施例においてはコントローラ１
６から減馬力信号発生手段２６への信号回路２７の途中
、または、コントローラ１６に内蔵せしめて、例えば可
変抵抗器などの如き信号可変手段２９を設け、アクセル
レバｌＯ、アクセルペダル１２の作動角度に応じて、油
圧ポンプ４の特性を、第３図における等馬力曲線Ｈ２■
、または、これらの曲線と交わる不等馬力曲線Ｊなとの
如く、信号可変手段２９で予め設定しておくことにより
、走行・作業が混在するとき、高速走行を除外するとき
、大油量を特徴とする特殊作業−［具を使用するときな
ど有効である。

発明の効果 この発明の動力制御方法においては、アクセルレバの操
作角度に応じてエンジンの回転速度、出力、油圧ポンプ
の１回転当りの容積を制御する以外に、作業装置の作動
速度ならびに走行速度をアクセルペダルで緩急自在に調
整し、アクセルペダルを解放すればエンジンは自動的に
アイドリング状態となり、しかも、アクセルレバ、アク
セルペダル何れの操作時においても、機械を定置して作
業装置を作動させるときは、エンジンの負荷時回転速度
、出力および油圧ポンプの容積は、作業装置作動に適し
た値以りにならないよう、コントローラの出力信号か制
約を受け、走行時には自動的にコントローラの出力信号
の制約は解除され、エンジンの負荷時回転速度、出力、
油圧ポンプの容積ともに最大となって高速走行を可使な
らしめている。従って、作業、走行の都度、また、作業
速度、走行速度の緩急の都度、アクセルレバを操作する
ことなく、アクセルペダルの操作のみて所望の作業装置
の作業速度、走行速度がそれぞれ安全な範囲で、しかも
、経済的な運転状態の下て得られ、運転者の疲労も、そ
れたけ少なく作業能率は向−ヒするうえ、間欠的な作業
等において１作業装置の作動を中断したり、停車をする
ときに、アクセルペダルから足を離せば、エンジンは直
ちにアイドリング状態となるので無駄な燃料消費はなく
、騒ａも少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す動力制御方法を示す模
式図、第２図はエンジンの回転速度と出力との関係を示
す線図、打３図は油圧ポンプの特性を示す線図、第４図
はこの発明の他の実施例を示す要部の電気・油圧系統図
、第５図は油圧走行式ホイールタイプ油圧ショベルにお
ける従来の動力制御装置の１例を示す側面図である。 ９　・・・・・・・・・・　ガバナレバ１０　　・・・
・・・・・　アクセルペダル１１　・・・・・・・・　
前後進指令発信手段１２　・・・・・・・・　アクセル
ペダル１３　・・・・・・・・　中立信号検出手段１４
　・・・・・・・・　アクセルレバ検出手段１５　・・
・・・・・・　アクセルペダル検出手段１６　・・・・
・・・・　コントローラ１７　・・・・・・・・　アク
チュエータ２６　・・・・・・・・　減馬力信号発生手
段２９　・・・・・・・・　信号可変手段第２図 −れ逮オ〆）−一一デ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンで駆動される可変容積形式の油圧ポンプの吐出
   圧油により作業装置の作動ならびに高速走行をなさしめ
   る建設機械において、走行中立時の信号を取出す中立信
   号検出手段と、所望の位置に設定可能のアクセルレバの
   作動角度に比例する信号を発するアクセルレバ検出手段
   と、不作動位置に自動復帰するアクセルペダルの作動角
   度に比例する信号を発するアクセルペダル検出手段と、
   上記アクセルレバ検出手段とアクセルペダル検出手段で
   得られる信号に比例し、かつ、中立信号検出手段の信号
   により所定値に制約される信号を出力するコントローラ
   と、該コントローラの出力信号に比例してエンジンのガ
   バナレバを回動させるアクチュエータと、油圧ポンプの
   容積を増減させる信号を、コントローラの出力信号に比
   例して発する減馬力信号発生手段とからなる建設機械の
   動力制御方法。