JP2002030954A - 油圧走行車両の原動機回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業時のアイドル状態の燃費を悪化させず
に、走行発進時に発生するステアリング操作力、応答
性、加速性能あるいは減速時に発生するステアリング操
作力、キャビテーションを改善する。 【構成】 走行状態と作業状態とを判別する判別手段２
４Ｂと、走行が検出されると走行に適した高めのアイド
ル回転数を設定し、作業状態が検出されると作業に適し
た低めのアイドル回転数を設定するアイドル回転数設定
手段２４Ｃとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行油圧モータと作業
アクチュエータとを備えた油圧走行車両の原動機回転数
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の原動機回転数制御装置として、
実開昭６１ー９７４５７号公報に開示されているものが
知られている。この原動機回転数制御装置では、走行ペ
ダルを踏込むと、その踏込み量に応じて走行用流量制御
弁が開弁操作されるとともにエンジン回転数が制御され
る。走行ペダルを操作しない場合には、エンジン回転数
は所定のアイドル回転数で運転される。

【０００３】一方、特開昭６２−２２５７２７号公報に
開示されている原動機回転数制御装置も知られている。
この原動機制御装置では、走行や掘削といった作業中で
あるか、または作業中断中かを判定し、作業中に走行ペ
ダルが踏込まれていない時あるいは作業レバーが非操作
の時には、エンジンアイドル回転数をその許容最低回転
数（エンジンがストールしない最低回転数）よりも高い
第１のアイドル回転数に設定し、作業中断中にはエンジ
ンアイドル回転数を許容最低回転数に相当する第２のア
イドル回転数に設定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
実開昭６１−９７４５７号公報の原動機回転数制御装置
に後者の特開昭６２−２２５７２７号公報の原動機回転
数制御装置を適用する場合、第１のアイドル回転数の設
定の仕方が非常に微妙であり、低すぎても、高すぎても
それぞれ問題がある。

【０００５】すなわち、第１のアイドル回転数として走
行に適した値を選ぶと、作業時の燃費が悪くなり、ま
た、作業時の燃費がよい原動機回転数を第１のアイドル
回転数に選ぶと次のような問題が発生する。 発進時にステアリング操作する時、ステアリング操作
角が大きいと流量が不足してステアリング操作が重くな
る。 発進時にポンプ流量が少ないと、パイロットリリーフ
のオーバーライド特性により応答性が悪い。 減速時にポンプ流量が少なくなり、ステアリング操作
力が急に重たくなるおそれがある。 減速時にキャビテーションが発生するおそれがある。 低回転数域ではエンジン出力トルクが小さいので、加
速時にエンジンの引きづり現象が発生し、加速性が悪
い。 上記の操作時に黒煙が発生する。

【０００６】本発明の目的は、作業時の燃費を悪化させ
ずに走行時に発生する上述の問題点を解決する油圧走行
車両の原動機回転数制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
１および実施例を示す図３〜５を用いて本発明を説明す
ると、本発明は原動機２１により駆動される油圧ポンプ
１と、この油圧ポンプ１からの吐出油により駆動される
走行用油圧モータ４と、油圧ポンプ１からの吐出油によ
り駆動される作業用アクチュエータ５２と、油圧モータ
４およびアクチュエータ５２に供給される圧油を制御す
る操作手段６と、操作手段６の操作量に応じて原動機２
１の回転数を制御する回転数制御手段２４Ａを備えた油
圧走行車両の原動機回転数制御装置に適用される。そし
て、車両状態に応じて走行状態と作業状態とを判別する
判別手段２４Ｂと、走行状態が判別されると走行に適し
た高めのアイドル回転数（図５のＮｔｉ）を設定し、作
業状態が判別されると作業に適した低めのアイドル回転
数（図５のＮｄｉ）を設定するアイドル回転数設定手段
２４Ｃとを具備し、回転数制御手段２４Ａが、操作手段
以外（２６ａ,２６ｂ）の操作により増減される第１の
目標回転数（図４のＮａ）を設定する第１の設定手段
と、操作手段６により増減される第２の目標回転数（図
５のＮｂ）を設定する第２の設定手段とを備え、操作手
段６が非操作のときに、アイドル回転数設定手段２４Ｃ
により設定されたアイドル回転数および第１の目標回転
数のうちの大きい方の回転数に原動機回転数を制御し、
操作手段６の操作時に、第１の目標回転数および第２の
目標回転数のうちの大きい方の回転数に原動機回転数を
制御するようにして、上述の目的を達成する。請求項２
の発明は、アイドルスイッチ２６ｃが操作されると原動
機回転数を作業状態に応じたアイドル回転数に制御する
アイドルシフト手段（図４のステップＳ１２）を備え
る。

【０００８】

【作用】操作手段６によりエンジン回転数を制御すると
き、作業時はアイドル回転数を低めに設定し、走行時は
それよりも高めに設定する。操作手段６の非操作時のエ
ンジン回転数は、このアイドル回転数と操作手段以外
（２６ａ,２６ｂ）の操作により増減される第１の目標
回転数のうちの大きい方の回転数に制御される。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項および作用の項では、本発明を
分かり易くするために実施例の図を用いたが、これによ
り本発明が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】図２〜図５により本発明をホイ−ル式油圧シ
ョベルに適用した場合の一実施例について説明する。図
２および図３は、ホイール式油圧ショベルの走行油圧回
路とエンジン回転数制御装置を示しており、本実施例で
は、作業時のエンジン回転数を走行ペダルの踏込み操作
でも可能とし、しかも、走行ペダルが操作されていない
時に設定されるエンジンアイドル回転数を作業時に低
く、走行時に高くしたものである。

【００１１】図２，３において、エンジン（原動機）２
１により駆動される油圧ポンプ１からの吐出油は、油圧
パイロット式制御弁２を介してカウンタバランス弁３を
経て走行用の油圧モータ４に導かれるようになってい
る。この制御弁２は、油圧ポンプ５，パイロット弁６，
スロ−リタ−ン弁７および前後進切換弁８から成るパイ
ロット油圧回路により切換制御される。

【００１２】エンジン２１のガバナ２１ａは、リンク機
構２２を介してパルスモータ２３に接続され、パルスモ
ータ２３の回転によりエンジン２１の回転数が制御され
る。すなわち、パルスモータ２３の正転で回転数が上昇
し、逆転で低下する。このパルスモータ２３の回転は、
コントローラ２４からの制御信号により制御される。ま
たガバナ２１ａにはポテンショメ−タ２５が接続され、
このポテンショメ−タ２５によりエンジン２１の回転数
に応じたガバナレバー位置を検出し、ガバナ位置検出値
Ｎrpとしてコントローラ２４に入力する。

【００１３】コントローラ２４にはまた、運転室のコン
ソールに設けられたエンジン回転数アップスイッチ２６
ａと、エンジン回転数ダウンスイッチ２６ｂと、エンジ
ン回転数をアイドル回転数に一気にシフトするアイドル
スイッチ２６ｃとが接続されている。さらに、前後進切
換スイッチ２７のｎ端子，ブレーキスイッチ２８のＷ端
子が接続されるとともに、パイロット弁６と前後進切換
弁８との間の管路に設けられた圧力センサ２９が接続さ
れている。この圧力センサ２９は、走行ペダル６ａの操
作量に比例して発生するパイロット圧Ｐｉを検出してコ
ントローラ２４に入力する。このパイロット圧力Ｐｉは
ペダル操作量θｐを表し、後述するようにエンジン回転
数制御に用いられる。

【００１４】前後進切換スイッチ２７の共通端子はバッ
テリ３０に接続され、ｆ，ｒ端子は、リレーＲの常閉接
点ＲＳ１、ＲＳ２介して前後進切換弁８のソレノイド部
にも接続され、ｎ，ｆ，ｒ位置への切換えに伴って前後
進切換弁８をそれぞれＮ，Ｆ，Ｒ位置に切換える。前後
進切換スイッチ２７がｆ位置に操作されると前後進切換
弁８はＦ位置に切換わり、ｒ位置に操作されるとＲ位置
に切換わり、ｎ位置に操作されるとＮ位置に切換わる。
前後進切換スイッチ２７がｎ位置のときコントローラ２
４に中立状態を示すハイレベル信号が入力される。

【００１５】前後進切換弁８をＦ位置（前進位置）また
はＲ位置（後進位置）に切換えて走行ペダル６ａを操作
すると、油圧ポンプ５の吐出圧がパイロット弁６で制御
され、ペダル６ａの操作に応じた圧力がスロ−リタ−ン
弁７および前後進切換弁８を介して制御弁２のパイロッ
トポート２ａまたは２ｂに導かれる。このとき制御弁２
は所定方向に所定量だけ切換わり、走行ペダル６ａの操
作量に応じて回転する油圧ポンプ１の吐出油のうち、制
御弁２の切換量に応じた量だけが油圧モータ４に導かれ
る。これにより油圧モータ４が駆動され、走行ペダル６
ａの操作量に応じた速度で車両が前進または後進する。
このとき、後述するように走行ペダル６ａの操作量に応
じてエンジン回転数も増減される。

【００１６】ブレーキスイッチ２８は、オペレ−タが走
行時、駐車時および作業時に応じて選択操作するもので
あり、その共通端子はバッテリ３０に、Ｗ端子はコント
ローラ２４に接続される。またこのブレーキスイッチ２
８のＷ端子は、リレーコイルＲＣにも接続されており、
スイッチ２８がＷ位置に切換わるのに伴ってリレーコイ
ルＲＣが励磁される。コイルＲＣが励磁されると上述の
常閉接点ＲＳ１，ＲＳ２は開き、この状態では前後進切
換スイッチ２７と前後進切換弁８とが遮断され、スイッ
チ２７がｆ位置またはｒ位置に操作されても前後進切換
弁８は中立位置Ｎを保持する。なお、Ｗ（作業）端子，
Ｔ（走行）端子，Ｐ（駐車）端子はそれぞれ不図示の電
磁弁のソレノイド部に接続されていて、Ｗ端子に操作さ
れると駐車ブレーキとサービスブレーキとが作動し、Ｔ
端子に操作されるとサービスブレーキのみ作動可能状態
となり、Ｐ端子に操作されると駐車ブレーキが作動す
る。

【００１７】また、上述の油圧ポンプ１からの吐出油
は、制御弁５１を介して作業用油圧シリンダ５２にも導
かれるようになっている。そして、作業用レバー５１ａ
により制御弁５１を操作してシリンダ５２を伸縮させ、
これにより作業用アタッチメントを駆動して作業を行
う。この作業時には、後述するようにして走行ペダル６
ａによりエンジン回転数制御を行うことができ、アップ
ダウンスイッチ２６ａ，ｂで回転数制御を行う場合より
も細かい制御（微調整）が可能となり、不所望にエンジ
ン回転数を上げることなく騒音防止や燃費の向上に寄与
する。

【００１８】次に、図４，５の処理手順を参照してコン
トローラ２４によるエンジン回転数制御について説明す
る。まずステップＳ１において、ガバナレバ−位置目標
値Ｎro、アップスイッチ２６ａ，ダウンスイッチ２６ｂ
からのUP信号，DOWN信号、アイドルスイッチ２６ｃから
のアイドル信号、ポテンショメータ２５から入力される
ガバナレバ−位置検出値Ｎrp、および圧力センサ２９の
検出値である走行ペダル６ａの操作量θｐを読み込む。

【００１９】ステップＳ２でアイドルスイッチ２６ｃが
オンしているかを判定し、オンしていれば、ステップＳ
１２において、アップダウンスイッチによる目標回転数
ＮaにＮｄｉを代入してステップＳ１３に進む。

【００２０】ステップＳ２でアイドルスイッチ２６ｃが
オフと判定されるとステップＳ３に進む。ステップＳ３
に進むと、DOWN信号の有無を判定し、肯定されるとステ
ップＳ４に進み、UP信号の有無を判定し、否定される
と、すなわちダウンスイッチ２６ｂがオンされている場
合にはステップＳ５に進む。このステップＳ５において
は、予め演算されメモリに格納されているアップダウン
スイッチによるガバナレバ−位置目標値Ｎaと、エンジ
ン回転数の増減分として予め定められている回転数増減
量△Ｎrと、予め定められている最小エンジン回転数Ｎr
minとを用いて、 Ｎa−△Ｎr＞Ｎrmin か否かを判定する。肯定されるとステップＳ７におい
て、Ｎa−△Ｎrを新たなガバナレバ−位置目標値Ｎaと
してメモリに格納する。Ｎa−△Ｎr≦Ｎrminの場合、ス
テップＳ６に進んで Ｎrminを新たなガバナレバ−位置
目標値Ｎaとしてメモリに格納する。

【００２１】一方、ステップＳ３が否定されるとステッ
プＳ８においてUP信号の有無を判定する。肯定されると
ステップＳ９において、ガバナレバー位置目標値Ｎa
と、回転数増減量△Ｎrと、予め定められた最大エンジ
ン回転数Ｎrmaxとを用いて、 Ｎa＋△Ｎr＜Ｎrmax か否かを判定する。肯定されるとステップＳ１１におい
て、Ｎa＋△Ｎrを新たなガバナレバ−位置目標値Ｎaと
してメモリに格納する。Ｎa＋△Ｎr≧Ｎrmaxの場合、ス
テップＳ１０においてＮrmaxを新たなガバナレバ−位置
目標値Ｎaとしてメモリに格納する。

【００２２】ステップＳ１３では、走行か作業かを判定
する。この判定は次のようにして行うことができる。す
なわち、前後進切換えスイッチ２７がｎ位置以外でブレ
ーキスイッチ２８がＷ位置以外の時に走行状態と判定
し、それ以外の時は作業状態と判定する。

【００２３】走行状態ならばステップＳ１４に進み、作
業状態ならばステップＳ１５に進む。ステップＳ１４で
は、走行ペダル踏み込み量θｐに基づいて走行に適した
回転数特性からペダルによる目標回転数Ｎｔを読み出
し、ステップＳ１６でこの目標回転数Ｎｔを目標回転数
Ｎｂに代入する。ステップＳ１５では、走行ペダル踏み
込み量θｐに基づいて作業に適したペダルによる目標回
転数Ｎｄを読み出す。そしてステップＳ１７でこの目標
回転数Ｎｄを目標回転数Ｎｂに代入する。ここで、走行
時のアイドル回転数Ｎti＞作業時のアイドル回転数Ｎdi
に設定される。

【００２４】さらに、ステップＳ１８でペダルによる目
標回転数Ｎｂとアップダウンスイッチによる目標回転数
Ｎaの大小関係を判定し、ステップＳ１９，ステップＳ
２０において、大きい値を目標回転数Ｎroとして代入す
る。その後ステップＳ２１に進む。

【００２５】ステップＳ２１では、Ｎrp−Ｎroの結果を
回転数差Ａとしてメモリに格納し、ステップＳ２２にお
いて、予め定めた基準回転数差Ｋを用いて、｜Ａ｜≧Ｋ
か否かを判定する。肯定されるとステップＳ２３に進
み、回転数差Ａ＞０か否かを判定し、Ａ＞０ならばガバ
ナレバ−位置検出値Ｎrpがガバナレバ−位置目標値Ｎro
よりも大きいから、つまり制御回転数が目標回転数より
も高いから、エンジン回転数を下げるためステップＳ２
４でモータ逆転を指令する信号を出力する。Ａ≦０なら
ばガバナレバ−位置検出値Ｎrpがガバナレバ−位置目標
値Ｎroよりも小さいから、つまり制御回転数が目標回転
数よりも低いから、エンジン回転数を上げるためステッ
プＳ２５でモータ正転を指令する信号を出力する。ステ
ップＳ２２が否定されるとステップＳ２６に進んでモー
タ停止信号を出力する。ステップＳ２４〜Ｓ２６を実行
すると始めに戻る。

【００２６】このような処理手順によれば、エンジン回
転数は次のように制御される。 走行ペダルでエンジン回転数を制御する場合、走行判
定時に走行ペダル６ａが操作されないときには高めのア
イドル回転数Ｎtiが設定され、作業判定時に走行ペダル
６ａが操作されないときには低めのアイドル回転数Ｎdi
が設定される。 アイドルスイッチ２６ｃがオンされると、作業用のア
イドル回転数Ｎdiに制御される。 アップスイッチ２６ａまたはダウンスイッチ２６ｂを
１回だけ瞬時にオン・オフ操作する場合；アップスイッ
チ２６ａを１回だけ瞬時にオン・オフ操作すると、アッ
プスイッチ２６ａからパルス状のUP信号が出力される。
これにより、ステップＳ１１を１回だけ実行するから、
Ｎa＋△Ｎrが最大回転数Ｎrmax未満ならば、前回演算さ
れてメモリに格納されているアップダウンスイッチによ
るガバナレバー位置目標値Ｎaに対して△Ｎrだけ増加し
たガバナレバ−位置目標値Ｎaが算出される。このアッ
プダウンスイッチによるガバナレバ−位置目標値Ｎaが
Ｎroとして使用されるから、この値Ｎroとガバナレバ−
位置検出値Ｎrpとの差｜Ａ｜が基準回転数差Ｋ以上でか
つＡが負ならば、モータ正転指令信号が出力され、モー
タ正転指令信号によりパルスモ−タ２２が正転される。
これにより、パルスモ−タ２２が正転しリンク機構２２
を介してガバナ２１ａを駆動すると、エンジン回転数が
増加する。パルスモ−タ２２の回転量はガバナレバ−位
置検出値Ｎrpとして検出されており、モータ駆動後のガ
バナレバ−位置検出値Ｎrpとガバナレバ−位置目標値Ｎ
roとの差｜Ａ｜が基準回転数差Ｋ未満になると、モータ
停止信号が出力されパルスモータ２２が停止する。

【００２７】ダウンスイッチ２６ｂを１回だけ瞬時にオ
ン・ オフ操作した場合も同様にしてエンジン回転数が
減少する。

【００２８】アップスイッチ２６ａまたはダウンスイ
ッチ２６ｂを所定時間連続して操作する場合；アップス
イッチ２６ａを所定時間連続操作すると、アップスイッ
チ２６ａから所定時間ハイレベルなUP信号が出力され
る。このUP信号がハイレベルの時間内に図４，５の処理
を複数回（例えばＱ回）実行するから、ガバナレバ−位
置目標値ＮaがＮa＋Ｑ△Ｎrとなる。この値がＮrmaxよ
り小さければ、このＮa＋Ｑ△Ｎrが新しいガバナレバ−
位置目標値Ｎaとしてメモリに格納され、上述と同様
に、｜Ａ｜≧Ｋが否定されるまでパルスモータ２２が正
転される。

【００２９】以上の実施例の構成において、コントロー
ラ２４が回転数制御手段２４Ａと判別手段２４Ｂとアイ
ドル回転数設定手段２４Ｃを、走行パイロット弁６が操
作手段をそれぞれ構成する。なお、制御弁２を電磁比例
弁とし、走行ペダルの踏込み量に応じた電気信号を出力
する電気式操作部材を設け、この電気信号で制御弁とエ
ンジン回転数を制御するものにも、本発明を適用でき
る。また、走行状態と作業状態の判別は上述した方式以
外でもよく、たとえば、走行ペダルに足が接触していれ
ば走行状態、作業レバーに手が触れていれば作業状態と
判別してもよい。さらに、本発明はホイール式油圧ショ
ベル以外の各種の作業車両に適用される。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、車両状態に応じて自動
的にアイドル回転数を切換えるので作業者によるアイド
ル回転数切換え操作が不要となる。また、走行時のアイ
ドル回転数が作業時に比べて大きく設定されているか
ら、作業時の燃費を悪化することなく、走行時に次のよ
うな効果が得られる。 発進時にステアリング操作する時、ステアリング操作
角が大きくても流量が不足せず軽快なステアリング操作
が可能となる。 発進時にポンプ流量が多くなり、パイロットリリーフ
のオーバーライド特性による応答性の悪化が防止でき
る。 減速時のポンプ流量が多いので、ステアリング操作力
が急に重たくなることがない。 減速時のキャビテーションを防止できる。 加速時にエンジンの引きづり現象が発生せず、加速性
が向上する。また、操作手段以外の操作によりアイドル
回転数を高めに設定することができるので、作業時には
操作手段を非操作のまま所望の回転数で作業することが
できる。さらに、走行時には操作手段を非操作のまま所
望の回転数で走行することができる。さらにまた、この
ように高めのアイドル回転数を設定している場合には、
アイドルスイッチの操作により容易にアイドル回転数を
予め定めた低い値に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図

【図２】本発明に係わる原動機回転数制御装置および油
圧回路の一部分を示す図

【図３】本発明に係わる原動機回転数制御装置および油
圧回路の残余の部分を示す図

【図４】図３のコントローラ内で実行されるエンジン回
転数制御処理手順の一部を示すフローチャート

【図５】図３のコントローラ内で実行されるエンジン回
転数制御処理手順の残余の部分を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 制御弁 ４ 油圧モータ ６ 走行用パイロット弁 ６ａ 走行ペダル ７ スローリターン弁 ８ 前後進切換弁 ２１ エンジン ２１ａ ガバナ ２４ コントローラ ２４Ａ 回転数制御手段 ２４Ｂ 判別手段 ２４Ｃ アイドル回転数設定手段 ２５ ポテンショメータ ２６ａ アップスイッチ ２６ｂ ダウンスイッチ ２６ｃ アイドルスイッチ ２７ 前後進切換えスイッチ ２８ ブレーキスイッチ ２９ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１５Ｂ 11/00 Ｆ１５Ｂ 11/00 Ｅ (72)発明者 朝野 和雄 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 (72)発明者 辰巳 明 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 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB06 AC06 BA01 BA03 CA02 DA04 DB02 FA02 3G093 AA10 AA15 AB05 CA04 DA00 DA06 DA10 DB11 DB15 EA03 EC02 FA07 3G301 HA28 JA02 JA03 KA07 LB14 LC03 NA06 NC01 NC07 ND02 NE01 NE06 PB04 PF00 PF03 PF05 PF08 PF11 3H089 BB01 BB11 BB14 CC01 CC08 DA13 DB09 DB32 EE36 EE39 FF12 GG02 JJ02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機により駆動される油圧ポンプと、 この油圧ポンプからの吐出油により駆動される走行用油
   圧モータと、 前記油圧ポンプからの吐出油により駆動される作業用ア
   クチュエータと、 前記油圧モータおよびアクチュエータに供給される圧油
   を制御する操作手段と、 原動機の回転数を制御する回転数制御手段とを備えた油
   圧走行車両の原動機回転数制御装置において、 車両状態に応じて走行状態と作業状態とを判別する判別
   手段と、 前記走行状態が判別されると走行に適した高めのアイド
   ル回転数を設定し、作業状態が判別されると作業に適し
   た低めのアイドル回転数を設定するアイドル回転数設定
   手段とを具備し、 前記回転数制御手段は、前記操作手段以外の操作により
   増減される第１の目標回転数を設定する第１の設定手段
   と、 前記操作手段により増減される第２の目標回転数を設定
   する第２の設定手段とを備え、 前記操作手段が非操作の時に、前記アイドル回転数設定
   手段により設定されたアイドル回転数および前記第１の
   目標回転数のうちの大きい方の回転数に前記原動機回転
   数を制御し、前記操作手段の操作時に、前記第１の目標
   回転数および前記第２の目標回転数のうちの大きい方の
   回転数に前記原動機回転数を制御することを特徴とする
   原動機回転数制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の油圧走行車両の原動機
   回転数制御装置において、 前記回転数制御手段は、アイドルスイッチが操作される
   と前記原動機回転数を前記作業状態に応じたアイドル回
   転数に制御するアイドルシフト手段を備えることを特徴
   とする原動機回転数制御装置。