JP2014507609A - 建設機械用走行制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】掘削機の両側走行と作業装置を並行的に駆動させる際、走行速度の急減速を防いで運転者が感じる衝撃を低減することのできる建設機械用走行制御システムを提供すること。
【解決手段】油圧ポンプ２，３と、油圧ポンプ２，３に接続される左右の走行モータ６，１０及び作業装置用の油圧シリンダ７，１１と、走行速度選択装置１４と、低速及び高速切換用のソレノイド弁１３と、操作に応じて走行モータ６，１０を制御する走行スプール４，８と、油圧シリンダ７，１１を制御する作業装置スプール５，９と、低速走行モードを選択した状態で、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、両側走行と第１及び第２の作業装置の同時操作を検出して走行モータ６，１０の斜板傾転角を最小にするようにソレノイド弁１３に高速走行制御信号を出力するコントローラ１６とを備えて構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、掘削機などの建設機械用走行制御システムに係り、さらに詳しくは、両側走行と作業装置を並行的に駆動する際、走行速度が急減速されることを防いで、運転者が感じる衝撃（ショック）を低減することのできる建設機械用走行制御システムに関する。
掘削機などに適用される油圧システムは、複数の可変容量型油圧ポンプから吐き出される作動油の一部を走行スプールの切換によって左右の走行モータに供給し、残りの作動油を作業装置スプールの切換によってブームなどの作業装置を駆動させるようにブームシリンダなどに供給する。
このとき、運転者によって低速走行が選択されると、低速走行選択信号が制御機に入力され、この入力により、制御機から出力される制御信号に従ってソレノイド弁が低速モードに切り換わる。この切り換えによって、ソレノイド弁を通過する信号圧力が走行モータ内の速度切替弁に供給され、これにより速度切替弁を切替駆動させることにより、走行モータの斜板傾転角が最大に切り換わって低速走行を行うことが可能となる。
このように低速走行が選択された状態で両側走行を選択すると、油圧ポンプからの作動油が走行スプールを経て左側走行モータ及び右側走行モータにそれぞれ供給される。
このとき、運転者が作業装置を操作すると（両側走行と作業装置を並行的に駆動させることをいう）、油圧ポンプから吐き出される作動油の一部は走行モータに供給され、残りの作動油は作業装置を駆動させるようにブームシリンダなどに供給されるため、走行速度が急減速される。このため、運転者は衝撃を感じるので、操作性が低下して作業能率が低下するという問題がある。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、低速走行中に作業装置を操作して並行的に駆動する際、走行速度選択信号とは関係なく高速走行状態に自動的に切り換えることにより、走行速度の急減速を防いで、運転者が感じる衝撃を低減させ、且つ、操作性を向上させることができる建設機械用走行制御システムを提供することである。
本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムは、エンジンに接続される可変容量型の第１及び第２の油圧ポンプと、前記第１の油圧ポンプに接続され、それぞれのスプールの切換時に駆動する可変容量型の左側の走行モータ及び第１の作業装置用油圧シリンダと、前記第２の油圧ポンプに接続され、それぞれのスプールの切換時に駆動する可変容量型の右側の走行モータ及び第２の作業装置用油圧シリンダと、低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置と、前記走行速度選択装置からの選択信号に基づいて左右の走行モータの斜板傾転角を制御する信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁と、前記左右の走行モータの起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプールと、前記左右の走行スプールを切り換える左右の走行用操作装置と、前記第１及び第２の作業装置用油圧シリンダの起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプールと、前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置と、低速走行モードを選択した状態で、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、両側走行と前記第１及び第２の作業装置用操作装置の同時操作を検出して前記左右の走行モータの斜板傾転角を最小に切り換えるように前記低速及び高速切換用のソレノイド弁に高速走行制御信号を出力するコントローラと、を備える。
本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムは、エンジンに接続される可変容量型の第１及び第２の油圧ポンプと、前記第１及び第２の油圧ポンプにそれぞれ接続される左右の可変容量型の走行モータおよび第１及び第２の作業装置用油圧シリンダと、低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置と、前記左右の走行モータの斜板傾転角を制御する信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁と、前記左右の走行モータの起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプールと、前記左右の走行スプールを切り換える左右の走行用操作装置と、前記第１及び第２の作業装置用油圧シリンダの起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプールと、前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置と、前記左右の走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断して左右の走行モータの斜板傾転角を制御する制御信号を出力するコントローラと、を備える建設機械用走行制御システムにおいて、前記左右の走行用操作装置の操作有無を感知して両側走行操作有無を判断する第１のステップと、前記走行速度選択装置からの選択信号に基づいて低速走行モード有無を判断する第２のステップと、低速走行モードを選択した状態で、前記第１及び第２の作業装置用操作装置の入力信号を検出して前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断する第３のステップと、低速走行モード状態で、前記両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、両側走行と前記第１及び第２の作業装置用操作装置との同時操作を検出して前記左右の走行モータの斜板傾転角を最小に切り換え、高速走行モードに変換する第４のステップと、を含むことを特徴とする。
さらに好適な実施形態によれば、上述の走行用操作装置は、操作に応じた電気的な出力値を出力する。
上述の走行用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力する。
上述の第１及び第２の作業装置用操作装置は、操作に応じた電気的な出力値を出力する。
上述の第１及び第２の作業装置用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力する。
また、前記走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の電気的な出力値は、前記コントローラに入力されて走行操作の有無および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無が判断され、この判断される操作に応じた電気的な出力値を前記左右の走行スプールと前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換えるための油圧力に変換する複数の電磁比例弁が、コントローラとそれぞれのスプールとの間に配設されることを特徴とする。
また、前記走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無は、複数の圧力感知装置にて検出された電気的な出力値が前記コントローラに入力されることで判断されることを特徴とする。
上述した構成を有する本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムは、下記のメリットを有する。
掘削機の低速走行中に作業装置を操作して並行的に駆動させる際、走行速度選択信号とは関係なく高速走行状態に自動的に切り換えることにより、走行速度の急減速を防いで、運転者が感じる衝撃を低減させ、しかも、操作性を向上させて作業能率を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムの油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。
図１に示す本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムは、エンジン１に接続される可変容量型の第１及び第２の油圧ポンプ２、３と、第１の油圧ポンプ２に接続され、走行スプール４及び作業装置スプール５の切換時に駆動する可変容量型の左側走行モータ６及び第１の作業装置用油圧シリンダ７と、第２の油圧ポンプ３に接続され、走行スプール８及び作業装置スプール９の切換時に駆動する可変容量型の右側走行モータ１０及び第２の作業装置用の油圧シリンダ１１と、低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置１２と、走行速度選択装置１２からの選択信号に基づいて左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を制御するように信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁１３とを備える。
更に、建設機械用走行制御システムは、左右の走行モータ６、１０の起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプール４、８と、左右の走行スプール４、８を切り換える左右の走行用操作装置（図示せず）と、第１及び第２の作業装置用油圧シリンダ７、１１の起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプール５、９と、第１及び第２の作業装置スプール５、９を切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置（図示せず）と、低速走行モードを選択した状態で、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動させる際、左右の走行用操作装置の操作および第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断して左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を最小に切り換えるように、低速及び高速切換用のソレノイド弁１３に高速走行制御信号を出力するコントローラ１６と、を備える。
左右の走行用操作装置（図示せず）は、操作に応じた電気的な出力値を出力する。
また、左右の走行用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力する。
第１及び第２の作業装置用操作装置（図示せず）は、操作に応じた電気的な出力値を出力する。
また、第１及び第２の作業装置用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力する。
上述の左右の走行用操作装置および第１及び第２の作業装置用操作装置の電気的な出力値は、コントローラ１６に入力されて走行操作の有無および第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無が判断され、この判断される操作に応じた電気的な出力値を左右の走行スプール４、８と第１及び第２の作業装置スプール５、９を切り換えるための油圧力に変換する複数の電磁比例弁（図示せず）が、コントローラ１６とそれぞれのスプール４、８、５、９との間に配設されている。
上述の左右の走行用操作装置および第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無は、複数の圧力感知装置（図示せず）にて検出され、この検出された電気的な出力値がコントローラ１６に入力される。
次に、図２に示すフローチャートを参照して建設機械用走行制御システムの動作を説明する。但し、建設機械用走行制御システムは、上述したように、エンジン１に接続される可変容量型第１及び第２の油圧ポンプ２、３と、第１及び第２の油圧ポンプ２、３にそれぞれ接続されてそれぞれのスプール４、８及び５、９の切換時に駆動される左右の可変容量型走行モータ６、１０および第１及び第２の作業装置用油圧シリンダ７、１１と、低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置１２と、左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を制御するように信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁１３と、左右の走行モータ６、１０の起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプール４、８と、左右の走行スプール４、８を切り換える左右の走行用操作装置（図示せず）と、第１及び第２の作業装置用油圧シリンダの起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプール５、９と、第１及び第２の作業装置スプール５、９を切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置（図示せず）と、左右の走行用操作装置および第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断して左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を制御する制御信号を出力するコントローラ１６と、を備えて構成されている。
また、図２に示す各ステップＳ１００〜Ｓ９００において、ステップＳ１００およびＳ２００は、本願請求項に記載の、走行用操作装置の操作有無を感知して両走行操作有無を判断する第１のステップであり、ステップＳ３００、Ｓ４００、Ｓ５００は、走行速度選択装置１２からの選択信号に基づいて低速走行モードの有無を判断する第２のステップである。ステップＳ６００、Ｓ７００、Ｓ８００は、低速走行モードを選択した状態で、第１及び第２の作業装置用操作装置の入力信号を検出し、作業装置の操作有無を判断する第３のステップである。ステップＳ９００は、低速走行モード状態で、両走行と作業装置を操作して並行的に駆動させる際、両走行と第１及び第２の作業装置用操作装置の同時操作を検出して左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を最小に切り換えて高速走行モードに変換する第４のステップである。以下、各ステップＳ１００〜Ｓ９００を詳細に説明する。
ステップＳ１００において、運転者が左右の走行用操作装置（図示せず）を操作する際、この操作を走行操作感知装置１４が検出し、この検出された操作信号はコントローラ１６に送信される。
このとき、図示しない走行用操作装置が油圧式操作装置である場合、走行操作感知装置１４は、圧力センサまたは圧力スイッチのように油圧力を感知し、感知された油圧力を電気的な信号に変換してコントローラ１６に送信する。なお、図示しない走行用操作装置が電気式操作装置である場合は、別途の感知装置を備えることなく、電気式操作装置から出力された電気信号がコントローラ１６に送信される。
ステップＳ２００において、コントローラ１６は入力された操作信号に基づいて走行モードの有無を判断し、走行モードであると判断されればステップＳ３００に移行し、走行モードでなければ終了する。
走行モードであれば、ステップＳ３００において、運転者が走行速度選択装置１２を操作して低速走行または高速走行を選択し、この選択信号はコントローラ１６に送信される。
ステップＳ４００において、コントローラ１６は、ステップＳ３００で入力された選択信号に基づき低速走行モードの有無を判断し、低速走行モードであればステップＳ６００に移行し、低速走行モードでなければステップＳ５００に移行する。
上述の走行速度選択装置１２の操作によって高速走行モードが選択されると、ステップＳ５００において、コントローラ１６は、左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を最小にして高速走行モードに変換する。
ステップＳ６００において、運転者が第１及び第２の作業装置用操作装置（図示せず）を操作する際、これを作業装置操作感知装置１５が検出し、この検出された操作信号はコントローラ１６に送信される。
このとき、図示しない第１及び第２の作業装置用操作装置が油圧式操作装置である場合、作業装置操作感知装置１５は圧力センサまたは圧力スイッチのように油圧力を感知し、感知された油圧力を電気的な信号に変換してコントローラ１６に送信する。なお、図示しない走行用操作装置が電気式操作装置である場合は、別途の感知装置を備えることなく、電気式操作装置から出力された電気信号がコントローラ１６に送信される。
ステップＳ７００において、コントローラ１６は、低速走行モードが選択された状態で、作業装置操作感知装置１５からの検出信号に基づいてブームなどの作業装置の操作有無を判断する。作業装置が操作中であればステップＳ９００に移行し、作業装置が停止状態であればステップＳ８００に移行する。
作業装置操作感知装置１５により作業装置が停止状態であると感知されると、ステップＳ８００において、低速走行モードを維持する。
ステップＳ９００において、低速走行モードの状態で、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、コントローラ１６は、走行速度選択装置１２からの低速走行選択信号と、走行操作感知装置１４からの走行操作信号と、作業装置操作感知装置１５からの作業装置操作信号とを演算により求める。
これにより、コントローラ１６は、左右の走行モータ６、１０を制御可能なように低速及び高速切換用のソレノイド弁１３に制御信号を出力する。これにより、左右の走行モータ６、１０内の速度切替弁６ａ、１０ａによって左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を最小に切り換えることによって高速走行モードに変換することができる。
また、第１及び第２の油圧ポンプ２、３から吐き出される作動油は、左右の走行モータ６、１０と油圧シリンダ７、１１にそれぞれ振り分けられて供給される。このとき、左右の走行モータ６、１０の斜板傾転角を最小に切り換えて高速走行モードに変換することにより、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動させる際、運転者が感じる走行速度の減速を防ぐことができる。
上述したように、本発明の実施形態に係る建設機械用走行制御システムによれば、掘削機の低速走行中に作業装置を操作して並行的に駆動する際、走行速度選択信号とは関係なく高速走行の状態に自動的に切り換えることにより、走行速度の急減速を防いで、運転者が感じる衝撃を低減させ、且つ、操作性を向上させることができる。
１ エンジン
２ 第１の油圧ポンプ
３ 第２の油圧ポンプ
４、８ 走行スプール
５、９ 作業装置スプール
６ 左側走行モータ
７、１１ 油圧シリンダ
１０ 右側走行モータ
１２ 走行速度選択スイッチ
１３ 低速及び高速切換用のソレノイド弁
１４ 走行操作感知装置
１５ 作業装置操作感知装置
１６ コントローラ

Claims (8)

  1. エンジンに接続される可変容量型の第１及び第２の油圧ポンプと、
    前記第１の油圧ポンプに接続され、それぞれのスプールの切換時に駆動する可変容量型の左側の走行モータ及び第１の作業装置用油圧シリンダと、
    前記第２の油圧ポンプに接続され、それぞれのスプールの切換時に駆動する可変容量型の右側の走行モータ及び第２の作業装置用油圧シリンダと、
    低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置と、
    前記走行速度選択装置からの選択信号に基づいて左右の走行モータの斜板傾転角を制御する信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁と、
    前記左右の走行モータの起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプールと、
    前記左右の走行スプールを切り換える左右の走行用操作装置と、
    前記第１及び第２の作業装置用油圧シリンダの起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプールと、
    前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置と、
    低速走行モードを選択した状態で、両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、両側走行と前記第１及び第２の作業装置用操作装置の同時操作を検出して前記左右の走行モータの斜板傾転角を最小に切り換えるように前記低速及び高速切換用のソレノイド弁に高速走行制御信号を出力するコントローラと、を備えることを特徴とする建設機械用走行制御システム。
  2. エンジンに接続される可変容量型の第１及び第２の油圧ポンプと、前記第１及び第２の油圧ポンプにそれぞれ接続される左右の可変容量型の走行モータおよび第１及び第２の作業装置用油圧シリンダと、低速及び高速走行速度を選択する走行速度選択装置と、前記左右の走行モータの斜板傾転角を制御する信号圧力を出力する低速及び高速切換用のソレノイド弁と、前記左右の走行モータの起動、停止及び方向切換を制御する左右の走行スプールと、前記左右の走行スプールを切り換える左右の走行用操作装置と、前記第１及び第２の作業装置用油圧シリンダの起動、停止及び方向切換を制御する第１及び第２の作業装置スプールと、前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換える第１及び第２の作業装置用操作装置と、前記左右の走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断して左右の走行モータの斜板傾転角を制御する制御信号を出力するコントローラと、を備える建設機械用走行制御システムにおいて、
    前記左右の走行用操作装置の操作有無を感知して両側走行操作有無を判断する第１のステップと、
    前記走行速度選択装置からの選択信号に基づいて低速走行モード有無を判断する第２のステップと、
    低速走行モードを選択した状態で、前記第１及び第２の作業装置用操作装置の入力信号を検出して前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無を判断する第３のステップと、
    低速走行モード状態で、前記両側走行と作業装置を操作して並行的に駆動する際、両側走行と前記第１及び第２の作業装置用操作装置との同時操作を検出して前記左右の走行モータの斜板傾転角を最小に切り換え、高速走行モードに変換する第４のステップと、を含むことを特徴とする建設機械用走行制御システム。
  3. 前記走行用操作装置は、操作に応じた電気的な出力値を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用走行制御ステム。
  4. 前記走行用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用走行制御ステム。
  5. 前記第１及び第２の作業装置用操作装置は、操作に応じた電気的な出力値を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用走行制御ステム。
  6. 前記第１及び第２の作業装置用操作装置は、操作に応じた油圧力を出力することを特徴とする請求項１に記載の建設機械用走行制御ステム。
  7. 前記走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の電気的な出力値は、前記コントローラに入力されて走行操作の有無および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無が判断され、この判断される操作に応じた電気的な出力値を前記左右の走行スプールと前記第１及び第２の作業装置スプールを切り換えるための油圧力に変換する複数の電磁比例弁が、コントローラとそれぞれのスプールとの間に配設されることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の建設機械用走行制御ステム。
  8. 前記走行用操作装置および前記第１及び第２の作業装置用操作装置の操作有無は、複数の圧力感知装置にて検出された電気的な出力値が前記コントローラに入力されることで判断されることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の建設機械用走行制御ステム。
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