JP2520464Y2

JP2520464Y2 - 作業車両の原動機制御装置

Info

Publication number: JP2520464Y2
Application number: JP1989065909U
Authority: JP
Inventors: 和弘一村; 明辰巳
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2004-06-06
Also published as: JPH036033U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、例えばホイール式油圧ショベル等の作業車
両に設けられ、原動機の回転数を制御するのに用いて好
適な作業車両の原動機制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図および第６図に従来技術による作業車両の原動
機制御装置として、ホイール式油圧ショベルの制御回路
を例に挙げて示す。

図において、１はディーゼルエンジン等によって構成
された原動機、２は該原動機１によって駆動される油圧
ポンプを示し、該油圧ポンプ２はタンク３内の作動油を
高圧油（以下、圧油という）として管路４内に吐出させ
る。５は一対の管路6A,6Bを介して油圧ポンプ２、タン
ク３と接続される走行用の油圧モータを示し、該油圧モ
ータ５は前，後の車輪（いずれも図示せず）等と共に走
行装置を構成し、油圧ポンプ２からの圧油が給排される
ときに、前，後の車輪を回転させることによって車両を
走行させるようになっている。

７は一対の管路8A,8Bを介して油圧ポンプ２、タンク
３と接続される作業用アクチュエータとしてのシリンダ
装置を示し、該シリンダ装置７はブーム、アーム、バケ
ット等によって構成される作業装置のうち、例えばブー
ムを作動させるブームシリンダを構成し、油圧ポンプ２
からの圧油を油室7A,7B内に給排することによって、ロ
ッド7Cをチューブ7Dから伸縮させるようになっている。

9,10は管路４等の途中に設けられた作業用、走行用の
制御弁を示し、該制御弁9,10は中立位置（イ）から左，
右の切換位置（ロ），（ハ）に切換えられたときに、油
圧ポンプ２からの圧油を管路４から管路6A,8Aまたは6B,
8B内に供給し、油圧モータ５、シリンダ装置７を作動さ
せるようになっている。ここで、制御弁９は操作レバー
9Aによって操作される６ポート３位置の方向切換弁によ
り構成され、制御弁10は８ポート３位置の油圧パイロッ
ト式方向切換弁により構成されている。そして、該制御
弁10は油圧パイロット部10A,10Bに後述のパイロット圧
を供給することにより中立位置（イ）から切換位置
（ロ），（ハ）に切換えられる。

11は油圧ポンプ２と共に原動機１によって駆動される
パイロットポンプ、12は減圧弁型のパイロット弁を示
し、該パイロット弁12は走行用の操作手段を構成する走
行ペダル12Aによって操作され、パイロットポンプ11か
らのパイロット圧をその操作量に応じて減圧制御し、制
御弁10のストローク量を調整することによって油圧モー
タ５の回転速度（作業車両の走行速度）を制御するよう
になっている。13は前後進用の操作手段を構成する前後
進切換弁を示し、該切換弁13は操作レバー13Aによって
中立位置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）、後進位置（Ｒ）に
切換えられ、中立位置（Ｎ）では車両を停止させ、前進
位置（Ｆ）、後進位置（Ｒ）では車両を前進、後進させ
るようになっている。14は絞り14Aを有した調速弁とし
てのスローリターン弁を示している。

15は管路6A,6Bの途中に設けられたカウンタバランス
弁、16A,16Bは該カウンタバランス弁15と油圧モータ５
との間に位置して管路6A,6B間に設けられた一対のオー
バロードリリーフ弁を示し、該オーバロードリリーフ弁
16A,16Bはカウンタバランス弁15と共にブレーキ弁を構
成し、制御弁10が中立位置（イ）に復帰したときに、管
路6A,6B内に制動圧力を発生させ、油圧モータ５を徐々
に停止させるようになっている。

17は原動機１に付設され、該原動機１の回転数を制御
するガバナを示し、該ガバナ17はガバナレバー17Aを有
し、該ガバナレバー17Aの回動角に応じて原動機１の回
転数（エンジン回転数Ｎ）を増減させるようになってい
る。18はガバナ17と共に原動機１の回転数を制御する回
転数制御手段を構成した電動モータを示し、該電動モー
タ18はステッピングモータ等からなり、駆動レバー18A
によってガバナレバー17Aを回動させ、原動機１の回転
数を後述の目標回転数Nr₀に基づいて制御するようにな
っている。

19は原動機１の回転数を設定する第１の設定手段とし
ての燃料レバー装置を示し、該燃料レバー装置19は、例
えばシリンダ装置７を作動させるときに運転者が燃料レ
バー19Aを手動操作することにより、この傾転操作量に
対応した第１の設定信号N_Lを後述のコントローラ22に出
力するようになっている。20は走行ペダル12Aに連動し
て原動機１の回転数を設定する第２の設定手段としての
ペダルセンサを示し、該ペダルセンサ20は、例えば油圧
モータ５を駆動して車両を走行させるときに走行ペダル
12Aを踏込み操作することにより、その踏込み量に対応
した第２の設定信号N_Pをコントローラ22に出力するよう
になっている。

21は電動モータ18の駆動レバー18Aに連結され、該駆
動レバー18Aの回動角をガバナレバー17Aの回動角として
検出する回動角センサを示し、該回動角センサ21はガバ
ナレバー17Aの回動角に基づいて原動機１の回転数を検
出し、その回転数検出値Nrpをコントローラ22に出力す
ることによって後述の如く回転数のサーボ制御を行わせ
るようになっている。さらに、22はマイクロコンピュー
タ等によって構成されたコントローラを示し、該コント
ローラ22の入力側は燃料レバー装置19、ペダルセンサ20
および回動角センサ21等と接続され、その出力側は電動
モータ18等と接続されている。そして、該コントローラ
22はその記憶回路内に第６図に示すプログラム等を格納
し、サーボ制御処理を含む原動機１の回転数制御処理を
行うようになっている。

このように構成されるホイール式油圧ショベルの制御
回路では、例えばシリンダ装置７を作動させる場合に燃
料レバー19Aを手動操作して、燃料レバー装置19から原
動機１の回転数を設定する設定信号N_Lを出力し、走行用
の油圧モータ５を作動させる場合には走行ペダル12Aを
踏込み操作して、ペダルセンサ20から原動機１の回転数
を設定する設定信号N_Pを出力する。そして、コントロー
ラ22はこれらの設定信号N_L,N_Pに対応する目標回転数N
r₁,Nr₂を、例えば第２図，第３図に示す目標回転数マッ
プ等から読み出し、これらの目標回転数Nr₁,Nr₂のうち
値が大きい方を目標回転数Nr₀（Nr₁またはNr₂）として
設定し、これに基づいて第６図に示すサーボ制御処理を
行う。

即ち、サーボ制御処理では、ステップ１で目標回転数
Nr₀を読み出し、ステップ２で回転数検出値Nrpを読み込
み、ステップ３に移って回転数差ｎをｎ＝Nrp−Nr₀…（１）として演算し、ステップ４で回転数差ｎの絶対値|n|が
所定のヒステリシス値Ｋ以上であるか否かを判定し、
「NO」と判定したときには回転数検出値Nrpが目標回転
数Nr₀に実質的に対応しているから、ステップ５で電動
モータ18を停止させて駆動レバー18Aをその回動角に保
持するように指令信号を出力する。

また、ステップ４で「YES」と判定したときには、ス
テップ６に移って回転数差ｎが正の値であるか否かを判
定し、「NO」と判定したときには回転数検出値Nrpが目
標回転数Nr₀よりも小さい値となっているから、ステッ
プ７で電動モータ18に正転指令信号を出力し、実際の回
転数としての回転数検出値Nrpを目標回転数Nr₀に近付け
るように制御する。そして、ステップ６で「YES」と判
定したときには、ステップ８に移って電動モータ18を逆
転させるべく、逆転指令信号を出力し、原動機１の回転
数を目標回転数Nr₀に基づき制御する。

これにより、油圧ポンプ２からの圧油の吐出量は原動
機１の回転数に応じて増大し、例えば掘削作業等を行う
ときには操作レバー9Aによって制御弁９を中立位置
（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換え、油圧ポン
プ２からの圧油をシリンダ装置７に給排して作動させ
る。また、車両を走行させるときには前後進切換弁13を
中立位置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）または後進（Ｒ）に
切換え、走行ペダル12Aでパイロット弁12を操作するこ
とにより、制御弁10を中立位置（イ）から切換位置
（ロ），（ハ）に切換え、油圧ポンプ２からの圧油を油
圧モータ５に給排して該油圧モータを正，逆転させ、路
上走行を行う。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、燃料レバー装置19
による目標回転数Nr₁（設定信号N_Lに対応する）と走行
ペダル12Aによる目標回転数Nr₂（設定信号N_Pに対応す
る）とのうち、大きい方（最大値）を目標回転数Nr₀と
して、これに基づき原動機１の回転数を制御しているか
ら、作業中に車両を移動させる場合、燃料レバー19Aを
下げて、原動機１をアイドル回転数に設定すると共に、
前後進切換弁13を中立位置（Ｎ）から前，後進位置
（Ｆ），（Ｒ）に切換えて、走行ペダル12Aを踏込みつ
つ、原動機１の回転数を徐々に上げて車両を走行させる
という手順を踏まなければならず、特に作業中の移動が
多い現場等では燃料レバー19Aを毎回下げる必要があ
り、非常に手間がかかるという問題がある。

また、燃料レバー19Aを下げた状態にして、走行ペダ
ル12Aをフル操作して原動機１の回転数を上げつつ、作
業時には操作レバー9Aで制御弁９を切換えてシリンダ装
置７を作動させれば、車両を移動させる度毎に燃料レバ
ー19Aを下げるという手間を省くことができる。しか
し、この場合には運転室内の振動や運転者の不注意等に
より前後進切換弁13が中立位置（Ｎ）から前，後進位置
（Ｆ），（Ｒ）に切換えられてしまうと、制御弁10が中
立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられ
て、車両が突然走り出すことがあり、暴走の危険があ
る。そして、走行ペダル12Aから少しでも足が離れる
と、原動機１の回転数が下がってしまい、掘削作業等を
行えなくなるという問題がある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本考案は作業中に車両を移動させるとき等に、例え
ば燃料レバー等を下げる手間を省くことができ、操作性
や作業性等を向上できるようにした作業車両の原動機制
御装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本考案は、原動機と、
少なくとも該原動機により駆動され、作業車両を走行さ
せる走行装置と、該走行装置による作業車両の走行速度
を制御すべく、前記作業車両に設けられた走行用の操作
手段と、前記走行装置により作業車両を前進、後進また
停止させるべく、前進、後進、中立のいずれかの位置に
切換操作される前後進用の操作手段と、少なくとも前記
原動機により駆動される作業用のアクチュエータと、該
アクチュエータの作動時に前記原動機の回転数を設定す
べく、第１の設定信号を出力する第１の設定手段と、前
記走行用の操作手段の操作量に応じて前記原動機の回転
数を設定すべく、第２の設定信号を出力する第２の設定
手段と、該第１、第２の設定手段から出力される第1,第
２の設定信号に基づいて前記原動機の回転数を制御する
回転数制御手段とからなる作業車両の原動機制御装置に
適用される。

そして、本考案が採用する構成の特徴は、前記前後進
用の操作手段がいずれの位置に切換えられたかを検出す
る検出器と、該検出器からの検出信号に基づいて前記前
後進用の操作手段が中立位置から前、後進位置に切換え
られたと判定したときに、前記第1,第２の設定信号のう
ち第２の設定信号により前記回転数制御手段を介して原
動機の回転数を制御させる走行判定制御手段とを備える
構成したことにある。

〔作用〕

上記構成により、作業車両を走行させるべく、前後進
用の操作手段を中立位置から前，後進位置に切換えたと
きには、原動機の回転数が第1,第２の設定信号のうち第
２の設定信号により回転数制御手段を介して制御される
から、作業車両の走行時には、例えば燃料レバー装置等
の第１の設定手段による第１の設定信号がどのような値
であるに拘らず、第２の設定手段による第２の設定信号
（走行用の操作手段の操作量）に応じて原動機の回転数
を設定できる。そして、走行ペダル等からなる走行用の
操作手段は、前後進用の操作手段を中立位置から前，後
進位置に切換えるまでは踏込み操作等を解除しておくの
が通常であるから、例えば走行開始時には前記第２の設
定信号（走行用の操作手段の操作量）を最小レベル（実
質的に零）として原動機の回転数をアイドル回転数まで
自動的に下げることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。なお、実施例では前述した第５図に示す従
来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。

図中、31は前後進切換弁13に付設された検出器として
の切換スイッチを示し、該切換スイッチ31は前後進切換
弁13が中立位置（Ｎ）にあるときに検出信号としての切
換信号ＦをＦ＝０として後述のコントローラ32に出力
し、操作レバー13Aの手動操作により切換弁13が中立位
置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）また後進位置（Ｒ）に切換
えられたときに切換信号ＦをＦ＝１としてコントローラ
32に出力するようになっている。

32はマイクロコンピュータ等によって構成されたコン
トローラを示し、該コントローラ32はその入力側に燃料
レバー装置19、ペダルセンサ20、切換スイッチ31および
回動角センサ21等が接続され、その出力側に電動モータ
18等が接続され、電源としては直流電源としてのバッテ
リ（図示せず）と接続されている。そして、該コントロ
ーラ32はその記憶回路内に第４図、第６図に示すプログ
ラム等が格納され、原動機１の回転数制御処理等を行う
ようになっている。また、該コントローラ32の記憶回路
にはその記憶エリア32A内に、燃料レバー装置19から出
力される設定信号N_Lに基づき目標回転数Nr₁を設定する
第２図に示す目標回転数マップと、ペダルセンサ20から
出力される設定信号N_Pに基づき目標回転数Nr₂を設定す
る第３図に示す目標回転数マップと、第６図に示した所
定のヒステリシス値Ｋ等とがそれぞれ格納されている。

本実施例によるホイール式油圧ショベルの原動機制御
装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作動
については従来技術によるものと格別差異はない。

そこで、コントローラ32による原動機１の回転数制御
処理について第２図ないし第４図を参照して説明する。

まず、処理動作をスタートさせると、ステップ11で燃
料レバー装置19から設定信号N_Lを読み込み、ステップ12
でこの設定信号N_Lに基づき第２図に示す目標回転数マッ
プから目標回転数Nr₁を読み出す。そして、ステップ13
でペダルセンサ20から走行ペダル12Aの踏込み操作量に
応じた設定信号N_Pを読み込み、ステップ14でこの設定信
号N_Pに基づき第３図に示す目標回転数マップから目標回
転数Nr₂を読み出す。

次に、ステップ15で切換スイッチ31から切換信号Ｆを
読み込み、ステップ16で切換信号ＦがＦ＝１であるか否
かを判定する。そして、ステップ16で「YES」と判定さ
れたときには前後進切換弁13が中立位置（Ｎ）から前，
後進位置（Ｆ），（Ｒ）に切換えられ、例えば掘削作業
の途中で車両を走行（移動）させようとしているときで
あるから、ステップ17に移ってペダルセンサ20からの設
定信号N_Pに基づいた目標回転数Nr₂を目標回転数Nr₀とし
て、ステップ18で前述した第６図に示すサーボ制御処理
を行い、目標回転数Nr₂に基づき原動機１の回転数を制
御する。

この場合、車両を走行（移動）させる前の状態では、
通常走行ペダル12Aは操作されておらず、リターンスプ
リング（図示せず）等によって初期位置に戻されている
から、ペダルセンサ20から出力される設定信号N_Pは最小
レベルとなり、第３図に示す目標回転数Nr₂に基づき原
動機１の回転数を自動的にアイドル回転数またはそれに
近い回転数まで下げることができ、車両の走行時に走行
ペダル12Aを操作しても、ペダルセンサ20からの設定信
号N_Pに基づき原動機１の回転数を走行ペダル12Aの操作
量に応じて徐々に上げることができ、車両が突然走り出
したりするのを防止できる。

また、ステップ６で「NO」と判定したときには切換信
号ＦがＦ＝０となって、切換弁13を中立位置（Ｎ）に戻
しているときであるから、ステップ19に移って燃料レバ
ー装置19による目標回転数Nr₁が走行ペダル12Aによる目
標回転数Nr₂よりも大きいか否かを判定し、「YES」と判
定したときには燃料レバー装置19を所望レベルまで操作
して、シリンダ装置７による掘削作業等を行うときであ
るから、ステップ20に移って燃料レバー装置19からの設
定信号N_Lに基づいた目標回転数Nr₁を目標回転数Nr₀と
し、ステップ18でサーボ制御処理を行う。また、ステッ
プ19で「NO」と判定されたときには目標回転数Nr₁,Nr₂
が共にアイドル回転数となっているか、または走行ペダ
ル12Aによる目標回転数Nr₂の方が大となっているとき等
であるから、ステップ21で目標回転数Nr₂＝Nr₀としてス
テップ18によるサーボ制御処理を行う。

かくして本実施例では、前後進切換弁13を中立位置
（Ｎ）から前，後進位置（Ｆ），（Ｒ）に切換えている
か否かで、原動機１の回転数を走行ペダル12Aによる目
標回転数Nr₂と燃料レバー装置19による目標回転数Nr₁と
に基づいて選択的に制御するようにしたから、燃料レバ
ー19Aを所望レベルまで傾転操作して掘削作業等を行
い、燃料レバー19Aをそのままにして切換弁13を前，後
進位置（Ｆ），（Ｒ）に切換えたとしても、走行ペタル
12Aは初期位置にあって目標回転数Nr₂に基づき原動機１
の回転数をアイドル回転数へと下げることができ、車両
を走行させる度毎に燃料レバー19Aを下げる必要がなく
なり、車両の暴走等を防止できる。

そして、走行と作業とが繰返して行われる現場等で
は、燃料レバー19Aを所望の傾転角にセットしておけ
ば、走行時には走行ペダル12Aの操作量に応じた回転数
で原動機１を作動でき、作業時には燃料レバー19Aの操
作量に応じた回転数に設定でき、操作性、作業性および
安全性等を向上できる上に、走行時等に原動機１を余分
に回転させたりすることがなく、燃費低減を図りうる
等、種々の効果を奏する。

なお、前記実施例では、第４図に示すプログラムにお
いて、ステップ16〜18が本考案の構成要件である走行判
定制御手段の具体例を示している。また、ステップ19,2
1の処理は必ずしも必要ではなく、これらを省略してス
テップ16で「NO」と判定したときには、ステップ20の処
理を行うようにしてもよい。

また、前記実施例では、作業車両としてホイール式油
圧ショベルを例に挙げて説明したが、本考案はこれに限
らず、例えば原動機１によって直接的に車輪等の走行装
置を駆動する油圧駆動車両以外の作業車両にも適用でき
るものである。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り本考案によれば、検出器からの検出
信号に基づいて前後進用の操作手段が中立位置から前、
後進位置に切換えられたと判定したときに、走行判定制
御手段では、第1,第２の設定信号のうち第２の設定信号
により回転数制御手段を介して原動機の回転数を制御さ
せる構成としたから、例えば土砂等の掘削作業の途中
で、前後進用の操作手段を中立位置から前，後進位置に
切換えて車両を走行させるときに、原動機の回転数を走
行用の操作手段の操作量に応じて優先的に制御でき、走
行ペダル等からなる走行用の操作手段を操作（踏込み操
作）するまでは、原動機の回転数を自動的にアイドル回
転数へと下げることができ、仮に最悪の場合でも車両が
暴走したりするのを効果的に防止できると共に、作業車
両としての安全性を確保でき、走行の度毎に燃料レバー
等を下げる手間を省いて操作性や作業性を確実に向上で
きる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の実施例を示し、第１図は
制御ブロック図、第２図はコントローラの記憶エリア内
に格納された目標回転数マップを示す説明図、第３図は
他の目標回転数マップを示す説明図、第４図は原動機の
回転数制御処理を示す流れ図、第５図および第６図は従
来技術を示し、第５図はホイール式油圧ショベルの制御
回路図、第６図はサーボ制御処理を示す流れ図である。１……原動機、２……油圧ポンプ、３……タンク、５…
…油圧モータ（走行装置）、７……シリンダ装置（アク
チュエータ）、9,10……制御弁、11……パイロットポン
プ、12……パイロット弁、12A……走行ペダル（走行用
の操作手段）、13……前後進切換弁（前後進用の操作手
段）、17……ガバナ、18……電動モータ（回転数制御手
段）、19……燃料レバー装置（第１の設定手段）、20…
…ペダルセンサ（第２の設定手段）、21……回動角セン
サ、31……切換スイッチ（検出器）、32……コントロー
ラ。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】原動機と、少なくとも該原動機により駆動
され、作業車両を走行させる走行装置と、該走行装置に
よる作業車両の走行速度を制御すべく、前記作業車両に
設けられた走行用の操作手段と、前記走行装置により作
業車両を前進、後進または停止させるべく、前進、後
進、中立のいずれかの位置に切換操作される前後進用の
操作手段と、少なくとも前記原動機により駆動される作
業用のアクチュエータと、該アクチュエータの作動時に
前記原動機の回転数を設定すべく、第１の設定信号を出
力する第１の設定手段と、前記走行用の操作手段の操作
量に応じて前記原動機の回転数を設定すべく、第２の設
定信号を出力する第２の設定手段と、該第１、第２の設
定手段から出力させる第1,第２の設定信号に基づいて前
記原動機の回転数を制御する回転数制御手段とからなる
作業車両の原動機制御装置において、前記前後進用の操作手段がいずれの位置に切換えられた
かを検出する検出器と、該検出器からの検出信号に基づ
いて前記前後進用の操作手段が中立位置から前、後進位
置に切換えられたと判定したときに、前記第1,第２の設
定信号のうち第２の設定信号により前記回転数制御手段
を介して原動機の回転数を制御させる走行判定制御手段
とを備える構成としてなる作業車両の原動機制御装置。