JP2634330B2 - 油圧駆動車両の原動機回転数制御装置 - Google Patents

油圧駆動車両の原動機回転数制御装置

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JP2634330B2
JP2634330B2 JP3060923A JP6092391A JP2634330B2 JP 2634330 B2 JP2634330 B2 JP 2634330B2 JP 3060923 A JP3060923 A JP 3060923A JP 6092391 A JP6092391 A JP 6092391A JP 2634330 B2 JP2634330 B2 JP 2634330B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホイ−ル式油圧ショベ
ル等の油圧駆動車両に用いられる原動機回転数制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人は先に特願平2−182986
号明細書などにおいて、キャビテーション防止の観点か
ら、走行時に走行ペダルを離したときに直ちにエンジン
回転数をアイドリング回転数まで下げずに時間経過とと
もに徐々に下げるようにした原動機回転数制御装置を提
案している。この原動機回転数制御を本明細書ではスロ
ーダウン制御と呼ぶ。なお、この場合、走行加速時は走
行ペダルの踏み込み量に応じてエンジン回転数を増加す
るとともに、走行油圧モータへの供給流量は走行ペダル
の踏込み量の増減に応じて増減する。なお、走行ペダル
を離す減速操作時には、走行用制御弁が徐々に中立位置
に戻るようにしている。これをスローリターン制御と呼
ぶ。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、運転者は走
行ペダルを瞬時だけ踏込む操作をしばしば行う。このと
き、上記スローダウン制御とスローリターン制御が行な
われ、走行用制御弁から油圧モータへ圧油が供給される
おそれがある。
【0004】本発明の目的は、走行ペダルを瞬時だけ踏
込んで離す場合にはスローダウン制御を行わないように
した油圧駆動車両の原動機回転数制御装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1〜図
4に対応づけ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、走行時に油圧ポ
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、走行時に操作量に応じて走行速度を制御する走行
ペダル6aと、この走行ペダル6aの踏み込み量に応じ
て原動機回転数を制御する回転数制御手段33とを備え
た油圧駆動車両の原動機回転数制御装置に適用される。
そして上述の目的は、走行ペダル6aの踏み込み量が減
少していることを判定する減速判定手段33と、走行ペ
ダル6aが所定時間以上踏込まれていることを判定する
踏込み時間判定手段33とを備え、原動機回転数制御手
段33により次のような原動機回転数制御を行うことに
より達成される。走行ペダル6aが踏込まれていないと
判定されているときは、踏み込み量が減少していると判
定されると、第1の原動機回転数制御で原動機回転数を
制御し、走行ペダル6aが所定時間以上踏込まれている
と判定されているときは、踏み込み量が減少していると
判定されると、第1の原動機回転数制御とは異なる少な
くとも時間経過により原動機回転数を低減する第2の原
動機回転数制御を行なう。
【0006】
【作用】走行ペダル6aが瞬時だけ踏込まれる場合には
スローダウン制御が行われず、走行ペダル6aを離せば
直ちに原動機回転数は低減する。したがって、たとえ、
走行用流量制御弁をスローリターン制御する場合でも、
圧油が油圧モータ4に流れ込むことがない。
【0007】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。
【0008】
【実施例】図1〜図4により本発明をホイ−ル式油圧シ
ョベルの回転数制御装置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,エンジン回転数制御装置を示して
いる。
【0009】図において、エンジン(原動機)21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。
【0010】エンジン21のガバナ21aは、リンク機
構31を介してパルスモータ32に接続され、パルスモ
ータ32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32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32の回転は、
コントローラ33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34が接続され、
このポテンショメ−タ34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33に入力する。
【0011】コントローラ33にはまた、上部旋回体の
運転室に設けられた燃料レバー23,前後進切換スイッ
チ35のn端子,ブレーキスイッチ36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計37が接続されている。こ
の圧力計37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33に
入力する。燃料レバー23は、手動操作によりエンジン
21の回転数を変更するためのものであり、操作量に応
じた回転数信号Noを出力する。
【0012】前後進切換スイッチ35の共通端子はバッ
テリ38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35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35がn位置のときコントローラ3
3に中立状態を示すハイレベル信号が入力される。
【0013】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。
なお、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。
【0014】ブレーキスイッチ36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38に、W端子はコント
ローラ33に接続される。またこのブレーキスイッチ3
6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36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RS1,2は開き、この状態では前後進切換ス
イッチ35と前後進切換弁8とが遮断され、スイッチ3
5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。
【0015】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、燃料レ
バー23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。
【0016】図1はコントローラ33の詳細を説明する
概念図である。コントローラ33は、2つの関数発生器
33a,33bと、選択回路33cと,最大値選択回路
33dと、遅延制御回路33eと、サ−ボ制御回路33
fと、アンドゲード33g,33hと、タイマ33i
と、フラグ選択スイッチ33jと、フラグ設定器33
k,33lとを有する。
【0017】圧力計37で検出されるパイロット圧Pi
を示す信号(走行ペダル踏込み量θpをも示す)は関数
発生器33a、33b,遅延制御回路33eおよびタイ
マ33iに入力される。関数発生器33a,33bは、
パイロット圧Piとエンジン21の目標回転数を対応付
けた関数(回転数特性)L1,L2によって定まる回転
数Nt,Ndを出力する。関数L1は走行に適した走行
用回転数特性であり、L2は作業用アタッチメントAT
を使用して作業を行う場合に適した作業用回転数特性で
ある。L1はL2よりも回転数の立上りが急峻となって
おり、最高回転数も高く設定されている。すなわち、作
業時には作業に適した回転数特性で走行ペダル6aによ
りエンジン回転数制御を可能にし、走行時には走行に適
した回転数特性で走行ペダル6aによりエンジン回転数
制御を可能にする。
【0018】また、パイロット圧Piが発生するとタイ
マ33iは計時を開始し、所定時間経過するとタイマ3
3iの出力信号が立上がり、フラグ選択スイッチ33j
によりフラグ“1”設定器33lが選択される。タイマ
33iはパイロット圧Piが立ち下がるとリセットさ
れ、このとき選択スイッチ33jはフラグ“0”設定器
33kを選択する。後述するように、フラグ“0”が選
択されている時には、スローダウン制御が行われず、フ
ラグ“1”が選択されている時には、スローダウン制御
が行われる。このフラグをペダル踏込みフラグと呼ぶ。
【0019】選択回路33cは、走行用回転数特性L1
により回転数Ntを出力する関数発生器33aに接続さ
れる固定接点X、および作業用回転数特性L2により回
転数Ndを出力する関数発生器33bに接続される固定
接点Yを有するとともに、接地されている固定接点Zを
備える。固定接点Zが接続されるとアイドリング回転数
よりも低い回転数を示す回転数信号が選択される。この
選択回路33cの切換えは、アンドゲート33gおよび
アンドゲート33hからの信号により行なわれる。
【0020】アンドゲート33gの非反転入力端子はブ
レーキスイッチ36のW端子と前後進切換えスイッチ3
5の中立端子nに接続されている。また、アンドゲート
33hの反転入力端子はブレーキスイッチ36のW端子
と前後進切換えスイッチ35の中立端子nにそれぞれ接
続されるとともに、非反転入力端子は圧力計37に接続
されている。ここで、ブレーキスイッチ36がW位置に
切換えられるとそのW端子はハイレベルとなり、T,P
位置でW端子はローレベルとなる。また、前後進切換え
スイッチ35が中立位置nに切換えられるとその中立端
子nはハイレベルとなり、f,r位置でn端子はローレ
ベルとなる。また、走行ペダル6aを踏込むと圧力計3
7からの信号はハイレベルとなる。したがって、走行時
はアンドゲード回路33hの出力である走行信号がハイ
レベル、作業時はアンドゲード回路33gの出力である
作業信号がハイレベルとなる。
【0021】選択回路33cの切換位置に応じて関数発
生器33aまたは33bのいずれか一方からのエンジン
回転数信号あるいは固定接点Zからの低回転数信号が選
択され、最大値選択回路33dに入力される。この最大
値選択回路33dの他方の入力端子には燃料レバー23
から回転数Noも入力され、いずれか大きい方が目標回
転数Nroaとして遅延制御回路33eに入力される。
遅延制御回路33eには、走行信号および作業信号と、
ペダル踏込みフラグF2と、走行ペダル踏込み量を示す
パイロット圧Piとが入力されており、ガバナレバ−位
置目標値Nroを算出してサーボ制御回路33fに入力
する。サ−ボ制御回路33fには、上述のポテンショメ
−タ34から現在のエンジン回転数、すなわちガバナレ
バ−位置検出値Nrpが入力されており、図4に示す手
順に従ってエンジン回転数をガバナレバ−位置目標値N
roに変更する制御を行う。つまり、両回路33eと3
3fにより、走行時に走行ペダルが所定時間以上踏込ま
れた後で減速動作に入るときのみスローダウン制御を行
い、その他の場合は走行ペダル踏込み量に応じた通常回
転数制御を行なう。
【0022】図4は遅延制御回路33eおよびサ−ボ制
御回路33fをプログラムで実現する場合の制御手順を
示している。ステップS1Aで作業信号と走行信号がオ
ンしているかを判別し、走行信号がオンしていればステ
ップS1Bに進み、作業信号がオンしていればステップ
S30に進む。ステップS1Bではペダル踏込みフラグ
F2が0か1かを判定する。フラグF2が0ならば、走
行ペダルは瞬時だけ踏込まれているので、ステップS3
0以下のステップを実行して、走行ペダルの踏込み量に
応じてエンジン回転数を増減する。フラグF2が1なら
ば、走行ペダルは所定時間以上踏込まれているので、ス
テップS2以下を実行して、スローダウン制御を実行可
能する。
【0023】ステップS2でペダル6aの操作量θpが
所定値θpo以上と判定されると、ステップS3で減速
フラグF1を1としてしてステップS4に進み、現在の
Nroaがその前回値Nro1より小さいか否かを判定
する。ここで、Nroa<Nro1であるということ
は、走行ペダル6aが減速方向に操作されていること、
すなわち減速指令がなされていることを示している。
【0024】ステップS4が否定されると、すなわち減
速方向に操作されていないことが判定されるとステップ
S5で減速フラグF1をゼロとして後述するステップS
12に進み、ステップS4が肯定されると、すなわち減
速方向に操作されていることが判定されるとステップS
6に進み、変数iがゼロか否かを判定する。この変数i
は、この図4の制御ル−プを何回繰り返したかを示すも
のである。また減速フラグF1は、ステップS3で1に
設定され、ステップS4が否定された後のステップS5
でゼロに設定されるので、このフラグF1が1というこ
とは、減速操作がなされていることを示している。
【0025】ステップS6が肯定されるとステップS7
で変数iを所定値io(ただし、io>0)としてステ
ップS8に進み、Nro1−ΔNをNroとしてステッ
プS9に進む。ステップS9では、Nro1に現在のN
roを代入してステップS21に進む。一方、ステップ
S6が否定された場合には、ステップS10でiを「−
1」だけ歩進するとともに、ステップS11でNroを
Nro1としてステップS9に進む。
【0026】またステップS2が否定された場合には、
ステップS14で減速フラグF1が1か否かを判定し、
肯定されるとステップS4に進み、否定されるとステッ
プS12でiを所定値ioとするとともに、ステップS
13でNroをNroaとしてステップS9に進む。
【0027】ステップS21では、現在のガバナレバー
位置と目標回転数を示すガバナレバー目標値との差Nr
p−Nroを求め,その結果を回転数差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。ステ
ップS22が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ならば現在の制御回
転数が目標回転数Nroよりも高いから、エンジン回転
数を現在の値から予め定めてある単位回転数ΔNだけ下
げるべくステップS24でモータ逆転を指令する信号を
パルスモータ32に出力する。これによりパルスモータ
32が逆転しエンジン21の回転数がΔNだけ低下す
る。ここで、上述の単位回転数の最大値ΔNは、1ルー
プを実行する間に増減できる最大の回転数である。
【0028】ステップS23が否定された場合には、制
御回転数が目標回転数Nroよりも低いから、エンジン
回転数を現在の値から上記単位回転数ΔNだけ上げるべ
くステップS25でモータ正転を指令する信号をパルス
モータ32に出力する。これによりパルスモータ32が
正転しエンジン21の回転数がΔNだけ増加する。ステ
ップS22が否定されるとステップS26に進んでモー
タ停止信号を出力し、これによりエンジン21の回転数
が一定値に保持される。ステップS24〜S26を実行
すると始めに戻る。
【0029】ここで、以上説明したステップS1A〜S
14が遅延制御回路33eによる処理手順を、ステップ
S21以降がサ−ボ制御回路33fによる処理手順を示
している。
【0030】このような実施例では次のようにしてエン
ジン回転数が制御される。作業時には、ブレーキスイッ
チ36をW端子に切換え、不図示の駐車ブレーキ装置と
サービスブレーキ装置を作動させる。このとき、前後進
切換えスイッチ35を中立位置nに切換えると、アンド
ゲート33gの出力がハイレベルとなり、選択回路33
cはY接点に切換えられる。その結果、関数発生器33
bから作業用回転数特性L2が選択される。一方、ブレ
ーキスイッチ36がTまたはP位置に切換えられるとと
もに前後進切換えスイッチ35が前進位置fまたは後進
位置rに切換えられ、さらに走行パイロット圧力Piが
発生すると、アンドゲート33hの出力がハイレベルと
なり、選択回路33cはX接点に切換えられる。その結
果、関数発生器33aから走行用回転数特性L1が選択
される。
【0031】以上の2つの状態以外の時には、選択回路
33cはZ接点に切換えられ、アイドル回転数よりも低
い回転数を示す信号が選択される。以上のようにして選
択された回転数は最大値選択回路33dに入力されて燃
料レバー23で設定された回転数Noと比較され、いず
れか大きい方が目標回転数Nroaとして選択される。
そして、この目標回転数Nroaが遅延制御回路33e
に入力されると目標回転数Nroが算出され、さらにN
roはサーボ制御回路33fに入力される。そして、図
4に示す手順にしたがって、走行時に所定時間以上走行
ペダルが踏込まれた後で減速操作される時のみ、スロー
ダウン制御が実行され、その他の場合には、走行ペダル
の踏込み量に応じてエンジン回転数が増減する。
【0032】すなわち、走行時に走行ペダル6aを瞬時
だけ踏込んだときには、ステップS1Bが否定されてス
テップS30以下のステップに進むから、スローダウン
制御が行われず、走行ペダルをいわゆるチョイ踏みして
も油圧モータ4に圧油が供給されることがない。また、
ステップS1Aで作業と判定されると、ステップS3
0,S14,ステップS12,13,9、ステップS2
1〜26のループでエンジン回転数が制御されるので、
ペダル踏込み量が減少する操作時でもスローダウン制御
が行なわれず、通常エンジン回転数制御が実行され、作
業時に走行ペダルでエンジン回転数制御する際の操作フ
ィーリングが向上する。
【0033】また、走行時に走行ペダルを加速方向に操
作した場合には、ステップS4が否定され、ステップS
13において、選択回路33cによって選択された値N
roaを目標回転数Nroとして設定するので、エンジ
ン回転数は、走行ペダル6aの操作に応じて速やかに上
昇する。一方、走行ペダル6aが減速方向に操作された
場合には、ステップS4が肯定され、i=0のときのみ
目標回転数Nroがその前回値Nro1からΔN(単位
回転数)を引いた値に設定される(ステップS8)。変
数iは、ステップS10を通るたびに「−1」づつ歩進
されるので、この図4の制御ル−プを繰り返す際、所定
回数に1回の割合でステップS8が実行されることにな
る。したがってエンジン回転数は、時間の経過に比例し
て減少する。
【0034】また以上の実施例にあっては、コントロー
ラ33により車両が作業状態と判断されると、作業用回
転数特性L2から走行ペダル6aの操作量に応じた回転
数Ndが選択され、燃料レバー23をアイドル位置に操
作してあればエンジン21の回転数がこの回転数Ndと
なるように制御される。また、車両が走行状態と判断さ
れると走行用回転数特性L1からペダル操作量に応じた
回転数Ntが選択され、エンジン21の回転数がこの回
転数Ntとなるように制御される。走行用回転数特性L
1は、作業用回転数特性L2よりもペダル操作による回
転数の立ち上がりが急峻となっており、したがって、走
行時の加速性が損なわれることがない。また、作業時に
は不所望に回転数が高くならず操作性,燃費が向上す
る。
【0035】さらに以上の実施例では、ブレーキスイッ
チ36がW位置に切換えられると、ブレーキスイッチ3
6のW端子を通してバッテリからリレーコイルRCが通
電され常閉接点RS1,2が開く。そのため、前後進ス
イッチ35がf位置,r位置にあっても前後進切換弁8
が中立位置に保持される。したがって、走行ペダル6a
の操作により作業時に回転数制御を行う場合、オペレー
タが前後進切換弁8の中立位置への切換操作を忘れても
車両が不所望に動きだすおそれがない。
【0036】なお以上では、走行ペダル6aの操作量を
パイロット圧力計37で検出したが、例えばポテンショ
メ−タ等を走行ペダル6aに直接取付けてその操作量を
検出するようにしてもよい。また、コントローラの構成
も上述のものに限定されない。さらにまた、以上では、
ブレーキスイッチ36がW位置以外に切換っているこ
と、前後進切換えスイッチがN以外に切換わっているこ
と、および走行ペダルが操作されていることにより走行
状態を判別しているが、ブレーキスイッチの状態だけ、
あるいは、前後進切換えスイッチの状態だけで走行状態
を判別してもよい。駐車ブレーキ装置と主ブレーキ装置
の実際の作動を検出することにより作業状態を検出した
り、前後進切換弁8の実際の位置で走行状態や作業状態
を検出しても良い。さらに、ホイ−ル式油圧ショベルに
ついて説明したが、これ以外の油圧駆動車両にも本発明
を同様に適用できる。
【0037】以上の実施例の構成において、コントロー
ラ33が回転数制御手段と、減速判定手段と、踏込み時
間判定手段とを構成する。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、走行減速時にキャビテ
ーション防止の観点からいわゆるスローダウン制御を行
なう場合、いわゆるペダルチョイ踏み後にペダルから足
を離した時にはスローダウン制御を禁止し、すぐに原動
機回転数を低減するようにしたので、走行減速時には確
実にキャビテーションを防止すると共に、ペダルチョイ
踏み時に圧油が走行モータに供給されるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2に示すコントローラの詳細を示すブロック
【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】図2の残余の部分を示す図
【図4】図1の遅延制御回路とサーボ制御回路をプログ
ラムで実現した場合のフローチャート
【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 33 コントローラ 33a,33b 関数発生器 33e 遅延制御回路 33g 作業判定用アンドゲード回路 33h 走行判定用アンドゲード回路 33i タイマ 33j 選択スイッチ 33k フラグ“0”設定器 33l フラグ“1”設定器 35 前後進切換えスイッチ 36 ブレーキスイッチ 37 圧力計

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原動機に駆動される油圧ポンプと、走行
    時に前記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、走行時に操作量に応じて走行速度を制
    御する走行ペダルと、この走行ペダルの踏み込み量に応
    じて前記原動機回転数を増減制御する第1の原動機回転
    数制御を行ない得る回転数制御手段とを具備する油圧駆
    動車両の原動機回転数制御装置において、前記走行ペダ
    ルの踏み込み量が減少していることを判定する減速判定
    手段と、前記走行ペダルが所定時間以上踏込まれている
    ことを判定する踏込み時間判定手段と、前記原動機回転
    数制御手段は、前記走行ペダルが所定時間以上踏込まれ
    ていないと判定されているときは、前記踏み込み量が減
    少していると判定されると、前記第1の原動機回転数制
    御で原動機回転数を制御し、前記走行ペダルが所定時間
    以上踏込まれていると判定されているときは、前記踏み
    込み量が減少していると判定されると、前記第1の原動
    機回転数制御とは異なる少なくとも時間経過により原動
    機回転数を低減する第2の原動機回転数制御を行なうよ
    うに構成されることを特徴とする油圧駆動車両の原動機
    回転数制御装置。
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