JP2648737B2

JP2648737B2 - 建設機械の動力制御方法

Info

Publication number: JP2648737B2
Application number: JP63115083A
Authority: JP
Inventors: 正明刀納; 栄二前場; 義秀柴野; 正治西本
Original assignee: Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH01285631A

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、一般的に、作業装置作動用動力源として、その
動力の配分、制御が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が
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
プであったり、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が、中形機械以下で、特に、ホィー
ルタイプのものでは自走による回走、作業現場間の移動
が頻繁に要求され、これらを含めた全体の作業能率を向
上させる目的で、その自走速度は毎時数10Kmが要求され
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が必要となるので、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４図の油圧走行式
ホィ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、１は下部走行体で、全車輪７、
高車輪８の含む車軸上に支持され、２はエンジン３、該
エンジン３で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上部旋
回体であり、該上部旋回体は旋回ベアリングを介して下
部走行体に旋回自在に取付けてある。

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が正逆に回転することにより、前車輪７、
後車輪８が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を正逆に、または、中立の停
止位置に切換える前後進レバ23などが配置してある。

そうして、先にも延べた如く、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の吐出圧油で高速走行をなし、また、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グ状態にしておく。

発明が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４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がある毎に、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が、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とが得られ、反面、作業装置の
作動操作中は、その作動に適合する速度となるようエン
ジンのアイドリング状態から中間回転速度、中間出力
と、油圧ポンプの中間吐出油量とが得られ、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
グ状態に自動的に復帰するような動力制御方法を具現せ
んとするものである。

課題を解決するための手段上記課題解決のため、この発明は次の如き手段を講じ
た。すなわち、イ．）エンジンのガバナレバに連結され、該ガバナレバ
と共に回動する第１レバと、該第１レバと連結され、踏
込むと第１レバを介してエンジンが加速する方向へガバ
ナレバを回動させるアクセルペダルと、第１レバ上の１
点に接し、該第１レバを、エンジンが増速する方向にの
み回動させる第２レバと連結され、第２レバを任意の回
動位置に設定できる機能を有するアクセルレバとを設け
るほか、ロ．）選択的に、走行中立，前進，後進の指令信号を発
する前後進指令発信手段からの信号のうち、走行中立時
の信号のみを取出す中立信号検出手段と、ハ．）外部からの信号によりアクセルペダルの踏込作動
範囲を規定値以内に制限するストッパと、ニ．）エンジンで駆動される可変容量形式の油圧ポンプ
の流量制限弁に、外部からの信号により、その油馬力を
低減させる減馬力手段、とを設け、ホ．）上記ストッパと減馬力手段とに、中立信号検出手
段からの信号を導く。

作用アクセルレバをエンジンアイドリング状態に設定し、
前後進指令発信手段を走行中立位置に選定すると、中立
信号検出手段の信号により、ストッパはアクセルペダル
の増込作動範囲を制限するのでエンジンの最高回転速
度、出力は制限されることと、油圧ポンプに設けた減馬
力手段で、その油馬力も低減されることと相まって、油
圧ポンプの吐出油量は、作業装置作動用のアクチュエー
タに適した量の範囲内で、アクセルペダルの踏込量に応
じた油量となる。

走行を開始するため、前後進指令発信手段を前進また
は後進の位置に選択すると、ストッパはアクセルペダル
の踏込作動範囲の制限を解除し、同時に、油圧ポンプの
減馬力手段も作動しなくなるので、アクセルペダルの踏
込量に応じてエンジンは高回転速度、高出力となり、油
圧ポンプは減馬力されない状態で高回転速度で運転さ
れ、高速走行に必要な油圧を吐出する。

以上における何れの場合でも、アクセルペダルを解放
するとエンジンは、アクセルレバで設定されたアイドリ
ング状態に復帰する。

なお、アクセルレバをアイドリング位置以外の位置に
設定すると、その位置に応じて、アクセルレバは第２レ
バ、第１レバを介してガバナレバを回動させるので、エ
ンジンはその回動角度に応じた回転速度を持続するもの
であるが、このときにおいても、前後進指令発信手段が
走行中立位置にあれば、ストッパならびに減馬力手段は
作用するので、アクセルペダルと連動する第１レバ、第
２レバの回動は制限され、従って、アクセルレバの設定
位置も自動的に制限をうける。

実施例この発明の実施例を第１図に基づいて説明すると、４
はエンジン３で駆動され、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
回動すると増速、矢印Ｂ方向に回動すると減速するよう
になっており、ロッド15、第１レバ16、ロッド17、ベル
クランク18、ロッド19を介してアクセルペダル12の可動
側に連結され、該アクセルペダル12を踏込むとガバナレ
バ９は矢印Ａ方向に回動し、エンジン３は高回転速度、
高出力で油圧ポンプ４を駆動する。

10は図示のL,W,T各位置間の所望の位置に設定するこ
とのできるアクセルレバで、第２レバ20とはロッド21を
介して連結し、該第２レバ20上の一点は第１レバ16上の
突起部ａに接する位置に設けられ、アクセルレバ10をＬ
位置から、W,T位置側へ回動させたときのみ第２レバ20
は突起部ａ、第１レバ16、ロッド15を介してガバナレバ
９を矢印Ａ方向に回動させる一方、アクセルペダル12が
踏込まれていない限り、アクセルレバ10をＴまたはＷ位
置からＬ位置方向に回動させると、ガバナレバ９の矢印
Ｂ方向への復帰力により、第１レバ16は突起部ａととも
に第２レバ20に追随して回動し、ガバナレバ９はアクセ
ルレバ10の設定位置まで回動するようになっている。な
お、図のアクセルレバ10のL,W,T位置は、それぞれ、エ
ンジン３の回転速度が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
の操作位置を示すのであるが、このことを第２図のエン
ジンの回転速度Ｎとそのときの出力との関係を示す線図
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10はＬ位
置のとき、エンジン３の回転速度はN₀なる、いわゆる、
アイドリング状態でエンジン騒音は低い。アクセルレバ
10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、回転速度N₁、出力
PS₁となり、これに結合した油圧ポンプ４はこの回転速
度N₁に比例して駆動され、吐出圧油の量もこの回転速度
N₁とともに増量する。更に、アクセルレバ10をＴ位置ま
で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の吐出油量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ｂと、減馬力手段を構成する
ｃなる受信部とを有しており、ｂは吐出圧力に反比例し
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、ｃは外部からの信号を受
け、吐出圧力には関係なく、１回転当りの容積を所定値
まで減ず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
係を示す線図で説明すると、受信部ｂに作用する吐出圧
力Ｐが図のＯからP₂の間は油圧ポンプ４の容積最大のqm
であるが、吐出圧力がPmに近づくに従い容積はqmからg₂
になり、各圧力Ｐに対する容積ｑはＰ・ｑの相乗積が一
定とな点線Ｃで示す等馬力曲線上の値となるようにして
あり、実用の油圧ポンプでは、この等馬力曲線Ｃに沿っ
た折線Ｄの状態で運転される。

また、受信部ｃに信号が作用すると、同一吐出圧力Ｐ
のもとにおいても、折線Ｄ上の容積ｑ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る。例えば、図の
吐出圧力がP₂のとき折線Ｄ上の容積はqmであるのに対
し、折線Ｇ上の容積はq₃と減少する。従って、第３図の
等馬力曲線ＣおよびＥ上の各条件で油圧ポンプ４を回転
速度Ｎで運転したときの油馬力が、それぞれ、第２図の
PS₁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、円滑に駆動されることとな
る。

また、13はアクセルペダル12の作動に連動する走行リ
モコン弁と称される走行指令発信手段、14はアクセルペ
ダル12の踏込作動範囲を制限するストッパであるが、通
常はアクセルペダル12の作動により、ロッド19、ベルク
ランク18、ロッド17、第１レバ16、ロッド15を介してガ
バナレバ９を、エンジン３の負荷状態回転速度がN₂にな
る迄回転させる踏込量に対して何等干渉することはない
が、ストッパ14の受信部に信号が入力されると、該スト
ッパ14はアクセルペダル12またはこれに連動する部材の
作動範囲を、エンジンの負荷状態回転速度がN₁を越えな
い制限をする。11は走行中立、前進、後進を選択的に指
令をする前後進指令発信手段で、そのレバー位置が図示
のO,F,Rのとき、それぞれ、停止、前進，後進の指令信
号を発し、26は前後進指令発信手段からの信号をうけ、
走行中立、すなわち、そのレバーがＯ位置のときに信号
を出力する中立信号検出手段であり、前述のアクセルレ
バ10、前後進指令発信手段11、アクセルペダル12などの
操作手段はすべて運転室内の操作し易い位置に設けてあ
る。

なお、30は油圧ポンプ４と共に駆動されるパイロット
ポンプで、各種機器の操作系、信号などの油圧源となる
ものであり、27,28は中立信号検出手段から、それぞ
れ、ストッパ14、減馬力手段の受信部ｃに至る信号回路
である。

以上の構成からなるこの発信の制御方法の作動につい
て説明する。

機械を定置してエンジン３を或る所望の回転速度の下
で作業装置を作動させるときは、従来の技術におけると
同様、アクセルレバ10を任意の位置まで回動すればよい
のであるが、このとき、前後進指令発信手段11のレバー
位置は走行中立のＯ位置にあるので、中立位置検出手段
26からの信号は、信号回路27,28を通り、ストッパ14お
よび受信部ｃに作用して、アクセルペダル12の踏込作動
範囲を制限し、油圧ポンプ４の容積を減少させるため、
第１レバ16、その上の突起部ａ、第２レバ20も制限され
た範囲内の作動のみが許されることとなるので、アクセ
ルレバ10も図示のＬ位置とＷ位置の範囲内での設定のみ
可能で、エンジン３は第２図の回転速度N₁、出力PS₁、
または、それ以下となり、一方、油圧ポンプ４は第３図
の折線Ｇ上で、回転速度はN₁またはそれ以下の回転速度
に比例して駆動されることと相まって、作業装置作動用
のアクチュエータに許容される油量が効率よく油圧ポン
プ４から得られる。

また、作業装置の作動速度に緩急変化が要求されると
き、間欠作業のときは、アクセルレバ10はＬ位置でエン
ジン３の回転速度をアイドリング状態であるN₀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
レバを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N₀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の回動範囲はストッパ14により制
限され、エンジン３の負荷時回転速度はN₁を越えること
はなく、油圧ポンプ４は等馬力曲線Ｅを越えることもな
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は高速回転速度、高出力とならなければなら
ない。このときは、前後進指令発信手段11のレバーはＦ
またはＲ位置にあって、中立信号検出手段26からストッ
パ14、流量調整弁31の減馬力手段を構成する受信部ｃに
信号が作用しないので、アクセルペダル12の作動は制限
を受けることなく、最大の踏込量のときエンジン３は第
２図の負荷時回転速度N₂、出力PS₂となり、油圧ポンプ
４は第３図の折線Ｄに沿って運転されることとなり、ア
クセルペダル12の作動と同時に走行指令発信手段も作用
し、高い油馬力の下で高速走行が可能となるほか、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がなく、定速走
行が安全であるときは、アクセルレバ10を所望の位置に
設定して走行することも可能である。

以上の実施例における信号媒体は、パイロットポンプ
30の吐出圧油であるが、これに限定するものではなく、
この他に、空気圧、電気または機械リンク式およびそれ
らの組合わせによることができるのは云うまでもない。

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と出力を制御する
以外に、作業装置の作動速度ならびに走行速度をアクセ
ルペダルにより緩急自在に調整し、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、出力ならびに油圧ポンプの容積
が何れも高速走行時に比して減少して作業装置作動に適
した油量を越えることがないよう、ストッパはアクセル
ペダル、アクセルレバの作動範囲を制限し、減馬力手段
は油圧ポンプの吐出油量を制限する。また、走行時にお
いては自動的に上記ストッパと減馬力手段の作用が解除
され、エンジンの最大能力の下で高速走行を可能ならし
める。

従って、作業、走行への移行の都度、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煩雑
さはなく、アクセルペダルの操作のみで所望の作業速
度、走行速度が、それぞれ安全で高効率の範囲で得ら
れ、運転者の疲労も、それだけ少なく作業能率は向上
し、また、間欠的な作業等において作業装置の作動を中
断したり、一時停車するときなどでは、アクセルペダル
を解放すれ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、騒音も少なくてすむ。

【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の模式
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、第３図は油圧ポンプの特性を示す線図、第４図は
油圧走行式ホィールタイプ油圧ショベルにおける動力制
御装置の１例を示す側面図である。９……ガバナレバ 10……アクセルレバ 11……前後進指令発信手段 12……アクセルペダル 13……走行指令発信手段 14……ストッパ 26……中立信号検出手段 31……流量制限弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−233430（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−139539（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンで駆動される可変容積形式の油圧
ポンプの吐出圧油をアクチュエータに供給して作業装置
の作動ならびに高速走行をする建設機械において、エン
ジンの回転速度を制御するアクセルペダルと、該アクセ
ルペダルまたはアクセルペダルと連動する部材がエンジ
ンの回転速度を増大させる作動の範囲を、外部からの信
号により制限するストッパと、走行中立、前進、後進の
選択をする前後進指令発信手段と、該前後進指令発信手
段からの信号のうち、走行中立時の信号のみを取出す中
立信号検出手段と、前記油圧ポンプの吐出圧油の油馬力
を低減させる減馬力手段とを設けてなり、上記中立信号
検出手段の信号でストッパおよび減馬力手段を作動させ
る如くした建設機械の動力制御方法。