JP2805477B2 - 建設機械の動力制御方法及び装置 - Google Patents

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、大型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
から極く低速度であるが、中形機械以外で、特に、ホイ
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10粁が要求さ
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、
このよう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、こ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、行なっている。

この種の建設機械の１例として、第３図の油圧走行式
ホイ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、前車輪７、
後車輪８を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
アクセルレバ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、先にも述べた如く、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から得られるようにし、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、運転車は、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
機械に習熟すると仕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
間歇的な作業をもこなしてゆく傾向となり、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制御し、しかも、走行時
においてはその踏込量に応じて、アイドリング状態から
高速走行に必要な高速回転、高出力域まで、また、作業
操作中はアクセルペダルの踏込量に応じてアイドリング
状態から作業装置作動に適した中間回転速度、中間出力
域まで加減ができ、何れの場合もアクセルペダルを開放
するとエンジンはアイドリング状態に復帰するような動
力制御方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 作業装置の作動動力と走行動力とを１台のエンジンか
ら取出す形式の高速走行建設機械において、前後進指令
発信手段の走行中立状態を検出する工程と、前記エンジ
ンの回転速度を任意設定するアクセルレバの操作状態を
検出する工程と、操作量に応じて前記エンジンの回転数
を随時変更するアクセルペダルの操作状態を検出する工
程と、走行が中立状態でないことが検出されたとき、前
記アクセルレバ或いはアクセルペダルの操作量に対応し
て制御される前記エンジンの回転速度の設定最大回転速
度を最大回転速度に設定する工程と、走行が中立状態で
あることが検出されたとき、前記設定最大回転速度を前
記最大回転速度より低速な中間回転速度に設定する工程
とを有する制御方法とした。或いはまた、作業装置の作
動動力と走行動力とを１台のエンジンから取出す形式の
高速走行建設機械において、前後進指令発信手段の走行
中立状態を検出する中立信号検出手段と、前記エンジン
の回転速度を任意設定するアクセルレバの操作状態を検
出するアクセルレバ検出手段と、操作量に応じて前記エ
ンジンの回転数を随時変更するアクセルペダルの操作状
態を検出するアクセルペダル検出手段と、前記中立信号
検出手段，アクセルレバ検出手段及びアクセルペダル検
出手段からのそれぞれの信号が入力されるコントローラ
と、前記コントローラからの出力信号によりエンジンの
回転速度を制御するガバナレバを回動させるアクチュエ
ータとを有し、前記コントローラは、前記アクセルレバ
検出手段及びアクセルペダル検出手段からの信号に基づ
いてエンジンの回転速度を制御するとともに、前記中立
信号検出手段の信号により前記エンジンの回転数の最大
回転速度を制限する出力信号を、前記アクチュエータに
対して出力するようにした。

作 用 本願発明によれば、機械を定置して作業装置を作動さ
せるときには、エンジンの負荷時回転速度、出力は作業
装置作動に適した値以上にならないよう、エンジンの最
大回転速度が中間回転速度に制限され、走行時にはこの
制限が解除されて負荷時回転速度、出力ともに最大とな
る操作ができ、高速走行を可能とする。より具体的に本
願発明の装置構成に基づいて述べると、前後進指令発信
手段を走行中立位置に設定しておいて、アクセルレバま
たはアクセルペダルをエンジンアイドリング状態位置か
ら最大回転速度位置まで作動させてゆくと、その作動角
度に比例してコントローラの出力信号はエンジンの回転
速度を上昇させるべくアクチュエータに作用するが、中
立信号検出手段からの信号が同時にコントローラに入力
されているので、該コントローラの出力は所定値以上に
はならない。従って、アクチュエータはガバナレバの回
動角度を最大となし得ず、エンジンは中間回転速度、中
間出力でもって運転を続け、これに接続された油圧ポン
プは、作業装置作動用アクチュエータの作動に適した吐
出油量の範囲内で、アクセルレバの設定位置、アクセル
ペダルの踏込量に応じた油量を吐出する。

走行を開始するべく前後進指令発信手段を前進または
後進に選定すると、コントローラは、中立信号検出手段
から信号が入力されないので何ら制限を受けることな
く、アクセルレバ検出手段またはアクセルペダル検出手
段からの信号に比例した出力信号をアクチュエータに作
用させる結果、エンジンは最高回転速度、最高出力を発
揮し得ることとなり、高速走行に必要な動力または圧油
が得られる。

以上何れの場合においても、アクセルレバをアイドリ
ング位置に設定し、アクセルペダルでエンジンの制御を
する場合、アクセルペダルを開放するとエンジンはアイ
ドリング状態に復帰し、アクセルレバをアイドリング位
置以外の位置に設定しておくと、アクセルペダルを開放
したとき、エンジンはアクセルレバの設定位置に応じた
回転速度で運転を続ける。

実施例 この発明の実施例を第１図に基づいて説明する。図に
おいて、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方向に回動するにつれ最大回転速度、最大出力とな
る迄増速し、矢印Ｂ方向に回動するとアイドリング状態
まで減速するようになっており、アクチュエータ17によ
り回動される。

10は図示のL,W,T各位置間の所望の位置に設定し、そ
の位置を保持することのできるアクセルレバで、その設
定位置に連動して、ポテンショメータなどから構成され
るアクセルレバ検出手段14を作動させ、該アクセルレバ
検出手段14はアクセルレバ10の作動角度に応じた信号を
出力する。11は走行中立、前進、後進を選択的に指令す
る前後進指令発信手段で、その位置が図示のＯ位置では
走行中立で機体は停止、Ｆ位置では前進走行、Ｒ位置で
は後進走行の指令信号を発信する。13は上記前後進指令
発信手段11の信号を受け、走行中立、すなわち、Ｏ位置
のときのみ信号を出力する中立信号検出手段であり、12
は自動復帰式となったアクセルペダルで、これに連動
し、ポテンショメータなどで構成されるアクセルペダル
検出手段15は、アクセルペダル12の踏込作動角度に応じ
た信号を出力する。また、16はコントローラであり、信
号回路18,19,20を介して、それぞれ、中立信号検出手段
13、アクセルレバ検出手段14、アクセルペダル検出手段
15の信号を受け、アクセルレバ検出手段14、アクセルペ
ダル検出手段15の大きい側の信号、すなわち、アクセル
レバ10、アクセルペダル12の何れか大きい作動角度に比
例し、中立信号検出手段13の信号が入力されると上限を
制限される信号を、信号回路21を介してアクチュエータ
17に供給するものであり、該アクチュエータ17はコント
ローラ16の出力信号に比例して、ガバナレバ９を回動さ
せる。

なお、アクセルレバ10の回動位置を示すL,W,Tの各位
置は、それぞれ、アクセルレバ10を単独に作動させたと
き、アクセルレバ検出手段14の信号がコントローラ16、
アクチュエータ17、ガバナレバ９の作用により、エンジ
ン回転速度が、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
位置を示しており、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Psの関係を示す線図により説明
する。

アクセルペダル12は開放状態、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P
s₁となり、これに結合した油圧ポンプ４は、その回転速
度に比例して回転し、作業装置作動用に適した量の圧油
を吐出する。更にアクセルレバ10をＴ位置まで回動させ
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、高出力で油圧ポンプ４を駆動
し、更に大量の圧油を吐出させ、高速走行に必要な圧油
が走行用油圧モータ５に供給されうるようになる。一
方、この状態で中立信号検出手段13からコントローラ16
に信号が入力すると、コントローラ16の出力信号は、そ
の上限が制限され、エンジン３の回転速度はN₁,出力Ps₁
または、それ以上にならない。

なお、上述のアクセルレバ10、前後進指令発信手段1
1、アクセルペダル12その他の操作装置は、すべて運転
室内の操作し易い位置に設けてある。

以上の構成からなるこの発明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、従来技術におけると同
様、アクセルレバ10を任意の位置に設定すればよいので
あるが、このとき、前後進指令発信手段11は走行中立の
Ｏ位置にあるので、中立信号発信手段13の信号はコント
ローラ16に作用するので、アクセルレバ10が、たとえ、
Ｗ位置を越えて設定されても、コントローラ16からアク
チュエータ17に入力する信号はエンジン３を第２図の回
転速度N₁,出力Ps₁またはそれ以下の運転状態にさせる。
従って、油圧ポンプ４の吐出油量は作業装置の作動に許
容される安全で適した範囲の圧油となる。

また、作業装置の作動速度に緩急変化が要求されると
き、間歇作業のときは、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、間歇作業
における作業待の時には、アクセルペダル12から足を離
し開放するとエンジン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の踏込作動角度に比例して、エン
ジン３の回転速度はN₀から負荷時回転速度N₁へと上昇す
るが、踏込作動角度の如何にかかわらずN₁を越えること
はない。

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は高回転速度、高出力とならねばならない
が、このときは、前後進指令発信手段11はＦまたはＲ位
置にあり、中立信号発信手段13はコントローラ16に信号
を入力しないので、アクセルペダル12の踏込作動角度に
応じた信号がアクセルペダル検出手段15からコントロー
ラ16に入力され、最大踏込作動角度のときエンジン３は
負荷時回転速度N₂,出力Ps₂となり、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
加減することができる。また、車速を変動させる必要が
なく、定速走行で安全なときは、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。

以上の実施例においてはエンジンにより駆動される油
圧ポンプの吐出圧油で作業装置用のアクチュエータ、走
行用のアクチュエータを作動させる形式の全油圧式建設
機械の例について説明したが、この他に、この発明は、
走行動力としてエンジンの回転力を前車輪、後車輪に伝
達して走行する形式の機械であっても、この発明を適用
することは容易である。

発明の効果 この発明の建設機械の動力制御方法及び装置にでは、
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、出力は作業装置作動に適した値
以上にならないよう、エンジンの最大回転速度が中間回
転速度に制限され、走行時にはこの制限が解除され、負
荷時回転速度、出力ともに最大となる操作ができ高速走
行を可能ならしめている。従って、作業、走行の都度、
また作業速度、走行速度の緩急の都度アクセルレバを操
作することなく、アクセルペダルの操作のみで所望の作
業装置を作動速度、走行速度が、それぞれ安全な範囲で
得られ、運転者の疲労も、それだけ少なく作業能率は向
上する。

【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図は油圧走行式ホイールタイプ油圧ショベル
における従来の動力制御装置の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……中立信号検出手段 14……アクセルレバ検出手段 15……アクセルペダル検出手段 16……コントローラ 17……アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 宮崎 侑久 (56)参考文献 特開 昭61−72840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−149544（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−156136（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−47339（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−34338（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 11/10 F02D 29/04 F02D 41/04 E02F 9/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業装置の作動動力と走行動力とを１台の
   エンジンから取出す形式の高速走行建設機械において、
   前後進指令発信手段の走行中立状態を検出する工程と、
   前記エンジンの回転速度を任意設定するアクセルレバの
   操作状態を検出する工程と、操作量に応じて前記エンジ
   ンの回転数を随時変更するアクセルペダルの操作状態を
   検出する工程と、走行が中立状態でないことが検出され
   たとき、前記アクセルレバ或いはアクセルペダルの操作
   量に対応して制御される前記エンジンの回転速度の設定
   最大回転速度を最大回転速度に設定する工程と、走行が
   中立状態であることが検出されたとき、前記設定最大回
   転速度を前記最大回転速度より低速な中間回転速度に設
   定する工程とを有することを特徴とする建設機械の動力
   制御方法。
2. 【請求項２】作業装置の作動動力と走行動力とを１台の
   エンジンから取出す形式の高速走行建設機械において、
   前後進指令発信手段の走行中立状態を検出する中立信号
   検出手段と、前記エンジンの回転速度を任意設定するア
   クセルレバの操作状態を検出するアクセルレバ検出手段
   と、操作量に応じて前記エンジンの回転数を随時変更す
   るアクセルペダルの操作状態を検出するアクセルペダル
   検出手段と、前記中立信号検出手段，アクセルレバ検出
   手段及びアクセルペダル検出手段からのそれぞれの信号
   が入力されるコントローラと、前記コントローラからの
   出力信号によりエンジンの回転速度を制御するガバナレ
   バを回動させるアクチュエータとを有し、前記コントロ
   ーラは、前記アクセルレバ検出手段及びアクセルペダル
   検出手段からの信号に基づいてエンジンの回転速度を制
   御するとともに、前記中立信号検出手段の信号により前
   記エンジンの回転数の最大回転速度を制限する出力信号
   を、前記アクチュエータに対して出力するようにしたこ
   とを特徴とする建設機械の動力制御装置。