JP4015445B2 - ホイール式建設機械の操作制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はホイールローダ等のホイール式建設機械の操作制御装置に係わり、特に、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置と電動機により駆動する走行装置とを備えたホイール式建設機械の操作制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホイールローダ等のホイール式建設機械の走行装置としては、例えば特開平6−58412号公報に記載されているような油圧駆動方式が実用化されている。この走行装置は、可変容量型油圧ポンプと可変容量型油圧モータを一対の主管路により閉回路接続し、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油により可変容量型油圧モータを駆動し、可変容量型油圧モータの駆動により車輪を駆動し走行動作させるものである。可変容量型油圧ポンプの動力源はエンジンであり、アクセルペダルの操作量を増大させるとエンジン回転数が増大し、可変容量型油圧ポンプの吐出流量が増大するため、可変容量型油圧モータの回転数も増大し、走行速度が速くなる。アクセルペダルの操作量を減少させるとエンジン回転数は減少し、可変容量型油圧ポンプの吐出流量が減少するため、可変容量型油圧モータの回転数も減少し、走行速度が遅くなる。
【0003】
また、実際の製品では、走行装置の操作指示手段として、上記のアクセルペダルに加え、アクセルペダルと共に車体の車速変化を指示するインチングペダルと、車体の前・後進動作の切り換えを指示する前後進切り換えレバーと、車体の制動を指示するブレーキペダルとを備えている。
【0004】
インチングペダルは上記可変容量型油圧ポンプの傾転シリンダを駆動する油圧回路と上記ブレーキペダルとに連係しており、インチングペダルを操作すると、その操作量に応じて可変容量型油圧ポンプ5の吐出容量を減らし、これにより可変容量型油圧ポンプの吐出流量を減少させ、可変容量型油圧モータの回転数を減少させ、走行速度を遅くする。インチングペダル75をある程度の操作量以上操作するとブレーキバルブが作動し、その操作量に応じてブレーキシリンダが作動し車輪にブレーキをかけ、車体を停止させる。
【0005】
また、ホイールローダ等のホイール式建設機械は油圧シリンダにより油圧駆動されるフロント作業装置を備え、油圧シリンダの油圧源である油圧ポンプは上記走行装置の可変容量型油圧ポンプとともにエンジンにより回転駆動される。フロント作業装置の操作指示手段としては操作レバーが設けられている。また、アクセルペダルは、上記のようにエンジン回転数を制御するので、アクセルペダルを操作するとエンジンに接続されたフロント作業装置の油圧シリンダを駆動する油圧ポンプの回転数も制御され、ポンプ吐出量が増大しフロント作業装置の速度を変化させる。即ち、アクセルペダルはフロント作業装置の操作指示手段としての役割も持つ。
【0006】
以上のように構成した従来のホイール式建設機械の操作例として、例えばダンプ積み込み作業では、フロント作業装置の速度を落とさないようにアクセルペダルを踏み込み、エンジンを高速回転させたままインチングペダルを踏み、可変容量型油圧ポンプの吐出流量を減少させ油圧モータの回転数を減少させることによって、車速を低速にしながらダンプヘ接近させる。そして、操作レバーを操作し、フロント作業装置を駆動させる。
【0007】
一方、ホイール式建設機械の走行装置としては、特開平11−158937号公報に記載のような電動駆動方式も検討されている。この走行装置は、エンジンの駆動によって発電機と油圧ポンプが駆動され、走行については発電機によって発電した電力により電動モータが駆動され、この電動モータの駆動により車体を走行駆動させる方式である。
【0008】
また、このような駆動方式において用いる電動モータは、通常、交流式の電動モータであるため、インバータを必要とする。また、無走行時等の軽負荷時に余った電力を蓄え、走行時等の重負荷時に利用するため電力を蓄えるバッテリも必要となる。
【0009】
図12はそのような電動駆動システムを模式化して示すものである。
【0010】
図12において、エンジン201の駆動により発電機202が駆動され、電力を発生する。発電機202により発生した電力は、インバータ/コンバータ221によりバッテリ222に蓄えられる制御とバッテリ222の電力により電動モータ220を駆動させる制御が行われ、電動モータ220が駆動される。この電動モータ220の駆動により車輪204が駆動し、車体が前・後進動作する。
【0011】
以上の構成からなる電動モータによる駆動方式では、車両減速時において、電動モータ220を発電機として作動させ、車両減速時の運動エネルギーを電力として回収し、インバータ/コンバータ221によりバッテリ222に蓄える。回収した電力は、走行駆動時に電動モータ220を騒動させるために使用される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。
【0013】
特開平6−58412号公報に記載されているような油圧駆動方式の走行装置を備えたホイール式建設機械では、車両減速時はその運動エネルギーをエンジン回転をアシストするという形で回収することができる。しかし、通常走行時には、車両減速時のエネルギーを利用することはできず、十分な省エネルギー効果を発揮することはできない。
【0014】
特開平11−158937号公報に記載の電動式の走行装置にバッテリを搭載して図12に示すシステムに構成した場合は、車両減速時の運動エネルギーを電力として回収し、通常走行時或いは走行・作業時にその回収したエネルギーを利用することが可能である。しかし、特開平11−158937号公報では、走行装置と作業装置の操作制御方式については検討されていない。
【0015】
ここで、ホイール式建設機械は公道を走ることも想定されるため、乗用車の操作感に近くするには、アクセルペダルの操作量に応じて車速を調整することが望ましい。図12に示す走行装置の電動駆動システムでは、エンジン201の回転数と走行駆動とは直接的に係わらず、走行駆動は電動モータ220によりなされる。このため、図12に示す走行装置の電動駆動システムにアクセルペダルを連係させる場合、アクセルペダルはインバータ/コンバータ221を介して電動モータ220を駆動するものとなる。従って、図12に示すエンジン1をフロント作業装置の油圧シリンダを駆動する油圧ポンプに連結したとしても、アクセルペダルを踏んだときにエンジン回転数は変化しないためフロント作業装置の速度も変化せず、アクセルペダルはフロント作業装置の操作指示手段としての役割を果たさない。また、その結果、油圧駆動方式の走行装置の上述した操作例のように、アクセルペダルとインチングペダルの両方を踏み込み、車体の速度を上げずにフロント作業装置の速度だけを上げるという操作を行うことができない。
【0016】
本発明の第1の目的は、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置と電動機により駆動する走行装置とを備えたもので、従来の作業装置と走行装置を共に油圧駆動とするホイール式建設機械と同等の操作を可能とするホイール式建設機械の操作制御装置を提供することである。
【0017】
本発明の第2の目的は、更に、走行駆動のみの動作時には、エンジンの無駄な回転を抑え、エンジンの燃料消費を低減させることが可能なホイール式建設機械用の操作制御装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、車体にエンジンと油圧ポンプとを備え、かつ走行装置と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置とを備え、前記走行装置と作業装置の操作指示手段として、車体の車速変化を指示するアクセルペダル及びインチングペダルと前記作業装置の動作を指示する操作レバーとを備えたホイール式建設機械の操作制御装置において、前記油圧ポンプを駆動する前記エンジンの動力により駆動される発電装置と、前記発電装置より発生した電力を蓄えるバッテリと、前記走行装置に設けられ、前記発電装置より発生した電力と前記バッテリの電力のいずれかにより駆動され、車輪を駆動する電動機と、前記アクセルペダルの操作量と前記操作レバーの操作量と前記バッテリの蓄電状況とに応じて前記エンジンの回転数を増減させるエンジン回転数制御手段と、前記アクセルペダルの操作量と前記インチングペダルの操作量により前記電動機の回転数を増減させ、車体の車速を制御する走行制御手段とを備え、前記エンジン回転数制御手段は、前記操作レバーの操作量があるときには、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって前記エンジンの回転数を増大させ、前記操作レバーの操作量がないときには、前記アクセルペダルの操作量と前記エンジンの回転数とを連動させずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させ、前記走行制御手段は、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって車体の車速を増やすよう前記電動機の回転数を制御するとともに、前記インチングペダルの操作量が増大するにしたがって車速を減らすよう前記電動機の回転数を制御するものとする。
【0019】
これにより、アクセルペダルの操作量に応じて、作業装置の速度と車体の速度を増減できると共に、作業装置と走行装置の複合動作時にアクセルペダルとインチングペダルの操作量により、作業装置の速度を確保しつつ、車体の速度を抑えることができ、作業装置と走行装置が共に圧油により駆動する従来のホイール式建設機械と同等の操作が可能となる。
【0021】
また、作業装置が駆動されておらず、走行装置のみの動作時には、アクセルペダルの操作量はエンジンの回転数と連動せずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させるため、エンジンの無駄な回転を抑え、エンジンの燃料消費を低減させることができる。
【0022】
(2)上記目的を達成するために、車体にエンジンと油圧ポンプとを備え、かつ走行装置と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置とを備え、前記走行装置と作業装置の操作指示手段として、車体の車速変化を指示するアクセルペダル及びインチングペダルと前記作業装置の動作を指示する操作レバーとを備えたホイール式建設機械の操作制御装置において、前記油圧ポンプを駆動する前記エンジンの動力により駆動される発電装置と、前記発電装置より発生した電力を蓄えるバッテリと、前記走行装置に設けられ、前記発電装置より発生した電力と前記バッテリの電力のいずれかにより駆動され、車輪を駆動する電動機と、車体の駆動選択として、作業モードと走行モードのいずれかを選択するモード切換スイッチと、前記アクセルペダルの操作量と前記モード切換スイッチの選択と前記バッテリの蓄電状況とに応じて前記エンジンの回転数を増減させるエンジン回転数制御手段と、前記アクセルペダルの操作量と前記インチングペダルの操作量により前記電動機の回転数を増減させ、車体の車速を制御する走行制御手段とを備え、前記エンジン回転数制御手段は、前記モード切換スイッチの選択が作業モードのときには、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがってエンジンの回転数を増大させ、前記モード切換スイッチの選択が走行モードのときには、前記アクセルペダルの操作量と前記エンジンの回転数とを連動させずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させ、前記走行制御手段は、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって車体の車速を増やすよう前記電動機の回転数を制御するとともに、前記インチングペダルの操作量が増大するにしたがって車速を減らすよう前記電動機の回転数を制御するものとする。
【0023】
これにより、モード切換スイッチが作業モードを選択したときは、アクセルペダルの操作量に応じて作業装置の速度と車体の速度を増減できると共に、作業装置と走行装置の複合動作時にアクセルペダルとインチングペダルの操作量により、作業装置の速度を確保しつつ、車体の速度を抑えることができ、作業装置と走行装置が共に圧油により駆動する従来のホイール式建設機械と同等の操作が可能となる。また、モード切換スイッチが走行モードを選択したときは、アクセルペダルの操作量はエンジンの回転数と連動せずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させるため、エンジンの無駄な回転を抑え、エンジンの燃料消費を低減させることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0025】
まず、本発明の基本構成を図1〜図5により説明する。
【0026】
図1において、1は原動機、例えばディーゼルエンジン(以下単にエンジンという)であり、燃料噴射量制御装置10を備え、燃料噴射量を制御することによりエンジン回転数が制御される。エンジン1は軸11により発電機2とフロント・ステアリング用油圧ポンプ3とブレーキ用油圧ポンプ4に連結され、軸11によりエンジン1の動力がこれら発電機2及び油圧ポンプ3,4に伝達され、それらを駆動する。
【0027】
発電機2はインバータ/コンバータ21を介して電動モータ20及びバッテリ22に接続され、発電機2が駆動されることにより発生した電力は、インバータ/コンバータ21を介してバッテリ22に蓄えられるとともに、発電機2により発生した電力又はバッテリ22の電力により走行装置99の電動モータ20を駆動する。電動モータ20が駆動されると車輪104が駆動され、ホイール式建設機械の車体が前・後進動作する。発電機2により発生した電力をバッテリ22に蓄えるか、その電力で電動モータ20を駆動するかの制御の切り換えはインバータ/コンバータ21により行う。
【0028】
油圧ポンプ3から吐出された圧油は、方向・流量切換弁30,32,34を介しフロント作業装置107(図6参照)のアームシリンダ31、バケットシリンダ33及び操舵装置のステアリングシリンダ35にそれぞれ供給され、それらを駆動する。
【0029】
油圧ポンプ4から吐出された圧油は、流量切換弁(ブレーキバルブ)42を介しブレーキ装置40に導かれ、流量切換弁42の切り換え量に応じて車輪104にブレーキをかけ、車体を停止させる。
【0030】
本基本構成に係わる操作制御装置は以上のようなホイール式建設機械に備えられるものであり、走行装置99及びフロント作業装置107の操作指示手段として、アクセルペダル70、ステアリングハンドル71、フロント操作レバー72、ブレーキペダル73、前後進切り換えレバー74、インチングペダル75が設けられている。
【0031】
ステアリングハンドル71はステアリングを切るためのものであり、その操作量に応じて方向・流量切換弁34の切り換え量(開度)を変化させ、その切り換え量に応じてステアリングシリンダ35を駆動させる。
【0032】
フロント操作レバー72はフロント作業装置107の動作を指示するためのものであり、その操作量に応じて方向・流量切換弁30,32の切り換え量(開度)を変化させ、その切り換え量に応じてアームシリンダ31、バケットシリンダ33を駆動させる。
【0033】
前後進切り換えレバー74は車体の前・後進動作の切り換えを指示するためのものであり、N位置(中立)、F位置(前進)、R位置(後進)の三位置に切り換え可能であり、その操作信号はコントローラ7に伝達される。コントローラ7は、その切換位置に対応する操作信号に応じて、インバータ/コンバータ21に電動モータ20の回転方向を切り換える信号を伝達し、車輪104の駆動方向を切り換え、車体を前・後進動作させる。
【0034】
アクセルペダル70はフロント作業装置107の速度変化と走行装置99の速度変化を指示するためのものであり、その操作信号はコントローラ7に伝達される。コントローラ7は、フロント作業装置107の速度制御に関し、その操作量(開度)に応じた燃料噴射指令を燃料噴射量制御装置10に出力し、エンジン1の回転数を変化させる。
【0035】
図2にアクセルペダル70の操作量(開度)とエンジン1の回転数との関係を示す。アクセルペダル70の操作量を増大させると、エンジン1の回転数は増大し、アクセルペダル70の操作量を減少させると、エンジン1の回転数は減少するように両者の関係は設定されている。Nminはエンジン1の最低回転数である。コントローラ7の記憶装置には、このようなアクセルペダル70の操作量(開度)とエンジン1の回転数との関係が記憶されており、この関係に基づいてエンジン1の目標回転数を演算し、対応する燃料噴射指令を燃料噴射量制御装置10に出力する。
【0036】
また、コントローラ7は、走行装置99の速度制御に関し、アクセルペダル70の操作量に応じた速度となるよう走行装置99を制御する(後述)。
【0037】
ブレーキペダル73は車体の制動を行うためのものであり、その操作信号はコントローラ7に伝達される。コントローラ7は、その操作量に応じた駆動信号を流量切換弁(ブレーキバルブ)42に出力し、流量切換弁42の開度を変化させる。
【0038】
図3にブレーキペダル73の操作量(開度)と流量切換弁42の開度との関係を示す。ブレーキペダル73の操作量を増大させると流量切換弁42の開度は増大し、ブレーキペダル73の操作量を減少させると流量切換弁42の開度は減少するよう両者の関係が設定されている。流量切換弁42の開度が増大するとブレーキ装置40に供給される圧油の流量が増大し、車輪104にかかるブレーキ力を増加させ、車体を停止させる。コントローラ7の記憶装置には、このようなブレーキペダル73の操作量(開度)と流量切換弁42の開度との関係が記憶されており、この関係に基づいて流量切換弁42の目標開度を演算し、対応する駆動信号を流量切換弁42に出力する。
【0039】
インチングペダル75は、アクセルペダル70の別手段として車体の速度変化を指示するものであり、その操作信号はコントローラ7に伝達される。コントローラ7は、その操作量に応じた駆動信号を流量切換弁(ブレーキバルブ)42に出力し、流量切換弁42の開度を変化させるとともに、その操作量に応じた電動モータ20の回転指令を演算し、アクセルペダル70の操作量に応じて演算した電動モータ20の回転指令と組み合わせ、その回転指令をインバータ/コンバータ21に出力し、電動モータ20の回転速度を制御する。
【0040】
図4にインチングペダル75の操作量(開度)と流量切換弁42の開度との関係を示す。インチングペダル75の操作量をある値Io以上増大させると、流量切換弁42の開度は増大し、インチングペダル75の操作量を減少させると流量切換弁42の開度は減少するように両者の関係は設定されている。流量切換弁42の開度が増大するとブレーキ装置40に供給される圧油の流量が増大し、車輪104にかかるブレーキ力を増加させ、車体を停止させる。コントローラ7の記憶装置には、このようなインチングペダル75の操作量(開度)と流量切換弁42の開度との関係が記憶されており、この関係に基づいて流量切換弁42の目標開度を演算し、対応する駆動信号を流量切換弁42に出力する。
【0041】
図5にアクセルペダル70の操作量とインチングペダル75の操作量とに基づき電動モータ20の回転指令を生成するコントローラ7の処理機能を示す。
【0042】
図5において、コントローラ7は、第1回転指令演算部7aと、第2回転指令演算部7bと、合成部7cの各機能を有している。
【0043】
第1回転指令演算部7aは、コントローラ7の記憶装置に記憶されたアクセルペダル70の操作量と電動モータ20の回転指令との関係に基づき、アクセルペダル70の操作量に応じた電動モータ20の回転指令を演算し、合成部7cに出力する。アクセルペダル70の操作量と電動モータ20の回転指令との関係はアクセルペダル70の操作量を増大させると回転指令が増大し、アクセルペダル70の操作量を減少させると回転指令を減少させるように設定されている。
【0044】
第2回転指令演算部7bは、コントローラ7の記憶装置に記憶されたインチングペダル75の操作量と電動モータ20の回転指令との関係に基づき、インチングペダル75の操作量に応じた電動モータ20の回転指令を演算し、合成部7cに出力する。インチングペダル75の操作量と電動モータ20の回転指令との関係はインチングペダル75の操作量を増大させると回転指令が増大し、インチングペダル75の操作量を減少させると回転指令を減少させるように設定されている。
【0045】
合成部7cは減算部であり、第1回転指令演算部7aで演算した回転指令から第2回転指令演算部7cで演算した回転指令を減ずる演算を行い、出力用の回転指令を算出する。この回転指令はインバータ/コンバータ21に出力され、電動モータ20の回転速度を制御し、車体の走行速度を制御する。
【0046】
以上のような処理機能により、アクセルペダル70のみを操作した場合は、アクセルペダル70の操作量が増大すると車体の走行速度が増大し、アクセルペダル70とインチングペダル75の両方を操作した場合は、インチングペダル75の操作量に応じて車体の走行速度が減少する。
【0047】
図6に本発明が適用されるホイール式建設機械一例としてホイールローダの外観を示す。
【0048】
図6において、100はホイールローダであり、ホイールローダ100は、運転席101と車体前部102と車体後部103とで構成されており、それぞれ車輪104,104を有している。また、車体後部103は車体前部102とステアリングシリンダ35により相対回動白在に連結され、車体前部102には、土砂の掘削、積み込み作業を行うためのフロント作業装置107が設けられ、車体後部103には図1に示したエンジン1、発電機2、油圧ポンプ3とチャージポンプ4、コントローラ7、インバータ/コンバータ21、バッテリ22、電動モータ20等が搭載されている。
【0049】
フロント作業装置107は、リフトアーム105とバケット106から構成されている。リフトアーム105はアームシリンダ31の伸縮により上下に動作し、バケット106はバケットシリンダ33の伸縮によりチルト・ダンプ動作する。
【0050】
以上のように構成した本基本構成の動作の概略は次のようである。
【0051】
ホイール式建設機械(ホイールローダ100)の非走行・非作業時は、アクセルペダル70は踏まれておらず、エンジン1はNminで回転し、発電機2はエンジン1により回転駆動され電力を発生し、その電力をバッテリ22に蓄える。
【0052】
前後進切り換えレバー74を例えばF位置に切り換えて車両を前進させている途中でオペレータが車体の減速を意図してアクセルペダル70の操作を止めた場合も、非走行・非作業時と同様、発電機2はNminで回転するエンジン1により回転駆動され電力を発生し、その電力をバッテリ22に蓄える。これと同時に、車輪104は慣性で回転を続けるので電動モータ20が発電機として作動し、電動モータ20が発生した電力もバッテリ22に蓄える。
【0053】
以上のように車両減速時は、ホイール式建設機械(ホイールローダ100)の運動エネルギーで電動モータ20を駆動し、発生した電力をバッテリ22に蓄えるという形で運動エネルギーの回収を行う。
【0054】
通常走行時は、アクセルペダル70の操作量に応じてエンジン1の回転数を制御するとともに、アクセルペダル70の操作量に応じた電動モータ20の回転指令を出力し、バッテリ22に蓄えられた電力を用いて電動モータ20を回転駆動し、アクセルペダル70の操作量に応じた速度で走行させる。これにより通常走行時に、車両減速時に回収したエネルギー(バッテリ81に蓄えた電力)を有効利用することができる。
【0055】
例えばダンプ積み込み作業で、車体の車速を上げずにフロント作業装置107の速度だけを上げたい場合は、アクセルペダル70とインチングペダル73の両方を踏み込むと、アクセルペダル70の操作量に応じてエンジン1の回転数が上がり、油圧ポンプ3の吐出流量が増大しフロント作業装置107の速度が上がる一方、アクセルペダル70の操作量に応じた電動モータ20の回転指令とインチングペダル73の操作量に応じた電動モータ20の回転指令が演算され、後者の回転指令の分、前者の回転指令が減じられ、電動モータ20の駆動速度、即ち走行速度が減じられる。これにより車速を低速にしながらダンプヘ接近させ、操作レバー72を操作し、フロント作業装置107を所望の速度で操作することができる。
【0056】
以上のように構成した基本構成によれば、油圧ポンプ3から吐出された圧油により駆動するフロント作業装置107と電動モータ20により駆動する走行装置99とを設けたので、車両減速時の運動エネルギーを電力として回収し、発生した電力をバッテリ22に蓄え、通常走行時に、その回収したエネルギーを有効利用することができ、従ってエンジン1の燃料消費量を低減することができる。
【0057】
また、油圧ポンプ3から吐出された圧油により駆動するフロント作業装置107と電動モータ20により駆動する走行装置99とを備えていても、従来の油圧駆動方式のホイール式建設機械と同様にフロント作業装置107の速度及び車体の車速を上げたい場合はアクセルペダル70により速度調整ができるとともに、車体の速度を上げずにフロント作業装置107の速度だけを上げたい場合は、アクセルペダル70の操作量によりフロント作業装置107の速度を上げ、インチングペダル73の操作量により車体の車速を下げることができ、従来の油圧駆動方式のホイール式建設機械と同等の操作が可能となる。
【0058】
本発明の第1の実施の形態を図7及び図8により説明する。図中、図1に示したものと同等の部材には同じ符号を付している。
【0059】
図7において、本実施の形態と図1に示す基本構成との相違は、フロント操作レバー72の操作信号がコントローラ7Aに入力されている点である。
【0060】
フロント操作レバー72によるアームシリンダ31、バケットシリンダ33の駆動、ステアリングハンドル71によるステアリングシリンダ35の駆動、前後進切換レバー74による電動モータ20の回転方向切り換え、ブレーキペダル73によるブレーキ装置40の駆動、インチングペダル75によるブレーキ装置40の駆動、アクセルペダル70とインチングペダル75による電動モータ20の回転指令については、基本構成と同様である。
【0061】
アクセルペダル70によるコントローラ7Aのエンジン回転数制御機能について、図2及び図8を用いて以下に説明する。
【0062】
図8において、アクセルペダル70の開度とフロント操作レバー72の入力状況を読み込む(ステップS700)。次に、フロント操作レバー72が操作されているか判別する(ステップS701)。そして、フロント操作レバー72が操作されている場合には、図2に示されるように、エンジン1をアクセルペダル70の操作量に応じて駆動する(ステップS702)。すなわち、アクセルペダル70の操作量を増大させると、エンジン1の回転数は増大し、アクセルペダル70の操作量を減少させると、エンジン1の回転数は減少する。また、フロント操作レバー72が操作されていない場合には、エンジン1は、他の制御手段によりアクセルペダル70の操作量には連動せずに、回転数制御される(ステップS703)。他の制御手段は、バッテリ22の蓄電状況を監視し、バッテリ22の蓄電量が十分にあるときはエンジン1を停止するか最低回転数で駆動し、バッテリ22の蓄電量が所定レベル以下であればエンジン1の回転数を上げる制御手段である。
【0063】
以上のように構成した本実施形態においては、基本構成と同様の効果が得られるとともに、フロント作業装置107が駆動されておらず、走行装置99のみの動作時には、アクセルペダル70の操作量はエンジン1の回転数と連動しないため、エンジン1の無駄な回転を抑え、エンジン1の燃料消費を更に低減させることができる。
【0064】
本発明の第2の実施の形態を図9〜図11により説明する。図9中、図1に示したものと同等の部材には同じ符号を付している。
【0065】
図9において、本実施の形態は、動作モード選択スイッチ76を備え、動作モード選択スイッチ76の切り換え信号がコントローラ7Bに入力される。
【0066】
動作モード選択スイッチ76は、図10に示すように、「走行モード」と「作業モード」の各切換位置を有し、オペレータが走行モードと作業モードのいずれかに切り換え操作することで、いずれか一方のモードを選択可能である。
【0067】
フロント操作レバー72によるアームシリンダ31、バケットシリンダ33の駆動、ステアリングハンドル71によるステアリングシリンダ35の駆動、前後進切換レバー74による電動モータ20の回転方向切り換え、ブレーキペダル73によるブレーキ装置40の駆動、インチングペダル75によるブレーキ装置40の駆動、アクセルペダル70とインチングペダル75による電動モータ20の回転指令については、基本構成と同様である。
【0068】
アクセルペダル70によるコントローラ7Bのエンジン回転数制御機能について、図2及び図11を用いて以下に説明する。
【0069】
図11において、アクセルペダル70の開度とモード選択スイッチ76の入力状況を読み込む(ステップS704)。次に、モード選択スイッチ76が「作業モード」に選択されているかどうかを判別する(ステップS705)。そして、モード選択スイッチ76が「作業モード」に選択されている場合には、図2に示されるように、エンジン1はアクセルペダル70の操作量に応じて駆動する(ステップS702)。すなわち、アクセルペダル70の操作量を増大させると、エンジン1の回転数は増大し、アクセルペダル70の操作量を減少させると、エンジン1の回転数は減少する。また、モード選択スイッチ76が「作業モード」に選択されていない場合には、エンジン1は、他の制御手段によりアクセルペダル70の操作量には連動せずに、回転数制御される(ステップS703)。他の制御手段は、第1の実施の形態で説明したように、バッテリ22の蓄電状況による制御手段である。
【0070】
以上のように構成した本実施の形態においても、基本構成と同様の効果が得られるとともに、フロント作業装置107が駆動されておらず、走行装置99のみの動作時には、モード選択スイッチ76を「走行モード」に切り換えておくことによりアクセルペダル70の操作量はエンジン1の回転数と連動しないため、エンジン1の無駄な回転を抑え、エンジン1の燃料消費を更に低減させることができる。
【0071】
なお、以上の実施の形態では、本発明をホイール式建設機械としてホイールローダに適用したが、リフト・トラック等のそれ以外のホイール式建設機械にも本発明は適用可能である。
【0072】
【発明の効果】
本発明によれば、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置と電動機により駆動する走行装置とを備えたもので、従来の作業装置と走行装置を共に油圧駆動とするホイール式建設機械と同等の操作が可能となる。
【0073】
また、本発明によれば、走行駆動のみの動作時には、エンジンの無駄な回転を抑え、エンジンの燃料消費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成に係わるホイール式建設機械の操作制御装置を示す図である。
【図2】 アクセルペダルの開度とエンジンの回転数との関係を示す図である。
【図3】 ブレーキペダルの開度とブレーキバルブの開度との関係を示す図である。
【図4】 インチングペダルの開度とブレーキバルブの開度との関係を示す図である。
【図5】 アクセルペダルの開度とインチングペダルの開度とに基づき電動モータの回転指令を生成するコントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。
【図6】 本発明が適用されるホイール式建設機械の一例であるホイールローダの外観を示す図である。
【図7】 本発明の第1の実施の形態に係わるホイール式建設機械の操作制御装置を示す図である。
【図8】 本発明の第1の実施の形態に係わるコントローラにおけるエンジン回転数制御の処理機能を示すフローチャートである。
【図9】 本発明の第2の実施の形態に係わるホイール式建設機械の操作制御装置を示す図である。
【図10】 本発明の第2の実施の形態に係わる動作モード選択スイッチの説明図である。
【図11】 本発明の第2の実施の形態に係わるコントローラにおけるエンジン回転数制御の処理機能を示すフローチャートである。
【図12】 従来技術で電動モータを使用した場合の走行駆動装置の説明図である。
Claims (2)
- 車体にエンジンと油圧ポンプとを備え、かつ走行装置と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置とを備え、前記走行装置と作業装置の操作指示手段として、車体の車速変化を指示するアクセルペダル及びインチングペダルと前記作業装置の動作を指示する操作レバーとを備えたホイール式建設機械の操作制御装置において、
前記油圧ポンプを駆動する前記エンジンの動力により駆動される発電装置と、
前記発電装置より発生した電力を蓄えるバッテリと、
前記走行装置に設けられ、前記発電装置より発生した電力と前記バッテリの電力のいずれかにより駆動され、車輪を駆動する電動機と、
前記アクセルペダルの操作量と前記操作レバーの操作量と前記バッテリの蓄電状況とに応じて前記エンジンの回転数を増減させるエンジン回転数制御手段と、
前記アクセルペダルの操作量と前記インチングペダルの操作量により前記電動機の回転数を増減させ、車体の車速を制御する走行制御手段とを備え、
前記エンジン回転数制御手段は、前記操作レバーの操作量があるときには、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって前記エンジンの回転数を増大させ、前記操作レバーの操作量がないときには、前記アクセルペダルの操作量と前記エンジンの回転数とを連動させずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させ、
前記走行制御手段は、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって車体の車速を増やすよう前記電動機の回転数を制御するとともに、前記インチングペダルの操作量が増大するにしたがって車速を減らすよう前記電動機の回転数を制御することを特徴とするホイール式建設機械の操作制御装置。 - 車体にエンジンと油圧ポンプとを備え、かつ走行装置と、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動する作業装置とを備え、前記走行装置と作業装置の操作指示手段として、車体の車速変化を指示するアクセルペダル及びインチングペダルと前記作業装置の動作を指示する操作レバーとを備えたホイール式建設機械の操作制御装置において、
前記油圧ポンプを駆動する前記エンジンの動力により駆動される発電装置と、
前記発電装置より発生した電力を蓄えるバッテリと、
前記走行装置に設けられ、前記発電装置より発生した電力と前記バッテリの電力のいずれかにより駆動され、車輪を駆動する電動機と、
車体の駆動選択として、作業モードと走行モードのいずれかを選択するモード切換スイッチと、
前記アクセルペダルの操作量と前記モード切換スイッチの選択と前記バッテリの蓄電状況とに応じて前記エンジンの回転数を増減させるエンジン回転数制御手段と、
前記アクセルペダルの操作量と前記インチングペダルの操作量により前記電動機の回転数を増減させ、車体の車速を制御する走行制御手段とを備え、
前記エンジン回転数制御手段は、前記モード切換スイッチの選択が作業モードのときには、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがってエンジンの回転数を増大させ、前記モード切換スイッチの選択が走行モードのときには、前記アクセルペダルの操作量と前記エンジンの回転数とを連動させずに、前記バッテリの蓄電状況に応じて前記エンジンの回転数を増減させ、
前記走行制御手段は、前記アクセルペダルの操作量が増大するにしたがって車体の車速を増やすよう前記電動機の回転数を制御するとともに、前記インチングペダルの操作量が増大するにしたがって車速を減らすよう前記電動機の回転数を制御することを特徴とするホイール式建設機械の操作制御装置。
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