JP4466435B2 - 自走式作業機械のエンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明はホイールショベル等の自走式作業機械においてエンジンの回転数を制御する装置に関するものである。

たとえばホイールショベルは、図２に示すようにホイール式の下部走行体１上に上部旋回体２が搭載され、この上部旋回体２にキャビン３、動力源としてのエンジン４、このエンジン４によって駆動される油圧ポンプ５等が搭載されるとともに、前部に作業装置(掘削装置)６が取付けられて構成される。

従来、このホイールショベルにおいては、エンジン４の回転数を制御するための指令手段として、手で操作されるアクセル操作体(たとえばアクセルレバー。以下、この場合で説明する)を設け、基本的に、このアクセルレバーの操作量に応じてエンジン回転数を制御する構成をとっている。

ただし、このアクセルレバーは、通常、比較的操作しにくい位置に設けられるため、操作性が悪く、これだけだととくに走行時のオペレータの操作負担が大きくなる。

そこで、アクセルレバーに加えて足踏み操作されるアクセルペダルを設け、このアクセルレバーとアクセルペダルのいずれによってもエンジン回転数を制御できるようにした技術が公知である。

この場合、一般的には、特許文献１に示されているように、アクセルレバー及びアクセルペダルの双方の動きをチェーンやリンク機構を用いて機械的にガバナに伝える機械制御方式をとっているが、これではエンジン回転数の制御に限界がある。

この点の対策として、特許文献２に示されているように、アクセルレバー及びアクセルペダルの操作量をそれぞれ電気信号に変換してコントローラに送り、このコントローラからエンジン制御部に信号を送ってエンジン回転数を制御する電子制御方式が提案されている。
特開平１−２８５６２８号公報 特開平１−２９０９３０号公報

ところが、上記電子制御方式によると、信号線の断線や短絡等という機械制御方式にはない固有の故障によってオペレータの意思通りのエンジン制御ができなくなるという問題を抱えている。

ここで、公知技術によると、走行時はアクセルペダルでの制御が行われるが、とくに公道走行中にこのペダル制御系に故障が発生すると、速度制御の不調によって他の車両に悪影響を与える等の点で大きな問題となるため、この点の改善が求められていた。

そこで本発明は、走行時にペダル制御系でのエンジン制御を行うことを前提として、走行時にこのペダル制御系に故障が発生しても、バックアップ作用によってエンジン制御機能を確保でき、走行時の速度制御の信頼性を高めることができる自走式作業機械のエンジン制御装置を提供するものである。

請求項１の発明は、作業装置及び走行体の動力源であるエンジンの回転数を指令する指令部として、手で操作されるアクセル操作体の操作量に応じた電気信号をエンジン回転数の指令信号として出力する第１指令部と、足踏み操作されるアクセルペダルの操作量に応じた電気信号をエンジン回転数の指令信号として別々に出力する第２及び第３両指令部とを具備し、かつ、運転モードを作業モードと走行モードとの間で切換えるモード切換手段と、上記第１及び第２両指令部からの指令信号が入力されるコントローラと、このコントローラまたは上記第３指令部からの指令信号に基づいてエンジン回転数を制御するエンジン制御手段とが設けられ、上記コントローラは、上記モード切換手段によって作業モードが選択されたときには上記第１及び第２両指令部からの指令信号のうち高位選択された指令信号を出力する一方、走行モードが選択されたときには第２指令部からの指令信号を出力するように構成され、上記エンジン制御手段は、モード切換手段によって走行モードが選択されたときに、上記第２及び第３両指令部からの指令信号のうち正常信号として選択された指令信号に基づいてエンジン制御信号を出力するように構成され、かつ、次の(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)の要件のすべてを満足するものである。

(Ａ) 上記モード切換手段は、モード選択スイッチと、このモード選択スイッチの操作に連動して作業時位置と走行時位置との間で切換わる切換スイッチとを具備すること。

(Ｂ) 上記コントローラに第１及び第２両出力ラインが設けられ、上記第１出力ラインがエンジン制御手段に直結される一方、上記第２出力ライン及び上記第３指令部の出力ラインが上記切換スイッチを介して上記エンジン制御手段に接続されていること。

(Ｃ) 上記切換スイッチの作業時位置で、上記コントローラから上記第２出力ラインに出力される指令信号が上記エンジン制御手段に送られ、走行時位置で上記第３指令部から第３指令部の出力ラインに出力される指令信号が上記エンジン制御手段に送られるように構成されていること。

本発明によると、ペダル制御系をさらに二系統に分け、走行時にはこの二系統の信号のうち正常信号として選択された信号を用いてエンジン制御を行う構成としたから、走行時に一方のペダル制御系に故障が発生しても他方のペダル制御系の指令信号を使用できることでバックアップ機能が得られ、走行時の速度制御作用を確保することができる。

なお、上記正常信号の選択に関して、たとえば故障発生時にエンジン制御手段に入力される信号が正常信号よりも高レベルとなる場合は、エンジン制御手段で低位選択する構成をとればよいし、逆の場合は高位選択する構成をとればよい。

あるいは、一方のペダル制御系からの指令信号を優先し、故障発生によってこの指令信号が途絶えたり正常値から外れたりした場合に、他方のペダル制御系の指令信号を採用するように構成してもよいし、上記高位選択と優先選択を組み合わせてもよい。

また、本発明によると、走行時に二つのペダル制御系からの指令信号の一方を選択するという目的を具現化する構成として、二つの出力ラインを設け、コントローラで高位選択された指令信号をこの両出力ラインによってエンジン制御手段にパラレルに送る構成としたから、作業時に、一方の出力ラインに断線等の故障が発生しても他方の出力ラインによって指令信号をエンジン制御手段に送ることができる。つまり、作業時にもバックアップ機能を働かせることができるという効果が得られる。

本発明の実施形態を図１によって説明する。

このエンジン制御装置は、エンジン回転数を指令するための指令手段として、手で回転操作されるアクセル操作体としてのアクセルダイヤル１１と、足踏み操作されるアクセルペダル１２とを具備している。以下、これらを単にダイヤル、ペダルという。

ダイヤル１１は、複数段階で回転調整され、その回転操作量が第１指令部(たとえばポテンショメータ)１３によりエンジン回転数の指令信号(電気信号である第１指令信号)Ｓ１に変換されて出力される。

また、ペダル１２の踏み込み操作量は、第２及び第３両指令部(たとえばポテンショメータ)１４,１５によりエンジン回転数の指令信号(電気信号である第２及び第３指令信号)Ｓ２,Ｓ３に変換されて同時に出力される。

なお、第２、第３両指令信号は、回路抵抗の差等によって多少のばらつきが生じる可能性があるが、基本的には同じとなる。

これら第１〜第３各指令信号Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３のうち、第１及び第２両指令信号Ｓ１,Ｓ２はコントローラ１６に入力される。

このコントローラ１６には、運転モードを作業モードと走行モードとの間で切換えるモード切換手段１７が設けられている。

このモード切換手段１７は、オペレータによって操作されるモード選択スイッチ１８と、このモード選択スイッチ１８の操作に連動して作業時位置と走行時位置との間で自動的に切換わる切換スイッチ１９とから成っている。

なお、切換スイッチ１９は手動で切換えるようにしてもよい。

また、コントローラ１６には第１及び第２両出力ライン２０,２１が接続され、第１出力ライン２０がエンジン制御手段(所謂ＥＣＵ＝エンジンコントロールユニット)２２に直結されている。

一方、第２出力ライン２１、及び第３指令部１５の出力ライン(以下、第３出力ラインという)２３は、切換スイッチ１９、及び同スイッチ１９の出力ライン(以下、スイッチ出力ラインという)２４を介してエンジン制御手段２２に接続され、第２及び第３両出力ライン２１,２３のうち切換スイッチ１９で選択された方の信号がエンジン制御手段２２に入力されるように構成されている。

コントローラ１６は、モード切換手段１７によって選択されたモードに応じて、高レベルの信号を選択する高位選択機能またはペダル信号選択機能を発揮するように構成されている。

すなわち、作業時(作業モードが選択されたとき)には、第１及び第２両指令信号Ｓ１,Ｓ２のうち高位のもの、すなわち操作された側の指令信号を選択して両出力ライン２０,２１に出力し、走行時(走行モードが選択されたとき)には、第２指令信号Ｓ２を選択して両出力ライン２０,２１に出力する。

一方、エンジン制御手段２２は、第１出力ライン２０から送られる指令信号(Ｓ１又はＳ２)と、スイッチ出力ライン２４から送られる指令信号(Ｓ２又はＳ３)のうち正常信号を選択する。

この実施形態では、信号線の断線や短絡等の故障が発生したときに信号レベルが高くなる回路構成をとっており、エンジン制御手段２２は低位選択により正常信号を選択するように構成されている。

なお、エンジン制御手段２２に入力される両指令信号のいずれにも異常がない場合は、その一方(たとえば優先側として予め定めた信号)が選択される。

エンジン制御手段２２は、選択した指令信号に基づいてガバナモータ２５にエンジン制御信号Ｓｅを出力し、このエンジン制御信号Ｓｅに基づくガバナモータ２５の作動によってエンジン回転数が制御される。

上記構成によると、モード切換手段１７によって作業モードが選択されたとき(作業時)には、ダイヤル１１とペダル１２のうち操作された側の指令信号(第１指令信号Ｓ１又は第２指令信号Ｓ２)に基づいてエンジン回転数が制御される。

一方、走行モードが選択されたとき(走行時)には、第２及び第３両指令部１４,１５からのペダル信号(第２指令信号Ｓ２又は第３指令信号Ｓ３)のみに基づいてエンジン回転数が制御される。

そして、この走行時に、一方のペダル制御系(たとえば第２指令部１４の制御系)に故障が発生しても、健在側のペダル制御系(同、第３指令部１５の制御系)の指令信号に基づいてエンジン制御手段２２によるエンジン制御機能が維持される。

すなわち、故障時のバックアップ機能が働き、走行時の速度制御作用を確保することができる。

また、この実施形態では、コントローラ１６に第１及び第２両出力ライン２０,２１を設け、作業時に、コントローラ１６で高位選択された指令信号をこの両出力ライン２０,２１により(第２出力ライン２１は切換スイッチ１９及びスイッチ出力ライン２４を介して)エンジン制御手段２２にパラレルに送る構成としたから、作業時に、一方の出力ラインに断線等の故障が発生しても他方の出力ラインによって指令信号をエンジン制御手段２２に送ることができる。つまり、作業時にもバックアップ機能を得ることができる。

ところで、上記実施形態では、エンジン制御手段２２において、故障発生時に信号レベルが高くなるという前提のもとで、第１出力ライン２０からの指令信号とスイッチ出力ライン２４からの指令信号について低位選択する構成をとったが、両指令信号について予め優先側を定めておき、優先側の信号が設定値以上(異常)であるときに次位の信号を選択する構成をとってもよい。

あるいは、故障時に信号レベルが低くなる回路構成をとる場合は、エンジン制御手段２２で高位選択する構成とすればよい。

また、アクセル操作体として、上記実施形態で挙げたダイヤル１１に代えてレバーを用いてもよい。

さらに、本発明はホイールショベルに限らず、上部が旋回しないものも含めて自走式作業機械に広く適用することができる。

本発明の実施形態にかかるエンジン制御装置の全体構成を示す図である。 本発明が適用されるホイールショベルの概略側面図である。

１ ホイールショベルの下部走行体
４ エンジン
６ 作業装置(掘削装置)
１１ アクセル操作体としてのアクセルダイヤル
１２ アクセルペダル
１３ 第１指令部
１４ 第２指令部
１５ 第３指令部
１６ コントローラ
１７ モード切換手段
１８ モード切換手段を構成するモード選択スイッチ
１９ 同切換スイッチ
２０ 第１出力ライン
２１ 第２出力ライン
２３ 第３指令部の出力ライン
２２ エンジン制御手段

Claims (1)

1. 作業装置及び走行体の動力源であるエンジンの回転数を指令する指令部として、手で操作されるアクセル操作体の操作量に応じた電気信号をエンジン回転数の指令信号として出力する第１指令部と、足踏み操作されるアクセルペダルの操作量に応じた電気信号をエンジン回転数の指令信号として別々に出力する第２及び第３両指令部とを具備し、かつ、運転モードを作業モードと走行モードとの間で切換えるモード切換手段と、上記第１及び第２両指令部からの指令信号が入力されるコントローラと、このコントローラまたは上記第３指令部からの指令信号に基づいてエンジン回転数を制御するエンジン制御手段とが設けられ、上記コントローラは、上記モード切換手段によって作業モードが選択されたときには上記第１及び第２両指令部からの指令信号のうち高位選択された指令信号を出力する一方、走行モードが選択されたときには第２指令部からの指令信号を出力するように構成され、上記エンジン制御手段は、モード切換手段によって走行モードが選択されたときに、上記第２及び第３両指令部からの指令信号のうち正常信号として選択された指令信号に基づいてエンジン制御信号を出力するように構成され、かつ、次の(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)の要件のすべてを満足することを特徴とする自走式作業機械のエンジン制御装置。
   (Ａ) 上記モード切換手段は、モード選択スイッチと、このモード選択スイッチの操作に連動して作業時位置と走行時位置との間で切換わる切換スイッチとを具備すること。
   (Ｂ) 上記コントローラに第１及び第２両出力ラインが設けられ、上記第１出力ラインがエンジン制御手段に直結される一方、上記第２出力ライン及び上記第３指令部の出力ラインが上記切換スイッチを介して上記エンジン制御手段に接続されていること。
   (Ｃ) 上記切換スイッチの作業時位置で、上記コントローラから上記第２出力ラインに出力される指令信号が上記エンジン制御手段に送られ、走行時位置で上記第３指令部から第３指令部の出力ラインに出力される指令信号が上記エンジン制御手段に送られるように構成されていること。

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