JPH02125035A - 油圧式建設機械の原動機回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、油圧式建設機械の原動機回転数制御装置に関
する。

Ｂ、従来の技術 油圧式建設機械は、エンジンにより駆動される油圧ポン
プの吐出油によって複数の油圧アクチュエータを駆動す
るもので、各油圧アクチュエータは、操作レバーや操作
ペダルに代表される操作部材によって単独にあるいは同
時に駆動される。

特公昭６０−３８５６１号公報には、この種の油圧式建
設機械の燃費改善、騒音低減などを目的として、全ての
操作部材が所定時間以上中立状態にある場合は、設定さ
れたエンジン回転数（以下、設定エンジン回転数と呼ぶ
）で回転しているエンジンを予め定められた低回転数に
下げて運転するようにしたエンジン回転数の制御方法が
開示されている０本明細書中、このエンジン回転数制御
を低速運転制御と呼ぶ。なお、設定エンジン回転数は、
運転席内の燃料レバーなどからなる設定回転数指令操作
部材で設定される。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 このような低速制御運転においては、燃費、騒音などの
点からはエンジン回転数をできるだけ低い回転数まで下
げるのが好ましい、しかし、上記設定エンジン回転数が
比較的高い場合には、十分に低い回転数まで下げると、
次のような問題がある。

■低回転数から設定エンジン回転数に復帰する際に黒煙
を噴き、エンジンの耐久性や排気ガス対策上好ましくな
い。

■エンジン回転数の変動が大きく耳障りである。

■エンジン回転数の変動が大きいと、エンジンのフライ
ホイールを加速するエネルギが損失となり、燃費が悪く
なる。

本発明の技術的課題は、設定原動機回転数と低回転数と
の差が大きくても黒煙を噴かず、耳障りな原動機の変動
音を抑制し、かつより一層の燃費を向上させることにあ
る。

０６課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図により説明すると、本発明
は、原動機１００により駆動される油圧ポンプ１０１と
、この油圧ポンプ１０１から吐出される圧油により駆動
される少なくとも一つの油圧アクチュエータ１０２と、
油圧アクチュエータ１０２の作動を制御する弁手段１０
３と、油圧アクチュエータ１０２に対応して設けられ弁
手段１０３を操作して油圧アクチュエータの作動を制御
する操作手段１０４と、原動機の設定回転数を任意に指
令する設定回転数指令手段１０５と、指令された設定回
転数になるように原動機１００を制御する原動機制御手
段１０６とを具備する油圧式建設機械に適用される。

そして上述の技術的課題は、次の構成により解決される
。操作手段１０４が中立状態にあるか否かを検出する検
出手段１０７と、該検出手段１０６からの検出結果に基
づいて、操作手段１０４のいずれか一つが操作されてい
るか全部が中立位置にあるかを判定する判定手段１０８
と、該判定手段１０８が操作手段１０４の全部が中立位
置にあると判定したときから計時を開始する計時手段１
０９とを備える。

さらに、原動機制御手段１０６が次のように原動機回転
数を制御する。

■判定手段１０８がいずれか１つの操作手段１０４が操
作されていると判定したときには、設定回転数指令手段
１０５で指令されている設定回転数で原動機１００が運
転される。

■判定手段１０８が操作手段１０４のすべてが中立状態
であることを判定したときには、該判定後に計時手段１
０９が第１の遅延時間を計時すると、設定回転数よりも
低い第１の回転数で原動機１００が運転される。

■判定後、計時手段１０９が第２の遅延時間を計時する
と、第１の回転数よりも低い第２の回転数で原動機１０
０が運転される。

８０作用 上記の、■のように、低速制御運転に際して、原動機回
転数は遅延時間に応じて段階的に低減される。そのため
、ｙＫ動機回転数の変動が小さくされる。

Ｆ、実施例 第２図および第３図に基づいて本発明をホイール式油圧
ショベルに適用した場合の実施例を説明する。

第２図は本発明をホイール式油圧ショベルに適用した油
圧回路と制御回路を示す図である。

第２図において、エンジン（原動機）２１に駆動される
油圧ポンプ１から吐出される圧油は、油圧パイロット式
制御弁（弁手段）２でその方向。

流量が制御され、カウンタバランス弁３を経て油圧モー
タ４に供給される。

パイロット式制御弁２はパイロット油圧回路からのパイ
ロット圧力によってそのストローク量が制御される。パ
イロット油圧回路は、パイロット用油圧ポンプ５と、走
行ペダル６ａに連動するパイロット弁６（これらが操作
手段である）とを有し、パイロット弁６からの圧油によ
り制御弁２のストローク量を制御して車両の走行速度を
制御する。また、パイロット弁６に後続してパイロット
弁６への戻り油を遅延させるスローリターン弁７と、こ
のスローリターン弁７に後続し車両の前進。

後進、中立を選択する前後進切換弁８とが設けられてい
る。油圧ポンプ５からの吐出油は、これらのパイロット
弁６．スローリターン弁７２前後進切換弁８を介してパ
イロット式制御弁２のパイロットボート２ａまたは２ｂ
に導かれ、これにより制御弁２が油圧に応じたストロー
ク量で切換ねる。

制御弁２が中立位置に復帰する際には、スローリターン
弁７で遅延時間が与えられる。さらに、油圧モータ４の
入出力管路には、チエツク弁１８ａ。

１８ｂを介してメークアップ管路１９が接続され、操作
用油圧ポンプ５からメークアップ油が供給され、これに
よりキャビテーションの防止が図られている。

油圧モータ４の駆動力は、不図示の出力軸を介してトラ
ンスミッションに伝達され、さらにプロペラシャフトを
介して車輪を回転せしめて車両を走行させる。

以上が走行系の構成である。

一方、走行用制御弁２の下流にタンデムに作業用のパイ
ロット式制御弁１１が設けられ、この制御弁１１により
作業用アクチュエータ１２が駆動制御される。制御弁１
１はパイロット弁１３の操作レバー１３ａを回動操作し
て切換えられる。さらに、エンジン２１により駆動され
る油圧ポンプ１４が設けられ、この油圧ポンプ１４には
、作業用パイロット式制御弁１５を介して作業用アクチ
ュエータ１６が接続されている。制御弁１５もまたパイ
ロット弁１７の操作レバー１７ａを回動操作して切換え
られる。

以上の構成の装置においては、操作部材として走行用走
行ペダル６ａと１作業用操作レバー１３ａ、１７ａとが
設けられ、各操作部材の操作状態が検出される。走行ペ
ダル６ａが中立状態にあるか否かの検出は、走行用制御
弁２と操作用油圧ポンプ５との間の管路圧を検出する圧
力スイッチ３１によって行われる。作業用操作レバー１
３ａ、１７ａが中立状態にあるか否かの検出は。

操作レバー１３ａ、１７ａに連動し中立位置でのみオン
するリミットスイッチ３２．３３によって行われる。こ
れらのスイッチが検出手段である。

次に、エンジン２１の回転数制御装置について説明する
。エンジン２１はガバナ２１ａによってその回転数が制
御される。ガバナ２１ａはリンク機構２２によってパル
スモータ２３と連結され、パルスモータ２３の回転にし
たがって駆動されてエンジン回転数を制御する。パルス
モータ２３にはポテンショメータ２５がリンク機構２４
により連結され、ポテンショメータ２５によりパルスモ
ータ２３の回転位置が後述するガバナレバー位置検出値
として検出される。パルスモータ２３の回転は制御回路
３０からのモータ駆動信号で制御される。ここで、ガバ
ナ２１ａと制御回路３０が原動機制御手段を構成する。

制御回路３０は判定手段や計時手段を構成し、マイクロ
コンピュータなどから成り、運転席内の燃料レバーの操
作量を検出しそれに相応した操作量信号を出力するエン
ジン回転数設定器（設定回転数指令手段）３４と、低速
運転制御を選択する選択スイッチ３５と、上述したポテ
ンショメータ２５と、パルスモータ２３とが接続されて
いる。

低速運転制御が選択されている場合、後述するように所
定の条件が整うとエンジン回転数を下げるようにパルス
モータ２３にモータ駆動信号を供給する。さらに、低速
運転制御が選択されていない場合、あるいは選択されて
いても条件の成立していない場合には、制御回路３０は
、回転数設定器３４から入力されるガバナレバー位置目
標値（エンジン目標回転数）とポテンショメータ２５か
ら入力されるガバナレバー位置検出値（パルスモータ２
３によるエンジン回転数制御値であり、エンジンの実回
転数とは異なる）とに基づいてパルスモータ２３の回転
方向および回転量を演算し、不図示のモータ駆動部によ
りモータ駆動信号を作成してパルスモータ２３へ供給す
る。

次に、第２図の処理手順を参照して本実施例によるエン
ジン回転数制御について説明する。

ステップＳ１では、選択スイッチ３５からの選択信号に
より低速運転制御を行う状態か否かを判定する。否定さ
れるとステップＳ８に進み、設定エンジン回転数ＮＯで
運転するようにパルスモータ２３に指令を送る。この設
定エンジン回転数指令は、上述したとおり、エンジン回
転数設定器３４から送られる目標回転数とポテンショメ
ータ２５から送られるパルスモータ２３によるエンジン
回転数制御値との偏差を制御回路３０で演算して出力さ
れる。低速運転制御が選択されている場合にはステップ
Ｓ１が肯定されてステップＳ２に進み、全ての操作部材
、すなわち走行ペダル６ａ、作業用操作レバー１３ａ、
１７ａが中立状態にあるか否かを判定する。これは圧力
スイッチ３１とリミットスイッチ３２．３３からの信号
に基づいて行う。ステップＳ２が肯定されると、不図示
のタイマを起動してからステップＳ３に進み、第２の低
速運転指令になっているか否かを判定する。

ステップＳ３が否定されるとステップＳ４に進み、第２
の遅延時間が過ぎたか否かを判定する。ステップＳ４が
否定されると、ステップＳ５において第１の低速運転指
令になっているか否かを判定する。ステップＳ５が否定
されるとステップＳ６に進み、第１の遅延時間が過ぎた
か否かを判定する。

否定されるとステップＳ８に進み、設定エンジン回転数
でエンジンが運転するようにパルスモータ２３へ指令を
送る。

一方、ステップＳ６が肯定されるとステップＳ９に進ん
で、第１の低速運転指令をパルスモータ２３へ送る。す
なわち、設定エンジン回転数Ｎ。

で運転されているエンジンの回転数を第１の低回転数Ｎ
１に下げるようにパルスモータ２３へ指令を送る。この
第１の低速運転指令は、予め設定された第１の低回転数
とポテンショメータ２５で検出されているエンジン回転
数制御値との偏差から制御回路３０で演算されて出力さ
れる。この第１の低速運転指令が出力されている場合に
は、ステップＳ５が肯定されステップＳ６をスキップし
てステップＳ９に進む。

また、全操作部材の中立状態が検出されてから第２の遅
延時間が経過すると、ステップＳ４が肯定され、ステッ
プＳ１０において第２の低速運転指令をパルスモータ２
３へ送る。すなわち、設定エンジン回転数Ｎｏで運転さ
れているエンジンの回転数を第２の低回転数Ｎ２　（＜
Ｎｌ）に下げるようにパルスモータ２３へ指令を送る。

この第２の低速運転指令も第１の低速運転指令と同様に
演算されて出力される。この第２の低速運転指令が出力
されている場合にはステップＳ３が肯定され。

ステップＳ４をスキップしてステップＳＩＯに進み、引
き続き第２の低速運転指令がパルスモータ２３に送られ
る。

操作部材のいずれかひとつが操作されるとステップＳ２
からステップＳ７に進み、タイマのカウントをクリアし
、ステップＳ８において、設定エンジン回転数Ｎｏでエ
ンジンが運転されるようにパルスモータ２３に設定回転
数指令を送る。

すなわち１以上説明した実施例では、回転数設定器３４
でエンジン２１の回転数を設定回転数Ｎｏに設定すると
、走行ペダル６ａ、１３ａ。

１７ａのいずれか１つが操作されているときには、エン
ジン２１はその設定回転数Ｎｏで運転される。また、走
行ペダル６ａ、操作レバー１３ａ。

１７ａの全てが中立になり第１の遅延時間が経過すると
、設定回転数ＮＯよりも低い第１の回転数Ｎ１でエンジ
ン２１が運転される。さらに全操作部材の中立検出から
第２の遅延時間が経過すると。

第１の回転数Ｎ１よりも更に低い第２の回転数Ｎ２でエ
ンジン２１が運転される。

したがって、例えば、掘削作業などで操作レバーを中立
位置と操作位置との間で頻繁に操作するときには（第１
の遅延時間よりも長く第２の遅延時間よりも短い時間だ
け操作部材が中立位置を保持するときには）、エンジン
回転数がＮｏとＮ１との間で変動し、ダンプ待ちなどの
ように比較的長時間（第２の遅延時間よりも長い時間）
にわたり操作レバーが中立を保持するときには、エンジ
ン回転数がＮｏ→Ｎ１→Ｎ２のように変動する。

その結果、燃費や騒音の点から第２の回転数Ｎ２を十分
小さく設定し、設定回転数ＮｏとＮ２との偏差が大きい
場合でも、エンジン回転数が一度に大きく変動せず、Ｎ
２→ＮｏあるいはＮ１→ＮＯのようにエンジン回転数が
上昇するときに黒煙が出にくくなる。また、エンジンの
回転数変動量が抑制されるから耳障りな音が少なくなる
。さらに、フライホイールの加速も一気にＮ２→ＮＯに
する場合に比べて少なくなり、燃費も向上する。

また、本実施例のように走行式油圧ショベルに本発明を
適用する場合には１次のような効果もある。

第２図に示したように、走行用油圧モータ４にはチエツ
ク弁１８ａ、１８ｂを介してメークアップ管路１９が接
続され、操作用油圧ポンプ５からメークアップ油が供給
されて油圧モータ４のキャビテーションが抑制されるよ
うになっている。しかし、降板時のように走行ペダル６
ａを中立状態のまま走行するときには上述の低速制御運
転が行われるので、かかる低速制御運転に際してむやみ
にエンジン回転数を低くすると油圧ポンプ５の吐出量が
減りメークアップ油量が不足し、キャビテーションを起
こすおそれがある。あるいは、本実施例のようにパイロ
ット油圧回路にスローリターン弁７が挿入されている場
合には、走行ペダル６ａを中立にしてから制御弁２が中
立に復帰するまでに時間遅れがあり、制御弁２の中立位
置への切換えに際してエンジン回転数が低下しすぎてい
ると、油圧モータ４への供給油量が不足してキャビテー
ションが起きやすい状況にあり、このためにも、上記低
速制御運転時にあまり低い回転数にできない。したがっ
て、本実施例のように第１および第２の遅延時間を設定
して回転数を段階的にＮＯ４Ｎ１→Ｎ２のように変動さ
せることにより、減速走行時の油圧モータ４への供給油
量の低減の割合を極力少なくしてキャビテーションの発
生を抑制できる。

なお、以上では油圧走行回路を備えたホイール式油圧シ
ョベルについて説明したが、走行ペダルを持たない覆帯
式油圧シミベル、その他の建設機械にも本発明を適用で
きる。また、油圧走行駆動以外の機械式、すなわち、エ
ンジンの動力を機械的に車輪に伝達する車両にも適用で
きる。さらに、上記実施例では遅延時間を２種類設定し
て原動機回転数を２段階に低減するようにしたが、３段
階以上にしてもよい。さらにまた、燃料レバーを所望の
位置に操作することにより原動機回転数を設定するよう
にしたが、デジタル設定式にしたり、エンジン回転数を
アップ、ダウンさせる釦を設けて原動機回転数を設定す
る方式でもよい、また。

パルスモータでガバナを駆動する方式を示したが、これ
に限定されず、燃料レバーとガバナを機械的にリンク接
続するものなどでもよく、その方式は問わない。さらに
、弁手段である制御弁を油圧パイロット式としたが、比
例電磁式など電気式としてもよい。また、操作部材が中
立位置にあるか否かの検出方式も実施例に限定されない
ほか、油圧アクチュエータとしての油圧モータや油圧シ
リンダの数やその配置等も実施例に限定されない。

なお以上では、遅延時間に応じて段階的に回転数を下げ
るようにしたが、遅延時間経過後、徐々に回転数を低減
するようにしてもよい。この場合、車速にリンクさせて
回転数を下げるようにすれば、走行油圧モータのキャビ
テーション防止が確実に行なわれる。

Ｇ１発明の効果 本発明によれば、原動機の低速運転制御に際して、原動
機回転数を遅延時間に応じて段階的に下げるようにした
ので、従来のように設定回転数から、−気に低回転数に
下げる場合に比べて、黒煙の発生が減少し、耳障りな音
も低減し、かつフライホイールの加速も少なくなり燃費
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図および第３図は本発明をホイール式油圧ショベル
に適用した場合の一実施例であり、第２図はその全体構
成図、第３図はその処理手順例を示すフローチャートで
ある。 １：油圧ポンプ ２．１１．１５：油圧パイロット式制御弁４：油圧モー
タ　　　６：パイロツト弁６ａ：走行ペダル １２．１６：作業用アクチュエータ １３．１７：パイロット弁 １３ａ、１７ａ　：操作レバー １４：油圧ポンプ ２１：エンジン　　２１ａ：ガバナ ２３：パルスモータ　２５：ボテンショメータ３０：制
御回路　　　３１：圧力スイッチ３２：リミットスイッ
チ ３４：エンジン回転数設定器 ３５：選択スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原動機により駆動される油圧ポンプと、 この油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される少
   なくとも一つの油圧アクチュエータと、前記油圧アクチ
   ュエータの作動を制御する弁手段と、 前記油圧アクチュエータに対応して設けられ前記弁手段
   を操作して前記油圧アクチュエータの作動を制御する操
   作手段と、 前記原動機の設定回転数を任意に指令する設定回転数指
   令手段と、 指令された設定回転数になるように前記原動機を制御す
   る原動機制御手段とを具備する油圧式建設機械の原動機
   回転数制御装置において、 前記操作手段が中立状態にあるか否かを検出する検出手
   段と、 該検出手段からの検出結果に基づいて、前記操作手段の
   いずれか一つが操作されているか全部が中立位置にある
   かを判定する判定手段と、 該判定手段が前記操作手段の全部が中立位置にあると判
   定するのに応答して計時を開始する計時手段とを備え、 前記原動機制御手段は、前記判定手段がいずれか１つの
   操作部材が操作されていると判定したときには、前記設
   定回転数指令手段で指令されている設定回転数で原動機
   が運転され、前記判定手段が前記操作手段のすべてが中
   立状態であることを判定したときには、該判定後に前記
   計時手段が第１の遅延時間を計時すると前記設定回転数
   よりも低い第１の回転数で原動機が運転され、前記判定
   後前記計時手段が第２の遅延時間を計時すると前記第１
   の回転数よりも低い第２の回転数で原動機が運転される
   ように原動機を制御することを特徴とする油圧式建設機
   械の原動機回転数制御装置。