JPH02283830A - 建設機械のトルク制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、建設機械、とりわけリッパ装置を有したブ
ルドーザのトルク制御装置に関し、特に作業状況（環境
）、上記リッパ装置の操作状態およびブルドーザの牽引
力に応じて現在発生しているスリップを有効に防止する
ことができるトルク制御装置に関する。

〔従来の技術〕

ブルドーザには、後方アタッチメントとしてリッパ作業
を行なうリッパ装置を備えたものがある。

このリッパ装置付ブルドーザでは、リッピング作業時に
リッパジャンクが岩石等に当ってリッピング負荷が大と
なると履帯がスリップして作業効率が低下する。この場
合、オペレータとしては、エンジンの出力をデクセルペ
ダル等で調整するとともに、上記リッパ装置の操作レバ
ーを操作して、上記リッピング負荷を低減させて、履帯
のスリップを防止する。

しかし、デクセルペダルの調整と操作レバーの操作を共
に行ない、履帯のスリップを防止することは、オペレー
タに相当の熟練を課すことになる。

そこで、本出願人は、リッピング作業中に履帯のスリッ
プ率が所定値以上になると、予め定められた牽引力特性
が得られるようエンジンのトルクを制御して、履帯のス
リップを自動的に防止することができる履帯スリップ防
止法を特許出願している（特願昭６２−２３１１１６号
）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記特許出願に係る発明では、履帯のスリップ率によっ
てスリップが発生していることを判定している。一方、
またスリップが発生していることが判定された場合に、
リッパ装置の操作状態に応じて牽引力特性をスリップが
発生しないように可変している。

ところが、実際には履帯のスリップ率以外にも履帯のス
リップの発生の有無を判定するためのファクターが存在
し、スリップ率とこれ以外のファクターによる総合的な
判定の方がより正確に履帯のスリップの判定を行なうこ
とができることが本発明者等によって明らかになった。

また、リッパ装置の操作状態に応じて一義的に牽引力特
性を設定する場合には、リッパ装置の操作状態以外の要
素によってはエンジンのトルクに余裕があるのに作業の
スピードが遅いままであったり、負荷に負けてしまうこ
とがあることが同発明者等によって明らかになった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたもので、履帯
のスリップの判定と牽引力特性の決定とを適切に行なう
ことのできる建設機械のトルク制御装置を提供すること
をその目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの発明では、予設定牽引力特性に従がって建設
機械のエンジンのトルクを制御する建設機械のトルク制
御装置において、前記建設機械の対地速度を検出する対
地速度検出手段と、前記建設機械の駆動輪の回転速度を
検出する駆動輪回転速度検出手段と、前記建設機械の牽
引力を検出する牽引力検出手段と、前記建設機械の作業
機の操作状態を検出する作業機操作状態検出手段と、前
記建設機械の作業状況に応じて複数の作業モードが設定
され、これら複数の作業モードを選択する作業モード選
択手段と、前記複数の作業モードに各対応して複数の前
記予設定牽引力特性を設定する予設定牽引力特性設定手
段と、前記作業モード選択手段によって選択された作業
モードに対応する予設定牽引力特性を前記予設定牽引力
特性設定手段の設定内容から選択する予設定牽引力特性
選択手段と、前記対地速度検出手段によって検出された
対地速度と前記駆動輪回転速度検出手段によって検出さ
れた駆動輪の回転速度とに基づいて、前記駆動輪のスリ
ップ率を演算するスリップ率演算手段と、前記対地速度
検出手段および前記駆動輪回転速度検出手段および前記
牽引力検出手段および前記作業機操作状態検出手段の各
出力並びに前記作業モード選択手段で選択された作業モ
ードおよび前記スリップ率演算手段の演算結果に基づい
て、スリップが発生しているか否かを判定するスリップ
判定手段と、前記スリップ判定手段によってスリップが
発生していることが判定された場合に、前記作業機操作
状態検出手段によって検出されている作業機の操作状態
および前記牽引力検出手段によって検出された牽引力に
応じて前記予設定牽引力特性選択手段によって選択され
た予設定牽引力特性を補正する牽引力特性補正手段と、
前記牽引力特性補正手段によって補正された牽引力特性
に従がって前記エンジンのトルクを制御する制御手段と
を具えるようにする。

〔作用〕

かかる構成によれば、スリップの判定は、スリップ率の
みならず、対地速度検出手段および駆動輪回転速度検出
手段および牽引力検出手段の各出力および作業モード選
択手段で選択された作業モードに基づいて、正確に行な
われる。

さらにスリップが発生していることが判定された場合に
は、牽引力特性は作業機の操作状態のみによって決定さ
れるのではなくて、作業モード選択手段によって選択さ
れた作業モードに応じた予設定牽引力特性が選択される
とともに、さらにこの特性が牽引力検出手段で現在検出
されている牽引力、つまりスリップが発生した時点の牽
引力に応じて適切に補正される。

したがって、上記適切に補正された牽引力特性にしたが
い、エンジンのトルクを制御することで、その作業現場
の環境および作業機の操作状態が変化したとしても負荷
に負けることなく、かつトルクに余裕がある時は、建設
機械のスピードをアップできる作業を常に行なうことが
できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明に係る建設機械のトルク制御
装置の実施例を説明する。

なお、実施例ではリッパ装置付のブルドーザがリッピン
グ作業およびドージング作業を行なう場合を想定してい
る。

第１図は、実施例の装置の構成を概略的に示す。

同図に示すように、ブルドーザの車体１の両側には左右
一対の履帯２，２が装着されているとともに、車体１の
前方には、ブレードシリンダ４の縮退・伸張に応じて上
昇・下降するブレード３が配設されている。一方、車体
１の後方には、リフトシリンダ６の縮退・伸張に応じて
上昇・下降するリッパシャンク５がチルトシリンダ７の
作動に応してチルト自在に装着されている。これらリッ
パシャンク５、リフトシリンダ６およびチルトシリンダ
７は、リッパ装置８を構成している。

スロットルレバー１４は、エンジン９の目標回転数を設
定する操作レバーであり、同レバー１４で目標回転数が
設定されると、ガバナ１０、燃料噴射ポンプ１１を介し
て、設定された目標回転数となるようにエンジン９のト
ルクが制御される。

このスロットルレバー１４で設定された目標回転数は、
目標回転数検出センサ１４ａで検出される。

デクセルペダル１２は、エンジン９のトルクを減少させ
る踏込みペダルであり、同ペダル１２が踏込まれると、
同ペダル１２に付設したストローク量検出センサ１３に
よって踏込ストローク量が検出され、同ストローク量に
比例してエンジン９のトルクが減少する。

作業機ポンプ１５は、エンジン９によって駆動され、作
業機ポンプ１５の吐出圧油は、作動油タンク１６内に設
けた操作弁を介して上記リフトシリンダ６、チルトシリ
ンダ７の縮退側および伸張側のシリンダ室にそれぞれ供
給される。

リッパ装置用レバー２８は、リッパシャンク５のリッパ
アップ、リッパダウンおよびリッパチルトを行なうため
の手動操作レバーであり、同レバー２８の操作に応じて
上記操作弁の弁位置が移動されて、上記リフトシリンダ
６、チルトシリンダ７の縮退側および伸張側のシリンダ
室に所要に圧油が供給される。

しかして、上記リッパ装置用レバー２８の操作位置およ
び操作量に応じて、リッパシャンク５のリッパアップ、
リッパダウンおよびリッパチルトが選択操作されるとと
もに、リップアップ、リッパダウンおよびリッパチルト
の各作業スピードをコントロールすることができる。

上記リッパ装置用レバー２８には、同レバー２８の操作
位置、つまりリッパアップ、リッパダウン、リッパチル
トの別を検出するスイッチ式のレバー操作検出センサ２
８ａ’　　（リッパアップスイッチ２８ａ、リッパダウ
ンスイッチ２８ｂ１　リッパチルトスイッチ２８Ｃ）が
付設されている。

第２図は、第１図に示すブルドーザの伝導機構の上面図
である。

同図に示すように、エンジン９の出力は、トルクコンバ
ータ１７に、トルクコンバータ１７の出力は変速機１８
を介して横軸１９に伝達される。

そして溝軸１９の駆動力は、横軸１９の左右に設けられ
た操向クラッチブレーキ２０，２０、終減速機２１．２
１さらにスプロケット２２．２２にそれぞれ伝達される
。スプロケット２２．２２は、左右の履帯２，２にそれ
ぞれ歯合している。

しかして左右の履帯２．２は、変速機１８の入力トルク
、変速機１８の入力軸からスプロケット２２．２２まで
の絶減速比に応じた牽引力を以て、駆動回転される。

さらに、エンジン９の出力軸、トルクコンバータ１７お
よび変速機１８には、それぞれエンジン９の回転数を検
出するエンジン回転検出センサ２３、トルクコンバータ
１７の出力軸の回転数を検出するトルクコンバータ出力
回転センサ２４および変速機２８で選択されている速度
段を検出する速度段検出センサ２５がそれぞれ配設され
ている。この速度段検出センサ２５は、スイッチ式のセ
ンサであり、たとえば、速度段前進１速の検出は、１速
スイツチ２５ａにて行なわれる。

一方、第１図に示すように、作動油タンク１６、運転席
の下方の所要位置および運転席前方には、作業機ポンプ
１５の吐出圧を検出する作業機ポンプ圧力センサ２６と
、車体１の前後の加速度を検出する車体前後加速度セン
サ２７と、後述するブルドーザの運転条件を選択すると
ともにオペークに必要なモニタ情報を与えるモニタパネ
ル２９がそれぞれ配設されている。

上記ストローク量検出セン１３、目標回転数検出センサ
１４ａ１エンジン回転険出センサ２３、トルクコンバー
タ出力回転センサ２４、速度段検出センサ２５、作業機
ポンプ圧力センサ２６、車体前後加速度センサ２７、レ
バー操作検出センサ２８ａ′の各出力およびモニタパネ
ル２９の選択結果はコントローラ３０のＣＰＵ３０ａに
加えられる。

すなわち、ＣＰＯ３０ａは、運転条件設定部３１と、牽
引力演算部３２と、履帯速度演算部３３と、車体速度演
算部３４と、スリップ率演算部３５と、スリップ判定部
３６と、エンジントルク制御部３７とを具えている。

またコントローラ３０は、ＣＰＵ３０ｂとＣＰＵ３０ｃ
とを具えており、ＣＰＵ３０ｂは、牽引力特性修正部４
０を中心として構成され、またＣＰＵ３０ｃは、モニタ
情報作成部３８を中心に構成されている。

モニタ情報作成部３８の出力は上記モニタパネル２９に
出力される。

以下、コントローラ３０で行なわれる制御態様について
順を追って説明する。

まず、ＣＰＵ３０ａで行なわれる処理について第３図か
ら第４図の制御ブロック図を併せ参照して説明する。

モニタパネル２９は、第３図に示すように、スリップコ
ントロール（シュースリップコントロール（ＳＳＣ））
スイッチ２９ａ、スリップコントロールモード選択スイ
ッチ２９ｂ１岩盤モードスイツチ２９Ｃ１岩盤モードス
イツチ２９ｄを有している。

スリップコントロールスイッチ２９ａは、スリップ防止
のためのエンジントルク制御（スリップコントロール）
を行なうか否かを選択するスイッチであり、同スイッチ
２９ａが押動されると、スリップコントロールを行なう
ことを示す信号ＳＳＣが運転条件設定部３１に入力され
る。

また、スリップコントロールモード選択スイッチ２９ｂ
は、ブルドーザの作業条件（環境）つまり土質に応じて
オペレータが任意に１から５の土質モードを選択する土
質モードスイッチである。

同スイッチ２９ｂが選択、押動されると、選択された土
質モードを示す信号１から５が運転条件設定部３１に入
力される。なお、実施例では、作業条件として土質のみ
としているが、他の作業条件を付加する実施もまた可能
である。これら、スリップコントロールスイッチ２９ａ
およびスリップコントロールモード選択スイッチ２９ｂ
は、リッパ装置８によってリッピング作業を行なう場合
にそれぞれ押動、選択が行なわれることになる。

一方、岩盤モードスイッチ２９ｃ、２９ｄは、ブレード
３によってドージング作業を行なう場合に使用される土
質モードスイッチである。すなわち岩盤が硬い場合には
、スイッチ２９ｃが、岩盤が軟かい場合には、スイッチ
２９ｄが、それぞれ押動され、それぞれの土質モードを
示す信号６゜７が運転条件設定部３１に入力される。

また、運転条件設定部３１には、１速スイツチ２５ａの
出力並びにリッパアップスイッチ２８ａ１リツパダウン
スイツチ２８ｂ１　リッパチルトスイッチ２８ｃの各出
力がそれぞれ加えられる。

運転条件設定部３１では、まずスリップコントロールを
行なうか否かの判断を行なう。

すなわち、１速スイツチ２５ａによって速度段が前進１
速であることが検出され、かつリッパダウンスイッチ２
８ｂまたはりツバチルトスイッチ２８ｃによってリッパ
５がダウンまたはチルトしていることが検出され、かつ
スリップコントロルスイッチ２９ａによってスリップコ
ントロールの選択がなされ、かつスリップコントロール
モード選択スイッチ２９ｂによって、土質モード１〜５
の選択がなされている場合には、スリップコントロール
を行なうことと判断する。

それ以外の場合には、スリップコントロールを行なわな
いと判断する。さらに、スリップコントロールモード選
択スイッチ２９ｂおよび岩盤モードスイッチ２９ｃ、２
９ｄによっていずれの土質モード１〜７の選択がなされ
ていない場合は、マニュアル状態、つまり手動でスリッ
プコントロールを行なうものと判断する。

そして、運転条件設定部３１は、土質モード１゜２　３
．４．５，６，７．およびマニュアル状態０を内容とす
るモード信号Ｍを土質モードの選択およびマニュアル状
態の判定に応じてスリップ判定部３６およびエンジント
ルク制御部３７に出力するとともに、スリップコントロ
ールを行なうことと判断された場合にスリップコントロ
ール信号をエンジントルク制御部３７に出力する。

また、運転条件設定部３１の図示していないメモリには
、モード信号１〜７に応じて基本牽引力特性が記憶、格
納されている。たとえば、第５図に示すようにモード信
号１〜５に各対応して基本牽引力特性Ｌ１〜Ｌ５が記憶
、格納されている。

同図に示すように各牽引力特性Ｌｌ、Ｌ２゜Ｌ３．Ｌ４
゜Ｌ５の折れ点Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３゜Ｐ４．Ｐ５における
基本牽引力ＦＯは、Ｆ’ｏ＋。

Ｆｏ　２　、　　Ｆｏ　３　、　　Ｆｏ　、ｓ　、　　
Ｆｏ　ｓのごとく土質モードに応じて異なる値となって
いる。また、基本牽引力の各ラインの傾きＭ、Ｎは各特
性共同−の値である。が傾きＭ、Ｎを土質モードに応じ
て、つまり基本牽引力特性Ｌ１〜Ｌ５に応じて異ならせ
るようにしてもよい。

さらに、上記メモリには、モード信号１〜５に応じてス
リップ判定部３６でスリップ判定を行なうための判定基
準データＤＴ１〜ＤＴ５が記憶、格納されている。

さらにまた上記メモリには、後述するリッパ操作時修正
係数ＫＬ・・・がモード信号１〜５およびリッパ操作（
リッパアップ、リッパダウン、リッパチルト）に応じて
記憶されている。

これら判定基準データＤＴＩ〜ＤＴ５並びに基本牽引力
特性Ｌ１〜Ｌ５の内容およびリッパ操作時修正係数Ｋｔ
、・・・は、スリップ判定部３６並びにエンジントルク
制御部３７において必要に応じて読み出され使用される
。

以上のような処理が運転条件設定部３１で行なわれる（
第３図ＢＬＣＩ参照）。

つぎに履帯速度演算部３３で行なわれる処理について説
明する。

履帯速度演算部３３では、トルクコンバータ出力回転セ
ンサ２４で検出されるトルコン出力軸回転数Ｎ、と速度
段検出センサ２５で検出される速度段と変速機１８から
スプロケット２２までの総酸速比に基づいて履帯２の速
度ｖＴが演算される。

なお、履帯速度υＴは、スプロケット２２の回転数を直
接検出することにより求める実施もまた可能である。

つぎに牽引力演算部３２で行なわれる処理について説明
する。

まず、トルクコンバータ出力軸回転センサ２４で検出さ
れたトルコン出力軸回転数ＮＴとエンジン回転検出セン
サ２３で検出されたエンジ〉回転数Ｎｅとに基づいて、
ｅ値が次式にて演算される。

ｅ−Ｎ　Ｔ／　Ｎ　ｅ　　　　　　　　（１）そして次
に、上記＜１）式で求められたｅ値に基づいて、プライ
マリトルク係数ｔｐが第３図のＢＣｌ２内に示すグラフ
より求められる。

そして次に上記水められたプライマリトルク係数ｔｐと
エンジン回転検出センサ２３で検出されたエンジン回転
数Ｎｅとに基づいてトルコン入力軸吸収トルクｔ　が下
記（２）式にて求められる。

ｔ　　−ｔ　　ｘ　（Ｎｅ　／１０００）　２＝１２）
ｐ また、上記（１）式で得られたｅ値に基づいてトルク比
（が第３図のＢＬＣ２内に示すグラフより求められる。

そしてこの得られたトルク比ｔと上記（２）式で得られ
たトルコン入力軸吸収トルクｔ　と所定の係数に１とに
基づいて牽引力Ｆが下記のごとく算出される（第３図の
ＢＬＣ２参照）。

ＦＩ″ｌＫ＋　　　ｔ＠ｔ　　　　　　・・・（３）な
お、牽引力Ｆは、変速機１８の人力トルクと、変速機１
８の人力軸からスプロケット２２までの絶減速比と、同
動力伝達効率とに基づいて求める実施も可能であり、ま
たトルクセンサ等によって直接検出する実施もまた可能
である。

つぎに車体速度演算部３４で行なわれる処理について説
明する。

車体１の加速度は、実車速Ｕに基づく加速度α−ｄｖ／
ｄｔおよび車体（路面）傾斜θによる加速度αｌ−ｇ”
ｓＩｎθおよび車体振動による加速度α２の合成加速度
であるから、検出された加速度からこれら傾斜、振動に
よる加速度α１．α２を除去して、実車速Ｕのみによる
加速度αを求め、この加速度αを積分すれば実車速びが
得られることになる。基本的には以上の処理が車体速度
演算部３４で行なわれる。

なお、車体速度Ｕは、加速度の積分によって求めるので
はなくて、ドツプラセンサ等所要のセンサを使用して直
接検出するようにしてもよい。

まず、車体前後加速度センサ２７で検出された加速度α
′をローパスフィルタを通して車体振動による加速度α
２を除去して、傾斜、実車速のみによる加速度αａｌｌ
を求める。

そして、つぎに上記加速度αａｌｌから傾斜つまり重力
加速度成分（α１）を除去して、実車速Ｕのみによる加
速度αを求める。

さらにこの求められた加速度αに基づいて実車速νの初
期値をｖｏ　、に２を所定の定数として実車速Ｕを次式
にて求め得る。

υ−に２　　Ｓａ　ｄ　ｔ　＋１Ｊｏ　　　　　＝１４
）ここで重力加速度成分（α１）の算出および実車速の
初期値ｖＯの算出、つまり実車速Ｕを算出する際の補正
処理について説明するが、この場合は以下に示すように
補正１、補正２、補正３の処理、判断に応じて補正処理
１、補正処理２が実行されることになる。

■　補正１ まず、腹帯速度演算部３３で演算された履帯速度ｖＴと
上記（４）式で演算された実車速Ｕとの偏差υニーＵと
してすべり速度１．ｓが求められる。

つぎに上記すべり速度ｖｓを２５　ａ＋ｓｅｃ毎に演算
、記憶して、５回分のすべり速度１ｊｓを得る。

そしてつぎに５回分のすべり速度ｖｓが得られた時点で
５回分のすべり速度１７ｓに基づくすべり加速度αＳを
最小二乗法によって求める。同時に５回分のすべり速度
１）ｓのバラツキＳが求められる。

そしてつぎに上記すべり加速度αｓ１バラツキＳがそれ
ぞれ所定のしきい値以内にあるか否かが判断され、両者
共に所定のしきい値以内である場合に車体傾斜によるす
べり加速度が発生しているものと判定し、以下の処理、
１を実行する。

■補正２ まず、履帯速度演算部３３で演算された履帯速度ｖ１と
上記（４）式で演算された実車速υとに基づいて、実車
速Ｕが履帯速度ｖＴよりも大きいか否かが判断される。

実車速Ｕが履帯速度ｖＴよりも大きいことが判断された
場合には、上記（４）式の積分演算誤差または傾斜によ
る重力加速度成分の変動と判断し、以下の補正処理１を
実行する。

■　補正３ まず、上記（４）式で演算された実車速Ｕが負であるか
否かが判断される。

実車速υが負である場合も、上記補正２と同様の判断を
して、以下の補正処理１を実行する。

■　補正４ まず、履帯速度演算部３３で演算された履帯速度ｔ７ｒ
と１速スイツチ２５ａの出力とに基づいて、発進時（変
速Ｎ−Ｆｌ）または、トルコンストール後発進時である
か否かが判断される。

発進時またはトルコンストール後発進時テアルことが判
断された場合には、以下の補正処理２を実行する。

■　補正処理１ まず、補正１によって求められたすべり加速度αＳによ
り、重力加速度成分を以下のように修正する。

重力加速度成分（新） 一重力加速度成分（旧）−αＳ　・・・（５）つぎに実
車速の初期値υ０を再セットするが、補正１，２．４の
場合には、履帯速度す□を初期値とし、補正３の場合は
、初期値０とする。

■　補正処理２ 発進後０．５秒間の平均加速度を計算し、これを重力加
速度成分としてセットする。

ただし、発進後０．５秒の間に実車速Ｕが履帯速度υＴ
の８０％から１００％の範囲に入っていない場合は、補
正処理１を実行するものとする。

車体速度演算部３４では、以上のような処理が実行され
る（第３図のＢＬＣ３参照）。

つぎにスリップ率演算部３５およびスリップ判定部３６
で行なわれる処理について第４図を参照しつつ説明する
。

スリップ率演算部３５では、車体速度演算部３４で演算
された実車速Ｕと履帯速度演算部３３で演算された履帯
速度ｖＴとに基づいてスリップ率５ＬＩＰが次式にて算
出される。

Ｓ　Ｌ　Ｉ　Ｐ　＝　Ｉ　　Ｕ／　ｖｒ　　　　　　　
−（８）スリップ判定部３６では、上記スリップ率演算
部３５で演算されたスリップ率５ＬＩＰのみならず、運
転条件設定部３１から出力されるモード信号Ｍおよび判
定基準データＤＴ１〜ＤＴ５および履帯速度演算部３３
で演算された履帯速度Ｕ□および１速スイツチ２５ａの
出力および牽引力演算部３２で演算された牽引力Ｆおよ
び車体速度演算部３４で得られた傾斜、実車速のみによ
る加速度αａｌｌとに基づいてきめの細かい履帯２のス
リップの有無の判定が行なわれる。

すなわち、以下の条件１または条件２が満されている場
合に、スリップ有の判断がなされる。

■　条件１ まず、スリップ率５ＬＩＰが所定のしきい値、たとえば
０，３よりも大きいか否かが判断される。なお、このし
きい値は、各土質モードごとに異ならせ、判定基準デー
タＤＴ１〜ＤＴ４として運転条件設定部３１から読み出
すようにしてもよい。

つぎに履帯速度ｖＴおよび牽引力Ｆがそれぞれ所定のし
きい値以上であるか否かが判断される。

この場合、各所定のしきい値は、判定基準データＤＴＩ
〜ＤＴ４の内容として土質モード１と土質モード２から
４がそれぞれ異なるものとなっている。

これら２つの判断結果がい“ずれもＹＥＳである場合に
は、スリップ有の判断をする。なお、この条件１では、
土質モード５の場合には、判断を行なわないようにして
いる。

■　条件２ まず、２５　ｍ５ｅｃ毎に加速度αａｌｌの振幅が順次
入力される。

そして同時に上記振幅が所定のしきい値、たとえば０，
８Ｇ以上であるか否かを判断する。

この結果、上記振幅が連続する所定回数以上上記所定の
しきい値であった場合には、その時点でスリップ有の判
断をする。なお、これら所定のしきい値および所定の回
数は、土質モード１がら５ごとに異ならせる実施も可能
である。

スリップ有の判断は以上のごとくなされるが、スリップ
無の判断は以下条件１′から条件４′によって行なわれ
る。

■　条件１′ 現在、１速スイツチ２５ａによって速度段前進１速であ
ることが検出されていない場合には、スリップ無の判断
をする。

［相］　条件２′ 運転条件設定部３１から出力されるモード信号Ｍの内容
が０、つまりマニュアル状態の場合、またはモード信号
Ｍの内容が６．７、つまりドージング作業を行なってい
る場合、またはモード信号Ｍの内容が１〜５であるが、
モード信号Ｍの内容が１〜５になってから１　ｓｅｅ以
内の時、つまりまだリッピング作業を行なっていない場
合は、スリップ無の判断をする。

Ｏ条件３′ 上記条件１の場合と異なり牽引力Ｆが所定のしきい値以
下であり、かつ履帯速度υＴが所定のしきい値以上であ
る場合にスリップ無の判断をする。この場合のしきい値
も上記条件１と同様土質モード１から５ごとに異ならせ
るようにしてもよい。

リ　条件４′ まず、スリップ率５ＬＩＰが所定のしきい値、たとえば
０．２よりも小さいか否かが判断される。なお、このし
きい値に関しても土質モード１から５に応じた値に設定
する実施もまた可能である。

つぎに腹帯速度ｖ丁が所定のしきい値、たとえばＩ　Ｋ
　ｍ　／　ｈよりも大きいか否かが判断される。

なお、またこのしきい値に関しても土質モード１から５
に応じた値に設定してもよい。

そしてつぎにスリップ中に履帯速度Ｕ、が所定のしきい
値、たとえばＩＫｍ／ｈよりも小さくなったことがある
か否かが判断される。なお、またこのしきい値に関して
も土質モード１から５に応じて異ならせるようにしても
よい。

これら３つの判断結果が全てＹＥＳの場合はスリップ無
の判断をする。

しかして、上記条件１または２が満たされた場合には、
スリップが発生していることを示すシュースリップ信号
ＳＳＦをエンジントルク制御部３７に出力する。また、
上記条件１′または２′または３′または４′が満たさ
れた場合は、このジュースリップ信号ＳＳＦは出力しな
いようにする。

ただし、スリップ有の条件１，２およびスリップ無の条
件１′〜４′の両方が満たされた場合は、シュースリッ
プ信号をオフとし、またスリップ有、無の両条件をも満
たさない場合は、前回の判断を維持して、シュースリッ
プ信号ＳＳＦをオン、オフのいずれかとする。

スリップ率演算部３５およびスリップ判定部３６では以
上のような処理が実行される（第４図のＢＬＣ４参照）
。

つぎにエンジントルク制御部３７で行なわれる処理につ
いて説明する。

このエンジントルク制御部３７では、運転条件設定部３
１からスリップコントロール信号が入力された場合には
、スリップコントロールを行なうものとして以下の処理
が行なわれる。

すなわち、まずスリップ判定部３６からシュースリップ
信号ＳＳＦが出力されているか否かが判定される。この
結果、ＹＥＳと判断された場合には、その時点の牽引力
Ｆ　、つまり牽引力演算部３２の出力をラッチする処理
が実行される。

一方、リッパダウンスイッチ２８ｂ１す・ソバチルトス
イッチ２８ｃの出力に基づいてリッパ操作のダウン、チ
ルトの別を判断する。この判断結果と、入力されるモー
ド信号Ｍ（１〜５）の内容に基づき、土質モードとリッ
パ操作に応じたり・ソバ操作時修正係数ＫＬを決定する
（第４図のＢＬＣ５内の表参照）。

そしてこの決定されたリッパ操作時修正係数Ｋ　と上記
ラッチした牽引力Ｆ、、とを下記のごと１゜ く乗算して修正基本牽引力ＦＯ’　を求める。

ＦＱ　　−Ｋ　　−Ｆ　　　　　　　　・・・（７）Ｌ つぎにモード信号Ｍ（１−５）に応じた基本牽引力特性
りを前記メモリに記憶されている特性Ｌ１〜Ｌ５の中か
ら選択、読み出して、第６図の矢印Ｊに示すごとくその
基本牽引力Ｆｏを上記（７）式で算出された修正基本牽
引力ＦＯ′にして、基本牽引力持性りをＬ′に補正する
処理が実行される。

ここで基本牽引力持性りをＬ′のごとく補正した効果を
説明する。

すなわち、第５図に示す基本牽引力持性Ｌ１〜Ｌ５の基
本牽引力Ｆｏ　　（Ｆｏ　１〜Ｆｏ　ｓ　）は、土質モ
ードに応じてその土質の作業現場の有効最大牽引力とし
て設定しである。しかし、ブルドーザが現実にスリップ
状態にあると判断された時は、その時の牽引力ＦＬが有
効最大牽引力であるといえる。そこで、基本牽引力Ｆｏ
をＦＬに補正してスリップが起きた作業現場に適した牽
引力特性に補正する必要がある。

さらに、実施例では、リッパ操作の操作状態によっては
リッパ装置８にかかる負荷が異なることを加味する補正
を行なうようにしている。

このような基本牽引力特性の補正を行ない、この補正に
したがいブルドーザを運転することで、現実にスリップ
が発生した作業現場に、かつ現時点のリッパ操作の状態
に最適な有効最大牽引力を発揮することが可能になる。

さて、以上のごとく補正牽引力特性Ｌ′が得られたなら
ば、この特性Ｌ′に基づき現在の履帯速度Ｕ、に応じた
同様牽引力Ｆｒ　　（第６図参照）が求められ、この目
標牽引力Ｆｒが得られるようエンジン９のトルクを制御
するようにする。

すなわち具体的には、上記目標牽引力Ｆｒと現在の牽引
力Ｆとの偏差を所定のゲイン（１，２５）で増幅したも
のを上記目標牽引力Ｆｒに対して加算して修正目標牽引
力Ｆｒ’　を求める。

そして上記求めた修正目標牽引力Ｆｒ’　の大きさＦｌ
、Ｆ２．・・・に応じて修正目標牽引力特性を設定し、
この特性から現在の履帯速度υ□に対応するスロットル
指令ω　　、つまりエンジン９のＥＴ 目標回転数を求める（第４図のＢＬＣ６のグラフ参照）
。

しかしてスロットルレバー１４に対して上記スロットル
指令ω　　を出力して、エンジン９の目ＥＴ 標回転数を設定する。すると、ガバナ１ｏ、燃料噴射ポ
ンプ１１を介して上記設定された目標回転数で一義的に
定まるレギュレーションライン上でエンジン９のトルク
が制御されて、牽引力として上記修正目標牽引力Ｆｒ’
　を得ることができる（第４図のＢＬＣ７参照）。この
結果、ブルドーザとしては、現実にスリップが発生した
作業現場に、かつ現時点のリッパ操作状態に最適な有効
最大牽引力を発揮することができる。

さて、一方スリップ判定部３６からシュースリップ信号
ＳＳＦが出力されていない場合について説明する。

この場合には、まずモード信号Ｍ（１〜５）に応じた基
本牽引力ＦｏをＦｏ　＋　、　　Ｆｏ　２　、　　Ｆｏ
　３　。

ＦＯ４，Ｆｏｓ　　（第５図参照）の中から選択、読み
出して土質モードに応じた基本牽引力ＦＯを決定する（
第４図のＢＬＣ５内の表参照）。

また、前記と同様に土質モードとリッパ操作状態からリ
ッパ操作時修正係数ＫＬを決定する。

そしてこれら決定されたリッパ操作時修正係数ＫＬと基
本牽引力Ｆｏとを乗算して前記（７）式と同様に修正基
本牽引力Ｆｏ　　を求める。

Ｆｏ　　＝Ｋ　　−Ｆｏ　　　　　　　−（８）し つぎにモード信号Ｍ（１〜５）に応じた基本牽引力特性
りを前記メモリに記憶されている特性Ｌ１〜Ｌ５の中か
ら選択、読み出して、第６図の矢印Ｉに示すごとくその
基本牽引力ＦＯを上記（８）式で算出された修正基本牽
引力ＦＯにして、基本牽引力持性りを補正牽引力特性Ｌ
″に補正する処理が実行される。

こうして補正牽引力特性Ｌ′が得られたならば、この特
性Ｌ′に基づき現在の履帯速度Ｕ□に応じた目標牽引力
Ｆｒ、さらに修正目標牽引力Ｆｒ’が求められ、この修
正目標牽引力が得られるよう前記と同様にエンジン９の
トルクが制御される。

このような制御がなされて、ブルドーザを運転すること
で、スリップが発生していない作業現場においてこの作
業現場の土質モードと現在のリッパ操作状態に最適な有
効最大牽引力を発揮することができる。

以上、運転条件設定部３１からスリップコントロール信
号が入力された場合にエンジントルク制御部３７て実行
されるスリップコントロールについて説明した。以下、
スリップコントロール信号が人力されていない場合の制
御態様について説明する。

まず、モード信号Ｍの内容が１〜５の場合には、モード
信号Ｍに応じた基本牽引力特性Ｌ１〜Ｌ５を第５図のメ
モリから選択、読み出して、読み出した特性りが得られ
るよう前記と同様にエンジン９のトルクを制御する。

また、モード信号Ｍの内容が６．７の場合、つまりドー
ジング作業を行なっている場合には、折れ点Ｐ、、Ｐ２
．・・・を有する第５図の特性と同様の特性を前記メモ
リから選択、読み出して、同様な制御を行なうようにす
る。

ただし、第５図に示すような折れ点Ｐ＋、Ｐ２・・を有
する特性は、速度段として前進１速の場合のみに使用さ
れる。したがって速度段がＩＴＩＪ進１速よりも高速度
段の場合は、第７図に示すよう折れ点を有しない牽引力
持性Ｒをモード信号Ｍの内容１〜７に応じて使用してエ
ンジン９のトルクを制御するようにする。なお、速度段
の制御は、トルクコンバータ出力回転センサ２４の出力
と目標回転数検出センサ１４ａの出力に基づき速度段の
自動変速を行なうようにする。

なお、また、モード信号Ｍの内容が０、つまりマニュア
ル状態の場合は、上記のような自動制御がなされること
なく、オペレータがスロットルレバー１４を手動操作し
、目標回転数を設定してエンジン９のトルクをその作業
現場に適したものにすればよい。

つぎに牽引力特性修正部４０で行なわれる処理について
説明する。

牽引力特性修正部４０では、エンジントルク制御部３７
におけるスリップコントロールが最適なものであるか否
かを逐次判断している。

すなわち、スリップコントロールは、スリップが発生し
ないために行なうものであるが、これが多々発生するこ
ととなるとスリップコントロールは最適ではないといえ
る。しかして、シュースリップ信号ＳＳＦが長時間出力
されたり、あるいは、所定時間内に多数回出力された場
合には、スリップコントロールは最適ではないと判断す
る。

たとえば、第８図に示すように、補正牽引力特性Ｌ１′
に従うエンジントルク制御を行なっている際にスリップ
コントロールが最適なものではないと判断された場合に
は、スリップ発生を回避すべく特性Ｌ１　を負荷を減少
できる特性Ｌ２’　に修正する。具体的には修正基本牽
引力ＦＯ’をＦｏ′のごとく小とする補正を行なう。

また、リッパ操作が負荷増大を示すものであるため（リ
ッパアップ）、特性Ｌ　＋　７を特性Ｌ３’に補正して
、この特性Ｌ３’　に従かうエンジントルク制御を行な
っている際に、スリップコントロールが最適なものでは
ないと判断された場合には、スリップ発生を回避すべく
特性Ｌ３’を負荷を減少できる特性Ｌ４’　に修正する
。具体的には、リッパ操作時修正係数ＫＬを小とする補
正を行なう。

以上の処理が牽引力特性修正部４０で行なわれる。

以下、モニタ情報作成部３８で行なわれる処理について
説明するが、まずモニタパネル２９の表示内容について
説明する。

モニタパネル２９は、前述するように、作業モード設定
のための各スイッチ２９ａ〜２９ｄを有する他、オペレ
ータが視認し得る態様でリッパ装置４の操作情報、現在
の車体１の速度Ｕ１現在のスリップ率５ＬＩＰ、エンジ
ン１の回転数Ｎｅおよび現在の牽引力Ｆ等々を表示する
ものである。

モニタ情報作成部３８は、モニタパネル２９に表示され
る情報を作成する。

すなわち、車体速度演算部３４の出力す、スリップ率演
算部３５の出力５ＬＩＰ、エンジン回転検出センサ２３
の出力Ｎｅ、牽引力演算部３２の出力Ｆを入力して、こ
れら各出力を上記モニタパネル２９に送出するとともに
、上記各出力の他、腹帯速度演算部３３の出カッ　、ス
リップ判定部３６の出力ＳＳＦ、作業機作業機ポンプシ
カセンサ出力、エンジントルク制御部３７の出力ωＳＥ
Ｔ　’速度段検出センサ２５の出力等々に基づいてリッ
パ装置４の操作に関する適切な情報を作成する。

こうして作成された情報は、リッパ装置４の操作情報と
してモニタパネル２９に出力されることになる。

以上がコントローラ３０で行なわれる処理である。

このように実施例では、作業現場の土質に応じた牽引力
特性が選択され、この選択された牽引力特性にしたがい
エンジン１のトルクを制御する際、履帯２がスリップ状
態にあると判断された場合に、その判断時点における牽
引力およびリッパ装置４の操作状態に応じた適切な牽引
力特性を得て、最適な牽引力が出力されるようエンジン
１のトルクが制御される。また、上記スリップ状態にあ
るか否かの判断は、スリップ率のみを判断基準とするの
ではなく、作業現場の土質、牽引力等々に基づくきめの
細かい判断基準により正確に行なわれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれれば、作業条件、作業
機の操作状態が変化したとしても、常に無駄な牽引力を
押えて有効な牽引力を以て建設機械を自動的に走行・作
業させることができる。

しかも、スリップ発生を常に監視し、スリップが一度発
生したならばその時の作業条件、作業機の操作状態に応
じた有効な牽引力をもってスリップが発生しないよう建
設機械を走行・作業させることができる。

このため、スリップに起因する履帯の摩耗の防止が図れ
るとともに、燃費が大幅に低減され、さかも作業効率を
大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る建設機械のトルク制御装置の一
実施例を概念的に示すブロック図、第２図は、第１図に
示すブルドーザの伝導機溝の上面図、第３図、第４図は
、第１図に示すコントローラのＣＰＵで行なわれる処理
を例示した制御ブロック図、第５図は、作業モードに応
じた基本牽引力特性を例示したグラフ、第６図は、第１
図に示すエンジントルク制御部で行なわれる処理手順を
説明するために用いたグラフ、第７図は、第１図に示す
変速機で前進１速以外の速度段が選択されている場合に
使用される牽引力特性を例示した図、第８図は、第１図
の牽引力特性修正部で行なわれる処理を説明するために
用いたグラフである。 １・・・車体、２・・・履帯、８・・・リッパ装置、９
・・・エンジン、１４・・・スロットルレバー　２３・
・・エンジン回転検出センサ、２４・・・トルクコンバ
ータ出力回転センサ、２７・・・車体前後加速度センサ
、２８ａ′・・・レバー操作検出センサ、２９・・・操
作パネル、３０・・・コントローラ、３１・・・運転条
件設定部、３２・・・牽引力演算部、３３・・・履帯速
度演算部、３４・・車体速度演算部、３５・・・スリッ
プ率演算部、３６・・・スリップ判定部、３７・・・エ
ンジントルク制御部、４０・・・牽引力修正部。 第２図 ν モ、ニグノず不１し２９へ 第１図 ｆｉ：ｆＦｐｍ度 （Ｋｍ／ｈ） 第 図 Ｊｌ帯±裏 第６図 履千速爽 第７ 図 履帝之度 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予設定牽引力特性に従がって建設機械のエンジン
   のトルクを制御する建設機械のトルク制御装置において
   、 前記 予設定牽引力特性を設定する予設定牽引力特性設手段と
   、 前記作業モード選択手段によって選択された作業モード
   に対応する予設定牽引力特性を前記予設定牽引力特性設
   定手段の設定内容から選択する予設定牽引力特性選択手
   段と、 前記対地速度検出手段によって検出された対地速度と前
   記駆動輪回転速度検出手段によって検出された駆動輪の
   回転速度とに基づいて、前記駆動輪のスリップ率を演算
   するスリップ率演算手段と、前記対地速度検出手段およ
   び前記駆動輪回転速度検出手段および前記牽引力検出手
   段および前記作業機操作状態検出手段の各出力並びに前
   記作業モード選択手段で選択された作業モードおよび前
   記スリップ率演算手段の演算結果に基づいて、スリップ
   が発生しているか否かを判定するスリップ判定手段と、 前記スリップ判定手段によってスリップが発生している
   ことが判定された場合に、前記作業機操作状態検出手段
   によって検出されている作業機の操作状態および前記牽
   引力検出手段によって検出された牽引力に応じて前記予
   設定牽引力特性選択手段によって選択された予設定牽引
   力特性を補正する牽引力特性補正手段と、 前記牽引力特性補正手段によって補正された牽引力特性
   に従がって前記エンジンのトルクを制御する制御手段と を具えたことを特徴とする建設機械のトルク制御装置。
2. （２）予設定牽引力特性に従がって建設機械のエンジン
   のトルクを制御する建設機械のトルク制御装置において
   、 前記建設機械の対地速度を検出する対地速度検出手段と
   、 前記建設機械の駆動輪の回転速度を検出する駆動輪回転
   速度検出手段と、 前記建設機械の牽引力を検出する牽引力検出手段と、 前記建設機械の作業機の操作状態を検出する作業機操作
   状態検出手段と、 前記建設機械の作業状況に応じて複数の作業モードが設
   定され、これら複数の作業モードを選択する作業モード
   選択手段と、 前記複数の作業モードに各対応して複数の前記予設定牽
   引力特性を設定する予設定牽引力特性設定手段と、 前記作業モード選択手段によって選択された作業モード
   に対応する予設定牽引力特性を前記予設定牽引力特性設
   定手段の設定内容から選択する予設定牽引力特性選択手
   段と、 前記対地速度検出手段によって検出された対地速度と前
   記駆動輪回転速度検出手段によって検出された駆動輪の
   回転速度とに基づいて、前記駆動輪のスリップ率を演算
   するスリップ率演算手段と、前記対地速度検出手段およ
   び前記駆動輪回転速度検出手段および前記牽引力検出手
   段および前記作業機操作状態検出手段の各出力並びに前
   記作業モード選択手段で選択された作業モードおよび前
   記スリップ率演算手段の演算結果に基づいて、スリップ
   が発生しているか否かを判定するスリップ判定手段と、 前記スリップ判定手段によってスリップが発生している
   ことが判定された場合に、前記作業機操作状態検出手段
   によって検出されている作業機の操作状態および前記牽
   引力検出手段によって検出された牽引力に応じて前記予
   設定牽引力特性選択手段によって選択された予設定牽引
   力特性を補正する牽引力特性補正手段と、 前記牽引力特性補正手段によって補正された牽引力特性
   に従がって前記エンジンのトルクを制御する制御手段と
   、 前記制御手段によって前記補正された牽引力特性に従っ
   て前記エンジンのトルクが制御されている際に、前記ス
   リップ判定の判定結果に基づいてスリップが発生しない
   ように前記補正された牽引力特性を修正する手段と を具えたことを特徴とする建設機械のトルク制御装置。