JPH023546A - 自走型油圧機械 - 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】 〈産業上の利用分舒〉 本発明は自走型油圧機械の制御装置の改良に関し、詳し
くは原動機出力の利用効率向上などを図るものである。

〈従来の技術〉 建設機械や鉱山機械の一種にホイールローダや油圧シ嘗
ベルなどの自走型油圧機械がある。これらは通常ディー
ゼルエンジンなどの原動機を具えており、この原動機で
駆動する油圧ポンプの油圧によりパケットやシリペルな
ど（以下、作業装置）を作動させる一方、同じ原動機の
発生動力を用いて工事現場などでの走行も行う。

従来、自走型油圧機械では原動機と走行装置（タイヤや
クローラなど）間に、トルクコンバータと歯車変速機の
組合せによる自動変速機を設けて動力伝達を行う方式を
採るものが多かった。ところが、この方式では頻度の高
い極低速走行における変速機の減速比が非常に大きくな
り、伝達効率が悪化する。また、車速や駆動トルクなど
を微妙に制御することが難しいなどの欠点もあった。そ
のため、近年では作業装置と同様に、油圧ポンプの発生
油圧を用いて走行装置と連結した油圧モータを駆動する
方式を採用するものが増加してきた。

第３図にはホイールローダにおけろ走行系および作業系
の油圧制御の一例をダイアグラムにより示しである。

この図に示すように、ディーゼルエンジン（以下、エン
ジン）１には可変容量型の走行用油圧ポンプ２と固定容
量型の作業用油圧ポンプ３が連結している。走行用油圧
ポンプ２の吸入（吐出）ポート２ａ、２ｂにはオイルパ
イプ４，５の一端が接続し、これらのオイルパイプ４，
５の他端は定容量型の油圧モータ６の流入（吐出）ポー
）６ａ、６ｂに接続している。油圧モータ６はタイヤ７
に連結しており、エンジン１が回転すると走行用油圧ポ
ンプ２と油圧モータ６を介してタイヤ７が回転するよう
になっている。図中、８，９はリリーフ弁であり、オイ
ルパイプ４，５内の油圧が設定値以上になった場合に高
圧側の作動油を低圧側に逃して油圧系の破損を防止する
。また、図中１０は差圧計であり、オイルパイプ４，５
間の油圧の差を検出する。

走行用油圧ポンプ２と油圧モータ６は共に斜板式ピスト
ン型であり、更に走行用油圧ポンプ２は前述したように
容！可変型となっている、油圧ポンプ２の容量（１回転
当りの吐出量）の変更は斜板の傾斜角（以下、斜板角）
ａｐを変更することにより行われる。斜板はリニアソレ
ノイドなどのアクチュエータを有する斜板ドライバ１０
により駆動され、−１，０≦１１２ｐ≦１．０の範囲で
斜板角α１が変動する。

そして、０くα２≦１．０の場合にはタイヤ６が前進方
向に回転し、−１，０≦α、＜０の場合には後退方向に
回転する。

運転制御はコントロールユニット１２により行われる。

アクセルペダル１３を踏み込むと、その踏込みＪｉＳａ
はポテンシヨメータなどにより電気信号に変換されてコ
ントロールユニット１２に入力される。コントロールユ
ニット１２は、この踏込み量Ｓａに応じて、エンジン１
のガバナ１４と前記斜板ドライバ１１の各々に回転数制
御信号Ｎ、。と斜板角制御信号ａｐｏを出力する。コン
トロールユニット１２には前後進切換用のスイッチ（図
示せず）が付属しており、このスイッチを操作すること
によって斜板角制御信号α２゜の値が正→負に切り換え
られる。また、手動のレバー１５が具えられており斜板
角制御信号α、。が増減できるようになっている。

一方、作業用油圧ポンプ３の吐出口３ａはオイルパイプ
１６と作業用レバー１７ａに駆動される切換弁１７を介
して作業装置駆動用の油圧シリンダ１８の流入（排出）
ポート１８　ｍ、　１８　ｂに接続している。図中、１
９はリリーフ弁であり、２０はオイルタンクである。

このホイールローダで走行する場合は作業用レバ−１７
ａｅ操作して切換弁１７を中立（図の状態）にし、アク
セルペダル１３を踏み込む。すると、エンジン１の回転
数Ｎ５が上昇するとともに、走行用油圧ポンプ２の斜板
角ａＰが増加する。走行用油圧ポンプ２の容量は斜板角
α２に比例するため、油圧ポンプ２の単位時間当りの吐
出量Ｑはエンジン１の回転数Ｎ６と斜板角α２の積に比
例し Ｑ”　Ｎａ　”ｐ　　　　　　　　　　”’　（１１と
なる。

油圧モータ６の回転数Ｎ、すなわちタイヤ７の回転数Ｎ
Ｔは油圧ポンプ２の吐出量Ｑに比例するため、エンジン
１の回転数Ｎｌ：あるいは油圧ポンプ２の斜板角α２が
増減すれば走行速度が変化する。したがって、このホイ
ールローダではアクセルペダル１３を踏り込むだけで停
止状態から最高速度までの走行制御が行えるのである。

ところで、エンジン１の許容発生トルク（以下、許容ト
ルク）Ｔ□には回転数Ｎ、に応じた限度がある一方で、
走行用油圧ポンプ２の要求トルクＴＰは登板などの高負
荷時に増大する。したがって、要求トルクＴが許容トル
クＴｌ：、より太き（なることがあり、その場合にはエ
ンジンストールが発生する。負荷は当然のことながら油
圧系の圧力に比例するため、コントロールユニット１２
では、エンジンストールを防ぐべく差圧計１０で検出し
た差圧Ｐ５を用いて下式のように斜板角制御信号α２゜
を補正し、実際の斜板角ａＰを決定していた。

α＝α　−に−Ｐ　　　　　　　　・・・（２）ここで
、ｋは定数である。

次に、作業装置を駆動する場合を述べる。

作業用油圧ポンプ３は固定客ｆＩｔ型のため、作動油の
吐出量はエンジン１の回転数ＮＥに比例する。油圧シリ
ンダ１８の作動方向は切換弁１７を操作することにより
、作動速度は回転数ＮＥを上下させることにより、それ
ぞれ変えられるため、作業装置は操作レバー１７ａとア
クセルペダル１３により制御されることになる。ここで
、エンジン１の回転数Ｎ５を単に上昇させると、走行用
油圧ポンプ２の斜板角α２が増加して走行してしまうた
め、レバー１５を操作して斜板角制御信号をＯにしてお
く。

次に、走行しながら作業装置を駆動する場合を述べる。

−ｍに、エンジン１の出力は走行装置と作業装置の両方
を完全に駆動させるほど大きく設定されていない。した
がって、この場合はレバー１５を操作して走行装置に供
給する動力を減少させてエンジンストールを防止する必
要がある。また、走行速度と作業装置の駆動速度のバラ
ンスを変えるためにもレバー１５が用いられるのである
。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述のように、走行しながら作業装置を駆動する場合に
はレバー１５を操作してエンジンストールを防止するの
であるが、掘削や積込などの作業を行いながら微妙なレ
バー操作を行なわなければならないため、運転者に多大
な疲労を強い、また作業能率も低下していた。加えて、
上記レバー操作を容易にするために余裕を大きくする必
要があり、原動機の能力を有効に利用することができな
かった。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明では原動機により駆動される走行用の可
変容量型油圧ポンプと作業用の油圧ポンプとを有すると
ともに、アクセルペダルにより前記原動機の回転数と前
記可変容量型油圧ポンプの容量がＩ！Ｉ＃される自走型
油圧機械において、 当該原動機の回転数を検出するための回転計と、 当該原動機への燃料供給量を検出するための燃料供給量
検出手段と、 当該可変容量型油圧ポンプの負荷油圧を検出するための
差圧計と、 前記回転計の検出結果に基づき当該原動機の許容発生ト
ルクを求める一方、前記燃料供給量検出手段の検出結果
と前記差圧計の検出結果とに基づき当該原動機の負荷ト
ルクを求め、この負荷トルクが前記許容発生トルクより
大きくならないように前記可変容量型油圧ポンプの容量
を制御する制御装置と を具えたのである。

く作　　　用〉 本発明に係る自走型油圧機械においては、通常はアクセ
ルペダルにより制御される可変容量型油圧ポンプの容量
が、原動機の負荷トルクが許容発生トルクより大きくな
る場合のみ制御装置により制御されてエンジンストール
が防止される。

く実　施　例〉 以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的に説明す
る。

第１図には本発明の一実施例を示す油圧制御ダイアグラ
ムを示し、第２図にはエンジン制御のアルゴリズムを示
しである。尚、実施例の説明にあたっては、従来の技術
の項で記載した装置と同一の装置に同一の符号を付して
重複する説明を省略する。

第１図に示すように、本実施例は第３図に示した従来例
とほぼ同一の基本構成を有しているが、エンジン１の実
回転数Ｎｌ：を計測する回転計２１とガバナ１４のラッ
ク開度Ｘ１．Ｉを検出する燃料供給量検出手段たるラッ
ク開度検出器２２が設けられている他、コントロールユ
ニット１２とは別に斜板角コントローラ２３が設けられ
ている。

電気回路の構成としては、斜板角コントローラ２３に差
圧計１０からの差圧ＰＬと回転計２１からの回転数ＮＥ
とラック開度検出器２２からのラック開度ｘＲが入力す
るようになっている。

以下、第２図を用いて本実施例の作用を述べろ。

アクセルペダル１３を踏み込むことにより、その踏込み
量Ｓａに応じた回転数制御信号Ｎと斜板角制御信号α　
がコントロールユニット１２からガバナ１４と斜板角コ
ントローラ２３にそれぞれ出力される。

エンジン１はガバナ１４に制御されて回転するが、その
実回転数ＮＥは上述のとうり斜板角コントローラ２３に
入力されており、斜板角コントローラ２３内ではこれか
らまずエンジン１の許容トルクＴｌ：、が求められる。

許容トルクＴ５．は回転数ＮＥに依存するためＴ６．＝
ｆ　（Ｎ−となる。ここではｆ（＋は関数あるいはマツ
プである。

一方、エンジン１の負荷トルクＴＬ（走行用油圧ポンプ
２と作業用油圧ポンプ３への入力トルクの和）は、以下
に述べるようにガバナ１４のラック開度ちとエンジンｌ
の回転数Ｎ１から求められる。第２図にはラック開度Ｘ
Ｒと回転数Ｎ６の関係が示されている。図中、ｑば燃料
噴射量、Ｔｅａはエンジン１の燃焼トルク、ＴＥ、はエ
ンジン１の損失トルク、ＪＥはエンジン１の慣性モーメ
ント、Ｔ、ハエンジン１を回転せさるＩ・ルクである。

したがって、ラック開度ｘＲと回転数Ｎ６が与えられれ
ば負荷トルクＴＬが次式により求められる。

Ｔ　＝　Ｔ　−’ｒ　　−Ｔ Ｌ　　　　　　　ＭＯＩ：ｆ ２π　　　　　ｄ ＝　ｆ、（ｆ、（Ｘ、））−ｆ、（Ｎ−−、、ＪＥ、Ｎ
。

エンジン１が回転を維持するために必要なトルクＴはＴ
Ｌ十Ｔ□であるから、 ２π　　　　　ｄ Ｔ　＝　ｆ、（ｆ２（孔））−１丁・Ｊ１汀ＮＥとなる
。したがって、Ｔ≦Ｔ　であればエンジンストールは生
４しない。逆にＴＮＴ　　であればエンジンストールが
生じるため、走行用油圧ポンプ２の斜板角α２を減少さ
せて負荷トルクＴＬを下げる。

斜板角減少量Δαは差圧Ｐを用いて、次式により得られ
る。

ここで、ηｍは走行用油圧ポンプ２の機械効率である。

尚、Δαは常に正の値とし、計算上負の値となる場合に
はＯとする。その理由はこの制御がエンジンストールめ
防止のみを図るものだからである。

尚、以上で実施例の説明を終えるが、本発明はこの実施
例に限るものではなく、例えばホイールローダ以外の自
走式油圧機械に本発明を適用してもよいし、油圧ポンプ
や油圧モータに斜軸式など、他の形式のものを用いても
よい。

〈発明の効果〉 本発明に係る自走型油圧機械によれば、原動機の許容発
生トルクより負荷トルクが太き（なった場合には自動的
に可変容量型油圧ポンプの容量が減少してエンジンスト
ールが防止されるため、運転者はエンジンストールに注
意を払うことなく走行および作業を行うことができ作業
効率などが向上する。また、ポンプ容蓋を大きくするこ
とができ原動機の駆動力を有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す油圧制御ダイアグラム
であり、第２図はこの実施例におけろエンジン制御のア
ルゴリズムである。また、第３図は従来の自走型油圧８
１減における油圧制御ダイアグラムである。 図　　　　　中、 ｌは原動機、 ２は走行用油圧ポンプ、 ３は作業用油圧ポンプ、 ４．５はオイルパイプ、 ６は油圧モータ、 １０は差圧計、 １１は斜板ドライバ、 １２はコントロールユニット、 ３はアクセルペダル、 ４はガバナ、 １は回転計、 ２はラック開度検出器、 ３は斜板角コントローラである。 特　　許　　出　　願　　人 三菱重工業株式会社 代　　　　　理　　　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　原動機により駆動される走行用の可変容量型油圧ポン
   プと作業用の油圧ポンプとを有するとともに、アクセル
   ペダルにより前記原動機の回転数と前記可変容量型油圧
   ポンプの容量が制御される自走型油圧機械において、 当該原動機の回転数を検出するための回転計と、 当該原動機への燃料供給量を検出するための燃料供給量
   検出手段と、 当該可変容量型油圧ポンプの負荷油圧を検出するための
   差圧計と、 前記回転計の検出結果に基づき当該原動機の許容発生ト
   ルクを求める一方、前記燃料供給量検出手段の検出結果
   と前記差圧計の検出結果とに基づき当該原動機の負荷ト
   ルクを求め、この負荷トルクが前記許容発生トルクより
   大きくならないように前記可変容量型油圧ポンプの容量
   を制御する制御装置と を具えたことを特徴とする自走型油圧機械。