JPH04272331A - 油圧走行車両の駆動制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホイール式油圧ショベ
ルに代表される油圧走行車両の駆動制御装置に関し、特
に車両降坂時の乗り心地性を改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧制御装置が搭載される油圧
建設機械として例えば図６に示すようなホイール式油圧
ショベルがある。図において、４は走行用油圧モータで
あり、この油圧モータ４の回転によりトランスミッショ
ン１０１およびプロペラシャフト１０２を介して後輪１
０３が駆動され、車両が走行する。またブームシリンダ
２１の伸縮により、フロントアタッチメントの一部であ
るブーム１０４が昇降される。

【０００３】図７は上記ホイール式油圧ショベルの走行
油圧回路の一部を示している。不図示の前後進切換弁を
前進位置に切換えて走行ペダルを操作すると、その操作
量に応じたストローク量で制御弁２が切換わり、これに
より、可変容量油圧ポンプ１からの吐出油が管路９１，
制御弁２，管路９２ａおよびチェック弁３１ａを経て油
圧モータ４に供給され車両が走行する。車両の速度は走
行ペダルの踏込量に依存する。走行中にペダルを離すと
制御弁２が中立位置に切換わるので、油圧ポンプ１の吐
出油が遮断され、管路９２ｂに吐出された油圧モータ４
からの圧油はカウンタバランス弁３ｂの絞り３ｃおよび
制御弁２の絞り２ｃによって絞られる。これにより、油
圧モータ４の吐出流量が多い場合には、まずクロスオー
バードリリーフ弁３２ｂが開いて大きな油圧ブレーキが
作用し車両が減速する。吐出流量が減少するとリリーフ
弁３２ｂは閉じ、油圧モータ４の吐出油は上記絞り２ｃ
，３ｃに絞られ、小さな油圧ブレーキが働く。

【０００４】また車両の降坂走行時には、油圧モータ４
の負荷が小さくなるので管路９２ａの圧力（駆動圧）が
低下する。このためカウンタバランス弁３ｂが閉じて管
路９２ｂの圧油（油圧モータ４の吐出油）が絞り３ｃに
より絞られ、上述と同様に油圧モータ４に油圧ブレーキ
が作用し、これにより油圧モータ４のオーバーランが防
止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記降
坂走行時にカウンタバランス弁３ａが閉じると、油圧モ
ータ４の吐出油が絞られるために管路９２ａに駆動圧が
たってカウンタバランス弁３ａが開き、油圧ブレーキが
解除される。これにより管路９２ａの圧力が所定値以下
になると再びカウンタバランス弁３ａが閉じて油圧ブレ
ーキが働き、以下、それが繰返えされるためにハンチン
グが発生し、乗り心地が悪いという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、降坂走行時のハンチング
を防止した油圧走行車両の駆動制御装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１〜図
３に対応付けて説明すると、本発明に係る油圧走行車両
の駆動制御装置は、油圧ポンプ１と、この油圧ポンプ１
からの吐出油により駆動される走行用油圧モータ４と、
この油圧モータ４と油圧ポンプ１との間に設けられ、油
圧モータ４の負荷が所定値以下になると油圧モータ４に
油圧ブレーキを付与する油圧ブレーキ弁３ａ，３ｂと、
車両が降坂走行中か否かを検出し、降坂走行中のときに
はそれ以外のときよりも油圧ポンプ１の吐出流量を大き
くする流量制御手段６０とを具備し、これにより上記問
題点を解決する。請求項２のように、可変容量油圧ポン
プを用い、降坂中にポンプの押除け容積を増大させてポ
ンプ吐出流量を増やすようにしてもよい。

【０００８】

【作用】流量制御手段６０は、車両が降坂走行中のとき
にはそれ以外のときよりも油圧ポンプ１の吐出流量を大
きくする。これにより、降坂走行時であっても駆動圧が
所定値以上に保持され、油圧ブレーキ弁３ａ，３ｂが非
作動のままとなるので、上記ハンチングを防止できる。 なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するため
の手段と作用の項では、本発明を分かり易くするために
実施例の図を用いたが、これにより本発明が実施例に限
定されるものではない。

【０００９】

【実施例】−第１の実施例− 図１〜図４により本発明の第１の実施例を説明する。図
２は本発明に係る油圧建設機械の駆動制御装置の一部分
を示す図、図３はその残りの部分を示す図であり、図７
と同様な箇所には同一の符号を付してある。１はエンジ
ン（原動機）２７により駆動される可変容量油圧ポンプ
である。エンジン２７の回転数は、ガバナ２７ａのガバ
ナレバー２７ｂをパルスモータ２８により回動すること
により制御される。そして、そのエンジン回転数に応じ
た可変容量油圧ポンプ１の吐出油が走行用制御弁２を介
して油圧モータ４に導かれるとともに、作業用制御弁２
０を介して作業用油圧シリンダ２１に導かれる。

【００１０】車両の走行は、前後進切換弁８を前進（Ｆ
位置）または後進（Ｒ位置）に切換えパイロット弁６の
ペダル６ａを操作することにより行われる。これにより
パイロット油圧ポンプ５からの吐出油がパイロット式制
御弁２のパイロットポート２ａまたは２ｂに導かれ、制
御弁２がパイロット油圧に応じたストローク量で切換わ
り、可変容量油圧ポンプ１からの吐出油が管路９１，圧
力補償弁２３，制御弁２を経て油圧モータ４に供給され
車両が走行する。

【００１１】また作業レバー５８を操作すると、その操
作量に応じて減圧弁５９で減圧された圧力により油圧パ
イロット式の作業用制御弁２０が切換わり、油圧ポンプ
１からの吐出油が管路９３，圧力補償弁２４および制御
弁２０を介して作業用油圧シリンダ２１に導かれ、油圧
シリンダ２１の伸縮によりブームなどの作業用アタッチ
メントが昇降する。ここで、圧力補償弁２３，２４は、
油圧モータ４と油圧シリンダ２１の作動を独立に補償さ
せ、これらにそれぞれの負荷圧よりも所定圧だけ高い圧
力を油圧ポンプ１から供給させるようにするものである
。

【００１２】可変容量油圧ポンプ１の傾転角、すなわち
押除け容積は、傾転角制御装置４０により制御される。 傾転角制御装置４０は、エンジン２７により駆動される
油圧ポンプ４１と、一対の電磁弁４２，４３と、電磁弁
４２，４３の切換に応じて油圧ポンプ４１からの圧油に
よりピストン位置が制御されるサーボシリンダ４４とか
ら成り、サーボシリンダ４４のピストン位置に応じて油
圧ポンプ１の傾転角が制御される。ここで、一対の電磁
弁４２，４３はコントローラ５０により切換制御される
。

【００１３】５１は、油圧ポンプ１の傾転角θｓを検出
する傾転角センサ、５２は油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｐ
を検出する圧力センサ、５３はエンジン２７の回転数Ｎ
ｒを検出する回転数センサ、５４は、油圧ポンプ１の吐
出圧力とアクチュエータの最大負荷圧力（油圧モータ４
の負荷圧力と油圧シリンダ２１の負荷圧力のうち大きい
方の値であり、シャトル弁２９にて選択されたものであ
る）との差圧、つまりＬＳ差圧ΔＰＬＳを検出する差圧
センサ、５５はガバナレバー２７ｂの回動量Ｎθを検出
するポテンショメ−タ、５６は走行ペダル６ａの操作量
に応じたパイロット圧力を検出する圧力センサ、５８は
前後進切換弁８の切換位置を検出する位置センサであり
、これらの各センサの検出結果はコントローラ５０に入
力される。位置センサ５８は、制御弁８がＦ，Ｒ位置に
あるときにハイレベルの信号を、Ｎ位置にあるときにロ
−レベルの信号を出力する。さらにＳＷ１はブレーキス
イッチであり、作業時にはオンされ、走行時にはオフさ
れる。ブレーキスイッチＳＷ１がオンされると、不図示
の駐車ブレーキとサービスブレーキの双方が作動し、オ
フされると駐車ブレーキが非作動となり、サービスブレ
ーキがブレーキペダルの操作で作動可能になる。このブ
レーキスイッチＳＷ１がオンされるとハイレベルの信号
が出力され、これがコントローラ５０に入力される。

【００１４】コントローラ５０は図１に示すような制御
回路部６０を有している。図１において、ロードセンシ
ング制御部（以下、ＬＳ制御部）６１は、目標差圧ΔＰ
ＬＳＲと、差圧センサ５４で検出されたＬＳ差圧ΔＰＬ
Ｓとの偏差Δ（ＰＬＳ）を演算し、この偏差Δ（ＰＬＳ
）から目標値の変化量ΔθＬを演算し、これを積分して
ロードセンシング制御のための目標ポンプ傾転角θＬを
求めて出力する。

【００１５】トルク制御部６２は、回転数センサ５３で
検出されたエンジン回転数Ｎｒと、ポテンショメ−タ５
５で検出されたガバナレバー位置Ｎθとの偏差ΔＴを演
算してスピードセンシングを行い、この偏差ΔＴからエ
ンジンストールを防止するための目標トルクＴｐｏを演
算し、この目標トルクＴｐｏに圧力センサ５２で検出さ
れたポンプ吐出圧力Ｐｐの逆数を乗じて馬力演算を行い
、その値θｐｓに一時遅れ要素のフィルタをかけて入力
トルク制限制御のための目標ポンプ傾転角θＴを求める
。

【００１６】また上記ポンプ吐出圧力Ｐｐは関数発生器
６４にも入力され、関数発生器６４は、この吐出圧力Ｐ
ｐに応じて図示の特性から目標傾転角θｔｍａｘを求め
る。この特性によれば目標傾転角θｔｍａｘは、吐出圧
力Ｐｐが平地走行時の最小圧力Ｐ０以上の場合には一定
であるが、吐出圧力Ｐｐが平地走行時の最小圧力Ｐ０未
満になると、吐出圧力Ｐｐが小さいほど大きくなるよう
に設定されている。ここで、吐出圧力ＰｐがＰ０未満で
あるということは、降坂走行時であることを示しており
、エンジン回転数を一定とすれば、Ｐｐが小さいほど急
坂であることを示している。またＰ０に対応する傾転角
θ０と、上記ＬＳ制御部６１およびトルク制御部６２で
得られる目標傾転角θＬ，θＴとの関係は、（１）θＬ
の最大値＞θ０ （２）θＴの最大値＞θ０ とされ、さらにθｔｍａｘの最大値は、油圧ポンプ１の
流量が油圧モータ４の許容回転数を越えない流量となる
ように設定される。

【００１７】この関数発生器６４の出力、すなわち目標
傾転角θｔｍａｘは選択部６５に入力される。選択部６
５にはまた、予めメモリ６６内に格納された作業時の最
大傾転角θｄｍａｘが入力される。

【００１８】判定部６７を構成する比較器６７ａは、圧
力センサ５６により検出されたパイロット圧Ｐｔが予め
設定された所定圧力より高い場合にオンするものであり
、そのオン・オフ信号はアンドゲート回路６７ｂに出力
される。またアンドゲート回路６７ｂには、ブレーキス
イッチＳＷ１のオン・オフ状態と、位置センサ５８から
の信号がそれぞれ入力され、■ブレーキスイッチＳＷ１
がオフし（スイッチＳＷ１はロ−レベルの信号を出力）
、■前後進切換弁８がＮ位置以外（Ｆ位置またはＲ位置
）にあり（位置センサ５８はハイレベルの信号を出力）
、■上記パイロット圧Ｐｔが所定値より高い（比較器６
７ａはハイレベルの信号を出力）、の３つの条件が全て
満たされたときにのみアンドゲート回路６７ｂがオンす
る。ここで、上記３つの条件が全て満たされるというこ
とは、車両走行状態であることを示している。

【００１９】第１の選択部６５は、アンドゲート回路６
７ｂがオフのときには、予めメモリ６６内に設定された
作業時の最大傾転角θｄｍａｘを目標傾転角θｍａｘと
して選択し、アンドゲート回路６７ｂがオンのときには
、関数発生器６４の出力、すなわち目標傾転角θｔｍａ
ｘを目標傾転角θｍａｘとして選択する。

【００２０】また第２の選択部６３は、上記ＬＳ制御部
６１およびトルク制御部６２および第１の選択部からの
３つの目標傾転角θＬ，θＴ、θｍａｘのうち最も小さ
い値を傾転角指令値θｒとして選択し、サーボ制御部６
６に出力する。サ−ボ制御部６６は、選択された傾転角
指令値θｒと、傾転角センサ５１により検出した傾転角
フィ−ドバック値θｓとを比較し、ポンプ傾転角θｓが
傾転角指令値θｒに一致するよう傾転角制御装置４０を
制御する。

【００２１】ここで、上記ＬＳ制御部６１によるロード
センシング制御によれば、ＬＳ差圧が一定値になるよう
に可変容量油圧ポンプ１の押除け容積が制御され、上記
ポンプ圧がロードセンシング圧よりも所定の目標値だけ
高く保持されるので、ポンプ吐出流量が制御弁２または
２０の要求流量になるようにポンプ傾転角が制御され、
余分な流量を吐出することがなく絞り損失による無駄が
なくなり燃費および操作性の向上が図れる。またトルク
制御部６２による入力トルク制御によれば、油圧ポンプ
１のトルクがエンジン２７の出力トルクの範囲内に保持
され、エンジン２７に過負荷が作用するのが防止される
。

【００２２】次に、本実施例における可変容量油圧ポン
プ１のＰ−Ｑ線図について説明する。本実施例では、Ｌ
Ｓ制御部６１とトルク制御部６２からそれぞれ目標傾転
角θＬ，θＴが出力されるとともに、選択部６５から最
大傾転角θｍａｘが出力され、選択部６３で最も小さい
値が選択されるから、傾転角の最大値は最大傾転角θｍ
ａｘで制限される。そして、基本Ｐ−Ｑ線図をトルク制
御部６２で設定するとともに走行時最大傾転角を作業時
よりも小さくし、さらに走行時のエンジン回転数を作業
時のエンジン回転数よりも高くして、図４のＰ−Ｑ線図
を得る。図４において、Ｔが走行時のＰ−Ｑ線図、Ｄが
作業時のＰ−Ｑ線図である。

【００２３】したがって、油圧ポンプ１の最大吐出流量
は、図４からわかるように走行時はＱｔとなり、作業時
はＱｄ（＞Ｑｔ）となり、走行時の圧力損失を低減でき
、また、ポンプ流量が低減された分だけ油圧モータの押
除け容積を小さくでき、モータ容積効率、トルク効率お
よび圧力損失も含めた効率が向上でき、容量を小さくし
ても所定の走行トルクを得ることができる。さらに、降
坂時はポンプ圧力Ｐｐが所定値Ｐ０よりも低くなると、
走行用最大傾転角θｔｍａｘがポンプ圧力Ｐｐが低くく
なるほど大きくなるので、ポンプ最大流量が増加して最
高速度を平地走行時よりも早くできる。

【００２４】次に、実施例の動作を説明する。車両を走
行させるに当たり、ブレーキスイッチＳＷ１をオフし、
前後進切換弁８を例えば前進（Ｆ位置）に切換え走行ペ
ダル６ａを操作すると、パイロット油圧ポンプ５からの
吐出油がパイロット式制御弁２のパイロットポート２ａ
に導かれ、この制御弁２がパイロット油圧に応じたスト
ローク量で切換わる。これにより、可変容量油圧ポンプ
１からの吐出油が管路９１，圧力補償弁２３，制御弁２
，管路９２ａおよびチェック弁３１ａを経て油圧モータ
４に供給され、油圧モータ４が回転して車両が走行する
。車両の速度は走行ペダル６ａの踏込量に依存する。

【００２５】ここで車両走行時には、上述した■■■の
条件が全て満足されるので、アンドゲート回路６７ｂ（
図１）がオンし、したがって第１の選択部６５は関数発
生器６４で求められる傾転角θｔｍａｘを目標傾転角θ
ｍａｘとして選択する。そして平地走行時の場合には、
油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｐが平地走行時の最小圧力Ｐ
０以上となり、関数発生器６４で求められる傾転角θｔ
ｍａｘ、すなわち目標傾転角θｍａｘはθ０となる。第
２の選択部６３は目標傾転角θｍａｘ，θＬ，θＴの最
小値を傾転角指令値θｒとして選択し、サーボ制御部６
６では、選択された傾転角指令値θｒと、傾転角センサ
５１により検出した傾転角フィ−ドバック値θｓとを比
較し、ポンプ傾転角θｓが傾転角指令値θｒに一致する
よう傾転角制御装置４０を制御する。

【００２６】車両が降坂走行状態に入ると、油圧モータ
４に働く負荷が小さくなるので油圧ポンプ１の吐出圧力
Ｐｐが低下して平地走行時の最小圧力Ｐ０未満となる。 このため関数発生器６４は上記傾転角θ０よりも大きい
傾転角θｔｍａｘを出力し、これが第１の選択部６５に
て目標傾転角θｍａｘとして選択される。そして、θｍ
ａｘ＜θＬかつθｍａｘ＜θＴの場合には、θｍａｘが
第２の選択部６３で傾転角指令値θｒとして選択され、
ポンプ傾転角θｓが制御される。これによれば、ポンプ
傾転角θｓは平地走行時よりも大きくなり、油圧ポンプ
１の吐出流量が増加する。したがって、管路９２ａの駆
動圧が所定値以上に保持され、カウンタバランス弁３ｂ
は開状態で保持され、その結果、従来のハンチングが防
止される。

【００２７】また上述したように、関数発生器６４で得
られる目標傾転角θｔｍａｘの最大値は、油圧ポンプ１
の流量が油圧モータ４の許容回転数を越えない流量とな
るように設定されているので、いかなる場合でも油圧モ
ータ４がオーバーランすることはない。

【００２８】さらに、上記■■■の条件の少なくともい
ずれかが満足されない場合（例えば作業時）には、アン
ドゲート回路６７ｂがオフするので、選択部６５ではメ
モリ６６に格納された作業時の最大傾転角θｄｍａｘが
目標回転数θｍａｘとして選択され、この目標回転数θ
ｍａｘ、および目標回転数θＬ，θＴのうち最小のもの
が回転数指令値θｒとして選択される。

【００２９】以上の実施例の構成において、カウンタバ
ランス弁３ａ，３ｂが油圧ブレーキ弁を、コントローラ
５０の制御回路部６０が流量制御手段をそれぞれ構成す
る。

【００３０】−第２の実施例− 次に、図５により本発明の第２の実施例を説明する。図
５において、本実施例における制御回路部６０’では、
ＬＳ制御部６１からの目標傾転角θＬとトルク制御部６
２からの目標傾転角θＴのうちの小さい方が選択部６３
’にて目標回転数θｍｉｎとして選択される。そして、
この選択された目標回転数θｍｉｎおよび上記関数発生
器６４で求められた傾転角θｔｍａｘのうちいずれかが
選択部６８で選択される。すなわち選択部６８は、上記
アンドゲート回路６７ｂがオフの場合（走行時以外の場
合）には、目標回転数θｍｉｎを回転数指令値θｒとし
て選択し、アンドゲート回路６７ｂがオンの場合（走行
時の場合）には、目標回転数θｔｍａｘを回転数指令値
θｒとして選択する。

【００３１】これによっても、降坂走行時に油圧ポンプ
１の傾転角θｓが平地走行時よりも増加してポンプ吐出
流量が増加し、上述したと同様にカウンタバランス弁３
ｂを開状態で保持してハンチングを防止することができ
るとともに、油圧モータ４のオーバーランを防止できる
。なお本実施例では、上述した（１），（２）の条件は
不要である。

【００３２】また以上の第１および第２の実施例では、
油圧ポンプ１の傾転角（押除け容積）を大きくして吐出
流量を増大させるようにしたが、エンジン回転数を高く
して吐出流量を増大させるようにしてもよい。この場合
、油圧ポンプは固定容量でもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、車両が降坂走行中のと
きには降坂以外の走行時よりも油圧ポンプの吐出流量を
大きくするようにしたので、上記駆動圧が所定値以上に
保持され、油圧ブレーキ弁が開状態を保持し、これによ
り従来のハンチングが防止され、乗り心地性の改善が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す制御系のブロック
図である。

【図２】駆動制御装置の一部分を示す構成図である。

【図３】図２の残りの部分を示す構成図である。

【図４】油圧ポンプのＰ−Ｑ線図である。

【図５】第２の実施例を示す制御系のブロック図である
。

【図６】ホイール式油圧ショベルの側面図である。

【図７】走行油圧回路の一部を示す図である。

【符号の説明】

１　　可変容量油圧ポンプ ２　　走行用制御弁 ２ｃ　　絞り ３ａ，３ｂ　　カウンタバランス弁 ３ｃ　　絞り ４　　走行用油圧モータ ６　　パイロット弁 ６ａ　　走行ペダル ８　　前後進切換弁 ２０　　作業用制御弁 ２１　　作業用シリンダ ２７　　エンジン（原動機） ２８　　パルスモータ ３１ａ，３１ｂ　　チェック弁 ３２ａ，３２ｂ　　クロスオーバードリリーフ弁４０　
　傾転制御装置 ５０　　コントローラ ５１　　傾転角センサ ５２　　圧力センサ ５３　　回転数センサ ５４　　差圧センサ ５５　　ポテンショメ−タ ５６　　圧力センサ ５７　　回転数設定装置 ５７ａ　　燃料レバー ５８　　位置センサ ６０，６０’　　制御回路部 ６１　　ＬＳ制御部 ６２　　トルク制御部 ６３　　第２の選択部 ６４　　関数発生器 ６５　　第１の選択部 ６６　　サ−ボ制御部 ６７　　判定部 ＳＷ１　　ブレーキスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　油圧ポンプと、この油圧ポンプからの
   吐出油により駆動される走行用油圧モータと、この油圧
   モータと前記油圧ポンプとの間に設けられ、油圧モータ
   の負荷が所定値以下になると油圧モータに油圧ブレーキ
   を付与する油圧ブレーキ弁と、車両が降坂走行中か否か
   を検出し、降坂走行中のときにはそれ以外のときよりも
   前記油圧ポンプの吐出流量を大きくする流量制御手段と
   を具備することを特徴とする油圧走行車両の駆動制御装
   置。
2. 【請求項２】　　前記油圧ポンプは可変容量形とされ、
   前記流量制御手段は、降坂走行中のときにはそれ以外の
   ときよりも前記可変容量形油圧ポンプの押除け容積を増
   大させて前記吐出流量を大きくすることを特徴とする請
   求項１に記載の油圧走行車両の駆動制御装置。