JPH0830425B2 - 建設機械における作業機操作時の制御方法 - Google Patents

建設機械における作業機操作時の制御方法

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JPH0830425B2
JPH0830425B2 JP63118932A JP11893288A JPH0830425B2 JP H0830425 B2 JPH0830425 B2 JP H0830425B2 JP 63118932 A JP63118932 A JP 63118932A JP 11893288 A JP11893288 A JP 11893288A JP H0830425 B2 JPH0830425 B2 JP H0830425B2
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野: 本発明は、ドージング、リッピング等の作業機をもつ
大型ブルドーザのごとき建設機械の作業運転に際し、各
作業形態での作業機のパワー不足又は作業機の動作速度
の低下の防止を、デセルペダルによることなく効果的に
行うようにした制御方法に関する。
従来技術: ブルドーザ等の建設機械の運動はエンジンの出力を、
トルクコンバータ、変速機、傘歯車、操向クラツチ、操
向ブレーキ、終減速機等のパワーラインによりスプロケ
ツトホイールに伝達し、スプロケツトホイールに巻回さ
れた履帯を駆動することにより行われる。従つて、履帯
におけるけん引力は、エンジン出力とパワーラインの減
速比とにより算定できる。
建設機械のエンジン出力は、主コントロールレバーに
よる手動操作で所要値にセツトされており、この主コン
トロールレバーでセツトされたエンジン出力は、デセル
ペダルの踏込み操作で減じ、デセルペダルを元に戻すと
セツトされた所要出力が回復する。
建設機械の運転中のけん引力は、履帯と地面間に生ず
るシユースリツプ率に関連し、このシユースリツプ率が
大きい程けん引力がでるが限界があり、それを越すとシ
ユースリツプ率を増しても滑るのみで、建設機械のエン
ジン出力はけん引力として有効に活用されず、エネルギ
のロスばかりでなく履帯が短期間に摩耗する等の障害が
発生する。
シユースリツプ(履帯滑り)が過度に生じたとき、従
来はオペレータがこれを感知し、デセルペダルを踏込ん
でエンジン出力を小さくし、同時に作業機を操作して負
荷を軽減することによりけん引力を低下させ、シユース
リツプを解消していた。そして、シユースリツプが解消
すると、デセルペダルの踏込みを緩め若しくは元に戻
し、エンジン出力を予めセツトした定常出力に復帰させ
なければならなかつた。
解決しようとする課題: オペレータの操作によるシユースリツプ制御は、シユ
ースリツプの発生をオペレータが目視と官能とにより知
り、作業機操作による負荷軽減とデセルペダル操作によ
るエンジン出力のカツトオフで行われている。従つて、
オペレータの操作は煩雑で、且つ細心の注意を強いられ
るし、オペレータの練度による差が大きく影響する。練
達したオペレータの場合でも、実質的にはシユースリツ
プの発生とオペレータの操作との間にはタイムラグがあ
ることは避けられず、又、オペレータによつては不必要
にスリツプさせることも多くて、シユースリツプを未然
に防止するという目的は達成し難い。さらに作業機操作
時には、通常のシユースリツプ率を基準としたエンジン
出力以上のパワーを必要とし、ここでデセルペダル調整
をしないとパワー不足となつたり、或いは作業機の動作
速度が遅くなる。つまり、同じ土質で同じ速度で作業し
ている時でも、作業機を操作する場合にはデセルペダル
操作によるパワー調整が必要で、これが不可避であつ
た。
本発明は、前述のような問題点を解消することを目的
として、シユースリップ率,車速,けん引力に応じて自
動的にエンジン出力のカットオフとカットオフの解除と
を伴うように作業運転が行われる建設機械において、デ
セルペダルの操作を要せずに作業運転中のパワー不足を
解消して作業機の適正な動作スピードを得ることのでき
る建設機械における作業機操作時の制御方法を提供する
ことにある。
課題を解決するための手段および作用: 前述の目的を達成するために、本発明による建設機械
における作業機操作時の後進車速制御方法は、 各種作業機を有する建設機械がそれら作業機の使用に
よる作業運転を行う際の建設機械における作業機操作時
の制御方法であって、 エンジンの出力状態を表すけん引力−速度線図におい
て、車速が低い場合にけん引力を変化させて必要な車速
を維持させるけん引力軸に沿う線図部分と、けん引力が
低い場合に車速を変化させて必要なけん引力を維持させ
る速度軸に沿う線図部分とを有して、両線図部分が低車
速かつ低けん引力の域において交わって原点となるけん
引力−速度特性に係るエンジン出力の基本モードと、所
定のシュースリップ率に戻すためにその基本モードに対
しエンジン出力をカットオフしてなる制御モードと、こ
の制御モードに対し作業機の動作開始時のエンジン出力
を所定比率のエンジン出力までアップさせてなる作業機
操作モードとを設定し、 作業機を操作しないときは、前記基本モードもしくは
制御モードにしたがって作業運転を行うように制御し、
作業機の動作開始とともにエンジン出力モードを前記作
業機操作モードに移行させるように制御することを特徴
とするものである。
本発明においては、例えばドージングまたはリッピン
グ等の作業機をもつブルドーザなどの建設機械におい
て、シュースリップを生じる際の実車速が検出されると
同時に、エンジン回転数と、トルクコンバータの出力回
転数から得られる理論車速とが検出される。また、理論
車速と実車速とからシュースリップ率が算出され、理論
車速とエンジン回転数とからけん引力が算出される。こ
れらの各ファクタを用いて自動的にエンジン出力をカッ
トオフし、あるいはカットオフを解除するには、エンジ
ンのけん引力−速度線図において高出力部分をカットし
た基本モード、言い換えれば車速が低い場合にけん引力
を変化させて必要な車速を維持させるけん引力軸に沿う
線図部分と、けん引力が低い場合に車速を変化させて必
要なけん引力を維持させる速度軸に沿う線図部分とを有
して、両線図部分が低車速かつ低けん引力の域において
交わって原点となるけん引力−速度特性に係るエンジン
出力の基本モードが設定され、更にその基本モードにお
いて所定のシュースリップ率を上回る場合に、このシユ
ースリツプ率を所定値に戻すためにその基本モードに対
しエンジン出力をカットオフしてなる制御モードが設定
される。こうして、エンジン出力が基本モードもしくは
制御モードを選択しながら通常の作業運転が行われる。
また、例えばリッパ等の作業機が操作されるときに
は、所定のシュースリップ率を保ちつつ、作業機により
消費されるパワーを補足するために、作業機の動作開始
とともに瞬時のエンジン出力モードが作業機操作モード
に移行されてエンジンの出力アップが自動的に行われ
る。
こうして、軟らかい砂質土に合わせて設定されている
フル出力カーブの高出力部分をカットした基本モードが
設定されることにより、硬い土質に対しシュースリップ
を抑止できるとともに、作業機操作時のパワー不足によ
る作業機の動作速度の低下が防止でき、これに加えてオ
ペレータが岩を砕こうとしている操作に合わせてエンジ
ン出力をアップして岩の破砕を補助することができ、効
率的な作業運転を実現することができる。
実施例: 以下、本発明方法の具体的な1実施例につき説明す
る。
たとえば、ドージング、リツピング等の作業機をもつ
大型ブルドーザのごとき建設機械の作業運転では、けん
引力Fと車両Vとの関連をみると、第1図に示すように
エンジンがフル出力のときは破線で示すフル出力カーブ
のごとくなつている。このエンジンのフル出力カーブ
が、速度を示すX軸と交わる点が車速の上限であり、け
ん引力を示すY軸と交わる点がけん引力の上限である。
しかし、前記したとおり建設機械のけん引力はシユース
リツプ率に関係があり、一定のシユースリツプ率のとき
に実効最大けん引力が得られる。従つて、この要素を含
めたけん引力と車両速度と作業機の動作とは不可分に関
連し、土質・岩質が硬くなつてくれば、第1図のフル出
力カーブにおける高出力部をカツトした線で示すエンジ
ン出力である基本モードで示され、この基本モードに対
しエンジン出力をカツトオフしたエンジン出力を示す制
御モードを策定すると、基本モードの原点に対応するけ
ん引力Foと制御モードの原点に対応するけん引力Fcとの
間において、同一速度Voを保ちながらシユースリツプ率
に基いてけん引力を適値とするエンジン出力とすること
ができる。
この実施例ではブルドーザがリツピングしながら前進
しており、このときの作業運転の作業機操作の制御の基
準となるシユースリツプ率は30%に設定した。また、こ
の作業運転時の初期設定値は、けん引力は50トン、速度
は0.7km/hとした。
作業運転のうち、ドージング困難な地盤や舗装の破砕
又は岩盤の裂き起しを行うリツピングに例をとれば、こ
の作業運転は、第1図に示すけん引力−速度線図に示す
基本モード又は制御モードのエンジン出力でリツピング
を行う。今、リツピングが第1図に示す制御モードのエ
ンジン出力で行われているとする。そのエンジン出力の
ままでリツパレバーの操作によりリツパを動作させる
と、エンジン出力がパワー不足となつたり、或いは作業
機(この場合リツパ)の動作速度が遅くなる。そこで、
リツパレバーにエンジン出力の加減を連動させておく
と、リツパレバーの操作に同期してエンジン出力のパワ
ーアツプ又はカツトオフが可能となる。この場合のパワ
ーアツプは、作業機を操作し所要の作業を進めるのに充
分であり、かつ所要速度で作業機を動作させることがで
きるエンジン出力モード、いわゆる作業機操作モードま
で上昇させる。この作業機操作モードは、この時の制御
モードの原点となるFcに、所定の係数を乗じたけん引力
Fu(共に速度はVo)を原点として得られるエンジン出力
モードとする。パワーアップして作業機操作モードを得
るために、この制御モードの原点となるけん引力Fcに乗
ずる係数として、リッパ下げおよびリッパチルトバック
のときの係数をA,リッパ上げのときの係数をB,リッパチ
ルトのときの係数をCとするとき、A<B<Cが成り立
つようにそれら係数を設定する。このように作業内容に
応じて係数を変える理由は次のとおりである。すなわ
ち、リッパ下げおよびリッパチルトバックのときには、
割岩するものではないのでパワーアップの必要がなく、
リッパ上げのときには、割岩しないといってもリッパポ
イントを上昇させることで岩起こしが可能なので所要の
パワーアップが必要となり、リッパチルトのときには、
割岩効果を高めるために最も大きなパワーアップが必要
となるからである。
又、エンジン出力状態が基本モードのときは、これら
の係数を変えておくことも可能である。
この一連のエンジン出力のコントロールを伴う作業機
操作は、各作業機の操作条件を満す要素を、第2図に例
示する演算階程として予めリツパレバーに関連させてお
き、リッパレバーの操作と共にエンジン出力モードを制
御している。
なお、以上の実施例はリツピングのときであるが、他
の実施例としてドージング或いはシヨベリング等につい
ても同様に制御できることは勿論である。
発明の効果: 本発明方法は、ドージング、リツピング等の作業機を
もつ大型ブルドーザのごとき建設機械の作業機操作を、
エンジンのけん引力−速度線図においてシュースリップ
率を基準として策定された基本モード又は制御モードと
関連させて必要なパワーアツプを自動的に行いつつ実施
することを可能とした。その結果、デセルペダルの操作
をすることなく作業運転中のパワー不足を解消し、作業
機の動作速度も確保し、違和感のない操作性を実現し、
オペレータの負担を軽減した。
【図面の簡単な説明】
第1図はエンジン出力モードを示すけん引力−速度線図
による作業機操作時のエンジン出力モード制御の説明
図、第2図は作業機操作時の演算階程を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各種作業機を有する建設機械がそれら作業
    機の使用による作業運転を行う際の建設機械における作
    業機操作時の制御方法であって、 エンジンの出力状態を表すけん引力−速度線図におい
    て、車速が低い場合にけん引力を変化させて必要な車速
    を維持させるけん引力軸に沿う線図部分と、けん引力が
    低い場合に車速を変化させて必要なけん引力を維持させ
    る速度軸に沿う線図部分とを有して、両線図部分が低車
    速かつ低けん引力の域において交わって原点となるけん
    引力−速度特性に係るエンジン出力の基本モードと、所
    定のシュースリップ率に戻すためにその基本モードに対
    しエンジン出力をカットオフしてなる制御モードと、こ
    の制御モードに対し作業機の動作開始時のエンジン出力
    を所定比率のエンジン出力までアップさせてなる作業機
    操作モードとを設定し、 作業機を操作しないときは、前記基本モードもしくは制
    御モードにしたがって作業運転を行うように制御し、作
    業機の動作開始とともにエンジン出力モードを前記作業
    機操作モードに移行させるように制御することを特徴と
    する建設機械における作業機操作時の制御方法。
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