JPH0860704A - 建設機械のパワーユニット制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧源の昇圧機能とエンジン回転数の低減機
能とを、操作しやすい操作系で実現できる建設機械のパ
ワーユニット制御方法とその装置を提供する。 【構成】 建設機械を動作制御する各種操作レバー15の
全部が中立である場合と、少なくとも一つの操作レバー
が操作中である場合とを圧力スイッチ14により検出す
る。操作レバー15の上端に手動のレバートップスイッチ
16を設ける。レバートップスイッチ16を押したとき、圧
力スイッチ14が全操作レバー中立状態を検出すると、コ
ントローラ12よりアクセルアクチェータ21にエンジン回
転数の低減制御信号を出力する。圧力スイッチ14がレバ
ー操作中を検出すると、コントローラ12より出力された
設定リリーフ圧上昇信号により昇圧弁46を切換作動す
る。昇圧弁46を経て可変リリーフ弁42へ供給されたパイ
ロット圧により、その設定リリーフ圧を昇圧変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルなどの建
設機械におけるパワーユニット（エンジン・ポンプ系）
の制御方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルの掘削作業中に、負荷状態
によってはパワーユニットのリリーフ弁にて設定された
リリーフ圧までアクチェータ作動油圧が上昇し、フロン
ト作業機の作動が止まりそうになることがある。このよ
うなとき、リリーフ圧を一時的に上昇させることにより
掘削力を上昇させる手段がある。

【０００３】例えば、特開平１−２２０７０６号公報、
特開昭６２−２２４７０２号公報および特公平４−７７
８０１号公報に示されるように、リリーフ圧上昇スイッ
チを押している間（タイマー機能をつけるときは押した
後の一定時間作動中）は、リリーフ圧可変弁を切換え、
パイロットポンプから吐出されたパイロット圧油をこの
リリーフ圧可変弁を経てリリーフ弁の設定圧上昇用パイ
ロット圧作用部に導き、リリーフ弁の設定圧を上げるよ
うにしている。

【０００４】一方、図４（Ａ）に示されるように、油圧
ショベルに搭載されているディーゼルエンジン11の回転
数をマイクロコンピュータにより制御するコントローラ
12に、キースイッチ13、後述するオートマチック・エン
ジンスピード・コントロールシステム（以下、ＡＥＣと
呼ぶ）を始動するＡＥＣスイッチ（圧力スイッチ）14、
作業機用油圧シリンダなどを制御する操作レバー15の上
端に突設されてワンタッチローアイドルシステムを始動
するレバートップスイッチ（これはワンタッチローアイ
ドルスイッチと呼ばれている）16、エンジン回転数を設
定するアクセルダイヤル17などが接続されている。

【０００５】前記コントローラ12で処理された信号は、
エンジン11に対し設けられたアクセルアクチェータ21に
作動信号として出力され、このアクセルアクチェータ21
の実際の作動量は位置センサ22により検出されて、ま
た、エンジン回転数は回転数センサ23により検出され
て、それぞれコントローラ12にフィードバックされる。

【０００６】図４（Ｂ）は、ＡＥＣおよびワンタッチロ
ーアイドルシステムの作動を示し、操作レバー15の作動
時は、アクセルダイヤル17で設定された本来のアクセル
位置で高いエンジン回転数が得られ、また、操作レバー
の作動を停止して例えば３秒経過すると、ＡＥＣが自動
的に働いてＡＥＣ位置の回転数（例えば1300rpm ）まで
アクセル位置が自動的に低下し、さらに、このＡＥＣ位
置または本来のアクセル位置の回転数においてレバート
ップスイッチ16をオンにすると、アクセル位置がローア
イドル位置の回転数（例えば940rpm）まで低下する。こ
のワンタッチローアイドル状態はそのスイッチ16を再度
オンにすると解除されて、ＡＥＣ位置または本来のアク
セル位置の回転数に戻る。ＡＥＣ位置は、操作レバー15
を作動すると本来のアクセル位置に戻る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、建設機械
の掘削作業中に一時的に作業機の掘削力を上昇させるた
めに油圧アクチェータ作動圧の上限であるリリーフ圧を
上昇させるワンタッチ昇圧機能と、非作業状態（全操作
レバーが中立の状態）の時に燃費や騒音を低減するため
にエンジン回転数をローアイドル状態近くまで低下させ
るワンタッチローアイドル機能とに関する技術がそれぞ
れあるが、従来はそれらの技術相互間に何の関連性もな
く、各機能に対応する各々のスイッチを作業時と非作業
時とで区別して操作する必要があり、操作し難いという
問題があった。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、油圧源の昇圧機能とエンジン回転数の低減機能と
を操作しやすい操作系で実現できる建設機械のパワーユ
ニット制御方法およびその装置を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、建設機械に搭載されているエンジンおよびこのエン
ジンにより駆動される油圧源からなるパワーユニットを
制御する方法において、建設機械を動作制御する各種操
作レバーの全部が中立である場合は、その状態を検出し
た操作状態検出スイッチからの信号と手動スイッチから
の信号とを処理したコントローラより出力された信号に
よりエンジン回転数を低下させ、少なくとも一つの操作
レバーが操作中である場合は、その状態を検出した操作
状態検出スイッチからの信号と前記手動スイッチからの
信号とを処理したコントローラより出力された信号によ
り油圧源の設定リリーフ圧を上昇させる構成の建設機械
のパワーユニット制御方法である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
パワーユニット制御方法における手動スイッチとして操
作レバーの上端に設けられたレバートップスイッチを使
用した制御方法である。

【００１１】請求項３に記載の発明は、建設機械に搭載
され制御手段により回転数制御されるエンジンおよびこ
のエンジンにより駆動される油圧源からなるパワーユニ
ットを制御する装置において、建設機械を動作制御する
各種操作レバーの全部が中立である場合と少なくとも一
つの操作レバーが操作中である場合とを自動的に検出す
る操作状態検出スイッチと、操作レバーの上端に設けら
れた手動のレバートップスイッチと、各種操作レバーの
全部が中立である場合はこのレバートップスイッチの手
動入力によりエンジン回転数の制御手段に回転数低減信
号を出力し、少なくとも一つの操作レバーが操作中であ
る場合は前記レバートップスイッチの手動入力により設
定リリーフ圧上昇信号を出力するコントローラと、この
コントローラから出力された設定リリーフ圧上昇信号に
より切換作動する昇圧弁と、この昇圧弁により連通され
た管路を経て供給されるパイロット圧により前記油圧源
の設定リリーフ圧を昇圧変更する可変リリーフ弁とを具
備した構成の建設機械のパワーユニット制御装置であ
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
建設機械のパワーユニット制御装置におけるコントロー
ラが、操作状態検出スイッチで検出されたレバー操作状
態に対応するオン信号およびレバートップスイッチから
のオン信号を受けて昇圧弁にパイロット圧供給側への切
換信号を出力する第１アンド回路と、操作状態検出スイ
ッチで検出された全操作レバー中立状態に対応するオフ
信号を反転したオン信号およびレバートップスイッチか
らのオン信号を受けてエンジン回転数の制御手段に回転
数低減信号を出力する第２アンド回路とにより構成され
たロジック回路を有するものである。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明は、全操作レバーが中立
か、少なくとも一つの操作レバーが操作中であるかによ
って、一つの手動スイッチからの信号を、エンジン回転
数を低減させる指示信号とするとともに、油圧源の設定
リリーフ圧を上昇させる指示信号とする。

【００１４】請求項２に記載の発明は、レバートップス
イッチを操作レバー把持手の指先でオン操作することに
より、設定リリーフ圧の昇圧などを図る。

【００１５】請求項３に記載の発明は、全操作レバーが
中立の場合はレバートップスイッチをオン操作すること
により、コントローラからエンジン回転数の制御手段に
対しエンジン回転数を低減する信号を出力する。一方、
少なくとも一つの操作レバーが操作中である場合は、レ
バートップスイッチの同一オン操作によりコントローラ
から出力された別の信号により昇圧弁を切換作動し、こ
の昇圧弁を経たパイロット圧により油圧源の可変リリー
フ弁をより高圧側に設定する。

【００１６】請求項４に記載の発明は、操作状態検出ス
イッチからのレバー操作状態オン信号およびレバートッ
プスイッチからのオン信号を受けた第１アンド回路によ
り昇圧弁を作動してリリーフ弁用パイロット圧の管路を
連通し、可変リリーフ弁の設定リリーフ圧を上昇させ
る。また、操作状態検出スイッチからの全操作レバー中
立状態オフ信号を反転したオン信号およびレバートップ
スイッチからのオン信号を受けた第２アンド回路により
エンジン回転数の制御手段を作動し、エンジン回転数を
落とす。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図３に示される油圧
ショベルに関係する実施例を参照して詳細に説明する。
なお、パワーユニットは、エンジンとこのエンジンによ
り駆動される油圧源（油圧ポンプ、リリーフ弁など）と
にて構成される。

【００１８】図１に示されるように、主ポンプ31から主
コントロール弁回路32を経て複数の油圧アクチェータ33
に作動油を供給する基本油圧回路が設けられている。主
コントロール弁回路32は、各々の油圧アクチェータ33に
対応する複数の主コントロール弁を含み、各々の主コン
トロール弁には複数の操作レバー15が対応して設けられ
ている。

【００１９】油圧ショベルで使用される油圧アクチェー
タ33は、下部走行体（履帯）を駆動する走行用モータ、
上部旋回体を旋回する旋回用モータ、フロント作業機を
作動する作業機用シリンダ（ブームシリンダ、アームシ
リンダおよびバケットシリンダ）である。

【００２０】各々の操作レバー15にはそれぞれパイロッ
トコントロール弁34が設けられ、その各パイロットコン
トロール弁34よりパイロットライン35を経て、主コント
ロール弁回路32内の対応する主コントロール弁にパイロ
ット圧が供給され、これにより変位制御された各々の主
コントロール弁のスプールにより、各油圧アクチェータ
33に供給される作動油が制御される。

【００２１】主コントロール弁回路32に対し、全部の操
作レバー15が中立状態であるか、いずれか一つの操作レ
バー15が操作中であるかを検出する操作状態検出スイッ
チとしての圧力スイッチ（＝図４のＡＥＣスイッチ）14
が設けられている。なお、操作状態検出スイッチとして
は、各々の操作レバー15にリミットスイッチのような動
作検出スイッチを設けてもよいが、圧力スイッチ14は、
一つでもその設置場所によって、どのレバーが操作され
てもそのレバー操作状態を検出できる利点がある。

【００２２】例えば、パイロットポンプ37から主コント
ロール弁回路32内に供給された圧油を、この回路32内の
全ての主コントロール弁のスプールが中立状態の場合の
み各スプールを順次経てタンクに排出する圧力検出通路
（図示せず）を形成しておくと、全ての主コントロール
弁が中立状態にあるときはこの圧力検出通路に圧力が発
生しないが、いずれか一つの操作レバー15が操作される
と、そのレバーに対応する主コントロール弁のスプール
は中立状態でなくなり、そのスプールにて上記圧力検出
通路が遮断され、その上流側に圧力が発生するので、こ
のような圧力検出通路の上流側管路に対し前記圧力スイ
ッチ14を設けておくとよい。

【００２３】次に、主ポンプ31から主コントロール弁回
路32に作動油を供給する管路41と、タンクＴとの間に可
変リリーフ弁42を設ける。この可変リリーフ弁42は、ス
プリング43による設定圧（リリーフ圧）をパイロット圧
の加重により変更するための設定圧上昇作用部44を有す
る。

【００２４】この可変リリーフ弁42の設定圧上昇作用部
44に対しパイロットポンプ37よりパイロット圧油を供給
する管路45が配管されているから、この管路45中に昇圧
弁46を設置する。この昇圧弁46は、ソレノイド47により
作動しスプリング48により復帰する３ポート切換弁であ
る。

【００２５】この昇圧弁46は、ソレノイド47を励磁され
ている間だけ、前記パイロットポンプ37より吐出された
パイロット圧油を、この昇圧弁46を経て可変リリーフ弁
42の設定圧上昇作用部44に供給し、可変リリーフ弁42で
設定されるリリーフ圧を上昇させる働きがある。

【００２６】次に、油圧ショベルに搭載されているディ
ーゼルエンジン11の回転数をマイクロコンピュータによ
り制御するためのコントローラ12の入力端子に、従来の
技術の項でも説明したキースイッチ13、圧力スイッチ
（＝ＡＥＣスイッチ）14、操作レバー15の上端に設けら
れたワンタッチローアイドルスイッチのような手動スイ
ッチとしてのレバートップスイッチ16およびアクセルダ
イヤル17などが接続されている。

【００２７】レバートップスイッチ16は、従来技術で説
明したようにエンジン回転数をワンタッチ操作でローア
イドル状態まで落とすことのできるワンタッチローアイ
ドルスイッチが好ましいが、これのみに限定されるもの
ではなく、例えば警報用ホーンスイッチなどでもよい。

【００２８】さらに、コントローラ12の別の入力端子に
は、エンジン11の回転数を制御する制御手段としてのア
クセルアクチェータ21に設置されその作動量（アクセル
位置）を検出する位置センサ22と、エンジン回転数を検
出する回転数センサ23とが接続されている。前記アクセ
ルアクチェータ21は、エンジン11のアクセルレバー11a
をローアイドル状態からハイ状態までコントロールす
る。

【００２９】また、コントローラ12の出力端子は、昇圧
弁46のソレノイド47とアクセルアクチェータ21の駆動部
とに接続されており、コントローラ12で処理された信号
が、昇圧弁46の切換作動指令信号として、またアクセル
アクチェータ21にアクセルレバー11a の作動指令信号と
して出力される。

【００３０】次に、前記コントローラ12にて構成された
ロジック回路を図２に示すと、圧力スイッチ14が第１ア
ンド回路51の一方の入力端子と第２アンド回路52のノッ
ト回路53の設けられた一方の入力端子とに接続され、さ
らに、レバートップスイッチ16が第１アンド回路51の他
方の入力端子と第２アンド回路52の他方の入力端子とに
接続されている。これらのスイッチ14，16はオンのとき
を１とし、オフのときを０とする。そして、第１アンド
回路51の出力信号は前記昇圧弁46のソレノイド47を励磁
する際の指令信号となり、また第２アンド回路52の出力
信号は前記アクセルアクチェータ21を作動する際の指令
信号となる。

【００３１】したがって、このロジック回路は、圧力
スイッチ14により、どれかの操作レバー15が操作されて
いることを検出しているときに、レバートップスイッチ
16を押した場合は、第１アンド回路51からの出力により
昇圧弁46を切換作動し、可変リリーフ弁42の設定圧上昇
作用部44にパイロット圧を印加して設定リリーフ圧を昇
圧するが、一方、圧力スイッチ14により、全ての操作
レバー15が中立にあることを検出しているときに、同一
のレバートップスイッチ16を押した場合は、第２アンド
回路52からの出力によりアクセルアクチェータ21を作動
してワンタッチローアイドル機能を作動させ、エンジン
11のアクセル位置（回転数）をローアイドル近くまで低
下させることができる。

【００３２】次に、図３に示されるフローチャートを参
照して、前記コントローラ12にて行われるワンタッチ昇
圧機能とワンタッチローアイドル機能とを説明する。フ
ローチャート中の丸数字は、その処理手順のステップ番
号を示す。なお、本発明と直接関係しないコントローラ
12の他の機能はその説明を省略する。

【００３３】レバートップスイッチ16、位置センサ22、
圧力スイッチ14などで検出した信号をコントローラ12に
入力し、このコントローラ12より昇圧弁46またはアクセ
ルアクチェータ21を制御し、次のようなワンタッチ昇圧
機能とワンタッチローアイドル機能とを、一つのレバー
トップスイッチ16の操作により実現する。

【００３４】図３にて、ワンタッチローアイドルの作動
および解除を表わすローアイドルフラッグがオフのとき
は（ステップ１、ステップ２でNO）、レバートップスイ
ッチ16を押したときに（ステップ３でYES ）、圧力スイ
ッチ14がオンか否かが判断され（ステップ４）、少なく
とも一つの操作レバー15が操作されている場合は圧力ス
イッチ14がオンとなるので（ステップ４でYES ）、レバ
ートップスイッチ16を親指で押している間だけ第１アン
ド回路51からの出力により昇圧弁46のソレノイド47に対
する昇圧信号出力が指令され（ステップ５）、可変リリ
ーフ弁42の設定リリーフ圧を上昇させるワンタッチ昇圧
機能が働く。そして、レバートップスイッチ16から指を
離すと（ステップ３でNO）、昇圧弁46の励磁が解除され
（ステップ６）、可変リリーフ弁42の設定リリーフ圧が
下降復帰する。

【００３５】一方、レバートップスイッチ16を押したと
きに（ステップ３でYES ）、全ての操作レバー15が中立
状態にある場合は圧力スイッチ14がオフであるから（ス
テップ４でNO）、ローアイドルフラッグをオンとし、第
２アンド回路52からの出力によりアクセルアクチェータ
21を作動指令して、エンジン11のアクセル位置（回転
数）をローアイドル近くまで低下させるワンタッチロー
アイドル機能を働かせる（ステップ７）。

【００３６】このステップ７からステップ２に戻り（ス
テップ２でYES ）、ワンタッチローアイドル作動中にレ
バートップスイッチ16を押すと（ステップ８でYES ）、
ローアイドルフラッグがオフとなりワンタッチローアイ
ドルが解除される（ステップ９）。また、ステップ８で
レバートップスイッチ16を押さずに（ステップ８でN
O）、少なくとも一つの操作レバー15を操作すれば圧力
スイッチ14がオンとなって（ステップ10でYES ）、圧力
スイッチ信号＝１であるから第２アンド回路52＝０とな
り、ローアイドルフラッグをオフとし、ワンタッチロー
アイドル機能を解除してアクセルアクチェータ21を元の
アクセル位置に戻す（ステップ11）。レバートップスイ
ッチ16および圧力スイッチ14が共にオフの場合は（ステ
ップ８およびステップ10でNO）、ワンタッチローアイド
ル運転が継続される。

【００３７】図２のロジック回路に従うと、レバートッ
プスイッチ16を押したまま、全操作レバー中立（圧力ス
イッチ信号＝０）と、少なくとも一つのレバー操作（圧
力スイッチ信号＝１）とを繰返すと、レバー操作中は常
に昇圧弁46が作動する不都合がある。そこで、図３のフ
ローチャートに示されるようにレバートップスイッチ16
を押したまま、圧力スイッチ14が全操作レバー中立状態
（圧力スイッチ信号＝０）を検出したときは、レバート
ップスイッチ16を一度オフにしないと、レバー操作があ
っても昇圧弁46は作動しないようにする。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、操作レ
バーが中立であるか操作中であるかによって、一つの手
動スイッチを自動的に油圧源の昇圧指示手段とエンジン
回転数の低減指示手段との両方に用いることができ、一
つのスイッチ動作で作業中のパワーアップと、非作業中
の燃費および騒音の低減とを実現でき、また一つの手動
スイッチは操作しやすいので、操作ミスを防止できると
ともに操作性を向上できる利点もある。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、手動スイ
ッチとしてのレバートップスイッチは操作レバーを把持
した手の指先でも容易に操作できるため、作業中の昇圧
指示などに適する。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、コントロ
ーラから出力された信号を昇圧弁にてパイロット圧に変
換し、可変リリーフ弁の設定リリーフ圧を確実に高圧側
へ制御できる。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、簡単なロ
ジック回路により、エンジン回転数の低減信号および設
定リリーフ圧の上昇信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械のパワーユニット制御装
置の一実施例を示す回路図である。

【図２】同上制御装置のコントローラにおけるロジック
回路を示す回路図である。

【図３】本発明に係る建設機械のパワーユニット制御方
法の一例を示すフローチャートである。

【図４】（Ａ）はエンジン回転数制御装置の概略を示す
構成図、（Ｂ）はその制御例である。

【符号の説明】

11 エンジン 12 コントローラ 14 操作状態検出スイッチとしての圧力スイッチ 15 操作レバー 16 手動スイッチ（レバートップスイッチ） 21 エンジン回転数の制御手段としてのアクセルアク
チェータ 31 油圧源の油圧ポンプ 42 可変リリーフ弁 45 管路 46 昇圧弁 51 第１アンド回路 52 第２アンド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１５Ｂ 11/00 (72)発明者 田中 三郎 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 板倉 範幸 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械に搭載されているエンジンおよ
   びこのエンジンにより駆動される油圧源からなるパワー
   ユニットを制御する方法において、 建設機械を動作制御する各種操作レバーの全部が中立で
   ある場合は、その状態を検出した操作状態検出スイッチ
   からの信号と手動スイッチからの信号とを処理したコン
   トローラより出力された信号によりエンジン回転数を低
   下させ、 少なくとも一つの操作レバーが操作中である場合は、そ
   の状態を検出した操作状態検出スイッチからの信号と前
   記手動スイッチからの信号とを処理したコントローラよ
   り出力された信号により油圧源の設定リリーフ圧を上昇
   させることを特徴とする建設機械のパワーユニット制御
   方法。
2. 【請求項２】 手動スイッチとして操作レバーの上端に
   設けられたレバートップスイッチを使用したことを特徴
   とする請求項１記載の建設機械のパワーユニット制御方
   法。
3. 【請求項３】 建設機械に搭載され制御手段により回転
   数制御されるエンジンおよびこのエンジンにより駆動さ
   れる油圧源からなるパワーユニットを制御する装置にお
   いて、 建設機械を動作制御する各種操作レバーの全部が中立で
   ある場合と少なくとも一つの操作レバーが操作中である
   場合とを自動的に検出する操作状態検出スイッチと、 操作レバーの上端に設けられた手動のレバートップスイ
   ッチと、 各種操作レバーの全部が中立である場合はこのレバート
   ップスイッチの手動入力によりエンジン回転数の制御手
   段に回転数低減信号を出力し、少なくとも一つの操作レ
   バーが操作中である場合は前記レバートップスイッチの
   手動入力により設定リリーフ圧上昇信号を出力するコン
   トローラと、 このコントローラから出力された設定リリーフ圧上昇信
   号により切換作動する昇圧弁と、 この昇圧弁により連通された管路を経て供給されるパイ
   ロット圧により前記油圧源の設定リリーフ圧を昇圧変更
   する可変リリーフ弁とを具備したことを特徴とする建設
   機械のパワーユニット制御装置。
4. 【請求項４】 コントローラが、操作状態検出スイッチ
   で検出されたレバー操作状態に対応するオン信号および
   レバートップスイッチからのオン信号を受けて昇圧弁に
   パイロット圧供給側への切換信号を出力する第１アンド
   回路と、操作状態検出スイッチで検出された全操作レバ
   ー中立状態に対応するオフ信号を反転したオン信号およ
   びレバートップスイッチからのオン信号を受けてエンジ
   ン回転数の制御手段に回転数低減信号を出力する第２ア
   ンド回路とにより構成されたロジック回路を有すること
   を特徴とする請求項３記載の建設機械のパワーユニット
   制御装置。