JPH0860706A - 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１回押すと、圧力スイッチ14がレバー操
作状態を検出していることを条件として、コントローラ
12より設定リリーフ圧上昇信号を出力する。この信号に
より昇圧弁46を切換作動し、昇圧弁46を経て可変リリー
フ弁42へパイロット圧を供給し、可変リリーフ弁42によ
り設定される油圧源のリリーフ圧を昇圧変更する。レバ
ートップスイッチ16を２回続けて押すと、圧力スイッチ
14が全操作レバーの中立状態を検出していることを条件
として、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。

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３（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３（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ワンタッ
チローアイドルスイッチ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、手動スイッチの１回操作と２回
操作とにより、油圧源の設定リリーフ圧を上昇させる昇
圧機能と、エンジン回転数を低減するローアイドル機能
とを選択することを特徴とする建設機械のパワーユニッ
ト制御方法である。

【００１０】請求項２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
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、このレバートップスイッチを１回操作すること
により油圧源の設定リリーフ圧を上昇させる設定リリー
フ圧上昇信号を出力し、２回操作することによりエンジ
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。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明は、手動スイッチを１回
操作するか２回操作するかによって、油圧源の設定リリ
ーフ圧を上昇させるか、エンジン回転数を低減させるか
を選択する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、レバートップス
イッチを１回オン操作することによりコントローラから
出力された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。一方、レバートップスイッチを２
回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。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図１および図２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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、少なくとも一つの操作
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３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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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が接続されている。

【００２３】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。
このレバートップスイッチ16は、押している間のみ接点
オンとなり、離すとオフとなるモーメンタリタイプを使
用する。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】次に、前記コントローラ12の働きを概略的
に説明すると、レバートップスイッチ（ワンタッチロー
アイドルスイッチまたはホーンスイッチ）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により昇圧弁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の操作回数により実現する。

【００２７】すなわち、レバートップスイッチ16を１回
押すと、圧力スイッチ14が少なくとも一つの操作レバー
の操作中状態を検出することを条件として、コントロー
ラ12より昇圧弁46のソレノイド47に設定リリーフ圧上昇
信号を出力する。この信号により昇圧弁46を切換作動す
ると、パイロットポンプ37から吐出されたパイロット圧
油が昇圧弁46を経て可変リリーフ弁42の設定圧上昇作用
部44に供給され、可変リリーフ弁42により設定される油
圧源のリリーフ圧が昇圧変更されるワンタッチ昇圧機能
が得られる。

【００２８】一方、レバートップスイッチ16を２回続け
て押すと、圧力スイッチ14が全操作レバー15の中立状態
を検出することを条件として、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
出力し、エンジン11をローアイドル位置（図３（Ｂ）参
照）で回転するワンタッチローアイドル機能が得られ
る。

【００２９】次に、図２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にて制御されるワンタッチ
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。

【００３０】図２（Ａ）にて、ステップ１では、昇圧弁
46の作動および解除を表わす昇圧フラッグがオフであ
り、アクセルアクチェータ21のローアイドル作動および
解除を表わすローアイドルフラッグがオフであり、ワン
タッチローアイドルの前提となる２度押し待ちフラッグ
がオフである。ステップ２では、昇圧フラッグがオンか
否かが判断され、昇圧フラッグがオンのときは（ステッ
プ２でYES ）、ワンタッチ昇圧機能が可能となり、ステ
ップ３で圧力スイッチ14がオンが否かが判断される。

【００３１】この圧力スイッチ14は、全ての操作レバー
15が中立状態にある（オフ）か、少なくとも一つの操作
レバーが操作中状態にある（オン）かを判別する。圧力
スイッチ14がオンのときはレバー操作中であるから昇圧
機能が継続され（ステップ３でYES ）、一方、圧力スイ
ッチ14がオフ（全レバー中立）になると昇圧フラッグが
オフとなり、昇圧弁46が図１に示された位置に復帰し、
可変リリーフ弁42による昇圧機能が解除され、スプリン
グ43のみによる設定リリーフ圧に復帰する（ステップ
４）。

【００３２】ステップ２で昇圧フラッグがオフのときは
（ステップ２でNO）、ローアイドルフラッグがオンか否
かが判断され（ステップ５）、ローアイドルフラッグが
オンのときは（ステップ５でYES ）、ワンタッチローア
イドル機能が可能となり、ステップ６に進む。

【００３３】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を押すか（ステップ６でYES ）、圧力ス
イッチ14がオン（レバー操作中）となると（ステップ７
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８）。そうで
ないとき（ローアイドルフラッグがオンのまま全レバー
中立のとき）は、ワンタッチローアイドル機能が継続さ
れる（ステップ６および７でNO）。

【００３４】ステップ５でローアイドルフラッグがオフ
のときはステップ９に進み、レバートップスイッチ16が
オンか否かが判断される（ステップ９）。レバートップ
スイッチ16がオンのときは（ステップ９でYES ）、２度
押し待ちフラッグがオンであるか否かが判断され（ステ
ップ10）、後述するようにレバートップスイッチ16が２
度続けて押された場合、すなわち２度押し待ちフラッグ
がオンの場合は圧力スイッチ14がオンが否かが判断され
（ステップ11）、全レバーが中立であって圧力スイッチ
14がオフのときはローアイドルフラッグをオンとし、ワ
ンタッチローアイドル機能が作動する（ステップ12）。
すなわち、コントローラ12からアクセルアクチェータ21
にローアイドル作動信号が出力され、エンジン11のアク
セル位置（エンジン回転数）をローアイドル位置（図３
Ｂ）まで低下させる。

【００３５】一方、ステップ11で圧力スイッチ14がオン
のとき（レバー操作中）は、ワンタッチローアイドル機
能を作動させることはないので、２度押し待ちフラッグ
をオフとするとともに、昇圧フラッグをオンとし、ワン
タッチ昇圧機能が作動する（ステップ13）。すなわち、
コントローラ12から昇圧弁46に昇圧信号が出力され、可
変リリーフ弁42の設定リリーフ圧が上昇する。

【００３６】ステップ10で２度押し待ちフラッグがオフ
のときは、圧力スイッチ14がオンであるか否かが判断さ
れ（ステップ14）、圧力スイッチ14がオンの場合（レバ
ー操作中）は昇圧フラッグがオンとなり、前記のように
ワンタッチ昇圧機能が作動する（ステップ15）。ステッ
プ14で圧力スイッチ14がオフの場合（全レバー中立の場
合）は、２度押し待ちフラッグがオンとなるが、次の１
秒タイマが起動する（ステップ16）。

【００３７】図２（Ｂ）はタイマ割込ルーチンを示し、
ステップ16で１秒タイマが起動して１秒経過すると、２
度押し待ちフラッグがオフとなる（ステップ17）。一
方、１秒以内にレバートップスイッチ16を２度続けて押
すと、ステップ10からステップ11を経てステップ12に至
り、ワンタッチローアイドル機能が作動する。これによ
り、レバートップスイッチ16を２度続けて押さないと、
ワンタッチローアイドル機能が得られない。

【００３８】以上のように、ステップ３，７，11および
14にて、全部の操作レバー15が中立のときは圧力スイッ
チ14がオフ状態であるから、この圧力スイッチ・オフ信
号によりワンタッチ昇圧機能は働かない。一方、少なく
とも一つの操作レバー15が作動中（中立以外）のときは
圧力スイッチ14がオン状態となるから、この圧力スイッ
チ・オン信号によりワンタッチローアイドル機能は働か
ない。

【００３９】また、ステップ２〜４に示されるように、
ワンタッチ昇圧機能が作動しているときに全ての操作レ
バー15を一度中立に戻せば、圧力スイッチ14のオフ信号
によりワンタッチ昇圧機能が解除される。一方、ステッ
プ５〜８に示されるように、ワンタッチローアイドル中
に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のオン信号によりワンタッチローアイドル機能
が解除され、もとのエンジンアクセル位置（エンジン回
転数）に復帰する。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、一つの
手動スイッチの操作回数により、油圧源の昇圧による作
業中のパワーアップと、エンジン回転数の低減による非
作業中の燃費および騒音の低減とを簡単に選択できる。
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。

【００４１】請求項２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。また、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。

【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】（Ａ）は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、（Ｂ）はその
タイマ割込ルーチンを示すフローチャートである。

【図３】（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 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

───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

【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、 手動スイッチの１回操作と２回操作とにより、油圧源の
   設定リリーフ圧を上昇させる昇圧機能と、エンジン回転
   数を低減するローアイドル機能とを選択することを特徴
   とする建設機械のパワーユニット制御方法。
2. 【請求項２】 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、 このレバートップスイッチを１回操作することにより油
   圧源の設定リリーフ圧を上昇させる設定リリーフ圧上昇
   信号を出力し、２回操作すること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。