JPS6299521A - ホイ−ル式油圧シヨベルの走行制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分デ？ 本発明はホイール式抽圧シ□ベルの走行制御装置に関す
る。

Ｂ４従来の技術 ホイール式油圧ショベルは、第５図に示すように、走行
輪１を有する下部走行体２と、その−Ｆ部走行体２の上
に旋回輪を介して接続された一Ｌ部旋回体３とからなり
、上部旋回体３には、油圧シリンダ４〜６によりそれぞ
れ駆動されるブーム７゜アーム８．パケット９等から成
る掘削用アタッチメントが設けられている。

この種のホイール式油圧ショベルはクローラ式の油圧シ
ョベルと異なり一般道路の走行が認られており、そのた
め、クローラ式の油圧ショベルに比べて速い走行速度が
要求ｙれているが、現行国内法規により最高速度が３５
に履／ｈ未満に規制されている。このようなことから、
ホイール式油圧ショベルは最高３５　ｋｍ／　ｈの速度
で走行できることが絶対条件である。

このような背景の下で、従来から、ホイール式油圧ショ
ベルの走行駆動装置としては、Ｉ―部緩旋回体搭載した
エンジンの出力を機械的に減速して・１（軸を駆動する
。いわゆるメカ氏、あるいは、エンジンにより油圧ポン
プを駆動し、それにより油圧モータを回して車軸を駆動
する油圧式があるがいずれも下で述べるような問題点が
ある。

Ｃ０発明が解決しようとしている問題点メカ式走行駆動
装置は、上部旋回体に搭載されたエンジンの出力を下部
走行体の車軸まで機械的に伝達しなくてはならず、その
ため構成部品が多くなり組立性が悪く非常に高価である
。

また、従来の油圧式走行駆動装置には以下のような問題
がある。

ホイール式油圧ショベルは特定の作業現場内にとどまら
ず一般道路走行が認められていることは前に述べたとお
りであるが、一般道路には平坦路もあれば坂道もあり、
種々の道路条件下でもできるだけ法定最高速度３５に諺
／ｈで走行できることが好ましい。

ところが、油圧式走行駆動装置の場合、油圧回路内の圧
力損失が大きいため、所定の勾配の坂道を３５ｋｍ／ｈ
の速度で登板するために要するエネルギはメカ式に比べ
てはるかに多い。従って、登板時の走行性能を重視して
エンジンを高馬力にセットすると、掘削作業や平地走行
の面では燃費、騒音、コスト等の点で不利となり、その
反面、掘削作業や平地走行時の燃費、騒音、コストを重
視して前者に比べてエンジンを低馬力にセットすると、
登板時に十分な走行性能が得られないことになる。すな
わち、登板走行を考慮すると、油圧式走行駆動のホイー
ルショベルは、エンジン性能に関する限り登板走行と掘
削とのマツチングが悪いということになる。

そのため従来から種々の考え方がとられており、その代
表的な考え方のひとつとして、平坦路走行時にのみ法令
で定められた３５ｋｍ／ｈを満足するようにしたものが
ある。

この場合、使用する走行用油圧モータおよびミッション
の仕様から、３５ｋｍ／ｈで平坦路を走行する時の必要
流量をＱｌ、必要圧力をＰｌと定めると、例えば第６図
（ａ）のようにエンジンの所要馬力ＰＳ２°が決まり、
これにより、エンジン最高回転数Ｎ１と油圧ポンプの押
除は容積ｑ１とが定まり、エンジン回転数−ポンプ吐出
量曲線（Ｎ−Ｑ曲線）は例えば第７図に示すようになる
。

第７図に示すＮ−Ｑ曲線を有する油圧式走行駆動装置に
おける登坂路走行について考えてみると、第６図（ａ）
に示すように、登板時にはポンプの吐出圧力がＰ２まで
増加してポンプの傾転角が小さくなるのでポンプ吐出量
はＱ２まで低下し、従って、その速度は３５に＋ｍ／ｈ
よりかなり遅く（３５ｋｍ／ｈ　Ｘ　Ｑ　２　／　Ｑ　
ｌ　）なってしまい、満足のできる走行性能が得られな
い。

そこで、エンジンおよび油圧機器の仕様を定めるにあた
って、予め設定した登板勾配で３５ｋｍ／ｈの速度が得
られるようにすることが考えられる。このように設定す
れば、当然のことながら、平坦路走行時にも３５に■／
ｈの速度がでる。

そこで、上述したと同様に、使用する油圧モー圧力をＰ
２（＞ＰＬ）と定めると、例えば第６図（ｂ）のように
エンジンの所要馬力ＰＳ２が決まり、これにより、エン
ジンの最高回転数Ｎ２と油圧ポンプの押除は容積ｑ２と
が定まり、例えばエンジン回転数−ポンプ吐出量曲線は
第８図に示すようになる。

ここで、第８図に示したＮ−Ｑ曲線を有する油圧式走行
駆動装置におけるエンジンの性能が第９図のように定め
られているとする。第９図の回転数−馬力面ｉ　（Ｎ−
ＰＳ曲線）かられかるように、登板路を３５に鳳／ｈで
走行するに必要なポンプ吸収馬力をＰＳ２とすればその
馬力はエンジン回転数Ｎ２のときに得られるようになっ
ている。そして、そのときの燃料消費率（ｇ／ＰＳｈ）
は、回転数−燃料消費率曲線（Ｎ−ｇ曲線）からｇ２で
あることがわかる。しかるに、このような油圧式走行駆
動装置により平坦路を３５ｋｍ／ｈで走行する際のポン
プの吸収馬力をＰＳ２°（＜ＰＳ２）とすれば、エンジ
ンをフルスロー／　）ルで走行するとそのときのエンジ
ン回転数はＮ２°（＞Ｎ２）となり、燃料消費率がｇ２
°（＞ｇ２）となることがわかる。すなわち、このよう
なエンジンおよび油圧装置の設定では、平坦路を３５ｋ
ｍ／ｈで走行する際には、エンジンをその燃料消費率の
悪い領域で使用することになり、好ましくない。またエ
ンジンを燃料消費率の良い領域で使用するため、スロ°
−／　）ルレバーを操作してエンジン回転数を下げて走
行すると、ポンプ吐出ｈ１が少なくなり、所定の速度（
３５ｋｍ／ｈ）を出すことができない。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、高馬力設
定された原動機でも平坦路走行時の燃料消費率等を向上
させたホイール式油圧シブベルの走行制御装置を提供す
ることにある。

Ｄ２問題点を解決するための手段 本発明は、少なくとも２つの最大押除は容積を設定する
設定手段と、その最大押除は容積のいずれかひとつを選
択する選択手段と、原動機の最高回転数を制限する回転
数制限手段と、選択手段の動作に応答して、大きな最大
押除は容積と低い最高回転数とを対応づけて設定手段お
よび回転数制限手段を制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする。

８９作用 登板時のように負荷が大きい場合には、選択手段の作用
の下に制御手段が働き油圧ポンプの最大押除は容積が小
さくされるとともに原動機の最高回転数が高い値で制限
され、反対に、掘削作業や＋１川路走行のように負荷が
小さい場合には、選択「一段の作用の下に制御手段が働
き油圧ポンプの最大押除は容積が大きくされるとともに
原動機の最高回転数が低い値で制限される。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示し、原動機を構成するエ
ンジン１１により駆動される可変容ｆ形油圧ポンプ１３
の吐出ボートは、戸ントロールパルブ１５を介して、走
行油圧モータ１７と、に油旋回体３に設けられた掘削用
シリンダ（第５図の油圧シリンダ４〜６）や旋回モータ
を含む掘削用アクチュエータ１９とに接続されている。

ｉ［変容量形油圧ポンプ１３は、回路圧力によりその吐
出にを制御する（例えば第４図のＰ−Ｑ線図のように）
ボンプレキュレータ（不図示）を有しているが、そのレ
ギュレータと関連して最大押除は容積の設定手段を構成
する最大傾転角設定機構２１が設けられ、それは最大傾
転角設定用油圧シリンダ２１ａにより駆動制御され、こ
れによりポンプ１回転あたりの押除は容積の最大値を２
段階に切換制御できる。この油圧シリンダ２１ａは電磁
弁２３を介して圧力源２４およびタンク２６に接続され
ている。

また、エンジン１１のガバナ（不図示）に関連して回転
数制限手段としてのエンジン回転数制限機構２５が設け
られ、これによりエンジン１１の最高回転数が制限され
る。第２図（ａ）〜（ｃ）を参照するに１回転数制限機
構２５は、所定の部位に軸支されたレバー２５ａを有し
、そのし八−２５ａにはガバナに接続されたスロットル
レバー１２が接続されている。レバー２５ａの先端には
ばね２５ｂが掛止され、ばね２５ｂの他端は、所定の部
位に軸支されたレバー２５ｃの一方の端部に掛止されて
いる。そのレバー２５ｃの他方の端部は、例えばプッシ
ュプルケーブル１４により運転席内のエンジンコントロ
ールレバー（不図示）と接続されている。更にこのエン
ジン回転数制限機構２５は、レバー２５ａの回動角を制
限する油圧シリンダ２５ｄを有し、この油圧シリンダ２
５ｄにより第２図（Ｃ）のようにレバー２５ａの最大回
動角を制限してエンジンの最高回転数が制限される。油
圧シリンダ２５ｄは電磁弁２７を介して圧力源２４およ
びタンク２６に接続されている。尚、第２図（ａ）はア
イドル状態、第２図（ｂ）はフルスロットル状態を示す
。

再び第１図を参照するに、符号２９は例えばマイクロコ
ンピュータで構成されるコントローラであり、その入力
ポートには、選択手段を構成するモード切換スイッチ３
１と、走行検出センサ３３と、掘削検出センサ３５とが
接続されている。

モード切換スイッチ３１は、パワーモード位置（Ｐ）と
エコノミーモード位置（Ｅ）とに切換え可能なスイッチ
であり、例えばトグルスイッチを用いることができる。

走行検出センサ３３は、上部旋回体に設けられた走行操
作レバー（不図示）の操作の有無を検出するセンサであ
り、例えば走行操作レバーに連動するオン・オフスイッ
チで構成できる。掘削検出センサ３５は、上部旋回体に
設けられた掘削操作レバー（不図示）の操作の有無を検
出するセンサであり、例えば掘削操作レバーに連動する
オン・オフスイッチで構成できる。なお、掘削操作レバ
ーとは、ブーム、アーム、バケント操作レバーおよび旋
回操作レバーを含めた概念で用いる。

走行操作および掘削操作がいわゆる油圧パイロット方式
の場合にはト記各検出センサ３３および３５を、操作用
パイロット圧力に応答してオン・オフする圧力スイッチ
で構成できる。

コントローラ２９の出力ポートには、最大傾転角設定用
油圧シリンダ２１ａに接続された電磁弁２３と、エンジ
ン回転数制限用油圧シリンダ２５ｄに接続された電磁弁
２７とが接続されている。電磁弁２３および２７は、前
述したモード切換スイッチ３１の切換位置に応答し、モ
ード切換スイッチ３１がパワーモード位置に切換えられ
ているときには、電磁弁２３が励磁されて電磁弁２７が
消磁され、エコノミーモード位置に切換えられていると
きには電磁弁２３が消磁されて電磁弁２７が励磁される
。

このように構成された本実施例の作用について以下に説
明する。

（１）パワーモード運転 モード切換スイッチ３１がパワーモード位置に切換えら
れると、電磁弁２３が励磁されて最大傾転角設定用油圧
シリンダ２１ａが圧力源２４と接続され、これにより図
示の最大傾転角設定機構２１が働いて最大傾転角が押除
は容積ｑＰ相酋に設定される。このときエンジン回転数
制限用電磁弁２７は消磁されていて、油圧シリンダ２５
ｄは駆動されないので、運転席のエンジンコントロール
レバーを一杯に引けば、第２図（ｂ）に示すようにレバ
ー２５ａの回動が制限されずにエンジンを最高回転数Ｎ
ｐまで回転させることができる。

従って、低圧領域（圧力Ｐ２以下）で油圧ポンプ１３の
傾転角が最大値となり押除は容積がｑｐとなっている限
りにおいては、第３図に実線で示すように、エンジン回
転数の増加に比例してポンプ吐出ｈ１が増加し、エンジ
ン最高回転数Ｎｐでは最大吐出ｕＱＰが得られる。この
場合エンジン回転数ＮｐにおけるポンプのＰ−Ｑ線図は
第４図に実線で示すようになる。

（２）エコノミーモード運転 モード切換スイッチ３１がエコノミーモード位置に切換
えられると、最大傾転角設定用電磁弁２３！士消磁され
、最大傾転角設定用油圧シリンダ２１ａがタンク２６と
接続され、これにより図示の最大傾転角設定機構２１が
働いて最大傾転角が押除は容積ｑＥ相当（＞ｑｐ）に設
定される。このときエンジン回転数制限用電磁弁２７は
励磁されていて、油圧シリンダ２５ｄが駆動され、運転
席ノエンジンコントロールレへ−を一杯に引いても、第
２図（Ｃ）に示すようにレバーＺ５ａの回動がシリンダ
により規制されエンジン最高回転数がＮＥ（＜ＮＰ）で
制限される。

従って、低圧領域で油圧ポンプ１３の傾転角が最大値と
なり押除は容積がｑＥとなっている限りにおいては、第
３図に一点鎖線で示すように、エンジン回転数の増加に
比例してポンプ吐出量が増加し、エンジン最高回転数Ｎ
Ｅでは最大吐出量Ｑａ　（＝ＱＰ）が得られる。この場
合エンジン回転数ＮａにおけるポンプのＰ−Ｑ線図は第
４図に一点鎖線で示すようになる。

なお、第４図に破線で示す曲線は、最大押除は容積ｑｔ
Ｅに切換えたときにエンジン最高回転数をＮＥに制限し
ない場合のＰ−Ｑ線図を示している。

本実施例では、エコノミーモード時にはポンプの最大押
除は容積をｑＥ（＞ｑｐ）と大きくし、エンジン最高回
転数をＮｉ（＜Ｎｐ）と低くしてポンプ最大吐出量をＱ
ａ＝Ｑｐとし、これによりエコノミーモードにおける走
行速度を含む作業速度を同一としている。従って、第９
図に示すように、エンジン回転数ＮＨにおいて所要馬力
ＰＳ２’を得ることができ燃料消費率をｇＥまで低減で
きる。一方、ポンプ吐出量がＱＰ（＝　Ｑ　Ｅ）のとき
に最高速度３５に鵬／ｈが出るようにすることを考える
と、第４図かられかるように、エコノミーモードではポ
ンプ吐出圧力がＰＬ（例えば平坦路走行時に必要な圧力
）までは３５ｋｍ／ｈで走行できるが登板時のようにポ
ンプ吐出圧力がＰｌを越えると３５ｋｍ／ｈでは走行で
きないが、パワーモードではポンプ吐出圧力がＰ２（例
えば角１隻０の登板走行時に必要な圧力）まで３５１ｔ
ｓ＋／ｈ走行が１１丁能である。

因に、従来のポンプ、例えば第８園に示すようなＮ−９
曲線を有するポンプにおいては、本実施例のようにエン
ジン回転数をＮｌまで下げてポンプ吸収馬力を下げこれ
により燃費をかせごうとする場合、ポンプ最大押除は容
積が一定であるためＰ−９曲線は第１０図の破線のよう
になり、ポンプ吐出量がＱｌ’まで低下してしまい所定
の速度を得ることができない。

以上の説明においては、各モードにおけるポンプ最大吐
出賃Ｑｐ　（＝ｑｐＸＮｐ）およびＱＥ（＝ＱＥＸＮＥ
）が等しくなるようにｑｐ。

ＮＰ、（ＩＥ、ＮＩＥを設定したが、両者は略等しけれ
ば同一でなくてもよく、その目安としては、各モードに
おける最大走行速度が３０ｋｍ／ｂ〜３５に鵬／ｈとな
る程度に異なっていてもよい。また、以」二の説明では
、ポンプの最大傾転角設定機構を油圧シリンダ２１ａに
より制御したが、電磁式のものを用いてもよく、更に、
リニアソレノイドを用いたり、複数の油圧シリンダを用
いて３段階以−Ｌに最大傾転角を設定できるようにして
もよい、この場合、それに応じてエンジン最高回転数も
複数の値に制限して、種々の登板勾配に最適となるよう
にエンジンおよび油圧装置を設定してより一層の燃費の
向りが図れる。また、エンジンに代え電動機により油圧
ポンプ１３を駆動する場合も本発明を適用できる。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、原動機および油圧ポンプを少なくとも
２種類のモードで運転できるようにし、より負荷の大き
い運転領域ではポンプ最大押除は容積を小さく設定する
とともに原動機をより大きい回転数域で正転できるよう
にし、負荷の小さい運転領域ではポンプ最大押除は容積
を大きくするとともに原動機の最高回転数をより小さい
ある値で制限するようにしたので、登板走行時に所望の
速度が出せるように各機器を設定してもモ坦路走行１１
′１に必要なポンプ吸収馬力を低回転域で得ることがで
き従来に比べて燃費が向トする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第２図（ａ）〜（Ｃ）は第１図に示したエンジン回転数
制限機構の一例を示す正面図であり、第２図（ａ）はス
ロットルレバーがオフ位首、第２図（ｂ）はスロットル
レバーが最大位置、第２図（Ｃ）はスロットルレバーが
制限されている場合を示し、第３図は本実施例における
エンジン回転数Ｎとポンプ吐出せＱとの関係を示すグラ
フ、第４図は本実施例におけるポンプのＰ−Ｑ線図を示
す図、第５図はホイール式油圧ショベルの一例を示す側
面図、第６図（ａ）　、　（ｂ）は従来（７）Ｐ−Ｑ線
図の２例を示す図、第７図および第８図は従来のホイー
ル式油圧ショベルにおけるエンジン回転数Ｎとポンプ吐
出量Ｑとの関係をそれぞれ示すグラフ、第９図はエンジ
ン性走曲線を示す図、第１０図は従来のホイール式油圧
ショベルのポンプにおけるＰ−Ｑ線図を示す図である。 ｌ：走行輪　　　　２：下部走行体 ３：上部旋回体 ４〜９：掘削用アタッチメント ｌｌ：エンジン １３：可変容賃形油圧ポンプ １５：コントロールバルブ １７：油圧モータ １９：掘削用アクチュエータ ２１：最大傾転角設定機構 ２１ａ：最大傾転角設定用油圧シリンダ２３．２７　　
：電磁弁 ２５：最高回転数制限機構 ２５ａ、２５ｃニレバー　　　　２５ｂ：ばね２５ｄ：
油圧シリンダ ２９：コントローラ ３１：モード切換スイッチ ３３：走行検出センサ ３５：掘削検出センサ 出　願　人　　　［１ヶ建機株式会社 代理人弁理士　　　水　）１：　冬　紀第１図 第２図 第３図 １ンジンａＦ）Ｑ　Ｎ→ Ｊ“ン２″嚢Ｉ力Ｐ→ 第５図 第６図 ＰＩＦ２７メ’ｙｙ’ｄｔｌｙＩｆ力 第７図 第８図 Ｉンρン圧７１ＪｔりＮ→ 第９図 １、：／シ・ン江ｒ４り（ｒｐｍｌ→ 第１０図 １′：／グ妃ａｘ力Ｐ→ 手続補正書 昭和６１年１１月２０日 眠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原動機により駆動される可変容量形油圧ポンプと、当該
   油圧ポンプからの吐出油により回転駆動されて走行輪を
   駆動する油圧モータとを備えたホイール式油圧ショベル
   の走行制御装置において、少なくとも２つの最大押除け
   容積を設定する設定手段と、 その最大押除け容積のいずれかひとつを選択する選択手
   段と、 原動機の最高回転数を制限する回転数制限手段と、 前記選択手段の動作に応答して、大きな最大押除け容積
   と低い最高回転数とを対応づけて前記設定手段および回
   転数制限手段を制御する制御手段と、を具備したことを
   特徴とするホイール式油圧ショベルの走行制御装置