WO2005012711A1 - 走行式油圧作業機 - Google Patents

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WO2005012711A1
WO2005012711A1 PCT/JP2004/011305 JP2004011305W WO2005012711A1 WO 2005012711 A1 WO2005012711 A1 WO 2005012711A1 JP 2004011305 W JP2004011305 W JP 2004011305W WO 2005012711 A1 WO2005012711 A1 WO 2005012711A1
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WO
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rotation speed
work
traveling
working machine
speed
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Application number
PCT/JP2004/011305
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tsuyoshi Nakamura
Genroku Sugiyama
Kazunori Nakamura
Toichi Hirata
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to US10/541,450 priority patent/US7493978B2/en
Priority to EP04771308A priority patent/EP1650418B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
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    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D29/02Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D29/04Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed

Definitions

  • the present invention relates to a telescopic handler which connects a traveling means including a torque converter to a prime mover (engine) and a hydraulic pump, and activates a work actuator by hydraulic oil of a hydraulic pump while operating the traveling means to perform a predetermined operation. And other traveling hydraulic working machines.
  • Another work is to remove surface soil from a bucket while operating the accelerator pedal to form a flat ground surface.
  • the load pressure (work load) of the work factory varies depending on the thickness and hardness of the soil from which the bucket is peeled off.
  • the engine speed In a conventional general traveling hydraulic working machine, when the packet is hit on thick or hard part of earth and sand in this topsoil stripping operation and the pump discharge pressure (work load) rises, the engine speed only slightly decreases. Since the running speed hardly decreased, the bucket was not able to strip the thick or hard part of the earth flat, and it was not possible to form a flat and good excavation surface.
  • Patent Document 1 the discharge pressure of a hydraulic pump is detected as one of information for judging the state of a vehicle body.
  • this pump discharge pressure is used to determine the final throttle command taking into account the correction value corresponding to the pump absorption torque, and it is not possible to determine whether the work load has changed from the pump discharge pressure to a specific state. Therefore, it is not possible to solve the above-mentioned problem that occurs when the workload changes to a specific state.
  • the engine speed is automatically controlled irrespective of the command speed of the accelerator pedal, and it is not possible to perform the operation as intended by the operator in the above-mentioned soil excavation work and topsoil stripping work. Yes.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. H8-304024
  • An object of the present invention is to perform an operation based on an engine speed intended by an operator at the time of a combined operation of traveling and work factories, and automatically control the engine speed when a workload fluctuates. It is an object of the present invention to provide a traveling hydraulic working machine that can maintain a good combination of traveling and work practice and can perform efficient work.
  • the present invention provides a vehicle including at least one prime mover, a vehicle body on which the prime mover is mounted, and a torque converter provided on the vehicle body and connected to the prime mover.
  • a traveling hydraulic working machine provided with: input means for instructing a target rotation speed of the prime mover; first detection means for detecting an operation state of the work actuator; and detecting an operation state of the traveling means.
  • a second detecting means based on the operating condition of the work equipment detected by the first detecting means and the operating condition of the traveling means detected by the second detecting means,
  • a motor rotation speed control means for correcting the target rotation speed of the motor and controlling the rotation speed of the motor.
  • the target rotation speed of the prime mover is corrected based on the operating conditions of the work factory and the operating conditions of the traveling means, and the rotational speed of the prime mover is controlled. Occasionally, the engine speed is automatically controlled to maintain a good combination of running and work practice, enabling efficient work.
  • the first detecting means includes a hydraulic pump. Means for detecting at least one of a discharge pressure of the pump and a drive pressure of the work factor.
  • the first detection means further includes means for detecting an operation signal generated by the operation device.
  • the second detecting means is means for detecting an input / output rotation speed of the torque converter
  • the prime mover rotation speed control means is configured to include the torque converter.
  • the motor rotation speed control means includes an operation status of the work factor detected by the first detection means and a travel detected by the second detection means.
  • the engine speed is automatically controlled to decrease when the work load fluctuates. It is possible to maintain a good combination with the factory and work efficiently.
  • the motor rotation speed control means is such that the operation state of the traveling means is close to a torque converter stall, and the operation state of the work factory is light. Means for correcting so as to reduce the target number of revolutions of the prime mover when a load occurs.
  • the operating condition of the traveling means for example, excavation work on the ground
  • the motor rotation speed control means is such that the operating condition of the traveling device is far from the torque converter, and the operating condition of the work factor is heavy. Means for correcting so as to reduce the target number of revolutions of the prime mover when a load state occurs.
  • a third detecting means for detecting an input amount of the input means, wherein the prime mover speed control means comprises an input detected by the third detecting means. Means for correcting the target rotation speed of the prime mover when the amount is equal to or greater than a predetermined value.
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire system of a traveling hydraulic working machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing an external appearance of the telescopic handler 1, and shows a case where a fork used for cargo handling work is attached as an attachment.
  • Fig. 3 is a side view showing the appearance of the telescopic handler, showing a case where a bucket used for excavation work and topsoil stripping work is attached as an attachment.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing processing functions of the controller according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing excavation work by the telescopic handler.
  • FIG. 6 is a diagram showing changes in pump pressure during excavation work.
  • FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an engine output torque, a pump absorption torque and a torque converter input torque in a conventional general traveling hydraulic working machine, and an operation state of a traveling system in excavation work.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between an engine output torque, a pump absorption torque, and a torque converter input torque according to the first embodiment of the present invention, and an operation state of a traveling system in excavation work.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an entire system of a traveling hydraulic working machine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a functional block diagram illustrating processing functions of a controller according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a topsoil stripping operation by the telescopic handler.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in pump pressure during the topsoil stripping operation.
  • FIG. 13 is a diagram showing a relationship between an engine output torque, a pump absorption torque, and an input torque of a torque converter overnight in a conventional general traveling hydraulic working machine, and an operation state of a traveling system in a topsoil stripping operation.
  • FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an engine output torque, a pump absorption torque, and a torque converter overnight input torque in the second embodiment of the present invention, and an operation state of a traveling system in a topsoil stripping operation. . '' Best mode for carrying out the invention
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire system of a traveling hydraulic working machine according to a first embodiment of the present invention.
  • a traveling hydraulic working machine includes a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 as a prime mover, a working system 2 and a traveling system 3 driven by the engine 1, and a control of the engine 1.
  • System 4 is provided.
  • the work system 2 includes a hydraulic pump 12 driven by the engine 1 and a plurality of hydraulic actuators (work equipment) operated by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 12. Controls the flow of hydraulic oil supplied between 13, 14, 15, 16 and the hydraulic pump 12 and the plurality of hydraulic actuators 13, 14, 15, and 16 to the corresponding actuators.
  • Directional control valves 17, 18, 19, 20 and a plurality of pilot pressures (operation signals) for controlling directional valves 17, 18, 19, 20 for controlling hydraulic actuators 13, 14, 15, 16 It has operating lever devices 23, 24, 25, 26, and a pilot hydraulic pump 27 that supplies pressure oil as a source pressure to the operating lever devices 23, 24, 25, 26.
  • the traveling system 3 includes a torque converter 31 connected to the output shaft of the engine 1 in series with the hydraulic pump 12, a transmission (T / M) 32 connected to the output shaft of the torque converter 31, and a transmission 32. It has a front wheel 35 and a rear wheel 36 connected via differential gears 33 and 34.
  • the engine control system 4 includes an electronic governor 41 for adjusting the fuel injection amount of the engine 1, an accelerator pedal 42 operated by an operator to command a target engine speed (hereinafter, referred to as a target speed), and an accelerator petal 42.
  • a position sensor 43 that detects the operation amount (accelerator amount) of the engine, a pressure sensor 44 that detects the discharge pressure of the hydraulic pump 2 as the operating status of the hydraulic actuator, and an output speed of the engine 1 (torque converter 31
  • Figures 2 and 3 show the appearance of a telescopic handler (also known as a lift truck).
  • the traveling hydraulic working machine is, for example, a telescopic handler
  • the telescopic handler includes a vehicle body 101, a driver's cab 102 located on the vehicle body 101, and a side of the driver's cab 102 that can be raised and lowered on the vehicle body 101.
  • Telescopic boom 103 attached to the boom 103 and a rotatable boom 103 .4 or 105, the front wheel 35 and the rear wheel 36 are attached to the vehicle body 101, and the vehicle runs by driving the front wheel 35 and the rear wheel 36 with the power of the engine 1.
  • the boom 103 and the attachment 104 or 105 constitute a working device.
  • Attachment 104 in FIG. 2 is a fork used for cargo handling work
  • attachment 105 in FIG. 3 is a bucket used for excavation work and topsoil stripping work.
  • the hydraulic actuators 13, 14, and 15 are, for example, a boom cylinder, a telescopic cylinder, and an attachment cylinder, respectively, and the boom 103 is moved up and down by the expansion and contraction of the
  • the cylinder 104 expands and contracts by the expansion and contraction of the cylinder 14, and the attachment 104 or 105 performs a tilt operation by the expansion and contraction of the attachment cylinder 15.
  • the hydraulic actuator 16 in FIG. 1 is a hydraulic motor for rotating the brush of the sweeper when the front attachment is replaced with a sweeper, for example.
  • Equipment such as engine 1, hydraulic pump 12, torque compa- ter 31 and transmission 32 are mounted on vehicle body 101.
  • Figure 4 shows the processing functions of the controller 48 in a function block diagram.
  • the controller 48 includes a reference target rotation speed calculation unit 51, a first correction rotation speed calculation unit 52, a speed ratio calculation unit 53, a second correction rotation speed calculation unit 54, 3 It has the functions of a correction rotation speed calculation unit 55, a minimum value selection unit 56, a correction necessity coefficient calculation unit 57, a multiplication unit 58, and a subtraction unit 59.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 inputs the detection signal of the accelerator amount from the position sensor 43, refers to this signal to a table stored in the memory, and obtains the reference target rotation speed corresponding to the xel amount at that time. Calculate the number NR.
  • the reference target speed NR is the engine speed intended by the operator during work, and the relationship between the two is set in the memory table so that the reference target speed NR increases as the accelerator amount increases. Have been.
  • the first correction rotation speed calculating section 52 inputs the pump pressure detection signal from the pressure sensor 44, refers to the signal to a table stored in the memory, and outputs a signal corresponding to the pump pressure at that time. Calculate 1 corrected rotation speed ⁇ 1.
  • the second corrected rotation speed calculation unit 54 inputs the torque conversion speed ratio e calculated by the speed ratio calculation unit 53, refers to this to a table stored in the memory, and converts the torque conversion at that time.
  • the second correction rotation speed ⁇ ⁇ N2 corresponding to the overnight speed ratio e is calculated.
  • the second corrected rotation speed ⁇ 2 is in an operation state where the torque converter speed ratio e is small (when the torque converter 31 is close to a stall), that is, when the traction system 3 requires traction force (running force).
  • ⁇ 2
  • the torque converter speed ratio e increases.
  • the third corrected rotation speed calculating unit 55 receives the detection signal of the boom raising pilot pressure from the pressure sensor 47, refers to this signal to a table stored in the memory, and corresponds to the boom raising pilot pressure at that time.
  • the third corrected rotation speed ⁇ ⁇ ⁇ 3 is calculated.
  • the third corrected rotation speed ⁇ 3 is for lowering the engine rotation speed when the boom raising operation is being performed.
  • the memory table indicates that when the boom raising pilot pressure exceeds a set value near 0, ⁇
  • the minimum value selector 56 selects the smallest value among the first corrected rotation speed ⁇ 1, the second corrected rotation speed ⁇ 2, and the third corrected rotation speed ⁇ 3, and sets the selected value as the corrected rotation speed ⁇ .
  • the minimum value selector 56 selects one of them, for example, ⁇ ⁇ A, according to a predetermined logic.
  • the correction necessity factor calculation unit 57 inputs the detection signal of the accelerator amount from the position sensor 43, refers to this signal to a table stored in the memory, and calculates the correction necessity coefficient corresponding to the accelerator amount at that time. Calculate K.
  • the correction necessity factor K is used to prevent the engine speed from lowering when the target speed intended by the operator during operation is in a low-speed range and there is no need to lower the engine speed. Or to reduce the engine speed only when in the high-speed range).
  • K 0, and the accelerator amount is ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ increases as the set value increases, and the accelerator amount becomes the second set value.
  • the multiplication unit 58 multiplies the corrected rotation speed ⁇ N obtained by the minimum value selection unit 56 by the coefficient K calculated by the correction necessity coefficient calculation unit 57 to obtain a final corrected rotation speed ⁇ .
  • the subtraction unit 59 subtracts the corrected rotation speed ⁇ calculated by the multiplication unit 58 from the reference target rotation speed N R calculated by the reference target rotation speed calculation unit 51 to obtain a target rotation speed NT for engine control.
  • This target rotation speed NT is converted into a target fuel injection amount by a known method, and is output to the electronic governor 41 as a command signal.
  • the accelerator pedal 42 and the position sensor 43 constitute an input means for instructing the target number of revolutions of the engine 1 which is the prime mover, and the pressure sensors 44 and 47 constitute the hydraulic actuator which is a work actuator.
  • the first detecting means for detecting the operating condition such as one night 13 is constituted, and the rotation sensors 45 and 46 are used for detecting the operating condition of the traveling means.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 of the controller 48 Constituting the detection means, the reference target rotation speed calculation unit 51 of the controller 48, the first correction rotation speed calculation unit 52, the speed ratio calculation unit 53, the second correction rotation speed calculation unit 54, the third correction
  • the functions of the rotation speed calculation unit 55, the minimum value selection unit 56, and the subtraction unit 59 are based on the operating status of the hydraulic actuator 13 and the like detected by the first detection means 44, 47 and the second condition.
  • a motor rotation speed control means for correcting the target rotation speed of the motor 1 based on the operating state of the traveling means detected by the detection means 45, 46 and controlling the rotation speed of the motor is configured.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which a baguette 105 is attached as an attachment and a ground excavation operation is performed by a telescopic handler.
  • FIG. 6 is a diagram showing a change in the discharge pressure (pump pressure) of the hydraulic pump 12 during the excavation work.
  • the accelerator pedal 42 (Fig. 1) is operated to set the number of revolutions of the engine 1 to a desired value while the running force F t output from the engine 1 via the torque converter 31 is used.
  • the bucket 105 is excavated by applying an upward front force F: f to the bucket 105 and gradually releasing the bucket 105 upward.
  • the load pressure (work load) of the work cylinder 13 and / or the attachment cylinder 15 which is the work actuator is increased, and the hydraulic pump 12
  • Fig. 7 is a diagram showing the relationship between the engine output torque, the pump absorption torque and the torque converter input torque in a conventional general traveling hydraulic working machine, and the operating state in the excavation work shown in Figs. 5 and 6.
  • TE is the engine output torque characteristic in the full load region where the electronic governor 41's fuel injection amount is maximum
  • TR is the regulation region before the electronic governor 41's fuel injection amount is maximum.
  • Engine output torque characteristics, TPA Is the pump absorption torque (maximum pump absorption torque) when the hydraulic pump 12 is consuming the maximum absorption torque, such as when installing a converter.
  • the torque converter input torque when torque is being consumed, and TT is the characteristic of the torque converter input torque when the torque converter 31 is in a stall state.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the engine output torque, the pump absorption torque and the torque converter input torque in this embodiment, and the operation state in the excavation work shown in FIG. 5, and shows the target rotation by the accelerator pedal 42. This is the case when the number (reference target speed NR in Fig. 4) is set to the maximum (rated) NRmax.
  • the controller 48 In the present embodiment, in the excavation work shown in FIGS. 5 and 6, when the baguette is pushed in, the following arithmetic processing is performed by the controller 48 to control the engine speed.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 calculates the maximum target rotation speed NRmax from the accelerator amount of the accelerator pedal 42 as the reference target rotation speed.
  • the target rotational speed NRmaX by the accelerator pedal 42 becomes the target rotational speed for control as it is, and the engine rotational speed control as in the past is performed.
  • the traveling system 3 operates at the same point A as in the past, and the actual engine speed is NA.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 calculates the maximum target rotation speed NRmax as the reference target rotation speed, as in the case of packet insertion.
  • the speed ratio calculation unit 53 calculates e ⁇ O
  • the second correction rotation speed calculation unit 54 calculates ⁇ 2- ⁇ .
  • NT NRma ⁇ _ ⁇ is calculated, and the target rotation speed for control is reduced by ⁇ from the rotation speed set by the accelerator pedal 41, and engine control is performed based on the target rotation speed.
  • Nx indicates the decreased target rotational speed (NT NRma X— ⁇ ).
  • the work based on the engine speed intended by the operator can be performed at the time of excavation work on the ground, which is a combined operation of traveling and work practice, and when the work load is reduced,
  • By automatically lowering the engine speed it is possible to maintain a good combination of travel and work practices, and perform efficient work.
  • fuel consumption can be improved because the engine speed decreases.
  • a correction necessity coefficient calculating unit 57 is provided, and when the target rotation speed is in the low speed region, the Since the engine speed reduction control is not performed, unnecessary reduction of the engine speed can be prevented.
  • FIGS. 1-10 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a topsoil stripping operation is performed using a telescopic handler.
  • FIG. 9 is a diagram showing an entire system of a traveling hydraulic working machine according to the present embodiment.
  • the pilot pressure for raising the boom of the operating lever device 23 according to the first embodiment is detected.
  • a pressure sensor 47 A for detecting the pilot pressure of the boom lowering of the operation lever device 23 is provided, and the controller 48 A includes the pressure sensor 47 A and the position sensor 43.
  • predetermined arithmetic processing is performed, and a command signal is output to the electronic governor 41. Otherwise, the configuration of the entire system is the same as that of the first embodiment.
  • FIG. 10 shows a processing block diagram of the processing function of the controller 48 A according to the present embodiment.
  • a controller 48 according to the present embodiment includes a reference target rotation speed calculation unit 51, a first correction rotation speed calculation unit 52A, a speed ratio calculation unit 53, and a second correction rotation speed calculation unit.
  • 54 A a third correction rotation speed calculation unit 55 A, a minimum value selection unit 56, a correction necessity coefficient calculation unit 57, a multiplication unit 58, and a subtraction unit 59 are provided.
  • the first correction rotation speed calculating section 52A receives the pump pressure detection signal from the pressure sensor 144, refers to this signal to a table stored in a memory, and obtains a pump pressure detection signal corresponding to the pump pressure at that time. Calculate 1 corrected rotation speed ⁇ 1.
  • the first corrected rotation speed ⁇ ⁇ 1 is used to reduce the engine rotation speed when the discharge pressure of the hydraulic pump 12 is high (the work load is large), that is, when the work system 2 is in a heavy load state.
  • the second correction rotation speed calculation unit 54 4 inputs the torque converter overnight speed ratio e calculated by the speed ratio calculation unit 53, refers to this to a table stored in the memory, and The second corrected rotation speed ⁇ 2 corresponding to the torque converter speed ratio e at the time is calculated.
  • the second corrected rotation speed ⁇ 2 is determined when the torque converter speed ratio e is large (when the torque converter 31 is far from the stall), that is, when the traveling system 3 does not require traction (running force).
  • the third correction rotation speed calculation unit 55 receives the detection signal of the boom lowering pipe pressure from the pressure sensor 47 ⁇ , and refers to this to a table stored in the memory.
  • the third correction rotation speed ⁇ 3 corresponding to the lowered pilot pressure is calculated.
  • the other functions that is, the functions of the reference target speed calculation section 51, speed ratio calculation section 53, minimum value selection section 56, correction necessity factor calculation section 57, multiplication section 58, and subtraction section 59 are This is the same as that of the first embodiment, and the minimum value selection unit 56 is configured to output the first correction rotation speed ⁇ 1, the second correction rotation speed ⁇ 2, and the third correction rotation speed ⁇ 3. The smallest value is selected as the corrected rotation speed ⁇ , and the multiplication unit 58 multiplies the corrected rotation speed ⁇ obtained by the minimum value selection unit 56 by the coefficient ⁇ calculated by the correction necessity coefficient calculation unit 57.
  • the subtraction unit 59 calculates the corrected rotation speed ⁇ ⁇ calculated by the multiplication unit 58 from the reference target rotation speed NR calculated by the reference target rotation speed calculation unit 51. Subtract to obtain the engine control target speed NT. This target rotation speed NT is converted into a target fuel injection amount by a known method, and is output to the electronic governor 41 as a command signal.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which a bucket 105 is mounted as an attachment and topsoil stripping work is performed by a telescopic handler. Packets 105 are also attached as attachments during the topsoil stripping operation.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in the discharge pressure (pump pressure) of the hydraulic pump 12 during the topsoil stripping operation. To remove the topsoil, operate the boom cylinder 13 and the attachment cylinder 15 (Fig. 1) while operating the accelerator pedal 42 (Fig. 1) and running at the desired engine speed, and then lower the boom and tilt the bucket.
  • the bucket 105 is pressed against the ground by applying a downward front force F f, and the bucket 105 is used to peel off uneven surface soil 201 to form a flat ground surface.
  • the load pressure (work load) of the boom cylinder 13 and the attachment cylinder 15 changes according to the thickness and hardness of the surface sediment 201 from which the packet is peeled off. In other words, when the thickness of the earth and sand is thin or the earth and sand is soft, the load pressure (work load) of the booms 13 and Z or the attachment cylinder 15 decreases (heavy load work; section E in Fig. 12).
  • the load pressure (work load) of the cylinder 13 and Z or the attachment cylinder 15 increases (light load work; Fig. 12). Section F).
  • Fig. 13 shows the relationship between the engine output torque, pump absorption torque, and torque converter input torque in a conventional general traveling hydraulic working machine, and the operating state in the topsoil removal work shown in Figs. 11 and 12.
  • FIG. This is for the case where the target rotation speed by the accelerator pedal (reference target rotation speed NR in Fig. 10) is set to the maximum (rated) NRmax.
  • TE, TR, and TEP have the same characteristics as described in FIG.
  • the pump pressure is low, and the pump absorption torque is small, for example, about TPE as shown (point E).
  • Bucket 1 0 5 hits thick or hard part of earth and sand
  • the pump absorption torque increases from TPE to TPF (point F).
  • the operating point of the traveling system moves from point E to point F, and the actual engine speed decreases slightly from NE at point E to EF at point F.
  • FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the engine output torque, the pump absorption torque, and the input torque of the torque converter, and the operating state in the topsoil stripping work shown in FIGS. 11 and 12 according to the present embodiment. This is the case where the target speed (reference target speed NR in Fig. 10) according to 42 is set to the maximum (rated) NRmax.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 calculates the maximum target rotation speed NRmax from the accelerator amount of the accelerator pedal 42 as the reference target rotation speed.
  • ⁇ 2 ⁇ is calculated in the rotation speed calculation unit 54A.
  • the accelerator pedal 42 is in an operation state in which the maximum target speed NRmax is commanded.
  • the traveling system 3 operates at the same point E as before, and the actual engine speed is NE.
  • the controller 48A When the bucket 105 hits a thick or hard part of earth and sand, the following arithmetic processing is performed by the controller 48A to control the engine speed.
  • the reference target rotation speed calculation unit 51 calculates the maximum target rotation speed NRmax as the reference target rotation speed, similarly to the case where the thickness of the soil to be peeled is thin or soft.
  • NT NRma X- ⁇ ⁇ is calculated, and the target rotation speed for control is reduced by ⁇ from the rotation speed set by the accelerator pedal 41, and engine control is performed based on the target rotation speed. .
  • the bucket 105 when the bucket 105 hits a thick or hard part of earth and sand, the pump pressure increases, the pump absorption torque increases from TPE to TPF, and the work load increases. As described above, the target rotation speed decreases, and the operating point of the traveling system 3 shifts from the point E to the point J. T P J is the torque converter input torque after the transition. As a result, the actual engine speed decreases from NE at point E to NF at point J, and the running speed also decreases. For this reason, the bucket 105 can excavate a thick or hard part of the earth and sand carefully at a slow speed to form a flat and good excavation surface. In Fig.
  • the operating point of the traveling system 3 moves from the point E to the point J
  • the actual engine speed is It drops from NE at point E to NF at point J.
  • T P J is the torque converter input torque after the operating point has moved.
  • the pump pressure increases, and the pump absorption torque increases from TPE to TPF, and the work load increases.
  • the target rotation speed decreases, and the operating point of the traveling system 3 shifts from the point E to the point J, and the actual engine rotation speed decreases from NE to NF, so that the traveling speed also decreases.
  • 105 can carefully excavate thick or hard parts of earth and sand at a moderate speed to form a flat and good excavation surface.
  • fuel efficiency improves because the engine speed decreases.
  • the work based on the engine speed intended by the operator can be performed during the topsoil stripping work, which is a combined operation of running and work practice, and when the work load increases, the engine speed is reduced.
  • the number By automatically controlling the number, it is possible to maintain a good combination of running and work practices, and perform efficient work.
  • fuel consumption can be improved because the engine speed decreases.
  • the case where the excavation work of the ground (the first embodiment) and the topsoil stripping work (the second embodiment) are performed is described as a work example. It is not limited to.
  • the case where the topsoil stripping operation is performed using the telescopic handler has been described.
  • the present invention can be applied to a case where a cleaning operation is performed by attaching a sweeper as an attachment. In the cleaning work using the sweeper, the sweeper is run while pressing the sweeper against the road by lowering the boom, and the brush of the sweeper is rotated by rotating the hydraulic motor 16 shown in FIG. Collect falling objects.
  • the telescopic handler is described as a traveling hydraulic working machine. However, if the invention is applied to other traveling hydraulic working machines provided with a torque converter, the same The effect is obtained. Traveling hydraulic working machines with a torque converter other than the telescopic handler include, for example, wheel shovels and wheel loaders.
  • the first corrected rotation speed calculation unit 52 or 52 A inputs a pump pressure detection signal from the pressure sensor 44 to determine the load state of the working system 2.
  • a pressure sensor for detecting the driving pressure of the hydraulic actuator 13 may be provided, and a detection signal from this pressure sensor may be input.
  • the first to third corrected rotation speed calculation units 52, 54, 55 or 52A, 54A, 55A are used as the values for changing the engine rotation speed as the corrected rotation speed (0 to 1). Value), and the subtraction unit 59 subtracted it from the reference target rotation speed.
  • the correction rotation speed calculation unit instead of the correction rotation speed calculation unit, a calculation unit for calculating the correction coefficient was provided, and a multiplication unit was provided instead of the subtraction unit.
  • the control target speed may be obtained by multiplying the correction coefficient by the reference target speed.
  • the engine speed correction value was calculated for each. If you want to control the engine speed when the workload changes, regardless of the evening motion direction, only detect the pump pressure and adjust the corrected speed. The calculation may be performed, and in this case, the third corrected rotation speed calculation unit 55 or 55A may not be provided.
  • a means for detecting the operation signal generated by the operating device is provided as a means for detecting the operation status of the work factory, one operation signal (boom raising or boom lowering pilot pressure) is detected. More than one operation signal may be detected, and in this case, the operating status of the work factory can be grasped more accurately.
  • the correction necessity factor calculating unit 57 may not be provided.
  • the target rotation speed commanded by the input means is corrected by correcting the target engine speed. Since the rotation speed is controlled, it is possible to perform operations based on the engine rotation speed intended by the operator. In addition, even if the load pressure (work load) of the work factory fluctuates depending on the work situation, the rotation speed of the prime mover is automatically controlled, so that the traveling and work factory can be maintained in a good combination. Efficient work can be performed.

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Abstract

エンジン1の目標回転数を指令する入力手段42,43、油圧アクチュエータ13等の作動状況を検出する第1検出手段44,47、走行手段の作動状況を検出する第2検出手段45,46、第1検出手段44,47により検出された油圧アクチュエータ13等の作動状況と第2検出手段45,46により検出された走行手段の作動状況がそれぞれ特定の状態になると原動機1の目標回転数を補正し、原動機の回転数を制御する原動機回転数制御手段48,51~59を設ける。これにより走行式油圧作業機において、走行と作業アクチュエータとの複合操作時にオペレータの意図するエンジン回転数をベースとした作業が行えるもので、作業負荷変動時にはエンジン回転数を自動的に制御して走行と作業アクチュエータとの複合性を良好に保ち、効率的な作業を行えるようになる。

Description

明細書 走行式油圧作業機 技術分野
本発明は、 原動機 (エンジン) にトルクコンバータを含む走行手段と油圧ボン プを連結し、 走行手段を作動させながら油圧ポンプの圧油によって作業ァクチュ エー夕を作動し所定の作業を行うテレスコピックハンドラ一等の走行式油圧作業 機に関する。 背景技術
この種の走行式油圧作業機の従来技術として特公平 8— 3 0 4 2 7号公報ゃ特 公平 8— 3 0 4 2 9号公報に記載のものがある。
特公平 8— 3 0 4 2 7号公報に記載の従来技術は、 エンジン回転数、 トルクコ ンバ一夕の出力回転数、 油圧ポンプの吐出圧を検出し、 それらの情報から車体の 状態を演算し、 最終スロットル指令を演算することにより全自動でエンジン回転 数を制御し、 目標とするけん引力を得て履体滑りを生じさせないようにしたもの である。
特公平 8— 3 0 4 2 9号公報に記載の従来技術は、 予め複数のエンジン出力モ ―ドを設定しておき、 作業時の負荷状況によってオペレータがそれらのモ一ドの 1つを選択し、 ドージング作業時に必要なエンジン出力を得るようにしたもので ある。
特公平 8— 3 0 4 2 7号公報
特公平 8— 3 0 4 2 9号公報 発明の開示
テレスコピックハンドラー等の走行式油圧作業機により走行と作業ァクチユエ 一夕の複合操作で作業を行うとき、 作業状況によって作業ァクチユエ一夕の負荷 圧 (作業負荷) が大きく変動し、 走行と作業ァクチユエ一夕との複合性が悪化し て作業効率を低下させる場合がある。
例えば、 フロントアタッチメントとしてバケツトを装着して行う作業として地 山の掘削作業がある。 この掘削作業では、 アクセルペダルを操作してエンジン回 転数を制御しながら走行力によりフロントアタッチメントであるバケツトを土砂 (掘削対象物) に押し込み、 バゲットに上方のフロント力を与えてバケツトを上 方に徐々に逃がすことにより土砂を掘削する。 バケツトの押し込み時は作業ァク チユエ一夕の負荷圧 (作業負荷) が上昇し、 油圧ポンプの吐出圧も上昇する重負 荷作業となり、 バケツトの押し込み後バケツトが上方に動いた際は作業ァクチュ ェ一夕の負荷圧 (作業負荷) が下がり、 軽負荷作業となる。 従来の一般的な走行 式油圧作業機では、 このように作業負荷が重負荷から軽負荷へと変化するときェ ンジン回転数が上昇してしまい、 このエンジン回転数の上昇に伴ってトルクコン バ一夕の入力トルクが増大し、 バケツ卜の上方移動時にバケツトの突っ込み過ぎ が生じるという問題があつた。
また、 他の作業として、 アクセルペダルを操作して走行しながらバケツ卜で表 面土砂を剥ぎ取り平坦な地表面を形成する表土剥ぎ作業がある。 この作業ではバ ケットが剥ぎ取る土砂の厚さや硬さに応じて作業ァクチユエ一夕の負荷圧 (作業 負荷) が変動する。 従来の一般的な走行式油圧作業機では、 この表土剥ぎ作業で パケットが土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかりポンプ吐出圧 (作業負荷) が上 昇するとき、 エンジン回転数僅かに低下するだけであり、 走行速度はほとんど低 下しないため、 バケツトは土砂の厚い部分或いは硬い部分を平らに剥ぎ取ること ができず、 平坦で良好な掘削面を形成することができなかった。
特公平 8— 3 0 4 2 7号公報 (特許文献 1 ) に記載の従来技術においては、 車 体の状態を判断するための情報の 1つとして油圧ポンプの吐出圧を検出している。 しかし、 このポンプ吐出圧は、 ポンプ吸収トルク分に相当する補正値を加味して 最終スロットル指令を求めるためのものであり、 ポンプ吐出圧から作業負荷が特 定の状態へ変化したかどうかは見ておらず、 上述した作業負荷が変動し特定の状 態になったときに生じる問題を解決することはできない。 また、 アクセルペダル の指令回転数とは無関係に自動的にエンジン回転数を制御しており、 上述した土 砂掘削作業や表土剥ぎ作業ではオペレータの意図通りの作業を行うことができな い。
特公平 8— 3 0 4 2 9号公報 (特許文献 2 ) に記載の従来技術は、 作業負荷を 検出しておらず、 しかも予め設定したエンジン出力モードでのエンジン制御を行 うのみであり、 同様に作業負荷が変動し特定の状態になったときときに生じる問 題を解決することはできない。
本発明の目的は、 走行と作業ァクチユエ一夕との複合操作時にオペレータの意 図するエンジン回転数をベースとした作業が行えるもので、 作業負荷変動時にェ ンジン回転数を自動的に制御して走行と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に 保ち、 効率的な作業を行うことのできる走行式油圧作業機を提供することである。
( 1 ) 上記課題を解決するために、 本発明は、 少なくとも一つの原動機と、 こ の原動機を架装する車体と、 この車体に設けられ、 前記原動機に連結されたトル クコンバータを含む走行手段と、 前記原動機により駆動される油圧ポンプと、 こ の油圧ポンプの圧油によつて作動する少なくとも一つの作業ァクチユエ一夕と、 この作業ァクチユエ一夕を制御する操作信号を発生する操作装置とを備えた走行 式油圧作業機において、 前記原動機の目標回転数を指令する入力手段と、 前記作 業ァクチユエ一夕の作動状況を検出する第 1検出手段と、 前記走行手段の作動状 況を検出する第 2検出手段と、 前記第 1検出手段により検出された作業ァクチュ エー夕の作動状況と前記第 2検出手段により検出された走行手段の作動状況に基 づいて前記原動機の目標回転数を補正し、 前記原動機の回転数を制御する原動機 回転数制御手段とを有するものとする。
このように入力手段で指令された目標回転数を補正することで原動機の回転数 を制御することにより、 オペレータの意図するエンジン回転数をベースとした作 業を行うことができる。
また、 作業ァクチユエ一夕の作動状況と走行手段の作動状況に基づいて原動機 の目標回転数を補正し、 原動機の回転数を制御するので、 走行と作業ァクチユエ 一夕との複合操作による作業負荷変動時にエンジン回転数を自動的に制御して走 行と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効率的な作業を行うことがで きる。
( 2 ) 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記第 1検出手段は、 前記油圧ボン プの吐出圧力及び前記作業ァクチユエ一夕の駆動圧力の少なくとも一方を検出す る手段を含む。
これにより作業ァクチユエ一夕の作動状況を検出し、 作業負荷変動時の回転数 制御が可能となる。
( 3 ) 上記 (2 ) において、 好ましくは、 前記第 1検出手段は、 前記操作装置 が発生する操作信号を検出する手段を更に含む。
これによりァクチユエ一夕の動作方向も含めて作業ァクチユエ一夕の作動状況 を検出し、 より適切な回転数制御が可能となる。
( 4 ) また、 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記第 2検出手段は、 前記ト ルクコンバ一夕の入出力回転数を検出する手段であり、 前記原動機回転数制御手 段は、 前記トルクコンバ一夕の入出力回転数からトルクコンバ一夕速度比を演算 し、 このトルクコンバ一夕速度比により前記走行手段の作動状況を判断する手段 を含む。
これにより走行手段の作動状況をトルクコンバータの速度比で判断し、 適切な 原動機の回転数制御が可能となる。
( 5 ) 更に、 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記原動機回転数制御手段は、 前記第 1検出手段により検出された作業ァクチユエ一夕の作動状況と前記第 2検 出手段により検出された走行手段の作動状況がそれぞれ特定の状態になると前記 原動機の補正回転数を演算する手段と、 前記原動機の目標回転数から前記補正回 転数を減算する手段とを含む。
これにより作業負荷変動時にエンジン回転数が低下するよう自動的に制御され るので、 例えば地山の掘削作業や表土剥ぎ作業など、 作業負荷変動時にエンジン 回転数が下がることが望ましい作業において走行と作業ァクチユエ一夕との複合 性を良好に保ち、 効率的な作業を行うことができる。
( 6 ) また、 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記原動機回転数制御手段は、 前記走行手段の作動状況がトルクコンバータストールに近い状態にあり、 かつ前 記作業ァクチユエ一夕の作動状況が軽負荷状態になると前記原動機の目標回転数 を下げるように補正する手段を含む。
これにより例えば地山の掘削作業など、 走行手段の作動状況がトルクコンバ一 タストールに近い状態にありかつ作業負荷減少時にエンジン回転数が下がること が望ましい作業において走行と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効 率的な作業を行うことができる。
( 7 ) また、 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記原動機回転数制御手段は、 前記走行手段の作動状況がトルクコンパ一タストールから遠い状態にあり、 あつ 前記作業ァクチユエ一夕の作動状況が重負荷状態になると前記原動機の目標回転 数を下げるように補正する手段を含む。
これにより例えば表土剥ぎ作業など、 走行手段の作動状況がトルクコンバ一夕 ストールから遠い状態にありかつ作業負荷増大時にエンジン回転数が下がること が望ましい作業において作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効率的な 作業を行うことができる。
( 8 ) 更に、 上記 (1 ) において、 好ましくは、 前記入力手段の入力量を検出 する第 3検出手段を更に有し、 前記原動機回転数制御手段は、 前記第 3検出手段 で検出された入力量が予め定めた値以上のときに前記原動機の目標回転数を補正 する手段を含む。
これによりエンジン回転数が低速領域にあるときは原動機回転数制御手段は機 能せず、 必要なときにのみ適切な原動機の回転数制御が可能となる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係わる走行式油圧作業機の全体システム を示す図である。
図 2は、 テレスコピックハンドラ一の外観を示す側面図であり、 アタッチメン トとして荷役作業に用いるフォークを装着した場合を示す図である。
図 3は、 テレスコピックハンドラーの外観を示す側面図であり、 アタッチメン トとして掘削作業や表土剥ぎ作業に用いるバケツトを装着した場合を示す図であ る。
図 4は、 本発明の第 1の実施の形態におけるコントロ一ラの処理機能を示す機 能ブロック図である。
図 5は、 テレスコピックハンドラ一による掘削作業を示す図である。 図 6は、 掘削作業時のポンプ圧の変化を示す図である。
図 7は、 従来の一般的な走行式油圧作業機におけるエンジン出力トルクとボン プ吸収トルク及びトルクコンバータ入力トルクとの関係、 並びに掘削作業におけ る走行系の動作状態を示す図である。
図 8は、 本発明の第 1の実施の形態におけるエンジン出力トルクとポンプ吸収 トルク及びトルクコンバータ入力トルクとの関係、 並びに掘削作業における走行 系の動作状態を示す図である。
図 9は、 本発明の第 2の実施の形態に係わる走行式油圧作業機の全体システム を示す図である。
図 1 0は、 本発明の第 2の実施の形態におけるコントローラの処理機能を示す 機能ブロック図である。
図 1 1は、 テレスコピックハンドラーによる表土剥ぎ作業を示す図である。 図 1 2は、 表土剥ぎ作業時のポンプ圧の変化を示す図である。
図 1 3は、 従来の一般的な走行式油圧作業機におけるエンジン出力トルクとポ ンプ吸収トルク及びトルクコンバ一夕入力トルクとの関係、 並びに表土剥ぎ作業 における走行系の動作状態を示す図である。
図 1 4は、 本発明の第 2の実施の形態におけるエンジン出力トルクとポンプ吸 収トルク及びトルクコンバ一夕入力トルクとの関係、 並びに表土剥ぎ作業におけ る走行系の動作状態を示す図である。 ' 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態に係わる走行式油圧作業機の全体システム を示す図である。
図 1において、 本実施の形態に係わる走行式油圧作業機は、 原動機であるディ ーゼルエンジン (以下単にエンジンという) 1と、 エンジン 1により駆動される 作業系 2及び走行系 3と、 エンジン 1の制御系 4とを備えている。
作業系 2は、 エンジン 1により駆動される油圧ポンプ 1 2と、 油圧ポンプ 1 2 から吐出される圧油によって作動する複数の油圧ァクチユエ一夕 (作業ァクチュ エー夕) 13, 14, 15, 16と、 油圧ポンプ 12と複数の油圧ァクチユエ一 タ 13, 14, 15, 16との間に設けられ対応するァクチユエ一夕に供給され る圧油の流れを制御する方向切換弁 17, 18, 19, 20と、 方向切換弁 17, 18, 19, 20を切り換え油圧ァクチユエ一夕 13, 14, 15, 16を制御 するパイロット圧 (操作信号) を発生させる複数の操作レバー装置 23, 24, 25, 26と、 操作レバ一装置 23, 24, 25, 26に元圧となる圧油を供給 するパイロット油圧ポンプ 27とを有している。
走行系 3は、 エンジン 1の出力軸に油圧ポンプ 12と直列に連結されたトルク コンバータ 31と、 このトルクコンバータ 31の出力軸に連結されたトランスミ ッシヨン (T/M) 32と、 このトランスミッション 32にディファレンシャル ギヤ 33, 34を介して連結された前輪 35及び後輪 36とを有している。
エンジン制御系 4は、 エンジン 1の燃料噴射量を調整する電子ガバナ 41と、 オペレータにより操作され目標とするエンジン回転数 (以下、 目標回転数とい う) を指令するアクセルペダル 42と、 アクセルペタル 42の操作量 (アクセル 量) を検出する位置センサ一 43と、 油圧ァクチユエ一夕の作動状況として油圧 ポンプ 2の吐出圧を検出する圧力センサ一 44と、 エンジン 1の出力回転数 (ト ルクコンバータ 31の入力回転数) を検出する回転センサ一 45と、 トルクコン バ一夕 31の出力回転数を検出する回転センサ一 46と、 油圧ァクチユエ一夕の 作動状況として操作レバ一装置 23が出力するパイロット圧のうちの油圧ァクチ ユエ一タ 13の伸び方向のパイ口ット圧 (ブーム上げパイ口ット圧) を検出する 圧力センサー 47と、 位置センサー 43、 圧力センサ一 44、 回転センサ一 45, 46、 圧力センサ一 47からの入力信号に基づき所定の演算処理を行い、 電子ガ バナ 41に指令信号を出力するコント口一ラ 48とから構成されている。
図 2及び図 3にテレスコピックハンドラ一 (別名リフトトラック) の外観を示 す。
本実施の形態において、 走行式油圧作業機は例えばテレスコピックハンドラー であり、 テレスコピックハンドラ一は、 車体 101と、 車体 101上に位置する 運転室 102と、 車体 101に運転室 102の側部を起伏可能に取り付けられた 伸縮可能なブーム 103と、 ブーム 103の先端に回転可能に取り付けられたァ . 0 4又は 1 0 5とを備え、 車体 1 0 1に上記の前輪 3 5及び後輪 3 6が取り付けられ、 エンジン 1の動力で前輪 3 5及び後輪 3 6を駆動すること により走行する。 ブーム 1 0 3とアタッチメント 1 0 4又は 1 0 5は作業装置を 構成する。 図 2のアタッチメント 1 0 4は荷役作業に用いるフォークであり、 図 3のアタッチメント 1 0 5は掘削作業や表土剥ぎ作業などに用いるバケツトであ る。
図 1に戻り、 油圧ァクチユエ一タ 1 3 , 1 4 , 1 5は例えばそれぞれブームシ リンダ、 テレスコピックシリンダ、 アタッチメントシリンダであり、 ブーム 1 0 3はブ一ムシリンダ 1 3の伸縮により起伏動作するとともに、 テレスコピックシ リンダ 1 4の伸縮により伸縮動作し、 アタッチメント 1 0 4又は 1 0 5はァタツ チメントシリンダ 1 5の伸縮によりチルト動作する。 図 1の油圧ァクチユエ一タ 1 6は、 例えばフロントアタッチメントをスイーバに交換したときにスィ一パの ブラシを回転させるための油圧モ一夕である。 エンジン 1、 油圧ポンプ 1 2、 ト ルクコンパ一夕 3 1、 トランスミッション 3 2等の各機器は車体 1 0 1に装架さ れている。
図 4にコントローラ 4 8の処理機能を機能プロック図で示す。
図 4において、 コント口一ラ 4 8は、 基準目標回転数演算部 5 1、 第 1補正回 転数演算部 5 2、 速度比演算部 5 3、 第 2補正回転数演算部 5 4、 第 3補正回転 数演算部 5 5、 最小値選択部 5 6、 補正要否係数演算部 5 7、 乗算部 5 8、 減算 部 5 9の各機能を有している。
基準目標回転数演算部 5 1は、 位置センサー 4 3からのアクセル量の検出信号 を入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 そのときのァクセ ル量に対応する基準目標回転数 N Rを演算する。 基準目標回転数 N Rは作業時に ォペレ一夕が意図するエンジン回転数であり、 メモリのテ一ブルには、 アクセル 量が増大するに従って基準目標回転数 N Rが増大するように両者の関係が設定さ れている。
第 1補正回転数演算部 5 2は、 圧力センサー 4 4からのポンプ圧の検出信号を 入力し、 これをメモリに記憶してあるテ一ブルに参照させ、 そのときのポンプ圧 に対応する第 1補正回転数 Δ Ν 1を演算する。 第 1補正回転数 Δ Ν 1は、 油圧ポ ンプ 12の吐出圧が低い (作業負荷が小さい) とき、 つまり作業系 2が軽負荷状 態にあるときにエンジン回転数を下げるためのものであり、 メモリのテーブルに は、 ポンプ圧が第 1設定値よりも低いときは ΔΝ 1=ΔΝΑであり、 ポンプ圧が 上昇するに従い ΔΝ 1が小さくなり、 ポンプ圧が第 2設定値 (>第 1設定値) 以 上になると ΔΝ1 = 0となるよう両者の関係が設定されている。
速度比演算部 53は、 回転数センサー 45, 46からのトルクコンバータ 31 の入出力回転数の検出信号を入力し、 e=出力回転数 Ζ入力回転数の演算を行い、 トルクコンバ一夕速度比 eを算出する。
第 2補正回転数演算部 54は、 速度比演算部 53で演算されたトルクコンパ一 夕速度比 eを入力し、 これをメモリに記憶してあるテ一ブルに参照させ、 そのと きのトルクコンバ一夕速度比 eに対応する第 2補正回転数△ N 2を演算する。 第 2補正回転数 ΔΝ2は、 トルクコンバータ速度比 eが小さいとき (トルクコンパ 一夕 31がストールに近い状態にあるとき) 、 つまり 行系 3が牽引力 (走行 力) を必要とする作動状況にあるときにエンジン回転数を下げるためのものであ り、 メモリのテーブルには、 トルクコンバータ速度比 eが第 1設定値よりも小さ いときは ΔΝ 2 = ΔΝΒであり、 トルクコンバータ速度比 eが上昇するに従い△ N 2が小さくなり、 トルクコンバータ速度比 eが第 2設定値 (〉第 1設定値) 以 上になると ΔΝ2 = 0となるよう両者の関係が設定されている。
第 3補正回転数演算部 55は、 圧力センサ一 47からのブーム上げパイロット 圧の検出信号を入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 その ときのブーム上げパイロット圧に対応する第 3補正回転数 ΔΝ 3を演算する。 第 3補正回転数 ΔΝ 3は、 ブーム上げの操作がされているときにエンジン回転数を 下げるためのものであり、 メモリのテーブルには、 ブーム上げパイロット圧が 0 付近の設定値を超えると ΔΝ 3 =ANCとなるように両者の関係が設定されてい る。
最小値選択部 56は、 第 1補正回転数 ΔΝ1、 第 2補正回転数 ΔΝ 2、 第 3補 正回転数 ΔΝ 3のうちの最も小さい値を選択し、 補正回転数 ΔΝとする。 ここで、 第 1補正回転数演算部 52の ΔΝΑ、 第 2補正回転数演算部 54の ΔΝΒ、 第 3 補正回転数演算部 55の ΔΝΟは、 それぞれ例えば ΔΝΑ=ΔΝΒ二 ANCと設 定されており、 第 1補正回転数演算部 5 2、 第 2補正回転数演算部 5 4、 第 3補 正回転数演算部 5 5がそれぞれ Δ ΝΑ、 Δ Ν Β、 A N Cを演算した場合、 最小値 選択部 5 6は予め決めた論理によりそのうちの 1つ、 例えば Δ Ν Aを選択する。 補正要否係数演算部 5 7は、 位置センサー 4 3からのアクセル量の検出信号を 入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 そのときのアクセル 量に対応する補正要否係数 Kを演算する。 補正要否係数 Kは、 作業時にオペレー 夕が意図する目標回転数が低速領域ありエンジン回転数を下げる必要のないとき はエンジン回転数を下げないようにするためのもの (目標回転数が中速或いは高 速領域にあるときにのみエンジン回転数を下げるためのもの) であり、 メモリの テーブルには、 アクセル量が第 1設定値より少ないときは K= 0であり、 ァクセ ル量が第 1設定値より増大するに従って Κが増大し、 アクセル量が第 2設定値
(>第 1設定値) を超えると K= lとなるよう両者の関係が設定されている。 ァ クセル量が第 1設定値より増大するに従つて Κが増大するよう設定したのは、 目 標回転数が中速領域にあるときは、 それに応じてエンジン回転数を下げることが できるようにするためである。 なお、 この機能が不要である場合は、 アクセル量 が第 2設定値或いはその付近の値より少ないときは Κ= 0であり、 アクセル量が それを超えると Κ == 1となるよう両者の関係を O N/O F F的に設定してもよく、 これにより目標回転数が高速領域にあるときのみエンジン回転数を下げることが できる。
乗算部 5 8は、 最小値選択部 5 6で得た補正回転数 Δ Nに補正要否係数演算部 5 7で演算した係数 Kを乗じ、 最終的な補正回転数 Δ Νを得る。
減算部 5 9は、 基準目標回転数演算部 5 1で演算した基準目標回転数 N Rから 乗算部 5 8で演算した補正回転数 Δ Νを減算し、 エンジン制御の目標回転数 N T を求める。 この目標回転数 N Tは、 既知の方法により目標燃料噴射量に変換され、 指令信号として電子ガバナ 4 1に出力される。
以上において、 アクセルペダル 4 2及び位置センサー 4 3は、 原動機であるェ ンジン 1の目標回転数を指令する入力手段を構成し、 圧力センサ 4 4 , 4 7は、 作業ァクチユエ一夕である油圧ァクチユエ一夕 1 3等の作動状況を検出する第 1 検出手段を構成し、 回転センサ 4 5 , 4 6は、 走行手段の作動状況を検出する第 2検出手段を構成し、 コントローラ 4 8の基準目標回転数演算部 5 1、 第 1補正 回転数演算部 5 2、 速度比演算部 5 3、 第 2補正回転数演算部 5 4、 第 3補正回 転数演算部 5 5、 最小値選択部 5 6、 減算部 5 9の各機能は、 第 1検出手段 4 4, 4 7により検出された油圧ァクチユエ一夕 1 3等の作動状況と第 2検出手段 4 5 , 4 6により検出された走行手段の作動状況に基づいて原動機 1の目標回転数を補 正し、 原動機の回転数を制御する原動機回転数制御手段を構成する。
次に、 本実施の形態の動作を説明する。
図 5は、 アタッチメントとしてバゲット 1 0 5を装着し、 テレスコピックハン ドラ一により地山の掘削作業を行うときの様子を示す図である。 図 6は、 掘削作 業時の油圧ポンプ 1 2の吐出圧 (ポンプ圧) の変化を示す図である。
地山の掘削作業では、 アクセルペダル 4 2 (図 1 ) を操作してエンジン 1の回 転数を所望の値に設定しながらトルクコンバータ 3 1を介してエンジン 1が出力 する走行力 F tによりバケツト 1 0 5を地山の土砂 2 0 0に押し込み、 ブ一ムシ リンダ 1 3やアタッチメントシリンダ 1 5 (図 1 ) を操作してブーム 1 0 3の上 げやバケツト 1 0 5のチルト動作によりバケツト 1 0 5に上向きのフロント力 F : f を与え、 バケツト 1 0 5を上方に徐々に逃がすことにより土砂を掘削する。 こ の作業では、 バケツ卜の押 1 0 5し込み時は作業ァクチユエ一夕であるブ一ムシ リンダ 1 3及び/又はアタッチメントシリンダ 1 5の負荷圧 (作業負荷) が上昇 し、 油圧ポンプ 1 2 (図 1 ) の吐出圧も上昇し (重負荷作業;図 6の区間 A) 、 バケツト 1 0 5の押し込み後バケツト 1 0 5が上方に動いた際は作業ァクチユエ 一夕 1 3, 1 5の負荷圧 (作業負荷) が下がり、 ポンプ圧も低下する (軽負荷作 業;図 6の区間 B ) 。
図 7は、 従来の一般的な走行式油圧作業機におけるエンジン出力トルクとボン プ吸収トルク及びトルクコンバータ入力トルクとの関係、 並びに図 5及び図 6に 示した掘削作業における動作状態を示す図であり、 アクセルペダルによる目標回 転数 (図 4の基準目標回転数 N R) を最大 (定格) の N Rm a xに設定した場合 のものである。 図中、 T Eは電子ガバナ 4 1の燃料噴射量が最大となる全負荷領 域におけるエンジン出力トルクの特性、 T Rは電子ガバナ 4 1の燃料噴射量が最 大となる前のレギユレ一ション領域におけるエンジン出力トルクの特性、 T P A はコンバインストール時など油圧ポンプ 1 2が最大吸収トルクを消費していると きのポンプ吸収トルク (最大ポンプ吸収トルク) 、 丁£ ?は丁£から丁 を引ぃ た油圧ポンプ 1 2が最大吸収トルクを消費しているときのトルクコンバータ入力 トルク、 T Tはトルクコンバータ 3 1がストール状態にある時のトルクコンバー 夕入力トルクの特性である。 トルクコンバータ 3 1のストール状態とは出力回転 数が 0となる状態、 つまり速度比 e = 0となる状態である。 また、 コンバインド ストールとは、 トルクコンバータ 3 1がストール状態 (e = 0 ) にあり、 かつ油 圧ポンプ 1 2の吐出圧が図示しないメインリリーフ弁の設定圧まで上昇しリリー フ状態にある状態である。
図 5及び図 6に示した掘削作業において、 バケツト突っ込み時の区間 Aの動作 状態は図 7の A点に対応し、 バケツト突っ込み後のバケツト上方移動時の区間 B の動作状態は図 7の B点に対応する。
図 5及び図 6に示した掘削作業では、 テレスコピックハンドラ一の走行速度は 0に近く、 トルクコンパ一夕 3 1はほぼストール状態 (e = 0 ) にある。 また、 バケツト押し込み時はポンプ圧はリリーフ圧まで上昇し、 ポンプ吸収トルクは最 大の T P Aとなり、 コンバインドスト一ル状態 (重負荷状態) にある (A点) 。 バケツト押し込み後バケツト 1 0 5が上方に動いた際はポンプ圧が低下し、 ボン プ吸収トルクも T P Aから T P Bへと減少し、 軽負荷状態となる (B点) 。 その 結果、 走行系の動作点は A点から B点に移動し、 実際のエンジン回転数は A点の N Aから B点の N Bへと上昇する。
このように従来の一般的な走行式油圧作業機では、 作業負荷が重負荷から軽負 荷へと変化するとき、 実際のエンジン回転数は N Aから N Bへと上昇してしまい、 このエンジン回転数の上昇に伴ってトルクコンバータ 3 1の入力トルクも T T A から T T Bへと増大し、 バケツト 1 0 5の突っ込み過ぎが生じるという問題があ る。
図 8は、 本実施の形態におけるエンジン出力トルクとポンプ吸収トルク及びト ルクコンバータ入力トルクとの関係、 並びに図 5に示した掘削作業における動作 状態を示す図であり、 アクセルペダル 4 2による目標回転数 (図 4の基準目標回 転数 N R ) を最大 (定格) の N Rm a Xに設定した場合のものである。 本実施の形態では、 図 5及び図 6に示した掘削作業において、 バゲット押し込 み時はコントローラ 48で次のような演算処理が行われ、 エンジン回転数が制御 される。
まず、 基準目標回転数演算部 51では、 基準目標回転数として、 アクセルぺダ ル 42のアクセル量から最大の目標回転数 NRm axが演算される。
パケット押し込み時は、 ポンプ圧はリリーフ圧まで上昇し (重負荷状態;図 6 の区間 A) 、 第 1補正回転数演算部 52では、 ΔΝ1 = 0が演算される。
また、 掘削作業時はトルクコンバータ 31の出力回転数が 0となるストールに 近い状態にあって、 速度比演算部 53では e 0が演算されるため、 第 2補正回 転数演算部 54では、 ΔΝ2=ΔΝΒが演算される。
更に、 バゲット押し込み時はブーム上げ操作をしない場合は、 第 3補正回転数 演算部 55では ΔΝ 3 = 0が演算され、 ブーム上げ操作をする場合は、 第 3補正 回転数演算部 55では ΔΝ3=ΔΝ。が演算される。
よって、 最小値選択部 56では、 ΔΝ=0が選択される。
一方、 アクセルペダル 42は最大の目標回転数 NRm axを指令する操作状態 であり、 補正要否係数演算部 57では、 K=lが演算され、 乗算部 58では、 △ Ν= 0 X 1 = 0が演算される。
その結果、 減算部 59では、 NT = NRma X— 0=NRma Xが演算され、 アクセルペダル 42による目標回転数 NRm a Xがそのまま制御用の目標回転数 となり、 従来と同様なエンジン回転数制御が行われる。 つまり、 図 8において、 走行系 3は従来と同じ A点で動作し、 実際のエンジン回転数は NAとなる。 バケツト押し込み後のバケツト上方移動時は、 コントローラ 48で次のような 演算処理が行われ、 エンジン回転数が制御される。
まず、 基準目標回転数演算部 51では、 パケット突っ込み時と同様、 基準目標 回転数として最大の目標回転数 NRmaxが演算される。
パケット押し込み後のバゲット上方移動時は、 ポンプ圧が低下し (軽負荷状態 ;図 6の区間 B) 、 第 1補正回転数演算部 52では、 ΔΝ1=ΔΝΑが演算され る。
また、 バケツト押し込み後のバケツ卜上方移動時もトルクコンバータ 31の出 力回転数が 0となるストールに近い状態にあり、 速度比演算部 53では e^Oが 演算され、 第 2補正回転数演算部 54では、 ΔΝ2-ΔΝΒが演算される。 また、 バゲット押し込み後のバゲット上方移動時は、 ブ一ムシリンダ 13を伸 長し、 ブーム上げを行うので、 第 3補正回転数演算部 55では、 ΔΝ3 = ΔΝΟ が演算される。
よって、 最小値選択部 56では、 ΔΝ = ΜΙ Ν (ΔΝΑ, ΔΝΒ, ΔΝΟ 例えば ΔΝ ΔΝΑが選択される。
一方、 アクセルペダル 42は最大の目標回転数 NRmaxを指令する操作状態 であり、 補正要否係数演算部 57では、 K=lが演算され、 乗算部 58では、 △ Ν=ΔΝΑΧ 1 =ΔΝΑが演算される。
その結果、 減算部 59では、 NT = NRma χ_ΔΝΑが演算され、 制御用の 目標回転数はアクセルペダル 41による設定回転数よりも ΔΝΑだけ低下し、 こ の目標回転数によりェンジン制御が行われる。
図 8において、 Nxはその低下した目標回転数 (NT NRma X— ΔΝΑ) を示す。 このように本実施の形態では、 パケット押し込み後のパケット上方移動 時は目標回転数が低下する結果、 ポンプ圧 (作業負荷) が低下しても実際のェン ジン回転数はバケツト押し込み時とほとんど変わらず、 バケツト押し込み時とほ ぼ同じ A点付近の値に保たれる。 従って、 従来のようなバケツト 105の突っ込 み過ぎは生じない。 また、 エンジン回転数が低下するため燃費を向上することが できる。
以上のように本実施の形態によれば、 走行と作業ァクチユエ一夕との複合操作 である地山の掘削作業時にオペレータの意図するエンジン回転数をベースとした 作業が行えると共に、 作業負荷低下時にはエンジン回転数を自動的に下げて走行 と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効率的な作業を行うことができ る。 また、 エンジン回転数が低下するので燃費を向上することができる。
また、 本実施の形態では、 油圧ァクチユエ一夕 13の作動状況としてポンプ圧 だけでなくブーム上げのパイロット圧も検出するので、 掘削作業を的確に検出す ることができる。
更に、 補正要否係数演算部 57を設け、 目標回転数が低速領域にあるときはェ ンジン回転数の下げ制御を行わないようにしたので、 エンジン回転数の不要な低 下を防止することができる。
本発明の第 2の実施の形態を図 9〜図 1 4を用いて説明する。 本実施の形態は、 テレスコピックハンドラ一を用いて表土剥ぎ作業を行う場合のものである。
図 9は、 本実施の形態に係わる走行式油圧作業機の全体システムを示す図であ る。 本実施の形態においては、 エンジン制御系 4 Aに備えられる油圧ァクチユエ 一夕の作動状況の検出手段として、 第 1の実施の形態にあった操作レバー装置 2 3のブーム上げのパイロット圧を検出する圧力センサーに代え、 操作レバー装置 2 3のブーム下げのパイロット圧を検出する圧力センサ一 4 7 Aが設けられ、 コ ントローラ 4 8 Aは、 その圧力センサ一 4 7 Aと、 位置センサ一 4 3、 圧力セン サー 4 4、 回転センサ一 4 5 , 4 6からの入力信号に基づき所定の演算処理を行 い、 電子ガバナ 4 1に指令信号を出力する。 それ以外の全体システムの構成は第 1の実施の形態と同じである。
図 1 0に本実施の形態に係わるコントローラ 4 8 Aの処理機能を機能プロック 図で示す。 図中、 図 4に示した機能と同等のものには同じ符号を付している。 図 1 0において、 本実施の形態に係わるコントローラ 4 8は、 基準目標回転数 演算部 5 1、 第 1補正回転数演算部 5 2 A、 速度比演算部 5 3、 第 2補正回転数 演算部 5 4 A、 第 3補正回転数演算部 5 5 A、 最小値選択部 5 6、 補正要否係数 演算部 5 7、 乗算部 5 8、 減算部 5 9の各機能を有している。
第 1補正回転数演算部 5 2 Aは、 圧力センサ一 4 4からのポンプ圧の検出信号 を入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 そのときのポンプ 圧に対応する第 1補正回転数 Δ Ν 1を演算する。 第 1補正回転数 Δ Ν 1は、 油圧 ポンプ 1 2の吐出圧が高い (作業負荷が大きい) とき、 つまり作業系 2が重負荷 状態にあるときにエンジン回転数を下げるためのものであり、 メモリのテーブル には、 ポンプ圧が第 1設定値よりも低いときは Δ Ν 1 = 0であり、 ポンプ圧が上 昇するに従い Δ Ν 1が増大し、 ポンプ圧が第 2設定値 (>第 1設定値) 以上にな ると Δ Ν 1 = Δ ΝΑとなるよう両者の関係が設定されている。
第 2補正回転数演算部 5 4 Αは、 速度比演算部 5 3で演算されたトルクコンバ 一夕速度比 eを入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 その ときのトルクコンバータ速度比 eに対応する第 2補正回転数 Δ Ν 2を演算する。 第 2補正回転数 Δ Ν 2は、 トルクコンバータ速度比 eが大きいとき (トルクコン バ一タ 3 1がストールから遠い状態にあるとき) 、 つまり走行系 3が牽引力 (走 行力) を必要としない作動状況にあるときにェンジン回転数を下げるためのもの であり、 メモリのテーブルには、 トルクコンバータ速度比 eが第 1設定値よりも 小さいときは Δ N 2 = 0であり、 トルクコンバータ速度比 eが上昇するに従い△ N 2が増大し、 トルクコンバータ速度比 eが第 2設定値 (>第 1設定値) 以上に なると Δ Ν 2 = Δ Ν Βとなるよう両者の関係が設定されている。
第 3補正回転数演算部 5 5は、 圧力センサー 4 7 Αからのブーム下げのパイ口 ット圧の検出信号を入力し、 これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、 そのときのブーム下げパイロット圧に対応する第 3補正回転数 Δ Ν 3を演算する。 第 3補正回転数△ N 3は、 ブーム下げの操作がされているときにエンジン回転数 を下げるためのものであり、 メモリのテ一ブルには、 ブーム下げパイロット圧が 0付近の値を超えると Δ N 3 =△ N Cとなるように両者の関係が設定されている。 それ以外の機能、 つまり基準目標回転数演算部 5 1、 速度比演算部 5 3、 最小 値選択部 5 6、 補正要否係数演算部 5 7、 乗算部 5 8、 減算部 5 9の機能は第 1 の実施の形態のものと同じであり、 最小値選択部 5 6は、 第 1補正回転数 Δ Ν 1、 第 2補正回転数 Δ Ν 2、 第 3補正回転数 Δ Ν 3のうちの最も小さい値を選択し、 補正回転数 Δ Νとし、 乗算部 5 8は、 最小値選択部 5 6で得た補正回転数 Δ Νに 補正要否係数演算部 5 7で演算した係数 Κを乗じて最終的な補正回転数 Δ Νを演 算し、 減算部 5 9は、 基準目標回転数演算部 5 1で演算した基準目標回転数 N R から乗算部 5 8で演算した補正回転数 Δ Νを減算してエンジン制御の目標回転数 N Tを求める。 この目標回転数 N Tは、 既知の方法により目標燃料噴射量に変換 され、 指令信号として電子ガバナ 4 1に出力される。
次に、 本実施の形態の動作を説明する。
図 1 1は、 アタッチメントとしてバケツト 1 0 5を装着し、 テレスコピックハ ンドラーにより表土剥ぎ作業を行うときの様子を示す図である。 表土剥ぎ作業で もアタッチメントとしてパケット 1 0 5が装着される。 図 1 2は、 表土剥ぎ作業 時の油圧ポンプ 1 2の吐出圧 (ポンプ圧) の変化を示す図である。 表土剥ぎ作業は、 アクセルペダル 4 2 (図 1 ) を操作して所望のエンジン回転 数で走行しながら、 ブームシリンダ 1 3やアタッチメントシリンダ 1 5 (図 1 ) を操作してブーム下げやバケツトチルト動作により下向きのフロント力 F f を与 えてバケツト 1 0 5を地面に押し付け、 バケツト 1 0 5で凹凸のある表面土砂 2 0 1を剥ぎ取り平坦な地表面を形成する作業である。 この作業では、 パケットが 剥ぎ取る表面土砂 2 0 1の厚さや硬さに応じてブームシリンダ 1 3やアタッチメ ントシリンダ 1 5の負荷圧 (作業負荷) が変化する。 つまり、 土砂の厚さが薄い か土砂が柔らかい場合は、 ブームシ1」ンダ 1 3及び Z又はアタッチメントシリン ダ 1 5の負荷圧 (作業負荷) は低下し (重負荷作業;図 1 2の区間 E) 、 バケツ ト 1 0 5が土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかるとブ一ムシリンダ 1 3及び Z又 はアタッチメントシリンダ 1 5の負荷圧 (作業負荷) は上昇する (軽負荷作業; 図 1 2の区間 F ) 。
図 1 3は、 従来の一般的な走行式油圧作業機におけるエンジン出力トルクとポ ンプ吸収トルク及びトルクコンバータ入力トルクとの関係、 並びに図 1 1及び図 1 2に示した表土剥ぎ作業における動作状態を示す図であり。 アクセルペダルに よる目標回転数 (図 1 0の基準目標回転数 N R) を最大 (定格) の N Rm a xに 設定した場合のものである。 図中、 T E, T R, T E Pは、 図 7で説明したのと 同じ特性である。 T T Eはトルクコンバータ 3 1が走行状態 (ストール ( e = 0 ) から遠い状態) にあるときのトルクコンバータ入力トルクの特性であり、 一 例として e = 0 . 8の時の特性を示している。
図 1 1及び図 1 2に示した表土剥ぎ作業において、 土砂の厚さが薄いか土砂が 柔らかいときの区間 Eの動作状態は図 1 3の E点に対応し、 バケツト 1 0 5が土 砂の厚い部分や硬い部分にぶっかったときの区間 Fの動作状態は図 1 2の F点に 対応する。
図 1 1及び図 1 2に示した表土剥ぎ作業では、 テレスコピックハンドラ一は走 行しながら作業を行っており、 トルクコンパ一夕 3 1の出力回転数は比較的高く、 速度比は例えば e = 0 . 8付近にある。 また、 剥ぎ取る土砂の厚さが薄いか土砂 が柔らかいときのポンプ圧は低く、 ポンプ吸収トルクは小さく例えば図示の T P E程度である (E点) 。 バケツ卜 1 0 5が土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかる とポンプ圧が上昇し、 ポンプ吸収トルクは TP Eから TP Fへと増加する (F 点) 。 その結果、 走行系の動作点は E点から F点に移動し、 実際のエンジン回転 数は E点の N Eから F点の E Fへとわずかに低下する。
このように従来の一般的な走行式油圧作業機では、 表土剥ぎ作業でバケツトが 土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかりポンプ圧 (作業負荷) が上昇するとき、 実 際のエンジン回転数は NEから EFへと僅かに低下するだけであり、 走行速度は ほとんど低下しない。 このためバケツト 105は土砂が厚い或いは硬いにも係わ らず速い速度で動かされ、 無理に土砂を剥ぎ取ってしまい、 平坦で良好な掘削面 を形成することができない。
図 14は、 本実施の形態におけるエンジン出力トルクとポンプ吸収トルク及び トルクコンバ一夕入力トルクとの関係、 並びに図 11及び図 12に示した表土剥 ぎ作業における動作状態を示す図であり、 アクセルペダル 42による目標回転数 (図 10の基準目標回転数 NR) を最大 (定格) の NRmaxに設定した場合の ものである。
本実施の形態では、 図 1 1及び図 12に示した表土剥ぎ作業において、 土砂の 厚さが薄いか柔らかいときはコントローラ 48 Aで次のような演算処理が行われ、 エンジン回転数が制御される。
まず、 基準目標回転数演算部 51では、 基準目標回転数として、 アクセルぺダ ル 42のアクセル量から最大の目標回転数 NRm a Xが演算される。
剥ぎ取る土砂の厚さが薄いか柔らかいときは、 ポンプ圧は低下し (軽負荷状態 ;図 12の区間 E) 、 第 1補正回転数演算部 52 Aでは、 ΔΝ 1=0が演算され る。
また、 表土剥ぎ作業時はトルクコンバータ 31の出力回転数が比較的高く (ス トール状態から遠く) 、 速度比演算部 53では速度比として例えば上記の e = 0. 8が演算され、 第 2補正回転数演算部 54 Aでは、 ΔΝ2 = ΔΝΒが演算される。 更に、 表土剥ぎ作業ではブーム下げを行うので、 第 3補正回転数演算部 55 A では、 ΔΝ 3 =ANCが演算される。
よって、 最小値選択部 56では、 ΔΝ=0が選択される。
一方、 アクセルペダル 42は最大の目標回転数 NRmaxを指令する操作状態 であり、 補正要否係数演算部 57では、 K=lが演算され、 乗算部 58では、 △ 0 X 1 = 0が演算される。
その結果、 減算部 59では、 NT = NRma X— 0=NRma Xが演算され、 ァクセルペダル 42による目標回転数 N Rma Xがそのまま制御用の目標回転数 となり、 従来と同様なエンジン回転数制御が行われる。 つまり、 図 14において、 走行系 3は従来と同じ E点で動作し、 実際のエンジン回転数は NEとなる。
バケツト 105が土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかったときは、 コントロー ラ 48 Aで次のような演算処理が行われ、 エンジン回転数が制御される。
まず、 基準目標回転数演算部 51では、 剥ぎ取る土砂の厚さが薄いか柔らかい ときと同様、 基準目標回転数として最大の目標回転数 NRma Xが演算される。 バケツト 105が土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかったときは、 ポンプ圧が 上昇し (重負荷状態;図 12の区間 F) 、 第 1補正回転数演算部 52 Aでは、 △ N 1 = ΔΝΑが演算される。
また、 表土剥ぎ作業では、 バケツ卜 105が土砂の厚い部分や硬い部分にぶつ かったときもテレスコピックハンドラ一は走行を続け、 トルクコンバータ 31は ストールから遠い状態にあるので、 速度比演算部 53では速度比として例えば e =0. 75が演算され、 第 2補正回転数演算部 54 Aでは、 ΔΝ2 = ΔΝΒが演 算される。
更に、 表土剥ぎ作業ではブーム下げを行うので、 第 3補正回転数演算部 55 A では、 ΔΝ 3 =ANCが演算される。
よって、 最小値選択部 56では、 ΔΝ MI N (ΔΝΑ, ΔΝΒ, ΔΝΟ 例えば△ N =△ N Aが選択される。
一方、 アクセルペダル 42は最大の目標回転数 NRmaxを指令する操作状態 であり、 補正要否係数演算部 57では、 K=lが演算され、 乗算部 58では、 △ Ν=ΔΝΑΧ 1 =ΔΝΑが演算される。
その結果、 減算部 59では、 NT = NRma X— ΔΝΑが演算され、 制御用の 目標回転数はアクセルペダル 41による設定回転数よりも ΔΝΑだけ低下し、 こ の目標回転数によりェンジン制御が行われる。
図 14において、 Nyはその低下した目標回転数 (NT = NRmax— AN A) であり、 T T Jはエンジン回転数低下後の例えば e = 0 . 7 5の時のトルク コンバータ入力トルクである。
本実施の形態では、 バケツト 1 0 5が土砂の厚い部分や硬い部分にぶっかると、 ポンプ圧が上昇し、 ポンプ吸収トルクは T P Eから T P Fへと増加し、 作業負荷 が増加する一方、 上記のように目標回転数が低下し、 走行系 3の動作点は E点か ら J点に移行する。 T P Jは移行後おトルクコンバータ入力トルクである。 その 結果、 実際のエンジン回転数は E点の N Eから J点の N Fへと低下し、 走行速度 も低下する。 このためバケツト 1 0 5は土砂の厚い部分或いは硬い部分をゆつく りとした速度で丁寧に掘削し、 平坦で良好な掘削面を形成することができる。 図 1 4において、 N yはその低下した目標回転数 (N T = N Rm a x— Δ Ν A) であり、 走行系 3の動作点は E点から J点に移動し、 実際のエンジン回転数 は E点の N Eから J点の N Fへと低下する。 T T Jはエンジン回転数低下後の例 えば e = 0 . 7 5の時のトルクコンバータ入力トルクの特性であり、 T P Jは動 作点移動後のトルクコンバータ入力トルクである。
このように本実施の形態では、 バケツト 1 0 5が土砂の厚い部分や硬い部分に ぶっかると、 ボンプ圧が上昇してボンプ吸収トルクは T P Eから T P Fへと増加 し、 作業負荷が増加する一方、 目標回転数が低下して走行系 3の動作点は E点か ら J点に移行し、 実際のエンジン回転数は N Eから N Fへと低下するため、 走行 速度も低下し、 その結果、 バケツト 1 0 5は土砂の厚い部分或いは硬い部分をゆ つくりとした速度で丁寧に掘削し、 平坦で良好な掘削面を形成することができる。 また、 エンジン回転数が低下するため燃費も向上する。
以上のように本実施の形態によっても、 走行と作業ァクチユエ一夕との複合操 作である表土剥ぎ作業時にオペレータの意図するエンジン回転数をベースとした 作業が行えると共に、 作業負荷増大時にはエンジン回転数を自動的に制御して走 行と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効率的な作業を行うことがで きる。 また、 エンジン回転数が低下するので燃費を向上することができる。
なお、 以上述べた実施の形態では、 作業例として地山の掘削作業 (第 1の実施 の形態) 、 表土剥ぎ作業 (第 2の実施の形態) を行う場合について説明したが、 本発明はこれに限られるものではない。 例えば、 第 2の実施の形態では、 テレスコピックハンドラーを用いて表土剥ぎ 作業を行う場合について説明したが、 アタッチメントとしてスイーバを取り付け て清掃作業を行う場合にも適用することができる。 スィ一パによる清掃作業では、 ブームの下げ操作によりスイーバを道路に押し付けながら走行し、 図 1に示した 油圧モータ 1 6を回転させることによりスィ一パのブラシを回転し、 ホッパーに ゴミ等の落下物を収集する。 この作業でも、 従来は、 排除する物体が増加しても エンジン回転数は大きく変化しないため、 走行速度は変わらず、 排除残しが発生 するという問題がある。 第 2の実施の形態のシステムによれば、 スィ一パによる 清掃作業において排除する物体が増加した場合は、 表土剥ぎ作業の場合と同様に 目標回転数は自動的に低下し、 実際のエンジン回転数も低下する。 このため走行 速度が遅くなり、 排除残しが発生することがなくなる。
また、 上記の実施の形態では、 走行式油圧作業機としてテレスコピックハンド ラ一について説明したが、 トルクコンバ一夕付きのものであればそれ以外の走行 式油圧作業機に適用しても、 '同様の効果が得られる。 テレスコピックハンドラ一 以外のトルクコンバータ付き走行式油圧作業機としては、 例えば、 ホイールショ ベル、 ホイールローダ等がある。
更に、 上記の実施の形態では、 第 1補正回転数演算部 5 2又は 5 2 Aにおいて、 圧力センサー 4 4からのポンプ圧の検出信号を入力し、 作業系 2の負荷状態を判 断したが、 油圧ァクチユエ一夕 1 3等の駆動圧力を検出する圧力センサーを設け、 この圧力センサからの検出信号を入力してもよい。
また、 第 1〜第 3補正回転数演算部 5 2 , 5 4, 5 5或いは 5 2 A, 5 4 A, 5 5 Aでエンジン回転数を変えるための値として補正回転数 (0〜1の値) を演 算し、 減算部 5 9でそれを基準目標回転数から減算したが、 補正回転数演算部の 代わりに補正係数を演算する演算部を設け、 減算部の代わりに乗算部を設け、 補 正係数を基準目標回転数に乗じて制御用の目標回転数を求めてもよい。
また、 作業ァクチユエ一夕の作動状況を検出するための手段として、 ポンプ圧 だけでなくブーム上げ又はブーム下げのパイロット圧を検出し、 それぞれでェン ジン回転数補正値を求めたが、 ァクチユエ一夕の動作方向に係わらず作業負荷変 動時にエンジン回転数を制御したい場合は、 ポンプ圧だけを検出し補正回転数を 演算してもよく、 この場合は第 3補正回転数演算部 5 5又は 5 5 Aは設けなくて もよい。 また、 作業ァクチユエ一夕の作動状況を検出するための手段として操作 装置が発生する操作信号を検出手段を設ける場合、 1つの操作信号 (ブーム上げ 又はブーム下げのパイロット圧) を検出したが、 2つ以上の操作信号を検出して もよく、 この場合より正確に作業ァクチユエ一夕の作動状況を把握することがで さる。
更に、 作業負荷変動時にエンジン回転数を制御したい作業が目標回転数を高速 領域に設定した場合に限られるものである場合は、 補正要否係数演算部 5 7はな くてもよい。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 走行式油圧作業機により走行と油圧ァクチユエ一夕 (作業ァ クチユエ一夕) の複合操作で作業を行うとき、 入力手段で指令された目標回転数 を補正することで原動機の回転数を制御するので、 オペレータの意図するェンジ ン回転数をベースとした作業を行うことができる。 また、 作業状況によって作業 ァクチユエ一夕の負荷圧 (作業負荷) が変動しても、 原動機の回転数が自動的に 制御されるので、 走行と作業ァクチユエ一夕との複合性を良好に保ち、 効率的な 作業を行うことができる。

Claims

請求の範囲
1 . 少なくとも一つの原動機(1)と、 この原動機を架装する車体(101)と、 この 車体に設けられ、 前記原動機に連結されたトルクコンバ一夕(31)を含む走行手段 (3)と、 前記原動機により駆動される油圧ポンプ(12)と、 この油圧ポンプの圧油に よって作動する少なくとも一つの作業ァクチユエ一夕(13- 16)と、 この作業ァクチ ユエ一夕を制御する操作信号を発生する操作装置(23- 26)とを備えた走行式油圧作 業機において、
前記原動機(1)の目標回転数を指令する入力手段 (42)と、
前記作業ァクチユエ一夕(13-16)の作動状況を検出する第 1検出手段 (44)と、 前記走行手段(3)の作動状況を検出する第 2検出手段 (45, 46)と、
前記第 1検出手段により検出された作業ァクチユエ一夕の作動状況と前記第 2 検出手段により検出された走行手段の作動状況に基づいて前記原動機の目標回転 数を補正し、 前記原動機の回転数を制御する原動機回転数制御手段 (52-59)とを有 することを特徴とする走行式油圧作業機。
2 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記第 1検出手段は、 前記油圧ポンプ (12)の吐出圧力及び前記作業ァクチユエ 一夕(13-16)の駆動圧力の少なくとも一方を検出する手段(44)を含むことを特徴と する走行式油圧作業機。
3 . 請求項 2記載の走行式油圧作業機において、
前記第 1検出手段は、 前記操作装置 (23)が発生する操作信号を検出する手段 (4 7A)を更に含むことを特徴とする走行式油圧作業機。
4 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記第 2検出手段は、 前記トルクコンバ一夕(31)の入出力回転数を検出する手 段 (45, 46)であり、 前記原動機回転数制御手段は、 前記トルクコンバータの入出力 回転数からトルクコンバ一夕速度比を演算し、 このトルクコンバ一夕速度比によ り前記走行手段 (3)の作動状況を判断する手段 (53, 54)を含むことを特徴とする走 行式油圧作業機。
5 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記原動機回転数制御手段は、 前記第 1検出手段 (44)により検出された作業ァ クチユエ一夕(13-16)の作動状況と前記第 2検出手段 (45, 46)により検出された走 行手段(3)の作動状況がそれぞれ特定の状態になると前記原動機(1)の補正回転数 を演算する手段(52- 56)と、 前記原動機の目標回転数から前記補正回転数を減算す る手段 (59)とを含むことを特徴とする走行式油圧作業機。
6 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記原動機回転数制御手段は、 前記走行手段(3)の作動状況がトルクコンバ一夕 ストールに近い状態にあり、 かつ前記作業ァクチユエ一夕(13-16)の作動状況が軽 負荷状態になると前記原動機(1)の目標回転数を下げるように補正する手段(52- 5 4, 56, 59)を含むことを特徴とする走行式油圧作業機。
7 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記原動機回転数制御手段は、 前記走行手段(3)の作動状況がトルクコンバ一夕 ストールから遠い状態にあり、 かつ前記作業ァクチユエ一夕(13- 16)の作動状況が 重負荷状態になると前記原動機(1)の目標回転数を下げるように補正する手段(52 A, 53, 54A, 56, 59)を含むことを特徴とする走行式油圧作業機。
8 . 請求項 1記載の走行式油圧作業機において、
前記入力手段 (42)の入力量を検出する第 3検出手段 (43)を更に有し、 前記原動機回転数制御手段は、 前記第 3検出手段で検出された入力量が予め定 めた値以上のときに前記原動機の目標回転数を補正する手段(57, 58)を含むことを 特徴とする走行式油圧作業機。
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