JPH01113536A - 建設機械の原動機回転数制御装置 - 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、産業上の利用分野 本発明は、建設機械の原動機回転数制御装置に関する。

Ｂ、従来の技術 第１１図に従来の油圧ショベルのアクチュエータ駆動回
路の一例を示す。同図において、原動機１の回転数は、
燃料レバー２を六方向に操作してガバナレバー３をＢ方
向に操作することにより制御される。原動機１により駆
動される可変容量膨油圧ポンプ４の吐出油はコントロー
ルバルブ５を介して油圧シリンダ等のアクチュエータ６
に供給される。このコントロールバルブ５のストローク
方向およびストローク量は、操作手に比例するパイロッ
トバルブ７の二次圧力に相応して制御され、管路８ａま
たは８ｂから所定の流量の圧油がアクチュエータ６に流
れる。油圧パイロットバルブ７には、原動機１により駆
動される油圧パイロット用ポンプ９から一次圧力が供給
され、パイロットバルブ７の操作手に応じた二次圧力が
得られる。

９０．９１はタンクを示す。

以上の構成の７クチユ工−タ駆動回路では、例えば、燃
料レバー２により原動機１を最高回転数で駆動し、パイ
ロットバルブ７の操作手を調節することによりコントロ
ールバルブ５の開口面積を設定して、所定の速度でアク
チュエータ６が駆動される。

このように従来装置では、原動機の回転数が燃料レバー
の操作位置によって制御されるので、燃料レバーで設定
された回転数に応じて最高馬力が定まる。燃料消費率は
、第１２図に示す回転数−出力馬力（Ｎ−ＰＳ）曲線と
回転数−燃料消費率（Ｎ−ｇ）曲線とによって定まるか
ら、燃料レバーで設定された回転数にて得られる最高馬
力（Ｐｓｉ）付近での重負荷作業では、燃料消費率がｇ
ｌとなり、その馬力ＰＳ１よりも小さい馬力ＰＳＺ付近
の軽負荷作業では燃料消費率がｇ２Ｄｇｌ）と悪化する
。一般に油圧ショベルの実作業では、そのサイクルタイ
ム中、燃料消費率のよい負荷（Ｐｓｉ付近）で使用する
割合は非常に少なく、例えば、■掘削−■旋回−■放土
−■旋回の順で繰り返す１サイクル中で、負荷ＰＳｌ付
近で使用されるのは、■における掘削中の重負荷時、及
び■における旋回の初期加速時のみであり省エネルギの
面で好ましくない。

そこで、この問題を解決するために本出願人は先に特開
昭６１−６４５７７号公報に示す装置を提案した。この
装置は、重負荷時にはパワーモード運転を選択し、パワ
ーモード運転時には、エンジン回転数を高くするととも
にポンプ押除は容積を小さくし、エコノミーモード運転
時には、エンジン回転数を低くするとともにポンプ押除
は容積を大きくするようにしたものである。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この従来装置では、パワーモード運転と
エコノミーモード運転の切換えスイッチを、運転席側方
のコンソール上に設けているため、操作レバーからいっ
たん手を離さなければモード切換えができなかった。こ
のため、上述の掘削→旋回→放土→旋回の一連の作業サ
イクル中１例えば旋回作業でパワーモード運転が必要な
のは旋回開始時だけであるのにもかかわらず、旋回途中
にパワーモードからエコノミーモードに切換え操作する
ことができないため、旋回終了時までパワーモードで運
転せざるを得ず、経費、騒音の点で改善の余地があった
。

本発明の目的は１作業中に変動する負荷に応じてその作
動を中断することなく最適な馬力を得ることのできる建
設機械の原動機回転数制御装置を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決する。ための手段 第１図のクレーム対応図に示すとおり、本発明は、原動
機１０１と、この原動機１０１によって駆動される油圧
ポンプ１０２と、この油圧ポンプ１０２からの吐出油に
より駆動されるアクチュエータ１０３と、このアクチュ
エータ１０３の動作を制御する操作レバー１０４と、原
動機１０１の回転数を制御する第１の回転数制御手段１
０５とを備えた建設機械の原動機回転数制御装置に適用
される。そして上述の問題点は、第１の回転数制御手段
１０５で設定された回転数を増加せしめる第２の回転数
制御手段１０６を操作レバー１０４のにぎり部に設ける
ことにより解決される。

８０作用 第１の回転数制御手段１０５により原動機１０１の回転
数を制御し、操作レバー１０４を操作すると、アクチュ
エータ１０３が所定の速度で駆動される。操作レバー１
０４を操作したまま操作レバー１０４に付設された第２
の回転数制御手段１０６を操作すると、原動機回転数が
増加し、原動機１０１は高馬力で運転される。操作レバ
ー１０４を操作したまま原動機出力を高馬力に制御でき
るから、作業中に負荷変動があっても作業を中断せずに
馬力を適切に制御できて操作性が向上する。

Ｆ、実施例 一第１の実施例− 第２図〜第５図により第１の実施例について説明する。

（１）実施例の構成 第２図は運転席１内の各種レバーの配置を示している。

Ｎ転席１内にはコンソール上ク設けられ、そこに原動機
（以下、エンジン）の回転数を制御する燃料レバー３と
、各種アクチュエータの運動方向と運動速度とを制御す
る操作レバー４が設けられている。燃料レバー３は例え
ばポテンショメ−タを有しその操作手に比例した電気信
号を出力する。また、操作レバー４のノブ４ａにはエン
ジン回転数を所定値だけ増加せしめるためのスイッチ５
が取付けられている。第１の実施例では、このスイッチ
５をオンすると、燃料レバー３で設定されているエンジ
ン回転数がＮａだけ増加する。

第３図は第１の実施例の概略構成のブロック図を示して
いる。

エンジン１ｏはディーゼルエンジンであり１例えばオー
ルスピードガバナを有し、ガバナレバー１１をスロット
ルモータ１２で操作することによりその回転数′が制御
される。エンジン１０の回転数Ｎｉは周知の回転数セン
サ１３で検出され、コントローラ１４に入力される。一
方、エンジン１０に駆動される油圧ポンプ１５の吐出油
は流体制御部１６を介してアクチュエータ１７に導かれ
ている。操作レバー４は、その操作手と操作方向を示す
電気信号を出力する信号発生部４０を有し、その電気信
号により流体制御部１６が制御される。

また、第２図に示したスイッチ５からのエンジン回転数
増加指令Ｓｉがコントローラ１４に入力される。更に、
燃料レバー３は、その操作手に比例して回転数指令Ｎａ
を出力する信号発生部３０を有し、その回転数指令Ｎａ
がコントローラ１４に入力されている。コントローラ１
４は、入力されるエンジン回転数指令Ｎａと、エンジン
回転数増加指令Ｓｉと、エンジン回転数Ｎｉとに基づい
て。

後述の演算処理によりスロットルモータ１２の回転量指
令値θ。を演算して回転角指令としてスロットルモータ
１２に供給する。

第４図は回転数制御のための処理手順を示す。

まずステップＳ１で、エンジン回転数指令Ｎａと１回転
数増加指令Ｓｉと、エンジン回転数Ｎｉと、演算された
回転量指令値θ。を読み込む。

ステップＳ２では増加指令Ｓｉが出力されているか否か
を判定し、出力してＣ）なければステップＳ３に進み、
エンジン回転数指令Ｎａを目標エンジン回転数Ｎｏとす
る。増加指令Ｓｉが出力されていればステップＳ４に進
み、（エンジン回転数指令Ｎａ十所定値Ｎα）を、目標
エンジン回転数ＮｏとしてステップＳ５に進む、ステッ
プＳ５においては、検出されたエンジン回転数Ｎｉが目
標エンジン回転数Ｎｏに等しいか否かを判定し。

Ｎ１＝ＮｏならばステップＳ６に進み、前回演算された
指令値θ。を新たな指令値θ。とじて始めに戻る。また
、ステップＳ５でＮｉ≠ＮＯならばステップＳ７に進み
、目標エンジン回転数Ｎｏが検出されたエンジン回転数
Ｎｉより大きいか否かを判定する。Ｎ　ｏ　＞　Ｎ　ｉ
ならばステップＳ８に進み、前回の指令値θ。に所定値
θαを加算した値を新たな指令値θ。とじ、Ｎ　ｏ　（
Ｎ　ｉならばステップＳ９に進み、前回の指令値θ。か
ら所定値θαを減算した値を新たな指令値θ。とじ。

その後、始めに戻る。

（■）実施例の構成と発明の構成との対比以上の実施例
において、燃料レバー３．信号発生部３０およりびコン
トローラ１４が第１の回転数制御手段１０５を、スイッ
チ５およびコントローラ１４が第２の回転数制御手段１
０６をそれぞれ構成する。

（Ｉ［Ｉ）実施例の動作 以上の構成によれば、スイッチ５をオフしている場合に
は、燃料レバー３の操作位置に応じて指令されるエンジ
ン回転数指令Ｎａでエンジンが駆動される。すなわち、
第５図にＳ　ｏｐｐで示す実線のように、エンジン回転
数は燃料レバー３のストロークＱに比例し、ストローク
Ｏ→Ωｍａスでアイドル回転数Ｎｉ→最高回転数Ｎｍａ
ｘが得られる。

一方、スイッチ５を継続してオンしている場合には、ど
の燃料レバーストロークにおいても実線ｓ　ｏｐｐより
もＮａだけ高い回転数となる。すなわち実線ＳＯＮで示
すように、燃料レバー３のストロークＱに比例して、ス
トローク０４Ｑｍａｘでアイドル回転数Ｎ′ｉ→最高回
転数Ｎ　’　ｌｌ１ａｘが得られる。したがって、例え
ば通常は燃料レバー３を最高位置Ｑｔａａｘに操作して
エンジン回転数Ｎｍａｘで作業し、重掘削時など負荷が
大きい作業のときにスイッチ５をオンする。この結果、
エンジンの出力馬力が大きくなり、所望の掘削力が得ら
れる。

しかも、常時は低目のエンジン回転数となり、燃料、エ
ンジン騒音の点でも有利となる。この実施例では、スイ
ッチ５が操作レバー４のノブ４ａに付設されているから
、操作レバー４から手を離すことなく、つまり所定の作
業をしつつエンジン回転数を増加でき、操作性が向上す
る。

更に、この実施例では、スイッチ５のオン・オフに応答
したエンジン回転数の変化が少ないから。

エンジン回転数を予め高めに設定する重負荷作業時でも
、エンジンを予め低めに設定する軽負荷作業時でも、騒
音や発煙等に対して有利である。

−第２の実施例− 上記実施例では、操作レバー４に設けたスイッチ５がオ
ンのときに、燃料レバー３の操作位置によって決定され
るエンジン回転数Ｎａに所定値Ｎαを加算するようにし
たが、燃料レバー３の操作位置にかかわりなくスイッチ
５がオンするとエンジン回転数をその最大値Ｎ　’　ｍ
ａｘに設定するようにしてもよい。

第６図はその処理手順例を示し、第４図のステップＳ４
のみを変更したものである。すなわち、ステップＳ２に
おいてスイッチ５がオンしたと判定されると、ステップ
Ｓ１４において、エンジン最高回転数の指令値Ｎ　’　
ｍａｘを目標エンジン回転数Ｎｏとして設定する。

したがって、燃料レバーストロークに拘りなく。

スイッチ５のオン時は常にエンジン回転数が最高回転数
Ｎ’ｍａｘとなる。この場合の燃料レバーストロークＱ
とエンジン回転数との関係を第７図に示す。

この実施例では、スイッチ５をオンすると常にエンジン
最高回転数が得られるから、作業中に軽負荷から重負荷
に急に変化する場合でも、スイッチ操作だけでエンジン
の最大馬力をとり出せることができ、操作性がよい。

一第３の実施例− この実施例は、操作レバーにエンジン回転数を連続的に
制御することのできる燃料ノブを設け、この燃料ノブか
ら指令されたエンジン回転数と、燃料レバーから指令さ
れたエンジン回転数とを比較して、いずれか高い回転数
でエンジンを駆動するようにしたものである。

（１）実施例の構成 第８図（ａ）、（ｂ）に示すように、燃料ノブ２０は操
作レバー４の握り部として設けられている。操作レバー
４の筒体４１に燃料ノブ２０が軸受２１を介して回転可
能に設けられている。燃料ノブ２０の下端側部からロッ
ド２２が側方に突設され、筒体４１の長孔４１ａを貫通
している。筒体４１の外壁には回転式ポテンショメータ
２３が設けられ、そのレバー２３ａとロッド２２とが係
合されている。したがって、燃料ノブ２０を回転操作す
ると、ロッド２２．レバー２３ａを介してポテンショメ
ータ２３が操作され、その操作手に比例した電気信号を
出力する。また、燃料ノブ２０には、先端が燃料ノブ２
０から突出するブツシュボタン２４と、ブツシュボタン
２４の動きを下向きの動きに変換するカム２５とが内設
されている。カム２５の下面にはレバー２６が固設され
、レバー先端２６ａが筒体４１のＬ字溝４１ｂを貫通し
ている。第８図（ａ）、（ｂ）の中立位置では、レバー
２６ａの動きがＬ字溝４１ｂに拘束され、燃料ノブ２０
が回転操作不能である。カム２５はばね２７に抗して下
方に運動可能であり、下方移動時は、レバー先端２６ａ
がロック溝４１ｂ内で移動可能とされ、燃料ノブ２０の
回転操作が可能となる。なお、２８はブツシュボタン２
４の戻りばねである。

その他のハード部分の構成は第１の実施例で示した第２
図と全く同様にできる。

この実施例のエンジン制御手順は、第１０図に示すよう
に、まずステップＳ２１で、燃料レバー３からの第１の
エンジン回転数指令Ｎａ、燃料ノブ２０に連動したポテ
ンションメータ２３からの第２のエンジン回転数指令Ｎ
ｂ、回転数センサ１３で検出されたエンジン回”転数Ｎ
ｉ、スロットルモータ１２への回転量指令値θ。を読み
込む。

ステップＳ２２においては、Ｎ　ａ　）　Ｎ　ｂを比較
し、Ｎ　ａ　）　Ｎ　ｂならばステップＳ２３において
、エンジン回転数指令Ｎａを目標エンジン回転数Ｎｏと
し、Ｎａ≦ＮｂならばステップＳ２４に進み、エンジン
回転数指令Ｎｂを目標エンジン回転数Ｎ。

とする。その後の手順は第１の実施例で説明した第４図
のステップ８５〜Ｓ９と全く同一である。

この第２の実施例によれば、第９図（ａ）〜（Ｑ）に示
すように、ブツシュボタン２４を操作しつつ燃料ノブ２
０を回転すればポテンションメータ２３が操作されて回
転数指令Ｎｂが出力される。この結果、Ｎ　ｂ　＞　Ｎ
　ａならば、この燃料レバー２０側でエンジン回転数を
制御できる。したがって、燃料レバー３によるエンジン
回転数指令Ｎａを低目に設定しておけば、この燃料ノブ
２０の操作により、ある作業サイクルを通じて各作業の
負荷に最適なエンジン回転数（馬力）で作業ができる。

燃料レバー３により指令された回転数までは燃料ノブ２
０を操作しても回転数は変化せず不感体となるが、これ
以上の操作領域’（Ｎｂ）Ｎａ）では、燃料ノブ２０の
操作手とエンジン回転数の増加とが１＝１で対応する。

なお、本発明は油圧ショベル以外の建設機械にも適用で
き、また、いわゆるロードセンシング方式の油圧回路を
備えた建設機械にも適用できる。

更に、エンジン回転数をスロットルモータにより制御せ
ず、従来から知られているリンクレバーにて制御するよ
うにしてもよい。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、アクチュエータ操作用の操作レバーに
エンジン回転数制御手段を付設したので。

操作レバーを操作したままエンジン回転数（馬力）を増
減でき、軽負荷と重負荷とが交互に作用するような作業
サイクルにおいて、常に最適な回転数でエンジンを駆動
することができ、燃料、騒音。

操作性の面で効果がある。

また、足踏み式の燃料制御ペダルのように床面に設置ス
ペースが不要であり、床面の有効利用が図れる。また１
本発明は手動操作であるから、側溝掘用の足踏みペダル
やブレーキ用足踏みペダルを有する油圧ショベルやホイ
ール式油圧ショベルにおいては、これら足踏み操作と同
時に馬力の制御が可能で、ペダル式に比べて使い勝手の
よい建設機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図〜第５図は本発明に係る建設機械の原動機回転数
制御装置の第１の実施例を説明するもので、第２図はレ
バー配置を示す側面図、第３図は制御系を示すブロック
図、第４図は回転数制御の処理手順例を示すフローチャ
ート、第５図は燃料レバーストロークとエンジン回転数
との関係を示すグラフである。 第６図は第２の実施例における回転数制御の処理手順例
を示すフローチャート、第７図はその燃料レバーストロ
ークとエンジン回転数との関係を示すグラフである。 第８図〜第１０図は第３の実施例を説明するもので、第
８図（ａ）　、　　（ｂ）　、第９図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ燃料ノブを示す正面断面図、側面図、
第９図（ｃ）は燃料ノブの平面図、第１０図は第３の実
施例のエンジン回転数制御の処理手順例を示すフローチ
ャートである。 第１１図、第１２図は従来例を説明するもので、第１１
図が油圧回路図、第１２図がエンジン出力特性゛曲線を
示す図である。 ２：コンソール　　　　３：燃料レバー４：操作レバー
　　　　５：スイッチ １０：エンジン　　　　１１：ガバナレバー１２：スロ
ットルモータ １３：回転数センサ　　１４：コントローラ２０：燃料
ノブ ２３：回転式ポテンションメータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプ
   と、この油圧ポンプからの吐出油により駆動されるアク
   チュエータと、このアクチュエータの動作を制御する操
   作レバーと、前記原動機の回転数を制御する第１の回転
   数制御手段とを備えた建設機械の原動機回転数制御装置
   において、前記第１の回転数制御手段で設定された回転
   数を増加せしめる第２の回転数制御手段を前記操作手レ
   バーのにぎり部に設けたことを特徴とする建設機械の原
   動機回転数制御装置。