JPH0441822A

JPH0441822A - 積み込み作業車両の制御装置及び方法

Info

Publication number: JPH0441822A
Application number: JP2146167A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ikari; 政典碇
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu MEC Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu MEC Corp
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1992-02-12
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: DE69122507D1; EP0532756A4; JPH07103593B2; EP0532756A1; DE69122507T2; EP0532756B1; US5295353A; WO1991019100A1

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】（産業上の利用分野）この発明は積み込み作業を主とするホイールローダ等の
建設車両の制御装置及び方法に関するものである。

（従来の技術）従来の積み込み作業を主とするホイールローダの作業機
制御システム図を第１１図に示す。

図を参照して、エンジンＥの出力はトルクコンバータＴ
Ｃと歯車装置Ｇとに伝達され、歯車袋’ＩＧへ伝達され
た出力は固定容量油圧ポンプＰ１及びＰＰを駆動する。

バケット操作パイロット弁ＡＬを操作するとバケントメ
イン操作弁ＡＶが操作されて、バケットシリンダＡＣを
介してバケットＡが回動して、後方にチルト２または前
方にダンプされる。

また、ブーム操作パイロット弁ＢＬを操作すると、ブー
ムメイン操作弁ＢＶが操作されて。

ブームシリンダＢＣを介してブームＢが回動して、上方
にリフト、または下方にダウンされる。

ＰＰはパイロットポンプである。

（発明が解決しようとする！ＩＢ）上記従来の作業機制御システムにおける固定容量油圧ポ
ンプの性能を第１２図（イ）に示す。

図において油圧Ｐ及びポンプ流量Ｑの添字２，８はそれ
ぞれ油圧ポンプＰ１及び、ＰＰの圧力及び流量を示し、
０−ＰＫ−ＰｔＱ、点−〇。

で囲まれた長方形内は、油圧ポンプＰ２のみが作動する
領域であり、　　ＯＰ　ｚ　　Ｐ　ｚＱｚ点−Ｐ＋０２
点−Ｐ　ＩＱ　＋点−ＱＩで囲まれた斜線域は油圧ポン
プＰ１及びＰＰが共に作動する領域である。

第１２図（Ｅｌ）はエンジン出力のトルク曲線であって
、Ｔｏはスロ７）ル全開トルク曲線で。

Ｔ　、ＮＧはガバナーが作動したときのトルク曲線Ｔ、
はトルクコンバータの吸収トルク曲線Ｎ　（１はＴ、と
Ｔｔｘｃとの交点のエンジン回転数。

ＴＦＡは作業機油圧回路の油圧が低圧時の平均油圧ポン
プトルク、ＴＡＩはＴＥ＋４からＴ１を差引いたときの
Ｔ１との交点のトルク＋　Ｎ　Ａ　Ｉはそのときのエン
ジン回転数、Ｔ、、はＴａｘからＴ□を差引いたときの
Ｔ↑との交点のトルク＋Ｎｌ＋はそのときのエンジンの
回転数である。

そして再び第１２１ｉＪ（イ）に戻って、低圧時の平均
油圧ポンプトルク曲ｔＪＡ　Ｔ　ｐ　ｓが縦ｖＡＰ　＋
　Ｑ　＋点Ｑ＋と交わる点の油圧がＰａ、高圧時の平均
油圧ポンプトルク曲線Ｔ、が縦線Ｐ、Ｑ、点−〇と交わ
る点の油圧がＰｍである。

上記第１２図（＜）、　（０）かられかるように、この
ような従来の作業機制御システムにおいては車両の走行
と作業機の作動とに対するエンジン出力の配分を２作業
機油圧回路内の油圧が高圧か低圧かによって２段階に選
択するものであった。

つまり高圧時（例えば掘削時）は油圧負荷ＴＰ、を減少
させ、走行Ｔｌｌにエンジン出力Ｔｔｘを多く配分し、
低圧時（例えば積荷上昇時）は油圧負両Ｔ８を増加させ
５作業機の作動に出力Ｔｏを多く配分して、エンジン出
力を有効に活用するものであった。

ところが、このようなシステムにおいてはエンジントル
クＴＥ、Ｉが固定であるため、走行と作業のトルク配分
は、ポンプ容量（Ｑ、またはＱ　Ｉ”　Ｑ　ｚ　）によ
って限定されてしまい、特に走行への出力配分量が理想
的に設定しづらくなる（実際は作業者がスロットル操作
を行い１走行出力をコントロールすることとなる。）と
いう問題点があった。

また油圧のみでポンプ容量を２段階に選択するのでは１
作業機出力の変化、特に作業機速度の変化が作業の途中
で起るため、不慣れな作業者では操作がむずかしいとい
う大きい問題があった。

また、エンジンが低回転から急加速かつ重負荷作業が必
要なときにエンジンの回転がなかなか噴き上らないとい
う問題もあった。

（課題を解決するための手段および作用）この発明は上
記問題を解決するためになされたものであって、ｉ数個
の作業機用固定容量油圧ポンプとトルクコンバータを備
えた積み込み作業車両において、エンジン出力を制御す
る手段が電子制御式ガバナもしくは電気ガバナであるエ
ンジンであって、上記複数個の作業機用固定容量油圧ポ
ンプのうちのひとつの油圧ポンプの下流回路に作業機の
油圧または電気指令に応じてその油圧ポンプの圧油をド
レン回路に切換えるよう作動する切換弁を設け、出力特
性を選択するスイッチを設けて該スイッチによって選択
されたエンジン出力特性にコントロールするガバナコン
トローラと２選択スインチの電気指令に応じて前記切換
弁を作動させるカットオフバルブコントローラを設ける
。

さらにアクセルペダルの踏角量とエンジン回転数を検出
する手段及び前進２速から前進１速に切換える切換スイ
ッチを設けて、フルスロットル状態でかつ低回転時の判
断を上記コントローラにより行ない、及び前進２速から
前進１速に切換えたことを判断してその時前記切換弁に
切換信号を出してエンジンの油圧負荷を減少させる。

さらに電気ガバナコントローラを装着したエンジンの最
高回転数が作業機の作動油圧検出器の出力信号に応じて
変化されるようにしたものである。

（実施例）次にこの発明による実施例について図を用いて説明する
。

第１図はこの発明による積み込み作業車両の制御システ
ム図の第１実施例であって、上記第１１図について説明
した従来のシステムと同様な作用をする装置には同一の
符号を付しである。

そしてエンジンＥには出力特性を段階的に選択可能な電
子制御式ガバナ１０を装着し、１子ガバナコントローラ
１１を設けて次の（１）〜（４）の入力信号に応じて電
気制御式ガバナ１０をコントロールする。

（１）　　歯車装置Ｇに設けた回転センサ１２によるエ
ンジン回転数Ｎ。

（２）　　カットオフパルプコントローラ１３からのカ
ントオフバルブ作動信号（を入力信号として受けると共
に電子ガバナコントローラ１１から情報信号を送る）＋３１　１！気ペダル１４からの踏角信号θ。

（４）　　操作スイッチ１５からのモード選択信号カッ
トオフバルブコントローラ１３は電子ガバナコントロー
ラ１１と信号の授受をすると同時にブーム操作パイロッ
ト弁ＢＬに設けたＦ２−Ｆ１切換スイッチ１９から入力
信号を受けて（ＴＭＣはトランスミンションコントロー
ラである）！磁パイロｙトカｙトオフバルブ１８へ信号
を出力して該バルブ１５を切換える。

油圧ポンプＰ２の吐出側には該ポンプＰ２の油圧によっ
て切換わるパイロットアンロードバルブ１７が設けてあ
り、該バイロフトアンロードバルブ１７及び電磁バイロ
フトカットオフバルブ１８は、油圧ポンプＰ１のメイン
アンロードバルブ１Ｇのパイロット油圧側に連結されて
いるので。

ポンプＰ１の圧油はポンプＰ２の油圧及びカットオフパ
ルプコントローラ１３の両者によってアンロード油圧が
決められている。

次に上記実施例の作用について説明する。

操作スイッチ１５を操作してモード１を選定すれば上記
第１２図（イ）及び（ｏ）で説明した従来と同じＭ１モ
ードが得られる。

モード２を選定すれば電磁バイロフトカットオフバルブ
１８が掘削時のみカットオフ位置になって第２図（イ）
及び（ロ）のようなＭ２モードが得られる。

すなわち図において、第１２図（イ）及び（０）と同じ
符号を付したものは同一であって、このＭ２モードにお
いてはエンジントルクは第２図（ロ）においてＴｔＨｌ
で示すようにＴ。より下方に設定される。

そしてＴｏ及びＴ□はＴｔｘｚから下方へ差引かれるの
で５ＴＴとの交点（車両の駆動カー車速に相当）はそれ
ぞれＴＡ、〜Ｎａｇ、Ｔ□〜Ｎ０になる。

またこのＭ２モードにおいてトランスミソシランが前進
２速（Ｆ２）から前進１速（Ｆｌ）に変速されて掘削時
になると高い油圧が必要であるが、油量の変化が少ない
方が作業がしやすいので、油圧ポンプはＦ２のみを作動
させる。

このときの油圧ポンプの油圧−流量を第２図（イ）の０
−ＰＺ　　ＰｇＱｚ点−Ｑ２の領域（Ｂと図示する）で
示す。

そして電磁バイロフトカットオフバルブ１８がカントオ
フ位置にあるので、このときの低圧時の平均油圧ポンプ
トルクＴ　Ｆ＆’　は第２図（イ）に示すようにＴ□を
下まわり、第２図（Ｉｌ＋）に示すように車両の駆動カ
ー車速に相当する点はＴＡｚ”。

Ｎ　ａｔ’となり＋　’ｒＡ！ｌ　　Ｎｍｇを上まわっ
て車両性能が向上する。

すなわちＭ１モードとＭ２モードを比較するとＴ　ａ　Ｚ　＜　　Ｔ　ａ　＋　＋　　　　　　　　Ｎ
　ａ　ｔ　＜　　Ｎ　ａ　＋Ｔ　＊　ｚ　＜　　Ｔ　＊
　＋　＊　　　　　　　　Ｎ　ｌ！　＜　　Ｎ　ｍ　＋
Ｔａｘ’　”　　Ｔｍ＋＋　　　　　　Ｎａｇ”　　Ｎ
ａ＋となり、駆動力をＭ１モードに対し同等以下の設定
としている。

またこのＭ２モードの作動手順を第３図のフローチャー
トで示せば。

■（スタート）→■（Ｍ２モードか）−〇（Ｆ２−Ｆｌ
切換スイッチオン）−〇（カットオフバルブ出力オン（
ポンプＰＩアンロード））となる。

次に操作スイフチ１５を操作してモード３を選定すれば
、ａｍカットバルブ１８は常時カントオフ位置になって
、第４図（イ）及び（Ｅｌ）のようなＭ３モードが得ら
れる。

すなわち２通常Ｐ２ポンプのみで作動するので、Ｍ２モ
ードとＭ３モードとを比較すると第４図（訂）を参照し
てＴＡコ＃Ｔａｘ＋　　　ＮＡｓ＃ＮＡ！Ｔｓｓ＜　　Ｔ
ｍｘ＋　　　　Ｎｌｓ＜　　Ｎａｇとなり、駆動力をＭ
２モードに対し同等以下の設定としている。

またこのＭ３モードの作用手順を第３図のフローチャー
トで示せば。

■（スタート）→■（Ｍ２モードか）−〇（Ｍ３モード
か）−■（カットオフバルブ出力オン（ポンプＰ１アン
ロード））となる。

第５図はこの発明の第２実施例の制御システム図であっ
て、第１図に示した第１実施例との相違点は、電子制御
式ガバナ１０−ガ／ｓｌすのコントロールレバーを連続
的に回動可能な電気力°ノ〈す２３になり、電子ガバナ
コントローラ１１−電気ガバナコントローラ２１になり
、パイロントアンロードバルブ１７をやめて圧力検出器
（アナログ）２６を設けたことである。

なお２２は噴射ポンプ、２３はガバナ、２４はガノマナ
モータ１２５はガバナボテンシツである。

この第２実施例の性能曲線を第６図（（）　、　（ｏ）
（Ｍｌモード）、第７図（イ）、（ロ）Ｍ２モード）。

第８図（イ）、　（Ｅｌ）　（Ｍ　３モード）に示すが
、大体は第１実施例の性能曲線である第１２図（（）　
、　（ｏ）（Ｍｌモード）、第２図（イ）、　（Ｉり　
（Ｍ　２モード）。

第４図（イ）、（ロ）（Ｍ３モード）に類領しているの
で、相違点のみを以下に説明する。

電気ガバナコントローラ２１により制御されるエンジン
最高回転数は、圧力検出器２６の出力信号の大きさに応
じて第７図（１＋）　、及び第８図（０）に示すように
変化する。

図を参照して油圧負荷によりエンジン最高回転数が制限
され（エンジントルクＴ１．は固定）最高回転数の低減
数ΔＮは油圧Ｐに比例し１Ｍ２モードにおいてはＦ２→Ｆ１時　　ΔＮ！゛／△Ｎ！＃ＰＡ／ＰＩその他
の時　　△Ｎ１／△Ｎ！’＝Ｋ（比例定数）Ｍ３モードにおいては ΔＮ、゛／△Ｎ５＝ＰＡ／ＰＩとなるように設定してあり、油圧負荷に対する駆動力を
最適に設定している。

この時の制御フローチャートを第９図に示す。

次にカントオフバルブをエンジン回転数及びエンジンペ
ダル踏込量によって制御する方法及び作用について説明
する。

この制御方法は第１図に示した第１実施例及び第５図に
示した第２実施例に共通であってアクセルペダルは共に
電気ペダル１４で示し、カットオフバルブは共にｉｔＭ
１バイロフトカットオフバルブ１８で示しである。

そして第３図の制御フローチャートにおいて作動手順は ■（スタート）−■（エンジン回転数Ｎ＋　以下）−（
Ｎ、　はあらかじめ設定しておいた回転数）−■（アク
セルペダルスロ７）ルか）→■（カットオフバルブ出力
オン（ポンプＰ１アンロード））となるものである。（第１０図も参照のこと）よって例
えば、積荷を上昇しながら発進加速する時など、エンジ
ン回転が低速で、エンジンの余裕トルクが小さい時、油
圧消費トルクを一時的に減少させて、エンジン回転の上
昇速度を向上するものである。

（発明の効果）この発明は以上詳述したようにしてなるので次のような
大きい効果を奏するものである。

（１）エンジン出力の選択に応じて油圧ポンプのカット
オフ条件を段階的に組合せることで、エンジン出力、油
圧動力１Ｍ動力を複数選定できるので作業負荷や作業量
に応じた車両の性能の設定ができる。

またＭ２．Ｍ３モードは油圧負荷を電気的に切換えるよ
うにしたため１作業に応じた作業機スピードが得られ、
不°慣れな作業者でも作業が容易にできる。

またＭ２．Ｍ３モードはエンジン出力、油圧動力２駆動
力とも作業負荷に応じて規制されるため、燃料消費の低
減ができる。

（２）ガバナレバーを自動的に回動可能にすることで、
エンジン出力に対する油圧動力と駆動力との分配を任意
に設定でのるので５作業負荷に応じた車両の性能設定が
できる。

またエンジン出力が作業負荷に応じて制限されるため燃
料消費の低減ができる。

さらにガバナコントロールは自動的に行なわれるので作
業者にスロットルとの頻繁な操作（足踏み）が不要とな
る。

（３）エンジン低回転からの急加速かつ重負荷作業が必
要な時５例えば積荷上昇発進時にエンジンの回転噴き上
り性を向上できる。

（４）Ｍ２モードにおいて１作業者の掘削時のＦ２−Ｆ
１操作の指令によってポンプ負荷を変更し、掘削時のみ
１ポンプにて作動することにより掘削時の作業機スピー
ドの大きな変化がなく。

作業が容易になる。

また掘削時の油圧トルクを制限することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図（イ）、　（Ｄ）、第３図、第４図（イ
）。（Ｕ）は、それぞれこの発明による積み込み作業車両の
第１実施例の制御ンステム図、Ｍ２モードのポンプトル
ク特性曲線図、パワー配分特性曲線図１作動手順フロー
チャート図、Ｍ３モードのポンプトルク特性曲線図、パ
ワー配分特性曲線図を示し、第５図、第６図（イ）、（
ＩＩＩ）、第７図（イ）、　（ロ）、第８図（イ）、　
（０）はそれぞれこの発明による第２実施例の制御シス
テム図、Ｍ１モード、Ｍ２モード、Ｍ３モードのポンプ
トルク特性曲線図とパワー配分特性曲線図を示す。第９図は第２実施例の作動手順フローチャート図、第１
０図はカントオフバルブをエンジン回転数及びアクセル
ペダル踏込量によって制御すする方法の説明用図面、第
１１図は従来の制御システム図、第１２図（イ）、　（
ＩＩＩ）は第１図に示した第１実施例のＭ１モード（及
び第１１図の従来のもの）のポンプトルク特性曲線図と
パワー配分特性曲線図である。１０・・・電子制御式ガバナ１１・・・電子ガバナコントローラ。１２・・・回転センサ。１３・・・カットオフバルブコントローラ。１４・・・電気ペダル。１５・・・操作スイッチ１６・・・メインアンロードバルブ。１７・・・バイロフトアンロードバルブ。１８・・・電磁バイロフトカントオフバルブ１９・・・
Ｆ２→Ｆ１切替スイッチ。２１・・・電気ガバナコントローラ。２３・・・電気ガバナ。２６・・・圧力検出器（アナログ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の作業機用固定容量油圧ポンプとトルクコン
バータを備えた積み込み作業車両において、エンジン出
力を制御する手段として出力特性を段階的に選択可能な
電子制御式ガバナを装えたエンジンと、作業機用の複数
の油圧ポンプのうち、一つの油圧ポンプの下流回路に、
作業機の作動油圧または電気指令に応じて、その油圧ポ
ンプの圧油をドレン回路に切換えるよう作動する切換弁
を設け、出力特性の選択スイッチと、選択スイッチによ
って選択されたエンジン出力特性にコントロールするガ
バナコントローラと、選択スイッチの電気指令に応じて
前記切換弁を作動させる制御回路とを設けた積み込み作
業車両の制御装置。
（２）上記請求項（１）におけるエンジン出力を制御す
る手段が、エンジンのメカニカル（機械式）ガバナのコ
ントロールレバーを連続的に回動可能な電気ガバナであ
ることを特徴とする積み込み作業車両の制御装置。
（３）上記請求項（１）または（２）の制御装置におい
て、エンジン出力を制御する手段への指令信号を与える
電気ペダルの踏角信号とエンジン回転数検出器の信号と
により、フルスロットル状態でかつ低回転時の判断をコ
ントローラにより行い、その時前記の切換弁に切換信号
を出して、エンジンの油圧負荷を減少させる制御装置。
（４）上記請求項（１）または（２）の制御装置におい
て、作業機操作レバーの先端に前進２速から前進１速に
切換える切換スイッチを設けそのスイッチが押された時
、前記切換弁に切換信号を出して、油圧ポンプ負荷を減
少させる制御装置。
（５）上記請求項（２）の制御装置において、電気ガバ
ナコントローラにより制御されるエンジン最高回転数が
、作業機の作動油圧検出器の出力信号の大きさに応じて
変化されるようにした積み込み作業車両の制御方法。