JPH0552377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明はホイール式油圧シヨベルの走行制御装
置に関する。

Ｂ 従来の技術 ホイール式油圧シヨベルは、第５図に示すよう
に、走行輪１を有する下部走行体２と、その下部
走行体２の上に旋回輪を介して接続された上部旋
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、バケツト９等から成る掘削用アタツチ
メントが設けられている。

この種のホイール式油圧シヨベルはクローラ式
の油圧シヨ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ヨベルに
比べて速い走行速度が要求されているが、現行国
内法規により最高速度が35Km／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
ヨベルは最高35Km／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
油圧シヨベルの走行駆動装置としては、上部旋回
体に搭載したエンジンの出力を機械的に減速して
車軸を駆動する、いわゆるメカ式、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。

Ｃ 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。

ホイール式油圧シヨ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35Km／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の速度で登坂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。従つて、登坂
時の走行性能を重視してエンジンを高馬力にセツ
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ツトする
と、登坂時に十分な走行性能が得られないことに
なる。すなわち、登坂走行を考慮すると、油圧式
走行駆動のホイールシヨベルは、エンジン性能に
関する限り登坂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
ツシヨンの仕様から、35Km／ｈで平坦路を走行す
る時の必要流量をＱ１、必要圧力をＰ１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け容積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、登坂時にはポンプの
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
つて、その速度は35Km／ｈよりかなり遅く（35
Km／ｈ×Ｑ２／Ｑ１）なつてしまい、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
るにあたつて、予め設定した登坂勾配で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35Km／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
タおよびミツシヨンの仕様から、ある勾配の登坂
路を35Km／ｈで走行するときの必要流量をＱ１、
必要圧力をＰ２（＞Ｐ１）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
圧ポンプの押除け容積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−馬力曲線（Ｎ−PS曲線）からわかるように、
登坂路を35Km／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つている。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ツト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35Km／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、スロツト
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、ポンプ吐出量が少なくなり、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ヨベルの
走行制御装置を提供することにある。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明は、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ヨベルの走行制御装置
に適用される。そして、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、大きな出力を得
る第１の運転モードと小さな出力を得る第２の運
転モードの少なくとも２つのモードのうちいずれ
か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、第２の運転モードが選択された時には、
第１の運転モードが選択された時に比べて原動機
最高回転数は低く最大押除け容積は大きくなるよ
うに設定手段および回転数制限手段を制御する制
御手段とを具備することにより、上述した問題点
が解決される。

Ｅ 作用 登坂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
押除け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
や平坦路走行のように負荷が小さい場合には、選
択手段の作用の下に制御手段が働き油圧ポンプの
最大押除け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量形
油圧ポンプ１３の吐出ポートは、コントロールバ
ルブ１５を介して、走行油圧モータ１７と、上部
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
アクチユエータ１９とに接続されている。

可変容量形油圧ポンプ１３は、回路圧力により
その吐出量を制御する（例えば第４図のＰ−Ｑ線
図のように）ポンプレギユレータ（不図示）を有
しているが、そのレギユレータと関連して最大押
除け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回転あたりの押除け容積の最大値を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、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、そのレバー２５ａに
はガバナに接続されたスロツトルレバー１２が接
続されている。レバー２５ａの先端にはばね２５
ｂ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
えばプツシユプルケーブル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有し、この油圧シリンダ２５ｄ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はフルスロツトル状態
を示す。

再び第１図を参照するに、符号２９は例えばマ
イクロコンピユ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
モード切換スイツチ３１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
ード切換スイツチ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ツ
チであり、例えばトグルスイツチを用いることが
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・オフスイツチで構成できる。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・オフスイツチで構成できる。なお、掘削操
作レバーとは、ブーム、アーム、バケツト操作レ
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
ツト方式の場合には上記各検出センサ３３および
３５を、操作用パイロツト圧力に応答してオン・
オフする圧力スイツチで構成できる。

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２５
ｄ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
イツチ３１の切換位置に応答し、モード切換スイ
ツチ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 モード切換スイツチ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２
４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け容積q_P
相当に設定される。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２５ｄ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。

従つて、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け容積が
q_Pとなつ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
てポンプ吐出量が増加し、エンジン最高回転数
N_Pでは最大吐出量Q_Pが得られる。この場合エ
ンジン回転数N_P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 モード切換スイツチ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は消磁され、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
傾転角が押除け容積q_E相当（＞q_P）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、運転席のエンジンコントロールレバーを
一杯に引いても、第２図ｃに示すようにレバー
２５ａ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N_E（＜N_P）で制限される。

従つて、低圧領域で油圧ポンプ１３の傾転角
が最大値となり押除け容積がq_Eとなつている限
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Q_E（＝Q_P）が得られる。この場合エン
ジン回転数N_E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
け容積q_Eに切換えたときにエンジン最高回転数
をN_E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
プの最大押除け容積をq_E（＞q_P）と大きくし、
エンジン最高回転数をN_E（＜N_P）と低くして
ポンプ最大吐出量をQ_E＝Q_P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。従つて、第９図に示す
ように、エンジン回転数N_Eにおいて所要馬力
PS２′を得ることができ燃料消費率をg_Eまで低
減できる。一方、ポンプ吐出量がQ_P（＝Q_E）の
ときに最高速度35Km／ｈが出るようにすること
を考えると、第４図からわかるように、エコノ
ミーモードではポンプ吐出圧力がＰ１（例えば
平坦路走行時に必要な圧力）までは35Km／ｈで
走行できるが登坂時のようにポンプ吐出圧力が
Ｐ１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
ば角度θの登坂走行時に必要な圧力）まで35
Km／ｈ走行が可能である。

因に、従来のポンプ、例えば第８図に示すよ
うなＮ−Ｑ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Ｎ１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、ポンプ最大押除け容積が一定
であるためＰ−Ｑ曲線は第１０図の破線のよう
になり、ポンプ吐出量がＱ１′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
プ最大吐出量Q_P（＝q_P×N_P）およびQ_E（＝q_E×
N_E）が等しくなるようにq_P、N_P、q_E、N_E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／ｈ〜35Km／ｈとなる程度に異なつ
ていてもよい。また、以上の説明では、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段階以上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
の登坂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上が図れ
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。

Ｇ 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け
容積を小さく設定するとともに原動機をより大き
い回転数域で運転できるようにし、負荷の小さい
運転領域ではポンプ最大押除け容積を大きくする
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、登坂走行時に所望
の速度が出せるように各機器を設定しても平坦路
走行時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上する。

【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ツク図、
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
ロツトルレバーがオフ位置、第２図ｂはスロツト
ルレバーが最大位置、第２図ｃはスロツトルレバ
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とポンプ吐出量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
式油圧シヨベルの一例を示す側面図、第６図ａ，
ｂは従来の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ヨベルにお
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図はエンジン性能曲
線を示す図、第１０図は従来のホイール式油圧シ
ヨベルのポンプにおけるＰ−Ｑ線図を示す図であ
る。 １：走行輪、２：下部走行体、３：上部旋回
体、４〜９：掘削用アタツチメント、１１：エン
ジン、１３：可変容量形油圧ポンプ、１５：コン
トロールバルブ、１７：油圧モータ、１９：掘削
用アクチユエータ、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、２５
ａ，２５ｃ：レバー、２５ｂ：ばね、２５ｄ：油
圧シリンダ、２９：コントローラ、３１：モード
切換スイツチ、３３：走行検出センサ、３５：掘
削検出センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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
   ホイール式油圧シヨ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、 大きな出力を得る第１の運転モードと小さな出
   力を得る第２の運転モードの少なくとも２つのモ
   ードのうちいずれか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、前記第２の運
   転モードが選択された時には、前記第１の運転モ
   ードが選択された時に比べて前記原動機最高回転
   数は低く前記最大押除け容積は大きくなるように
   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
   式油圧シヨベルの走行制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の走行制御装置
   において、前記第１の運転モードにおける原動機
   最高回転数時の油圧ポンプ吐出流量と、前記第２
   の運転モードにおける原動機最高回転数時の油圧
   ポンプ吐出流量とがほぼ同一となるように前記最
   大押除け容積が設定されることを特徴とするホイ
   ール式油圧シヨベルの走行制御装置。