行走式液压作业机的制作方法

专利名称：行走式液压作业机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种伸缩式搬运机(telescopic handler)等行走式液
液压泵连接在原动机(发动机)上，并在使原动机驱动行走机构的 同时，通过液压泵的压力油来驱动作业执行器进行规定的作业。
背景技术：
作为这种行走式液压作业机的现有技术，已经在专利文献l (参 见曰本专利公告特公平8-30427号)和专利文献2 (参见日本专利 公告特公平8 - 30429号)中公开。
专利文献1所记载的现有技术是，对发动机转速、变矩器的输出 转速、液压泵的排出压力进行检测，根据这些信息计算出车体的状 态，并通过计算最终节气门指令而以全自动的方式来控制发动机转 速，从而获得作为目标的牵引力，使该行走式液压作业机不产生履 带滑动。
专利文献2所公开的现有技术是，预先设定好多个发动机的输出 模式，并根据作业时的负载状况由操作者从这些模式中选择 一 个模 式，以使推土机在进行铲平作业时得到所需要的发动机输出。

发明内容
在伸缩式搬运机等行走式液压作业机通过行走和作业执行器的
复合操作来进行作业时，在不同的作业状况下，有时作业执行器的 负载压力(作业负载)可能产生较大的变化，导致行走与作业执行 器之间的复合性劣化而使作业效率降低。
例如，作为前附具安装伊斗进行的作业中有一种土丘挖掘作业。 在此挖掘作业中，通过操作加速踏板来控制发动机转速，同时通过 行走力而将作为前附具的铲斗推入土沙(挖掘对象)，并通过给予 伊斗以向上的前升力而将铲斗向上方逐渐释放来挖掘土沙。此挖掘 作业，在推入伊斗时作业执行器的负载压力(作业负载)上升，成为液 压泵的排出压力也上升的重载作业，而在推入铲斗后铲斗向上方运 动时，作业执行器的负载压力(作业负载)下降，成为轻载作业。 这样一来，在现有技术的一般的行走式液压作业机中就存在着这样 的问题，即，在作业负载从重载向轻载进行变化时发动机转速上升， 伴随着此发动机转速的上升，变矩器的输入转矩增大，产生伊斗向 上方移动时铲斗插入过度的问题。
另外，作为其他的作业，有通过操作加速踏板， 一边行走一边用 伊斗剥去表面土沙而形成平坦的地表面的剥表土作业9在此作业中， 根据4产斗剥去土沙的厚度和硬度，作业执行器的负载压力(作业负 载)发生变化。就现有技术的一般的行走式液压作业机来说，在此 剥表土作业中，当伊斗遇到土沙较厚的部分或者较硬的部分，泵排 出压力(作业负载)上升时，发动机转速仅是稍微下降一些，而行 走速度几乎不下降，所以，铲斗不能平坦地剥去土沙较厚的部分或 较硬的部分，因而不能形成平坦而良好的挖掘面。
在特公平8 - 30427号公报(专利文献1)所记载的现有技术中， 作为用于判断车体的状态的信息之一而对液压泵的排出压力进行检
测。但是，此泵排出压力再加上一个相当于泵吸收转矩部分的修正 值用来求出最终节气门指令，也就是说泵排出压力不是用来确定作 业负载是否已变化到特定状态的，因而专利文献1未能解决上述的 作业负载发生变化并成为特定的状态时产生的问题。另外，对发动 机转速进行的是自动控制而与加速踏板的指令转速无关，因此在上
述的土沙挖掘作业或剥表土作业中操作者不能进行所希望的作业。
特公平8 - 30429号公报(专利文献2)中所记载的现有技术， 没有对作业负载进行检测，而且仅进行预先已设定的发动机输出模 式下的发动机控制，同样未能解决作业负载发生变化并已变成特定 的状态时产生的问题。
本发明的目的是提供这样一种行走式液压作业机，即，在进行行 走与作业执行器的复合操作时，其能够进行以操作者所希望的发动 机转速为基础的作业，并且在作业负载发生变化时，能够自动地对 发动机转速进行控制，从而保持行走与作业执行器的复合性良好， 并有效地进行作业。
(1 )为了解决上述课题，本发明的技术方案1所述的行走式液 压作业机具有至少一个原动机；架设此原动机的车体；行走机构， 其被设置在此车体上，并包括与上述原动机相连接的变矩器；由上 述原动机驱动的液压泵；依靠此液压泵的压力油进行工作的至少一 个作业执行器；产生对此作业执行器进行控制的操作信号的操作装 置，其特征在于，所述的行走式液压作业机还具有输入机构、第1 检测机构、第2检测机构、和原动机转速控制机构，所述输入机构 指令上述原动机的目标转速；所述第1检测机构对上述作业执行器 的工作状况进行检测；所述第2检测机构对上述行走机构的工作状 况进行检测；所述原动机转速控制机构基于由上述第1检测机构检 测出来的作业执行器的工作状况和由上述第2检测机构检测出来的 行走机构的工作状况，对上述原动才几的目标转速进行修正，并对上 述原动机的转速进行控制。
这样一来，因为通过修正由输入机构进行指令的目标转速来控制 原动机的转速，所以可以进行以操作者所希望的发动机转速为基础 的作业。
另外，由于基于作业执行器的工作状况和行走机构的工作状况来 修正原动机的目标转速，并控制原动机的转速，所以，在由于行走 与作业执行器的复合操作而导致作业负载发生变化时，可以自动地
对发动机转速进行控制而保持行走与作业执行器的复合性良好。
(2)本发明的技术方案2为根据技术方案1所述的行走式液压
作业机，其优选方式为，上述第1检测机构包括对上述液压泵的排 出压力和上述作业执行器的驱动压力这两者中的至少 一 者进行检测
的机构。
由此，可以对作业执行器的工作状况进行检测，并控制作业负载 发生变化时的转速。
(3 )本发明的技术方案3为根据技术方案2所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，上述第1检测机构还包括对上述操作装置 产生的操作信号进行检测的机构。
由此，可以对包括执行器的动作方向在内的作业执行器的工作状 况进行检测，从而对原动机的转速进行更适当的控制。
(4) 本发明的技术方案4为根据技术方案1所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，上述第2检测机构是对上述变矩器的输入、 输出转速进行检测的机构，上述原动机转速控制机构包括这样的机 构该机构根据上述变矩器的输入、输出转速而对变矩器速度比进 行运算，并根据此变矩器速度比对上述行走机构的工作状况进行判 断。
由此，可以通过变矩器的速度比来对行走机构的工作状况进行判 断，并对原动机的转速进行适当的控制。
(5) 本发明的技术方案5为根据技术方案1所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，上述原动机转速控制机构包括运算机构和 减法运算机构，其中，当由上述第1检测机构检测出来的作业执行 器的工作状况和由上述第2检测机构检测出来的行走机构的工作状 况分别为特定的状态时，该运算机构计算上述原动机的修正转速， 该减法运算机构进行从上述原动机的目标转速减去上述修正转速的 运算。
这样一来，由于对发动机转速进行的自动控制使得在作业负载发 生变化时发动机转速下降，所以，当土丘的挖掘作业或剥表土作业
等希望在作业负载发生变化时发动机转速下降这样的作业中，可以 保持行走与作业执行器的复合性良好，并有效地进行作业。
(6) 本发明的技术方案6为根据技术方案1所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，上述原动机转速控制机构包括修正机构， 在上述行走机构的工作状况处于接近变矩器停转的状态，而且当上 述作业执行器的工作状况为轻载状态时，所述的修正机构使上述原 动机的目标转速下降。
由此，在例如土丘的挖掘作业等行走机构的工作状况处于接近变 矩器停转的状态且希望在作业负载减小时发动机转速下降这样的作 业中，可以保持行走与作业执行器的复合性良好，并有效地进行作业。
(7) 本发明的技术方案7为根据技术方案1所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，上述原动机转速控制机构包括修正机构， 在上述行走机构的工作状况处于远离变矩器停转的状态，而且当上 述作业执行器的工作状况为重载状态时，所述的修正机构使上述原 动机的目标转速下降。
由此，在例如剥表土作业等行走机构的工作状况处于远离变矩器 停转(零速工况)的状态且希望在作业负载增大时发动机转速下降 这样的作业中，可以保持行走与作业执行器的复合性良好，并有效 地进行作业。
(8) 本发明的技术方案8为根据技术方案1所述的行走式液压 作业机，其优选方式为，所述的行走式液压作业机还具有对上述输 入机构的输入量进行检测的第3检测机构，上述原动机转速控制机 构，包括修正机构，当由上述第3 ^企测^L构^r测出来的输入量大于 或等于预先已设定的值时，所述修正机构对上述原动机的目标转速 进行修正。
由此，可以使原动机转速控制机构在发动机转速处于低速区域时 不发挥作用，而仅是在必要时对原动机的转速进行适当的控制。


图l是表示本发明第1实施方式的行走式液压作业机的整体系统的图。
图2是表示伸缩式搬运机的外观的侧视图，其表示作为附具而安 装了用于装卸作业的货叉的情况。
图3是表示伸缩式搬运机的外观的侧视图，其表示作为附具而安 装了用于挖掘作业和剥表土作业的铲斗的情况。
图4是功能方框图，它表示本发明第1实施方式的控制器的处理 功能。
图5是表示由伸缩式搬运机进行的挖掘作业的图。 图6是表示挖掘作业时泵压力的变化的图。
图7表示现有技术的一般的行走式液压作业机的发动机输出转
中的行走系统的动作状态。
图8表示本发明第1实施方式的发动机输出转矩与泵吸收转矩以 及变矩器输入转矩之间的关系，并表示挖掘作业中的行走系统的动 作状态。
图9是表示本发明第2实施方式的行走式液压作业机的整体系统的图。
图IO是功能方框图，它表示本发明第2实施方式的控制器的处 理功能。
图11是表示由伸缩式搬运机进行的剥表土作业的图。
图12是表示剥表土作业时泵压力的变化的图。
图13表示现有技术的一般的行走式液压作业机的发动机输出转 矩与泵吸收转矩以及变矩器输入转矩之间的关系，并表示剥表土作 业中的行走系统的动作状态。
图14表示本发明的第2实施方式的发动机输出转矩与泵吸收转 矩以及变矩器输入转矩之间的关系，并表示剥表土作业中的行走系 统的动作状态。
具体实施例方式
下面利用附图对本发明的实施方式进行说明。
图l是表示本发明第1实施方式的行走式液压作业机的整体系统的图。
油发动机(以下简单称为发动机)1、由发动机1驱动的作业系统2
和行走系统3、发动机1的控制系统4。
作业系统2具有液压泵12、多个液压执行器(作业执行器)13、 14、 15、 16、换向阀17、 18、 19、 20、多个操作杆装置23、 24、 25、 26、和控制液压泵27，所述液压泵12由发动^L 1驱动，所述多个液 压执行器13、 14、 15、 16依靠由液压泵12排出的压力油而进行工 作，所述换向阀17、 18、 19、 20 ^皮设置在液压泵12与多个液压才丸 行器13、 14、 15、 16之间，并对被提供给相对应的执行器的压力油 的流动进行控制，所述操作杆装置23、 24、 25、 26对换向阀17、 18、 19、 20进行切换，并产生对液压执行器13、 14、 15、 16进行控制的 液控压力(操作信号)，所述控制液压泵27向操作杆装置23、 24、 25、 26提供成为原始压力的压力油。
行走系统3具有变矩器31、变速器(T/M)32、前轮35、以及 后轮36,所述变矩器31与液压泵12串联连接在发动机1的输出轴 上，所述变速器32被连接在此变矩器31的输出轴上，所述前轮35 以及后轮36通过差动齿轮33、 34而连接在此变速器32上。
发动机控制系统4包括下列部件，即调整发动机1的燃油喷射 量的电子调节器41;由操作者进行操作，并对作为目标的发动机转 速(以下称为目标转速)进行指令的加速踏板42;对加速踏板42 的操作量(加速量)进行检测的位置传感器43;作为液压执行器的 工作状况而对液压泵12的排出压力进行检测的压力传感器44;对发 动机1的输出转速(变矩器31的输入转速)进行检测的转速传感器 45;对变矩器31的输出转速进行检测的转速传感器46;压力传感器
47,将操作杆装置23输出的液控压力之中的液压执行器13的伸展 方向的液控压力(动臂上升液控压力)其作为液压执行器的工作状 况而对其进行检测；控制器48，其基于来自位置传感器43、压力传 感器44、转速传感器45、 46、压力传感器47的输入信号进行规定 的运算处理，并向电子调节器41输出指令信号。
图2以及图3表示伸缩式搬运机(别名升降式装卸车)的外观。 在本实施方式中，行走式液压作业机是例如伸缩式搬运机，伸缩 式搬运机具有车体101;位于车体101之上的驾驶室102;安装在 车体101上且可在驾驶室102的侧部起伏的可伸缩动臂103;被安装 在动臂103的前端上并可相对于该动臂103进行转动的附具104或 者105。该伸缩式搬运机在车体101上安装有上述的前轮35和后轮 36，并且依靠发动机1的动力来驱动前轮35和后轮36进行行走。 动臂103和附具104或105构成作业机构。图2的附具104是用于 装卸作业的货叉，图3的附具105是用于挖掘作业和剥表土作业等 的铲斗。
返回到图1，液压执行器13、 14、 15例如分别是动臂液压缸、 伸缩液压缸、附具液压缸，动臂103通过动臂液压缸13的伸縮而进 行起伏动作，并且通过伸缩液压缸14的伸缩而进行伸缩动作，附具 104或105通过附具液压缸15的伸缩而进行倾动动作。图1的液压 执行器16是液压马达，其用于例如在将前附具更换成了清扫器时使 清扫器的刷子进行旋转。发动机l、液压泵12、变矩器31、变速器 32等各个元件被装设在车体101上。
图.4用功能方框图来表示控制器48的处理功能。
在图4中，控制器48具有如下功能基准目标转速运算部51 的功能、第1修正转速运算部52的功能、速度比运算部53的功能、 第2修正转速运算部54的功能、第3修正转速运算部55的功能、 最小值选择部56的功能、修正要否系数运算部57的功能、乘法运 算部58的功能、减法运算部59的功能。
将来自位置传感器43的加速量的检测信号输入基准目标转速运
算部51，并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从而计算
出与当时的加速量相对应的基准目标转速NR。基准目标转速NR是 在作业时操作者所希望的发动机转速，在存储器的一览表中，加速 量和基准目标转速NR这两者的关系被设定为，基准目标转速NR随 着加速量的增大而增大。
将来自压力传感器44的泵压力的检测信号输入第1修正转速运 算部52,并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从而计算 出与当时的泵压力相对应的第1修正转速AN1。第1修正转速厶N1 用来在液压泵12的排出压力较低(作业负载较小)时，即作业系统 2处于轻载状态下时使发动机转速下降，在存储器的一览表中，泵压 力与第1修正转速AN1这两者的关系被设定为，当泵压力低于第1 设定值时AN1-ANA，随着泵压力的上升，厶N1变小，在泵压力 变成第2设定值(大于第1设定值)以上时，AN1 = 0。
将来自转速传感器45 、 46的变矩器31的输入输出转速的检测信 号输入速度比运算部53,并进行e二输出转速/输入转速的运算，算出 变矩器速度比e。
将已由速度比运算部53算出的变矩器速度比e输入第2修正转 速运算部54，并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从而 计算出与当时的变矩器速度比e相对应的第2修正转速AN2。第2 修正转速AN2用来在变矩器速度比e较小时(变矩器31处于接近 停转的状态时)，即，在行走系统3处于需要牵引力(行走力)的 工作状况时使发动机转速下降，在存储器的一览表中，变矩器速度 比e与第2修正转速AN这两者的关系被设定为，当变矩器速度比e 小于第l设定值时，AN2=ANB,随着变矩器速度比e的上升，△ N2变小，并且当变矩器速度比e变成第2设定值(大于第1设定值) 以上时，AN2-0。
将来自压力传感器47的动臂上升液控压力的检测信号输入第3 修正转速运算部55,并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照， 从而计算出与当时的动臂上升液控压力相对应的第3修正转速A
n3。第3修正转速an3用来在动臂上升的操作正在被进行时使发动 机转速下降，在存储器的一览表中，动臂上升液控压力与第3修正 转速△ n 3这两者的关系被设定为，如果动臂上升液控压力超过0附 近的设定值，则an3 = anc。
最小值选择部56从第1修正转速an1、第2修正转速an2、第 3修正转速an3这三者中选出最小值，并将其作为修正转速an。 在此，第1修正转速运算部52的ana、第2修正转速运算部54的 anb、第3修正转速运算部55的anc已分别被设定为例如ana =anb= anc，当第1修正转速运算部52、第2修正转速运算部 52、第3修正转速运算部52分别对ana、 anb、 anc进行了运 算时，最小选择部56根据预先确定的逻辑而选择其中的一个，例如 ana。
将来自位置传感器43的加速量的检测信号输入修正要否系数运 算部57，并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从而计算 出与当时的加速量相对应的修正要否系数k。在作业时当操作者所
希望的目标转速处于低速区域，不需要使发动机转速下降时，修正 要否系数K用来使发动机转速不下降(仅用来在目标转速处于中速 或高速区域时使发动机转速下降)，在存储器的一览表中，加速量 与修正要否系数K这两者的关系被设定为，当加速量小于第1设定 值时K-O,随着加速量增大为比第1设定值大的值，K增大，如果 加速量超过第2设定值(大于第1设定值)，则K-1。之所以设定 成随着加速量增大为比第1设定值大的值而使K增大，是为了在目 标转速处于中速区域时，可以对应于该目标转速而使发动机转速下 降。另外，当不需要此功能时，也可以将其两者的关系设定成通/ 断形式，即当加速量小于第2设定值或其附近的值时K=0，当加速 量超过该值时则K-l,由此，可以仅在目标转速处于高速区域时使 发动机转速下降。
乘法运算部58对由最小值选择部56得到的修正转速△ n乘以由 修正要否系数运算部57算出的系数K，得出最终的修正转速an。
减法运算部59从由基准目标转速运算部51算出的基准目标转速 NR减去由乘法运算部58算出的修正转速厶N,求出发动机控制的目 标转速NT。此目标转速NT通过已知的方法;帔变换成目标燃油喷射 量，并作为指令信号被输出给电子调节器41。
在上文中，加速踏板42以及位置传感器43构成对作为原动机的 发动机1的目标转速进行指令的输入机构；压力传感器44、 47构成 对作为作业执行器的液压执行器13等的工作状况进行检测的第l检 测机构；转动传感器45、 46构成对行走机构的工作状况进行检测的 第2检测机构；控制器48的基准目标转速运算部51、第1修正转速 运算部52、速度比运算部53、第2修正转速运算部54、第3修正转 速运算部55、最小值选择部56、减法运算部59构成原动机转速控 制机构，其基于由第1检测机构44、 47检测出来的液压执行器13 等的工作状况、和由第2检测机构45、 46检测出来的行走机构的工 作状况，对原动机1的目标转速进行修正，并对原动机的转速进行 控制。
接下来，对本实施方式的动作进行说明。
图5表示将4产斗作为附具进行安装，并通过伸缩式搬运机进行土 丘的挖掘作业的状况。图6是表示挖掘作业时液压泵12的排出压力 (泵压力)的变化的图。
在土丘的挖掘作业中，通过操作加速踏板42 (图1 )而将发动机 1的转速设定为所希望的值，与此同时，发动机1借助于变矩器31 输出的行走力Ft将铲斗105推入土丘的土沙200内，并通过操作动 臂液压缸13或附具液压缸15(图1 )而使动臂103上升或使伊斗105 倾动，由此，给予4产斗105以向上的前升力Ff,将铲斗105逐渐向 上方释放来挖掘土沙。在此作业中，当推入铲斗105时，作为作业 执行器的动臂液压缸13和/或附具液压缸15的负载压力(作业负载) 上升，液压泵12 (图1 )的排出压力也上升(重载作业，图6的区 间A)，在推入妒斗105后，当伊斗105在向上方进行了移动后， 作业执行器13、 15的负载压力(作业负载)下降，泵压力也下降(轻
载作业，图6的区间B)。
图7表示现有技术的一般的行走式液压作业机的发动机输出转 矩与泵吸收转矩以及变矩器输入转矩之间的关系，并表示图5和图6 所示的挖掘作业中的动作状态，其中，将由加速踏板指令的目标转 速(图4的基准目标转速NR)设定为最大(额定)值NRmax。图 中，标记TE是电子调节器41的燃油喷射量最大的满载区域中的发 动机输出转矩的特性；标记TR是电子调节器41的燃油喷射量达到 最大之前的调整区域中的发动机输出转矩的特性；标记TPA是机器 停转(失速)时等液压泵12消耗最大吸收转矩时的泵吸收转矩(最 大泵吸收转矩)；标记TEP是从TE中减去了 TPA之后的液压泵12 消耗最大吸收转矩时的变矩器输入转矩；标记TT是变矩器31处于 停转状态时的变矩器输入转矩的特性。所谓变矩器31的停转状态是 指输出转速为O的状态，即，速度比为e-0的状态。另外，所谓机 器停转是指变矩器31处于停转状态(e = 0),而且液压泵12的排 出压力上升到未图示的主溢流阀的设定压力而处于溢流状态的状 态。
在图5和图6所示的挖掘作业中，插入伊斗时的区间A的动作 状态与图7的A点相对应，插入铲斗后的4产斗向上方移动时的区间 B的状态与图7的B点相对应。
在图5和图6所示的挖掘作业中，伸缩式搬运机的行走速度接近 于0,变矩器31大致处于停转状态(e = 0)。另外，推入伊斗时泵 压力上升到溢流压力，泵吸收转矩为最大的TPA，处于组合停转状 态(重载状态)(A点)。在推入铲斗后铲斗105向上方进行了移 动时，泵压力下降，泵吸收转矩也从TPA减小到TPB,变成轻载状 态(B点)。结果，行走系统的工作点从A点移动到B点，实际的 发动机转速从A点的NA上升到B点的NB。
这样一来，在现有技术的一般的行走式液压作业机中，当作业负 载从重载向轻载进行变化时，实际的发动机转速从NA上升到NB, 随着此发动机转速的上升，变矩器31的输入转矩也从TTA增大到TTB，并产生4产斗105插入过度的问题。
图8是表示本实施方式中的发动机输出转矩与吸收转矩以及变 矩器输入转矩之间的关系，并表示图5所示挖掘作业中的动作状态， 其中，将由加速踏板42指令的目标转速(图4的基准目标转速NR) 设定为最大(额定)值NRmax。
在本实施方式的图5和图6所示的挖掘作业中，在推入妒斗时由 控制器48进行如下的运算处理来控制发动机转速。
首先，在基准目标转速运算部51中，作为基准目标转速，从加 速踏板42的加速量算出最大的目标转速NRmax。
在推入4产斗时，泵压力上升到溢流压力(重载状态，图6的区间 A)，在第1修正转速运算部52算出AN1 = 0。
另外，在进行挖掘作业时，由于变矩器31的输出转速处于接近 于停转，即转速为0的状态，且由速度比运算部53算出e 0,所以 在第2修正转速运算部54算出AN2= ANB。
另外，在推入4产斗时，在不进行动臂上升操作的情况下，在第3 修正转速运算部55算出AN3-0，在操作动臂上升的情况下，在第 3修正转速运算部55算出AN3 = ANC。
因此，在最小值选择部56中选择AN-O。
另一方面，加速踏板42处于发出最大目标转速NRmax指令的操 作状态，在修正要否系数运算部57中算出K-1，在乘法运算部58 中算出AN二Oxl-0。
结果，在减法运算部59中，算出NT = NRmax-0 = NRmax,由 加速踏板42指令的目标转速NRmax本身成为控制用的目标转速， 并进行与现有技术同样的发动机转速控制。即，在图8中，行走系 统3在与现有技术相同的点A进行动作，实际的发动机转速为NA。
在推入4产斗后伊斗向上方移动时，在控制器48中进行如下的运 算处理来控制发动机转速。
首先，在基准目标转速运算部51中，与插入铲斗时同样，作为 基准目标转速算出最大目标转速NRmax。
在推入伊斗后伊斗向上方移动时，泵压力下降(轻载状态，图6 的区间B)，在第1修正转速运算部52中算出AN1 = ANA。
另外，变矩器31的输出转速在推入铲斗后铲斗向上方移动时也 处于接近于停转，即转速为0的状态，在速度比运算部53中算出e 0,在第2修正运算部54中算出AN2= ANB。
另外，在推入伊斗后4产斗向上方移动时，由于将动臂液压缸13 外伸而使动臂上升，所以在第3修正运算部55中算出AN3= ANC。
因此，在最小选择部56中，AN-MIN(ANA, ANB, ANC), 例如选4奪△N= ANA。
另 一方面，加速踏板42处于发出最大的目标转速NRmax指令的 操作状态，在修正要否系数运算部57中，算出K=l,并在乘法运 算部58中算出△N=△NAxl = ANA。
结果，在减法运算部59中，算出NT=NRmax- ANA,控制用的 目标转速比由加速踏板42指令的设定转速下降了 ANA,利用此目 标转速来进行发动机控制。
在图8中，Nx表示该已下降了的目标转速(NT = NRmax - △ NA)。这样一来，在本实施方式中，在推入妒斗后伊斗向上方移动 时目标转速下降的结果是，即使泵压力(作业负载)下降，实际的
入铲斗时一样的A点附近的值。因此，不会产生现有技术那样的铲 斗105插入过度的情况。另外，由于发动机转速下降，所以可以节
约燃料费。
如上所述，根据本实施方式，在进行作为行走与作业执行器的复 合操作的土丘挖掘作业时，可以进行以操作者所希望的发动机转速 为基础的作业，并且，在作业负载下降时，可以自动地降低发动机 转速而保持行走与作业执行器的复合性良好，并有效地进行作业。 另外，由于发动机转速下降，所以可以节约燃料费。
另外，在本实施方式中，由于作为液压执行器13的工作状况， 不仅检测泵压力而且还检测动臂上升的液控压力，所以可以准确地
检测挖掘作业。
另外，由于设有修正要否系数运算部57,在目标转速处于低速 区域时不进行使发动机转速下降的控制，所以可以防止使发动机转 速进行不必要的下降。
下面利用图9~图14来对本发明的第2实施方式进行说明。本
实施方式是利用伸缩式搬运机来进行剥表土作业时的实施方式。
图9是表示本实施方式的行走式液压作业机的整体系统的图。在 本实施方式中，作为发动机控制系统4A所具有的用于检测液压执行 器的工作状况的检测机构，不采用对第1实施方式中的操作杆装置 23的动臂上升的液控压力进行检测的压力传感器，而是设置对操作 杆装置23的动臂下降的液控压力进行检测的压力传感器47A,控制 器48A基于来自该压力传感器47A、位置传感器43、压力传感器44、 转动传感器45、 46的输入信号进行规定的运算处理，并向电子调节 器41输出指令信号。除此之外的整体系统的构成与第1实施方式相 同。
图10以功能方框图的形式表示本实施方式的控制器48A的处理 功能。图中，对与图4所示的功能同等的部件附加了相同的符号。
在图10中，本实施方式的控制器48A具有基准目标转速运算部 51、第1修正转速运算部52A、速度比运算部53、第2修正转速运 算部54A、第3修正转速运算部55A、最小值选择部56、修正要否 系数运算部57、乘法运算部58、减法运算部59的各功能。
将来自压力传感器44的泵压力的检测信号输入第1修正转速运 算部52A，并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从而计 算出与当时的泵压力相对应的第1修正转速AN1。第1修正转速A Nl用来在液压泵12的排出压力较高(作业负载较大)时，即，作 业系统2处于重载状态下时使发动机转速下降，在存储器的一览表 中，泵压力与第1修正转速AN这两者的关系被设定为，当泵压力 低于第1设定值时AN1 = 0,随着泵压力的上升，AN1增大，当泵 压力变成第2设定值(大于第1设定值)以上时，则AN1 = ANA。
将已由速度比运算部53算出的变矩器速度比e输入第2修正转 速运算部54A，并将其与在存储器中储存着的一览表进行对照，从 而计算出与当时的变矩器速度比e相对应的第2修正转速AN2。第 2修正转速AN2用来在变矩器速度比e较大时(变矩器31处于远离 停转的状态时)，即，在行走系统3处于不需要牵引力(行走力) 的工作状况时使发动机转速下降，在存储器的一览表中，变矩器速 度比e与第2修正转速AN2这两者的关系被设定为，当变矩器速度 比e小于第l设定值时为AN2-0，随着变矩器速度比e的上升，△ N2变大，并且当变矩器速度比e变成第2设定值(大于第l设定值) 以上时，则△N2- △NB。
将来自压力传感器47A的动臂下降的液控压力的检测信号输入 第3修正转速运算部55A，第3修正转速运算部55A将该输入的检 测信号与在存储器中储存着的 一 览表进行对照，计算出与当时的动 臂下降液控压力相对应的第3修正转速△N3。第3修正转速AN3用 来在动臂下降的操作正在被进行时使发动机转速下降，在存储器的 一览表中，动臂下降液控压力与第3修正转速这两者的关系被设定 为，如果动臂上升液控压力超过0附近的值，则△N3-△NC。
除此之外的功能，即，基准目标转速运算部51,速度比运算部 53、最小值选择部56、修正要否系数运算部57、乘法运算部58、减 法运算部59的各功能，与第1实施方式的相同，最小值选择部56 从第1修正转速△N1、第2修正转速△N2、第3修正转速△N3中 选出最小值，并将该最小值作为修正转速△N,乘法运算部58对由 最小值选择部56得出的修正转速△ N乘以由修正要否系数运算部57 算出的系数K,算出最终的修正转速AN;减法运算部59从由基准 目标转速运算部51算出的基准目标转速NR减去由乘法运算部58 算出的修正转速△N,求出发动机控制的目标转速NT。此目标转速 N T通过已知的方法被变换成目标燃油喷射量，并作为指令信号被输 出给电子调节器41。
下面，对本实施方式的动作进行说明。
图11表示将4产斗作为附具来安装，并通过伸缩式搬运机进行剥 表土作业时的状况。在剥表土作业中作为附具也安装铲斗105。图
12表示剥表土作业时液压泵12的排出压力(泵压力)的变化。
在剥表土作业中，通过操作加速踏板42(图l)而以所希望的发 动机转速进行行走，同时，通过操作动臂液压缸13或附具液压缸15 (图1 )使动臂下降或4产斗倾斜，利用这些动作以向下的正面力(f r o n t force) Ff,从而将4产斗105压在地面上，由妒斗105剥去具有凸凹 的表面土沙201而形成平坦的地表面。在此作业中，根据铲斗剥去 的表面土沙201的厚度或硬度，动臂液压缸13或附具液压缸15的 负载压力(作业负载)发生变化。即，当土沙的厚度较薄或土沙较 软时，动臂液压缸13和/或附属机构液压缸15的负载压力(作业负 载)下降(轻载作业，图12的区间E),如果妒斗105遇到土沙较 厚的部分或较硬的部分，动臂液压缸13和/或附具液压缸15的负载 压力(作业负载)就上升(重载作业，图12的区间F)。
图13表示现有技术的一般的行走式液压作业机中的发动机输出 转矩与泵吸收转矩以及变矩器输入转矩之间的关系，并表示图11和
图12所示的剥表土作业中的动作状态，其中，将通过加速踏板指令 的目标转速(图10的基准目标转速NR )设定为最大(额定)的NRmax 时。图中，标记TE、 TR、 TEP与图7中已经说明的特性相同。标记 TTE是变矩器31处于行走状态(远离停转(e = 0)的状态)时的变 矩器输入转矩的特性，作为一个例子而表示着e = 0.8时的特性。
在图11和图12所示的剥表土作业中，土沙的厚度较薄或土沙较 软时的区间E的动作状态与图13的E点相对应，伊斗105遇到了土 沙较厚的部分或较硬的部分时的区间F的动作状态与图12的F点相 对应。
在图11和图12所示的剥表土作业中，伸缩式搬运机一边进行行 走一边进行作业，变矩器31的输出转速较高，速度比在例如e=0.8 附近。另外，剥去土沙的厚度较薄或者土沙较软时的泵压力较低， 泵吸收转矩较小，例如是图示的TPE左右(E点)。如果伊斗105
遇到土沙较厚的部分或者较硬的部分，则泵压力上升，泵吸收转矩
就从TPE增加到TPF (F点)。结果，行走系统的工作点从E点移 动到F点，实际的发动机转速仅从E点的NE下降到F点的EF。
这样一来，在现有的一般的行走式液压作业机中，在剥表土作业 中，当伊斗遇到土沙较厚的部分或者较硬的部分，泵压力(作业负 载)上升时，实际的发动机转速仅从NE下降到EF,行走速度几乎 不下降。因此，无论土沙是否较厚或者较硬伊斗105都被以较快的 速度移动，生硬地剥去土沙，无法形成平坦而良好的挖掘面。
图14表示本实施方式中的发动机输出转矩与泵吸收转矩以及变 矩器输入转矩之间的关系，并表示图11和图12所示的剥表土作业 中的动作状态，其中，将由加速踏板42指令的目标转速(图10的 基准目标转速NR)设定为最大(额定)值NRmax。
在本实施方式中的图11和图12所示的剥表土作业中，当土沙的 厚度较薄或者较软时，由控制器48A进行如下的运算处理来控制发 动机转速。
首先，在基准目标转速运算部51中，作为基准目标转速，从加 速踏板42的加速量算出最大目标转速NRmax。
当剥去的土沙厚度较薄或者较软时，泵压力下降(轻载状态，图 12的区间E),在第1修正转速运算部52A中，算出AN-0。
另外，在进行剥表土作业时，变矩器31的输出转速较高(远离 停转状态)，在速度运算部53中，作为速度比算出例如上述的e = 0.8,在第2修正转速运算部54A中，算出AN2-ANB。
另外，由于在剥表土作业中进行动臂下降操作，所以，在第3 修正转速运算部55A中，算出AN3-ANC。
因此，在最小值选择部56中，选择AN-0。
另 一方面，加速踏板42处于发出最大目标转速NRmax指令的操 作状态，在修正要否系数运算部57中，算出K=l，在乘法运算部 58中，算出AN= 0 x 1 = 0。
结果，在减法运算部59中，算出NT = NRmax-0 = NRmax,由
加速踏板42指令的目标转速NRmax本身成为控制用的目标转速， 进行与现有技术同样的发动机转速控制。即，在图14中，行走系统 3与现有技术相同在E点进行动作，实际的发动机转速为NE。
在伊斗105遇到了土沙较厚的部分或者较硬的部分时，由控制器 48A进行如下的运算来控制发动机转速。
首先，在基准目标转速运算部51中，与剥去土沙的厚度较薄或 者较软时同样，作为基准目标转速，算出最大目标转速NRmax。
当4产斗105遇到了 土沙较厚的部分或较硬的部分时，泵压力上升 (重载作业，图12的区间F),在第1修正转速运算部52A中，算出
△ N1 = ANA。
另外，在进行剥表土作业中，即使铲斗105遇到了土沙较厚的部 分或较硬的部分时，伸缩式搬运机也继续行走，因此变速器31处于 远离停转的状态，所以，在运算部53中，作为速度比，算出例如e =0.75,在第2修正转速运算部54A中，算出AN2-ANB。
另外，由于在剥表土作业中进行动臂下降操作，所以在第3修正 运算部55A中，算出AN3-ANC。
因此，在最小值选才奪部56中，选4奪AN-MIN ( ANA、 ANB、
△ NC)、例如选4奪AN-ANA。
另 一方面，加速踏板42处于发出最大目标转速NRmax指令的操 作状态，在修正要否系数运算部57中，算出K=l，在乘法运算部 58中，算出AN= ANAx 1 = ANA。
结果，在减法运算部59中，算出NT = NRmax- ANA，控制用 的目标转速比由加速踏板41指令的设定转速下降了 ANA，利用此 目标转速来进行发动机控制。
在图14中，标记Ny是该已下降了的目标转速(NT = NRmax-
△ NA) , TTJ是发动机转速下降后的例如e = 0.75时的变矩器输入 转矩。
在本实施方式中，如果铲斗105遇到土沙较厚的部分或较硬的部 分，则泵压力上升，泵吸收转矩就从TPE增加到TPF，作业负载增
加，另一方面，如上所述，目标转速下降后，行走系统3的工作点
从E点过渡到J点。TPJ是过渡后的变矩器输入转矩。结果，实际的 发动机转速从E点的NE下降到J点的NF,行走速度也下降。因此， 4产斗105可以以緩慢的速度，细致地对土沙较厚的部分或较石更的部 分进行挖掘，并形成平坦而良好的挖掘面。
在图14中，标记Ny是该已下降了的目标转速(NT = NRmax -△ NA)，行走系统3的工作点从E点移动到J点，实际的发动机转 速从E点的NE下降到J点的NF。标记TTJ是发动机转速下降后的 例如e-0.75时的变矩器输入转矩的特性，TPJ是工作点移动后的变 矩器输入转矩。
这样一来，在本实施方式中，如果妒斗105遇到土沙较厚的部分 或者较硬的部分，则泵压力上升，泵吸收转矩就从TPE增加到TPF, 作业负载增加，另一方面，目标转速下降后行走系统3的工作点就 从E点过渡到J点，实际的发动机转速从NE下降到NF，因此，行 走速度也下降，其结果，铲斗105以緩慢的速度细致地对土沙较厚 的部分和较硬的部分进行挖掘，从而可形成平坦而良好的挖掘面。 另外，因为发动机转速下降，所以也可节约燃料费。
如上所述，根据本实施方式，在进行行走与作业执行器的复合操 作，即剥表土作业时，可以进行以操作者所希望的发动机转速为基 础的作业，并且，当作业负载增大时通过自动地控制发动机转速， 可以保持行走与作业执行器的复合性良好，并可以有效地进行作业。 另外，由于发动机转速下降，所以可以节约燃料费。
另外，虽然在上述的实施方式中，作为作业例，对进行土丘的挖 掘作业(第1实施方式)、剥表土作业(第2实施方式)的情况进 行了说明，但是，本发明并不局限于此。
例如，虽然在第2实施方式中对利用伸缩式搬运机进行剥表土作 业的情况进行了说明，但是，本发明也可以适用于作为附具而安装 清扫器来进行清扫作业的情况。在由清扫器进行的清扫作业中，通 过动臂的下降操作而 一边将清扫器按压在道路上一边进行行走，并 通过使图1所示的液压马达16转动而使清扫器的刷子转动，从而将 垃圾等丟弃物收集到收集箱内。在此作业中，现有技术的行走式液 压作业机，由于即使所清除的物体增加，发动机转速也不产生较大 的变化，所以，行走速度不变，从而存在着产生清除残留的问题。
根据本发明的第2实施方式的系统，在通过清扫器进行的清扫作业
中，当所清除的物体增加时，与剥表土作业的情形同样，目标转速 自动地下降，实际的发动机转速也下降。因此，行走速度变慢，不 会有产生清除残留的情况。
另外，在上述的实施方式中，虽然作为行走式液压作业机对伸缩 式执行器进行了说明，但是，即使将本发明适用于除此之外的行走 式液压作业机，只要其带有变矩器，都可以获得同样的效果。作为 伸缩式搬运机以外的带有变矩器的行走式液压作业机，例如有轮式 挖掘机，轮式装载机等。
另外，在上述的实施方式中，虽然在第1修正转速运算部52或 52A中，输入来自压力传感器44的泵压力的检测信号，对作业系统 2的负载状态进行了判断，但是，也可以设置对液压执行器13等的 驱动压力进行检测的压力传感器，并输入来自此压力传感器的检测 信号。
另外，虽然作为用于改变发动机转速的值，在第1 第3修正转 速运算部52、 54、 55或52A、 54A、 55A中，对修正转速(0 1的 值)进行了运算，并在减法运算部59中进行了将其从基准目标转速 减去的运算，但是，也可以不采用修正转速运算部而是设置对修正 系数进行运算的运算部，不采用减法运算部而是设置乘法运算部， 并以修正系数乘以基准目标转速而求出控制用的目标转速。
另外，作为用于检测作业执行器的工作状况的机构，虽然不但对 泵压力，而且对动臂上升或动臂下降的液控压力也进行了检测，并 由其分别求出了发动机转速修正值，但是，如果希望在作业负载发 生变化时对发动机转速进行控制，无论执行器的动作方向如何那么
设置第3修正运算部55或55A。另外，作为用于检测作业执行器的 工作状况的机构而设置对操作装置所产生的操作信号进行检须'j的检 测机构时，虽然检测了一个操作信号(动臂上升或者动臂下降的液 控压力)，但是，也可以检测两个及两个以上的操作信号，这时， 可以更准确地把握作业执行器的工作状况。
另外，如果希望在作业负载发生变化时控制发动机转速的作业被 限定在已将目标转速设定在高速区域的情况下，也可以省去修正要 否系数运算部57。
根据本发明，在通过行走式液压作业机所进行的行走与液压执行 器(作业执行器)的复合操作进行作业时，通过对由输入机构指令 的目标转速进行修正，对发动机的转速进行控制，所以，可以进行 以操作者所希望的发动机转速为基础的作业。另外，由于即使根据 作业状况，作业执行器的负载压力(作业负载)发生变化，原动机 的转速也被自动地控制，所以，可以保持行走与作业执行器的复合 性良好，并有效地进行作业。
权利要求
1. 一种行走式液压作业机，其具有至少一个原动机(1)；架设此原动机的车体(101)；行走机构(3)，其被设置在此车体上，并包括与上述原动机相连接的变矩器(31)；由上述原动机驱动的液压泵(12)；依靠此液压泵的压力油进行工作的至少一个作业执行器(13～16)；产生对此作业执行器进行控制的操作信号的操作装置(23～26)，其特征在于，所述的行走式液压作业机还具有输入机构(42)、第1检测机构(44)、第2检测机构(45、46)、和原动机转速控制机构(52～59)，所述输入机构(42)对上述原动机(1)的目标转速进行指令；所述第1检测机构(44)对上述作业执行器(13～16)的工作状况进行检测；所述第2检测机构(45、46)对上述行走机构(3)的工作状况进行检测；所述原动机转速控制机构(52～59)基于由上述第1检测机构检测出来的作业执行器的工作状况和由上述第2检测机构检测出来的行走机构的工作状况，对上述原动机的目标转速进行修正，并对上述原动机的转速进行控制，所述行走式液压作业机还具有对上述输入机构(42)的输入量进行检测的第3检测机构，上述原动机转速控制机构包括修正机构(57、58)，当由上述第3检测机构检测出来的输入量大于或等于预先已设定的值时，所述修正机构(57、58)对上述原动机的目标转速进行修正。
2. 根据权利要求1所述的行走式液压作业机，其特征在于 上述第1检测机构包括至少对上述液压泵(12)的排出压力和上述作业执行器(13 ~ 16)的驱动压力这两者之一进行检测的机构(44)。
3. 根据权利要求1所述的行走式液压作业机，其特征在于 上述第2检测机构是对上述变矩器(31 )的输入、输出转速进行才全测的机构(45、 46),上述原动才几转速控制才几构包括这样的才几构 (53、 54):该机构(53、 54)根据上述变矩器的输入、输出转速 而对变矩器速度比进行运算，并根据此变矩器速度比而对上述行走 机构(3)的工作状况进行判断。
全文摘要
一种行走式液压作业机，设有对发动机(1)的目标转速进行指令的输入机构(42、43)；对液压执行器(13)等的工作状况进行检测的第1检测机构(44、47)；对行走机构的工作状况进行检测的第2检测机构(45、46)；以及原动机转速控制机构(48、51～59)，当由第1检测机构(44、47)检测出来的液压执行器(13)等的工作状况和由第2检测机构(45、46)检测出来的行走机构的工作状况分别为特定的状态时，原动机转速控制机构对原动机(1)的目标转速进行修正，并对原动机的转速进行控制。由此，在行走式液压作业机中，可进行以操作者所希望的发动机转速为基础的作业，并且在作业负载发生变化时，可自动地对发动机转速进行控制而保持复合性良好地，并有效地进行作业。
文档编号E02F9/20GK101387116SQ20081014982
公开日2009年3月18日 申请日期2004年7月30日 优先权日2003年8月1日
发明者中村刚志, 中村和则, 平田东一, 杉山玄六 申请人:日立建机株式会社