JPH0814260B2 - ガバナ駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射量を制御
するガバナの燃料噴射レバーを駆動するガバナ駆動制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、建設機械などにおいては、運転室に設けたスロ
ットルレバーとエンジンのガバナ機構の燃料噴射レバー
との間をケーブル、リンク等の機械機構で接続すること
でエンジンの回転数制御をおこなうようにしていた。し
かし、このような機械的接続では、操作性、応答性など
が悪く、最近では第５図に示すような、電気的な遠隔操
作による燃料噴射レバー駆動装置が提案されている。

第５図において、ガバナ１の燃料コントロールレバー
２は燃料フル位置ストッパ３と燃料カット位置ストッパ
４との間で回動されるようになっており、この燃料コン
トロールレバー２の一端はリンク５、ばね６を介してガ
バナ駆動モータ８の回転軸に接続されたリバー７に連結
されている。

モータ８の回転位置はポテンショメータ等で構成され
るモータ回転位置検出器９で検出され、この検出値をモ
ータ回転指令にフィードバックすることで、両者の偏差
が零になるようモータ８が回転駆動される。

すなわち、エンジン回転数指令値に対応するモータ回
転指令に従ってモータ８の回動し、この回転をレバー
７、ばね６、リンク５を介して燃料コントロールレバー
２に伝え、これにより指令されたエンジン回転数指令値
に対応する位置に燃料コントロールレバー２を傾転駆動
させるようにしている。

この構成において、ばね６はモータ８に直接大きな負
荷をかけずに燃料コントロールレバー２を適当な押付け
力でストッパ3,4に押し付けておくための設けたもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、かかる構成においては、上記ガバナにおけ
るストッパ3,4は、内蔵されたばねなどの構成によって
押し付けられた燃料コントロールレバー２に反発力を働
かせるようになっており、このため燃料コントロールレ
バー２を適当な押付け力でストッパ3,4に押し付けない
と、燃料コントロールレバー２をこれらストッパ位置に
保持することができない。

しかしながら、上記ストッパ3,4の位置や上記反発機
構は製造時や調製時のばらつきによって常に全く同一に
製造されるとは限らず、ある程度のばらつきがあるのが
普通である。

よってこれらのばらつきを包含して燃料コントロール
レバー２を適当な押付け力でストッパ3,4に押し付けて
おくためには、従来、ばね６の撓みしろおよびばね６の
全長を大きく取らねばならず、コスト的あるいは設計性
等の点で問題があった。

また、上記従来装置ではモータ８の回転位置のみしか
検出していないために、リンクのこじり等により燃料コ
ントロールレバー２が目的の位置まで移動しない場合、
モータ８がオーバーヒートし、モータ８の寿命を短くし
てしまうなどの問題があった。

この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、
撓みしろの小さなばねを用いて適当なる押し付け力で燃
料コントロールレバーをストッパに押し付けることがで
きるとともに、モータへの過負荷を防止してモータの長
寿命化を図るガバナ駆動制御装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、ストッパを有する燃料コントロールレ
バーをばねを介してガバナ駆動モータに接続し、このガ
バナ駆動モータを回転駆動することによりエンジン回転
数の制御を行なうガバナ駆動制御装置において、前記ガ
バナ駆動モータの回転位置を検出するモータ位置検出手
段と、前記燃料コントロールレバーの傾転位置を検出す
るレバー位置検出手段と、燃料コントロールレバーの傾
転位置を指令するレバー位置指令手段と、前記モータ位
置検出手段およびレバー位置検出手段の検出出力に基づ
き前記燃料コントロールレバーに加えられる駆動力を算
出する駆動力算出手段と、前記ストッパに対する最適な
押付け力が予め設定される押付け力設定手段と、前記駆
動力算出手段の算出駆動力を前記押付け力設定手段の設
定力と比較し、算出駆動力が設定力以上になると、駆動
力リミット信号を出力する比較手段と、前記レバー位置
指令手段の指令信号とレバー位置検出手段の検出値との
偏差をとる第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出
力を増幅すると共に、前記駆動力リミット信号が入力さ
れるとモータを停止させる停止信号を出力する偏差増幅
器と、この偏差増幅器の出力と前記モータ位置検出手段
の検出値の偏差をとり、この偏差にしたがって前記ガバ
ナ駆動モータの位置制御を行なうモータ制御手段とを具
えるようにする。

〔作用〕

かかる構成によれば、前記モータによる燃料コントロ
ールレバーのストッパに対する押付け力が予め設定した
所定の値を越えると、即座にモータを停止させるように
する。したがって、燃料コントロールレバーは常に設定
された最適な力でストッパに押し付けられることにな
る。

〔実施例〕

以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたがって
詳細に説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例を示すものであり、
ガバナ１の燃料コントロールレバー２は燃料フル位置ス
トッパ３と燃料カット位置ストッパ４との間で回動され
るようになっており、この燃料コントロールレバー２の
一端はリンク５、ばね６を介してガバナ駆動モータ８の
レバー７に連結されている。このガバナ駆動モータ８は
直流モータである。

モータ８の回転位置はポテンショメータ等で構成され
るモータ回転位置検出器９で検出され、この検出信号Pm
はレバー駆動力算出器11、および減算点12に入力され
る。

レバー位置検出器10は、燃料コントロールレバー２の
位置を検出するものであり、例えばポテンショメータで
構成されている。レバー位置検出器10の検出出力Psはレ
バー駆動力算出器11、および減算点13に入力される。

レバー操作位置設定器20は、オペレータが燃料コント
ロールレバー２の位置指令Srを設定操作するためのもの
で、この位置指令信号はエンジン回転数の指令値に対応
する。なお、燃料コントロールレバー２をストッパ3,4
の位置に対応する燃料フルロード位置または燃料カット
位置に位置させるときには、レバー位置設定器20からは
これらストッパ3,4の位置を越えたレバー位置指定信号
が設定されるものとする。すなわち、レバー位置設定器
20においては、レバー２をストッパ３の位置に位置させ
るときはストッパ３の位置よりさらに左側の位置がレバ
ー位置指定信号として出力され、レバー２をストッパ４
の位置に位置させるときはストッパ４の位置よりさらに
右側の位置がレバー位置指令信号として出力される。

減算点13には、レバー操作位置設定器20で設定された
レバー位置指令Srとレバー位置検出器10の検出出力Psが
入力され、減算点13はこれらの差（Sr−Ps）、すなわち
レバー位置偏差信号を偏差増幅器14に入力する。偏差増
幅器14は比較器15から駆動力リミット信号TMが入力され
ていないときは偏差（Sr−Ps）を増幅したモータ位置信
号を減算点12に出力し、比較器15から駆動力リミット信
号TMが入力されるとモータ８を停止させるモータ位置信
号を出力する。このモータ停止にかかる構成は後述す
る。

一方、レバー駆動力算出器11はモータ回転位置検出器
９の検出信号Pmとレバー位置検出器10の検出出力Psとの
差（Pm−Ps）にばね６のばね定数Ｋを掛ける演算を行な
うことで、燃料コントロールレバー２にかかる駆動力Tr
を求め、その算出値Tr（＝Ｋ（Pm−Ps））を比較器15に
入力する。

レバー駆動力設定器16、17はそれぞれ燃料フル位置ス
トッパ３、燃料カット位置ストッパ４に対する押付け力
Tr1、Tr2を設定するもので、これらの設定力は切り替え
器18に入力される。切り替え器18は出力部19から出力さ
れるモータ駆動方向信号に従って前記２つの設定値Tr
1、Tr2のいずれかを選択出力する。切り替え器18から選
択出力された設定力は比較器15に入力される。

比較器15は、レバー駆動力算出器11から入力された駆
動力信号Tr（＝Ｋ（Pm−Ps））と切り替え器18で選択さ
れたいずれかのトルク設定値Tr1またはTr2とを比較し、
トルク設定値Tr1またはTr2が駆動力信号Tr以上となる
と、駆動力リミット信号TMを偏差増幅器14に入力する。

偏差増幅器14では、前述したように駆動力リミット信
号TMが入力されると、モータ８を停止させるモータ位置
信号を出力する。その具体例を第２図（ａ）、（ｂ）に
示す。

第２図（ａ）の例では、駆動力リミット信号TMが入力
されると、スイッチ回路21をｂ側に切り替えることでモ
ータ位置信号を零（原点）にし、これによりモータ８に
逆転指令を入力する。この結果、モータ８は慣性により
前後進され、この後最終的にモータ８は停止される。

第２図（ｂ）の例では、駆動力リミット信号TMが入力
されると、スイッチ回路22の接点をオフにすることで、
この時にはコンデンサ23に蓄積されている前回と同じモ
ータ位置信号を出力してモータ８を停止させるようにし
ている。

いずれの例においても、偏差増幅器14では、駆動力リ
ミット信号TMが入力されると、モータ８を停止させるモ
ータ位置信号を出力する。

減算点12は偏差増幅器14から入力されるモータ位置信
号とモータ回転位置検出器９で検出されたモータ回転位
置検出信号Pmとの偏差をとり、これを信号出力部19に入
力する。信号出力部19では減算点12から入力されたモー
タ位置偏差信号に従ってモータ８を回転駆動すると共
に、このモータ位置偏差信号の極性から現在のモータ回
転方向を判定し、この判定信号を切り替え器18に入力す
ることで切り替え器18を切り替え制御する。すなわち信
号出力部19は、モータ８が増速側に回転しているときは
トルク設定器16に設定された燃料フル位置ストッパ３へ
の押付けトルクTr1が選択され、モータ８が減速側に回
転しているときはトルク設定器17に設定された燃料カッ
ト位置ストッパ４に対する押付けトルクTr2が選択され
るような切り替え制御信号を切り替え器18に出力する。

かかる構成において、燃料コントロールレバー２がい
ずれのストッパ３、４にも当たっていない通常状態のと
きには、レバー位置検出器10の検出信号Psとモータ回転
位置検出器９の検出信号Pmは一致しており、燃料コント
ロールレバー２は設定器20の指示通りに位置決めされ
る。

しかし、燃料コントロールレバー２がいずれかのスト
ッパ３、４に当たり、燃料コントロールレバー２の移動
が停止されると、上記検出信号Pm、Psに差異が発生して
くる。すなわちこの場合は、ばね６の存在によってモー
タ回転位置検出器９の検出信号Pmは変化するが、レバー
位置検出器10の検出信号Psは変化しないためであり、こ
れら信号Pm、Psの差が燃料コントロールレバー２に現在
加わっているモータ力に対応する。

一方、レバー駆動力算出器11は、上記検出信号Pm、Ps
の差からばね６の撓み量を計算し、これにばね６のばね
定数を掛けることでモータ８が燃料コントロールレバー
２に加える力Trを計算しており、この計算値Trはこのと
き当接されているストッパ３（または４）への押付け力
として最適な設定値Tr1またはTr2と常に比較されてい
る。そして、上記検出信号Pm、Psの差、すなわち現在燃
料コントロールレバー２に加わっているモータ力がレバ
ー２が当接されているストッパ用の設定値Tr1（またはT
r2）以上になると比較器15から駆動力リミット信号TMが
出力され、この結果前述したような偏差増幅器14の制御
によりモータ８が停止される。

このようにこの実施例では、燃料コントロールレバー
がストッパ３、４に当接したときは、ストッパに対する
押付け力が予め設定した所定の力に達した時点でモータ
８を停止させるようにしたので、第３図に示すようにス
トッパ位置がばらついたとしても燃料コントロールレバ
ーは設定された適当な押付け力Tr1またはTr2で常にスト
ッパ３、４に当接されるようになる。

第４図はこの発明の第２実施例を示すもので、この場
合はモータ８にステッピングモータを用いるようにして
いる。なお、この第４図に示す実施例において、第１図
の実施例と共通する構成要素については同一符号を付
し、重複する説明は省略する。

すなわち、この場合はステッピングモータ８を使用し
ているので、モータ回転位置検出用のポテンショメータ
は必要とせず、モータ回転位置はステッピングモータ８
を駆動するパルス信号をカウントすることで検出され
る。

第４図において、レバー操作位置設定器20で設定され
たレバー位置指令Srは位置指令入力部30で数値データに
A/D変換されてバッファ31に格納される。一方、モータ
８の回転軸の現在位置は現在位置カウンタ32で検出され
ており、この検出値はパルス発生器33に入力される。速
度定数度34には、モータ８の回転速度を決定する周波数
データが設定されており、この設定周波数データはパル
ス発生器33に入力されている。

パルス発生器33はバッファ31に格納されたレバー位置
指令Srと現在位置カウンタ32の検出値の偏差をとり、こ
の偏差からモータ８の回転軸を指令された位置に一致さ
せる駆動パルスを生成する。この駆動パルスは速度定数
部34に設定された周波数データに等しい周波数をもって
出力される。また、パルス発生器33は現在のモータ回転
方向を判定し、この判定信号を切り替え器18に入力する
ことが切り替え器18を切り替え制御する。

パルス発生器33から出力された駆動パルスは信号出力
部19を介してモータ８に供給されると共に、現在位置カ
ウンタ32に入力される。現在位置カウンタ32は入力され
た駆動パルスにしたがって現在のカウント値を更新する
ことでモータ８の現在位置を演算する。

一方、ポテンショメータなどで構成されるレバー位置
検出器10で検出された燃料コントロールレバーの現在位
置Psは、レバー検出位置入力部35に入力され、ここでA/
D変換されて数値データに変換される。

駆動力算出部36では、現在位置カウンタ32でカウント
したモータ８の回転軸の現在位置とレバー検出位置入力
部35から入力されるレバー位置データPsとの差を取り、
これにばね６のばね定数を掛けることでレバー２に加わ
っている力Trを算出し、これを比較器37に入力する。

レバー駆動力設定器16、17には、先の実施例同様、燃
料フル位置ストッパ３、燃料カット位置ストッパ４に対
する押付け力Tr1、Tr2が設定され、これらの設定力は切
り替え器18で選択された後比較器37に入力される。

比較器37は、駆動力算出器36から入力された駆動力信
号Trと切り替え器18で選択されたいずれかのトルク設定
値Tr1またはTr2とを比較し、トルク設定値Tr1またはTr2
が駆動力信号Tr以上となると、駆動力リミット信号TMを
パルス発生器33に入力する。

パルス発生器33は、比較器37から駆動力リミット信号
TMが入力されると、駆動パルスの送出を停止し、これに
よりステッピングモータ８は駆動停止される。

このようにこの実施例においても、燃料コントロール
レバーがストッパ３、４に当接したときには、ストッパ
に対する押付け力が予め設定した所定の力に達した時点
でモータ８を即座に停止させるようにしている。

なお、上記実施例では、モータ８の回転軸にレバー７
を結合し、このレバー７でモータ８の回転力をスライド
運動に変換して燃料コントロールレバー２に伝えるよう
にしたが、ばね６にリングばねを採用しモータ８の回転
軸の回転力（トルク）を回転機構によってのみ燃料コン
トロールレバーに伝えるようにしてもよい。この場合に
は、燃料コントロールレバーがストッパに当接された
際、モータの駆動トルクが設定値を越えるとモータが停
止されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、燃料コントロ
ールレバーがストッパに当接された際、モータの駆動力
がストッパ用に設定した最適値を越えた時点でモータを
即座に停止するようにしたので、ストッパ位置などに製
造ばらつきなどが有ったとしても、燃料コントロールレ
バーは常に最適な力をもってストッパに当接されること
になり、これによりモータのオーバーヒートを未然に防
止すると共に、モータと燃料コントロールレバーとの間
に配設されるばねの撓みしろを小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例をしめす図、第２図はモータ
の停止制御のための具体構成を示す図、第３図は実施例
によるモータ停止位置とストッパへの押し付け力の関係
を示す図、第４図は他の実施例を示す図、第５図は従来
装置を示す図である。 １……ガバナ、２……燃料コントロールレバー ３、４……ストッパ、５……リンク、６……ばね ８……モータ、11……レバー駆動力算出器 15……比較器、20……レバー操作位置設定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ストッパを有する燃料コントロールレバー
   をばねを介してガバナ駆動モータに接続し、このガバナ
   駆動モータを回転駆動することによりエンジン回転数の
   制御を行なうガバナ駆動制御装置において、 前記ガバナ駆動モータの回転位置を検出するモータ位置
   検出手段と、 前記燃料コントロールレバーの傾転位置を検出するレバ
   ー位置検出手段と、 燃料コントロールレバーの傾転位置を指令するレバー位
   置指令手段と、 前記モータ位置検出手段およびレバー位置検出手段の検
   出出力に基づき前記燃料コントロールレバーに加えられ
   る駆動力を算出する駆動力算出手段と、 前記ストッパに対する最適な押付け力が予め設定される
   押付け力設定手段と、 前記駆動力算出手段の算出駆動力を前記押付け力設定手
   段の設定力と比較し、算出駆動力が設定力以上になる
   と、駆動力リミット信号を出力する比較手段と、 前記レバー位置指令手段の指令信号とレバー位置検出手
   段の検出値との偏差をとる第１の減算手段と、 前記第１の減算手段の出力を増幅すると共に、前記駆動
   力リミット信号が入力されるとモータを停止させる停止
   信号を出力する偏差増幅器と、 この偏差増幅器の出力と前記モータ位置検出手段の検出
   値の偏差をとり、この偏差にしたがって前記ガバナ駆動
   モータの位置制御を行なうモータ制御手段と、 を具えるガバナ駆動制御装置。
2. 【請求項２】ストッパを有する燃料コントロールレバー
   をばねを介してステッピングモータに接続し、このステ
   ッピングモータを回転駆動することによりエンジン回転
   数の制御を行なうガバナ駆動制御装置において、 前記ステッピングモータの回転位置を検出するモータ位
   置検出手段と、 前記燃料コントロールレバーの傾転位置を検出するレバ
   ー位置検出手段と、 燃料コントロールレバーの傾転位置を指令するレバー位
   置指令手段と、 前記モータ位置検出手段およびレバー位置検出手段の検
   出出力に基づき前記燃料コントロールレバーに加えられ
   る駆動力を算出する駆動力算出手段と、 前記ストッパに対する最適な押付け力が予め設定される
   押付け力設定手段と、 前記駆動力算出手段の算出駆動力を前記押付け力設定手
   段の設定力と比較し、算出駆動力が設定力以上になる
   と、駆動力リミット信号を出力する比較手段と、 前記レバー位置指令手段の指令信号とレバー位置検出手
   段の検出値との偏差が零になるようステッピングモータ
   を駆動制御すると共に、前記駆動力リミット信号が入力
   されるとステッピングモータを停止させるよう制御する
   モータ制御手段と、 を具えるガバナ駆動制御装置。
3. 【請求項３】前記ストッパは増速側および減速側にそれ
   ぞれ１つずつ備えられ、前記押付け力設定手段にはこれ
   ら２つのストッパに対応して２つの異なる押付け力設定
   値が設定される請求項（１）または（２）記載のガバナ
   駆動制御装置。