JP2001152921A - 積込作業車両 - Google Patents

積込作業車両

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JP2001152921A JP33042499A JP33042499A JP2001152921A JP 2001152921 A JP2001152921 A JP 2001152921A JP 33042499 A JP33042499 A JP 33042499A JP 33042499 A JP33042499 A JP 33042499A JP 2001152921 A JP2001152921 A JP 2001152921A
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伸之 有江
Yasuhiko Nozawa
康彦 野沢
Katsuyuki Morimoto
克之 森本
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  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行時を含めた燃費を低減するとともに、運
転性を含めた作業性を向上させる積込作業車両を提供す
る。 【解決手段】 積込作業車両において、エンジン１の出
力特性を複数段階に可変とする出力特性変更手段３８，
４８と、自動変速機９の変速タイミングを複数段階に可
変とする変速タイミング変更手段３９と、作業機アクチ
ュエータ４２に流れる圧油の作業機流量を複数段階に可
変とする作業機流量変更手段３２，５２と、これらエン
ジン１の出力特性、自動変速機９の変速タイミング、及
び作業機流量の設定を互いに組み合わせ、複数のモード
を設定するモード設定手段４０と、このモードを選択す
る選択手段４５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作業時及び走行時
の運転モードを設定可能な積込作業車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、複数の油圧ポンプを備えた積
込作業車両において、作業負荷の軽重に応じてエンジン
の出力特性と油圧ポンプのカットオフ条件とを段階的に
変更した組み合わせを選択し、燃費を向上させる技術が
知られており、例えば特公平７−１０３５９３号公報に
示されている。図４は、同公報に開示された積込作業車
両の制御システム図を表しており、以下同図に基づいて
従来技術を説明する。
【０００３】エンジン１の出力はトルクコンバータ２と
歯車装置３とに伝達され、歯車装置３に伝達された出力
は、固定容量油圧ポンプ４，５を駆動する。エンジン１
には、ガバナコントローラ６の出力信号に基づいて、エ
ンジン１の出力特性を段階的に選択可能な電子制御式ガ
バナ７が装着されている。ガバナコントローラ６は、操
作スイッチ８からのモード選択信号に基づき、電子制御
式ガバナ７をコントロールする。
【０００４】油圧ポンプ４，５は、バケットメイン操作
弁１０及びブームメイン操作弁１１に連結されている。
これらの作業機操作弁１０，１１は、それぞれバケット
操作パイロット弁１２及びブーム操作パイロット弁１３
の操作に応じて、バケットシリンダ１４及びブームシリ
ンダ１５を駆動する。油圧ポンプ４の吐出側には、メイ
ンアンロード弁１６が設けられている。メインアンロー
ド弁１６のパイロット側には、パイロットアンロード弁
１７及び電磁開閉式のパイロットカットオフ弁１８が連
結されている。パイロットアンロード弁１７のパイロッ
ト側には、油圧ポンプ５の吐出側が連結され、その吐出
圧によって開閉する。また、パイロットカットオフ弁１
８は、カットオフ弁コントローラ１９からの電気信号に
基づき、開閉自在となっている。
【０００５】操作スイッチ８をモード１にすると、ガバ
ナコントローラ６はカットオフ弁コントローラ１９に指
令を出力して、パイロットカットオフ弁１８を閉作用さ
せる。これにより、メインアンロード弁１６が、油圧ポ
ンプ５の吐出圧のみに基づいて開閉する。即ち、油圧ポ
ンプ５の吐出圧が低い時には、パイロットアンロード弁
１７が閉作用してメインアンロード弁１６が閉作用し、
シリンダ１４，１５には油圧ポンプ４，５の吐出油が流
れる。また、油圧ポンプ５の吐出圧が高い時には、メイ
ンアンロード弁１６が開作用して油圧ポンプ４の吐出油
はアンロードされる。
【０００６】また、操作スイッチ８をモード２にする
と、ガバナコントローラ６は電子制御式ガバナ７に信号
を出力し、エンジン１の出力特性を、同一回転数に対し
て出力トルクが低くなるようにする。さらにこのとき、
掘削作業時にはパイロットカットオフ弁１８を開作用さ
せるため、メインアンロード弁１６が開作用して油圧ポ
ンプ４の吐出油がアンロードする。
【０００７】また、操作スイッチ８をモード３にした場
合は、同一エンジン回転数でのエンジン１の出力トルク
をさらに低下させ、かつ、カットオフ弁コントローラ１
９からの信号によって、パイロットカットオフ弁１８を
常に開作用させて、油圧ポンプ４の吐出油をアンロード
する。このように従来技術においては、エンジン１の出
力特性と油圧ポンプ４のカットオフ条件との組み合わせ
を作業負荷の軽重に合わせて選択することにより、作業
時の燃費を低減させると共に、作業性を向上させてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公平７−１０３５９３号公報に開示された従来技術に
は、次に述べるような問題がある。例えば、バケット２
０に搭載した搭載物を遠方に備え付けられた図示しない
クラッシャ等に投げ込むような作業の場合には、積込作
業車両は遠方まで走行を行なわなくてはならず、作業の
うちに走行の占める割合が大きい。従って、作業時の燃
料消費量のうち走行に要する消費量の占める割合が多く
なるために、これを低減することが求められている。ま
た、走行を行なう作業時間が長くなるため、走行時の運
転性の向上や騒音の低減も求められている。
【０００９】これに対して従来技術は、積込及び掘削を
効率的に行なうためのものであって、走行時の燃費を低
減させるという問題は解決されていない。従って、走行
時間が長いような作業の場合、トータルの燃費がさほど
改善されないという問題がある。また、従来技術におい
ては、走行時の運転性の向上や騒音低減といった問題点
も解決されておらず、こういった要請に対する対策もさ
れていないという問題がある。
【００１０】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、走行時を含めた燃費を低減するとともに、
運転性を含めた作業性を向上させる積込作業車両を提供
することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、積込作業車両におい
て、エンジンの出力特性を複数段階に可変とする出力特
性変更手段と、自動変速機の変速タイミングを複数段階
に可変とする変速タイミング変更手段と、作業機アクチ
ュエータに流れる圧油の作業機流量を複数段階に可変と
する作業機流量変更手段と、これらエンジンの出力特
性、自動変速機の変速タイミング、及び作業機流量の設
定を互いに組み合わせ、複数のモードを設定するモード
設定手段と、このモードを選択する選択手段とを備えた
ことを特徴とする積込作業車両。
【００１２】第１発明によれば、エンジンの出力特性、
自動変速機の変速タイミング、及び作業機流量を段階的
に変更し、これらを組み合わせた複数のモードを設け、
このモードを作業員が選択自在としている。これによ
り、負荷の軽重、走行速度、及び作業スピードに合わせ
て、エンジンの出力特性、変速タイミング、及び作業機
流量の組み合わせを選択することが可能となる。即ち、
作業量アップや重負荷作業を行なうことも可能であり、
また、さほどの重負荷作業でなかったり、作業を急がな
い場合には燃費の低減を図ることもできる。例えば、負
荷が重い場合には、エンジンの出力特性が高トルク、高
回転の特性となるように選択し、軽い場合には逆にする
ことにより、適切なエンジン出力で作業が行なえ、無駄
な燃料消費が減って燃費が向上する。
【００１３】また、自動変速機の変速タイミングを変更
することにより、掘削及び積込作業時ばかりでなく走行
時における燃料消費を低減可能である。例えば、走行時
の加速が必要な場合には遅めのタイミングでシフトアッ
プするようにすれば急加速が可能となり、作業を迅速に
行なうことができるとともに、作業員のアクセルワーク
に対する車両の追従性がよくなる。また、早めのタイミ
ングでシフトアップするようにすれば、走行時の燃費が
低減するとともに、走行時の騒音が低減される。さら
に、作業機アクチュエータに流れる圧油の作業機流量を
選択することにより、必要な作業スピードに合わせて適
切な作業機流量で作業を行なうことができ、作業時の燃
費が向上する。例えば、作業時間を短縮したい場合には
作業機流量を増加させ、作業をゆっくり行なってもよい
場合には作業機流量を減少させて燃料消費をいっそう節
約する。またこのとき、作業機ポンプの容量を連続的に
変更自在とすれば、さらにきめ細かな設定が可能であ
り、作業性がさらに向上する。
【００１４】また、第２発明は、第１発明記載の積込作
業車両において、単位時間あたりの作業量を優先するモ
ードと、燃費低減を優先するモードとを備えている。
【００１５】第２発明によれば、第１発明記載の選択可
能なモードとして、単位時間あたりの作業量を優先する
モードと、燃費低減を優先するモードとを設けている。
作業量重視のモードを選択すれば、重い負荷をも積み込
むことが可能であり、また、短時間で作業を終了できる
ので、生産性が向上する。また、軽負荷の作業時や、作
業時間の短縮に重きを置かないような場合には、燃費重
視のモードを選択するようにすれば、燃費が低減される
ので、経済性がよくなる。そして、各モードの方針がわ
かりやすく、作業員の選択が容易である。さらには、例
えば上記の２モードの中間的なモードを設けるようにす
れば、さらにきめ細かな選択が可能となり、燃費の低減
及び作業性の向上が図れる。例えば、通常の作業はこの
中間的なモードで行なうようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
による実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態にお
いて、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施
形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の
要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１７】図１は、第１実施形態による積込作業車両
（以下、ホイールローダで代表させる）のブロック図を
示している。尚、以下の説明では、作業機シリンダ４２
により、ブームシリンダ、バケットシリンダ、及びアタ
ッチメントシリンダ等の作業機アクチュエータを、代表
させて説明するものとする。同図においてホイールロー
ダのエンジン１には、トルクコンバータ２を介してトラ
ンスミッション９が連結されている。また、エンジン１
にはステアリングを駆動するステアリングポンプ２１
と、作業機を駆動する作業機ポンプ２２と、ステアリン
グと作業機とのいずれかに連結自在なスイッチングポン
プ２３とが連結されている。
【００１８】ステアリングポンプ２１の吐出側には、第
１ステアリング回路２５Ａを介してスイッチング弁２６
が連結され、さらに、その下流側には、第２ステアリン
グ回路２５Ｂを介してステアリング操作弁２７が連結さ
れている。ステアリング切換弁の下流側には、ステアリ
ングを駆動するステアリングシリンダ２８が連結されて
いる。スイッチング弁２６のパイロット側には、ステア
リングポンプ２１の吐出圧が接続されている。また、作
業機ポンプ２２の吐出側には、作業機回路２９を介して
作業機操作弁３０が連結され、作業機操作弁３０の下流
側には、作業機を駆動する作業機シリンダ４２が連結さ
れている。スイッチングポンプ２３の吐出側は、第１ス
イッチング回路３１Ａを介してスイッチング弁２６に連
結されている。スイッチング弁２６の下流側は、第２ス
イッチング回路３１Ｂ及び第３スイッチング回路３１Ｃ
を介して、それぞれ第２ステアリング回路２５Ｂ及び作
業機回路２９に接続されている。また、第３スイッチン
グ回路３１Ｃには、カットオフソレノイド３２、カット
オフ弁３３、及びパイロット弁３４を有するカットオフ
回路３５が介挿されている。ステアリング操作弁２７
は、ステアリングハンドル２４の操作によって動作し、
また、作業機操作弁３０は、作業機レバー３６の操作に
よって動作する。
【００１９】ホイールローダの制御装置はコントローラ
４０を備えており、このコントローラ４０には、アクセ
ルペダル４６の踏角を検出する踏角検出器４１が接続さ
れている。コントローラ４０は、この踏角検出器４１か
ら信号を受けて、アクセルペダル４６の踏角を検出す
る。
【００２０】エンジン１には、燃料噴射をコントロール
する電子ガバナ３８が備えられている。電子ガバナ３８
はコントローラ４０と電気的に接続されて互いに信号を
入出力し、コントローラ４０の指示に基づいてエンジン
１の出力特性を変更することが可能である。図２に、横
軸がエンジン１回転数Ｎ、縦軸がトルクＴであり、各曲
線Ｅ１，Ｅ２は、エンジン１の特性曲線を示している。
同図において、曲線Ｅ１はエンジン１本来の出力特性を
示している。そして、曲線Ｅ２は、コントローラ４０か
ら電子ガバナ３８に対する制御を行なって、同じ回転数
に対するエンジン１のトルクを低下させた場合の出力特
性を示している。
【００２１】図１において、トランスミッション９は、
変速段を制御するトランスミッションコントローラ３９
を備えている。トランスミッションコントローラ３９
は、コントローラ４０と接続されて互いに信号を入出力
可能であり、コントローラ４０からの指令に基づいてト
ランスミッション９の変速タイミングを決定する。即
ち、トランスミッション９は、車速が車速Ｖ１以上にな
ると、２速から３速にシフトアップするようになってい
る。このシフトアップのタイミングを、コントローラ４
０からの指令によって、例えば車速Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）
以上になるとシフトアップするように設定することが可
能である。勿論、２速から３速へのシフトアップばかり
でなく、他の変速段のシフトアップや、シフトダウンの
タイミングについても同様である。
【００２２】また、コントローラ４０にはカットオフ回
路３５のカットオフソレノイド３２が電気的に接続され
ており、カットオフソレノイド３２はコントローラ４０
からの出力信号によって開閉される。トランスミッショ
ンコントローラ３９には、車両の速度を検出する車速検
出器３７が接続されており、この車速に基づいてトラン
スミッション９の変速段を制御する。また、作業機レバ
ー３６には、キックダウンスイッチ４３がレバー上部に
付設されている。キックダウンスイッチ４３は、トラン
スミッションコントローラ３９に電気的に接続されてお
り、このスイッチを押すと、トランスミッション９の変
速段が強制的に１速になる。そして、スイッチを再度押
すと、トランスミッション９の変速段が元に戻るように
なっている。
【００２３】次に、以上のような構成のホイールローダ
における油圧回路の作用を説明する。エンジン１の回転
数が低い間は、ステアリングポンプ２１の吐出量が少な
いために、スイッチング弁２６は図１におけるＰ位置に
ある。このとき、ステアリングポンプ２１の吐出油及び
スイッチングポンプ２３の吐出油が共に第２ステアリン
グ回路２５Ｂに流れるため、ステアリング操作弁２７を
通ってステアリングシリンダ２８に流れるステアリング
流量が多くなる。即ち、小さなステアリングハンドル２
４の操作で、大きなステアリング動作が可能である。そ
して、エンジン１の回転数が上昇するとステアリングポ
ンプ２１の吐出量が大きくなり、スイッチング弁２６が
図１におけるＱ位置に動く。これにより、スイッチング
ポンプ２３の吐出油は第３スイッチング回路３１Ｃへと
流れるため、第２ステアリング回路２５Ｂを流れる圧油
は、ステアリングポンプ２１の吐出油のみとなってステ
アリング流量が減少する。そのため、ステアリングハン
ドル２４の操作に対するステアリング動作が小さくな
り、例えば高速運転時の安定性が向上する。また、さら
にステアリングポンプ２１の吐出量が増えると、スイッ
チング弁２６はＲ位置となり、ステアリングポンプ２１
の吐出油はアンロードされる。このとき、スイッチング
ポンプ２３の吐出油は、Ｑ位置と同様に第３スイッチン
グ回路３１Ｃに流れる。
【００２４】一方、作業機回路２９においては、上述し
たように、エンジン１の回転数が低い間は作業機ポンプ
２２の吐出油のみが作業機回路２９に流れ、作業機シリ
ンダ４２に流れる作業機流量は少ない。そして、エンジ
ン１の回転数の上昇に伴ってスイッチングバルブ２６が
Ｑ位置となると、スイッチングポンプ２３の吐出油が第
３スイッチング回路３１Ｃを経由して作業機回路２９に
合流する。第３スイッチング回路３１Ｃには、カットオ
フ回路３５が介挿されている。このカットオフ回路３５
の作用は次の通りである。
【００２５】コントローラ４０からカットオフソレノイ
ド３２に電気信号が出力されていない場合には、カット
オフソレノイド３２は閉作用している。このとき、作業
機ポンプ２２の吐出圧が所定圧力以下の場合には、パイ
ロット弁３４は閉作用している。従って、スイッチング
ポンプ２３の吐出油は、カットオフ弁３３のパイロット
側とバネ室側とに均等にかかるので、カットオフ弁３３
は閉作用する。これにより、スイッチングポンプ２３の
吐出油は作業機回路２９に流れ、作業機ポンプ２２の吐
出油と合流して作業機シリンダ４２を駆動させるので、
作業機流量が増加して作業機シリンダ４２の駆動速度が
速くなる。
【００２６】また、作業機ポンプ２２の吐出圧が所定圧
力を越えた場合には、パイロット弁３４が開作用する。
これにより、カットオフ弁３３のバネ室側にかかってい
たスイッチングポンプ２３の吐出油が、パイロット弁３
４を通ってアンロードされるため、カットオフ弁３３が
開作用される。従って、スイッチングポンプ２３の吐出
油はカットオフ弁３３を通ってアンロードされ、作業機
シリンダ４２に流れる圧油は、作業機ポンプ２２の吐出
油のみとなる。このように、通常はスイッチングポンプ
２３の吐出油を作業機シリンダ４２に流し、作業機ポン
プ２２の吐出圧が所定値以上となった場合にはスイッチ
ングポンプ２３の吐出油をアンロードするような設定
を、パーシャルカットオフと言う。
【００２７】また、第３スイッチング回路３１Ｃを流れ
るスイッチングポンプ２３の吐出油を常にアンロードし
て、作業機シリンダ４２に流さないようにすることも可
能であり、このような設定をフルカットオフと言う。こ
の場合、コントローラ４０はカットオフソレノイド３２
に電気信号を出力し、カットオフソレノイド３２を開作
用させる。これに伴い、カットオフ弁３３のバネ室側に
かかっていたスイッチングポンプ２３の吐出油は、カッ
トオフソレノイド３２を通ってアンロードされる。これ
により、カットオフ弁３３が開作用するため、スイッチ
ングポンプ２３の吐出油はカットオフ弁３３を通ってア
ンロードされ、作業機シリンダ４２を流れる圧油は、作
業機ポンプ２２の吐出圧のみとなる。このように、コン
トローラ４０は、カットオフソレノイド３２に信号を出
力することにより、スイッチングポンプ２３の吐出油の
カットオフをどのように行なうか（これをカットオフ動
作条件と言う）を設定して作業機流量を設定する。
【００２８】次に、本発明における制御装置の作用を示
す。コントローラ４０には、作業員がホイールローダを
操縦する際のモードを選択するモードスイッチ４５が接
続されている。ここでは、Ｈ１，Ｓ１、及びＬ１の、３
通りのモードを選択できるものとして説明する。作業員
が、いずれかのモードを選択することにより、コントロ
ーラ４０は、電子ガバナ３８、カットオフソレノイド３
２、及びトランスミッションコントローラ３９に指令を
出力する。この指令により、エンジン特性、シフトチェ
ンジのタイミング、及びスイッチングポンプ２３のカッ
トオフ条件（即ち作業機流量）が、予め定められた組み
合わせに基づいて設定される。
【００２９】表１に、モードスイッチ４５によってＨ
１，Ｓ１，Ｌ１の各モードを選択したときの、エンジン
１特性、シフトチェンジのタイミング、及び作業機流量
の各設定の組み合わせを示す。
【表１】
【００３０】まず、モードがＨ１の場合について説明す
る。コントローラ４０は、電子ガバナ３８に信号を出力
し、エンジン１の出力特性が本来の曲線Ｅ１となるよう
に、エンジン１を制御する。また、コントローラ４０は
トランスミッションコントローラ３９に信号を出力し、
２速から３速へのシフトアップが、高い車速Ｖ１（＞Ｖ
２）において行なわれるように設定する。さらには、こ
のときコントローラ４０は、カットオフソレノイド３２
に信号を出力し、カットオフ動作条件が、パーシャルカ
ットオフとなるようにしている。このようなＨ１モード
においては、エンジン１の出力特性が高トルクであるた
め、作業時や走行時に強いパワーを得られ、重負荷の作
業を行なえる。さらに、高速度になるまで２速から３速
へのシフトアップを行なわないようにしているので、走
行時の加速が大きく、走行スピードが増加すると共に、
アクセルワークに対する反応性が良く、きびきびとした
走行が可能である。しかも、ある所定圧まではスイッチ
ングポンプ２３の吐出油が作業機シリンダ４２に流れる
ようにしているので、作業機流量が増加して作業機シリ
ンダ４２が速く駆動され、積込等の作業に要する時間が
短縮される。即ち、Ｈ１モードは、燃費よりも単位時間
当たりの作業量を優先する場合や、重負荷の場合に選択
されることが多い。
【００３１】次に、モードがＳ１の場合について説明す
る。このモードにおいては、エンジン１の出力特性はＨ
１モードと同様であるが、シフトチェンジのタイミング
を車速Ｖ１より低い車速Ｖ２の時点としている。従っ
て、加速時に早めにシフトアップするために、走行時の
燃費が低減すると共に騒音が小さくなる。さらに、スイ
ッチングポンプ２３のカットオフ動作をフルカットオフ
としているので、エンジン１の高回転時にはスイッチン
グポンプ２３が常にアンロードされ、吐出油が作業機回
路２９に流れず、作業機流量が小さくなる。従って、作
業機シリンダ４２を駆動する速度は小さくなるが、作業
機流量が小さくなるので積込等の作業時の燃料消費が減
少して燃費が低減する。即ち、Ｓ１モードは通常程度の
負荷の作業において、燃費の低減を目的として選択され
ることが多い。
【００３２】最後に、モードがＬ１の場合について説明
する。このモードにおいては、シフトチェンジのタイミ
ングと作業機流量はＳ１と同様であるが、エンジン１の
出力特性を曲線Ｅ２の低出力特性としている。これによ
り、アクセルをＨ１，Ｓ１モード時と同じように踏み込
んでも、エンジン１のトルクが低く抑えられ、軽作業時
にエンジンをふかし過ぎるようなことがなく、燃費が低
減する。また、同様の理由で走行に要する燃費も低減さ
れる。また、従来の軽作業の場合は、エンジンをふかし
過ぎないようにアクセルを途中まで踏んだ状態で作業を
行なうようにしており、一定の強さにアクセルを踏んだ
ままにしておくのが困難であった。このＬ１モードで
は、エンジン１の特性を変更することにより、アクセル
をいっぱいに踏み込んでもふかし過ぎることがなくなる
ため、軽作業の場合にもアクセルを最後まで踏み込みな
がら作業を行なうことができて操作性が向上する。この
ように、Ｌ１モードは、軽作業において、特に燃費を低
減させたい場合に選択されることが多い。
【００３３】以上説明したように本実施形態によれば、
エンジン１の出力特性、トランスミッション９の変速タ
イミング及び作業機流量を可変とし、それぞれ複数の設
定段を設けて、これらを組み合わせた複数のモードを設
けている。そして、このモードを、作業員が作業負荷の
軽重や、走行速度、又は必要な作業速度に合わせて選択
自在としている。これにより、負荷の軽重、走行速度、
及び作業スピードに合わせて、エンジンの出力特性、変
速タイミング、及び作業機流量の組み合わせを選択する
ことが可能となる。即ち、作業量アップや重負荷作業を
行なうことも可能であり、また、さほどの重負荷作業で
なかったり、作業を急がない場合には燃費の低減を図る
こともできる。例えば、負荷が重い場合には、エンジン
の出力特性が高トルク、高回転の特性となるように選択
し、軽い場合には逆にすることにより、適切なエンジン
出力で作業が行なえ、無駄な燃料消費が減って燃費が向
上する。
【００３４】また、自動変速機の変速タイミングを変更
することにより、掘削及び積込作業時ばかりでなく走行
時における燃料消費を低減可能である。例えば、走行時
の加速が必要な場合には遅めのタイミングでシフトアッ
プするようにすれば急加速が可能となり、作業を迅速に
行なうことができるとともに、作業員のアクセルワーク
に対する車両の追従性がよくなる。また、早めのタイミ
ングでシフトアップするようにすれば、走行時の燃費が
低減するとともに、走行時の騒音が低減される。さら
に、作業機シリンダに流れる圧油の作業機流量を選択す
ることにより、必要な作業スピードに合わせて適切な作
業機流量で作業を行なうことができ、作業時の燃費が向
上する。例えば、作業時間を短縮したい場合には作業機
流量を増加させ、作業をゆっくり行なってもよい場合に
は作業機流量を減少させて燃料消費をいっそう節約す
る。
【００３５】さらに、モードとして単位時間当たりの作
業量を優先するモードＨ１と、燃費重視のモードＳ１と
を備えている。単位時間当たりの作業量優先のＨ１モー
ドを選択すれば、重負荷の作業を行なうことが可能であ
る。また、短時間で作業を終了できるので生産性が向上
するとともに、走行時の加速が大きいので、走行がきび
きびと行なわれる。このように、単位時間当たりの作業
量が増えるので、生産性が向上する。また、燃費重視の
モードを選択するようにすれば、無駄な燃料消費が減少
して燃費が改善されるので、経済性がよくなる。そし
て、このようなモードを設定することで、各モードの方
針がわかりやすく、作業員のモード選択が容易である。
さらには、例えばＳ１モードのように、上記の２モード
の中間的なモードを設けるようにすれば、さらにきめ細
かな選択が可能となり、燃費の低減及び作業性の向上が
図れる。例えば、通常の作業はこの中間的なモードで行
なうようにすればよい。
【００３６】尚、スイッチングポンプ２３のカットオフ
動作条件に関しては、次のようにしてもよい。即ち、Ｓ
１モード及びＬ１モードにおいて、通常はパーシャルカ
ットオフとする。そして、作業機レバー３６上部に付設
されたキックダウンスイッチ４３が押されて変速段が１
速となった場合にのみ、カットオフソレノイド３２に信
号を出力して、強制的にスイッチングポンプ２３をアン
ロードする。即ち、積荷を持ち上げる作業のようにスイ
ッチングポンプ２３の圧力が低く、かつ多くの作業機流
量が必要な場合には、スイッチングポンプ２３の吐出油
が作業機シリンダ４２に流れるので、積荷を素早く持ち
上げることができる。一方、掘削のように作業機流量が
少なく、車体の推進力が必要な場合には、スイッチング
ポンプ２３の吐出油がアンロードされるので、エンジン
１の出力がトランスミッション９の駆動力により多く配
分され、大きな推進力を得ることができる。従って、通
常は軽作業として操作され、掘削のときにのみ重負荷の
作業にも耐えられるようになるので、エンジン１のパワ
ーを無駄に使わず、より効率的な作業が可能となる。
【００３７】次に、第２実施形態について説明する。図
３は、第２実施形態による積込作業車両（以下、ホイー
ルローダで代表させる）のブロック図を示している。同
図において、アクセルペダル４６の接地されている床部
には、アクセルペダル４６の下方に、アクセルソレノイ
ド弁４７によって駆動されるアクセルシリンダ４８が突
出自在となっている。このアクセルソレノイド弁４７は
コントローラ４０に電気的に接続されており、コントロ
ーラ４０の指令に基づいてアクセルソレノイド弁４７が
開作用すると、図示しない油圧源からアクセルシリンダ
４８のボトム側に圧油が供給され、アクセルシリンダ４
８が突出する。アクセルシリンダ４８が突出すると、作
業員がアクセルペダル４６をいっぱいに踏み込んだ場合
にも、アクセルシリンダ４８によってアクセルペダル４
６が途中でそれ以上踏み込めなくなり、エンジン１の最
大回転数が減少する。即ち、コントローラ４０は、アク
セルソレノイド弁４７に出力する信号により、エンジン
１の最大回転数を高低２段階に設定自在となっている。
【００３８】また、エンジン１には、ステアリングポン
プ２１と、可変容量の可変作業機ポンプ２２とが連結さ
れている。可変作業機ポンプ２２には、その容量を検出
する容量検出器４９が付設されている。容量検出器４９
はコントローラ４０と電気的に接続されて、コントロー
ラ４０は可変作業機ポンプ２２の容量を検出できる。ま
た、可変作業機ポンプ２２には、その容量を変更するた
めの容量変更回路５０が付設されている。容量変更回路
５０は、コントローラ４０に電気的に接続された容量ソ
レノイド弁５１と、この容量ソレノイド弁５１のパイロ
ット圧により駆動される容量シリンダ５２とを備えてい
る。容量ソレノイド弁５１が閉作用しているときは、可
変作業機ポンプ２２は常に一定の大容量で圧油を吐出す
る。そして、コントローラ４０から容量ソレノイド弁５
１に指令信号が出力されると、容量ソレノイド弁５１は
開作用し、パイロット圧が容量シリンダ５２にかかる。
すると、容量シリンダ５２が伸びて可変作業機ポンプ２
２の斜板５３の角度を、可変作業機ポンプ２２の吐出量
が小さくなるように変更する。これにより、エンジン１
の回転数、即ち可変作業機ポンプ２２の回転数が大きく
なるほど、可変作業機ポンプ２２の容量が小さくなり、
作業機流量が減少する。
【００３９】表２に、モードスイッチ４５によってＨ
２，Ｓ２，Ｌ２の各モードを選択したときの、エンジン
１特性、シフトチェンジのタイミング、及び可変作業機
ポンプ２２の容量の各設定の組み合わせを示す。
【表２】
【００４０】モードが、Ｈ２の場合、エンジン１の最大
回転数は高回転であるので、アクセルペダル４６をいっ
ぱいに踏み込むと大きなトルクが発生し、重い負荷に対
する作業が可能である。また、表２における、シフトチ
ェンジのタイミングは第１実施形態の表１と同様であ
り、高速度になるまで２速から３速へのシフトアップを
行なわないようにしている。これにより、走行時の加速
が大きく、走行スピードが増加すると共に、アクセルワ
ークに対する反応性が良く、きびきびとした走行が可能
である。さらに、可変作業機ポンプ２２の容量を大容量
としているから、作業機シリンダ４２を駆動する速度が
大きく、作業を迅速に行なうことができる。即ち、Ｈ２
モードはＨ１モードと同様に、重負荷の場合や、燃費よ
りも単位時間当たりの作業量を優先する場合に選択され
ることが多い。そして、Ｓ２モード、Ｌ２モードは、そ
れぞれＳ１モード、Ｌ１モードと同様の作用であり、い
ずれも作業機流量が少なくなっているので、燃費を優先
している。さらにＬ２モードは、エンジン１の最大回転
数を制限しており、特に燃費重視のモードとなってい
る。
【００４１】以上説明したように本実施形態によれば、
アクセルペダル４６の最大踏角をより小さな値に制限す
ることによって、エンジン１の最大回転数を可変として
いる。これにより、電子ガバナ３８等の複雑な電子回路
を使わずとも、油圧回路によってエンジン１のパワーを
制限でき、不要なトルクを発生させることがないので、
低燃費を実現可能となる。また、アクセルペダル４６の
最大踏角を制限することにより燃費を低減させているの
で、Ｈ２，Ｌ２，Ｓ２のそれぞれのモードにおいて、ア
クセルペダル４６を途中まで踏んだときのエンジン１の
出力特性が変化しない。従って、どのモードであって
も、同じ踏角に対して同じトルクが出力されるので、作
業員がエンジン特性を習熟しやすく、例えば踏角の調整
によるトルク調整も容易である。
【００４２】また、作業機ポンプ２２を容量可変型と
し、モードスイッチ４５によって作業機流量を変更して
いるので、第１実施形態のようなスイッチングポンプ２
３が不要となる。また、斜板５３の角度を変更して作業
機流量を変更できるので、上述したように大小２段階だ
けではなく、多くの段階に調整可能である。即ち、作業
内容に合わせて選択肢が増えるのできめ細かな容量制御
が可能となり、燃費の低減効果がいっそう大きくなると
共に、作業性が向上する。
【００４３】尚、上記の説明においては、エンジン１の
出力特性を２通りに設定し、これをいずれかに切り替え
るように説明したが、２通りに限られるものではなく、
さらに多くの設定があってもよい。また、シフトチェン
ジのタイミングについて、２速から３速にシフトアップ
する際の車速Ｖ１，Ｖ２のみを変更するようにしたが、
シフトダウンのタイミングも同様に変更してもよく、ま
た、１速から２速等、他の変速段に関する設定があって
もよい。さらに、選択できるモードは、Ｈ，Ｓ，Ｌの３
モードと限られたものではなく、２モードでも、４モー
ド以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態によるホイールローダのブロック
図。
【図２】エンジンの特性曲線図。
【図３】第２実施形態によるホイールローダのブロック
図。
【図４】従来技術による積込作業車両の制御システム
図。
【符号の説明】
１：エンジン、２：トルクコンバータ、３：歯車装置、
４：油圧ポンプ、５：油圧ポンプ、６：ガバナコントロ
ーラ、７：電子制御式ガバナ、８：操作スイッチ、９：
トランスミッション、１０：バケットメイン操作弁、１
１：ブームメイン操作弁、１２：バケット操作パイロッ
ト弁、１３：ブーム操作パイロット弁、１４：バケット
シリンダ、１５：ブームシリンダ、１６：メインアンロ
ード弁、１７：パイロットアンロード弁、１８：パイロ
ットカットオフ弁、１９：カットオフ弁コントローラ、
２０：バケット、２１：ステアリングポンプ、２２：作
業機ポンプ、２３：スイッチングポンプ、２４：ステア
リングハンドル、２５：ステアリング回路、２６：スイ
ッチング弁、２７：ステアリング操作弁、２８：ステア
リングシリンダ、２９：作業機回路、３０：作業機操作
弁、３１：スイッチング回路、３２：カットオフソレノ
イド、３３：カットオフ弁、３４：パイロット弁、３
５：カットオフ回路、３６：作業機レバー、３７：車速
検出器、３８：電子ガバナ、３９：トランスミッション
コントローラ、４０：コントローラ、４１：踏角検出
器、４２：作業機シリンダ、４３：キックダウンスイッ
チ、４５：モードスイッチ、４６：アクセルペダル、４
７：アクセルソレノイド弁、４８：アクセルシリンダ、
４９：容量検出器、５０：容量変更回路、５１：容量ソ
レノイド弁、５２：容量シリンダ、５３：斜板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/04 Ｆ０２Ｄ 29/04 Ｇ Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB01 AB05 AB06 AC04 BA01 BA02 BA05 BB07 CA05 DA03 DA04 DB04 3D041 AA18 AA21 AB07 AC01 AC18 AC30 AD02 AD10 AD31 AD51 AD53 AE03 AE07 AE31 AF01 3G060 AA08 AC08 CA01 GA03 GA18 GA21 3G093 AA10 AA15 BA19 BA32 CA08 CB01 DA05 DB05 DB24 EA03 EA05 EB03 EB06 EC04 FA05 FA08 3G301 HA28 JA02 JA37 KA06 KA10 KB02 KB10 LA01 LC08 MA15 ND03 PF01A PF03A PF07A PF11A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 積込作業車両において、 エンジン(1)の出力特性を複数段階に可変とする出力特
    性変更手段(38,48)と、 自動変速機(9)の変速タイミングを複数段階に可変とす
    る変速タイミング変更手段(39)と、 作業機アクチュエータ(42)に流れる圧油の作業機流量を
    複数段階に可変とする作業機流量変更手段(32,52)と、 これらエンジン(1)の出力特性、自動変速機(9)の変速タ
    イミング、及び作業機流量の設定を互いに組み合わせ、
    複数のモードを設定するモード設定手段(40)と、 このモードを選択する選択手段(45)とを備えたことを特
    徴とする積込作業車両。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の積込作業車両において、 単位時間あたりの作業量を優先するモード(H1,H2)と、
    燃費低減を優先するモード(L1,L2)とを備えたことを特
    徴とする積込作業車両。
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