JP2010144547A

JP2010144547A - Working vehicle

Info

Publication number: JP2010144547A
Application number: JP2008320518A
Authority: JP
Inventors: Isao Konishi; 勲小西; Jun Okada; 純岡田
Original assignee: Caterpillar Japan Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a working vehicle preventing overrun of an HST travel device by a simple structure without depending on a hydraulic system. <P>SOLUTION: This working vehicle includes: the HST travel device 18; an overrun regulation controller 32 provided between an engine controller 28 controlling a fuel injection device and a governor pedal outputting a control signal to the engine controller; an operation sensor for the governor pedal; and a motor speed sensor 36 for an HST motor. Vehicle speed calculated based on output from the motor speed sensor is compared with a predetermined vehicle speed threshold. When the vehicle speed exceeds the vehicle speed threshold, a signal reducing engine speed is output so that the vehicle speed does not exceed the threshold, thereby preventing the overrun. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、作業車両、さらに詳しくは、ＨＳＴ走行装置のオーバラン防止機能を備えた作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle, and more particularly, to a work vehicle having an overrun prevention function of an HST travel device.

例えばホイールローダのような作業車両は、油圧ポンプ・油圧モータを閉回路によって接続した周知のＨＳＴ走行装置を備えている。ＨＳＴ走行装置は、エンジンの回転に合わせてポンプの回転が変動し、これに比例してポンプ、モータの制御信号圧が変化する。結果、エンジン回転が高いときはポンプ容積大かつモータ容積小となり、減速比小、すなわちエンジンブレーキ制動力が小さくなる。逆にエンジン回転が低いときはポンプ容積小かつモータ容積大となり、減速比大すなわちエンジンブレーキ制動力が大きくなる。 For example, a work vehicle such as a wheel loader includes a known HST traveling device in which a hydraulic pump and a hydraulic motor are connected by a closed circuit. In the HST travel device, the rotation of the pump fluctuates in accordance with the rotation of the engine, and the control signal pressures of the pump and motor change in proportion to this. As a result, when the engine speed is high, the pump volume is large and the motor volume is small, so that the reduction ratio is small, that is, the engine brake braking force is small. Conversely, when the engine speed is low, the pump volume is small and the motor volume is large, and the reduction ratio is large, that is, the engine brake braking force is large.

通常ＨＳＴ走行装置を備えた作業車両は比較的狭い現場内を走行して作業を遂行する。しかしながら、作業現場の移動、土砂など荷物を積載しての運搬のような場合には、走行速度を上げるためにガバナペダルを一杯に踏み込みエンジンを高速回転にして比較的長距離を走行する。 Normally, a work vehicle equipped with an HST travel device travels in a relatively narrow field and performs work. However, when moving at a work site or carrying a load such as earth and sand, the governor pedal is fully depressed to increase the running speed, and the engine is rotated at a high speed to travel a relatively long distance.

上記のような比較的長距離の走行において、長い下り勾配を走行するような場合には、作業車両にかかる加速力によってＨＳＴ走行装置のモータ、ポンプ、そしてエンジンは車輪側から駆動され、作業車両にはいわゆるエンジンブレーキ制動力が作用する。この際、ガバナペダルの踏み込みによりエンジン高回転、すなわちＨＳＴポンプ、モータの減速比が小、かつエンジンブレーキの制動力よりも作業車両にかかる加速力が大きいと、特にモータは過剰な高速回転、オーバランになり、焼付き、損傷などの不具合の発生するおそれがある。 When the vehicle travels on a relatively long distance as described above, the motor, pump, and engine of the HST travel device are driven from the wheel side by the acceleration force applied to the work vehicle. A so-called engine brake braking force is applied to. At this time, if the speed of the engine is high due to the depression of the governor pedal, that is, the HST pump, the reduction ratio of the motor is small, and the acceleration force applied to the work vehicle is larger than the braking force of the engine brake, especially the motor is excessively rotated at high speed and overrun. May cause problems such as seizure and seizure.

オーバランを防止する手段として、エンジンの回転速度が予め定めた回転速度を超過すると、モータの容積を油圧システムによって大容量に切換え、それによってモータの回転速度を低下させ、モータの制動トルクを大きくする、技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３２４０１６号公報（図１） As a means to prevent overrun, when the engine speed exceeds a predetermined speed, the volume of the motor is switched to a large capacity by the hydraulic system, thereby reducing the motor speed and increasing the braking torque of the motor. Technology has been developed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-324016 (FIG. 1)

しかしながら、上述したとおりの形態のオーバラン防止手段を備える作業車両には、次のとおりの解決すべき課題がある。 However, the work vehicle including the overrun prevention means in the form as described above has the following problems to be solved.

すなわち、ＨＳＴ走行装置のモータ容積を大容量に油圧システムによって自動的に切換えるには、ソレノイドバルブ、オリフィスなどの機器を多数必要とし、油圧システムが複雑になる。また、モータの容積を制御して車速を抑制するシステムであるので、例えば運転者がエンジンの回転を上げ作業車両の加速を意図するようなガバナペダルの踏み込み操作に対するハンチング（乱調）を回避するために、ソレノイドバルブの電流制御やオリフィスのチューニングなど、制御が複雑になる。 That is, in order to automatically switch the motor volume of the HST traveling device to a large capacity by the hydraulic system, a large number of devices such as solenoid valves and orifices are required, and the hydraulic system becomes complicated. In addition, since the system controls the volume of the motor and suppresses the vehicle speed, for example, in order to avoid hunting (turbulence) for the depression operation of the governor pedal in which the driver intends to increase the rotation of the engine and accelerate the work vehicle. Controls such as solenoid valve current control and orifice tuning become complicated.

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ＨＳＴ走行装置のオーバランを、油圧システムによることなく簡単な構成で防止することができるようにした、作業車両を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and a technical problem thereof is to provide a work vehicle that can prevent overrun of the HST traveling device with a simple configuration without using a hydraulic system. It is.

本発明によれば上記技術的課題を解決する作業車両として、ＨＳＴ走行装置と、ＨＳＴポンプを駆動するエンジンの燃料噴射装置を制御するエンジンコントローラおよびエンジンコントローラに制御信号を出力するガバナペダルの間に設けられたオーバラン規制コントローラと、ＨＳＴモータの出力軸の回転速度を検出するモータ速度センサとを備え、該オーバラン規制コントローラが、エンジンコントローラに出力する制御信号として、モータ速度センサの出力に基づいて演算した車両速度とあらかじめ設定した車速閾値とを比較して、モータ速度センサの出力により演算される車両速度が該車速閾値を越えたときには車両速度が閾値を超えないようにエンジン回転数を低減する信号を出力する、ことを特徴とする作業車両が提供される。 According to the present invention, as a work vehicle that solves the above technical problem, an HST traveling device, an engine controller that controls a fuel injection device of an engine that drives an HST pump, and a governor pedal that outputs a control signal to the engine controller are provided. The overrun restriction controller and a motor speed sensor that detects the rotational speed of the output shaft of the HST motor, and the overrun restriction controller calculates a control signal output to the engine controller based on the output of the motor speed sensor. A signal for reducing the engine speed so that the vehicle speed does not exceed the threshold when the vehicle speed calculated by the output of the motor speed sensor exceeds the vehicle speed threshold by comparing the vehicle speed with a preset vehicle speed threshold. A work vehicle characterized by outputting is provided.

好適には、該車速閾値は、ガバナペダルを一杯に操作してエンジンの回転を最高にしたときにポンプによって駆動されるモータの回転速度に基づいた車両速度である。 Preferably, the vehicle speed threshold is a vehicle speed based on the rotational speed of the motor driven by the pump when the governor pedal is fully operated to maximize the engine speed.

本発明に従って構成された作業車両は、エンジンコントローラとガバナペダルの間にオーバラン規制コントローラを備え、ＨＳＴモータの出力軸の回転速度に基づいてエンジンコントローラに出力する制御信号を制御しオーバラン状態になるのを防止する。すなわちモータ速度センサの出力により演算される車両速度があらかじめ設定した車速閾値を越えたときには車両速度が閾値を超えないようにエンジン回転数を低減させる信号を出力し、モータの最高回転を制限する。したがって、ＨＳＴ走行装置のオーバランを、油圧システムによることなく、簡単な構成で、防止することができるようにした、作業車両を提供することができる。 The work vehicle configured according to the present invention includes an overrun restriction controller between the engine controller and the governor pedal, and controls a control signal output to the engine controller based on the rotation speed of the output shaft of the HST motor to enter an overrun state. To prevent. That is, when the vehicle speed calculated by the output of the motor speed sensor exceeds a preset vehicle speed threshold, a signal for reducing the engine speed is output so that the vehicle speed does not exceed the threshold, thereby limiting the maximum rotation of the motor. Therefore, it is possible to provide a work vehicle that can prevent overrun of the HST traveling device with a simple configuration without using a hydraulic system.

以下、本発明に従って構成された作業車両について、ホイールローダにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, a working vehicle configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings illustrating a preferred embodiment of a wheel loader.

図４を参照して説明する。ホイールローダ２は、バケット４ａを取付けた作業装置４および前車輪６を装備した前車体８と、運転室１０、後車輪１２、エンジン室１４および後述のＨＳＴ走行装置を装備した後車体１６を備えている。前車輪６および後車輪１２はこのＨＳＴ走行装置によって駆動される。 This will be described with reference to FIG. The wheel loader 2 includes a front vehicle body 8 equipped with a working device 4 and a front wheel 6 to which a bucket 4a is attached, and a rear vehicle body 16 equipped with a driver's cab 10, a rear wheel 12, an engine compartment 14, and an HST travel device described later. ing. The front wheel 6 and the rear wheel 12 are driven by this HST travel device.

図１を参照して説明する。ＨＳＴ走行装置１８は、可変容量型のＨＳＴポンプ２０と、前車輪６および後車輪１２に出力を連結したＨＳＴモータ２２を閉ループの油圧回路で接続した周知のものである。 A description will be given with reference to FIG. The HST traveling device 18 is a well-known device in which a variable displacement HST pump 20 and an HST motor 22 having outputs connected to the front wheels 6 and the rear wheels 12 are connected by a closed loop hydraulic circuit.

ホイールローダ２（図４）は、このＨＳＴ走行装置１８と、ＨＳＴポンプ２０を駆動するエンジン２４の燃料噴射装置２６を制御するエンジンコントローラ２８と、エンジンコントローラ２８に制御信号を出力するガバナペダル３０の間に設けられたオーバラン規制コントローラ３２と、ガバナペダル３０の操作量を検出するペダル操作センサ３４と、ＨＳＴモータ２２の出力軸の回転速度を検出するモータ速度センサ３６を備えている。 The wheel loader 2 (FIG. 4) includes an HST traveling device 18, an engine controller 28 that controls the fuel injection device 26 of the engine 24 that drives the HST pump 20, and a governor pedal 30 that outputs a control signal to the engine controller 28. Are provided with an overrun restriction controller 32, a pedal operation sensor 34 for detecting the operation amount of the governor pedal 30, and a motor speed sensor 36 for detecting the rotation speed of the output shaft of the HST motor 22.

ペダル操作センサ３４は、ガバナペダル３０の踏み込み量として、例えばポテンショメータを使用して、踏み込み角度に応じた電気信号を出力する。 The pedal operation sensor 34 outputs an electrical signal corresponding to the depression angle, for example, using a potentiometer as the depression amount of the governor pedal 30.

図１とともに図２を参照して説明する。オーバラン規制コントローラ３２は、エンジンコントローラ２８に出力する制御信号として、モータ速度センサ３６の出力に基づいて演算した車両速度とあらかじめ設定した車速閾値とを比較して、モータ速度センサ３６の出力により演算される車両速度が車速閾値を越えたときには、ガバナペダル３０の操作量に関係なく、車両速度が閾値を超えないようにエンジン回転数を低減させる制御信号を出力する。 2 will be described with reference to FIG. The overrun control controller 32 compares the vehicle speed calculated based on the output of the motor speed sensor 36 with a preset vehicle speed threshold as a control signal output to the engine controller 28, and is calculated by the output of the motor speed sensor 36. When the vehicle speed exceeds the vehicle speed threshold, a control signal for reducing the engine speed is output so that the vehicle speed does not exceed the threshold regardless of the operation amount of the governor pedal 30.

図３を参照して、オーバラン規制コントローラ３２の制御手順について説明する。 A control procedure of the overrun restriction controller 32 will be described with reference to FIG.

ステップＳ１において、モータ速度センサ３６の出力に基づいた車両速度Ｖ２およびあらかじめ設定したモータ２２の速度を制限する車速閾値Ｖ１を演算し、ステップＳ２に進む。 In step S1, a vehicle speed V2 based on the output of the motor speed sensor 36 and a vehicle speed threshold value V1 for limiting the speed of the motor 22 set in advance are calculated, and the process proceeds to step S2.

ステップＳ２において、車両速度Ｖ２と車速閾値Ｖ１を比較して、Ｖ１≦Ｖ２のときはステップＳ３に進み、Ｖ２＜Ｖ１のときにはステップＳ１に戻る。 In step S2, the vehicle speed V2 and the vehicle speed threshold value V1 are compared. When V1 ≦ V2, the process proceeds to step S3, and when V2 <V1, the process returns to step S1.

ステップＳ３において、エンジンコントローラ２８への制御信号として、車両速度Ｖ２が閾値Ｖ１を超えないようにエンジン回転数を低減させる信号を出力し、エンジン回転およびポンプ、モータの減速比が低減され、ステップＳ１に戻る。 In step S3, a signal for reducing the engine speed is output as a control signal to the engine controller 28 so that the vehicle speed V2 does not exceed the threshold value V1, and the engine speed, the reduction ratio of the pump and motor are reduced, and step S1. Return to.

車速閾値Ｖ１は、ガバナペダル３０を一杯に踏み込み操作しエンジン２４の回転を最高にしたときに、ポンプ２０によって駆動されるモータ２２の回転速度に基づいた車両速度に設定するとよい。 The vehicle speed threshold V1 may be set to a vehicle speed based on the rotation speed of the motor 22 driven by the pump 20 when the governor pedal 30 is fully depressed to maximize the rotation of the engine 24.

なお、作業車両２が、例えば長い下り勾配を走行することが多いなど、作業車両２にかかる加速力によってモータ２２が駆動されオーバランになる頻度が多いと想定される場合には、車速閾値Ｖ１を上記の値よりも小さく設定するとよい。また、オーバランになる頻度が比較的少ない場合には、モータ２２に許容される回転速度の範囲で車速閾値Ｖ１を上記の値よりも大きく設定してもよい。 When it is assumed that the motor 22 is frequently driven and overrun by the acceleration force applied to the work vehicle 2, for example, the work vehicle 2 often travels on a long downward slope, the vehicle speed threshold V1 is set. It may be set smaller than the above value. When the frequency of overrun is relatively low, the vehicle speed threshold value V1 may be set larger than the above value within the range of the rotational speed allowed for the motor 22.

上述したとおりの作業車両の作用効果について説明する。 The effects of the work vehicle as described above will be described.

作業車両２は、エンジンコントローラ２８とガバナペダル３０の間にオーバラン規制コントローラ３２を備え、ＨＳＴモータ２２の出力軸の回転速度に基づいてエンジンコントローラ２８に出力する制御信号を制御しオーバラン状態になるのを防止する。すなわち、モータ速度センサ３６の出力により演算される車両速度Ｖ２があらかじめ設定した車速閾値Ｖ１を越えたときには車両速度が閾値を超えないようにエンジン回転数を低減させる信号を出力し、モータ２２の最高回転を制限する。したがって、ＨＳＴ走行装置１８のオーバランを、油圧システムによることなく、簡単な構成で防止することができるようにした作業車両を提供することができる。 The work vehicle 2 includes an overrun restriction controller 32 between the engine controller 28 and the governor pedal 30, and controls a control signal output to the engine controller 28 based on the rotation speed of the output shaft of the HST motor 22 to enter an overrun state. To prevent. That is, when the vehicle speed V2 calculated by the output of the motor speed sensor 36 exceeds a preset vehicle speed threshold value V1, a signal for reducing the engine speed is output so that the vehicle speed does not exceed the threshold value. Limit rotation. Therefore, it is possible to provide a work vehicle that can prevent overrun of the HST traveling device 18 with a simple configuration without using a hydraulic system.

特に、作業車両２を、作業現場の移動、土砂などの運搬において比較的長距離走行させる場合に、運転者がガバナペダル３０を踏み込みエンジン２４の回転速度を上げた状態で長い下り勾配を走行しても、ＨＳＴ走行装置１８のモータ２２、ポンプ２０、そしてエンジン２４が、ガバナペダル３０の踏み込み以上の過剰な高速度回転（オーバラン）になるのを防止することができ、モータ２２、ポンプ２０などの過剰な高速回転による焼付き、損傷などを防止することができる。 In particular, when the work vehicle 2 is moved for a relatively long distance in the movement of the work site, transportation of earth and sand, etc., the driver depresses the governor pedal 30 and travels on a long downward slope with the rotational speed of the engine 24 increased. However, it is possible to prevent the motor 22, the pump 20, and the engine 24 of the HST traveling device 18 from becoming excessively high-speed rotation (overrun) more than the depression of the governor pedal 30. It is possible to prevent seizure and damage caused by high-speed rotation.

また、車速閾値Ｖ１を、ガバナペダル３０を一杯に操作してエンジン２４の回転を最高にしたときにポンプ２０によって駆動されるモータ２２の回転速度に基づいた車両速度とすれば、長い下り勾配でない通常の作業においてガバナペダル３０を一杯に操作しても走行速度には実質上影響がないので、能率のよい走行作業を行うことができる。 Further, if the vehicle speed threshold V1 is set to a vehicle speed based on the rotational speed of the motor 22 driven by the pump 20 when the governor pedal 30 is fully operated to maximize the rotation of the engine 24, the vehicle speed threshold V1 is not a long downward slope. Even if the governor pedal 30 is fully operated in this work, the running speed is substantially unaffected, so that an efficient running work can be performed.

本発明に従って構成された作業車両の構成説明図。The structure explanatory view of the work vehicle constituted according to the present invention. ガバナペダルの操作量とエンジンコントローラへの制御信号の関係を示した図。The figure which showed the relationship between the operation amount of a governor pedal, and the control signal to an engine controller. オーバラン規制コントローラの制御手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the control procedure of an overrun control controller. 作業車両の代表例であるホイールローダの側面図。The side view of the wheel loader which is a typical example of a work vehicle.

符号の説明Explanation of symbols

２：ホイールローダ（作業車両）
１８：ＨＳＴ走行装置
２０：ＨＳＴポンプ
２４：エンジン
２６：燃料噴射装置
２８：エンジンコントローラ
３０：ガバナペダル
３２：オーバラン規制コントローラ
３４：ペダル操作センサ
３６：モータ速度センサ 2: Wheel loader (work vehicle)
18: HST traveling device 20: HST pump 24: engine 26: fuel injection device 28: engine controller 30: governor pedal 32: overrun restriction controller 34: pedal operation sensor 36: motor speed sensor

Claims

ＨＳＴ走行装置と、
ＨＳＴポンプを駆動するエンジンの燃料噴射装置を制御するエンジンコントローラおよびエンジンコントローラに制御信号を出力するガバナペダルの間に設けられたオーバラン規制コントローラと、
ＨＳＴモータの出力軸の回転速度を検出するモータ速度センサと、を備え、
該オーバラン規制コントローラが、
エンジンコントローラに出力する制御信号として、モータ速度センサの出力に基づいて演算した車両速度とあらかじめ設定した車速閾値とを比較して、
モータ速度センサの出力により演算される車両速度が該車速閾値を越えたときには車両速度が閾値を超えないようにエンジン回転数を低減する信号を出力する、
ことを特徴とする作業車両。 An HST traveling device;
An engine controller that controls a fuel injection device of an engine that drives the HST pump, and an overrun restriction controller that is provided between a governor pedal that outputs a control signal to the engine controller;
A motor speed sensor for detecting the rotational speed of the output shaft of the HST motor,
The overrun regulation controller
As a control signal to be output to the engine controller, the vehicle speed calculated based on the output of the motor speed sensor is compared with a preset vehicle speed threshold,
When the vehicle speed calculated by the output of the motor speed sensor exceeds the vehicle speed threshold value, a signal for reducing the engine speed is output so that the vehicle speed does not exceed the threshold value.
A working vehicle characterized by that.

該車速閾値が、
ガバナペダルを一杯に操作してエンジンの回転を最高にしたときにポンプによって駆動されるモータの回転速度に基づいた車両速度である、
ことを特徴とする請求項１記載の作業車両。 The vehicle speed threshold is
Vehicle speed based on the rotational speed of the motor driven by the pump when the governor pedal is fully operated to maximize engine rotation.
The work vehicle according to claim 1.