JP4203941B2 - 油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法に係り、特に、走行しながら作業する油圧駆動車に適する油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータあるいは固定容量形油圧モータとを閉回路で構成したものが一般的に用いられている。
特にタイヤ式の油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを用いて、操作性、走行性等を向上している。このようなタイヤ式の油圧駆動車では停止時あるいは走行方向変換時にショックおよびキャビテーションを防止するため、安全弁を装着するとともに、閉回路にチャージ圧を供給することが一般的に行なわれている。
【０００３】
近年、作業車等においては走行中に前進から後進あるいは後進から前進に直接操作レバーで切換えられる前後進切換制御装置が用いられるようになった。この前後進切換制御装置として本出願人は特開平１１−１８２６７４号公報を提案している。
同公報によれば、例えば油圧駆動車は前進するときに可変容量形油圧ポンプの吐出油が方向制御弁の前進位置を介して、第１主回路から可変容量形油圧モータの一方のポートに供給され、油圧モータの他方のポートからの吐出油は第２主回路から方向制御弁の前進位置を介して、タンクに戻されることにより油圧モータが前進駆動される。
方向制御弁は中立位置を有する３位置切換弁であり、方向制御弁とタンクの間には方向制御弁からの戻り油を絞り、戻り油に背圧を作用させる背圧弁が介設されている。方向制御弁はコントローラの指令により作動する方向切換電磁弁からのパイロット圧油を受けて切換り、可変容量形油圧ポンプの圧油を可変容量形油圧モータに送り油圧駆動車を走行させている。
【０００４】
前後進切換制御装置は、車速を検出する車速センサと、車速信号を入力してコントローラが切換指令を入力してから切換制御信号を出力するまでを、車速に応じて所定時間だけ遅延させるタイマーと、コントローラからのモータ背圧補正指令を入力して、背圧弁を制御する制御油圧を低下させて背圧を上昇させるように補正する背圧補正制御弁と、コントローラからのモータ容積補正指令を入力して、モータ吐出容積制御弁を制御するモータ容積制御油圧を上昇させて、モータの吐出容積が最大になるのを任意の吐出容積に減少するように補正する電磁式減圧弁とを有している。
上記においてコントローラは、所定時間だけ中立位置を保持した後、中立位置から前進あるいは後進に切換える切換制御信号を方向切換電磁弁に出力している。
【０００５】
この前後進切換制御装置では、ポンプ容積制御弁が電磁式減圧弁からポンプ容積制御圧を受けてポンプ吐出容積を増加しているため、減速時に油圧モータに増加した油圧ポンプの吐出油が補充されてキャビテーションが確実に防止される。減速されて所定速度以下になると、油圧モータの回転速度が遅くなり必要とする補充量が少なくなるため、背圧弁が戻されてタンクへの戻り油の背圧を減少させて背圧ロスを低減し、また油圧モータの吐出容積を増加させて減速することにより、中立から前進あるいは中立から後進にスムーズに切換えられると切換ショックが減少する。
これにより前後進切換制御装置は、従来の構成に上記構成を簡単に付加するだけで、走行中の前後進切換えを変速ショックなく、スムーズに行なえるとともに、減速時以外には背圧を最小として走行効率の向上を図り、減速時には油圧モータのキャビテーションを確実に防止できることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の前後進切換制御装置では、前後進の切換はコントローラからの指令により方向切換電磁弁を切換えてパイロット圧を生じさせ、このパイロット圧で方向制御弁を切換えて油圧ポンプの圧油を油圧モータの前進ポートあるいは後進ポートに供給して行なっている。同時に方向切換電磁弁からパイロット圧がポンプ容積制御弁に供給され、ポンプ容積制御弁を切換えて油圧ポンプの吐出容積を増減している。
また、ポンプ容積制御弁が電磁式減圧弁からポンプ容積制御圧を受けてポンプ吐出容積を増加してキャビテーションを防止している。切換ショックは、車速センサで検出された車速が所定速度以下になったときに切換えて変速ショックを防止している。
このように前後進切換制御装置は、前後進の切換え、キャビテーションの防止および変速ショックの防止に方向制御弁、方向切換電磁弁、ポンプ容積制御弁、電磁式減圧弁、背圧弁、背圧補正制御弁および車速センサ等を用いて行なっているため、制御機器が増し、装置の構成及び制御が複雑になるとともにコストアップになっている。
【０００７】
油圧駆動車では、走行中に前後進切換操作がゆっくり行なわれたときに前後進の切換がゆっくり行なわれ、また、迅速に前後進切換操作が行なわれたときには従来と同様にショックがなく停止するとともに発進し、かつ油圧機器が破損することなく可能な限り迅速に切換ることが望まれている。
また作業車では走行中に作業装置を作動させながら前後進切換操作が行なわれることが多々あり、このときにはエンジンを高速で回転させて作業用油圧ポンプの吐出量を多くして作業装置を効率良く迅速に作動させ、かつエンジンが高速で回転していても前後進の切換ショックがなく、フィーリング良く変速できる作業性、走行性の良い油圧駆動車が望まれている。
【０００８】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法に係り、特に、簡単な構成で切換ショックおよびキャビテーションがなく、また作業装置が搭載された油圧駆動車においてエンジンを高速で回転させたときでもフィーリング良く前後進の切換操作ができる油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る油圧駆動車の前後進切換制御装置の発明では、油圧駆動車の前後進切換制御装置であって、エンジンにより駆動され、圧油を両方向に吐出して走行駆動装置の油圧モータに供給する可変容量形油圧ポンプと、可変容量形油圧ポンプの吐出容積を可変にするとともに、両方向に吐出させる電磁式ポンプ用傾転角制御機構と、油圧駆動車を前進および後進に走行させる信号を出力する電気式操作手段と、電気式操作手段が前進位置から中立位置を経て後進位置に、あるいは後進位置から中立位置を経て前進位置に切換える前後進信号を出力し、かつ前進位置から後進位置に、または後進位置から前進位置に切換えられる時間が所定時間以下のときに、前進位置から中立位置および後進位置から中立位置への戻り時間を遅延させる第１モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力すると共に、エンジン回転速度が中位の所定回転速度よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて第１モジュレート信号の戻り時間を長くする制御手段を備えた構成としている。
【００１０】
この場合において、中立位置から前進位置および中立位置から後進位置へ往く時間を遅延させる第２モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力する制御手段を備えると良い。
【００１１】
本発明に係る油圧駆動車の前後進切換制御方法の発明では、油圧駆動車の前後進切換制御方法であって、電気式操作手段が前進位置から中立位置を経て後進位置に、あるいは後進位置から中立位置を経て前進位置に切換えられ、かつ切換えられる時間が所定時間以下であるとき、前進位置から中立位置および後進位置から中立位置への戻り時間を遅延させる第１モジュレート信号を制御手段から電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力すると共に、エンジン回転速度が中位の所定回転速度よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて第１モジュレート信号の戻り時間を長くして、走行駆動装置の油圧モータに圧油を供給する可変容量形油圧ポンプの吐出量を制御してなるようにしている。
【００１２】
この場合において、中立位置から前進位置および中立位置から後進位置へ往く時間を遅延させる第２モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力してなると良い。
【００１３】
上記構成によれば、油圧駆動車は電気式操作手段が前進方向あるいは後進方向に操作されると、その操作信号が制御手段に出力されている。制御手段は受けた操作信号に応じて電磁式ポンプ用傾転角制御機構をストロークさせ、可変容量形油圧ポンプから可変容量形油圧モータに圧油を供給し、油圧駆動車を前進方向あるいは後進方向に走行させている。
例えば電気式操作手段が前進位置に操作されると、油圧駆動車は電気式操作手段の操作に従って可変容量形油圧ポンプが前進側に圧油を吐出して前進方向に走行する。進行方向を変更したいときには、電気式操作手段が前後進操作され、電気式操作手段は前進位置から後進位置に切換られる。これにより油圧駆動車は前進走行が減速された後に停止し、更に後進方向に加速されて進行方向が変更される。
【００１４】
このとき制御手段は電気式操作手段から前後進信号を受け、その前後進信号が前進位置から後進位置に、または後進位置から前進位置に切換わる時間が所定時間以下のときに、前進位置から中立位置および後進位置から中立位置への戻り時間を遅延させる第１モジュレート信号を、エンジン回転速度が中位の所定回転速度よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて戻り時間が長くなるように電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力する。
これにより電気式操作手段が迅速に前後進操作されても、制御手段は遅延した第１モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力するため可変容量形油圧ポンプの吐出油量がゆっくり減量され、油圧駆動車は漸次減速されて停止する。前後進切換制御装置は制御手段のモジュレート信号により減速が制御されるため、簡単な構成で前後進の切換ショックを少なくすることができる。また、油圧駆動車は前後進の切換操作速度に合わせてモジュレート信号を適宜選択することができるとともに、前後進の切換がオペレータの操作に応じて行なえる。また、油圧駆動車は減速がゆっくりして行なわれるためキャビテーションの発生を防止することができる。
【００１５】
制御手段はエンジンの回転速度を受け、回転速度が中位の所定回転速度よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて第１モジュレート信号の戻り時間を長くしているため油圧駆動車の減速ショックがなくなるとともに、可変容量形油圧モータへの圧油の供給が十分となりキャビテーションの発生を防止できる。
制御手段は電磁式ポンプ用傾転角制御機構に中立位置から前進位置および中立位置から後進位置への往く時間を遅延させる第２モジュレート信号を出力するため、可変容量形油圧ポンプの吐出油量が信号に従い増量し、油圧駆動車は漸次加速されて一定速度になる。これにより前後進切換制御装置は、制御手段のモジュレート信号により加速が制御されるため、簡単な構成で前後進の切換ショックを少なくし、所定の加速を得ることができる。
【００１６】
制御手段はエンジン回転速度が前記中位の所定回転速度以下のときには、エンジン回転速度が低いほど長い戻り時間の第３モジュレート信号を出力しているため、エンジン回転速度が低くなり可変容積形油圧ポンプの吐出量が少なくなっても、第３モジュレート信号を長くし圧油の供給時間も長くしているのでキャビテーションの発生を防止することができる。
【００１７】
上記の前後進切換制御方法により、戻り時間あるいは戻り時間と往く時間を制御手段のモジュレート信号を適宜遅延させているため、走行中に前後進切換操作がゆっくり行なわれたときに前後進の切換がゆっくり行なわれ、また、迅速に前後進切換操作が行なわれたときには可能な限り迅速に停止するとともに発進してフィーリングが向上し、かつ切換ショックがなくなり油圧機器の破損を防止することができる。
また、油圧駆動車の減速および加速は制御手段から出力されるモジュレート信号で電磁式ポンプ用傾転角制御機構を制御しているため、簡単な構成で停止時と加速時の切換部の衝撃を少なくすることができる。油圧駆動車の前後進切換制御方法は、エンジンを高速で回転させ、かつ走行中に電気式操作手段で迅速に前後進切換操作を行っても制御手段からのモジュレート信号により遅延時間を設けているため油圧駆動車は所定時間以上で前後進の切換が行なわれる。
【００１８】
このため作業装置が搭載された油圧駆動車においては、エンジンを高速で回転させて作業用油圧ポンプの吐出量を多くして作業装置を効率良く迅速に作動させて作業性を良くしていても、エンジンの回転速度を低下することなく電気式操作手段の操作のみで前後進の切換が容易に行え、作業性が向上するとともに、操作性も良くなる。
このように作業車では、エンジンを高回転で前後進の切換が容易に行なえるため操作性が向上するとともに、アクセル操作を行なうことなく電気式操作手段の操作のみでアクセル操作のフィーリングが得られ良好な操作感覚が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、実施例である油圧駆動車の前後進切換制御装置およびその制御方法について図１から図８を用いて説明する。図１は油圧駆動車の前後進切換制御装置の回路図、図２は前後進の切換時間と制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の一例を示す図、図３は制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の他の例を示す図、図４は前後進切換制御装置のブロック図、図５はエンジン回転速度と電気レバーの切換時間およびエンジン回転速度と電磁比例弁の出力の関係を説明する図、図６は制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の他の例を示す図、図７はエンジン回転速度と制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の関係を説明する図、図８は油圧駆動車の前後進切換制御方法のフローチャート図である。
【００２０】
図１において、油圧駆動装置２はエンジン３により駆動される両方向の可変容積形油圧ポンプ４（以下、可変ポンプ４という）が可変容積形油圧モータ５（以下、可変モータ５という）に配管６，７で接続され、閉回路を構成している。
可変ポンプ４はポンプ用傾転角制御機構９に接続されており、可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆の両方向に傾転し、例えば圧油を前進用として配管６に、または後進用として配管７に吐出している。以下の例では配管６，７は前進用配管６と後進用配管７にするとともに、前進にｆ、後進にｂを付与して区別する。
【００２１】
油圧駆動車の前後進切換制御装置１は、主に、電磁式ポンプ用傾転角制御機構９、制御部１２、電気式操作手段２０（以下、電気レバー２０という）、エンジン回転速度センサ２１により構成されている。
電磁式ポンプ用傾転角制御機構９（以下、ポンプ用傾転角制御機構９という）はポンプ用傾転角シリンダ１０（以下、ポンプ用シリンダ１０という）とポンプ用前後進切換弁１１とにより形成されており、ポンプ用前後進切換弁１１は前進用電磁比例弁１１ｆと後進用電磁比例弁１１ｂが設けられている。
前進用電磁比例弁１１ｆおよび後進用電磁比例弁１１ｂはエンジン３により駆動される固定容積形ポンプ１３（以下、固定ポンプ１３という）にパイロット配管１４で接続されている。
【００２２】
固定ポンプ１３はパイロット圧およびチャージ圧用の圧油をそれぞれの箇所に供給している。前進用電磁比例弁１１ｆはシリンダ用配管１５ｆを経てポンプ用シリンダ１０の前進用圧力室１０ｆに、また後進用電磁比例弁１１ｂはシリンダ用配管１５ｂを経てポンプ用シリンダ１０の後進用圧力室１０ｂに、パイロット圧を供給して図示しない斜板を前進方向あるいは後進方向に傾転している。これにより可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆の両方向に傾転して圧油を前進用配管６または後進用配管７に吐出している。
前進用電磁比例弁１１ｆおよび後進用電磁比例弁１１ｂは制御部１２に接続されており、制御部１２からの前進指令あるいは後進指令をそれぞれが受けて切換り、固定ポンプ１３からのパイロット圧を減圧してポンプ用シリンダ１０に供給している。
【００２３】
制御部１２は、前進用電磁比例弁１１ｆ、後進用電磁比例弁１１ｂ、電気レバー２０、エンジン回転速度センサ２１およびモータ用電磁比例弁３１に接続されている。制御部１２は、電気レバー２０の前進信号あるいは後進信号を受けて、前進信号のときは前進用電磁比例弁１１ｆに前進用制御信号Ｐｆを、後進信号のときは後進用電磁比例弁１１ｆに後進用制御信号Ｐｂを出力している。
また制御部１２は、電気レバー２０が前進位置Ｆから中立位置Ｎを経て後進位置Ｂに、あるいは後進位置Ｂから中立位置Ｎを経て前進位置Ｆに切換えられたとき、前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂに前後進用制御信号Ｐｑを出力している。
【００２４】
この前後進用制御信号Ｐｑは、電気レバー２０が前進位置Ｆから中立位置Ｎを経て後進位置Ｂに、または後進位置Ｂから中立位置Ｎを経て前進位置Ｆに切換えられる時間ｔが所定時間ｔｓ以下のときに、図２に示す前進用電磁比例弁１１ｆまたは後進用電磁比例弁１１ｂの前進位置Ｆから中立位置Ｎまたは後進位置Ｂから中立位置Ｎに戻る戻り時間を遅延させるような所定の戻り時間Ｔａを有する第１モジュレート信号Ｐｍａとして制御部１２から前進用電磁比例弁１１ｆまたは後進用電磁比例弁１１ｂに出力されている。前進用電磁比例弁１１ｆおよび後進用電磁比例弁１１ｂは第１モジュレート信号Ｐｍａに従って固定ポンプ１３からのパイロット圧を減じてポンプ用シリンダ１０に出力する。
この第１モジュレート信号Ｐｍａは、図３（ａ）に示す一次遅れタイプ、（ｂ）の線形出力タイプ、（ｃ）の二次補間タイプ（Ｓ字タイプ）のいずれを用いることができる。また、後に説明するように、第１モジュレート信号Ｐｍａは電気レバー２０の切換時間ｔ、エンジン回転速度に応じて二点鎖線で示すように設定することができる。
【００２５】
例えば、図２に示すように電気レバー２０が前進位置Ｆから後進位置Ｂに切換られたときに、制御部１２は電気レバー２０の切換時間ｔを判断し、その切換時間ｔが所定時間ｔｓ以下のときには第１モジュレート信号Ｐｍａを前進用電磁比例弁１１ｆに出力する。前進用電磁比例弁１１ｆは第１モジュレート信号Ｐｍａに従って、固定ポンプ１３からのパイロット圧をタンク１６に戻しながら漸次減圧してポンプ用シリンダ１０に供給している。
ポンプ用シリンダ１０は、漸次減圧された圧油を受けながらばね１７のばね力に従ってピストン１０ｃを中立位置に戻して行き斜板の傾転角を減じ、可変ポンプ４の吐出容積ｑｖを減じて行く。これに伴って油圧駆動車は制御部１２からの第１モジュレート信号Ｐｍａに従って減速して停止する。ポンプ用シリンダ１０は、前進用圧力室１０ｆに漸次減圧された圧油を、また後進用圧力室１０ｂでばね１７のばね力を受けてストロークするため振動することがなくなり、可変ポンプ４は安定した圧油を吐出することができる。
【００２６】
次に、中立位置Ｎから後進位置Ｂに切換るときにも、制御部１２は図２に示すように所定の往く時間Ｔｇを有する第２モジュレート信号Ｐｍｇを後進用電磁比例弁１１ｂに出力する。後進用電磁比例弁１１ｂは、第２モジュレート信号Ｐｍｇに従って固定ポンプ１３からのパイロット圧を漸次増圧しながらポンプ用シリンダ１０に供給する。
ポンプ用シリンダ１０はばね１７に抗してストロークして斜板の傾動角を揺動して可変ポンプ４の吐出容積ｑｖを増加する。これに伴って、油圧駆動車は制御部１２からの第２モジュレート信号Ｐｍｇに従って往く時間Ｔｇの間に加速している。この制御は、電気レバー２０が後進位置Ｂから前進位置Ｆに切換られた場合も同様である。
この制御部１２はコントローラにより形成されているが、ＣＰＵあるいはコンピュータで形成し制御手段としても良い。
【００２７】
固定ポンプ１３は、所定圧力に設定されたパイロット圧を前進用電磁比例弁１１ｆ、後進用電磁比例弁１１ｂおよびモータ用電磁比例弁３１に出力している。固定ポンプ１３は、チャージ用配管１８ｆにより前進用配管６に、またチャージ用配管１８ｂにより後進用配管７に接続してチャージ圧を供給し、キャビテーションの発生を防止している。チャージ用配管１８ｆ、１８ｂには、安全弁付逆止め弁１９ｆ、１９ｂがそれぞれ配設されている。
電気レバー２０は、中立位置Ｎから前進位置Ｆに操作されたとき前進信号を、また中立位置Ｎから後進位置Ｂに操作されたとき後進信号を、更に前進位置Ｆから後進位置Ｂあるいは後進位置Ｂから前進位置Ｆに操作されたとき前後進信号を電気信号として制御部１２に出力している。電気式操作手段２０は、電気式操作レバーでも良く、操作スイッチでも良い。
エンジン回転速度センサ２１はエンジン３に付設されており、エンジン３の回転速度を検出しエンジン回転速度信号Ｅｖとして制御部１２に出力している。
【００２８】
可変モータ５にはモータ用傾転角制御機構２２が配設されており、可変モータ５の斜板がモータ用傾転角制御機構２２により傾転し、可変モータ５の容積ｑｖ（ｃｃ／ｒｅｖ）を可変としている。
モータ用傾転角制御機構２２はモータ用傾転角シリンダ２４（以下、モータ用シリンダ２４という）とモータ用サーボ弁２５とモータ用電磁比例弁３１により形成されている。モータ用傾転角制御機構２２は、モータ用サーボ弁２５がモータ用電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐを受けて作動し、モータ用シリンダ２４を縮小したときに斜板を最大傾転角Θｍａｘにして最大容積ｑｖｍａｘに、また伸長したときに斜板を最小傾転角Θｍｉｎにして最小容積ｑｖｍｉｎにしている。
【００２９】
モータ用シリンダ２４のボトム室２４ａはモータ用サーボ弁２５に接続されており、またロッド室２４ｂは前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６および後進用配管７に接続している。モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａおよびロッド室２４ｂに圧油を受けたとき面積差により伸長して斜板を最小傾転角Θｍｉｎ方向に揺動して容積ｑｖを少なくしている。
また、モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａがモータ用サーボ弁２５を介してタンク１６に接続しているときには、最縮小になり斜板を最大傾転角Θｍａｘに揺動し最大容積ｑｖｍａｘにしている。
【００３０】
モータ用シリンダ２４は、シリンダロッド２４ｃがばね３０を介してモータ用サーボ弁２５に連結している。シリンダロッド２４ｃは移動に伴ってばね３０を経てモータ用サーボ弁２５の図示しないスプールを移動し、ボトム室２４ａの圧力とヘッド室２４ｂによるシリンダロッド２４ｃに作用する力が均等になったときに停止し、モータ用サーボ弁２５を経た圧油の供給を遮断している。
これによりモータ用シリンダ２４はシリンダロッド２４ｃがバランスした位置で保たれて斜板の傾転角を一定にして置き、可変モータ５を所定の回転速度に維持して回転を続けさせる。
【００３１】
モータ用サーボ弁２５は、一面側が前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６と後進用配管７、およびタンク１６に接続されており、作動時には前進用配管６と後進用配管７との高い方の配管から圧油を受けている。
また他面側がモータ用シリンダ２４のボトム室２４ａに接続されており、前後進シャトル弁２７からの圧油をボトム室２４ａに供給してモータ用シリンダ２４を伸長している。
モータ用サーボ弁２５は、一端部にばね３０およびパイロット圧としてボトム室２４ａに供給する圧油を、また他端部にはモータ用電磁比例弁３１、前後進シャトル弁２７およびポンプ用前後進切換弁１１を介して固定ポンプ１３に接続されパイロット圧として減圧された圧油を受けている。
【００３２】
モータ用サーボ弁２５はモータ用電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐにより作動し、高い制御圧Ｐｐを受けたときにはＭ位置に切り替わり、前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油をボトム室２４ａに供給し、シリンダロッド２４ｃを伸長している。シリンダロッド２４ｃはその伸長に伴い、前記のごとくバランスした位置で停止しモータ用サーボ弁２５からボトム室２４ａへの圧油の供給を遮断している。
前後進シャトル弁２７は、一面側で前進用配管６、後進用配管７、シリンダ用配管１５ｆからの前進用分岐配管３３ｆおよびシリンダ用配管１５ｂからの後進用分岐配管３３ｂに接続している。また他面側ではモータ用シリンダ２４のヘッド室２４ｂと、モータ用電磁比例弁３１を介してモータ用サーボ弁２５に接続している。
【００３３】
前後進シャトル弁２７は、その一端部が前進用分岐配管３３ｆからの圧油を受けてＮｆ位置に切り替わり、前進用ポート１３ｆからモータ用電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。また前後進シャトル弁２７は、前進用配管６の圧油をヘッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
同様に前後進シャトル弁２７は他端部に後進用分岐配管３３ｂからの圧油を受けてＮｂ位置に切り替わり、後進用ポート１３Ｂからモータ用電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。
また前後進シャトル弁２７は、後進用配管７の圧油をヘッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
【００３４】
モータ用電磁比例弁３１は、一面側が前後進シャトル弁２７に、他面側がモータ用サーボ弁２５およびタンク１６に接続している。モータ用電磁比例弁３１は制御部１２からの制御信号Ｐに応じて作動し、前後進シャトル弁２７を経た固定ポンプ１３のパイロット圧Ｐｍａｘを減圧し制御圧Ｐｐとしてモータ用サーボ弁２５に供給している。
モータ用電磁比例弁３１は制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に供給して切り替え、前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油を前後進シャトル弁２７からモータ用サーボ弁２５を経てボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を伸長している。これによりモータ用サーボ弁２５は制御部１２の制御信号Ｐに応じてモータ用電磁比例弁３１から出された制御圧Ｐｐにより作動し、可変モータ５の回転速度を制御している。
制御部１２はモータ用電磁比例弁３１に接続されている。制御部１２は、ポテンショメータ３４の操作量に応じた信号を受けてモータ用電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じて可変モータ５の容積を制御している。
【００３５】
図４は上記構成における油圧駆動車の前後進切換制御装置１のブロック図である。図４において、制御部１２にはエンジン３に付設されたエンジン回転速度センサ２１からエンジン回転速度信号Ｅｖが送信されている。また制御部１２には電気レバー２０から前進、後進および前後進の操作に応じた操作信号が送信されている。
制御部１２は電気レバー２０の操作に応じて前進用制御信号Ｐｆ、後進用制御信号Ｐｂ、あるいは前後進用制御信号Ｐｑのいずれかをポンプ用傾転角制御機構９の前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂに出力している。
【００３６】
前進用電磁比例弁１１ｆおよび後進用電磁比例弁１１ｂは制御信号Ｐ（モジュレート信号Ｐｍ）の指令に応じて固定ポンプ１３のパイロット圧を減じてポンプ用シリンダ１０に供給し、ポンプ用シリンダ１０をストロークさせる。ポンプ用シリンダ１０は操作方向に応じて斜板を揺動し、可変ポンプ４から圧油を前進用配管６または後進用配管７に吐出させている。
また制御部１２は、ポテンショメータ３４の操作量に応じた信号を受けてモータ用電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、可変モータ５のモータ傾転角制御機構２２を制御して操作量に応じた容積とし、油圧駆動車を走行させている。
【００３７】
例えば、走行中に油圧駆動車の進行方向を変更したいときには電気レバー２０が操作され、その切換信号が制御部１２に出力される。制御部１２は、切換信号を受けて判断し前後進用制御信号Ｐｑを前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂに出力し、油圧駆動車の進行方向を前進から後進、あるいは後進から前進に切換えている。
このとき電気レバー２０を切換える時間ｔが所定時間ｔｓ以下で、かつエンジン３の回転速度がそのまま保持されているか、または高回転から低回転に減速されたときに、前後進用制御信号Ｐｑは、前進位置Ｆから中立位置Ｎまたは後進位置Ｂから中立位置Ｎに戻る時間Ｔａの間に図２に示す第１モジュレート信号Ｐｍａとして制御部１２からそれぞれ前進用電磁比例弁１１ｆまたは後進用電磁比例弁１１ｂに出力されている。
【００３８】
更に中立位置Ｎから後進位置Ｂまたは中立位置Ｎから前進位置Ｆに往く時間Ｔｇの間は、前記のごとく制御部１２から第２モジュレート信号Ｐｍｇがそれぞれ後進用電磁比例弁１１ｂまたは前進用電磁比例弁１１ｆに出力されている。
このように、減速速度と加速速度は制御部１２から出力される制御信号のモジュレート信号Ｐにより制御されるため、図２に示す減速時と加速時の切換部Ｖｃは、第１モジュレート信号Ｐｍａと第２モジュレート信号Ｐｍｇとを適宜に選択することにより衝撃なく前後進方向を変えることができる。
【００３９】
図５（ａ）はエンジン回転速度と電気レバー２０の前記所定の切換時間ｔｓ（前後進切換の制御を行う判定のための閾値）との関係を、また、図５（ｂ）はエンジン回転速度と電磁比例弁の出力（前進又は後進時の出力値であり、中立位置Ｎへの戻り制御時の減速初期値、又は前後進切換後の往き制御時の加速最終値である）との関係を説明する図である。図５（ｂ）に示すように、前進用電磁比例弁１１ｆおよび後進用電磁比例弁１１ｂの圧力ＭＰａ（戻り時間Ｔａの長さに関係する）は、前後進操作時のエンジン３の回転速度に応じて変更されている。エンジン３の回転速度が中位の所定回転速度Ｕｍでは、中位値Ｌｍの圧力ＭＰａが第１モジュレート信号Ｐｍａの減速初期値として出力され、前進用電磁比例弁１１ｆの出力するパイロット圧の漸減初期値が低くなり、その結果戻り時間Ｔａはエンジン回転速度が高いときに比して短い時間となる。
エンジン３の回転速度が前記中位の所定回転速度Ｕｍよりも低い回転速度Ｕｓでは、前記中位値Ｌｍよりも低い値Ｌｓの圧力ＭＰａを減速初期値としてこの圧力ＭＰａから減少する第１モジュレート信号Ｐｍａが出力され、前進用電磁比例弁１１ｆの出力するパイロット圧の漸減初期値が低くなる。このときの戻り時間Ｔａは、後述するように電気レバー２０の切換時間ｔｓの設定値が中位の所定回転速度Ｕｍのときよりも大きく設定されているために、中位の所定回転速度Ｕｍのときに比して長い時間に設定されている。
エンジン３の回転速度が前記中位の所定回転速度Ｕｍよりも高い回転速度Ｕｈのときには、前記中位値Ｌｍよりも大きい値Ｌｈの圧力ＭＰａを減速初期値としてこの圧力ＭＰａから減少する第１モジュレート信号Ｐｍａが出力され、前進用電磁比例弁１１ｆの出力するパイロット圧の漸減初期値が大きくなり、戻り時間Ｔａは中位の所定回転速度Ｕｍのときに比して長い時間に設定されている。
【００４０】
電気レバー２０の前記所定の切換時間ｔｓは、図５（ａ）に示すように、エンジン３の回転速度が中位の所定回転速度Ｕｍでは最小値が設定されており、前進用電磁比例弁１１ｆに出力されるモジュレート信号の戻り時間Ｔａは最も短い時間となっている。一方、エンジン３の回転速度が前記中位の所定回転速度Ｕｍよりも低位の回転速度Ｕｓおよび高位の回転速度Ｕｈでは、電気レバー２０の切換時間ｔｓが前記中位の所定回転速度Ｕｍのときよりも大きい値が設定されており、前進用電磁比例弁１１ｆに出力されるモジュレート信号の戻り時間Ｔａは前記中位の所定回転速度Ｕｍのときよりも長い時間となっている。最低の回転速度Ｕｓのときの切換時間ｔｓは最高の回転速度Ｕｈのときよりもやや小さい値に設定されているので、最低の回転速度Ｕｓのときの前進用電磁比例弁１１ｆに出力されるモジュレート信号の戻り時間Ｔａは最高の回転速度Ｕｈのときの最大値より若干短い時間となっている。
上記のようにエンジン回転速度が中位の所定回転速度Ｕｍ以下では図３の二点鎖線で示すように第３モジュレート信号Ｐｍｃが出力され、第３モジュレート信号Ｐｍｃはエンジン回転速度が低いほど長い戻り時間Ｔａで出力される。これにより、エンジン３の回転速度が低い回転速度Ｕｓのときに、キャビテーションを発生することがなくなる。
これは、可変ポンプ４の吐出容積ｑｖが小さい場合に長い戻り時間Ｔａでモジュレート信号を出力するようにしても良い。
【００４１】
電気レバー２０を切換える時間ｔが所定時間（ｔｓ）を超えているときに、制御部１２は前進位置Ｆから中立位置Ｎあるいは後進位置Ｂから中立位置Ｎに戻る時間Ｔｄの制御信号として、図６に示す第４モジュレート信号Ｐｍｄを前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂに出力している。
または、一点鎖線で示すごとく戻り時間Ｔａの第１モジュレート信号Ｐｍａが前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂに出力され、中立位置Ｎで保持時間ｔｈを有するようにしても良い。この保持時間ｔｈは、実際の切換時間ｔｄと所定時間ｔｓとの差（ｔｈ＝ｔｄ−ｔｓ）の時間を中立位置Ｎで保持する時間としている。これにより走行中に前後進切換操作がゆっくり行なわれたときに、操作に応じて前後進の切換がゆっくり行なわれる。
【００４２】
電気レバー２０の切換える時間ｔが所定時間（ｔｓ）以下で、かつエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動したときには、前後進用制御信号Ｐｑは、図７に示すように前進位置Ｆから中立位置Ｎおよび後進位置Ｂから中立位置Ｎに戻る第１モジュレート信号Ｐｍａの途中の点Ｗｐで中断され、前進用電磁比例弁１１ｆあるいは後進用電磁比例弁１１ｂの出力が中立位置に急激に戻る。
同時に、中立位置Ｎから後進位置Ｂおよび中立位置Ｎから前進位置Ｆに往く時間Ｔｇが制御部１２から第２モジュレート信号Ｐｍｇが後進用電磁比例弁１１ｂあるいは前進用電磁比例弁１１ｆに出力される。これにより前後進の切換が早く行われる。
【００４３】
次に油圧駆動車の前後進切換制御方法について説明する。
油圧駆動車が走行中に進行方向を変更するときの制御方法について図８のフローチャートを用いて説明する。以下では前進から後進に進行方向を変更する場合について説明するが、後進から前進の場合も同様に制御される。
ステップ１で油圧駆動車が前進するときには電気レバー２０が前進位置Ｆに操作され、制御部１２には前進信号が出力されている。制御部１２は、前進信号を受けて前進用電磁比例弁１１ｆに前進用制御信号Ｐｆを出力してパイロット圧をポンプ用シリンダ１０に供給させる。ポンプ用シリンダ１０は前進位置Ｆに合わせて斜板を揺動させ、可変ポンプ４から圧油を前進用配管６に吐出させて可変モータ５に送給している。
また制御部１２は、モータ用電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じた制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に出力させる。モータ用サーボ弁２５はモータ用シリンダ２４を伸長し、例えば斜板を大きく傾転し可変モータ５の容積ｑｖを小さくして油圧駆動車を所定速度で走行させている。この状態から進行方向を変更したいときには電気レバー２０が前後進操作される。
【００４４】
ステップ２でエンジン３の回転速度がエンジン回転速度センサ２１で検出され、そのエンジン回転速度信号Ｅｖが制御部１２に入力される。この回転速度は継続して検出されている。
ステップ３で制御部１２は、電気レバー２０からの操作信号を受け、電気レバー２０が前後進操作（Ｆ→Ｎ→ＢあるいはＢ→Ｎ→Ｆ）されたか、否（ＮＯ）かを判定する。
ステップ３で電気レバー２０が操作されない場合（ＮＯ）には、ステップ４で前進用電磁比例弁１１ｆがパイロット圧をそのままに維持して出力し、ステップ２に戻る。
【００４５】
ステップ３で電気レバー２０が操作された場合（ＹＥＳ）には、ステップ５に行く。
ステップ５で制御部１２は前進位置Ｆから中立位置Ｎに戻る時間Ｔａとして第１モジュレート信号Ｐｍａを前進用電磁比例弁１１ｆに出力している。
ステップ６で制御部１２は電気レバー２０の前後進の切換時間ｔが所定時間（ｔｓ）以下か、否かを判定している。
ステップ６で前後進の切換時間ｔが所定時間（ｔｓ）を超えている場合（ＮＯ）にはステップ７に行く。
【００４６】
ステップ７で制御部１２は、エンジン回転速度信号Ｅｖからエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動したか、否かを判定している。
ステップ７でエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動しない場合（ＮＯ）、即ちそのままを維持しているかあるいは高回転から低回転に減速した場合には、ステップ８に行く。
ステップ８で、制御部１２は前進位置Ｆから中立位置Ｎに戻る時間Ｔａの制御信号として第１モジュレート信号Ｐｍａをそのまま継続して前進用電磁比例弁１１ｆに出力する。このとき前進用電磁比例弁１１ｆは、実際の切換時間ｔｄと所定時間ｔｓとの差（ｔｈ＝ｔｄ−ｔｓ）の時間は中立位置Ｎでの保持時間ｔｈとして中立位置Ｎで維持している。または、図６に示す第４モジュレート信号Ｐｍｄを出力する。
【００４７】
ステップ９で、制御部１２は、中立位置Ｎから後進位置Ｂに往く時間Ｔｇを第２モジュレート信号Ｐｍｇとして後進用電磁比例弁１１ｂに出力する。後進用電磁比例弁１１ｂは、第２モジュレート信号Ｐｍｇに従って固定ポンプ１３からのパイロット圧を漸次増圧しながらポンプ用シリンダ１０に供給し、斜板の傾動角を揺動して可変ポンプ４の吐出容積ｑｖを増加する。これに伴って、油圧駆動車は制御部１２からの第２モジュレート信号Ｐｍｇに従って加速して行く。
ステップ１０で、可変ポンプ４の吐出容積ｑｖが設定された容積に増加したら後進用電磁比例弁１１ｂはその出力を継続して維持し、ステップ２に戻る。
これにより油圧駆動車は前進から後進に切換えられ、このとき前後進の切換は遅くなり、油圧駆動車はオペレータの操作に応じた所定時間以上で前後進の切換が行なわれる。
【００４８】
ステップ７でエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動した場合（ＹＥＳ）には、ステップ１１に行く。
ステップ１１で、制御部１２は前後進用制御信号Ｐｑの第１モジュレート信号Ｐｍａを前進位置Ｆから中立位置Ｎに戻る時間Ｔａの途中の点Ｗｐで中断する。これにより前進用電磁比例弁１１ｆの出力は図７に示すように急激に中立位置に戻る。
ステップ１１で第１モジュレート信号Ｐｍａが途中の点Ｗｐで中断したらステップ９に行き、前記と同様に、中立位置Ｎから後進位置Ｂに往く時間Ｔｇの第２モジュレート信号Ｐｍｇが制御部１２から後進用電磁比例弁１１ｂに出力される。
これにより、油圧駆動車は前進から後進に切換えられるとともに、このときの前後進の切換は早くなり、油圧駆動車はオペレータのアクセル操作に応じて迅速に前後進の切換が行なわれる。
【００４９】
ステップ６で前後進の切換時間ｔが所定時間（ｔｓ）以下の場合（ＹＥＳ）にはステップ１２に行く。
ステップ１２で、制御部１２はエンジン回転速度信号Ｅｖからエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動したか、否かを判定している。
ステップ１２でエンジン３の回転速度が低回転から高回転に変動しない場合（ＮＯ）、即ちそのままを維持あるいは高回転から低回転に変動した場合にはステップ１３に行く。
ステップ１３で、制御部１２は前進位置Ｆから中立位置Ｎに戻る時間Ｔａとして第１モジュレート信号Ｐｍａをそのまま継続して前進用電磁比例弁１１ｆに出力し、停止したらステップ９に行く。
【００５０】
ステップ９では、前記のごとく制御部１２は、中立位置Ｎから後進位置Ｂに往く時間Ｔｇを第２モジュレート信号Ｐｍｇとして後進用電磁比例弁１１ｂに出力し、固定ポンプ１３からのパイロット圧を漸次増圧しながらポンプ用シリンダ１０に供給し、斜板の傾動角を揺動して可変ポンプ４の吐出容積ｑｖを増加する。これに伴って、油圧駆動車は制御部１２からの第２モジュレート信号Ｐｍｇに従って加速して行く。
このように、前後進切換制御方法は油圧駆動車を前後進の切換を電気レバー２０の操作時間に従って切換えるため、オペレータの操作に応じた感覚で前後進の切換が行なわれる。
【００５１】
なお、上記実施例において、可変ポンプ４と可変モータ５とは閉回路で接続したが、開回路で接続しても良い。油圧駆動車はタイヤ式走行装置でも良く、装軌式走行装置のいずれでも良い。操作レバー装置は、電気レバー２０、操作スイッチなどの操作位置を検出し電気信号を発生するものであれば良い。電磁比例弁は前進用と後進用の２個を用いたが１個に纏めて用いても良い。電磁比例弁は電磁式サーボ弁を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧駆動車の前後進切換制御装置の回路図である。
【図２】前後進の切換時間と制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の一例を示す図である。
【図３】制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の他の例を示す図である。
【図４】本発明に係る前後進切換制御装置のブロック図である。
【図５】エンジン回転速度とモジュレート信号との関係を示す図であり、図５（ａ）はエンジン回転速度と電気レバーの切換時間の関係を、図５（ｂ）はエンジン回転速度と電磁比例弁の出力の関係を説明する図である。
【図６】制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の他の例を示す図である。
【図７】エンジン回転速度と制御部から電磁比例弁に出力されるモジュレート信号の関係を説明する図である。
【図８】本発明に係る油圧駆動車の前後進切換制御方法のフローチャート図である。
【符号の説明】
１…前後進切換制御装置、２…油圧駆動装置、３…エンジン、４…可変容積形油圧ポンプ、５…可変容積形油圧モータ、９…ポンプ用傾転角制御機構、１０…ポンプ用傾転角シリンダ、１１…ポンプ用前後進切換弁、１１ｆ…前進用電磁比例弁、１１ｂ…後進用電磁比例弁、１２…制御部、１６…タンク、１３…固定容積形ポンプ、２０…電気式操作手段、２１…エンジン回転速度センサ、２２…モータ用傾転角制御機構、２４…モータ用傾転角シリンダ、２５…モータ用サーボ弁、２７…前後進シャトル弁、３１…モータ用電磁比例弁、３４…ポテンショメータ。

Claims (4)

1. 油圧駆動車の前後進切換制御装置であって、
   エンジンにより駆動され、圧油を両方向に吐出して走行駆動装置の油圧モータに供給する可変容量形油圧ポンプと、
   可変容量形油圧ポンプの吐出容積を可変にするとともに、両方向に吐出させる電磁式ポンプ用傾転角制御機構と、
   油圧駆動車を前進および後進に走行させる信号を出力する電気式操作手段と、
   電気式操作手段が前進位置から中立位置を経て後進位置に、あるいは後進位置から中立位置を経て前進位置に切換える前後進信号を出力し、かつ前進位置から後進位置に、または後進位置から前進位置に切換えられる時間が所定時間以下のときに、前進位置から中立位置および後進位置から中立位置への戻り時間を遅延させる第１モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力すると共に、エンジン回転速度が中位の所定回転速度(Um)よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて第１モジュレート信号の戻り時間を長くする制御手段を備えてなる
   ことを特徴とする油圧駆動車の前後進切換制御装置。
2. 中立位置から前進位置および中立位置から後進位置へ往く時間を遅延させる第２モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力する制御手段を備えてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の油圧駆動車の前後進切換制御装置。
3. 油圧駆動車の前後進切換制御方法であって、
   電気式操作手段が前進位置から中立位置を経て後進位置に、あるいは後進位置から中立位置を経て前進位置に切換えられ、かつ切換えられる時間が所定時間以下であるとき、前進位置から中立位置および後進位置から中立位置への戻り時間を遅延させる第１モジュレート信号を制御手段から電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力すると共に、エンジン回転速度が中位の所定回転速度(Um)よりも高いときにはエンジン回転速度が高くなるにつれて第１モジュレート信号の戻り時間を長くして、走行駆動装置の油圧モータに圧油を供給する可変容量形油圧ポンプの吐出量を制御してなる
   ことを特徴とする油圧駆動車の前後進切換制御方法。
4. 中立位置から前進位置および中立位置から後進位置へ往く時間を遅延させる第２モジュレート信号を電磁式ポンプ用傾転角制御機構に出力してなる
   ことを特徴とする請求項３記載の油圧駆動車の前後進切換制御方法。