JP4208179B2

JP4208179B2 - 油圧駆動車両

Info

Publication number: JP4208179B2
Application number: JP2002312215A
Authority: JP
Inventors: 伸生松山
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: KR20040038657A; JP2004144254A; US20040211614A1; KR100999055B1; DE10350117A1; DE10350117B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホイールローダ等の油圧駆動車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の油圧駆動車両の油圧回路としては、図８のように、エンジンの出力の一部にて作業機用油圧ポンプを駆動させ、この作業機用油圧回路を介して作業機シリンダを作動させると共に、エンジンの出力の残部にて油圧ポンプを駆動させ、この油圧ポンプで発生した圧油にて、主回路を介して可変容量油圧モータを回転させるものが有る。
【０００３】
この油圧回路は、エンジン５１の出力の一部は作業機用油圧ポンプ５２を駆動し、作業機用油圧回路５３を介して作業機シリンダ５４に作用し、エンジン５１の出力の残部はコントロールポンプ５５及び油圧ポンプ５６を駆動し、油圧ポンプ５６で発生した圧油は、主回路５７、５８を通って可変容量油圧モータ５９を回転させてこの車両に駆動力を与える。
【０００４】
６０は油圧ポンプ５６の容量を制御するポンプ制御弁、６１はポンプ容量制御シリンダ、６２、６２はメインリリーフ弁、６３はチャージリリーフ弁、６４はフィルタである。またポンプ制御弁６０からモータ制御油路６５を通った油圧は、モータ制御弁６６の一端に導かれ、主回路５７、５８からパイロット配管６７によって導かれた高圧側の圧油をモータ容量制御シリンダ６８に導くものである。
【０００５】
すなわち、ポンプ制御弁６０及びモータ制御弁６６によって、ポンプ容量制御シリンダ６１およびモータ容量制御シリンダ６８を制御し、油圧ポンプ５６及び油圧モータ５９の容量を任意に変えることにより車両の速度を調整できるように構成されている。
【０００６】
従って、図８のような油圧回路を備えた車両では、走行駆動力と走行車速とが無段階に変化して、最大駆動力（車速０）から最高速度まで変速操作なく自動的に変速することが可能となる。そのため、運転者はアクセルペダルのみで車速及び駆動力を制御でき、走行操作が容易である利点がある。
【０００７】
ところで、狭い作業場所で作業機を上昇させながら走行する場合、作業機を最大上昇速度で上昇させ、走行速度は低く抑えた方が作業効果（作業性）は良くなるが、上記図８に示したものでは、作業機を最大上昇速度で上昇させるとき、同時に最高車速まで車速が上昇することになる。そのため、無段階変速油圧駆動車の特徴である走行性能を保持しながら、最高車速のみを任意に調整することが可能なものがあった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のものは、図９に示すように、図８のものにモータ５９の最小容量を規制するための車速カットオフ装置７０を追加した構造である。この車速カットオフ装置７０は圧力制御弁７６を備える。この圧力制御弁７６は、パイロット配管７１の圧力とパイロット配管７２の圧力との差圧力と、ばね７３とでバランスさせることにより、パイロット配管７４の圧力を減少させ、モータ制御弁６６への圧力（パイロット配管７５の圧力）を発生させる。そして、ばね７３のばね力を調整することによって、油圧モータ５９の最小容量値を連続的に可変とするようにしたものである。
【０００８】
【特許文献１】
実公平７−４０７６４号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図８に示すものや図９に示すもの（特許文献１に記載のもの）では、油圧モータ５９の最大傾転角はバネの押し付によるストロークエンドで決まるものであり、この油圧モータ５９の最大駆動力を任意に変化させることができなかった。そのため、軟弱路面や雪上路面等の低摩擦路面等で、作業機による作業量を確保するためにアクセルペダルを最大に踏み込んだ場合、タイヤの駆動力が抑えられず、タイヤスリップが発生するおそれがあった。また、最大駆動力が一定であるので、作業機での作業中に掘削対象物に応じた力の調整が困難であって、作業信頼性に劣っていた。
【００１０】
また、上記図９のものでは、確かに、モータ最小容量を任意に制御することによって、連続的に最高車速をコントロールすることが可能であるが、上記車速カットオフ装置７０としては油圧制御方式であり、回路として複雑化してコスト高となると共に、煩雑な制御しかできなかった。
【００１１】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、軟弱路面や雪上路面等の低摩擦路面でタイヤスリップを減少させることができ、また簡単な構成にて狭所等での作業性に優れることになる油圧駆動車両を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の油圧駆動車両は、油圧ポンプ１から吐出された圧油を油圧モータ２に供給してこの油圧モータ２を駆動させ、この油圧モータ２の駆動にて走行する油圧駆動車両において、前記油圧モータ２は電子制御にてその傾転角を任意に変更可能な可変容量油圧モータであり、エンジンの回転数を検出する回転数検出センサ２０と、主回路の圧力を検出する主回路圧力センサ２１と、前記油圧モータ２の最大傾転角を切換えるための切換スイッチ２５と、前記回転数検出センサ２０と前記主回路圧力センサ２１と前記切換スイッチ２５とから入力される信号を処理して前記油圧モータ２に傾転角の変更指令を出力するコントローラ２３とを備え、前記切換スイッチ２５を切換えることにより最大駆動力の変更を可能としたことを特徴としている。
【００１３】
上記請求項１の油圧駆動車両によれば、油圧モータ２の最大駆動力の変更を可能としたので、軟弱路面や雪上路面等の低摩擦路面上において、最大駆動力を調整することによって車両タイヤがスリップするのを防止することができる。これにより、安定した作業が可能となる。さらに、作業機２７を有する場合において、作業機２７にて作業を行うときには、駆動力（作業機のバケットの水平方向の押込み力）と作業機力（作業機のバケットの鉛直方向の上昇力）との合力を、駆動力を調整することによって変更することができる。このため、この合力を掘削対象物にあわせて作用させることができ、信頼性の高い作業を行うことができる。しかも、電子制御にて傾転角を調整するので、最大駆動力を確実にしかも連続的にきめ細かく調整することができる。また、この調整は油圧制御方式でないので、シンプルな回路構成とすることができ、コストの低減化を達成できる。
【００１４】
請求項２の油圧駆動車両は、油圧ポンプ１から吐出された圧油を油圧モータ２に供給してこの油圧モータ２を駆動させ、この油圧モータ２の駆動にて走行する油圧駆動車両において、前記油圧モータ２は電子制御にてその傾転角を任意に変更可能な可変容量油圧モータであり、エンジンの回転数を検出する回転数検出センサ２０と、主回路の圧力を検出する主回路圧力センサ２１と、前記油圧モータ２の最大傾転角と最小傾転角を切換えるための切換スイッチ２５と、前記回転数検出センサ２０と前記主回路圧力センサ２１と前記切換スイッチ２５とから入力される信号を処理して前記油圧モータ２に傾転角の変更指令を出力するコントローラ２３とを備え、前記切換スイッチ２５を切換えることにより最大駆動力と最高車速の変更を可能としたことを特徴としている。
【００１５】
上記請求項２の油圧駆動車両によれば、油圧モータ２の最小傾転角を調整するので、油圧モータ２の最小容量値の変更が可能となり、最高車速をコントロールすることができる。これにより、作業条件に応じた車速を得ることができ、作業機２７を有する場合、作業機２７を高速上昇させるときに、車速を低速とすることができ、狭所での作業に対応することができる。また、最小傾転角の調整は電子制御であるので、最小傾転角を確実にしかも連続的にきめ細かく調整することができる。また、この調整は油圧制御方式でないので、シンプルな回路構成とすることができ、コストの低減化を達成できる。
【００１６】
請求項３の油圧駆動車両は、前記切換スイッチは、最大傾転角の切換用と最小傾転角の切換用とが相違する切換スイッチ２５であることを特徴としている。
【００１７】
請求項４の油圧駆動車両は、前記切換スイッチは、無段切換可能な切換スイッチ２５であることを特徴としている。
【００１８】
請求項５の油圧駆動車両は、前記切換スイッチは、多段切換可能な切換スイッチ２６であることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の油圧駆動車両の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、油圧駆動車両の油圧回路の簡略図を示し、油圧駆動車両として、例えば、ホイールローダ等の建設機械である。
【００２３】
この油圧駆動車両の油圧回路は、可変容量油圧ポンプ１と、可変容量油圧モータ２と、作業機用油圧ポンプ３等を備える。そして、エンジン４の駆動にて、作業機用油圧ポンプ３が駆動し、これによって、作業機用油圧回路５を介して作業機用油圧シリンダ６が駆動して、作業機２７のバケット２７ａ（図７参照）が作動する。また、エンジン４の駆動にて、コントロールポンプ７及び上記可変容量油圧ポンプ１が駆動する。この可変容量油圧ポンプ１の駆動にて発生した圧油は、主回路８、９を通って上記可変容量油圧モータ２に流れ、この可変容量油圧モータ２が駆動する。
【００２４】
また、可変容量油圧ポンプ１には、このポンプ１の容量を制御するためのポンプ容量制御シリンダ１０及びポンプ制御弁１１が接続されている。さらに、主回路８、９にはリリーフ弁１２、１２が接続され、ポンプ制御弁１１にはチャージリリーフ弁１３が接続されている。そして、このポンプ制御弁１１とチャージリリーフ弁１３とを接続する配管１４と、リリーフ弁１２、１２を接続する配管１５とが、配管１６を介して接続されている。なお、コントロールポンプ７とポンプ制御弁１１とはフィルタ１７が介設された配管１８にて接続されている。このため、ポンプ制御弁１１によってポンプ容量制御シリンダ１０を制御し、油圧ポンプ１の容量を変更することができる。
【００２５】
ところで、上記可変容量油圧モータ２は斜軸タイプであり、電子制御にてその傾転角（傾斜角）を変更することができるモータ、例えばソレノイド型のモータである。この場合の制御手段は、シリンダ３０と、制御弁３１とを備える。そして、シリンダ３０は、シリンダ本体３２と、このシリンダ本体３２に対して伸縮するピストンロッド３３とを有し、このピストンロッド３３により、斜軸の角度、すなわち傾転角を変更することができるようになっている。また、ピストンロッド３３は制御弁３１に接続されている。このため、制御弁３１によってシリンダ３０を制御して、この油圧モータ２の容量を任意に変えることができる。
【００２６】
そして、ソレノイド３５に加える電流値そのものを調整することにより最大傾転角及び最小傾転角を調整することができる。このため、その油圧回路の制御部としては図２に示すように、エンジン４の回転数を検出する回転数検出センサ２０と、主回路８、９の圧力を検出する主回路圧力センサ２１と、切換手段２２と、センサ２０、２１及び切換手段２２からの信号が入力されるコントローラ（制御手段）２３等を備え、コントローラ２３では、これらの入力されたデータを処理して可変容量油圧モータ２に傾転角の変更指令を出力する。
【００２７】
図４に傾転角と主回路８、９の油圧とエンジン回転数との関係を示す。図４の実線は、エンジン回転数がある値の状態における、主回路８、９の油圧に対する傾転角を定めたラインである。主回路８、９の油圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小（Ｍｉｎ）であり、その後油圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなり（実線の傾斜部分）、傾転角が最大（Ｍａｘ）となった後は、油圧が上昇しても傾転角は最大傾斜角を維持する。
【００２８】
上記実線の傾斜部分は、エンジン回転数によって上下するように設定されている。すなわち、エンジン回転数が低ければ、主回路８、９の油圧がより低い状態から傾転角が大きくなり、主回路８、９の油圧がより低い状態で最大傾転角に達するように制御される（図４における下側の破線の傾斜部分参照）。反対にエンジン回転数が高ければ、主回路８、９の油圧がより高くなるまで最小傾転角を維持し、主回路８、９の油圧がより高い状態で最大傾転角に達するように制御される（図４における上側の破線の傾斜部分参照）。さらに、この傾転角の最小値や最大値は、上記切換手段２２によって変えることができるようになっている（図４の縦の破線参照）。切換手段２２としては、図３（ａ）に示す無段階の切換スイッチ２５や、図３（ｂ）の有段の切換スイッチ２６等にて構成することができる。図３（ａ）の無段階の切換スイッチ２５では、ダイヤル位置を調整することにより傾転角の最小値や最大値を変更することができ、図３（ｂ）の有段の切換スイッチ２６では、４段に切換えることができるが、もちろんこれに限るものではなく、３段以下であっても、５段以上であってもよい。
【００２９】
このため、無段階の切換スイッチ２５を使用すれば、図４のＭｉｎの位置やＭａｘの位置を無段（連続的）に切換えることができ、有段の切換スイッチ２６を使用すれば、数段階に切換えることができる。また、図５では無段階の切換スイッチ２５を使用した場合のダイヤル位置と最大傾転角との関係を示している。これは、ダイヤル調整することによって、最大傾転角を連続的に変更できることを示している。この場合、ダイヤルを右側に回すほど最大傾転角は小さくなるが、もちろんこの逆であってもよい。なお、上記図５では、最大傾転角の調整に使用する切替スイッチ２５、２６を示したが、もちろん、最小傾転角の調整にこのような切換スイッチを使用することができる。この場合、最大傾転角の調整用と、最小傾転角の調整用とが相違するスイッチであっても、同一のスイッチであってもよい。同一のスイッチの場合、最大傾転角側と最小傾転側との切替えが必要である。
【００３０】
このように、最大傾転角を変更することができ、この変更（調整）によって、図６の破線で示すように、モータ駆動力（アクセルペダルを最大に踏み込んだいわゆるペダルフル状態での最大牽引力）を調整することができる。これによって、軟弱路面や雪上路面等の低摩擦路面において、作業機２７による作業量を確保するためにアクセルペダルを最大に踏み込んでも、タイヤの駆動力が抑えられてスリップを防止することが可能となる。さらに図７のように、作業機２７で作業（掘削作業等）する場合、作業機２７では、ベクトルＡの駆動力（作業機２７のバケット２７ａの水平方向の押込み力）と、ベクトルＢの作業機力（作業機２７のバケット２７ａの鉛直方向の上昇力）とが作用する。そのため、この駆動力と作業機力との合力Ｃを発生させることができ、駆動力を変更することによって、ベクトルＡ´とすれば、合力がＣ´となる。従って、合力（掘削バランス）の方向と大きさを変更することができ、この作業機２７を掘削対象物にあわせて作用させることができ、信頼性の高い作業を行うことができる。また、最大傾転角の調整は、電子制御であるので、確実にしかも連続的にきめ細かく最大牽引力を調整することができる。
【００３１】
また、最小傾転角を変更することができ、この最小傾転角を変更（調整）した場合、モータ最小容量を制御（調整）することができ、図６に示すように、Ｚ１（最小）〜Ｚ２（最大）間で最高速度を調整することができる。このように、油圧モータ２の最小容量を規制して、車両の最高速度を制御すれば、例えば、作業条件に応じた車速を得ることができ、作業機２７（図７参照）等を有する場合、作業機２７を高速上昇させるときに、車速を低速とすることができ、狭所での作業に対応することができる。また、最小傾転角の調整は、上記したように、ソレノイド型のモータを使用した電子制御であるので、確実にしかも連続的にきめ細かくこの最高速度を調整することができる。さらに、この調整は油圧制御方式でないので、シンプルな回路構成とすることができ、コストの低減化を達成できる。
【００３２】
また、この車両においては、上記油圧モータ２の上記変更を行うか又は行わないかの選択が可能な選択手段を設けるのも好ましい。すなわち、選択手段による選択としては、最大傾転角を変化させる制御を行うか、この制御を行わないかの選択、又は最小傾転角を変化させる制御を行うか、この制御を行わないかの選択とがある。このため、油圧モータ２の最大傾転角の変更や最小傾転角の変更を作業者（運転者）が行いたい場合には、行わせることができ、また、このような変更を行う必要がないと判断すれば、行わないようにして、通常の運転、つまり、作業機を最大上昇速度で上昇させるとき、同時に最高車速まで車速が上昇することになる運転等を行うことができる。なお、上記選択手段としては、例えば、上記コントローラ２３に切換スイッチを接続し、この切換スイッチを操作することによって、選択できるもので構成することができる。このため、作業者の好み又は作業条件等に応じた運転（作業）を行うことができ、作業能率の向上を達成できる。
【００３３】
以上にこの発明の油圧駆動車両の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、可変容量油圧モータ２としては、斜軸タイプのものに限らず、斜板タイプのものとすることが可能であることはもちろんである。また、油圧モータ２の最大駆動力を変更する場合、上記実施形態のように電子制御にて行うようにすれば、その制御を簡単にしかも正確に行うことができるが、油圧制御方式を使用して変更することも可能である。さらに、車両として、ホイールローダに限るものではなく、作業機２７を備えた各種の建設機械とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の油圧駆動車両の実施の形態を示す簡略回路図である。
【図２】上記油圧駆動車両の制御部を示す簡略図である。
【図３】上記油圧駆動車両の最大傾転角の調整に使用する切換手段を示し、（ａ）は無段切換スイッチの簡略図であり、（ｂ）は有段切換スイッチの簡略図である。
【図４】上記油圧駆動車両の傾転角と主回路油圧とエンジン回転数との関係を示すグラフ図である。
【図５】上記油圧駆動車両の最大傾転角の調整状態を示すグラフ図である。
【図６】上記油圧駆動車両の車速と駆動力との関係を示すグラフ図である。
【図７】上記油圧駆動車両の駆動力と作業機力との関係を示す説明図である。
【図８】従来の油圧駆動車両の簡略回路図である。
【図９】従来の他の油圧駆動車両の簡略回路図である。
【符号の説明】
１油圧ポンプ
２油圧モータ

Claims

油圧ポンプ（１）から吐出された圧油を油圧モータ（２）に供給してこの油圧モータ（２）を駆動させ、この油圧モータ（２）の駆動にて走行する油圧駆動車両において、前記油圧モータ（２）は電子制御にてその傾転角を任意に変更可能な可変容量油圧モータであり、エンジンの回転数を検出する回転数検出センサ（２０）と、主回路の圧力を検出する主回路圧力センサ（２１）と、前記油圧モータ（２）の最大傾転角を切換えるための切換スイッチ（２５）と、前記回転数検出センサ（２０）と前記主回路圧力センサ（２１）と前記切換スイッチ（２５）とから入力される信号を処理して前記油圧モータ（２）に傾転角の変更指令を出力するコントローラ（２３）とを備え、前記切換スイッチ（２５）を切換えることにより最大駆動力の変更を可能としたことを特徴とする油圧駆動車両。
油圧ポンプ（１）から吐出された圧油を油圧モータ（２）に供給してこの油圧モータ（２）を駆動させ、この油圧モータ（２）の駆動にて走行する油圧駆動車両において、前記油圧モータ（２）は電子制御にてその傾転角を任意に変更可能な可変容量油圧モータであり、エンジンの回転数を検出する回転数検出センサ（２０）と、主回路の圧力を検出する主回路圧力センサ（２１）と、前記油圧モータ（２）の最大傾転角と最小傾転角を切換えるための切換スイッチ（２５）と、前記回転数検出センサ（２０）と前記主回路圧力センサ（２１）と前記切換スイッチ（２５）とから入力される信号を処理して前記油圧モータ（２）に傾転角の変更指令を出力するコントローラ（２３）とを備え、前記切換スイッチ（２５）を切換えることにより最大駆動力と最高車速の変更を可能としたことを特徴とする油圧駆動車両。
前記切換スイッチは、最大傾転角の切換用と最小傾転角の切換用とが相違する切換スイッチ（２５）であることを特徴とする請求項２の油圧駆動車両。
前記切換スイッチは、無段切換可能な切換スイッチ（２５）であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの油圧駆動車両。
前記切換スイッチは、多段切換可能な切換スイッチ（２６）であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの油圧駆動車両。