JP4764923B2 - 油圧走行車両および油圧走行車両の制御方法 - Google Patents
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Description
5 ブレード(作業機)
17 油圧ポンプ部
18 右走行モーター
19 左走行モーター
20 第1油圧回路
21 第2油圧回路
23 合分流弁
25 第1圧油供給口(第1圧油供給部)
26 第2圧油供給口(第2圧油供給部)
51 ブレード弁(作業機弁)
52 ブレードパイロット弁52(作業機操作部)
66 コントローラー(制御部)
79 ブレード圧力検出部(パイロット圧力検出部)
S1 第1ステップ(要求流量検出ステップ)
S2〜S12 第2ステップ〜第12ステップ(要求流量判断ステップ、走行判断ステップ)
S13 第13ステップ(分流維持ステップ、分流切替ステップ)
S14 第14ステップ(合流切替ステップ、合流維持ステップ)
〔全体構成〕
本発明の一実施形態にかかる油圧走行車両1を図1に示す。この油圧走行車両1は、油圧ショベルであり、下部走行体2、上部旋回体3、及び、ブーム4やブレード5等の作業機を備えている。
この油圧走行車両1が備える油圧回路の構成を図2に示す。この油圧回路は、油圧ポンプ部17から吐出される圧油を、右走行モーター18、左走行モーター19、ブームシリンダ9、ブレードシリンダ16等の油圧アクチュエーターに供給することによって、油圧走行車両1の走行や、整地や掘削等の作業を行うことができる。この油圧回路は、右走行モーター18を含む第1油圧回路20と、左走行モーター19、ブームシリンダ9、ブレードシリンダ16を含む第2油圧回路21との2つの回路系統を有しており、合分流弁23を開閉することによって第1油圧回路20と第2油圧回路21との合流・分流を切り替えることができる。
油圧ポンプ部17は、エンジンを駆動源とし、レギュレータ24によって傾転角を制御することによって圧油の吐出量を制御することができる可変容量ポンプである。油圧ポンプ部17は、第1油圧回路20に圧油を供給する第1圧油供給口25と、第2油圧回路21に圧油を供給する第2圧油供給口26を有しており、1のポンプ本体から2種の異なる油圧回路へ圧油を供給することができるダブルポンプである。
右走行モーター18および左走行モーター19は、油圧によって駆動される油圧モーターであり、右走行モーター18は車体フレーム6の右側に配置された履帯7を駆動し、左走行モーター19は車体フレーム6の左側に配置された履帯7を駆動する。なお、ここでいう左右とはキャブ8内部のオペレーターから見た左右方向を意味しているものとする。
ブームシリンダ9およびブレードシリンダ16は、油圧によって駆動される油圧シリンダである。ブレードシリンダ16が収縮するとブレード5の上げ動作が行われ、ブレードシリンダ16が伸張するとブレード5の下げ動作が行われる。また、ブームシリンダ9が伸張するとブーム4の上げ動作が行われ、ブームシリンダ9が収縮するとブーム4の下げ動作が行われる。
合分流弁23は、第1油圧回路20と第2油圧回路21とを繋ぐ合流通路62に設けられており、合流通路62を連通させる合流状態63と、合流通路62を遮断する分流状態64とに切り替わることによって、第1油圧回路20と第2油圧回路21との合流・分流を切り替えることができる。合分流弁23は、合分流パイロット弁65に接続されており、合分流パイロット弁65から受けるパイロット圧力に応じて、合流状態63と分流状態64とを切り替える。なお、合分流弁23は、バネ等の付勢部材によって合流状態63側に付勢されており、合分流パイロット弁65からパイロット圧力を供給されることによって分流状態64に切り替わる。合分流パイロット弁65は、後述するコントローラー66からの制御信号によって制御される電磁弁であり、合分流弁23にパイロット圧力を供給する連通状態65aと、合分流弁23にパイロット圧力を供給しない遮断状態65bとに切り替え可能である。合分流パイロット弁65は、バネ等の付勢部材によって遮断状態65b側に付勢されており、励磁されることにより連通状態65aに切り替わる。
この油圧回路には、パイロット弁28,36,44,52からのパイロット圧力を検出するパイロット圧力検出部70,73,76,79が、パイロット弁28,36,44,52毎に設けられている。
コントローラー66は、マイクロコンピューターやメモリー等によって構成されており、種々の情報に基づいて、油圧走行車両1の制御を行う。コントローラー66は、上述したパイロット圧力検出部70,73,76,79からパイロット圧力信号を受信する。コントローラー66は、パイロット圧力信号に基づいて走行状態や作業機の作動状態を識別し、その識別結果に基づいて合分流弁23の切替を行う走行切替部として機能する。すなわち、コントローラー66は、上述したパイロット圧力信号に基づいて、走行状態や作業機の作動状態を識別することができ、その識別結果に基づいて合分流弁23を適切に切り替えることができる。
以下、コントローラー66による油圧走行車両1の制御のうち、合分流弁23の切替制御について詳述する。
まず、パイロット圧力に基づく走行状態の識別について説明する。この油圧走行車両1の走行状態には、直進走行、急旋回走行、緩旋回走行、停車状態があり、これらの走行状態は、右走行モーター18および左走行モーター19の駆動状態から把握される。すなわち、右走行モーター18および左走行モーター19が同方向に同回転数で駆動されると直進走行が行われ、右走行モーター18と左走行モーター19との一方が停止し他方が駆動されていると、急旋回走行が行われる。また、右走行モーター18と左走行モーター19とが同方向に異なる回転数で駆動されると緩旋回走行が行われる。ここで、コントローラー66は、右走行弁27および左走行弁35に供給されるパイロット圧力の大きさから右走行モーター18および左走行モーター19の駆動状態を把握することができる。右走行弁27および左走行弁35に供給されるパイロット圧力の大きさは、右走行モーター18および左走行モーター19の圧油の要求流量に対応しており、圧油の要求流量は右走行モーター18および左走行モーター19の駆動量すなわち回転数に対応しているためである。
パイロット圧力に基づく走行モーター18,19の駆動状態の把握は、具体的には以下のようにして行われる。すなわち、図3に示すように、第1右圧力センサ71から検出されたパイロット圧力PR1、第2右圧力センサ72から検出されたパイロット圧力PR2、第1左圧力センサ74から検出されたパイロット圧力PL1、第2左圧力センサ75から検出されたパイロット圧力PL2が所定の閾値P1〜P4に達したか否かが判断される。
上記の右走行モーター18および左走行モーター19の駆動状態の判定結果に基づいて、コントローラー66は、図4から図6に示す判断ロジックに従って、走行判定および急旋回判定を行う。
また、コントローラー66は、図7に示すように、油圧走行車両1が旋回走行を行っているか否かを判断する旋回判定を行う。コントローラー66は、まず、図7(a)に示すように、右前旋回判定、右後旋回判定、左前旋回判定、左後旋回判定を行い、その判定結果に基づいて図7(b)に示す旋回判定を行う。
次に、作業機の作動状態の識別方法について説明する。コントローラー66は、ブレードシリンダ16、ブームシリンダ9に供給されるパイロット圧力を検出することにより、ブレード5およびブーム4の作動状態を識別することができる。ブレードシリンダ16、ブームシリンダ9に供給されるパイロット圧力の大きさは、ブレードシリンダ16およびブームシリンダ9への圧油の要求流量に対応しており、圧油の要求流量は、ブレードシリンダ16およびブームシリンダ9の駆動量に対応しているためである。
コントローラー66は、上記のように走行状態および作業機の作動状態を識別し、その結果に基づいて合分流弁23の切替制御を行う。この合分流弁23の切替制御をフローチャートで示すと図9のようになる。
コントローラー66は、上記の制御フローによって合分流弁23の切替を判断することにより、運転状態の変更に応じた合分流弁23の切替を行うことができる。運転状態ごとの合分流弁23の状態をまとめた表を図12に示す。なお、図12において第1運転状態から第11運転状態まではブレード5を除く作業機(ブーム4、アーム10、バケット12等)は駆動されておらず停止した状態である。
(1)
この油圧走行車両1では、合分流弁23を合流状態63として急旋回走行を行う状態と、合分流弁23を分流状態64として緩旋回走行を行う状態とを切り替えることができる。このため、急旋回走行時には旋回走行速度を低下させずに旋回することができ、緩旋回走行時には油圧の損失を低減することができる。
(2)
この油圧走行車両1では、合分流弁23が分流状態64とされ且つ緩旋回走行が行われている状態において、ブレード5を停止状態から高出力状態に切り替えた場合は、合分流弁23が分流状態64から合流状態63に切り替えられるが(第10運転状態から第9運転状態に切り替わる場合)、ブレード5を停止状態から低出力状態に切り替えた場合には、合分流弁23は合流状態63には切り替わらずに分流状態64に維持される(第10運転状態から第11運転状態に切り替わる場合)。
(3)
この油圧走行車両1では、作業機を駆動させず且つ緩旋回走行を行っている状態では、合分流弁23は通常、分流状態64にされる(第10運転状態)。しかし、緩旋回走行が行われており且つブレード5が駆動されており且つ合分流弁23が合流状態63である状態(第9運転状態)からブレード5を停止させた場合は、作業機を駆動させず且つ緩旋回走行を行っている状態となるが、緩旋回走行が維持されている間は合分流弁23を合流状態63に維持し、緩旋回走行から直進走行に切り替えられたときに合分流弁23を分流状態64に切り替える。すなわち、緩旋回走行中にブレード操作レバー57を全開位置から中立位置に戻したとしても合分流弁23は合流状態63に維持され、その後に、緩旋回走行から直進走行に切り替えられたときに、合分流弁23が分流状態64に切り替えられる。これにより、緩旋回走行中にブレード5を停止させる際に、合流から分流に切り替わることによるショックの発生を防止することができる。
(A)
上記の実施形態では、走行モーター18,19や作業機の油圧の要求流量に対応する要求流量パラメーターとして、右走行弁27、左走行弁35、ブレード弁51、ブーム弁43等のパイロット圧力が検出されているが、右走行モーター18、左走行モーター19、ブレードシリンダ16、ブームシリンダ9等の油圧の要求流量に対応した他の検出手段が用いられてもよい。例えば、右走行レバー34、左走行レバー42、ブレード操作レバー57、ブーム操作レバー50等の操作位置を検出する位置センサが設けられ、位置センサからの信号に基づいて走行状態や作業機の作動状態が識別されてもよい。ただし、走行状態や作業機の作動状態の識別の精度向上の観点からは、パイロット圧力の検出がより望ましい。例えば、位置センサの場合、エンジン停止時であっても走行レバーが全開位置や中間位置にあれば走行状態にあると誤判断される恐れがあるが、パイロット圧力の検出であればエンジン停止時にはパイロット圧力が検出されないため、このような誤判断の恐れが少ない。
(B)
上記の実施形態では、緩旋回走行が行われており且つブレード5が高出力状態である状態において、ブレード5を停止させた場合は、合分流弁23は分流状態64とされずに合流状態63に維持されている。ここで、ブレード5ではなく、ブレード5を除く作業機(例えばブーム4)を停止させた場合も同様の制御が行われてもよい。緩旋回走行が行われており且つブレード5を除く作業機が駆動されている場合も合分流弁23は合流状態63とされるため(図12の第12運転状態参照)、ブレード5を除く作業機が停止された場合も合流状態63を維持することにより、ショックの発生を抑えることができる。
(C)
上記の実施形態では、油圧ポンプ部17は、1つのポンプ本体が2つの吐出口を有するダブルポンプであるが、1つのポンプ本体に1つの吐出口が設けられた油圧ポンプが2つ組み合わされて構成されるタンデムポンプが油圧ポンプ部17として用いられてもよい。
(D)
上記の実施形態では、右走行レバー34や左走行レバー42などのレバーが用いられているが、レバーに限らずペダル等の他の操作部材が設けられてもよい。
(E)
上記の実施形態では、油圧走行車両1として油圧ショベルが例示されているが、クローラダンプ等の他の油圧走行車両1に本発明が適用されてもよい。
(F)
上記の実施形態では、走行切替部としてコントローラー66が用いられ、コントローラー66が合分流パイロット弁65を電気的に制御することにより合分流弁23が切り替えられているが、パイロット圧力を受けて機構的に合分流弁23を切り替える合分流弁切換機構が走行切替部として設けられてもよい。
(G)
上記の実施形態では、合分流弁23が分流状態64とされ且つ緩旋回走行が行われている状態において、ブレード5が低出力で駆動された場合は、合分流弁23が合流状態63に切り替えられずに分流状態64が維持される(第11運転状態)。しかし、旋回走行中の合分流弁23の切替によるショック低減の観点からは、緩旋回走行中に限らず急旋回走行中に同様の切替制御が行われてもよい。例えば、上記の実施形態には記載されていないが、ブレード5が駆動されておらず且つ急旋回走行が行われており且つ合分流弁23が分流状態64とされている状態があるならば、急旋回中にブレード5が低出力で駆動されても合分流弁23が合流状態63に切り替えずに分流状態64に維持されるとよい。これにより、急旋回走行中の合分流弁23の切替によるショックを低減することができる。
Claims (7)
- 第1油圧回路に含まれ、油圧によって駆動される右走行モーターと、
第2油圧回路に含まれ、油圧によって駆動される左走行モーターと、
前記第1油圧回路または前記第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される作業機と、
前記第1油圧回路に圧油を供給する第1圧油供給部と、前記第2油圧回路に圧油を供給する第2圧油供給部とを有する油圧ポンプ部と、
前記第1油圧回路と前記第2油圧回路との合流・分流を切り替える合分流弁と、
前記合分流弁が分流状態とされ且つ旋回走行が行われている状態において前記作業機を駆動する場合、前記作業機の油圧の要求流量に対応する要求流量パラメーターが所定の閾値以上の場合は前記合分流弁を合流状態に切り替え、前記要求流量パラメーターが所定の閾値より低い場合は前記合分流弁を分流状態に維持する制御部と、
を備える油圧走行車両。 - 前記制御部は、前記作業機が駆動されており且つ前記合分流弁が合流状態である状態において直進走行から前記旋回走行に切り替えられた場合は、前記要求流量パラメーターに関わらず前記合分流弁を合流状態に維持する、
請求項1に記載の油圧走行車両。 - 前記制御部は、前記作業機が駆動されており且つ前記合分流弁が合流状態である状態において、停車状態から前記旋回走行に切り替えられる場合は、前記要求流量パラメーターに関わらず前記合分流弁を合流状態に維持する、
請求項1に記載の油圧走行車両。 - 前記作業機へ供給される圧油を調整する作業機弁と、
前記作業機弁に与えられるパイロット圧力を操作量に応じて調整する作業機操作部と、
前記作業機弁に与えられるパイロット圧力を検出するパイロット圧力検出部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記要求流量パラメーターとして前記パイロット圧力検出部によって検出されたパイロット圧力を前記所定の閾値と比較する、
請求項1から3のいずれかに記載の油圧走行車両。 - 第1油圧回路に含まれ、油圧によって駆動される右走行モーターと、
第2油圧回路に含まれ、油圧によって駆動される左走行モーターと、
前記第1油圧回路または前記第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される作業機と、
前記第1油圧回路に圧油を供給する第1圧油供給部と、前記第2油圧回路に圧油を供給する第2圧油供給部とを有する油圧ポンプ部と、
前記第1油圧回路と前記第2油圧回路との合流・分流を切り替える合分流弁と、
旋回走行が行われており且つ前記作業機が駆動されており且つ前記合分流弁が合流状態である状態から前記作業機を停止させた場合、前記旋回走行が維持されている間は前記合分流弁を合流状態に維持し、前記旋回走行から直進走行に切り替えられたときに前記合分流弁を分流状態に切り替える制御部と、
を備える油圧走行車両。 - 第1油圧回路に含まれ油圧によって駆動される右走行モーターと、第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される左走行モーターと、前記第1油圧回路または前記第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される作業機と、前記第1油圧回路に圧油を供給する第1圧油供給部と前記第2油圧回路に圧油を供給する第2圧油供給部とを有する油圧ポンプ部と、前記第1油圧回路と前記第2油圧回路との合流・分流を切り替える合分流弁とを備える油圧走行車両の制御方法であって、
前記作業機の油圧の要求流量に対応する要求流量パラメーターが検出される要求流量検出ステップと、
旋回走行が行われており且つ前記作業機が駆動されておらず且つ前記合分流弁が分流状態である状態から前記作業機が駆動される際に、前記要求流量パラメーターが所定の閾値以上か否かが判断される要求流量判断ステップと、
前記要求流量判断ステップにおいて前記要求流量パラメーターが所定の閾値以上である場合に、前記合分流弁が合流状態に切り替えられる合流切替ステップと、
前記要求流量判断ステップにおいて前記要求流量パラメーターが所定の閾値より低い場合に、前記合分流弁が分流状態に維持される分流維持ステップと、
を備える油圧走行車両の制御方法。 - 第1油圧回路に含まれ油圧によって駆動される右走行モーターと、第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される左走行モーターと、前記第1油圧回路または前記第2油圧回路に含まれ油圧によって駆動される作業機と、前記第1油圧回路に圧油を供給する第1圧油供給部と前記第2油圧回路に圧油を供給する第2圧油供給部とを有する油圧ポンプ部と、前記第1油圧回路と前記第2油圧回路との合流・分流を切り替える合分流弁とを備える油圧走行車両の制御方法であって、
旋回走行が行われており且つ前記作業機が駆動されており且つ前記合分流弁が合流状態である状態から前記作業機が停止されたときに、前記旋回走行が維持されているか前記旋回走行から直進走行に切り替えられたかが判断される走行判断ステップと、
前記走行判断ステップにおいて前記旋回走行が維持されていると判断された場合に、前記合分流弁が合流状態に維持される合流維持ステップと、
前記走行判断ステップにおいて前記旋回走行から直進走行に切り替えられたと判断された場合に、前記合分流弁が分流状態に切り替えられる分流切替ステップと、
を備える油圧走行車両の制御方法。
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