JP4990334B2 - 作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、作業車両に関する。
いわゆるHST(ハイドロ・スタティック・トランスミッション)回路を備える作業車両では、エンジンによって油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプから吐出された作動油が油圧モータに供給される。そして、油圧モータによって走行輪が駆動されることにより、車両が走行する。
上記のような作業車両として、特許文献1に示されるように、走行油圧回路を流れる作動油の圧力(以下、「走行回路油圧」と呼ぶ)が所定のカットオフ圧を超えないように油圧ポンプの容量が制御される車両が従来知られている。この作業車両では、走行回路油圧がカットオフ圧以上になると、カットオフ弁が、ポンプ容量制御装置に供給されるパイロット圧を減圧する。これにより、ポンプ容量制御装置が油圧ポンプの容量を低下させる。その結果、走行回路油圧がカットオフ圧を越えないように制限される。また、この作業車両では、カットオフ弁に供給されるパイロット圧を調整することによって、カットオフ圧を高圧値と低圧値とのいずれかに変更可能となっている。これにより、作業状態に応じて適切なカットオフ圧を容易に設定することができる。例えば、軽作業時に高牽引力が発生しないようにカットオフ弁のカットオフ圧を調整することにより、タイヤのスリップの発生を抑えることができる。
特開2004−232469号公報
上記のような作業車両では、車速が大きいときにはカットオフ圧が低圧の値に設定され、車速がある閾値より低くなるとカットオフ圧が高圧の値に変更されることが望ましい。車両の牽引力は、車速が小さいほど大きくなるが、車速が小さい場合にまでカットオフ圧が低圧の値に維持されると、走行回路油圧の上昇が抑えられることにより低速域での車両の牽引力が制限されてしまうからである。
一方、作業車両では、オペレータが前後進切換操作部材を操作することにより、前進と後進とが切り換えられる。ここで、オペレータは、必ずしも、車両を停止させた状態で前後進切換操作部材を操作するとはかぎらない。例えば、車両が前進している状態で、前後進切換操作部材が前進位置から後進位置に切り換えられる場合がある。逆に、車両が後進している状態で、前後進切換操作部材が後進位置から前進位置に切り換えられる場合もある。このような操作が行われたときは、走行回路油圧が大きく上昇しやすくなる。しかし、このような状態において、カットオフ圧が高圧の値に設定されていると、走行回路油圧の上昇を抑えることができず、油圧モータに大きな負荷がかかってしまう。
本発明の課題は、車両の前後進の切換時における走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができる作業車両を提供することにある。
第1発明にかかる作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、走行回路と、油圧モータと、走行輪と、前後進切換操作部材と、前後進検知部と、ポンプ容量制御部と、車速検知部と、カットオフ圧設定部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される可変容量型のポンプである。走行回路は、油圧ポンプから吐出された作動油が流れる油圧回路である。油圧モータは、走行回路を介して供給される作動油によって駆動される。走行輪は、油圧モータによって駆動される。前後進切換操作部材は、車両の前進および後進の切換を指示するために操作される部材である。前後進検知部は、車両が前進しているのか又は後進しているのかを検知する。ポンプ容量制御部は、油圧モータを駆動する作動油の圧力である走行回路油圧が所定のカットオフ圧を超えないように油圧ポンプの容量を制御する。車速検知部は、車速を検知する。カットオフ圧設定部は、車速が所定の第1速度閾値より大きい場合には、カットオフ圧を所定の第1圧力値に設定する。カットオフ圧設定部は、車速が第1速度閾値より小さい所定の第2速度閾値以下である場合には、カットオフ圧を第1圧力値より大きい値に設定する。そして、カットオフ圧設定部は、前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合、又は、前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合には、第2速度閾値を所定の第1の値に設定する。また、カットオフ圧設定部は、前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合、又は、前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合には、第2速度閾値を第1の値よりも小さい第2の値に設定する。
この作業車両では、通常走行状態では、第2速度閾値が第1の値に設定される。通常走行状態とは、前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合、又は、前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合である。また、走行切換状態では、第2速度閾値が第1の値より小さい第2の値に設定される。走行切換状態とは、前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合、又は、前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合である。従って、走行切換状態では、車速が第1の値からさらに第2の値以下に低下するまでは、カットオフ圧が低圧の第1圧力値に維持される。これにより、走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができる。
第2発明にかかる作業車両は、第1発明の作業車両であって、カットオフ圧設定部は、カットオフ圧を第1圧力値と、第1圧力値より大きい第2圧力値とのいずれかに設定する。
この作業車両では、カットオフ圧が第1圧力値と第2圧力値との2段階に設定される。
第3発明にかかる作業車両は、第1発明の作業車両であって、カットオフ圧設定部は、カットオフ圧を、第1圧力値と第1圧力値より大きい第2圧力値との間で車速に応じて変化する値に設定する。
この作業車両では、カットオフ圧が第1圧力値と第2圧力値との間で車速に応じて多段階に、或いは、連続的に変更される。このため、車速に応じたより細かいカットオフ圧の制御が可能である。
第4発明にかかる作業車両は、第1発明から第3発明のいずれかの作業車両であって、ポンプ容量制御部は、供給されるパイロット圧に応じてカットオフ圧を変更するカットオフ弁を有する。カットオフ圧設定部は、電磁制御弁と、電子制御部とを有する。電磁制御弁は、入力される指令信号に応じてカットオフ弁に供給されるパイロット圧を制御する。電子制御部は、電磁制御弁へ指令信号を出力して電磁制御弁を電気的に制御する。
この作業車両では、電磁制御弁が電気的に制御されることによって、第2速度閾値が設定される。これにより、簡易な構成で第2速度閾値を所望の値に設定することができる。
第5発明にかかる作業車両は、第1発明から第4発明のいずれかの作業車両であって、アクセル操作部材と、アクセル操作量検知部と、をさらに備える。アクセル操作部材は、エンジンの回転数を指示するために操作される。アクセル操作量検知部は、アクセル操作部材の操作量を検知する。そして、第2の値は、アクセル操作量検知部が検知したアクセル操作部材の操作量に応じて設定される。
この作業車両では、アクセル操作部材の操作量に応じて第2速度閾値の第2の値が設定される。これにより、車両の運転状態に応じたより細かいカットオフ圧の制御が可能である。
本発明では、走行切換状態では、車速が第1の値からさらに第2の値以下に低下するまでは、カットオフ圧が低圧の第1圧力値に維持される。これにより、走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができる。
作業車両の側面図。 作業車両が備える油圧駆動機構の構成を示す図。 モータ容量−走行回路油圧特性データの一例を示す図。 カットオフ弁の制御を示すフローチャート。 車両ステータスと各ステータスの条件を示す表。 車速に対する最大牽引力、必要走行回路油圧、走行回路油圧の上限の変化を示すグラフ。 他の実施形態にかかる車速とカットオフ圧との関係を示すグラフ。
<全体構成>
本発明の第1実施形態に係る建設車両1の側面図を図1に示す。この建設車両1は、タイヤ4a,4bにより自走可能であると共に作業機3を用いて所望の作業を行うことができるホイールローダである。この建設車両1は、車体フレーム2、作業機3、タイヤ4a,4b、運転室5を備えている。
車体フレーム2は、前側に配置されるフロントフレーム2aと、後側に配置されるリアフレーム2bとを有しており、フロントフレーム2aとリアフレーム2bとは車体フレーム2の中央部において左右方向に揺動可能に連結されている。
フロントフレーム2aには作業機3および一対のフロントタイヤ4aが取り付けられている。作業機3は、第2油圧ポンプ14(図2参照)からの作動油によって駆動される装置であり、フロントフレーム2aの前部に装着されたリフトアーム3aと、リフトアーム3aの先端に取り付けられたバケット3bと、リフトアーム3aを駆動するリフトシリンダ(図示せず)と、バケット3bを駆動するチルトシリンダ3cとを有する。一対のフロントタイヤ4aは、フロントフレーム2aの側面に設けられている。
リアフレーム2bには、運転室5や一対のリアタイヤ4bなどが設けられている。運転室5は、車体フレーム2の上部に載置されており、ハンドル、アクセルペダル等の操作部、速度等の各種の情報を表示する表示部、座席等が内装されている。一対のリアタイヤ4bは、リアフレーム2bの側面に設けられている。
また、車体フレーム2には、走行輪としてのタイヤ4a,4bや、作業機3を駆動するための油圧駆動機構が搭載されている。以下、油圧駆動機構の構成について図2に基づいて説明する。
<油圧駆動機構>
油圧駆動機構は、主として、エンジン10、走行用の第1油圧ポンプ11、ポンプ容量制御部30、チャージポンプ13、作業機用の第2油圧ポンプ14、走行用の油圧モータ15、モータ容量制御部16、インチング操作部17、前後進切換操作部18、制御部19などを有している。この油圧駆動機構では、第1油圧ポンプ11と油圧モータ15とによって閉回路のHST回路が構成されている。
エンジン10は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン10で発生した出力トルクが、第1油圧ポンプ11、チャージポンプ13、第2油圧ポンプ14等に伝達される。エンジン10には、エンジン10の出力トルクと回転数とを制御する燃料噴射装置21が付設されている。燃料噴射装置21は、アクセルペダル22の操作量(以下、「アクセル操作量」と呼ぶ)に応じてエンジン10の回転数指令値を調整し、燃料の噴射量を調整する。アクセルペダル22は、エンジン10の目標回転数を指示する手段であり、アクセル操作量検知部23が設けられている。アクセル操作量検知部23は、ポテンショメータなどで構成されており、アクセル操作量を検知する。アクセル操作量検知部23は、アクセル操作量を示す開度信号を制御部19へと送り、制御部19から燃料噴射装置21に指令信号が出力される。このため、オペレータはアクセルペダル22の操作量を調整することによってエンジン10の回転数を制御することができる。また、エンジン10には、エンジン10の実回転数を検知する回転センサからなるエンジン回転数検知部25が設けられている。エンジン回転数検知部25からエンジン回転数を示す検知信号が制御部19に入力される。
第1油圧ポンプ11は、斜板の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧ポンプであり、エンジン10によって駆動される。第1油圧ポンプ11から吐出された作動油は、走行回路26,27を通って油圧モータ15へ送られる。走行回路26は、車両を前進させる方向に油圧モータ15を駆動させるように油圧モータ15に作動油を供給する流路(以下「前進走行回路26」と呼ぶ)である。走行回路27は、車両を後進させる方向に油圧モータ15を駆動させるように油圧モータ15に作動油を供給する流路(以下「後進走行回路27」と呼ぶ)である。
ポンプ容量制御部30は、第1油圧ポンプ11の斜板の傾転角を変更することにより、第1油圧ポンプ11の容量を制御する。ポンプ容量制御部30は、ポンプ容量制御シリンダ31、電磁方向制御弁32、カットオフ弁33などを有する。
ポンプ容量制御シリンダ31は、供給される作動油の圧力に応じて、ピストン34を移動させる。ポンプ容量制御シリンダ31は、第1油室31aと第2油室31bとを有しており、第1油室31a内の油圧と第2油室31b内の油圧とのバランスによってピストン34の位置が変更される。ピストン34は、第1油圧ポンプ11の斜板に連結されており、ピストン34が移動することにより、斜板の傾転角が変更される。
電磁方向制御弁32は、制御部19からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ31を制御する電磁制御弁である。電磁方向制御弁32は、制御部19からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ31への作動油の供給方向を制御することができる。従って、制御部19は、電磁方向制御弁32を電気的に制御することにより、第1油圧ポンプ11の作動油の吐出方向を変更することができる。電磁方向制御弁32は、前進状態Fと後進状態Rと中立状態Nとに切り替わる。
電磁方向制御弁32は、前進状態Fでは、後述する第1パイロット回路36と主パイロット回路35とを連通させると共に、第2パイロット回路37とドレン回路39とを接続する。ドレン回路39はタンク40に接続されている。第1パイロット回路36はポンプ容量制御シリンダ31の第1油室31aに接続されている。第2パイロット回路37はポンプ容量制御シリンダ31の第2油室31bに接続されている。このため、電磁方向制御弁32が前進状態Fである場合、作動油が主パイロット回路35、第1パイロット回路36を介して第1油室31aに供給されると共に、第2油室31bから作動油が排出される。これにより、第1油圧ポンプ11の傾転角は、前進走行回路26への容量が増大する方向に変更される。
また、電磁方向制御弁32は、後進状態Rでは、第2パイロット回路37と主パイロット回路35とを連通させると共に、第1パイロット回路36とドレン回路39とを接続する。このため、電磁方向制御弁32が後進状態Rである場合、作動油が主パイロット回路35、第2パイロット回路37を介して第2油室31bに供給される。これにより、第1油圧ポンプ11の傾転角は、後進走行回路27への容量が増大する方向に変更される。なお、電磁方向制御弁32が中立状態Nである場合には、第1パイロット回路36と第2パイロット回路37とが共に、ドレン回路39に接続される。
チャージポンプ13は、エンジン10によって駆動され、作動油を吐出する固定容量ポンプである。チャージポンプ13から吐出された作動油は、チャージ回路42、エンジンセンシング弁43および主パイロット回路35を介して、電磁方向制御弁32に供給される。チャージポンプ13は、電磁方向制御弁32に対してポンプ容量制御シリンダ31を作動させるための作動油を供給する。エンジンセンシング弁43は、チャージポンプ13からの油圧をエンジン回転数に応じた油圧に変換する。従って、エンジンセンシング弁43は、エンジン回転数に応じて主パイロット回路35の圧力を変化させる。具体的には、エンジンセンシング弁43は、エンジン回転数が増大すると、主パイロット回路35の圧力を増大させる。エンジンセンシング弁43によって主パイロット回路35の圧力が変化することによって、上述した第1油圧ポンプ11の容量が増減する。
カットオフ弁33は、主パイロット回路35に接続されている。カットオフ弁33の第1パイロットポート33aは、チェック弁45を介して前進走行回路26と接続されており、チェック弁46を介して後進走行回路27と接続されている。カットオフ弁33の第2パイロットポート33bは、後述するカットオフパイロット回路48およびカットオフ圧制御弁51を介してチャージ回路42に接続されている。カットオフ弁33は、走行回路26,27の油圧(以下「走行回路油圧」と呼ぶ)に応じて、閉鎖状態と開放状態とに切り替えられる。これにより、カットオフ弁33は、走行回路油圧を設定されたカットオフ圧力値を越えないように制限する。具体的には、カットオフ弁33は、走行回路油圧が、設定されたカットオフ圧力値以上になった場合に、主パイロット回路35とドレン回路39とを接続して、主パイロット回路35の油圧(以下、「主パイロット回路圧」と呼ぶ)を減圧する。主パイロット回路圧が減圧されると、電磁方向制御弁32を介してポンプ容量制御シリンダ31に供給されるパイロット圧が減圧される。その結果、第1油圧ポンプ11の容量が低減され、走行回路油圧が低減される。これにより、ポンプ容量制御部30は、走行回路油圧が所定のカットオフ圧力値を超えないように第1油圧ポンプ11の容量を制御する。
また、カットオフ弁33は、第2パイロットポート33bに供給されるパイロット圧に応じてカットオフ圧を変更することができる。具体的には、カットオフ弁33の第2パイロットポート33bに作動油が供給されていない状態では、カットオフ圧は所定の第1圧力値PL(図6参照)に設定される。また、カットオフ弁33の第2パイロットポート33bに作動油が供給されている状態では、カットオフ圧は第1圧力値PLより大きい第2圧力値PH(図6参照)に設定される。
カットオフ圧制御弁51は、制御部19からの指令信号により電気的に制御される電磁制御弁であり、励磁状態と非励磁状態との2段階に切り換えられる。カットオフ圧制御弁51は、励磁状態では、カットオフパイロット回路48とドレン回路39とを接続する。これにより、カットオフ弁33の第2パイロットポート33bから作動油が排出され、カットオフ弁33のカットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに設定される。カットオフ圧制御弁51は、非励磁状態では、チャージ回路42とカットオフパイロット回路48とを接続する。これにより、カットオフ弁33の第2パイロットポート33bに作動油が供給され、カットオフ弁33のカットオフ圧が高圧の第2圧力値PHに設定される。このように、カットオフ圧制御弁51は、制御部19から入力される指令信号に応じてカットオフ弁33の第2パイロットポート33bに供給されるパイロット圧を制御することができる。
なお、チャージ回路42は第1リリーフ弁52を介してドレン回路39に接続されている。第1リリーフ弁52は、チャージ回路42の油圧が所定のリリーフ圧を越えないように制限する。また、チャージ回路42は、第2リリーフ弁53及びチェック弁54,55を介して走行回路26,27と接続されている。第2リリーフ弁53は、走行回路油圧が所定のリリーフ圧に達した場合にチャージ回路42と走行回路26,27とを接続する。これにより、走行回路26,27が所定のリリーフ圧を超えないように制限される。
第2油圧ポンプ14は、エンジン10によって駆動される。第2油圧ポンプ14から吐出された作動油は、作業機回路49を介してチルトシリンダ3c(図1参照)等に送られ、チルトシリンダ3c等を駆動する。
油圧モータ15は、斜軸の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧モータである。油圧モータ15は、第1油圧ポンプ11から吐出され走行回路26,27を介して供給される作動油によって駆動される。これにより、油圧モータ15は、走行のための駆動力を生じさせる。油圧モータ15は、前進走行回路26を介して作動油を供給されることにより、車両を前進させる方向に駆動される。油圧モータ15は、後進走行回路27を介して作動油を供給されることにより、車両を後進させる方向に駆動される。
油圧モータ15の駆動力は、トランスファ56を介して、出力軸57に伝達される。これにより、タイヤ4a,4bが回転して車両が走行する。また、出力軸57には、出力軸57の回転数および回転方向を検知する回転センサからなる出力回転数検知部58が設けられている。出力回転数検知部58が検知した情報は、検知信号として制御部19に送られる。制御部19は、出力回転数検知部58が検知した出力軸57の回転数に基づいて、車両が前進しているのか、後進しているのか、または停止しているかを判定することができる。従って、出力回転数検知部58は、車両が前進しているのか又は後進しているのかを検知する前後進検知部として機能する。
モータ容量制御部16は、油圧モータ15の斜軸の傾転角を制御することにより、油圧モータ15の容量(以下、単に「モータ容量」と呼ぶ)を制御する。モータ容量制御部16は、モータ容量制御シリンダ61、モータ容量制御弁62、パイロット圧制御弁63、前後進切換弁64などを有する。
モータ容量制御シリンダ61は、供給される作動油の圧力に応じてピストン65を移動させる。モータ容量制御シリンダ61は、第1油室61aと第2油室61bとを有しており、第1油室61a内の油圧と第2油室61b内の油圧とのバランスによってピストン65の位置が変更される。ピストン65は、油圧モータ15の斜軸に連結されており、ピストン65が移動することにより、斜軸の傾転角が変更される。
モータ容量制御弁62は、供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ61を制御する。モータ容量制御弁62は、パイロットポート62aに供給されるパイロット圧に基づいて第1状態と第2状態との間で切り換えられる。モータ容量制御弁62は、第1状態では、第1モータシリンダ回路66と第2モータシリンダ回路67とを接続する。第1モータシリンダ回路66は前後進切換弁64とモータ容量制御シリンダ61の第1油室61aとを接続する回路である。第2モータシリンダ回路67はモータ容量制御弁62とモータ容量制御シリンダ61の第2油室61bとを接続する回路である。モータ容量制御弁62が第1状態である場合、モータ容量制御シリンダ61の第2油室61bに作動油が供給される。これにより、モータ容量が低下するように、モータ容量制御シリンダ61のピストン65が移動する。モータ容量制御弁62が第2状態である場合、モータ容量制御弁62は、第2モータシリンダ回路67とドレン回路41とを接続する。ドレン回路41はチェック弁44を介してタンク40に接続されている。このため、モータ容量制御シリンダ61の第2油室61bから作動油が排出される。これにより、モータ容量が増大するように、モータ容量制御シリンダ61のピストン65が移動する。以上のように、モータ容量制御弁62は、パイロットポート62aに供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ61への作動油の供給方向及び供給流量を制御する。これにより、モータ容量制御弁62は、パイロット圧に基づいてモータ容量を制御することができる。
パイロット圧制御弁63は、制御部19からの指令信号によって電気的に制御される電磁比例制御弁である。パイロット圧制御弁63は、モータ容量制御弁62のパイロットポート62aへの作動油の供給と排出とを制御する。パイロット圧制御弁63は、チャージ回路42の作動油をパイロットポート62aに供給する。また、パイロット圧制御弁63は、パイロットポート62aからタンク40へ作動油を排出する。パイロット圧制御弁63は、制御部19からの指令信号に応じて、モータ容量制御弁62のパイロットポート62aに供給する油圧を任意に制御することができる。従って、制御部19は、パイロット圧制御弁63を電気的に制御することにより、油圧モータ15の作動油の容量を任意に制御することができる。なお、低圧切換弁69は、走行回路26,27のうち低圧側の走行回路をリリーフ弁91を介してタンク40に接続する。
前後進切換弁64は、走行回路26,27のうち高圧側の走行回路の作動油をモータ容量制御シリンダ61に供給する。具体的には、電磁方向制御弁32が前進状態Fである場合、第1パイロット回路36に接続された前進パイロット回路71を介して前後進切換弁64の前進パイロットポート64aに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁64は前進状態Fとなる。前後進切換弁64は、前進状態Fにおいて、前進走行回路26と第1モータシリンダ回路66とを接続すると共に、前進パイロット回路71と油圧検知回路73とを接続する。これにより、前進走行回路26の作動油がモータ容量制御シリンダ61に供給される。また、油圧検知回路73は油圧センサからなるパイロット回路油圧検知部74に接続されている。従って、パイロット回路油圧検知部74によって前進パイロット回路71の油圧が検知される。また、電磁方向制御弁32が後進状態Rである場合、第2パイロット回路37に接続された後進パイロット回路72を介して前後進切換弁64の後進パイロットポート64bに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁64は後進状態Rとなる。前後進切換弁64は、後進状態Rにおいて、後進走行回路27と第1モータシリンダ回路66とを接続すると共に後進パイロット回路72と油圧検知回路73とを接続する。これにより、後進走行回路27の作動油がモータ容量制御シリンダ61に供給される。また、後進パイロット回路72の油圧がパイロット回路油圧検知部74によって検知される。パイロット回路油圧検知部74は、前進パイロット回路71の油圧又は後進パイロット回路72の油圧、すなわち主パイロット回路圧を検知して、検知信号として制御部19に送る。
なお、第1モータシリンダ回路66の油圧、すなわち、油圧モータ15を駆動する高圧側の走行回路の走行回路油圧は、走行回路油圧検知部76によって検知される。走行回路油圧検知部76は、検知した走行回路油圧を検知信号として制御部19に送る。
インチング操作部17は、インチングペダル81とインチング弁82とを有する。インチングペダル81は、運転室5内に設けられており、オペレータによって操作される。インチング弁82は、インチングペダル81が操作されと、主パイロット回路35とドレン回路39とを接続する。これにより、インチング弁82は、インチングペダル81の操作量に応じて主パイロット回路圧を低下させる。インチング操作部17は、例えば、エンジン10の回転数を上昇させたいが走行速度の上昇は抑えたいときなどにおいて使用される。すなわち、アクセルペダル22の踏み込みによってエンジン10の回転数を上昇させると、主パイロット回路圧も上昇する。このとき、インチングペダル81を操作してインチング弁82を開放することにより、主パイロット回路圧の上昇を制御することができる。これにより、第1油圧ポンプ11の容量の増大を抑え、油圧モータ15の回転速度の上昇を抑えることができる。
また、インチング弁82には、ブレーキ弁83がバネを介して連結されている。ブレーキ弁83は、油圧ブレーキ装置86への作動油の供給を制御する。インチングペダル81は油圧ブレーキ装置86の操作部材を兼ねている。インチングペダル81の操作量が所定量に達するまではインチング弁82のみが操作される。そして、インチングペダル81の操作量が所定量に達すると、ブレーキ弁83の操作が開始され、これにより油圧ブレーキ装置86において制動力が発生する。インチングペダル81の操作量が所定量以上では、インチングペダル81の操作量に応じて油圧ブレーキ装置86の制動力が制御される。
前後進切換操作部18は、前後進切換操作部材としての前後進切換レバー84と、レバー操作検知部85とを有する。前後進切換レバー84は、運転室5内に設けられており、車両の前進と後進との切換を指示するためにオペレータによって操作される。前後進切換レバー84は、前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる。レバー操作検知部85は、前後進切換レバー84が前進位置、後進位置、中立位置のいずれに位置しているのかを検知して、検知結果を検知信号として制御部19に送る。
制御部19は、CPUや各種のメモリなどを有する電子制御部であって、各検知部からの出力信号に基づいて各種の電磁制御弁や燃料噴射装置21を電気的に制御する。これにより、制御部19は、エンジン回転数、モータ容量などを制御する。例えば、制御部19は、エンジン回転数検知部25および走行回路油圧検知部76からの検知信号を処理して、モータ容量の指令信号をパイロット圧制御弁63に出力する。ここでは、制御部19は、制御部19に記憶されているモータ容量−走行回路油圧特性データを参照して、エンジン回転数と走行回路油圧の値とからモータ容量の目標値を設定し、この設定した目標値に対応する指令値をパイロット圧制御弁63に出力する。図3に、モータ容量−走行回路油圧特性データの一例を示す。図中の実線L21は、エンジン回転数がある値の状態における、走行回路油圧に対するモータ容量を定めたラインである。走行回路油圧がある一定の値以下の場合まではモータ容量は最小(Min)であり、その後、走行回路油圧の上昇に伴ってモータ容量も次第に大きくなる(実線の傾斜部分L22)。モータ容量が最大(Max)となった後は、油圧が上昇してもモータ容量は最大モータ容量Maxを維持する。上記実線の傾斜部分L22は、エンジン回転数に応じ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、走行回路油圧がより低い状態からモータ容量が大きくなり、走行回路油圧がより低い状態で最大モータ容量に達するように制御される(図3における下側の破線の傾斜部分L23参照)。反対にエンジン回転数が高ければ、走行回路油圧がより高くなるまで最小モータ容量Minを維持し、走行回路油圧がより高い状態で最大モータ容量Maxに達するように制御される(図3における上側の破線の傾斜部分L24参照)。これにより、この建設車両1では、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロ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できる(図6のラインL1参照)。
<前進時および後進時の制御>
作業車両1では、前後進切換レバー84によって車両の前進および後進が切り替えられる。以下、前後進切換レバー84によって前進が選択された場合の制御について図2に基づいて説明する。チャージポンプ13から吐出された作動油は、チャージ回路42、エンジンセンシング弁43、主パイロット回路35および電磁方向制御弁32を介して第1パイロット回路36に供給される。第1パイロット回路36からの作動油によって、ポンプ容量制御シリンダ31のピストン34が、図2の左方向に移動して第1油圧ポンプ11の斜板角を変更する。このとき、第1油圧ポンプ11の斜板の傾転角は、前進走行回路26への容量が増大する方向に変更される。また、この状態では、第2パイロット回路37は電磁方向制御弁32によってドレン回路39と接続されている。
第1パイロット回路36の作動油は、前進パイロット回路71を介して、前後進切換弁64の前進パイロットポート64aに供給される。これにより、前後進切換弁64は前進状態Fとなる。この状態では、前進走行回路26と第1モータシリンダ回路66とが接続され、前進走行回路26の作動油がモータ容量制御シリンダ61に供給される。また、前進走行回路26の油圧が走行回路油圧検知部76によって検知され、検知信号として制御部19に送られる。また、前後進切換弁64が前進状態Fでは、前進パイロット回路71と油圧検知回路73とが接続され、前進パイロット回路71の油圧がパイロット回路油圧検知部74によって検知される。パイロット回路油圧検知部74は、検知した前進パイロット回路71の油圧を検知信号として制御部19に送る。上述したように、制御部19は、エンジン回転数と、走行回路油圧すなわち前進走行回路26の油圧とに基づいて、モータ容量の目標値を決定する(図3参照)。そして、制御部19は、モータ容量の目標値に対応する指令信号をパイロット圧制御弁63に送る。パイロット圧制御弁63は、制御部19からの指令信号に基づいて、モータ容量制御弁62のパイロットポート62aに供給する作動油の圧力を制御する。これにより、モータ容量制御弁62が制御され、モータ容量制御シリンダ61のピストン65の位置が調整される。その結果、モータ容量が目標値となるように斜軸の傾転角が調整される。
次に、前後進切換レバー84によって後進が選択されている場合の制御について説明する。チャージポンプ13から吐出された作動油は、チャージ回路42、エンジンセンシング弁43、主パイロット回路35および電磁方向制御弁32を介して第2パイロット回路37に供給される。第2パイロット回路37からの作動油によって、ポンプ容量制御シリンダ31のピストン34が、図1の右方向に移動して第1油圧ポンプ11の斜板角を変更する。このとき、第1油圧ポンプ11の斜板の傾転角は、後進走行回路27への容量が増大する方向に変更される。また、この状態では、第1パイロット回路36は電磁方向制御弁32によってドレン回路39と接続されている。
第2パイロット回路37の作動油は、後進パイロット回路72を介して、前後進切換弁64の後進パイロットポート64bに供給される。これにより、前後進切換弁64は後進状態Rとなる。この状態では、後進走行回路27と第1モータシリンダ回路66とが接続され、後進走行回路27の作動油がモータ容量制御シリンダ61に供給される。また、後進走行回路27の油圧が走行回路油圧検知部76によって検知され、検知信号として制御部19に送られる。また、前後進切換弁64が後進状態Rでは、後進パイロット回路72と油圧検知回路73とが接続され、後進パイロット回路72の油圧がパイロット回路油圧検知部74によって検知される。パイロット回路油圧検知部74は、検知した後進パイロット回路72の油圧を検知信号として制御部19に送る。上述したように、制御部19は、エンジン回転数と、後進走行回路27の油圧とに基づいて、モータ容量の目標値を決定する(図3参照)。そして、制御部19は、モータ容量の目標値に対応する指令信号をパイロット圧制御弁63に送る。パイロット圧制御弁63は、制御部19からの指令信号に基づいて、モータ容量制御弁62のパイロットポート62aに供給する作動油の圧力を制御する。これにより、モータ容量制御弁62が制御され、モータ容量制御シリンダ61のピストン65の位置が調整される。その結果、モータ容量が目標値となるように斜軸の傾転角が調整される。
<カットオフ弁33の制御>
上述したように、カットオフ圧制御弁51は、制御部19から入力される指令信号に応じてカットオフ弁33に供給されるパイロット圧を制御することができる。従って、制御部19は、カットオフ圧制御弁51を指令信号によって制御することにより、カットオフ弁33のカットオフ圧を低圧の第1圧力値PLと、高圧の第2圧力値PHとのいずれかに設定することができる。具体的には、制御部19が、カットオフ圧制御弁51へ後述する低圧カットオフ指令を出力している状態では、カットオフ圧制御弁51が励磁状態となる。これにより、カットオフ弁33のカットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに設定される。また、制御部19がカットオフ圧制御弁51へ低圧カットオフ指令を出力していない状態すなわちカットオフ圧制御弁51へ指令信号が入力されていない状態では、カットオフ圧制御弁51は非励磁状態となる。これにより、カットオフ弁33のカットオフ圧が高圧の第2圧力値PHに設定される。このように、制御部19とカットオフ圧制御弁51とは、車速に応じてカットオフ弁33のカットオフ圧を第1圧力値PLまたは第2圧力値PHに設定するカットオフ圧設定部20を構成している。以下、カットオフ圧設定部20によるカットオフ圧の制御について図4のフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップS1において、出力軸57の回転数が取得される。ここでは、出力回転数検知部58からの検知信号に基づいて、制御部19が出力軸57の回転数を取得する。
ステップS2において、車速が演算される。ここでは、制御部19が、ステップS1で取得した出力軸57の回転数に基づいて、車速を算出する。すなわち、出力回転数検知部58は、車速を検知する車速検知部として機能する。
ステップS3において、車両ステータスが取得される。ここでは、制御部19が、出力回転数検知部58からの検知信号およびレバー操作検知部85からの検知信号に基づいて、車両が図5に示す5つのステータスのうちのいずれであるのかを判定する。すなわち、制御部19は、出力回転数検知部58からの検知信号に基づいて、車両の走行状態を「前進走行中」、「後進走行中」、「停止中」のいずれかに判定する。また、制御部19は、レバー操作検知部85からの検知信号に基づいて、前後進切換レバー84の位置を「前進位置」、「後進位置」、「中立位置」のいずれかに判定する。そして。車両の走行状態が「前進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「前進位置」である場合には、制御部19は、ステータスを「1」と判定する。車両の走行状態が「後進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「後進位置」である場合には、制御部19は、ステータスを「2」と判定する。車両の走行状態が「前進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「後進位置」である場合には、制御部19は、ステータスを「3」と判定する。車両の走行状態が「後進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「前進位置」である場合には、制御部19は、ステータスを「4」と判定する。また、車両の走行状態が「停止中」である場合には、前後進切換レバー84の位置に関わらず、制御部19は、ステータスを「5」と判定する。
次に、ステップS4において、現在の低圧カットオフ指令がOFFであるか否かが判定される。ここでは、制御部19からカットオフ圧制御弁51への低圧カットオフ指令がOFFであるか、ONであるかが判定される。低圧カットオフ指令がOFFであると判定された場合、すなわちカットオフ弁33のカットオフ圧が高圧の第2圧力値PHに設定されている場合には、ステップS5に進む。
ステップS5では、車速が所定の速度閾値V1(図6参照)より大きいか否かが判定される。車速が所定の速度閾値V1(第1速度閾値)より大きい場合には、ステップS6に進む。車速が所定の速度閾値V1以下である場合には、低圧カットオフ指令がOFFに維持される。
ステップS6では、低圧カットオフ指令がONに設定される。すなわち、制御部19からカットオフ圧制御弁51に低圧カットオフ指令が出力される。これにより、図6に示すように、カットオフ弁33のカットオフ圧が高圧の第2圧力値PHから低圧の第1圧力値PLに変更される(ラインL3a参照)。これにより、走行回路油圧が第1圧力値PLを超えないように抑えられる。なお、図6において、ラインL1は、車速に対する車両の最大牽引力を示している。ラインL2は、ラインL1に示す最大牽引力を発生させるために必要な走行回路油圧(以下、「必要走行回路油圧」と呼ぶ)を示している。ラインL3は、カットオフ圧すなわちカットオフ弁33によって規定される走行回路油圧の上限値を示している。
ステップS4において、低圧カットオフ指令がOFFではないと判定された場合、すなわちカットオフ弁33のカットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに設定されている場合にはステップS7に進む。
ステップS7では、車両のステータスが「3」または「4」であるか否かが判定される。車両のステータスが「3」または「4」ではない場合、すなわち、車両のステータスが「1」、「2」、「5」のいずれかである場合には、ステップS8に進む。上述したように、ステータス「1」は、車両の走行状態が「前進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「前進位置」である場合である。ステータス「2」は、車両の走行状態が「後進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「後進位置」である場合である。また、ステータス「5」は車両の走行状態が「停止中」である場合である。従って、前後進切換レバー84によって指示された車両の進行方向と、実際の車両の進行方向が一致している場合、または、車両が停止している場合には、ステップS8に進む。
ステップS8では、車速が所定の速度閾値V2(第2速度閾値)以下であるか否かが判定される。図6に示すように、速度閾値V2は、上述した速度閾値V1よりも小さな速度である。また、必要走行回路油圧とカットオフ弁33による走行回路油圧の上限値(ここでは第1圧力値PL)とが一致する車速Vaよりも大きな速度である。車速が所定の速度閾値V2以下である場合には、ステップS9に進む。
ステップS9では、低圧カットオフ指令がOFFに設定される。すなわち、制御部19からカットオフ圧制御弁51への低圧カットオフ指令の出力が停止される。これにより、カットオフ弁33のカットオフ圧が低圧の第1圧力値PLから高圧の第2圧力値PHに増大される(ラインL3b参照)。従って、走行回路油圧の上限が第1圧力値PLから第2圧力値PHに増大する。このため、速度Va以下の低速域においても走行回路油圧を必要走行回路油圧まで上昇させることができ、車両において最大牽引力を出力させることが可能となる。
なお、ステップS8において車速が速度閾値V2以下ではない場合、すなわち速度閾値V2より大きい場合には、低圧カットオフ指令はONに維持される。
ステップS7において、車両のステータスが「3」または「4」であると判定された場合にはステップS10に進む。上述したように、ステータス「3」は、車両の走行状態が「前進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「後進位置」である場合である。また、ステータス「4」は、車両の走行状態が「後進走行中」であり、かつ、前後進切換レバー84の位置が「前進位置」である場合である。従って、これらのステータスは、前後進切換レバー84の位置を逆転させたが、車両の進行方向が変わらずに走行している状態を意味している。
ステップS10では、車速が所定の速度閾値V3以下であるか否かが判定される。図6に示すように、速度閾値V3は、上述した速度閾値V2よりも小さな速度である。また、速度閾値V3は、必要走行回路油圧とカットオフ弁33による走行回路油圧の上限値(ここでは第1圧力値PL)とが一致する車速Vaよりも小さな速度である。車速が所定の速度閾値V3以下である場合には、ステップS11に進む。
ステップS11では、低圧カットオフ指令がOFFに設定される。これにより、ステップS9と同様にして、走行回路油圧の上限が低圧の第1圧力値PLから高圧の第2圧力値PHに増大される(図6のラインL3c参照)。
なお、ステップS10において車速が速度閾値V3以下ではない場合、すなわち速度閾値V3より大きい場合には、低圧カットオフ指令はONに維持される。
<特徴>
この作業車両1では、制御部19は、車速が所定の速度閾値より大きい場合にはカットオフ圧を所定の第1圧力値PLに設定し、車速が速度閾値以下である場合にはカットオフ圧を第1圧力値PLより大きい第2圧力値PHに設定する。ここで、カットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに設定されている状態において、車両ステータスが「1」、「2」、「5」のいずれかである場合には、速度閾値をV2(第1の値)に設定する。車両ステータスが「3」または「4」である場合には、速度閾値をV2よりも小さいV3(第2の値)に設定する。車両ステータスが「3」または「4」である場合は、前後進切換レバー84の位置を逆転させたが、車両の進行方向が変わらずに走行している状態であり、このような状態では走行回路油圧が大きく上昇しやすくなる。そこで、上記のように速度閾値がV3に低減されることによって、車両がより低速になるまで、カットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに維持される。これにより、走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができ、油圧モータ15に大きな負荷がかかることを抑えることができる。
また、速度閾値V3はV2よりは小さいがゼロよりも大きな値である。このため、車両が完全に停止するまでカットオフ圧が低圧の第1圧力値PLに維持されるのではない。このため、実際の車両の進行方向が、前進から後進に、または後進から前進に切り替えられた際の、第1油圧ポンプ11の容量制御のレスポンスが遅くなってしまうことを防止することができる。
なお、速度閾値V3はVaよりも小さな速度であるため、図6に示すように、車両ステータスが「3」または「4」である場合には、車速がV3からVaまでの領域では、カットオフ圧が必要走行回路油圧よりも小さい値に設定される。この場合、走行回路油圧を必要走行回路油圧まで上昇させることができなくなり、図6の斜線で示す部分Sに相当する牽引力を出力させることができなくなる。しかし、車両ステータスが「3」または「4」である場合は、前後進切換レバー84を操作したが、車両の進行方向がまだ変化していない状態であり、このような状態では通常、大きな牽引力を要するような作業は行われない。従って、上記のような制御により作業性を低下させてしまう恐れは少ない。
<他の実施形態>
(a)上記の実施形態では、ホイールローダに本発明が採用されているが、他の種類の作業車両に採用されてもよい。
(b)上記の実施形態では、カットオフ圧設定部20は、カットオフ圧を、第1圧力値PLと第2圧力値PHとの2段階に切り替えているが、第1圧力値PLと第2圧力値PHとの間で車速に応じて変化する値に設定してもよい。例えば、第1圧力値PLと第2圧力値PHとの間で、より多くの複数段階の圧力値にカットオフ圧が設定されてもよい。また、図7に示すように、第1圧力値PLと第2圧力値PHとの間で、車速に応じて連続的に変化する圧力値にカットオフ圧が設定されてもよい。
(c)上記の実施形態のように速度閾値V3の値が一定ではなく、アクセル操作量検知部23が検知したアクセルペダル22の操作量に応じて変化するように設定されてもよい。例えば、車両ステータスが「3」または「4」であって、アクセルペダル22の操作量が大きい場合には、走行回路圧が上昇し、油圧モータ15に大きな負荷が掛かりやすくなる。このため、アクセルペダル22の操作量が大きいほど速度閾値V3を小さな値に設定する。これにより、油圧モータ15に大きな負荷がかかることを抑えることができる。また、アクセルペダル22の操作量が所定量以下である場合には、車両ステータスが「3」または「4」であっても速度閾値をV3より大きな値に設定するようにしてもよい。
(d)速度閾値V3が、上述した車速Va以上であってもよい。この場合も、速度閾値V3がV2よりも小さければ、従来の作業車両よりも走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができる。ただし、車速がより低い速度まで走行回路油圧の大きな上昇を抑えるという観点からは、上記のように速度閾値V3が車速Vaよりも小さいことが望ましい。
(e)上記の実施形態では、パイロット圧制御弁63として、電磁制御弁が用いられているが、油圧パイロットの制御弁が使用されてもよい。
本発明は、車両の前後進の切換時における走行回路油圧の大きな上昇を抑えることができる効果を有し、作業車両として有用である。
10 エンジン
11 第1油圧ポンプ
26,27 走行回路
15 油圧モータ
4a,4b タイヤ(走行輪)
84 前後進切換レバー(前後進切換操作部材)
58 出力回転数検知部(前後進検知部)
30 ポンプ容量制御部
20 カットオフ圧設定部
33 カットオフ弁
51 カットオフ圧制御弁
19 制御部
22 アクセルペダル(アクセル操作部材)
23 アクセル操作量検知部
58 出力回転数検知部(車速検知部)

Claims (5)

  1. エンジンと、
    前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出された作動油が流れる走行回路と、
    前記走行回路を介して供給される作動油によって駆動される油圧モータと、
    前記油圧モータによって駆動される走行輪と、
    車両の前進および後進の切換を指示するために操作される前後進切換操作部材と、
    車両が前進しているのか又は後進しているのかを検知する前後進検知部と、
    前記油圧モータを駆動する作動油の圧力である走行回路油圧が所定のカットオフ圧を超えないように前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御部と、
    車速を検知する車速検知部と、
    車速が所定の第1速度閾値より大きい場合には前記カットオフ圧を所定の第1圧力値に設定し、車速が前記第1速度閾値より小さい所定の第2速度閾値以下である場合には前記カットオフ圧を前記第1圧力値より大きい値に設定するカットオフ圧設定部と、
    を備え、
    前記カットオフ圧設定部は、前記前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前記前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合、又は、前記前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前記前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合には、前記第2速度閾値を所定の第1の値に設定し、前記前後進切換操作部材によって前進が指示されており且つ前記前後進検知部によって車両が後進していると検知された場合、又は、前記前後進切換操作部材によって後進が指示されており且つ前記前後進検知部によって車両が前進していると検知された場合には、前記第2速度閾値を前記第1の値よりも小さい第2の値に設定する、
    作業車両。
  2. 前記カットオフ圧設定部は、前記カットオフ圧を前記第1圧力値と、前記第1圧力値より大きい第2圧力値とのいずれかに設定する、
    請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記カットオフ圧設定部は、前記カットオフ圧を、前記第1圧力値と前記第1圧力値より大きい第2圧力値との間で車速に応じて変化する値に設定する、
    請求項1に記載の作業車両。
  4. 前記ポンプ容量制御部は、供給されるパイロット圧に応じて前記カットオフ圧を変更するカットオフ弁を有し、
    前記カットオフ圧設定部は、入力される指令信号に応じて前記カットオフ弁に供給されるパイロット圧を制御する電磁制御弁と、前記電磁制御弁へ指令信号を出力して前記電磁制御弁を電気的に制御する電子制御部と、を有する、
    請求項1から3のいずれかに記載の作業車両。
  5. 前記エンジンの回転数を指示するために操作されるアクセル操作部材と、
    前記アクセル操作部材の操作量を検知するアクセル操作量検知部と、
    をさらに備え、
    前記第2の値は、前記アクセル操作量検知部が検知したアクセル操作部材の操作量に応じて設定される、
    請求項1から4のいずれかに記載の作業車両。
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