JP6453749B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
−第1の実施の形態−
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダ100の側面図である。ホイールローダ100は、アーム111、バケット112、および、前輪103F等を有する前部車体110と、運転室106、機械室107、および、後輪103R等を有する後部車体105とで構成される。機械室107内には、エンジンが配設されている。
変速制御部123(図4(b)参照)は、車速Vが変速許可車速V12に上昇すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を1速から2速にシフトアップさせる。変速制御部123は、車速Vが変速許可車速V23に上昇すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を2速から3速にシフトアップさせる。変速制御部123は、車速Vが変速許可車速V34に上昇すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を3速から4速にシフトアップさせる。なお、メインコントローラ120の記憶装置には、シフトアップを許可する閾値としての変速許可車速V12,V23,V34が予め記憶されている。変速許可車速V12,V23,V34は、それぞれ非制限状態における走行性能曲線(実線)の交点における車速に設定されている(図7参照)。
変速制御部123は、車速Vが変速許可車速V43に低下すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を4速から3速にシフトダウンさせる。変速制御部123は、車速Vが変速許可車速V32に低下すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を3速から2速にシフトダウンさせる。変速制御部123は、車速Vが変速許可車速V21に低下すると、トランスミッション制御装置20を制御して、速度段を2速から1速にシフトダウンさせる。なお、メインコントローラ120の記憶装置には、シフトダウンを許可する閾値としての変速許可車速V43,V32,V21が予め記憶されている。
(a)ホイールローダ100を地山に向けて前進させ、地山にバケット112を突入させ、バケット112およびアーム111を操作して掘削作業を行う。
(b)掘削作業が終了すると、ホイールローダ100を一旦後退させる。
(c)ホイールローダ100をダンプトラックに向けて前進させ、ダンプトラックの手前で停止し、バケット112内の土砂等をダンプトラックに積み込む。
(d)ホイールローダ100を元の位置に後退させる。
(1)ホイールローダ100は、エンジン190からタービン51への排気ガスの流路の開口面積を調節することで過給圧を変更可能な可変容量式の過給機50と、作業用ポンプ7から吐出される圧油によって駆動されるフロント作業装置102とを備えている。過給機50はターボコントローラ140により制御され、ターボコントローラ140の基板温度Ttは基板温度センサ161により検出される。メインコントローラ120は、基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも高いときには、第1閾値Tt1よりも低いときに比べて、エンジン190の最高回転速度を低く制限する。本実施の形態では、エンジン190の最高回転速度Nxが制限されると、ホイールローダ100の最高車速も制限される。
第1の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度TtがTt1を超えると、基板温度Ttの上昇に伴って、徐々にエンジン190の最高回転速度の制限量ΔNが増加する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
図10(a)および図11、図12を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。第1の実施の形態では、基板温度Ttに対応付けられたエンジン190の最高回転速度NxのテーブルTxを用いて、エンジン190の最高回転速度Nxを制限した。これに対して、第2の実施の形態では、図10(a)に示すように、冷却水温Twに対応付けられたエンジン190の最高回転速度NxのテーブルTnw1,Tnw2を用いて、エンジン190の最高回転速度Nxを制限する。
(7)基板温度Ttと冷却水温Twの相関関係を考慮し、テーブルTnw2の特性を予め定めておくようにしたので、メインコントローラ120において、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttをリアルタイムに検出できない場合であっても、ターボコントローラ140の温度を効果的に低減できる。
第2の実施の形態では、非制限時用のテーブルTnw1の特性(図10(a)参照)が、冷却水温Twにかかわらず、エンジン190の最高回転速度Nxがハイアイドル回転速度NHに設定される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。非制限時用のテーブルの特性が、冷却水温Twに応じて変化する特性であってもよい。
(8)メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも低い場合であっても、冷却水温Twが第3温度Tw3よりも高いときには、冷却水温Twが第3温度Tw3よりも低いときに比べて、エンジン190の最高回転速度Nxを低く制限する。基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも低い状態であっても冷却水温Twが高い状態では、作業を行った場合に、ターボコントローラ140の温度が短時間で高くなるおそれがある。本変形例によれば、基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも低い状態であるときに、冷却水温Twに基づいてエンジン190の制限をかけることで、ターボコントローラ140の温度上昇を抑えることができる。
第2の実施の形態では、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号が直接メインコントローラ120に入力される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号をエンジンコントローラ130に入力させ、エンジンコントローラ130で基板温度Ttをリアルタイムで監視することもできる。本変形例では、メインコントローラ120と基板温度センサ161とは直接に接続されていない。
図15および図16を参照して本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。第3の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、走行駆動装置(走行系)の構成である。第1の実施の形態に係るホイールローダ100は、エンジン190の駆動力をトルコン2を介してタイヤ103に伝達するトルコン駆動形式の走行駆動装置を備えていた(図2参照)。これに対して、第3の実施の形態に係るホイールローダ100は、油圧ポンプと油圧モータとが閉回路接続されたHST(Hydro Static Transmission)駆動形式の走行駆動装置を備えている。
(10)メインコントローラ220は、ターボコントローラ140の基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも高いときに、第1閾値Tt1よりも低いときに比べて、ホイールローダ100の最高車速を低く制限し、エンジン190の最高回転速度は制限しない。これにより、フロント作業装置102の動作速度は制限されることがないので、作業効率の向上を図ることができる。
第3の実施の形態では、メインコントローラ220が、HSTモータ281の押しのけ容積qmを大きくすることで、ホイールローダ100の最高車速を低く制限する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。HSTポンプ280の押しのけ容積qpを小さくすることで、ホイールローダ100の最高車速を低く制限してもよい。つまり、メインコントローラ220は、ターボコントローラ140の基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも高い場合、HSTポンプ280またはHSTモータ281の押しのけ容積を変化させることで、ホイールローダ100の最高車速を低く制限することができる。
第3の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも高いときに、第1閾値Tt1よりも低いときに比べて、ホイールローダ100の最高車速を制限し、エンジン190の最高回転速度は制限しない例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の最高回転速度を第1の実施の形態と同様に制限してもよいし、エンジン190の最高回転速度を制限し、ホイールローダ100の最高車速を制限しないようにしてもよい。後者は、エンジン190の最高回転速度を低く設定した場合、最高車速が低下しないようにHSTポンプ280の押しのけ容積qpを大きくしたり、HSTモータ281の押しのけ容積qmを小さくしたりすることで実現できる。
本発明は、エンジン190の駆動力をHSTと機械式変速装置へパラレルに伝達し走行するハイブリッド型のHMT(Hydro-Mechanical Transmission:油圧−機械式変速装置)を備えたホイールローダ100にも適用できる。
(変形例1)
上述した実施の形態では、メインコントローラ120が、エンジン190の最高回転速度Nxおよびホイールローダ100の最高車速のうちの少なくとも1つを制限した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが第1閾値Tt1よりも低くなったときに、上記制限を解除する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の冷却水温が、第1温度Tw1以下の所定温度以下になったときに、制限を解除してもよい。
上述した実施の形態では、過給圧を制御する過給機50として、排気側に開口面積を変更可能なノズルベーン機構59を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。吸気側に開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設け、ターボコントローラ140により開口面積調整機構を制御して吸入空気の流量を調整することで、過給圧を変更できるようにしてもよい。排気側および吸気側の両者に、開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設けてもよい。なお、開口面積調整機構は、ノズルベーン機構59に限定されない。たとえば、流量制御弁の開閉により流量を制御してもよい。
上述した実施の形態では、エンジン190の最高回転速度および車両の最高車速のうちの少なくとも1つを制限するために用いたターボコントローラ140の温度として、制御基板に実装された基板温度センサ161で検出された基板温度Ttを採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ターボコントローラ140を構成する制御基板を収容するケーシングの温度をターボコントローラ140の温度として採用してもよい。
上述した実施の形態では、ターボコントローラ140をエンジン190の冷却水で冷却する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ターボコントローラ140を冷却する冷却ファン(不図示)を設けてもよい。
第1および第2の実施の形態では、テーブルTx,Tnw1,Tnw2を参照して、エンジンの最高回転速度Nxを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。テーブルに代えて、関数形式で同様の特性を記憶させておいてもよい。
上述した実施の形態では、本発明をホイールローダに適用する例を説明したが、ホイールショベルやフォークリフト等、他の作業車両にも本発明を同様に適用することができる。
Claims (7)
- 過給圧を変更可能な可変容量式の過給機と、作業用油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される作業装置と、を備えた作業車両であって、
前記過給機を制御する過給機制御装置と、
前記過給機制御装置の温度を検出する温度検出装置と、
前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときには、前記所定温度よりも低いときに比べて、エンジンの最高回転速度および前記作業車両の最高車速のうちの少なくとも1つを制限する主制御装置と、を備えていることを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記エンジンの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
前記主制御装置は、前記過給機制御装置の温度が前記所定温度よりも高いとき、前記冷媒の温度に基づいて、前記エンジンの最高回転速度および前記作業車両の最高車速のうちの少なくとも1つを制限することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記作業車両の車速を検出する車速検出装置と、
前記車速検出装置で検出された車速がシフトアップ許可車速よりも高くなると、トランスミッションの速度段をシフトアップさせる変速制御装置と、を備え、
前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときには、
前記主制御装置は、前記作業車両の最高車速を下限値から上限値の間で制限し、
前記シフトアップ許可車速は、前記作業車両の最高車速の下限値よりも低い速度に設定されていることを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記エンジンの冷媒を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器の冷却風を発生する冷却ファンと、
前記エンジンにより駆動されるファン用油圧ポンプと、
前記ファン用油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、前記冷却ファンを回転させるファン用油圧モータと、を備え、
前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときには、
前記主制御装置は、前記エンジンの最高回転速度を下限値から上限値の間で制限し、
前記冷却ファンの最高回転速度は、前記エンジンの最高回転速度が前記下限値に制限された場合においても保持されることを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプ、および、前記走行用油圧ポンプと閉回路で接続され、前記走行用油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される可変容量型の走行用油圧モータを有するHST回路を備え、
前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときには、
前記主制御装置は、前記走行用油圧ポンプまたは前記走行用油圧モータの押しのけ容積を変化させることで、前記作業車両の最高車速を制限することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記主制御装置は、前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときに、前記エンジンの最高回転速度および前記作業車両の最高車速のうちの少なくとも1つを制限した後、前記過給機制御装置の温度が前記所定温度以下の閾値よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記主制御装置は、前記過給機制御装置の温度が所定温度よりも高いときに、前記エンジンの最高回転速度および前記作業車両の最高車速のうちの少なくとも1つを制限した後、前記エンジンの冷媒の温度が所定の冷媒温度よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業車両。
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