JPH0238628A - ホイールローダのタイヤスリップ防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はホイールローダのタイヤスリップ防止方法に関
する。より詳細に説明すれば、ホイールローダの作業性
を損ねることなく、タイヤカットやタイヤ早期磨耗を防
止し得るホイールローダのタイヤスリップ防止方法に関
する。 （従来の技術） 従来この種のホイールローダのタイヤスリップ防止方法
は、先ずタイヤのスリップを検出し２次にこのスリップ
信号を制御ｎ指令信号に変換し、最後にこの制御指令信
号により車両の牽引力や作業機の動作を補正する方法が
一般的であワた。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、かかる従来の構成の方法では次に掲げる
問題がある。従来、先ずスリップを検知し、その後スリ
ップを制御しようとする方法のため２例えばホイールロ
ーダを前進させバケットを土砂や岩等に貫入させたとき
、これにより生じた急負荷変動と車両慣性力とによりタ
イヤスリップが発生し、この結果、タイヤカットやタイ
ヤ早期磨耗が生ずるという問題がある。そこで従来、ｔ
ｉ作上１貫入前にエンジンの燃料スルットルレバーで燃
料噴射量を絞っておき低速度で貫入させる等の対応方法
（即ち、予め牽引力を下げておく方法）がよく採られて
いる。しかしながら、かかる方法では、Ｗ入力までも低
下するためホイールローダの作業効率や生産性を低下さ
せるばかりか。 オペレータの疲労を増大させる原因ともなり、その結果
、ホイールローダの作業性を損ねるという問題がある。 本発明は、かかる従来の問題点に着目し１作業性をｔ員
ねることなく、タイヤカットやタイヤ早期磨耗を防止し
得るホイールローダのタイヤスリップ防止方法を提供す
ることを目的とする。 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため２本発明に係わるホイールロー
ダのタイヤスリップ防止方法は、ホイールローダにおい
て、オペレータ等が予め路面条件や土質条件等の諸量か
ら決定した路面の滑り易さやスリップ許容量を示す相対
的値を基本牽引力特性として入力し、この基本牽引力特
性内の牽引力を得るようエンジン燃料スロットルを自動
制御する構成とした。また前記構成に、タイヤスリップ
発生時このスリップ率が既設定の限界スリップ率内とな
るよう牽引力をさらに下げるようエンジン燃料スロット
ルを自動制御する構成を加えた構成とした。また前記２
つの方法の各々の構成に　作業機が必要とするエンジン
出力分を検知し、この出力分が牽引力に必要なエンジン
出力に上乗せしたエンジン出力となるようエンジン燃料
スロットルを自動制御する構成を加えた構成とした。 （作用） 上記構成によれば、先ず請求項１の構成は、予めタイヤ
スリップしないと考えられる牽引力内でエンジン出力を
自動制御するため、夕・イヤスリップが生じ難い、仮に
タイヤスリップが生じることがあっても、オペレータが
直ちに基本牽引力特性を変更すればタイヤスリップの発
生を止めることができる。次に請求項２について説明す
ると、稼働条件が頻繁に変化する現場ではタイヤスリッ
プの発生原因となる路面条件等も頻繁に変化するのが一
最的であって、かかる場合、請求項１の方法では逐一基
本牽引力特性を変更する必要があるため、オペレータに
とり面倒な操作となる。そこで請求項２は、請求項１の
構成に、タイヤスリップ発生時このスリップ率が既設定
の限界スリップ率内となるよう牽引力をさらに下げるよ
うエンジン燃料スロットルを自動制御する構成を加えた
構成としたため、オペレ　タの負荷を低減することがで
きる。最後に請求項３について説明すると、ホイールロ
ーダのエンジン出力はいわゆる走行出力・作業機出力配
分５分５分であるため、超負荷変動が生ずる１例えば前
進走行からパケットをストックパイルへの突っ込み、直
ちにこれをすくい上げる作業（この作業時、タイヤスリ
ップによるタイヤカットやタイヤ磨耗が生ずるのはよく
知られている）にあっては、負荷変動が大きければ太き
い程、請求項１又は請求項２のみの方法では、直ちに応
答しバランスのとれた牽引力と作業力とに移行し難い、
そこで請求項３は、請求項１及び請求項２の方法の構成
に１作業機が必要とするエンジン出力分、を検知し、こ
の出力分が牽引力に必要なエンジン出力に上乗せしたエ
ンジン出力となるようエンジン燃料スロン（・ルを−１
動制御する構成を加えた構成としたため、かかる場合で
あってもタイヤスリップの発生を的確に防止することが
できる。 （実施例） 以下本発明に係わるホイールローダのタイヤスリップ防
止方法の実施例を一つの実施例にまとめ。 これを図面（第１図乃至第１Ｏ図）を参照し説明する。 第１図は概要を説明する図であって、この実施例を搭載
したホールローダを示す図、第２図は方法のフローチャ
ート図、第３図乃至第１０図は実施例の試験結果を示す
図であって、第３図は実施例の試験条件であって、パケ
ット刃先貫入深さとパケット貫入抵抗との関係を示すグ
ラフ図。 第４図乃至第８図は牽引力制御時の試験結果を示す図、
第４図は理論車速と牽引力との関係により基本牽引特性
を説明するグラフ図、第５図はスロフル位置と時間との
関係を示すグラフ図、第６図はバケット刃先貫入後の車
速と時間との関係を示すグラフ図、第７図はバケット刃
先貫入後の牽引力と時間との関係を示すグラフ図、第８
図はパケット刃先買入後の牽引力と車速との関係を示す
グラフ図、一方第９図乃至第１０図は牽引力無制御時の
試験結果を示し前記牽引力制御時の試験結果に対する比
較用の図、第９図はスロンル位置と時間との関係を示す
グラフ図、第１０図は実車速と時間とタイヤの周速とを
示すグラフ図である。尚。 実施例の方法を説明する前に、先ずこの実施例を搭載す
るタイヤスリップ防止装置と、実施例方法について概略
を説明し１次に具体的説明を、最後に実施例の試験結果
を述べる。 先ず概略を説明する。この実施例を搭載するタイヤスリ
ップ防止装置は （イ）トルクコンバータ出力回転Ｎｕを検出する回転セ
ンサ９と。 （ロ）エンジン出力回転Ｎｅを検出する回転センサ１０
と。 （ハ）トランスミッション変速位置Ｐｓを検出する位置
センサ１１と （ニ）作業機操作レバー操作Ｐｗを検出する動作センサ
１２と （ホ）エンジン燃料スロソル操作量Ｐｆを検出する動作
量センサ１３と （へ）走行加速震αを検出する加速度センサ１４と。 （ト）オペレータ等が路面状況及び土質状況等の走行条
件によって路面の滑り易さ及びスリンプ許容星の相対量
として決定した値（基本牽引特性）Ｔｉを入力する設定
器であって、かっ、この値を出力する設定器１６と （チ）上記センサ９〜１４及び設定器８からの信号Ｎｔ
、Ｎｅ、Ｐｓ、Ｐｗ、Ｐｆ、ａ、Ｔｉを入力し、エンジ
ン燃料スロノル位置を制御する信号Ｆｃを出力するコン
トローラ１５と （す）上記コントローラ１５からの作動信号Ｆｃを入力
し、エンジン燃料スロッル位置を変更するためスロット
ル制御部８と。 以上から構成した。そして実施例方法は、コントローラ
１５がフ信号Ｎｔ、Ｎｅ、Ｐｓ、Ｐｗ、Ｐｆ、α、Ｔｉ
の入力し、先ず既に記憶している車両搭載エンジン性能
とのマツチング上のトルクコンバータ性能と車両減速比
Ｒｎと信号Ｎｅ、Ｎｔ。 Ｐｓとから理論牽引力Ｔｔを演算し２次にこの理論牽引
力Ｔｔと信号Ｔｉとを比較し理論牽引力ＴＬが基本牽引
特性Ｔｉと同等又はこれ以下である目標牽引力ＴＯを演
算し１次にこの目標牽引力ＴＯをエンジン燃料スロソル
位置ｊｉＦｏに換算し次にこの換算エンジン燃料スロッ
ル位ｌ　ｉＩ　Ｆ　ｏと実際エンジン燃料スロツル位Ｌ
￥ＰＩとを比較していずれか小さい方をエンジン燃料ス
ロッル位置変更信号Ｆａとしてスロットル制御部８に出
力する主制御回路１５Ａによる主制御方法（請求項１の
方法）と、更に既に記憶している車ｆｆ減速比Ｒｎと信
号Ｎｔ、Ｐｓとから理論車速Ｖｔを演算し。 次にこれを微分して理論加速度αＬを演算し７次に前記
理論加速度α

【と信号αとからスリップ率Ｓを演算し２
次に既に記Ｉ、９シている基準スリップ率ＳＯと前記ス
リップ率Ｓとを比較し、Ｓ＞Ｓ。 の場合には割り込み信号βを減算信号として前記信号Ｆ
ａに与え、Ｆａ−β＝Ｆａにする割り込み信号演算回路
１５Ｂによる減算制御方法（請求項２の方法）と、更に
信号Ｐｗを得て作業機が必要とするエンジン出力分を演
算し、この演算結果１１Ｐを加算信号として前記信号Ｆ
ａに与えＦ　ａ　ｔＬ！Ｐ＝Ｆａにする補正信号演算回
路１５Ｃにる補正制御方法（請求項３の方法）との以上
によってホイールローダのタイヤスリップを防止する構
成の方法とした。尚１割り込み信号演算回路１５Ｂでの
スリップ率Ｓを演算するに、上記のように理論車速Ｖｔ
を微分して得た理論加速度αＬと入力信号αとからスリ
ップ率Ｓを’ｔＮ　’ｆｔするのではなく。 入力信号αを積分して得た実車速度Ｖａと理論車速Ｖｔ
とからスリップ率Ｓを演算する方法であってもよい。 次にこの実施例を具体的に説明する。 第１図にのホイールローダにおいて、エンジン７の出力
は、パワートレイン用としてトルクコンバータ６とトラ
ンスミッション５とデファレンシャルとファイナルとを
経てタイヤに伝えられる出力（即ち、牽引力）と３作業
機用として油圧・空圧ポンプとその回路とを経由てバケ
ット１等の作業機に伝えられる出力（即ち１作業力）と
に概ね分けられる０周知の通り、パワートレインは、ト
ランスミッション５の速度段（ｎ段）毎に該ホイールロ
ーダの総酸速比Ｒ１〜Ｒｎは変化する。更に本機はトル
クコンバータ６を装着しているためタイヤ等からの外ｉ
！を荷によって、エンジン本来のトルクＴｅや回転数Ｎ
ｅはトルクコンバータ出力において異なったトルクＴｔ
及び回転数Ｎｔをトランスミッション５に伝える。この
トルクコンバータの出力（前記トルクＴｔと回転数Ｎｔ
及び効率）とエンジン出力（前記トルクＴｅと回転数Ｎ
ｅ）との関係は、各ホイールローダ機種毎にそのエンジ
ンとそのトルクコンバータとのマツチング性能上、固有
一定である。従ってエンジン出力回転Ｎｅとトルクコン
バータ出力回転ＮＬを常時検出し、既知エンジン性能と
既知トルクコンバータ性能とこれらのマツチング性能と
に基づくトルクコンバータのプライマリトルク係数Ｌρ
、速度比ｅ等を用いた演算式を入力しであるコントロー
ラに、前記検出信号Ｎｅ、ＮＬを入力すれば、該ホイー
ルローダの牽引力を常時容易に演算することができるや
このコントローラ他１本発明に係わる実施例機器は前述
の通りである。そこで実施例の構成に話を戻し順を追っ
て説明する。ホイールローダを牽引するエンジン７はス
ロットル制御部８で制御される。換言すれば、スロット
ル制御部８を制御することにより、車速Ｖｔも制御され
る。 トルクコンバータ６とエンジン７とにはそれぞれの出力
回転数Ｎｅ、Ｎｔを検出する回転センサ９゜ＩＯが、ト
ランスミッション５には変速レバー４位置Ｐｓを検出す
る位置センサ１１が１作業機レバー３にはその操作Ｐｗ
を検出する動作センサ１２、スロットルレバー２にはそ
の操作１１Ｐｆを検出する動作量センサ１３が、更に車
体重心位置にはスリップ検出用の加速度センサ１４が装
着されている。上記それぞれのセンサ９〜１４の出力は
Ａ／Ｄコンバータ経てコントローラ１５に至る。 センサ１０〜１３は主制御ｎ回路１５Ａに、センサ】４
は割り込み信号演算回路１５Ｂに、センサ９は前記主制
御回路１５Ａと割り込み信号演算回路１５Ｂ七に接続さ
れている。そして前記主制御回路＋５Ａには前記割り込
み信号演算回路１５Ｂと基本牽引特性設定器１６とが入
力される構成となっている。基本牽引特性設定器１６か
らは路面の滑り易さ、スリップ許容量が、そして割り込
み信号演算回路１５Ｂからはスリンブ検知情報がこの主
制御回路１５Ａに入力される。補正信号演算回路１５Ｃ
はエンジン７のスロットル制御部８を制御する牽引力制
御部であって、これは前記主制御回路１５Ａから信号を
入力して制御される。以下第２図のフローチャート図に
基づき説明する。スタートすると、路面条件、土質条件
等の路面の滑り易さとスリップ許容量に応じた基本牽引
特性がオペレータの相対的な判断に基づいて入力され設
定される８次に各センサ９〜１４から車両の情報が読み
込まれ、トランスミッション５の速度段が前進ｌ速の場
合のみ制御モードとなる。制御モードとなると２以上の
各センサからの情報に基づき主制御回路１５Ａにおいて
、単速度と理論牽引力とが計算され、基本牽引特性との
偏差に応じた牽引力制御目標値が計算されて、更にスロ
ントル量に換算される。この埴と、実際のオペレータの
アクセルペダルの操作量とを比較し、常に小信号を選沢
刷ることによって、最終的なスロットル制’＋ｌ′ｌ量
が決定され、補正信号演算回路１５Ｃに出力される。制
御量信号は補正信号演算回路１５Ｃとスロットル制御部
８とを経て、エンジンガバナ開度に変換され、エンジン
回転数を制′４’８する。上記制御中は常時作業機レバ
ー３の操作量に応じた基本牽引特性の修正が行われ１作
業機操作時でも適性なエンジン回転に制御されるように
なっている。 また、路面状況や負荷等の急激な変化に伴う、止むを得
ぬスリップが発生した場合、センサ１４が検知し１割り
込み信号演算回路１５Ｂを介して。 主制省ｎ回路１５Ａにスリップ信号割り込みがかかり、
ストール牽引力目標値が計算され、速やかにタイヤスリ
ップを止める方向（エンジン回転数を下げる方向）にス
ロッル制御量が決定され、これが出力されてエンジン回
転数が制御される。 最後に実施例の試験結果を述べる。試験は第３図に示す
抵抗特性の掘削対象に対して、スロットル操作量を一定
（車速６．２ｋｍ／ｈ）で貫入し。 基本牽引特性を第４図のように設定した場合の結果を第
５図乃至第８図に示す。上記条件でパケット１を貫入さ
せた場合、エンジン７のスロットル制御部８では、第５
図に示すように１貫入後Ｏ〜１．０秒の間はオペレータ
のスロットル操作が選択され５貫入後１．０秒経過後か
らコントローラ牽引力制御指令が選択されており１貫入
後の経過時間に対する車速との関係は第６図に、そして
牽引力との関係は第７図に示す通りとなって、これらか
ら分かる通り、スリップは防止されている。 このときの車速と牽引力との関係を示したのが第８図で
ある。尚、牽引力制御（即ち、スロットル制御）を行わ
ない場合の貫入後の時間の経過に対するスロットル位置
の関係を第１０図に、そしてタイヤ周速と車速との関係
を第１０図に示した。 第１０図から分かる通り、牽引力制御を行わない場合は
１貫入後１．０秒でスリップが始まる。 上記実施例によれば、スリップ防止制御用として。 オペレータは路面の滑り易さやスリップ許容量を判断し
所望の基本牽引特性を設定する。スリップ防止制御時、
この基本牽引特性に基づき牽引力を制御しく即ち車速、
理論牽引力１作業機操作、スロットル操作及びスリップ
信号等からの情報に応じてスロットル量が制御される）
タイヤのスリップを防止する構成であるため、更に、予
め低めにスロットルを絞る必要のない構成であるため２
作業性を損なうことなくタイヤカントやタイヤ早期磨耗
を防止することができる。 （発明の効果） 以上説明したように１本発明に係わるホイールローダの
タイヤスリップ防止方法によれば２作業性を損なうこと
なくタイヤカットやタイヤ早期摩耗を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は概要を説明する図であって、この実施例を搭載
したホールローダを示す図、第２図は方法のフローチャ
ート図、第３図乃至第１０図は実施例の試験結果を示す
図であって、第３図は実施例の試験条件であって、パケ
ット刃先貫入深さとパケット貫入抵抗との関係を示すグ
ラフ図、第４図乃至第８図は牽引力制御時の試験結果を
示す匣第４図は理論車速と牽引力との関係により基本牽
引特性を説明するグラフ図、第５図はスロツル位置と時
間との関係を示すグラフ図、第６図はパケット刃先貫入
後の車速と時間との関係を示すグラフ図、第７図はパケ
ット刃先貫入後の牽引力と時間との関係を示すグラフ図
、第８図はパケット刃先貫入後の牽引力と車速と関係を
示すグラフ図。 一方第９図乃至第１０図は牽弓トカ無制御時の試験結果
を示し前記牽引力制御時の試験結果に対する比較用の図
、第９図はスロツル位置と時間との関係を示すグラフ図
、第１０図は実車速と時間とタイヤの周速とを示すグラ
フ図である。 １・・・・パケット ２・・・・スロットル制御部 ３・・・・作業機レバー ４・・・・変速レバー ５・・・・トランスミッション ６・・・・トルクコンバータ ７・・・・エンジン ８・・・・スロットル制御部 ９・・・・回転センサ（エンジン） １０・・・回転センサ（トルクコンバータ）１１・・・
位置センサ １２・・・動作センサ １３・・・動作量センサ １４・・・加速度センサ １５・・・コントローラ １５Ａ・・主制御回路 １５Ｂ・・割り込み（３号演算回路 １５Ｃ・・補正信号演算回路 １６　・ Ｎｅ　　・ Ｎｔ　　・ Ｔｉ　　・ Ｔｔ　　・ Ｔｏ　　・ Ｖｔ　　・ Ｖａ　　・ α　Ｌ　・ α　　１６ Ｒｎ　　・ β　・　・ Ｐｓ　　・ Ｐｆ　　・ Ｆｏ　　・ Ｆａ　　・ Ｐｗ　　・ ・基本牽引特性設定器 ・エンジン出力回転 ・トルクコンバータ出力回転 ・基本牽引特性 ・理論牽引力 ・目標牽引力 ・理論車速 ・実車速度 ・理論加速度 ・検出加速度 ・変速ｎ段目総酸速比 ・減算割り込み信号 ・トランスミンション変速位置 ・実際エンジン燃料スロッル操作量 ・換算エンジン燃料スロッル位置 ・エンジン燃料スロッル位置変更信号 ・作業機操作レバー操作

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホィールローダにおいて、オペレータ等が予め路
   面条件や土質条件等の諸量から決定した路面の滑り易さ
   やスリップ許容量を示す相対的値を基本牽引力特性とし
   て入力し、この基本牽引力特性内の牽引力を得るようエ
   ンジン燃料スロットルを自動制御したことを特徴とする
   ホィールローダのタイヤスリップ防止方法。
2. （２）タイヤスリップ発生時このスリップ率が既設定の
   限界スリップ率内となるよう牽引力をさらに下げるよう
   エンジン燃料スロットルを自動制御したことを特徴とす
   る請求項１記載のホィールローダのタイヤスリップ防止
   方法。
3. （３）作業機が必要とするエンジン出力分を検知し、こ
   の出力分が牽引力に必要なエンジン出力に上乗せしたエ
   ンジン出力となるようエンジン燃料スロットルを自動制
   御したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホ
   ィールローダのタイヤスリップ防止方法。