WO2010116853A1 - 建設車両 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an HST-type construction vehicle that travels by driving a traveling hydraulic motor with pressure oil discharged from a hydraulic pump driven by an engine.
- Patent Document 1 discloses a 1-pump 1-motor type HST system.
- Patent Document 2 discloses a 1-pump 2-motor type HST system.
- Such an HST type construction vehicle travels at the maximum vehicle speed when the travel load is the smallest with the accelerator pedal fully depressed.
- Construction vehicles capable of traveling on public roads are designed so that the maximum vehicle speed does not exceed the limit vehicle speed (generally a vehicle speed determined for each country or region, for example, 38 km / h).
- Patent Document 1 describes that the driver can arbitrarily change the maximum vehicle speed by allowing the driver to change the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor. However, even in this case, the maximum vehicle speed is designed so as not to exceed the limit vehicle speed.
- An object of the present invention is to provide a construction vehicle capable of improving fuel consumption in a high-speed traveling or the like in a construction vehicle equipped with an HST.
- a construction vehicle includes an engine, a traveling hydraulic pump, an accelerator pedal, a traveling hydraulic motor, a traveling load detection unit, a vehicle speed detection unit, and a control device.
- the traveling hydraulic pump is driven by the engine.
- the accelerator pedal adjusts the accelerator opening according to the depression amount.
- the traveling hydraulic motor is driven by the pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump.
- the travel load detector detects the magnitude of the travel load applied during travel.
- the vehicle speed detection unit detects the vehicle speed.
- the control device sets an upper limit value for the accelerator opening command value according to the magnitude of the traveling load and the vehicle speed, and the accelerator opening is limited to a predetermined amount as the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor. Set the value to obtain the maximum vehicle speed in
- control is performed to change the upper limit of the command value of the accelerator opening in accordance with the traveling load.
- the upper limit value of the accelerator opening is set smaller as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed near the maximum vehicle speed.
- the upper limit value of the accelerator pedal position is increased as the traveling load detected by the traveling load detector increases, and the upper limit value of the accelerator opening command value is decreased as the traveling load decreases.
- the lower limit value of the motor capacity is set to a value at which the maximum vehicle speed can be obtained in a state where the accelerator opening is limited to a predetermined amount, the maximum vehicle speed is secured even if the accelerator opening is limited.
- the engine speed is limited near the maximum vehicle speed even when the driver depresses the accelerator pedal to the maximum, for example, when traveling on flat ground where the driving load is small. It becomes possible to run on.
- the construction vehicle according to the second invention includes an engine, a traveling hydraulic pump, an accelerator pedal, a traveling hydraulic motor, a vehicle speed detection unit, a storage unit, and a control device.
- the traveling hydraulic pump is driven by the engine.
- the accelerator pedal adjusts the accelerator opening according to the depression amount.
- the traveling hydraulic motor is driven by the pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump.
- the vehicle speed detection unit detects the vehicle speed.
- the storage unit stores an engine torque curve having a characteristic that the engine speed decreases as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed.
- the control device controls the engine based on the engine torque curve according to the magnitude of the vehicle speed, and obtains the maximum vehicle speed while the accelerator opening is limited to a predetermined amount as the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor. Set the value to be
- an engine torque curve having a characteristic that the engine speed decreases as it approaches the maximum vehicle speed is stored in advance, and the engine torque curve is determined according to the magnitude of the vehicle speed. Change to control the engine.
- the optimum engine torque curve is selected, so that the fuel consumption is suppressed and the maximum vehicle speed is achieved. It becomes possible to run.
- the construction vehicle according to the third aspect of the present invention further includes a traveling load detector that detects the magnitude of the traveling load applied during traveling.
- the storage unit stores an engine torque curve having a characteristic that the engine speed decreases as the traveling load decreases.
- the control unit controls the engine based on the engine torque curve in accordance with the magnitude of the traveling load, and the maximum vehicle speed is set in a state where the accelerator opening is limited to a predetermined amount as a lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor. Set the resulting value.
- an engine torque curve having a characteristic that the engine speed decreases as the traveling load decreases and the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed is stored in advance.
- the engine is controlled by changing the engine torque curve according to the size of the engine.
- the optimum engine torque curve is selected, so that the fuel consumption is suppressed and the maximum vehicle speed is achieved. It becomes possible to run.
- the traveling load is large, such as when traveling on an uphill, by selecting an optimal engine torque curve according to the magnitude of the traveling load, the acceleration performance until reaching the maximum vehicle speed at high loads is improved.
- a construction vehicle according to a fourth aspect of the present invention is the construction vehicle according to the first or third aspect of the present invention, wherein the traveling load is a hydraulic pressure of pressure oil supplied to the traveling hydraulic motor.
- the traveling pressure of the traveling hydraulic motor is detected as a parameter for detecting the magnitude of the traveling load.
- working load is detected appropriately and control which changes the setting of the upper limit of the accelerator opening degree mentioned above can be implemented.
- a construction vehicle is the construction vehicle according to the first or third aspect, wherein the traveling load is an output torque of the engine.
- the output torque of the engine is detected as a parameter for detecting the magnitude of the traveling load.
- working load is detected appropriately and control which changes the setting of the upper limit of the accelerator opening degree mentioned above can be implemented.
- a construction vehicle according to a sixth aspect of the present invention is the construction vehicle according to the first or third aspect of the present invention, wherein the traveling load is the hydraulic pressure of the pressure oil supplied to the traveling hydraulic motor and the capacity of the traveling hydraulic motor. Is the product.
- the product of the hydraulic pressure of the pressure oil supplied to the traveling hydraulic motor and the capacity of the traveling hydraulic motor is used as a parameter when detecting the magnitude of the traveling load.
- the product of the travel pressure and the motor capacity means that the travel load itself is detected.
- working load is detected appropriately and control which changes the setting of the upper limit of the accelerator opening degree mentioned above can be implemented.
- the construction vehicle according to the present invention it is possible to improve the fuel when traveling at high speed.
- FIG. 2 is a control diagram showing specific processing contents regarding setting of a capacity of a traveling hydraulic motor in a vehicle body controller mounted on the wheel loader of FIG. 1.
- the graph which shows the relationship between the command electric current which the vehicle body controller mounted in the wheel loader of FIG. 1 outputs, and the capacity
- FIG. 2 is a control diagram showing specific processing contents in a control device mounted on the wheel loader of FIG. 1.
- the graph which shows the tractive force characteristic of the HST system mounted in the wheel loader of FIG. (A), (b) is a characteristic diagram which shows the relationship between the torque characteristic of an engine and the fuel consumption rate in the wheel loader of FIG.
- the control figure which shows the specific processing content in the control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
- the control diagram which shows the specific processing content in the control apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention.
- the hydraulic circuit diagram which shows the HST system of 1 pump 2 motor mounted in the construction vehicle which concerns on further another embodiment of this invention.
- FIG. 1 A construction vehicle according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. [Configuration of Wheel Loader 50]
- the wheel loader (construction vehicle) 50 according to the present embodiment is attached to a vehicle body 51, a lift arm (work machine) 52 attached to the front portion of the vehicle body, and a tip of the lift arm 52.
- the lift arm 52 is a member for lifting the bucket 53 attached to the tip, and is driven by a lift cylinder 19 (see FIG. 2) provided side by side.
- the bucket 53 is attached to the tip of the lift arm 52 and is dumped and tilted by the bucket cylinder 56.
- the lift cylinder 19 and the bucket cylinder 56 are driven by pressure oil discharged from the work machine / steering pump 2 driven by the engine 1.
- a control valve 18 is provided in a hydraulic circuit for work implement control that connects the work implement / steering pump 2 to the lift cylinder 19 and the bucket cylinder 56.
- the control valve 18 operates in response to an operation of a work machine lever (not shown), and controls the movement of the lift cylinder 19 and the bucket cylinder 56.
- the pressure oil discharged from the work machine / steering pump 2 is supplied to a steering circuit (not shown).
- the wheel loader 50 of the present embodiment applies pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump 4 driven by the engine 1 to the traveling hydraulic motor 10 via a closed circuit (HST circuit 20).
- HST circuit 20 This is an HST type construction vehicle that travels by being supplied and driven by the traveling hydraulic motor 10 driven by the supplied pressure oil.
- the closed circuit connecting the traveling hydraulic pump 4 and the traveling hydraulic motor 10 is referred to as an HST circuit 20, and the pressure of the HST circuit 20 is referred to as an HST circuit pressure.
- the HST system of this embodiment is a so-called 1-pump 1-motor type HST system in which one traveling hydraulic motor 10 is driven by pressure oil discharged from one traveling hydraulic pump 4 as shown in FIG. .
- the traveling hydraulic pump 4 is a variable displacement swash plate type axial piston pump.
- the traveling hydraulic motor 10 is a variable displacement oblique axis type axial piston motor.
- the angle of the swash plate of the traveling hydraulic pump 4 and the angle of the oblique axis of the traveling hydraulic motor 10 are controlled by the vehicle body controller 12. That is, the capacity of the traveling hydraulic pump 4 (amount of pressure oil discharged when the pump is rotated once) and the capacity of the traveling hydraulic motor 10 (amount of pressure oil required to rotate the motor once) are It is controlled by the vehicle body controller 12. The details of the capacity control of the traveling hydraulic pump 4 and the traveling hydraulic motor 10 by the vehicle body controller 12 will be described in detail later.
- the engine 1 is a diesel engine, and output torque generated by the engine 1 is transmitted to a work machine / steering pump 2, a charge pump 3, a traveling hydraulic pump 4, and the like.
- the engine 1 is provided with an engine controller 12a and a fuel injection device 1b. Further, the engine 1 is provided with an engine speed sensor 1a for detecting the actual speed of the engine 1, and a speed signal from the engine speed sensor 1a is input to the engine controller 12a.
- the engine controller 12a controls the engine by adjusting the amount of fuel injected by the fuel injection device 1b.
- the accelerator pedal 13 a is a means for the driver to control the rotational speed of the engine 1, and is connected to the accelerator opening sensor 13.
- the accelerator opening sensor 13 is composed of a potentiometer or the like, and transmits an opening signal indicating an operation amount (accelerator opening) of the accelerator pedal 13a to the engine controller 12a.
- the engine controller 12a receives the opening signal from the accelerator opening sensor 13 and outputs a command signal to the fuel injection device 1b to control the fuel injection amount.
- FIG. 3 shows the torque characteristics of the engine 1 according to this embodiment with a solid line.
- the target rotational speed when the accelerator opening is the maximum opening (100%) is Nmax.
- the engine controller 12a sets the target rotational speed according to the accelerator opening, but the actual rotational speed of the engine 1 varies depending on the magnitude of the load. For example, as shown in FIG. 3, when the accelerator opening is 100%, the actual rotational speed of the engine 1 is Nmax when there is no load, but the rotational speed is reduced to Nx when the load torque is Tx. When the torque is Ty, the rotational speed decreases to Ny.
- the hydraulic drive mechanism 30 constituting the HST system of the present embodiment mainly includes a charge pump 3, a traveling hydraulic pump 4, a traveling hydraulic motor 10, and a vehicle body controller (control device) 12. ing.
- the charge pump 3 is a fixed displacement pump, and is a pump that is driven by the engine 1 and supplies pressure oil to the HST circuit 20.
- the charge pump 3 also functions as a hydraulic pressure source for generating a pilot pressure for the pump control valve 5 to control the pump displacement control cylinder 6.
- the pump control valve 5 and the pump displacement control cylinder 6 will be described in detail later.
- the traveling hydraulic pump 4 is a variable displacement swash plate type axial piston pump.
- the pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump 4 is supplied to the HST circuit 20.
- the high pressure relief valves 7 and 8 are provided to protect hydraulic equipment such as pumps and motors, and the pressure of the HST circuit 20 (HST circuit pressure) is kept below a predetermined pressure by the high pressure relief valves 7 and 8. It is.
- the minimum pressure of the HST circuit 20 is compensated by the low pressure relief valve 9 and the charge pump 3.
- description is abbreviate
- the traveling hydraulic pump 4 is connected to a pump control valve 5 and a pump displacement control cylinder 6 that control the displacement of the traveling hydraulic pump 4 by controlling the angle of the swash plate of the traveling hydraulic pump 4.
- the pump control valve 5 generates a pilot pressure based on a control signal from the vehicle body controller 12, and the pump displacement control cylinder 6 is controlled by this pilot pressure, whereby the angle of the swash plate of the traveling hydraulic pump 4 is controlled.
- the vehicle body controller 12 outputs a control signal to the pump control valve 5 such that the capacity of the traveling hydraulic pump 4 (the amount of pressure oil discharged per one rotation of the pump) increases as the engine speed increases. Therefore, if the HST circuit pressure is constant, the displacement of the traveling hydraulic pump 4 increases as the engine speed increases, as shown in FIG. Note that Vpmax in FIG. 4 is the maximum capacity that the traveling hydraulic pump 4 can take.
- the flow rate of the hydraulic oil discharged from the traveling hydraulic pump 4 increases as the engine speed increases, and the capacity of the traveling hydraulic pump 4 reaches the maximum (Vpmax ) Will increase in proportion to the engine speed.
- the swash plate of the traveling hydraulic pump 4 can be tilted in either the forward or reverse direction. That is, the direction of the pressure oil flowing through the HST circuit 20 can be reversed by reversing the direction in which the swash plate of the traveling hydraulic pump 4 is inclined. The direction of inclination of the swash plate is also controlled based on a control signal from the vehicle body controller 12.
- the traveling hydraulic motor 10 is a variable displacement oblique axis type axial piston motor, and is driven by the pressure oil discharged from the traveling hydraulic pump 4 to generate a driving force for traveling.
- the traveling hydraulic motor 10 is provided with a motor cylinder 11a that controls the angle of the oblique axis of the traveling hydraulic motor 10, and a motor control electronic servo valve 11b that controls the motor cylinder 11a.
- the electronic servo valve 11b for motor control is an electromagnetic control valve that is controlled based on a control signal from the vehicle body controller 12.
- the motor servo motor 11b controls the capacity of the travel hydraulic motor 10 (one rotation of the motor). The amount of pressure oil required to be changed) can be arbitrarily changed, and the control of the capacity of the traveling hydraulic motor 10 by the vehicle body controller 12 will be described in detail later.
- the vehicle body controller 12 corresponds to a control device of the present invention, and receives signals from a forward / reverse switching lever 14, a speed range selection switch 15, a vehicle speed sensor (vehicle speed detector) 16, and an HST circuit pressure sensor 17.
- a signal input from the forward / reverse switching lever 14 to the vehicle body controller 12 is a signal indicating whether the forward / reverse switching lever 14 is in a forward, neutral, or reverse position.
- the vehicle body controller 12 controls the pilot pressure sent from the pump control valve 5 to the pump displacement control cylinder 6 based on the signal from the forward / reverse switching lever 14 so that the swash plate of the traveling hydraulic pump 4 tilts. Switch. As a result, the vehicle body controller 12 reverses the direction in which the pressure oil flows in the HST circuit 20 when forward is selected and when reverse is selected.
- the speed range switch 15 is a switch for the driver to select a speed range.
- the wheel loader 50 of the present embodiment has a speed range of 1st to 4th speed, and when excavation work or the like is performed using a work machine, the speed range for work is 1st to 3rd speed. When traveling at a high speed is required, the fourth speed that is the speed range for traveling can be selected.
- a signal indicating which speed range is selected by the speed range selection switch 15 is input to the vehicle body controller 12.
- the vehicle speed sensor (vehicle speed detection unit) 16 is a sensor that detects the vehicle speed from the rotation speed of the tire drive shaft, and transmits a vehicle speed signal to the vehicle body controller 12.
- the HST circuit sensor 17 detects the pressure of the HST circuit 20 (HST circuit pressure), and transmits a signal indicating the HST circuit pressure to the vehicle body controller 12. Note that the HST circuit pressure increases as the traveling load increases and decreases as the traveling load decreases if the displacement of the traveling hydraulic motor 10 is constant.
- the vehicle body controller 12 includes a command current calculation unit 41, a speed range control unit 42, an overrun prevention control unit 43, and a maximum value selection unit 45 as functional blocks.
- the command current calculation unit 41, the speed range control unit 42, and the overrun prevention control unit 43 obtain a command current based on the signals from the respective sensors described above, and send this command current to the maximum value selection unit 45.
- the maximum value selection unit 45 selects the largest one of these command currents and transmits it to the motor control electronic servo valve 11b. Note that how to obtain the command current in the command current value calculation unit 41, the speed range control unit 42, and the overrun prevention control unit 43 will be described in detail later.
- the capacity of the traveling hydraulic motor 10 increases as the command current transmitted to the motor control electronic servo valve 11b increases, and the travel current decreases as the command current decreases. It is comprised so that the capacity
- Vmmax is the maximum capacity of the traveling hydraulic motor 10 determined mechanically (the upper limit value of the mechanical capacity)
- Vmmin is the minimum capacity of the traveling hydraulic motor 10 determined mechanically. (Lower limit of mechanical capacity).
- the vehicle body controller 12 allows the traveling hydraulic motor 10 to have a capacity obtained by the command current calculation unit 41 within a range from Vmmin to Vmmax, a capacity obtained by the speed range control unit 42, and an overrun. Control is performed so that the capacity obtained by the prevention control unit 43 is the largest.
- the command current calculation unit 41 is provided to control the capacity of the traveling hydraulic motor 10 according to the load.
- the command current calculation unit 41 receives the HST circuit pressure from the HST circuit sensor 17 and the engine speed from the engine speed sensor 1a, and performs PID control on the command current so that the HST circuit pressure becomes a target value.
- the target value of the HST circuit pressure is set for each engine speed.
- the capacity of the traveling hydraulic motor 10 decreases to increase the HST circuit pressure when the HST circuit pressure decreases, and decreases the HST circuit pressure when the HST circuit pressure increases. growing. That is, due to the function of the command current calculation unit 41, when the traveling load is reduced, the capacity of the traveling hydraulic motor 10 is reduced, and the driving torque of the tire 54 is reduced while the vehicle speed is increased. Further, when the traveling load increases, the capacity of the traveling hydraulic motor 10 increases and the vehicle speed decreases while the driving torque of the tire 54 increases. Note that the capacity of the traveling hydraulic motor 10 depends on the lower limit of the mechanical capacity (Vmin in FIG. 6) and the upper limit of the mechanical capacity (Vmmax in FIG. 6) according to the command current output from the command current calculator 41. ).
- the speed range control unit 42 defines an upper limit of the vehicle speed that can be reached in each speed range.
- the speed range control unit 42 stores the minimum command stored in advance according to the detection result of the speed range selection switch 15, that is, which speed range is selected from the 4th speed ranges of the speed ranges 1, 2, 3, and 4. Select one of the current values I 1 to I 4 and output it.
- the magnitude of command current I 1 when selecting 1st speed, command current I 2 when selecting 2nd speed, command current I 3 when selecting 3rd speed, and command current I 4 when selecting 4th speed is I 1 > I 2 >
- the relationship is I 3 > I 4 .
- the vehicle speed that can be reached when the third speed is selected by the functions of the speed range control unit 42 and the maximum value selection unit 45 is The vehicle speed that can be reached when the 2nd speed is selected is lower than when the 4th speed is selected, and the vehicle speed that can be reached when the 1st speed is selected is limited to be lower than that when the 2nd speed is selected.
- the command current I 4 output from the speed range control unit 42 in the 4-speed range is a current value when the capacity of the traveling hydraulic motor 10 takes the lower limit value (Vmin in FIG. 6) of the mechanical capacity (FIG. 6). 6 (Imin) or less, or slightly larger.
- the minimum value of the capacity that the traveling hydraulic motor 10 can take is the lower limit value Vmmin of the mechanical capacity.
- the minimum capacity that can be taken by the traveling hydraulic motor 10 is the capacity at the time of the command current I 4 . That is, the capacity at the command current I 4 becomes a substantially lower limit value, and the capacity of the traveling hydraulic motor 10 does not decrease to Vmin, which is the lower limit value of the mechanical capacity.
- the overrun prevention control unit 43 is provided to prevent overrun on a steep downhill or the like.
- the overrun prevention control unit 43 responds to the vehicle speed based on a graph (see III in FIG. 5) in which the designated current increases when the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 16 exceeds a predetermined overrun vehicle speed. Output command current.
- the overrun prevention control unit 43 prevents the vehicle speed from further increasing by increasing the capacity of the traveling hydraulic motor 10 when the vehicle speed exceeds a predetermined overrun vehicle speed.
- the minimum value of the command current overrun prevention control unit 43 outputs (Immin in FIG 6 '), as a value smaller than the command current I 4 to output the speed range control unit 42 when at least fourth speed range Is set. Therefore, when the vehicle speed is equal to or lower than the overrun vehicle speed, the command current output from the overrun prevention control unit 43 is not selected by the maximum value selection unit 45. That is, the overrun prevention control unit 43 does not substantially control the capacity of the traveling hydraulic motor 10 when the vehicle speed is equal to or lower than the overrun vehicle speed.
- the vehicle body controller 12 further includes an accelerator opening upper limit setting unit 47.
- the accelerator opening upper limit setting unit 47 uses the signal indicating the HST circuit pressure input from the HST circuit sensor 17 and the signal indicating the vehicle speed input from the vehicle speed sensor 16 to determine the accelerator opening upper limit value. Is output to the engine controller 12a.
- the engine controller 12a selects the smaller one of the opening signal output from the accelerator opening sensor 13 and the accelerator opening upper limit signal output from the vehicle body controller 12, and this is finalized.
- the combustion injection amount is determined as a typical accelerator opening. That is, the engine controller 12a sets the rotation speed of the engine 1 in accordance with the amount of depression of the accelerator pedal 13a (accelerator opening) within a range not exceeding the accelerator opening upper limit value commanded by the accelerator opening upper limit setting unit 47. Adjust the speed.
- the engine controller 12a also constitutes a part of the control device of the present invention.
- the limitation of the accelerator opening performed by the accelerator opening upper limit setting unit 47 is performed when the wheel loader 50 travels near the maximum vehicle speed (38 km / h) as shown in FIG.
- the size of the limit applied to the accelerator opening is set so that the vehicle speed increases as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed (38 km / h) and decreases as the vehicle speed decreases.
- the limit amount of the accelerator opening is changed according to the traveling load (HST circuit pressure), and is set so that the upper limit value of the accelerator opening is smaller when the traveling load is small than when the traveling load is large. .
- a one-dot chain line in FIG. 7 In this case, when the vehicle speed reaches 38 km / h which is the maximum vehicle speed, the accelerator opening is limited to 80% of the maximum opening. That is, when the vehicle speed reaches 38 km / h which is the maximum vehicle speed with the accelerator pedal 13a fully depressed, the engine speed is limited to 80% of the maximum speed. When the vehicle is approaching a downhill or the like and the traveling load is further reduced as compared with traveling on flat ground, the engine speed is further reduced (p%, where p ⁇ 80, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 7). ).
- the traveling hydraulic motor 10 rotates at the fastest speed, and the vehicle speed of the wheel loader 50 is increased. Is the maximum vehicle speed.
- the engine speed when the accelerator pedal is depressed to the maximum and the flow rate of the pressure oil supplied from the traveling hydraulic pump 4 to the HST circuit 20 at the time of load on a flat ground can be determined by design. Therefore, if the maximum vehicle speed is determined, the lower limit value of the capacity that the traveling hydraulic motor 10 should take can be obtained by calculation. In other words, the lower limit value of the capacity that can be taken by the traveling hydraulic motor 10 can be appropriately determined in design according to the vehicle speed limit.
- the maximum vehicle speed of the wheel loader 50 is 38 km / h. Further, the lower limit value of the capacity that the traveling hydraulic motor 10 should take based on the flow rate when the engine speed is 80% of the maximum speed (the capacity when the mechanical capacity lower limit value Vmmin or the command current I 4 ). Is set.
- FIG. 8 shows the traction force characteristics of the HST system of this embodiment.
- a solid line F100 is a curve indicating the maximum traction force that can be output by the HST system when the engine speed is maximum (100%).
- a one-dot chain line F80 indicates a traction force that can be generated when the engine speed is 80% of the maximum engine speed, and a two-dot chain line Fp indicates that the engine speed is p% (p ⁇ 80) of the maximum engine speed.
- the product of traction force and vehicle speed is horsepower (power), and as is clear from FIG. 8, the smaller the engine speed, the smaller the horsepower.
- F100, F80, and Fp are all equal horsepower curves (equal work power curves).
- the vehicle speed when the constant horsepower curve F80 when the engine speed is 80% of the maximum speed and the line indicating the traction force corresponding to the flat road traveling load intersects is 38 km / h.
- the reason that the accelerator opening limit amount by the accelerator opening upper limit setting unit 47 at the vehicle speed of 38 km / h is set to 80% of the maximum opening is for this reason.
- control performed by the HST system of this embodiment will be described below with a specific example. (When driving on flat ground at maximum vehicle speed) A description will be given of the control in a case where the driver selects the fourth speed and depresses the accelerator pedal 13a to the maximum and travels stably while maintaining the maximum vehicle speed of around 38 km / h when traveling on flat ground.
- the traveling load is sufficiently small because the traveling is stable on a flat ground. Therefore, since the HST circuit pressure is also sufficiently small, the vehicle body controller 12 minimizes the capacity of the traveling hydraulic motor 10 (decreases the capacity to the lower limit value). Further, since the HST circuit pressure is sufficiently small and the vehicle speed reaches 38 km / h, the speed of the engine 1 is limited to 80% by the action of the control device (the vehicle body controller 12 and the engine controller 12a) (see FIG. 7). That is, the control device sets a regulation line R80 shown in FIG. At this time, assuming that the torque required by the HST system matches the torque curve of the engine 1, the engine 1 rotates at the rotational speed Ng while generating the torque Tg.
- the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor 10 is determined so that the maximum vehicle speed becomes the limit vehicle speed (38 km / h) when the engine 1 rotates at the rotation speed Ng at the point G. ing. Therefore, under this condition, the wheel loader 50 travels while maintaining the speed limit of 38 km / h.
- Fm indicates fuel efficiency, and the fuel consumption rate decreases as the distance from the center increases.
- a constant horsepower curve (equal work curve) indicated by a one-dot chain line is drawn from the point G, and the point H at which this line intersects with the torque curve when the accelerator opening is 100% is the maximum vehicle speed (38 km / h) according to the conventional control.
- This is a matching point. That is, conventionally, the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor has been set so that the maximum vehicle speed becomes the limit vehicle speed (38 km / h) when the engine rotates at the rotational speed at point H.
- the point G is at a position where the fuel consumption rate is lower than that of the point H. Therefore, by performing the control by the HST system of the present embodiment, the fuel consumption rate can be reduced more than before. Can be reduced.
- the control device does not limit the upper limit of the accelerator opening, and the final accelerator opening is 100%.
- the engine 1 generates the torque Tj and the rotational speed Nj. Rotate with.
- the matching point gradually moves from the point J in FIG. 9B toward the point H in FIG. 9A.
- the upper limit value of the accelerator opening is not lowered so much even if the vehicle speed approaches the limit vehicle speed (38 km / h). Therefore, since the upper limit value of the command value of the accelerator opening is changed according to the traveling load, it is possible to improve the acceleration performance until reaching the maximum vehicle speed at the time of high load.
- Emodiment 2 A construction vehicle according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
- the engine output torque currently generated by the engine 1 is obtained by calculation in the engine controller 12a. Therefore, the engine output torque obtained by the engine controller 12a can be used as the running load instead of the HST circuit pressure employed in the first embodiment.
- the engine controller 12a is configured to input a signal indicating the engine output torque to the accelerator opening upper limit setting unit 147, and the accelerator opening is increased as the engine output torque (running load) increases. Control is performed such that the accelerator opening upper limit value is increased as the engine upper limit value is decreased and the engine output torque (traveling load) is decreased. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here. From the above, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
- control for limiting the accelerator opening upper limit value based on the vehicle speed and the magnitude of the traveling load have been described.
- the present invention is not limited to this.
- the control content of this embodiment is demonstrated.
- the accelerator opening upper limit setting unit 247 stores a correspondence relationship between the vehicle speed and the accelerator opening upper limit value.
- the limit amount of the accelerator opening restricted by the accelerator opening upper limit setting unit 247 increases as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed (38 km / h), and decreases as the vehicle speed decreases.
- the accelerator opening is limited to 80% of the maximum opening. That is, when the vehicle speed reaches 38 km / h which is the maximum vehicle speed with the accelerator pedal 13a depressed to the maximum, the engine speed is limited to 80% of the maximum speed.
- the traveling load is sufficiently small because the traveling is stable on a flat ground. Therefore, the HST circuit pressure also becomes sufficiently small, and the vehicle body controller 12 minimizes the capacity of the traveling hydraulic motor 10 (decreases the capacity to the lower limit value).
- the speed of the engine 1 is limited to 80% by the action of the control device (the vehicle body controller 12 and the engine controller 12a) (see FIG. 11). That is, the control device sets the regulation line R80 in FIG. If the point G matches the traveling load at this time, the engine 1 rotates at the rotation speed Ng while generating the torque Tg.
- the control device does not limit the upper limit of the accelerator opening, and the final accelerator opening is 100%.
- the engine output at this time is a point J that matches the traveling load, the engine 1 rotates at the rotational speed Nj while generating the torque Tj.
- an engine torque curve as shown in FIG. 12 is stored in the engine controller 12a.
- This torque curve has a characteristic that the maximum engine speed decreases as the traveling load decreases near the maximum vehicle speed. Further, the degree to which the maximum rotational speed of the engine is reduced by the traveling load is such a characteristic that the vehicle speed decreases as the vehicle speed decreases from the maximum vehicle speed.
- the engine controller 12a controls the engine by determining the fuel injection amount based on the engine torque curve shown in FIG. 12 based on the accelerator opening degree, the travel load, and the vehicle speed commanded by the accelerator pedal. Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the lower limit value of the capacity of the traveling hydraulic motor 10 is such a value that the maximum vehicle speed is obtained when the engine speed is reduced to 80% of the maximum speed. Is set to Also according to this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
- the engine controller and the vehicle body controller may be combined as one controller.
- the wheel loader 50 equipped with an HST system of one pump and one motor including one hydraulic pump and the traveling hydraulic motor 10 has been described as an example.
- the present invention is not limited to this.
- two traveling hydraulic motors 110a and 110b, first and second motor control valves 111a and 111b, first and second motor cylinders 112a and 112b, a clutch 113, a clutch control valve 114 The present invention may be applied to a construction vehicle including a one-pump two-motor HST system including the drive shaft 115 and the HST circuit 120.
- the engine torque curve stored in the engine controller 12a has an example in which the maximum engine speed decreases as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed and the traveling load decreases. I gave it as an explanation.
- the present invention is not limited to this.
- the engine may have a characteristic that the maximum engine speed decreases as the vehicle speed approaches the maximum vehicle speed. In this case, the same effect as that of the fourth embodiment described above can be obtained.
- the same control may be performed during traveling in the maximum speed range.
- the same control as described above can be performed when traveling in a state where the working machine is not used at all, or when the working machine is used at a low load, in addition to traveling at the maximum vehicle speed range. You may go.
- the construction vehicle of the present invention can travel at the maximum vehicle speed while suppressing fuel consumption during traveling on flat ground where the traveling load is small, etc., and smoothly when the traveling load is large as during uphill traveling. Since the maximum vehicle speed can be achieved, the present invention can be widely applied to various construction vehicles equipped with HST.
- JP 2004-144254 A published May 20, 2004
- Japanese Patent Laid-Open No. 11-230333 released on August 27, 1999
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、1ポンプ1モータタイプのHSTシステムが開示されている。また、特許文献2には、1ポンプ2モータタイプのHSTシステムが開示されている。
また、公道を走行可能な建設車両は、最高車速が制限車速(一般的に国や地域ごとに決められている車速であり、例えば、38km/h)を超えないように設計されている。
なお、特許文献1には、走行用油圧モータの容量の下限値を運転者が変更可能とすることにより最高車速を運転者が任意に変更可能とすることが記載されている。しかし、この場合においても、やはり最高車速が制限車速を超えないように設計されている。
平地を最高車速で走行するときの負荷は、作業機を用いて掘削作業を行うときの負荷や坂道を登坂走行するときの負荷と比べて小さい。負荷が小さい場合においても、このようにエンジン回転数を最高回転数で用いる従来の方式では、燃費効率の面で改善の余地がある。
本発明の課題は、HSTを搭載した建設車両において、高速走行時等における燃費の向上を図ることが可能な建設車両を提供することにある。
具体的には、最高車速付近において、車速が最高車速に近づくほどアクセル開度の上限値を小さく設定する。また、最高車速付近において、走行負荷検知部において検知された走行負荷が大きいほど、アクセル開度の指令地の上限値を大きくし、走行負荷が小さくなるほど、アクセル開度の指令値の上限値を小さくする。モータ容量の下限値は、アクセル開度が所定量まで制限された状態で最高車速が得られる値に設定されているので、アクセル開度が制限されても最高車速が確保される。
これにより、例えば、走行負荷が小さい平地走行時等において、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込んだ場合でも、最高車速付近においてエンジン回転数が制限されるため、燃料消費量を抑制しつつ最高車速での走行が可能になる。
これにより、例えば、走行負荷が小さい平地走行時等において、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込んだ場合でも、最適なエンジントルクカーブが選択されることで、燃料消費量を抑制しつつ最高車速での走行が可能になる。
これにより、例えば、走行負荷が小さい平地走行時等において、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込んだ場合でも、最適なエンジントルクカーブが選択されることで、燃料消費量を抑制しつつ最高車速での走行が可能になる。一方、登坂走行時のように走行負荷が大きい場合でも、走行負荷の大きさに応じて最適なエンジントルクカーブを選択することで、高負荷時に最高車速に到達するまでの加速性が向上する。
ここでは、走行負荷の大きさを検知する際のパラメータとして、走行用油圧モータの走行圧を検知する。
これにより、走行負荷の大きさを適切に検知して、上述したアクセル開度の上限値の設定を変更する制御を実施することができる。
ここでは、走行負荷の大きさを検知する際のパラメータとして、エンジンの出力トルクを検知する。
これにより、走行負荷の大きさを適切に検知して、上述したアクセル開度の上限値の設定を変更する制御を実施することができる。
ここでは、走行負荷の大きさを検知する際のパラメータとして、走行用油圧モータへ供給される圧油の油圧と走行用油圧モータの容量との積を用いる。
これにより、走行負荷の大きさを適切に検知して、上述したアクセル開度の上限値の設定を変更する制御を実施することができる。
本発明の一実施形態に係る建設車両について、図1~図9を用いて説明すれば以下の通りである。
[ホイールローダ50の構成]
本実施形態に係るホイールローダ(建設車両)50は、図1に示すように、車体51と、車体の前部に装着されたリフトアーム(作業機)52と、このリフトアーム52の先端に取り付けられたバケット(作業機)53と、車体51を支持しながら回転して車体を走行させる4本のタイヤ(走行輪)54と、車体51の上部に搭載されたキャブ55と、を備えている。
バケット53は、リフトアーム52の先端に取り付けられており、バケットシリンダ56によってダンプおよびチルトされる。
リフトシリンダ19やバケットシリンダ56は、図2に示すように、エンジン1によって駆動される作業機・ステアリング用ポンプ2から吐出される圧油によって駆動される。作業機・ステアリング用ポンプ2とリフトシリンダ19やバケットシリンダ56とを結ぶ作業機制御用油圧回路には、制御バルブ18が設けられている。制御バルブ18は、作業機レバー(図示せず)の操作に応じて作動し、リフトシリンダ19やバケットシリンダ56の動きを制御する。また、作業機・ステアリング用ポンプ2から吐出した圧油は、図示しないステアリング回路へ供給される。
本実施形態のホイールローダ50は、図2に示すように、エンジン1によって駆動される走行用油圧ポンプ4から吐出された圧油を閉回路(HST回路20)を介して走行用油圧モータ10に供給し、供給された圧油によって走行用油圧モータ10が駆動されることで走行する、HST式の建設車両である。以下、走行用油圧ポンプ4と走行用油圧モータ10とを結ぶ閉回路をHST回路20といい、HST回路20の圧力をHST回路圧という。
走行用油圧ポンプ4は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプである。走行用油圧モータ10は、可変容量型の斜軸式アキシャルピストンモータである。
エンジン1は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン1で発生した出力トルクが、作業機・ステアリング用ポンプ2、チャージポンプ3、走行用油圧ポンプ4等に伝達される。エンジン1には、エンジンコントローラ12aと燃料噴射装置1bとが付設されている。また、エンジン1には、エンジン1の実回転数を検出するエンジン回転数センサ1aが設けられており、エンジン回転数センサ1aからの回転数信号がエンジンコントローラ12aに入力される。エンジンコントローラ12aは、燃料噴射装置1bによる燃料の噴射量を調整してエンジンを制御する。
本実施形態のHSTシステムを構成する油圧駆動機構30は、図2に示すように、主として、チャージポンプ3、走行用油圧ポンプ4、走行用油圧モータ10、車体コントローラ(制御装置)12を有している。
(チャージポンプ3)
チャージポンプ3は、固定容量型のポンプであって、エンジン1によって駆動され、HST回路20へと圧油を供給するためのポンプである。また、チャージポンプ3は、ポンプ制御弁5がポンプ容量制御シリンダ6を制御するためのパイロット圧を発生させるための油圧源としても機能する。なお、ポンプ制御弁5やポンプ容量制御シリンダ6については、後段にて詳述する。
走行用油圧ポンプ4は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプである。走行用油圧ポンプ4から吐出された圧油は、HST回路20に供給される。高圧リリーフ弁7,8は、ポンプやモータ等の油圧機器の保護のために設けられており、高圧リリーフ弁7,8によってHST回路20の圧力(HST回路圧)は所定の圧力以下に保たれる。また、低圧リリーフ弁9とチャージポンプ3とによって、HST回路20の最低圧力が補償される。なお、これらの構成については公知であるため、ここでは説明を省略する。
ポンプ制御弁5は、車体コントローラ12からの制御信号に基づくパイロット圧を発生させ、このパイロット圧によってポンプ容量制御シリンダ6が制御されることによって、走行用油圧ポンプ4の斜板の角度が制御される。
なお、走行用油圧ポンプ4の斜板は、正逆いずれの方向にも傾けることができる。すなわち、走行用油圧ポンプ4の斜板を傾ける方向を逆にすることにより、HST回路20を流れる圧油の方向を逆にすることができる。斜板の傾きの方向も、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される。
走行用油圧モータ10は、可変容量型の斜軸式アキシャルピストンモータであって、走行用油圧ポンプ4から吐出された圧油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ10には、走行用油圧モータ10の斜軸の角度を制御するモータシリンダ11aと、モータシリンダ11aを制御するモータ制御用電子サーボ弁11bとが設けられている。モータ制御用電子サーボ弁11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁であって、モータシリンダ11aを制御することにより、走行用油圧モータ10の容量(モータを一回転させるのに必要な圧油の量)を任意に変えることができ、また、車体コントローラ12による走行用油圧モータ10の容量の制御については、後段にて詳述する。
車体コントローラ12は、本発明の制御装置に相当し、前後進切り替えレバー14、速度レンジ選択スイッチ15、車速センサ(車速検出部)16、HST回路圧センサ17から各信号が入力される。
前後進切り替えレバー14から車体コントローラ12に入力される信号は、前後進切り替えレバー14が前進、中立、後進のいずれの位置にあるかを示す信号である。車体コントローラ12は、前後進切り替えレバー14からの信号に基づいて、ポンプ制御弁5からポンプ容量制御シリンダ6の送出されるパイロット圧を制御して、走行用油圧ポンプ4の斜板が傾く方向を切り替える。これにより、車体コントローラ12は、前進が選択されたときと後進が選択されたときとで、HST回路20内の圧油の流れる方向を逆転させる。
HST回路センサ17は、HST回路20の圧力(HST回路圧)を検出し、HST回路圧を示す信号を車体コントローラ12に送信する。なお、HST回路圧は、走行用油圧モータ10の容量が一定であれば、走行負荷が大きくなるほど上昇し、走行負荷が小さくなるほど低下する。
指令電流演算部41は、負荷に応じて走行用油圧モータ10の容量を制御するために設けられている。
指令電流演算部41は、HST回路センサ17からHST回路圧を、エンジン回転数センサ1aからエンジン回転数を、それぞれ受信して、HST回路圧が目標値になるように指令電流をPID制御する。なお、HST回路圧の目標値は、エンジン回転数ごとに設定されている。
なお、走行用油圧モータ10の容量は、指令電流演算部41から出力される指令電流によって、機械的な容量の下限値(図6におけるVmmin)と機械的な容量の上限値(図6におけるVmmax)の間で変化する。
速度レンジ制御部42は、各速度レンジにおいて到達しうる車速の上限を規定するものである。
速度レンジ制御部42は、速度レンジ選択スイッチ15における検出結果、つまり速度レンジ1,2,3,4の4速レンジ中のどの速度レンジが選択されているかに応じて、予め記憶された最小指令電流値I1~I4のいずれかを選択して出力する。1速選択時の指令電流I1、2速選択時の指令電流I2、3速選択時の指令電流I3、4速選択時の指令電流I4の大きさは、I1>I2>I3>I4の関係とされている。
オーバーラン防止制御部43は、急な下り坂等でのオーバーランを防止するために設けられている。
オーバーラン防止制御部43は、車速センサ16において検出された車速が所定のオーバーラン車速以上になった場合に指定電流が上昇していくグラフ(図5のIII参照)に基づいて、車速に応じた指令電流を出力する。すなわち、オーバーラン防止制御部43は、車速が所定のオーバーラン車速以上になった場合には走行用油圧モータ10の容量を増大させることにより、車速がそれ以上増大することを防止する。
車体コントローラ12は、さらにアクセル開度上限設定部47を備えている。
アクセル開度上限設定部47は、図7に示すように、HST回路センサ17から入力されるHST回路圧を示す信号と、車速センサ16から入力される車速を示す信号によって、アクセル開度上限値を求め、これをエンジンコントローラ12aに出力する。
本実施形態においては、エンジンコントローラ12aも本発明の制御装置の一部を構成している。
なお、下り坂等にさしかかり、平地走行時よりもさらに走行負荷が低下した場合には、図7の二点鎖線に示すように、エンジン回転数はさらに小さい値(p%、ただし、p<80)に制限される。
ところで、ホイールローダ等の公道を走行可能な建設車両を設計する際には、最高車速が制限車速(一般的に国や地域ごとに決められている車速であり、例えば、38km/h)を超えないように設計される必要がある。
HSTシステムの牽引力特性は、エンジン1や走行用油圧ポンプ4、走行用油圧モータ10等の個々の装置の仕様によって決まる。
本実施形態のHSTシステムの牽引力特性を図8に示す。
図8において、実線F100は、エンジン回転数が最大(100%)のときに本HSTシステムが出力しうる最大の牽引力を示すカーブである。また、一点鎖線F80は、エンジン回転数が最大回転数の80%のときに出しうる牽引力を示し、二点鎖線Fpは、エンジン回転数が最大回転数のp%(p<80)のときに出しうる牽引力を示す。なお、牽引力と車速の積は馬力(仕事率)であり、図8からも明らかなように、エンジン回転数が小さいほど馬力も小さくなる。また、F100、F80,Fpはいずれも等馬力曲線(等仕事率曲線)である。
本実施形態のHSTシステムによって行われる制御について、以下で具体例を挙げて説明する。
(平地を最高車速で走行する場合)
平地走行時において、運転者が4速を選択してアクセルペダル13aを最大まで踏込み、最高車速である38km/h付近を維持しながら安定的に走行する場合の制御について説明する。
また、HST回路圧は十分に小さく、車速は38km/hに達しているため、制御装置(車体コントローラ12、エンジンコントローラ12a)の働きによって、エンジン1の回転数は80%に制限される(図7参照)。すなわち、制御装置は、図9(a)に示すレギュレーションラインR80を設定する。このとき、HSTシステムが必要とするトルクとエンジン1のトルクカーブとがマッチングする点Gとすると、エンジン1はトルクTgを発生しながら回転数Ngで回転する。
ここで、図9(a)を用いて、本実施形態のHSTシステムによる制御と従来の制御とにおける燃費消費率の違いについて説明する。なお、図9(a)において、Fmは燃費効率を示し、中心部に近づくほど燃費消費率が小さい。
図9(a)から明らかなように、点Gは点Hよりも燃費消費率が低い位置にあることから、本実施形態のHSTシステムによる制御を実施することによって、従来よりも燃費消費率を低下させることができる。
次に、運転者が4速を選択してアクセルペダル13aを最大まで踏み込んで、最高車速(38km/h)付近で走行中に、登坂路にさしかかって走行負荷が増大した場合の制御について説明する。
また、HST回路圧および車速が低下するため、制御装置はアクセル開度の上限に制限を加えることはなく、最終のアクセル開度は100%となる。
ここで、図9(b)に示すように、このときのHSTシステムが必要とするトルクとエンジン1のトルクカーブとがマッチングする点Jとすると、エンジン1はトルクTjを発生させながら回転数Njで回転する。
ここでは、4速で平地を比較的高速で走行している際に、アクセルペダル13aを最大まで踏み込んで、最高車速(38km/h)まで加速する場合の制御について説明する。
この場合、まず、ホイールローダ50を加速させるために走行負荷が上昇する。例えば、加速の初期段階において、図9(b)の点Jでマッチングしているものとする。
上述したように、最高車速に到達した後は、最終的に図9(a)に示す点Gでマッチングすることになる。このため、マッチング点は図9(b)の点Jから図9(a)の点Gに向けて徐々に移動していく。
本実施形態においては、走行負荷が高い場合には、たとえ車速が制限車速(38km/h)に近づいても、アクセル開度の上限値をあまり下げることはない。よって、走行負荷に応じてアクセル開度の指令値の上限値を変化させるため、高負荷時に最高車速に到達するまでの加速性を向上させることができる。
本発明の他の実施形態に係る建設車両について、図10を用いて説明すれば以下の通りである。
上記実施形態1では、エンジンコントローラ12aにおいて、エンジン1が現在発生させているエンジン出力トルクを演算によって求めている。このため、走行負荷としては、上記実施形態1で採用したHST回路圧の代わりに、エンジンコントローラ12aが求めたエンジン出力トルクを用いることもできる。
なお、その他の構成については、上記実施形態1と同様であるから、ここではその説明を省略する。
以上のことから、本実施形態においても、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。
また、走行負荷としては、上記実施形態1のようなHST回路圧だけでなく、HST回路圧と走行用油圧モータ10の容量とを積を用いてもよい。
以上のことから、本実施形態においても、上記実施形態1,2と同様の効果を得ることができる。
本発明のさらに他の実施形態に係る建設車両について、図11を用いて説明すれば以下の通りである。
例えば、車速だけに基づいて、アクセル開度上限値に制限をかける制御を行ってもよい。以下、本実施形態の制御内容について説明する。
次に、本実施形態に係る制御装置が行う制御について、図9(a)および図9(b)を用いて以下で説明する。
まず、上記実施形態1で説明したように、平地を最高車速で走行する場合、すなわち平地走行時において、運転者が4速を選択してアクセルペダル13aを最大まで踏み込んで最高車速(38km/h)付近を維持しながら安定的に走行する場合について説明する。
また、車速は38km/hに到達しているため、制御装置(車体コントローラ12、エンジンコントローラ12a)の働きによって、エンジン1の回転数は80%に制限される(図11参照)。すなわち、制御装置は、図9(a)のレギュレーションラインR80を設定する。このときの走行負荷とマッチングする点Gとすると、エンジン1はトルクTgを発生させながら回転数Ngで回転する。
次に、平地で最高車速まで加速する場合、すなわち運転者が4速を選択してアクセルペダル13aを最大まで踏み込んで、最高車速である38km/h付近で走行中に登坂路にさしかかって走行負荷が増大する場合について説明する。
このため、制御装置は、アクセル開度の上限に制限を加えることはなく、最終のアクセル開度は100%となる。
ここで、図9(b)に示すように、このときのエンジン出力が走行負荷とマッチングする点Jとすると、エンジン1はトルクTjを発生させながら回転数Njで回転する。
本実施形態では、以上のように、車速が制限車速(38km/h)に近づくと、走行負荷に関わらず、アクセル開度の上限に制限を加える。よって、高負荷時に最高車速に到達するまでの加速性は、上記実施形態1の制御よりもやや劣るものの、その他の効果については上記実施形態1と同様である。
本発明のさらに他の実施形態に係る建設車両について、図12を用いて説明すれば以下の通りである。
上記実施形態1~4では、ある1つのエンジントルクカーブ(図9(a)および図9(b)参照)に対して、アクセル開度上限値制限部によって、レギュレーションラインカーブを変更することで、エンジン回転数を変更する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態では、図12に示すようなエンジントルクカーブがエンジンコントローラ12aに記憶される。このトルクカーブは、最高車速付近で、走行負荷が小さいほどエンジンの最大回転数が小さくなるような特性を有している。また、走行負荷によってエンジンの最大回転数が小さくなる度合いは、車速が最高車速から小さくなるにつれて小さくなるような特性となっている。
本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、走行用油圧モータ10の容量の下限値は、エンジン回転数が最大回転数の80%まで減少されたときに最高車速が得られるような値に設定されている。
本実施形態によっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記各実施形態では、エンジンコントローラ12aと車体コントローラ12とが別々に設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
上記各実施形態では、1つの油圧ポンプと走行用油圧モータ10を含む1ポンプ1モータのHSTシステムを搭載したホイールローダ50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図13に示すように、2つの走行用油圧モータ110a,110b、第1・第2モータ制御弁111a,111b、第1・第2モータシリンダ112a,112b、クラッチ113、クラッチ制御弁114、駆動軸115およびHST回路120を含む、1ポンプ2モータのHSTシステムを搭載した建設車両に対して、本発明を適用してもよい。
上記各実施形態では、チャージポンプ3が吐出する圧油によってHST回路20へ圧油を供給し、またチャージポンプ3をポンプ容量制御シリンダ6を制御するためにパイロット圧の供給源とする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、作業機・ステアリングポンプに接続される作業機制御用油圧回路に優先弁を設けて圧油を分流させ、この圧油によってHST回路20へ圧油を供給したり、この圧油を利用してポンプ容量制御シリンダ6を制御するためのパイロット圧を発生させたりしてもよい。
上記実施形態5では、エンジンコントローラ12aに記憶されるエンジントルクカーブは、最高車速付近で最高車速に近づくほど、かつ走行負荷が小さいほどエンジンの最高回転数が小さくなる特性を有している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、走行負荷の大小に関わらず、最高車速付近で最高車速に近づくほどエンジンの最大回転数が小さくなる特性を有していてもよい。
この場合には、上述した第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記各実施形態では、走行用油圧モータ10の容量の下限値が一定の値に設定されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、特許文献1(特開2004-144254号)に開示されているように、走行用油圧モータの容量の下限値を、運転者が変更可能としてもよい。
上記各実施形態では、ホイールローダ50の最高速度レンジである4速レンジで走行中に、上述した走行用油圧モータ10の容量の下限値を設定する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
あるいは、最高車速レンジで走行中以外にも、作業機を全く使用していない状態で走行している場合や、作業機を低負荷で使用している場合等においても、上記と同様の制御を行ってもよい。
上記各実施形態では、本発明が適用される建設車両として、ホイールローダを例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、HSTを搭載した他の建設車両に対して、本発明を適用することができる。
1a エンジン回転数センサ
1b 燃料噴射装置
2 作業機・ステアリング用ポンプ
3 チャージポンプ
4 走行用油圧ポンプ
5 ポンプ制御弁
6 ポンプ容量制御シリンダ
7,8 高圧リリーフ弁
9 低圧リリーフ弁
10 走行用油圧モータ
11a モータシリンダ
11b モータ制御用電子サーボ弁
12 車体コントローラ(制御装置)
12a エンジンコントローラ(制御装置)
13 アクセル開度センサ
13a アクセルペダル
14 前後進切換レバー
15 速度レンジ選択スイッチ
16 車速センサ
17 HST回路センサ
18 制御バルブ
19 リフトシリンダ
20 HST回路
30 油圧駆動機構
41 指令電流演算部
42 速度レンジ制御部
43 オーバーラン防止制御部
45 最大値選択部
50 ホイールローダ(建設車両)
51 車体
52 リフトアーム(作業機)
53 バケット(作業機)
54 タイヤ(走行輪)
55 キャブ
110a,110b 走行用油圧モータ
111a,111b 第1・第2モータ制御弁
112a,112b 第1・第2モータシリンダ
113 クラッチ
114 クラッチ制御弁
115 駆動軸
120 HST回路
Claims (6)
- エンジンと、
前記エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、
踏込み量に応じてアクセル開度を調整するアクセルペダルと、
前記走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、
走行時にかかる走行負荷の大きさを検出する走行負荷検知部と、
車速を検出する車速検出部と、
前記走行負荷の大きさと前記車速の大きさとに応じて、前記アクセル開度の指令値に上限値を設定するとともに、前記走行用油圧モータの容量の下限値として前記アクセル開度が所定量まで制限された状態で最高車速が得られる値を設定する制御装置と、
を備えている建設車両。 - エンジンと、
前記エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、
踏込み量に応じてアクセル開度を調整するアクセルペダルと、
前記走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、
車速を検出する車速検出部と、
最高車速に近づくほどエンジン回転数が低くなる特性を有するエンジントルクカーブを記憶する記憶部と、
前記車速の大きさに応じて、前記エンジントルクカーブに基づいて前記エンジンを制御するとともに、前記走行用油圧モータの容量の下限値として前記アクセル開度が所定量まで制限された状態で最高車速が得られる値を設定する制御装置と、
を備えている建設車両。 - 走行時にかかる走行負荷の大きさを検出する走行負荷検知部を、
さらに備えており、
前記記憶部は、前記走行負荷が小さくなるほどエンジン回転数が低くなる特性を有するエンジントルクカーブを記憶するとともに、
前記制御装置は、前記走行負荷の大きさに応じて、前記エンジントルクカーブに基づいて前記エンジンを制御するとともに、前記走行用油圧モータの容量の下限値として前記アクセル開度が所定量まで制限された状態で最高車速が得られる値を設定する、
請求項2に記載の建設車両。 - 前記走行負荷は、前記走行用油圧モータに供給される圧油の油圧である、
請求項1または3に記載の建設車両。 - 前記走行負荷は、前記エンジンの出力トルクである、
請求項1または3に記載の建設車両。 - 前記走行負荷は、前記走行用油圧モータへ供給される圧油の油圧と前記走行用油圧モータの容量との積である、
請求項1または3に記載の建設車両。
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