CN101765726B - 作业车辆的驱动力控制装置及驱动力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明通过避免在挖掘作业时等有可能发生轮胎打滑的状况下反复发生轮胎打滑,解决轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的问题。本发明的作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎。在作业车辆的驱动力传递路径上设有使传递给轮胎的驱动力变更自如的驱动力可变机构。轮胎打滑检测机构检测是否发生了轮胎打滑。驱动力测量机构在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,测量检测到轮胎打滑时的驱动力。驱动力控制机构以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的方式控制驱动力可变机构。
Description
技术领域
本发明涉及将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎的作业车辆,特别是涉及为了防止轮胎打滑而对驱动力进行控制的装置及方法。
背景技术
在轮式装载机的从发动机到轮胎的驱动力传递路径上,设有传动装置、调制离合器、扭矩转换器,还设有包括前进离合器、后退离合器、各速度级离合器的变速器、车轴。
发动机的输出(扭矩)经由传动装置、调制离合器、扭矩转换器、变速器、车轴传递给轮胎。
以往,在轮式装载机等作业车辆中,调制离合器设置在发动机和扭矩转换器之间,通过变更输入侧和输出侧的卡合程度来改变从发动机传递给扭矩转换器的动力。调制离合器由液压离合器构成,通过改变液压(以下,称为调制离合器压力)的大小,使液压离合器连接动作(卡合动作)或切断动作(非卡合动作)。
轮式装载机大多以V形运转的方式进行作业。V形运转是指反复进行如下动作的运转,即,向作业山地前进并挖掘沙土,挖掘后后退,在到达方向转换位置时再前进,将沙土装入底卸式车或自卸车。
挖掘时,轮式装载机一边加速一边进行使挖掘用的工作装置插入作业山地的动作。此时,轮胎上的负荷很大,从发动机向轮胎传递很大的驱动力。
因而,在进行这种挖掘时,传递给轮胎的驱动力增大,在轮胎和路面之间多会发生轮胎打滑。此外,由于路面的状态不均匀,各轮胎上的负荷不同,所以在四个轮胎中的某一轮胎上发生轮胎打滑。进而,在插入作业山地时,基本不产生对地打滑即两轮打滑。只是左右两轮中的单轮发生轮胎打滑,另一驱动轮停止。
轮胎打滑不仅会有损轮式装载机的作业效率,还会给昂贵的作业车辆用的大径轮胎带来胎面部的切割贯通等非常严重的损伤。另外,即便还没到这种非常严重的损伤的程度,也会加快轮胎磨损及损伤。因此,在导致轮胎耐久性的降低的同时,由更换轮胎引起的费用负担对于用户来说也是严重的。因此,必须防止轮胎打滑。
为此,以往在轮式装载机作业时,通过控制调制离合器的卡合程度来防止轮胎打滑。
专利文献1记载如下发明:算出作业车辆的左右驱动轮的转速之差,算出的转速差越大,越降低调制离合器压力,减弱调制离合器的卡合程度,降低传递给轮胎的驱动力。
专利文献2记载如下发明:根据4轮驱动的作业车辆的前方左右驱动轮的转速差和后方左右驱动轮的转速差检测打滑,检测出打滑时,使变速器的液压离合器处于半离合状态,降低传递给轮胎的驱动力。
专利文献3记载如下发明:检测工作装置的位置和工作装置缸的液压,仅在判断为是挖掘作业状态时,进行打滑控制。
专利文献4记载如下发明:根据发动机的转速和变速器的输出转速检测轮胎打滑,在检测出轮胎打滑时,将发动机的输出特性切换到低扭矩特性,降低传递给轮胎的驱动力。
专利文献1:日本特开2001-146928号公报;
专利文献2:日本特开平6-58345号公报;
专利文献3:日本特开2005-146886号公报;
专利文献4:日本特开2001-115870号公报。
上述专利文献1、2、4所记载的发明都是进行如下控制:根据从发动机到轮胎(驱动轮)的驱动力传递路径上的各部分的旋转状态或车速,推定有无发生轮胎打滑,在推定为产生了轮胎打滑时,或降低调制离合器压力,或改变发动机特性,由此抑制轮胎打滑。因而,在推定为未发生轮胎打滑时,进行如下控制:解除上述抑制轮胎打滑的控制,转而使调制离合器压力上升,使调制离合器压力恢复到原来的状态,或使发动机特性恢复到原来的特性。
但是,轮胎打滑原本是传递给轮胎的驱动力超过轮胎和路面的粘着极限即最大静摩擦力而使轮胎空转的现象。另外,一旦开始滑动,则会从路面承受由比上述粘着极限低的动摩擦力带来的阻力。因此,来自路面的反作用力急剧降低,引起轮胎打滑的极限驱动力降低。
这样,引起轮胎打滑的驱动力存在滞后,所以若直接应用专利文献1、2、4记载的发明,则虽然通过进行抑制轮胎打滑的控制使轮胎打滑状态暂时消失,但在进行使调制离合器压力等恢复到原来状态的控制的过程中,再次发生轮胎打滑。以后同样地,发生轮胎打滑抑制状态(非轮胎打滑状态)和轮胎打滑状态交替反复的波动。
即,以上述专利文献1记载的发明为例,在推定为轮胎打滑时,降低调制离合器压力,减弱调制离合器的卡合程度,降低传递给轮胎的驱动力,由此暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在抑制轮胎打滑后,无论传递给轮胎的驱动力和动摩擦力如何,只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升过程中再次引起轮胎打滑。之后,通过调制离合器压力的降低而进行的轮胎打滑的抑制和由调制离合器压力的上升而造成的轮胎打滑的产生会交替反复进行。
因此,在现有技术中,虽然暂时抑制了轮胎打滑,但在进行挖掘作业的整个期间,轮胎打滑会反复产生。其结果等于是在挖掘作业中持续存在轮胎打滑。
因而,根据现有技术无法解决轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的问题。
另外,上述专利文献3所记载的发明公开的是在判断为挖掘作业中时判断为打滑的技术。但是,未触及到具体的打滑控制。
发明内容
本发明鉴于上述现状而作出,通过在挖掘作业时等有可能发生轮胎打滑的状况下避免反复发生轮胎打滑,解决轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的问题。
第一发明是一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量驱动力的驱动力测量机构;
对驱动力可变机构进行控制使得驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的驱动力控制机构,
当所述轮胎打滑检测机构检测出发生了轮胎打滑时,
所述驱动力测量机构测量所述轮胎打滑检测机构检测出发生了轮胎打滑时的驱动力,
所述驱动力控制机构控制所述驱动力可变机构,使得在检测出发生了所述轮胎打滑之后,所述驱动力测量机构测量的驱动力恢复到小于所述驱动力测量机构测量的检测出轮胎打滑时的驱动力的一定范围内,并在之后作业的整个期间维持比检测出该轮胎打滑时的驱动力小的驱动力。
第二发明是一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量驱动力的驱动力测量机构;
第一轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,控制驱动力可变机构来降低驱动力,以抑制轮胎打滑,并在抑制轮胎打滑后,使驱动力恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力的范围内。
第三发明是一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量驱动力的驱动力测量机构;
第二轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,控制驱动力可变机构来降低驱动力,以抑制轮胎打滑,并在抑制轮胎打滑后,恢复驱动力;
正向控制机构,其在第二轮胎打滑防止控制结束后,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的方式对驱动力可变机构进行控制。
第四发明是一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量驱动力的驱动力测量机构;
第一轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,控制驱动力可变机构来降低驱动力,以抑制轮胎打滑,并在抑制轮胎打滑后,使驱动力恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力的范围内;
正向控制机构,其在第一轮胎打滑防止控制结束后,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的方式对驱动力可变机构进行控制。
第五发明根据第一发明或第二发明或第三发明或第四发明所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
驱动力可变机构是输入侧与输出侧的卡合程度变更自如的调制离合器,
驱动力控制机构、第一轮胎打滑防止控制机构或正向控制机构,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的方式对调制离合器的卡合程度进行控制。
第六发明根据第一发明或第二发明或第三发明或第四发明所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
在驱动力传递路径上设有静流体驱动式变速器(HST;Hydrostatic Transmission),该静流体驱动式变速器包括与发动机输出轴连接的液压泵、与轮胎连接的液压马达、连通液压泵与液压马达的闭回路,
驱动力可变机构是静流体驱动式变速器的液压泵及/或液压马达的容量变更自如的容量可变机构,
驱动力控制机构、第一轮胎打滑防止控制机构或正向控制机构,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力的方式对容量可变机构进行控制。
第七发明根据第三发明或第四发明所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
在正向控制机构的控制执行中,当轮胎打滑检测机构检测到轮胎打滑时,中断正向控制机构的控制,并转移到第一轮胎打滑防止控制机构或第二轮胎打滑防止控制机构的控制。
第八发明根据第三发明或第四发明所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
当工作装置被向特定方向操作时或作业车辆的行进方向被向反方向操作时,结束正向控制机构的控制。
第九发明根据第一发明或第二发明或第三发明或第四发明所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
工作装置是挖掘用的工作装置,驱动力控制机构的控制、第一轮胎打滑防止控制机构的控制、第二轮胎打滑防止控制机构的控制或正向控制机构的控制在挖掘作业中进行。
第十发明是一种作业车辆的驱动力控制方法,所述作业车辆具备挖掘用的工作装置,并向轮胎传递驱动力来进行挖掘作业,所述作业车辆的驱动力控制方法的特征在于,
在挖掘作业中进行以下步骤:
检测轮胎打滑的步骤;
当检测出所述轮胎打滑时,测量检测出该轮胎打滑时的驱动力的步骤;
控制驱动力,使得在检测出所述轮胎打滑之后,所测量的驱动力恢复到小于检测出所述轮胎打滑时的驱动力的一定范围内,并在之后挖掘作业的整个期间维持比检测出该轮胎打滑时的驱动力小的驱动力的步骤。
第一发明如图1所示,应用于具备工作装置2、并将发动机10的动力通过驱动力传递路径20作为驱动力传递给轮胎30的作业车辆1。
在作业车辆1的驱动力传递路径20上设有使传递给轮胎30的驱动力F变更自如的驱动力可变机构40。
轮胎打滑检测机构50检测是否发生了轮胎打滑。
驱动力测量机构60在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,测量检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
驱动力控制机构70以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力可变机构40进行控制。
该驱动力控制机构70的驱动力控制按照图11所例示的处理顺序来进行。
第一发明的作用效果利用图2、图3进行说明。
图2(a)例示第一发明的作业中的驱动力的经时变化,图2(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图2(c)例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化。
图3(a)例示第一发明的作业中的左右轮胎转速的经时变化,图3(b)例示作为比较例的现有技术的作业中的左右轮胎转速的经时变化。
在本发明中,若检测出发生轮胎打滑,则之后以使驱动力F小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力可变机构40进行控制。由此,驱动力F被抑制成小于驱动力F0(图2(a))。因此,尽管产生一次轮胎打滑,但在之后,在作业中的整个期间都能够防止轮胎打滑的发生(图3(a))。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,通过降低调制离合器压力,减弱调制离合器的卡合程度,降低传递给轮胎的驱动力,暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在抑制轮胎打滑后,无论传递给轮胎的驱动力和动摩擦力如何,只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升中再次引起轮胎打滑。以后,通过调制离合器压力的降低而抑制轮胎打滑和由调制离合器压力的上升造成的轮胎打滑的发生交替反复(图2(c))。
因此,在现有技术中,虽说是暂时抑制了轮胎打滑,在进行挖掘作业的整个期间,会反复发生轮胎打滑(图3(b))。
这样,根据第一发明,能够避免在挖掘作业时等有可能发生轮胎打滑的状况下反复发生轮胎打滑。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
第二发明与第一发明同样,如图1所示,应用于具备工作装置2、并将发动机10的动力通过驱动力传递路径20作为驱动力传递给轮胎30的作业车辆1。
与第一发明同样,设有驱动力可变机构40、轮胎打滑检测机构50、驱动力测量机构60。
如图12(a)所示,第一轮胎打滑防止控制机构71a在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力,在抑制轮胎打滑后,以使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的方式对驱动力可变机构40进行控制。
该第一轮胎打滑防止控制机构71a的第一轮胎打滑防止控制按照图4所例示的处理顺序进行。
第二发明的作用效果利用图2(c)、图3、图5进行说明。
图5(a)例示第二发明的作业中的驱动力的经时变化,图5(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图2(c)例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化。
图3(a)例示第二发明的作业中的左右轮胎转速的经时变化,图3(b)例示作为比较例的现有技术的作业中的左右轮胎转速的经时变化。
在本发明中,在检测出发生轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力。然后,在抑制轮胎打滑后,使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内(图5)。因此,尽管产生一次轮胎打滑,但在以后,只要进行第一轮胎打滑防止控制,就能够防止轮胎打滑的产生(图3(a))。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,降低调制离合器压力,减弱调制离合器的卡合程度,降低传递给轮胎的驱动力,由此暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在抑制轮胎打滑后,使调制离合器压力恢复到原来状态时,无论传递给轮胎的驱动力和动摩擦力如何,只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升中再次引起轮胎打滑。以后,通过调制离合器压力的降低而抑制轮胎打滑和由调制离合器压力的上升造成的轮胎打滑的发生交替反复(图2(c))。
因此,在现有技术中,虽说暂时抑制了轮胎打滑,但在恢复调制离合器压力期间,轮胎打滑会反复产生(图3(b))。
这样,根据第二发明,在进行第一轮胎打滑防止控制期间,能够避免反复发生轮胎打滑。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
此外,当预先由操作员设定了驱动力时,无法应对路面状况等的变化。本发明与之不同,能够将与路面状况等的变化对应的适当的驱动力传递给轮胎。
第三发明与第一发明同样,如图1所示,应用于具备工作装置2,将发动机10的动力通过驱动力传递路径20作为驱动力传递给轮胎30的作业车辆1。
与第一发明同样,设有驱动力可变机构40、轮胎打滑检测机构50、驱动力测量机构60。
如图12(b)所示的第二轮胎打滑防止控制机构71b,在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力,在抑制轮胎打滑后,以恢复驱动力F的方式对驱动力可变机构40进行控制。该控制称为第二打滑防止控制。
该第二轮胎打滑防止控制机构71b的第二轮胎打滑防止控制按照图6(a)所例示的处理顺序进行。与图4有所不同,不进行使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的控制。
正向控制机构72在第二轮胎打滑防止控制结束后,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力可变机构40进行控制。
该正向控制机构72的正向控制按照图6(b)所例示的处理顺序进行。
第三发明的作用效果利用图7进行说明。
图7(a)例示第三发明的作业中的驱动力的经时变化,图7(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图7(c)例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化。
在本发明中,在检测出发生轮胎打滑时,开始第二轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。然后,在抑制轮胎打滑后,调制离合器压力升高,驱动力F恢复,第二轮胎打滑防止控制结束。第二轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到成为完全卡合状态的大小的时候结束(图7(a)、(b))。
第二轮胎打滑防止控制结束后,开始正向控制。若开始正向控制,则之后以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力可变机构40进行控制。在此,操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升。但是,由于在正向控制开始以后,驱动力F被抑制成小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0,所以不会到达导致轮胎打滑的驱动力,能够预防轮胎打滑的产生。因而,能够避免因检测到轮胎打滑而再次进行轮胎打滑防止控制的情况发生。因此,能够避免轮胎打滑防止控制再次开始,从而避免上述抑制轮胎打滑的控制再次进行,驱动力F大幅回落的情况。其结果是,不会给操作员带来操作上的不舒适感,也不会给操作员及车体带来冲击。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,开始轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,会给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感,也会给操作员及车体带来冲击。然后,在抑制轮胎打滑后,调制离合器压力升高,驱动力F恢复,轮胎打滑防止控制结束。轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到成为完全卡合状态的大小的时候结束(图7(c))。
轮胎打滑防止控制结束后,与本发明不同,不执行正向控制。因此,在操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升时,驱动力F超过引起轮胎打滑的边界驱动力,所以再次发生轮胎打滑。因而,之后再次以轮胎打滑的检测为起点开始轮胎打滑防止控制,进行上述抑制轮胎打滑的控制,由此驱动力F大幅回落。其结果是,给操作员再次带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。
这样,根据第三发明,由于进行正向控制,所以至少在进行正向控制期间,可靠地抑制轮胎打滑。
而且,通过进行正向控制,能够预防再次转移到轮胎打滑防止控制。因此,避免再次进行轮胎打滑防止控制,从而避免再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。
此外,预先由操作员设定了驱动力时,无法应对路面状况等的变化。本发明与之不同,能够将与路面状况等的变化对应的适当的驱动力传递给轮胎。
第四发明是组合了第二发明的结构和第三发明的结构的发明,如图12(b)所示的第一轮胎打滑防止控制机构71a,在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力,在抑制轮胎打滑后,以使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的方式对驱动力可变机构40进行控制。
该第一轮胎打滑防止控制机构71a的轮胎打滑防止控制按照图8(a)所例示的处理顺序进行。
正向控制机构72在第一轮胎打滑防止控制结束后,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力可变机构40进行控制。
该正向控制机构72的正向控制按照图8(b)所例示的处理顺序进行。
第四发明的作用效果利用图3、图9进行说明。
图9(a)例示第三发明的作业中的驱动力的经时变化,图9(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图9(c)例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化。
根据第四发明,与第二发明同样,在进行第一轮胎打滑防止控制期间,能够避免反复发生轮胎打滑(图3(a))。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
另外,根据第四发明,与第三发明同样,由于进行正向控制,所以在第一轮胎打滑防止控制结束以后的期间,也能够可靠地抑制轮胎打滑(图9(a)、(b))。
而且,通过进行正向控制,能够预防再次转移到轮胎打滑防止控制。因此,避免轮胎打滑防止控制再次进行,从而能够避免再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。
此外,预先由操作员设定了驱动力时,无法应对路面状况等的变化。本发明与之不同,能够将与路面状况等的变化对应的适当的驱动力传递给轮胎。
第五发明如图1所示,调制离合器构成驱动力可变机构40,例如调制离合器为液压离合器时,调节调制离合器压力来变更输入侧和输出侧的卡合程度,由此变更传递给轮胎30的驱动力F。
第一发明或第二发明或第三发明或第四发明的驱动力控制机构70或第一或第二轮胎打滑防止控制机构71a或71b、或正向控制机构72,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,例如调节调制离合器压力来控制调制离合器40的卡合程度。
第六发明如图10所示,在驱动力传递路径20上设有静流体驱动式变速器(HST:Hydrostatic Transmission)80。静流体驱动式变速器80包括与发动机10的输出轴21连接的液压泵81、与轮胎30连接的液压马达82、连通液压泵81和液压马达82的闭回路83。
容量可变机构构成驱动力可变机构40,通过调节静流体驱动式变速器80的液压泵81及/或液压马达82的例如斜板角来变更容量,由此变更传递给轮胎30的驱动力F。
第一发明或第二发明或第三发明或第四发明的驱动力控制机构70或第一或第二轮胎打滑防止控制机构71a或71b、或正向控制机构72,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,例如调节斜板角来控制液压泵81及/或液压马达82的容量。
另外,在上述第三发明或第四发明的正向控制机构72的正向控制执行中,有时路面的状态变动等导致发生轮胎打滑。此时,引起轮胎打滑的边界驱动力降低,希望再次转移到轮胎打滑防止控制来可靠地抑制轮胎打滑,并且更新检测到轮胎打滑时的驱动力。
为此,第七发明是在正向控制机构72的控制执行中,由轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,为了优先进行轮胎打滑防止控制,中断正向控制机构72的控制,并转移到轮胎打滑防止控制机构71的控制。其结果是,根据更新后的检测到轮胎打滑时的驱动力F0进行轮胎打滑防止控制,可靠地抑制轮胎打滑。轮胎打滑防止控制结束后再次开始正向控制时,将驱动力限制到小于更新后的检测到轮胎打滑时的驱动力F0来抑制轮胎打滑。这样,根据本发明,能够灵活应对路面状况等的变动。
另外,当假定为挖掘作业时,在作为工作装置2的动臂2a被向提升方向操作或铲斗2b被向倾斜方向操作的情况下,轮胎30向路面的垂直阻力增大,在轮胎30和路面之间增大摩擦,不易发生轮胎打滑。因而,此时,没有必要限制驱动力来应对轮胎打滑,反而为了提高工作装置的作业性而希望结束正向控制并解除限制驱动力的状态。
另外,工作装置2被向特定方向操作是操作员想要暂时结束挖掘作业的意思表示。另外,作业车辆1的行进方向被向反方向操作时,是工作装置2远离作业山地等的情况,意味着完成了一次挖掘。若完成一次挖掘,则不易发生轮胎打滑。另外,本次挖掘时和下次挖掘时的路面状态不同。因而,此时,没有必要限制驱动力来应对轮胎打滑,反而为了准备开始下次挖掘,希望结束正向控制,解除限制了驱动力的状态。
为此,第八发明是在上述第三发明或第四发明的正向控制机构72的正向控制的执行中,工作装置2被向特定方向操作或作业车辆1的行进方向被向反方向操作的情况下,结束正向控制机构72的控制。
根据第八发明,能够解除不必要地限制驱动力的状态,并能够准备开始下次的挖掘。
另外,轮式装载机等具备挖掘作业用的例如由动臂2a和铲斗2b构成的工作装置2的作业车辆1,利用工作装置2进行挖掘作业。如前所述,挖掘作业时传递给轮胎30的驱动力增大,所以容易发生轮胎打滑。在第九发明中,第一发明或第二发明或第三发明或第四发明中的驱动力控制机构70的控制或第一或第二轮胎打滑防止控制机构71a或71b的轮胎打滑防止控制或正向控制机构72的正向控制在挖掘作业中进行。因此,能够避免在挖掘作业中反复发生轮胎打滑。
在第十发明中,在挖掘作业中与第一发明同样,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力F进行控制。
根据第十发明,在挖掘作业中以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式对驱动力F进行控制,所以能够避免在挖掘作业中反复发生轮胎打滑。
附图说明
图1(a)是示出实施方式的作业车辆的结构的框图,是针对本发明涉及到的部分来示出轮式装载机的结构的图,图1(b)是示出作业车辆的外观的图,是针对本发明涉及到的部分来示出轮式装载机的外观的图。
图2(a)是例示本发明的作业中的驱动力的经时变化的图,图2(b)是例示驱动力可变机构为调制离合器时的离合器压力的经时变化的图,图2(c)是例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化的图。
图3(a)是例示本发明的作业中的左右轮胎转速的经时变化的图,图3(b)是例示作为比较例的现有技术的作业中的左右轮胎转速的经时变化的图。
图4是说明第二控制的图,是示出第一轮胎打滑防止控制的处理顺序的流程图。
图5(a)是例示本发明的作业中的驱动力的经时变化的图,图5(b)是例示驱动力可变机构为调制离合器时的离合器压力的经时变化的图。
图6是说明第三控制的图,其中,图6(a)是示出第二轮胎打滑防止控制的处理顺序的流程图,图6(b)是示出正向控制的处理顺序的流程图。
图7(a)是例示本发明的作业中的驱动力的经时变化的图,图7(b)是例示驱动力可变机构为调制离合器时的离合器压力的经时变化的图,图7(c)是例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化的图。
图8是说明第一控制的图,其中,图8(a)是示出第一轮胎打滑防止控制的处理顺序的流程图,图8(b)是示出正向控制的处理顺序的流程图。
图9(a)是例示本发明的作业中的驱动力的经时变化的图,图9(b)是例示驱动力可变机构为调制离合器时的离合器压力的经时变化的图,图9(c)是例示作为比较例的现有技术的作业中的驱动力的经时变化的图。
图10是具备静流体驱动式变速器的作业车辆的结构图。
图11是示出第四控制的流程的图。
图12(a)、(b)是示出控制器的结构的图。
图13(a)、(b)是将驱动力和与该驱动力对应的调制离合器压力的对应关系用表、图形例示的图。
图14(a)、(b)是将调制离合器压力和目标电流的对应关系用表、图形例示的图。
图15是将左右轮胎的速度差(横轴)、当前的驱动力(纵轴)以及目标电流的增减指令(电流指令)的对应关系用控制图例示的图。
图16是示出第一、第二轮胎打滑防止控制和正向控制的状态变化例的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
以下,对第一车辆结构例中进行的各种控制即第一控制、第二控制、第三控制、第四控制进行说明。
本发明中最优选的实施方式(最佳模式)是第一车辆结构例和后述的第一控制的组合。以下,对第一车辆结构例按照第一控制、第二控制、第三控制、第四控制的顺序进行说明。
另外,如后所述,也可以组合第二车辆结构例和各控制来实施。
(第一车辆结构例)
图1(a)是示出实施方式的作业车辆的结构的框图,其针对本发明涉及到的部分来示出轮式装载机的结构。
图1(b)是示出作业车辆的外观的图,其针对本发明涉及到的部分来示出轮式装载机的外观。
如该图1(b)所示,在作业车辆1的车体1a的前方设有挖掘作业用的工作装置2。工作装置2包括:转动自如地与车体1a连接的动臂2a、转动自如地与动臂2a连接的铲斗2b。在作业车辆1的驾驶席设有工作装置用的操作杆4。根据工作装置用操作杆4的操作,动臂2a向动臂提升方向或动臂下降方向动作。另外,根据工作装置用的操作杆4的操作,铲斗2b向挖掘方向或倾斜方向动作。
如图1(a)所示,发动机10的动力经由行驶用的驱动力传递路径20作为驱动力传递给轮胎30。另外,发动机10的动力经由工作装置用的驱动力传递路径90传递给工作装置2。此外,左轮胎设为30L,右轮胎设为30R。
在作业车辆1的驱动力传递路径20上,设有作为使传递给轮胎30的驱动力F变更自如的驱动力可变机构的调制离合器40。
控制器3包括轮胎打滑检测机构50、驱动力测量机构60、驱动力控制机构70。
行驶用的驱动力传递路径20包括发动机10的输出轴21、传动装置22、调制离合器40、扭矩转换器23、变速器24、车轴25。
另一个驱动力传递路径即工作装置用的驱动力传递路径90包括发动机10的输出轴21、传动装置22、液压回路91。液压回路91包括作为液压驱动源的液压泵、用于切换从液压泵喷出的压力油的方向及流量的方向流量控制阀、接受在方向流量控制阀中通过的压力油的供给而被驱动的作为液压致动器的液压缸。在液压缸上机械连接有工作装置2即动臂2a、铲斗2b。
即,发动机10的输出轴21与传动装置22连接。传动装置22与调制离合器40的输入轴40a连接,并与液压回路91内的未图示的液压泵连接。
调制离合器40的输出轴40b与扭矩转换器23连接。调制离合器40通过变更输入轴40a侧和输出轴40b侧的卡合程度,改变从发动机10通过传动装置22传递给扭矩转换器23的动力。调制离合器40由例如湿式多板的液压离合器构成。
通过改变向调制离合器40供给、从调制离合器40排出的压力油的液压即调制离合器压力的大小,控制调制离合器40的输入侧和输出侧的摩擦卡合力。由此,调制离合器40进行连接动作(卡合动作)或切断动作(非卡合动作)。调制离合器40被控制器3的驱动力控制机构70控制。利用控制器3的驱动力控制机构70,生成用于使调制离合器压力达到期望大小的目标电流,并输出与目标电流对应的电流指令。其结果是,根据电流指令改变调制离合器压力,从而改变驱动力F。
扭矩转换器23的输出轴与变速器24的输入轴连接。变速器24具有与前进行驶级对应的前进离合器、与后退行驶级对应的后退离合器、与各速度级对应的速度级离合器即例如与1速速度级、2速速度级、3速速度级分别对应的1速离合器、2速离合器、3速离合器。各离合器例如由湿式多板的液压离合器构成。
通过改变向变速器24的各离合器供给、从变速器24的各离合器排出的压力油的液压的大小,控制各离合器的输入侧和输出侧的摩擦卡合力。由此,变速器24的各离合器进行连接动作(卡合动作)或切断动作(非卡合动作)。变速器24的各离合器由未图示的变速器控制器控制。
如图1(b)所示,在作业车辆1的驾驶席,设有根据操作位置选择前进行驶级(前进离合器)或后退行驶级(后退离合器)的前进后退选择操作杆5。
根据前进后退选择操作杆5的操作位置(前进位置「F」、后退位置「R」),变速器控制器选择性地使对应的前进离合器或后退离合器进行卡合动作。由此,作业车辆1前进行驶或后退行驶。
另外,在作业车辆1的驾驶席,设有根据操作位置选择速度级的变速范围的变速杆(未图示)。
根据变速杆的操作位置,变速器控制器选择性地使各速度级离合器卡合动作。由此,作业车辆1以所选择的速度级前进行驶或后退行驶。
变速器24的输出轴与车轴25的输入轴连接。车轴25包括差速齿轮、末端传动齿轮。
车轴25的输出轴与驱动轮连接。在驱动轮上安装有轮胎30。
另一方面,液压回路91的液压泵的容量、方向流量控制阀的方向及流量由未图示的液压控制器控制。根据工作装置用操作杆4的操作,液压控制器控制方向流量控制阀的方向及流量,使动臂2a向动臂提升方向或动臂下降方向动作。另外,根据工作装置用操作杆4的操作,液压控制器控制方向流量控制阀的方向及流量,使铲斗2b向挖掘方向或倾斜方向动作。
如图1(b)所示,在作业车辆1的驾驶席设有加速踏板6。加速踏板6由操作员踩踏操作,并将表示加速踏板6的踩踏操作量即节流量的信号输入到未图示的发动机控制器。
发动机控制器将与节流量对应的指令信号向调速器输出,以得到与节流量对应的目标转速的方式对发动机10进行控制。
即,发动机10是柴油发动机,发动机输出的控制通过调节向工作缸内喷射的燃料量来进行。该调节通过控制发动机10的燃料喷射泵上附设的调速器来进行。作为调速器,一般使用全速控制方式的调速器,以达到与节流量对应的目标转速的方式,根据负荷调节发动机转速和燃料喷射量。即,调速器以使目标转速和实际发动机转速的偏差消失的方式增减燃料喷射量。
发动机10的输出(扭矩)的一部分通过发动机10的输出轴21、传动装置22、调制离合器40、扭矩转换器23、变速器24、车轴25作为驱动力F传递给轮胎30。
另外,发动机10的输出(扭矩)的剩余部分通过发动机10的输出轴21、传动装置22传递给液压回路91的液压泵。由此,液压泵被驱动,从液压泵喷出的压力油通过方向流量控制向液压缸供给,使工作装置2动作。
根据该第一车辆结构例,调节调制离合器40的离合器压力来变更输入轴40a侧和输出轴40b侧的卡合程度,由此能够变更传递给轮胎30的马区动力F。
即,控制器3的轮胎打滑检测机构50根据由车体各部的传感器检测到的信号,检测是否发生了轮胎打滑。
以下例示检测轮胎打滑发生的条件。
(检测轮胎打滑发生的条件)
在下述条件1、条件2、条件3的至少任一条件成立时,判定为发生轮胎打滑。
·条件1:(1)且(2)
·条件2:(3)且(4)且(5)
·条件3:(3)且(4)且(6)且(7)
上述(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)如下所述。
(1)车速为6.0km/h以下;
(2)左右轮胎30L、30R的速度差为4.0km/h以上;
(3)驱动力F为60吨以上;
(4)车速为4.5km/h以下;
(5)左右轮胎30L、30R的速度差为2.5km/h以上;
(6)左右轮胎30L、30R的速度差为1.5km/h以上;
(7)左右轮胎30L、30R的积分速度差为12.0km/h以上。
此外,上述情况中,车速及驱动力是考虑了轮胎类型、轮胎修正值的计算值。另外,上述(1)、(4)例示了假定挖掘作业时的低速状态的值,上述(3)例示了挖掘作业时的驱动力。
上述(7)中,左右轮胎30L、30R的积分速度差是指例如过去11个数据的左右轮胎30L、30R的速度差之和的绝对值。另外,驱动力F小于60吨、或车速大于4.5km/h、或左右轮胎30L、30R的速度差小于1.5km/h时,左右轮胎30L、30R的积分速度差为0。
控制器3的驱动力测量机构60在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,测量检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
驱动力F可按照以下的步骤1)、2)、3)求出。
(驱动力计算)
1)根据扭矩转换器23的输入轴的转速Ntin和扭矩转换器23的输出轴的转速Ntout计算速度比e。
速度比e通过下式求出。
e=Ntout/Ntin
扭矩转换器输出轴转速Ntout根据变速器24的输出轴的转速Ntmout和各速度级的减速比Gs通过下式求出。
Ntout=Ntmout×Gs
扭矩转换器输入轴转速Ntin如下所述与调制离合器40的输出轴40b的转速Nmcout相等。
Ntin=Nmcout
2)根据速度比e,利用图表(map)求出与各扭矩转换器性能相关的固有系数即初级扭矩系数Pk。
在此,在速度比e和初级扭矩系数Pk之间存在一定关系,预先以图表的形式存储。
利用扭矩转换器输入轴转速Ntin及初级扭矩系数Pk,按照下式算出扭矩转换器23的输入扭矩Tin。
Tin=Pk×(Ntin)^2×10^(-6)
上述式中的()^是乘方的意思。
3)对于驱动力F[kgf],按照下式,根据初级扭矩系数Pk、扭矩传递效率et、变速器减速比Gs、车轴25的减速比Ga、轮胎30的有效半径tr如下计算。
F=Tin×et×Gs×Ga/tr
在此,扭矩比et可根据速度比e利用图表求出。在速度比e和扭矩比et之间存在一定关系,预先以图表的形式存储。另外,车轴减速比Ga可作为差速齿轮的减速比和末端传动齿轮的减速比之积求出。另外,轮胎有效半径tr是已知值(单位为[m])。
通过以上步骤,当测量了检测到轮胎打滑时的驱动力F0后,控制器3的驱动力控制机构70以使驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,对作为驱动力可变机构的调制离合器40进行控制。
以下,对本发明的控制进行说明。在此,对本说明书中使用的用语简单说明。本发明的“驱动力的控制”大体分为“轮胎打滑防止控制”和“正向控制”。进而,“轮胎打滑防止控制”以包括“轮胎打滑抑制控制”和“恢复控制”的控制的意思使用。另外,“轮胎打滑防止控制”分为“第一轮胎打滑防止控制”和“第二轮胎打滑防止控制”。另外,“恢复控制”分为“以往恢复控制”和“本发明恢复控制”。
(第一控制)
轮式装载机等作业车辆1如上所述具备挖掘作业用的工作装置2,即包括动臂2a和铲斗2b的工作装置2。这种作业车辆1利用工作装置2进行挖掘作业。如前所述,由于挖掘作业时传递给轮胎30的驱动力增大,所以容易发生轮胎打滑。为此,本实施例中,在挖掘作业中进行驱动力控制机构70的控制。由此,能够避免在挖掘作业中反复发生轮胎打滑。以下,假定作业车辆1是具备调制离合器40的第一车辆结构例的车辆来进行说明。
首先,对第一控制进行说明。对于第一控制来说,假定作业车辆1是具备挖掘用的工作装置2,且具备调制离合器40的第一车辆结构例的车辆来进行说明。
图12(b)示出应用于第一控制中的控制器3的结构。控制器3具备作为驱动力控制机构70的轮胎打滑防止控制机构71和正向控制机构72。轮胎打滑防止控制机构71包括第一轮胎打滑防止控制机构71a。
第一轮胎打滑防止控制机构71a在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40来降低驱动力,以抑制轮胎打滑,并在抑制轮胎打滑后,使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内。将此称为第一轮胎打滑防止控制。
该第一轮胎打滑防止控制机构71a进行的第一轮胎打滑防止控制如图8(a)所例示,按照与后述第二控制的图4同样的处理顺序进行。
正向控制机构72在第一轮胎打滑防止控制结束后,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
该正向控制机构72进行的正向控制如图8(b)所例示,按照与后述第三控制的图6(b)同样的处理顺序进行。
即,作业车辆10开始挖掘作业时,轮胎打滑检测机构50检测是否发生轮胎打滑(步骤201)。
在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,第一轮胎打滑防止控制机构71a进行以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力的控制,即轮胎打滑抑制控制(步骤202)。
在抑制轮胎打滑后,第一轮胎打滑防止控制机构71a控制作为驱动力可变机构的调制离合器40,以使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内(恢复控制:步骤203)。该恢复控制为后述的“本发明恢复控制”。
上述恢复控制在一定条件下结束控制(步骤204)。
其中,在步骤204的恢复控制结束前,若检测出轮胎打滑(步骤205的判断为是),则顺序回到步骤202,再次进行轮胎打滑抑制控制。另外,在步骤204的恢复控制结束前,若没有检测出轮胎打滑(步骤205的判断为否),则顺序回到步骤203,再次进行恢复控制。
正向控制机构72在第一轮胎打滑防止控制结束时,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0(正向控制:步骤401)。
接着,判断正向控制中断的条件是否成立,即轮胎打滑检测机构50是否检测出发生轮胎打滑(步骤402)。
在没有检测出发生轮胎打滑时(步骤402的判断为否),通过后续步骤403判断正向控制结束的条件是否成立(步骤403)。
在没有检测出发生轮胎打滑,且正向控制结束的条件不成立时(步骤403的判断为否),继续进行正向控制。
但是,在检测出发生轮胎打滑时(步骤402的判断为是),在暂时中断正向控制的基础上,回到步骤202,转移到第一轮胎打滑防止控制。
另外,在正向控制结束的条件成立时(步骤403的判断为是),结束正向控制(步骤404)。
在此,对上述轮胎打滑抑制控制、恢复控制(本发明恢复控制)、恢复控制(本发明恢复控制)的结束条件、正向控制、正向控制中断的条件、正向控制结束的条件进行详述。
(轮胎打滑抑制控制)
图13(a)、(b)将检测到轮胎打滑时的驱动力F0[kgf]和与该打滑检测时候的驱动力F0对应的调制离合器压力[kg/cm^2]的对应关系用表、图形来例示。
图13所示的对应关系,是在检测出驱动力F0时,作为能够可靠地抑制轮胎打滑的对应关系,通过实验、模拟验证过的。
图13所示的对应关系预先存储在控制器3内。
图14(a)、(b)是将调制离合器压力[kg/cm^2]和目标电流[mA]的对应关系用表、图形来例示。
当调制离合器压力为最小值0.0kg/cm^2且目标电流为最小值150mA时,调制离合器40为完全非卡合状态,当调制离合器压力为最大值25.0kg/cm^2且目标电流为最大值700mA时,调制离合器40完全卡合。
轮胎打滑防止控制机构71按照图13、图14,生成用于使调制离合器压力达到与小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的规定驱动力对应的大小的目标电流,并输出与目标电流对应的电流指令。此时的驱动力,例如设定成将为了抑制轮胎打滑而充分降低的情况考虑在内的驱动力。根据输出的电流指令变更调制离合器压力,从而降低驱动力F。
以下例示轮胎打滑抑制控制结束的条件。
下述条件11、条件12、条件13中的至少任一条件成立时,结束轮胎打滑抑制控制,向后续的恢复控制转移。
·条件11:检测到轮胎打滑后经过了0.3sec以后,工作装置2被向特定方向操作,即动臂2a被向动臂提升方向操作或铲斗2b被向倾斜方向操作;
·条件12:检测到轮胎打滑后经过了1.0sec;
·条件13:驱动力F降低到12.0吨以下。
即,在判断为轮胎打滑可靠地得到抑制,或挖掘作业结束,已经没有必要抑制轮胎打滑的时候,轮胎打滑抑制控制结束。
(恢复控制(本发明恢复控制))
图15将左右轮胎的速度差[km/h](横轴)、当前的驱动力F[kgf](纵轴)以及目标电流的增减指令(电流指令)的对应关系用控制图来例示。
图15所示的控制图,作为能够使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内,使调制离合器40处于完全卡合状态的对应关系,是通过实验、模拟验证过的。图15所示的控制图预先存储在控制器3内。
即,
·当左右轮胎30L、30R的速度差达到小于1.5km/h时,
为了提高调制离合器压力,使目标电流值每10msec单位时间增加10mA(以下,称为电流增加指令)。
其中,只在当前的驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的90%时,才输出该电流增加指令(以下,称为恢复时的第一驱动力限制控制)。
·当左右轮胎30L、30R的速度差达到1.5km/h以上时,
为了降低调制离合器压力,使目标电流值每10msec单位时间减少10mA(以下,称为电流减少指令)。
·在当前的驱动力F达到检测到轮胎打滑时的驱动力F0的95%以上时,
为了降低调制离合器压力,使目标电流值每10msec单位时间减少10mA(以下,称为恢复时的第二驱动力限制控制)。
如上所述,只要左右轮胎的速度差小、没有发生轮胎打滑的可能性,且只要当前的驱动力F收敛在比检测到轮胎打滑时的驱动力F0小的一定范围内,就可以提高调制离合器压力。
(恢复控制(本发明恢复控制)的结束条件)
按照图14,目标电流达到最大值700mA,调制离合器压力到达最大值25.0kg/cm^2时,调制离合器40完全卡合。在该时候结束控制。
(正向控制)
正向控制是与前述恢复时的第一驱动力限制控制、恢复时的第二驱动力限制控制相同内容的控制内容。即,
·当前的驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的90%时,为了提高调制离合器压力,输出使目标电流值每10msec单位时间增加10mA的电流增加指令。
·当前的驱动力F达到检测到轮胎打滑时的驱动力F0的95%以上时,为了降低调制离合器压力,输出使目标电流值每10msec单位时间减少10mA的电流减少指令。
其中,电流值在150mA~700mA的范围内增减,即调制离合器压力在从0到25.0kg/cm^2(从完全非卡合状态到完全卡合状态的范围)的范围内增减。
如上所述,以使当前的驱动力F收敛到比检测到轮胎打滑时的驱动力F0低的一定范围内的方式控制调制离合器压力。
(正向控制中断的条件)
在上述正向控制的执行中,有时因路面状态变动等会发生轮胎打滑。此时,是引起轮胎打滑的极限驱动力低的情况,希望再次转移到第一轮胎打滑防止控制来可靠地抑制轮胎打滑,并更新检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
为此,在第一控制中,在正向控制的执行中,当轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时(步骤402的判断为是),为了优先进行第一轮胎打滑防止控制,中断正向控制机构72的控制,并回到步骤202,向第一轮胎打滑防止控制转移。
其结果是,检测到轮胎打滑时的驱动力F0得到更新,根据更新后的驱动力F0进行第一轮胎打滑防止控制。在结束第一轮胎打滑防止控制并再次开始正向控制时,将驱动力限制到小于更新后的检测到轮胎打滑时的驱动力F0,抑制轮胎打滑。这样,根据第一控制,能够灵活应对路面状况等的变动。
(正向控制结束的条件)
假定为挖掘作业,当在工作装置用操作杆4的作用下,作为工作装置2的动臂2a被向提升方向操作或铲斗2b被向倾斜方向操作时,轮胎30向路面的垂直阻力增大,在轮胎30和路面之间摩擦增大,不易发生轮胎打滑。因而,此时,没有必要限制驱动力来应对轮胎打滑,反而为了提高工作装置的作业性,希望结束正向控制,解除限制驱动力的状态。
另外,在前进后退选择操作杆5的作用下,工作装置2被向特定方向操作是操作员想要暂时结束挖掘作业的意思表示。另外,作业车辆1的行进方向被向反方向操作时,例如作业车辆1被从前进方向F切换操作到后退方向R时,是工作装置2远离作业山地等的情况,意味着结束了一次挖掘。在结束了一次挖掘时,不易发生轮胎打滑。另外,本次挖掘时和下次挖掘时的路面状态不同。因而,此时,没有必要限制驱动力来应对轮胎打滑,反而为了准备开始下次挖掘,希望结束正向控制,解除限制驱动力的状态。
为此,在第一控制中,在正向控制的执行中,工作装置2被向特定方向操作时或作业车辆1的行进方向被向反方向操作时(步骤403的判断为是),结束正向控制(步骤404)。
根据第一控制,能够解除不必要地限制驱动力的状态,能够准备开始下次挖掘。
此外,在正向控制的结束条件成立的时候,使打滑检测时候的驱动力F0复位。在复位时,设定较大数值,以免进行正向控制。
第一控制的作用效果利用图3、图9进行说明。
图9(a)例示第一控制的挖掘作业中的驱动力F的经时变化,图9(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图9(c)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的驱动力F的经时变化。
图3(a)例示第一控制(后述第二控制中也同样)的挖掘作业中的左右轮胎30L、30R的转速的经时变化,图3(b)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的左右轮胎30L、30R的转速的经时变化。
在第一控制中,在检测出发生轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力F。然后,在抑制轮胎打滑后,使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内(图9)。因此,尽管产生一次轮胎打滑,并据此驱动力F大幅降低,但之后,只要进行第一轮胎打滑防止控制,就能够防止轮胎打滑的发生(图3(a))。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,降低调制离合器压力,减弱调制离合器40的卡合程度,降低传递给轮胎30的驱动力F,由此暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在抑制轮胎打滑后,使调制离合器压力恢复到原来的状态时,无论传递给轮胎30的驱动力及动摩擦力如何,都只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升中再次引起轮胎打滑。之后,通过调制离合器压力的降低来抑制轮胎打滑和由调制离合器压力的上升所造成的轮胎打滑的发生交替反复(图9(c))。
因此,在现有技术中,虽说暂时抑制了轮胎打滑,但在使调制离合器压力恢复期间,反复发生轮胎打滑(图3(b))。
这样,根据第一控制,与后述第二控制同样,在进行第一轮胎打滑防止控制期间,能够避免反复发生轮胎打滑(图3(a))。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
另外,与预先由操作员设定了驱动力的情况不同,能够传递与路面状况对应的适当的驱动力。
图16示出第一轮胎打滑防止控制和正向控制的状态变化的例子。图16中,横轴为时间轴,纵轴的接通意味着控制执行中,纵轴的断开意味着控制中断或控制结束。
如该图16所示,在时刻τ0检测出轮胎打滑时,测量检测到车轮打滑时的驱动力F0,存储测量出的驱动力F0,并开始第一轮胎打滑防止控制,形成接通状态。
在时刻τ1结束轮胎打滑防止控制,形成断开状态时,开始正向控制,形成接通状态。
在正向控制执行中的时刻τ2,再次检测出轮胎打滑时,测量该时候的驱动力F0′。然后,前次预先存储的轮胎打滑时候的驱动力F0被本次再次检测出的驱动力F0′置换并更新。
在该时刻τ2,正向控制暂时中断,形成断开状态,并且开始第一轮胎打滑防止控制,形成接通状态。再次开始的第一轮胎打滑防止控制,根据更新后的驱动力F0′进行。
在时刻τ3,结束第一轮胎打滑防止控制,形成断开状态时,正向控制再次开始,形成接通状态。
在时刻τ4,操作员操作工作装置2等,正向控制结束的条件成立时,正向控制结束。
此外,在图16中,设为“第一轮胎打滑防止控制”的部分在后述第三控制中置换为“第二轮胎打滑防止控制”,进行与上述同样的控制。
进而,根据第一控制,能够得到以下的作用效果。
在第一控制中,检测出发生轮胎打滑时,开始第一轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力F(轮胎打滑抑制控制:步骤202)。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,如图13所示,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及作业车辆1的车体1a带来冲击。并且,在抑制轮胎打滑后,调制离合器压力升高,驱动力F恢复,第一轮胎打滑防止控制结束。第一轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到与完全卡合状态对应的规定压力MAX(25.0kg/cm^2)的时候结束(图9(a)、(b))。
第一轮胎打滑防止控制结束后,开始正向控制。正向控制开始后,以后以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40。在此,操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升。但是,正向控制开始以后,驱动力F被抑制成小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0,所以不会到达会导致轮胎打滑的驱动力,能够预防轮胎打滑的产生。因而,能够避免以后再次以轮胎打滑的检测为起点向轮胎打滑防止控制转移。因此,能够避免再次开始轮胎打滑防止控制、通过进行上述轮胎打滑抑制控制(步骤202)而使驱动力F大幅回落的情况。其结果是,不会给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,开始轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力(轮胎打滑抑制控制)。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,会给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。然后,在抑制轮胎打滑后,驱动力F恢复,轮胎打滑防止控制结束。轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到完全卡合压力的时候结束(图9(c))。
另外,轮胎打滑防止控制结束后,与第一控制不同,不执行正向控制。因此,操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升时,驱动力F超过引起轮胎打滑的极限驱动力,所以再次产生打滑。因而,之后再次以轮胎打滑的检测为起点开始轮胎打滑防止控制,进行上述轮胎打滑抑制控制,由此驱动力F大幅回落。其结果是,再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
这样,根据第一控制,由于进行正向控制,所以至少在进行正向控制期间,能够可靠地抑制轮胎打滑。
而且,通过进行正向控制,能够预防再次向轮胎打滑防止控制转移。因此,能够避免因轮胎打滑防止控制(轮胎打滑抑制控制)再次进行而再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
这样,根据第一控制,与后述第三控制同样,由于进行正向控制,所以在第一轮胎打滑防止控制结束以后的期间,也能够可靠地抑制轮胎打滑(图9(a))。
而且,通过进行正向控制,能够预防再次向轮胎打滑防止控制(轮胎打滑抑制控制)转移。因此,能够避免因轮胎打滑防止控制(轮胎打滑抑制控制)再次进行而再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
(第二控制)
接着,对第二控制进行说明。
第二控制是从上述第一控制中除去正向控制的控制。
以下,对于第二控制,假定作业车辆1是具备挖掘用的工作装置2,且具备调制离合器40的第一车辆结构例的车辆来进行说明。
图12(a)示出应用于第二控制的控制器3的结构。控制器3具备作为驱动力控制机构70的轮胎打滑防止控制机构71。该轮胎打滑防止控制机构71包括第一轮胎打滑防止控制机构71a。
第一轮胎打滑防止控制机构71a在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力,在抑制轮胎打滑后,以使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40(第一轮胎打滑防止控制)。
该第一轮胎打滑防止控制机构71a进行的第一轮胎打滑防止控制按照图4所例示的处理顺序进行。
即,作业车辆10开始挖掘作业时,轮胎打滑检测机构50检测是否发生轮胎打滑(步骤201)。
在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,第一轮胎打滑防止控制机构71a进行以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力的控制(以下,称为轮胎打滑抑制控制)(步骤202)。
在抑制轮胎打滑时,第一轮胎打滑防止控制机构71a以使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40(恢复控制(本发明恢复控制);步骤203)。
上述恢复控制在一定条件下结束(以下,称为控制结束)(步骤204)。
其中,在步骤204的恢复控制结束前,在检测出轮胎打滑时(步骤205的判断为是),顺序回到步骤202,再次进行轮胎打滑抑制控制。另外,步骤204的恢复控制结束前,如果没有检测出轮胎打滑(步骤205的判断为否),则顺序回到步骤203,再次进行恢复控制。
上述的轮胎打滑抑制控制的内容、恢复控制(本发明恢复控制)的内容、恢复控制(本发明恢复控制)的结束条件的详细内容与第一控制中说明的同样,故省略。
上述第二控制的作用效果利用图2(c)、图3、图5进行说明。
图5(a)例示第二控制的作业中的驱动力F的经时变化,图5(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图2(c)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的驱动力F的经时变化。
在第二控制中,当检测出发生轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力F。然后,在抑制轮胎打滑后,使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内(图5)。因此,尽管发生一次轮胎打滑,并据此驱动力F大幅降低,但在之后,只要进行第一轮胎打滑防止控制,就能够防止轮胎打滑的产生(图3(a))。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,降低调制离合器压力,减弱调制离合器40的卡合程度,降低传递给轮胎30的驱动力F,由此暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在轮胎打滑抑制后,使调制离合器压力恢复到原来的状态时,不论传递给轮胎30的驱动力及动摩擦力如何,只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升中再次引起轮胎打滑。之后,通过调制离合器压力的降低来抑制轮胎打滑和由调制离合器压力的上升造成的轮胎打滑的发生交替反复(图2(c))。
因此,在现有技术中,虽说是暂时抑制了轮胎打滑,但在调制离合器压力恢复期间,反复发生轮胎打滑(图3(b))。
这样,根据第二控制,在进行第一轮胎打滑防止控制期间,能够避免反复发生轮胎打滑。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
(第三控制)
接着,对第三控制进行说明。
第三控制是在前述第一控制中,使恢复控制不是以“本发明恢复控制”而是以“以往恢复控制”进行的控制。
对于第三控制,也是假定作业车辆1是具备挖掘用的工作装置2,并具备调制离合器40的第一车辆结构例的车辆来进行说明。
图12(b)示出应用于第三控制的控制器3的结构。控制器3具备作为驱动力控制机构70的轮胎打滑防止控制机构71和正向控制机构72。轮胎打滑防止控制机构71包括第二轮胎打滑防止控制机构71b。
第二轮胎打滑防止控制机构71b在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力F,在抑制轮胎打滑后,以恢复驱动力F的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40。将此称为第二轮胎打滑防止控制。
第二轮胎打滑防止控制是由轮胎打滑抑制控制和以往恢复控制构成的控制。
该第二轮胎打滑防止控制机构71b进行的第二轮胎打滑防止控制按照图6(a)所例示的处理顺序进行。其中,与图4不同,不进行使驱动力F恢复到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的范围内的恢复控制(本发明恢复控制)(图4的步骤203)。只是与现有技术同样地根据左右轮胎的速度差提高调制离合器压力(以往恢复控制)。
正向控制机构72在第二轮胎打滑防止控制结束后,以达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制驱动力可变机构40。
该正向控制机构72进行的正向控制按照图6(b)所例示的处理顺序进行。
即,作业车辆1开始挖掘作业时,轮胎打滑检测机构50检测是否发生轮胎打滑(步骤301)。
在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,第二轮胎打滑防止控制机构71b进行以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力的控制,即前述轮胎打滑抑制控制(步骤302)。
在抑制轮胎打滑时,第二轮胎打滑防止控制机构71b以恢复驱动力F的方式,即,以使作为驱动力可变机构的调制离合器40完全卡合的方式进行控制(以往恢复控制;步骤303)。
上述以往恢复控制在前述控制结束条件成立时,即与本发明恢复控制同样地通过完全卡合来结束(步骤304)。
其中,在步骤304的以往恢复控制结束前,检测出轮胎打滑时(步骤305的判断为是),顺序回到步骤302,再次进行轮胎打滑抑制控制。另外,在步骤304的以往恢复控制结束前,如果没有检测出轮胎打滑(步骤305的判断为否),则顺序回到步骤303,再次进行以往恢复控制。
对上述步骤303的以往恢复控制进一步详述。
(以往恢复控制)
以往恢复控制是从前述恢复控制中除去恢复时的第一驱动力限制控制、恢复时的第二驱动力限制控制的控制,如下所述,根据左右轮胎30L、30R的速度差,输出电流增减指令,控制调制离合器压力。
即,
·当左右轮胎30L、30R的速度差达到小于1.5km/h时,
为了提高调制离合器压力,输出使目标电流值每10msec单位时间增加10mA的电流增加指令。
·当左右轮胎30L、30R的速度差达到1.5km/h以上时,
为了降低调制离合器压力,输出使目标电流值每10msec单位时间减少10mA的电流减少指令。
如上所述,只要左右轮胎的速度差小、没有发生轮胎打滑的可能性,就可以提高调制离合器压力。
上述如图6(a)所示的第二轮胎打滑防止控制结束时,进行正向控制。即,正向控制机构72在第二轮胎打滑防止控制结束时,以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40(步骤401)。
接着,判断正向控制中断的条件是否成立,即轮胎打滑检测机构50判读是否发生轮胎打滑(步骤402)。
在没有检测出发生轮胎打滑时(步骤402的判断为否),通过后续步骤403判断正向控制结束的条件是否成立(步骤403)。
当没有检测出发生轮胎打滑,且正向控制结束的条件不成立时(步骤403的判断为否),继续进行正向控制。
但是,在检测出发生轮胎打滑时(步骤402的判断为是),暂时中断正向控制,回到步骤302,向第二轮胎打滑防止控制转移。
另外,在正向控制结束的条件成立时(步骤403的判断为是),结束正向控制(步骤404)。
上述正向控制的内容、正向控制中断的条件、正向控制结束的条件,与第一控制中说明的相同。其中,如下所述,对于控制中断,不是转移到“第一轮胎打滑防止控制”,而是转移到“第二轮胎打滑防止控制”。
(正向控制中断的条件)
在正向控制的执行中,有时因路面状态变动等会发生轮胎打滑。此时,是引起轮胎打滑的边界驱动力降低的情况,希望再次向第二轮胎打滑防止控制转移来可靠地抑制轮胎打滑,并更新检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
为此,在第三控制中,在正向控制的执行中,轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时(步骤402的判断为是),为了优先进行第二轮胎打滑防止控制,中断正向控制机构72的控制,并回到步骤302,向第二轮胎打滑防止控制转移。
其结果是,检测到轮胎打滑时的驱动力F0得到更新,根据更新后的驱动力F0进行第二轮胎打滑防止控制。第二轮胎打滑防止控制结束并再次开始正向控制时,将驱动力限制成小于更新后的检测到轮胎打滑时的驱动力F0来抑制轮胎打滑。这样,根据第三控制,能够灵活应对路面状况等的变动。
第三控制的作用效果利用图7进行说明。
图7(a)例示第三控制的挖掘作业中的驱动力F的经时变化,图7(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图7(c)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的驱动力F的经时变化。
在第三控制中,在检测出发生轮胎打滑时,开始第二轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力F(轮胎打滑抑制控制:步骤302)。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,如图13所示,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及作业车辆1的车体1a带来冲击。然后,在抑制轮胎打滑后,提高调制离合器压力,恢复驱动力F,结束第二轮胎打滑防止控制。第二轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到与完全卡合状态对应的规定压力MAX(25.0kg/cm^2)的时候结束(图7(a)、(b))。
第二轮胎打滑防止控制结束后,开始正向控制。若正向控制开始,则之后以使驱动力小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40。在此,操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升。但是,正向控制开始以后,由于驱动力F被抑制成小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0,因此不会到达以至于轮胎打滑的驱动力,能够预防轮胎打滑的发生。因而,能够避免以后再次以轮胎打滑的检测为起点向轮胎打滑防止控制转移。因此,能够避免轮胎打滑防止控制再次开始,通过进行上述轮胎打滑抑制控制(步骤302)而使驱动力F大幅回落。其结果是,不会给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,开始轮胎打滑防止控制,以抑制轮胎打滑的方式降低驱动力(轮胎打滑抑制控制)。在此,为了可靠地抑制轮胎打滑,使调制离合器压力强制性急剧降低到极低值,使得驱动力F急剧降低。因而,给乘坐作业车辆1的操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体带来冲击。然后,在抑制轮胎打滑后,驱动力F恢复,轮胎打滑防止控制结束。轮胎打滑防止控制例如在调制离合器压力上升到完全卡合压力的时候结束(图7(c))。
轮胎打滑防止控制结束后,与第三控制不同,不执行正向控制。因此,操作员再次踩踏加速踏板等使驱动力F上升时,驱动力F超过引起轮胎打滑的边界驱动力,所以再次产生打滑。因而,之后再次以轮胎打滑的检测为起点开始轮胎打滑防止控制,进行上述轮胎打滑抑制控制,由此驱动力F大幅回落。其结果是,再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
这样,根据第三控制,由于进行正向控制,所以至少在进行正向控制期间,可靠地抑制轮胎打滑。
而且,通过进行正向控制,能够预防再次向轮胎打滑防止控制转移。因此,能够避免因轮胎打滑防止控制(轮胎打滑抑制控制)再次进行而再次给操作员带来操作上的不舒适感或给操作员及车体1a带来冲击。
此外,上述第一控制、第二控制、第三控制是通过控制调制离合器40来限制驱动力F,但也可以如后述的第二车辆结构例所示,通过控制容量可变机构40或/及发动机10的转速来限制驱动力F。另外,也可以通过控制在闭回路83中流动的压力油的压力来限制驱动力F。
此外,上述第一控制、第二控制、第三控制是在挖掘作业中进行限制驱动力F的控制,但也可以在其他作业中容易发生轮胎打滑的状况下同样进行限制驱动力F的控制。另外,也能够同样应用于不具备挖掘用的工作装置的作业车辆1。
(第四控制)
图11示出第四控制的流程。
即,作业车辆10开始挖掘作业时,轮胎打滑检测机构50检测是否发生轮胎打滑(步骤101)。
接着,驱动力测量机构60在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,测量检测到轮胎打滑时的驱动力F0(步骤102)。
接着,驱动力控制机构70以使驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制作为驱动力可变机构的调制离合器40(步骤103)。
上述第四控制的作用效果利用图2、图3进行说明。
图2(a)例示第四控制的挖掘作业中的驱动力F的经时变化,图2(b)例示驱动力可变机构40为调制离合器40时的离合器压力的经时变化,图2(c)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的驱动力F的经时变化。
图3(a)例示第四控制的作业中的左右轮胎30L、30R的转速的经时变化,图3(b)例示作为比较例的现有技术的挖掘作业中的左右轮胎30L、30R的转速的经时变化。
在第四控制中,若检测出发生轮胎打滑,则之后以使驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式控制调制离合器40。因此,驱动力F被抑制成小于驱动力F0(图2(a)、(b))。因此,尽管产生一次轮胎打滑,但在之后,在挖掘作业中的整个期间都能够防止发生轮胎打滑。此外,图3(a)示出左右轮胎30L、30R中的单个轮胎30L发生轮胎打滑的情况。另一轮胎30R的转速几乎为零(图3(a))。
与之相对,在现有技术(专利文献1)中,在检测出发生轮胎打滑时,降低调制离合器压力,减弱调制离合器40的卡合程度,降低传递给轮胎30的驱动力F,由此暂时抑制轮胎打滑。尽管轮胎打滑暂时得到抑制,但在抑制轮胎打滑后,无论传递给轮胎30的驱动力和动摩擦力如何,只是根据左右驱动轮的转速差逐渐提高调制离合器压力。因此,在调制离合器压力上升中再次引起轮胎打滑。之后,通过调制离合器压力的降低而抑制轮胎打滑和由调制离合器压力的上升造成的轮胎打滑的发生交替反复(图2(c))。
因此,在现有技术中,虽说是暂时抑制了轮胎打滑,但在进行挖掘作业的整个期间,轮胎打滑会反复产生(图3(b))。
这样,根据第四控制,能够在挖掘作业时等有可能发生轮胎打滑的状况下避免反复发生轮胎打滑。因此,轮胎打滑所造成的作业效率降低的问题和轮胎损伤所造成的耐久性降低及用户的轮胎更换费用负担大的以往产生的问题得以解决。
此外,以上述第一车辆结构例为前提,对在第一控制、第二控制、第三控制、第四控制中控制调制离合器40的离合器压力的情况进行了说明,但也可以代替控制调制离合器40的离合器压力,而控制变速器24的离合器的压力来实施。
此外,驱动力F的测量既可以在检测出轮胎打滑时实施,也可以始终实施。
(第二车辆结构例)
图1(a)例示在行驶用的驱动力传递路径20上设有调制离合器40的车辆结构。但是,本发明如图10所示,还能够应用于在驱动力传递路径20上设有静流体驱动式变速器(HST:Hydrostatic Transmission)80的结构的作业车辆1。
如该图10所示,静流体驱动式变速器80包括与发动机10的输出轴21连接的液压泵81、与轮胎30连接的液压马达82、连通液压泵81和液压马达82的闭回路83即封闭液压的流动的回路83。
液压泵81是可变容量型且双向流动、单向旋转型的液压泵。
液压马达82是可变容量型且双向流动、双向旋转型的液压马达。
液压马达82的输出轴82a与传动装置84连接。传动装置84与安装有轮胎30的驱动轮连接。
液压泵81的斜板与泵容量变更用致动器46连接。
液压马达82的斜板与马达容量变更用致动器47连接。
由泵容量变更用致动器46和马达容量变更用致动器47构成的容量可变机构构成驱动力可变机构40。
在发动机10的输出轴21上连接有容量变更用的固定容量型液压泵45。泵容量变更用致动器46和马达容量变更用致动器47根据从HST控制器48输出的电信号动作。
在泵容量变更用致动器46和马达容量变更用致动器47中,分别流入从固定容量型液压泵45喷出的压力油。泵容量变更用致动器46和马达容量变更用致动器47分别根据从HST控制器48输出的控制电信号而动作。由此,液压泵81的斜板角、液压马达82的斜板角分别得到调节,液压泵81的容量qp、液压马达82的容量qM分别受到控制。在此,“容量”对于泵和马达而言均是指每旋转一次的喷出量(单位例如为cc/rev)。
HST控制器48包括轮胎打滑检测机构50、驱动力测量机构60、驱动力控制机构70。
在发动机10的输出轴21上,设有检测发动机10的转速的发动机旋转传感器7。
在液压马达82的输出轴82a上,设有检测液压马达82的输出轴82a的转速的马达输出轴旋转传感器8。
在HST控制器48中输入表示加速踏板6的踩踏操作量即节流量的信号、表示发动机转速的信号、表示液压马达输出轴转速的信号。
HST控制器48进行发动机转速的控制、变速的控制、驱动力的控制。
HST控制器48根据节流量的大小,以增加发动机转速的方式控制发动机转速。
HST控制器48根据节流量的大小,使液压泵81和液压马达82的变速比r=qp/qM自动变化,进行变速。通过增大液压泵81的容量qp或减小液压马达82的容量qM,使液压马达82成为高旋转、低扭矩,液压泵81和液压马达82的变速比r(=qp/qM)升高,进行向高档变速。另外,通过减小液压泵81的容量qp或增大液压马达82的容量qM,使液压马达82成为低旋转、高扭矩,液压泵81和液压马达82的变速比r(=qp/qM)降低,进行向低档变速。
根据加速踏板的踩踏操作量、此时的发动机转速和车速,将变速比r控制为最佳值。
通过变更静流体驱动式变速器(HST)80的被进行最佳控制的减速比,能够变更传递给轮胎30的驱动力F。例如,从成为最佳变速比r的状态,通过减小液压泵81的容量qp及/或增大液压马达82的容量qM,能够减小驱动力。
HST控制器48的轮胎打滑检测机构50根据液压马达输出轴转速来检测是否发生了轮胎打滑。
HST控制器48的驱动力测量机构60,在轮胎打滑检测机构50检测出轮胎打滑时,测量检测到轮胎打滑时的驱动力F0。
当前的驱动力F可以通过将传动装置84及轮胎30的直径等机械的传递系数作为常数,根据发动机转速、液压泵81的容量qp、液压马达82的容量qM进行计算。此外,严格意义上当然也必须将液压设备的液压泄漏及回路的液压损失考虑在内。
如上所述,在测量了检测到轮胎打滑时的驱动力F0后,HST控制器48的驱动力控制机构70以使驱动力F达到小于检测到轮胎打滑时的驱动力F0的方式,控制作为驱动力可变机构的容量可变机构40。具体来说,若液压泵81的容量qp降低,打滑停止,则在小于轮胎打滑检测时的驱动力F0的范围内以接近最佳变速比r的方式进行提高液压泵81的容量qp的控制。此外,也可以不是控制液压泵81,而是控制液压马达82或者液压泵81和液压马达82双方。
另外,也可以通过调节在闭回路83中流动的压力油的压力来控制驱动力F。
以如上所述的车辆结构为前提,可通过控制器3实施第一控制、第二控制、第三控制、第四控制。
另外,在上述第一车辆结构例、第二车辆结构例中,作为利用具备液压离合器的变速器24、静流体驱动式变速器(HST)80进行变速的结构来进行了说明,但上述变速器的形式只是一例,作业车辆还已知有并用液压和机械驱动力或电驱动力的变速器的形式。
本发明可同样应用于所有形式的变速器。
另外,在以上实施例中,作为作业车辆假定为轮式装载机而进行了说明,但只要是设有调制离合器等驱动力可变机构的作业车辆,本发明也同样能够应用于轮式挖掘机、推土机、铲车等其他作业车辆。
权利要求的范围并不受说明书中例示的检测打滑发生的条件等及数值等的限定。例如,也可以测量所有轮胎的速度,当任一轮胎与其他轮胎相比为高速时判断为打滑状态。另外,为了抑制打滑,也可以使离合器处于完全非卡合状态,降低传递给轮胎的驱动力。
Claims (9)
1.一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的实际驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量所述实际驱动力的驱动力测量机构;
第一轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,执行控制所述驱动力可变机构的控制即轮胎打滑抑制控制来降低所述实际驱动力,以抑制轮胎打滑,并在所述轮胎打滑抑制控制后,执行控制所述驱动力可变机构的控制即恢复控制,使当前时刻的实际驱动力恢复到小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的范围内。
2.一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的实际驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量所述实际驱动力的驱动力测量机构;
第二轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,执行控制所述驱动力可变机构的控制即轮胎打滑抑制控制来降低当前时刻的实际驱动力,以抑制轮胎打滑,并在所述轮胎打滑抑制控制后,执行控制驱动力可变机构的控制即恢复控制,恢复当前时刻的实际驱动力;
正向控制机构,其在第二轮胎打滑防止控制结束后,以使当前时刻的实际驱动力小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的方式对驱动力可变机构进行控制。
3.一种作业车辆的驱动力控制装置,所述作业车辆具备工作装置,并将发动机的动力通过驱动力传递路径作为驱动力传递给轮胎,所述作业车辆的驱动力控制装置的特征在于,包括:
设置在驱动力传递路径上且使传递给轮胎的实际驱动力变更自如的驱动力可变机构;
检测是否发生了轮胎打滑的轮胎打滑检测机构;
测量所述实际驱动力的驱动力测量机构;
第一轮胎打滑防止控制机构,其在轮胎打滑检测机构检测出轮胎打滑时,执行控制所述驱动力可变机构的控制即轮胎打滑抑制控制来降低所述实际驱动力,以抑制轮胎打滑,并在所述轮胎打滑抑制控制后,执行控制所述驱动力可变机构的控制即恢复控制,使当前时刻的实际驱动力恢复到小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的范围内;
正向控制机构,其在第一轮胎打滑防止控制结束后,以使当前时刻的实际驱动力小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的方式对驱动力可变机构进行控制。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
驱动力可变机构是输入侧与输出侧的卡合程度变更自如的调制离合器,
驱动力控制机构、轮胎打滑防止控制机构或正向控制机构,以使当前时刻的实际驱动力小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的方式对调制离合器的卡合程度进行控制。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
在驱动力传递路径上设有静流体驱动式变速器(HST;Hydrostatic Transmi ss ion),该静流体驱动式变速器包括与发动机输出轴连接的液压泵、与轮胎连接的液压马达、连通液压泵与液压马达的闭回路,
驱动力可变机构是静流体驱动式变速器的液压泵及/或液压马达的容量变更自如的容量可变机构,
驱动力控制机构、第一轮胎打滑防止控制机构、第二轮胎打滑防止控制机构或正向控制机构,以使当前时刻的实际驱动力小于检测到轮胎打滑时所述驱动力测量机构测量到的检测到轮胎打滑时的实际驱动力的方式对容量可变机构进行控制。
6.根据权利要求2或3所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
在正向控制机构的控制执行中,当轮胎打滑检测机构检测到轮胎打滑时,中断正向控制机构的控制,并转移到第一轮胎打滑防止控制机构或第二轮胎打滑防止控制机构的控制。
7.根据权利要求2或3所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
当工作装置被向特定方向操作时或作业车辆的行进方向被向反方向操作时,结束正向控制机构的控制。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的作业车辆的驱动力控制装置,其特征在于,
工作装置是挖掘用的工作装置,驱动力控制机构的控制、第一轮胎打滑防止控制机构的控制、第二轮胎打滑防止控制机构的控制或正向控制机构的控制在挖掘作业中进行。
9.一种作业车辆的驱动力控制方法,所述作业车辆具备挖掘用的工作装置,并向轮胎传递实际驱动力来进行挖掘作业,所述作业车辆的驱动力控制方法的特征在于,
在挖掘作业中进行以下步骤:
检测轮胎打滑的步骤;
当检测出所述轮胎打滑时,测量检测出该轮胎打滑时的实际驱动力的步骤;
在检测出所述轮胎打滑之后,执行控制成所述测量的当前时刻的实际驱动力小于检测到轮胎打滑时的实际驱动力的轮胎打滑抑制控制的步骤;
控制实际驱动力的步骤,其中,执行使测量的当前时刻的实际驱动力恢复到小于检测出所述轮胎打滑时所测量的实际驱动力的一定范围内的恢复控制,并在挖掘作业的整个期间维持所测量的当前时刻的实际驱动力比检测出该轮胎打滑时测量的实际驱动力小的驱动力。
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