CN102803685A - 作业车辆的原动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业车辆的原动机控制装置，具有：行驶驱动装置，其经由液力变矩器将原动机的旋转传递至车轮；第一选择装置，其被操作用于选择动力模式或经济模式；第二选择装置，其不同于第一选择装置；模式切换装置，在通过第一选择装置选择了经济模式的状态下，若操作第二选择装置，则从经济模式切换为动力模式；速度限制装置，若设定为经济模式，则与设定动力模式时相比，将原动机的最高转速限制在低速侧。

Description

作业车辆的原动机控制装置

技术领域

本发明涉及轮式装载机等的作业车辆的原动机控制装置。

背景技术

以往，已知能够将行驶模式切换为重视作业性的动力模式和重视油耗的经济模式的装置(参照专利文献1)。该专利文献1记载的装置中，在切换为经济模式、且速度级处于最低变速级的状态下，当存在通过开关操作强制降档的指示时，将行驶模式切换为动力模式。

专利文献1：日本特开2007-170276号公报

但是，上述专利文献1记载的装置，由于以速度级为最低变速级为条件而将行驶模式切换为动力模式，因此，例如正以经济模式进行2速行驶时，无法响应欲暂时输出动力的要求。

发明内容

本发明的第一方式的作业车辆的原动机控制装置，具有：行驶驱动装置，其经由液力变矩器将原动机的旋转传递至车轮；第一选择装置，其被操作用于选择动力模式或经济模式；第二选择装置，其不同于第一选择装置；模式切换装置，在通过第一选择装置选择了经济模式的状态下，若操作第二选择装置，则从经济模式切换为动力模式；速度限制装置，若设定为经济模式，则与设定动力模式时相比，将原动机的最高转速限制在低速侧。

本发明的第二方式，在第一方式的作业车辆的控制装置中，优选：还具有判定装置，根据作业车辆的车辆状态或第二选择装置的操作，判断模式切换条件是否成立，模式切换装置，在通过第二选择装置的操作选择了动力模式的状态下，若通过判定装置作出模式切换条件成立的判定，则从动力模式切换为经济模式。

本发明的第三方式，在第二方式的作业车辆的控制装置中，可以为，还具有检测液力变矩器的速度比的速度比检测装置，判定装置，若通过速度比检测装置检测的液力变矩器速度比达到规定值以上，则作出模式切换条件成立的判定。

本发明的第四方式，在第二方式的作业车辆的控制装置中，可以为，判定装置，在通过第二选择装置的操作设定了动力模式的状态下，若第二选择装置被再次操作，则作出模式切换条件成立的判定。

本发明的第五方式，在第二方式的作业车辆的控制装置中，可以为，判定装置，在变速器被设定为自动变速模式的状态下，若对变速器输出升档信号，则作出模式切换条件成立的判定。

本发明的第六方式，在第二方式的作业车辆的控制装置中，可以为，判定装置，若对作业车辆的前进、后退及中立的某一个进行指令的前进、后退切换开关被操作至中立位置，则作出模式切换条件成立的判定。

本发明的第七方式，在第一至第六方式的作业车辆的控制装置中，优选：第一选择装置，是设置在驾驶室内的交替式开关，第二选择装置，是设置在作业用操作部件上的瞬时式开关，该作业用操作部件对作业用执行机构输出与操作量相应的驱动指令。

本发明的第八方式，在第一至第七方式的作业车辆的控制装置中，可以为，还具有与第二选择装置另外地、指令变速级向低速侧的切换的低速指令装置。

发明的效果

根据本发明，能够从经济模式切换至动力模式，无论速度级如何都能够暂时地提高行驶驱动力。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的作业车辆的一例即轮式装载机的侧视图。

图2是表示本发明的实施方式的原动机控制装置的大致结构的图。

图3是表示发动机转速与扭矩的关系的行驶性能线图。

图4是表示各速度级的车速与行驶驱动力的关系的图。

图5(a)是表示驾驶室内的结构的俯视图，图5(b)是表示主开关的结构的图，图5(c)是表示副开关的配置的图。

图6是表示图2的控制器所执行的处理的一例的流程图。

图7是表示挖掘作业状态的图。

图8是表示爬坡行驶状态的图。

图9是表示本实施方式的动作的一例的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图9对本发明的实施方式的作业车辆的原动机控制装置进行说明。

图1是本发明的实施方式的原动机控制装置所适用的作业车辆的一例即轮式装载机的侧视图。轮式装载机100由具有斗杆111、铲斗112、轮胎113等的前部车身110和具有驾驶室121、发动机室122、轮胎123等的后部车身120构成。斗杆111通过斗杆液压缸114的驱动而在上下方向上转动(俯仰运动)，铲斗112通过铲斗液压缸115的驱动而在上下方向上转动(卸载或铲装)。前部车身110和后部车身120通过中央销101而相互转动自如地连结，通过转向液压缸(未图示)的伸缩，前部车身110相对于后部车身120左右折曲。

图2是表示本实施方式的控制装置的大致结构的图。在发动机1的输出轴上连结有液力变矩器2的输入轴，液力变矩器2的输出轴连结在变速器3上。液力变矩器2是由公知的叶轮、涡轮、定轮构成的流体离合器，发动机1的旋转经由液力变矩器2传递至变速器3。变速器3具有对其速度级进行变速的液压离合器，液力变矩器2的输出轴的旋转通过变速器3而被变速。变速后的旋转经由驱动轴4、轮轴5传递至轮胎6(图1的113、123)，车辆行驶。

可变容量型的作业用液压泵7通过发动机1而被驱动，并排出压力油。来自液压泵7的排出油经由控制阀8被引导至作业用执行机构9(例如斗杆液压缸114)，执行机构9被驱动。控制阀8通过操作杆10而被操作，对压力油从液压泵7向执行机构9的流动进行控制。泵容量通过调节器7a而变更。调节器7a根据泵排出压变更泵容量，进行例如使作业扭矩为恒定那样的定扭矩控制。此外，也可以采用齿轮泵等的固定容量型泵作为液压泵7。

控制器20构成为包含运算处理装置，该运算处理装置具有CPU、ROM、RAM、及其他周边电路等。控制器20中，分别输入来自以下部件的信号：检测油门踏板11的操作量的油门操作量检测器21；检测变速器3的输出轴的转速即车速的车速检测器22；检测液力变矩器2的输入轴的转速Ni的转速检测器23；检测液力变矩器2的输出轴的转速Nt的转速检测器24；检测液压泵7的排出压P的压力检测器25；对以手动进行变速的手动变速模式或以自动进行变速的自动变速模式进行选择的手动/自动开关26；对车辆的前进、后退进行指令的前进、后退切换开关27；在1速～4速之间指令速度级的上限的速度级开关28；对向变速级的低速侧的切换进行指令的强制降档(kick down)开关29；选择重视作业性的动力模式(以下称为P模式)或重视油耗的经济模式(以下称为E模式)的主开关30；同样对P模式或E模式进行选择的副开关31。

液力变矩器2具有使输出扭矩相对于输入扭矩增大的功能，也就是说使扭矩比为1以上的功能。扭矩比随着液力变矩器2的输入轴与输出轴的转速的比即液力变矩器速度比e(输出转速Nt/输入转速Ni)的增加而变小。例如若在发动机转速一定的状态进行行驶的过程中行驶负载变大，则液力变矩器2的输出转速Nt即车速减少，液力变矩器速度比e变小。此时，由于扭矩比增加，因此，能够以更大的驱动力(牵引力)使车辆行驶。即，车速慢则驱动力大(低速高扭矩)，车速快则驱动力小(高速低扭矩)。

变速器3是具有与1速～4速的各速度级相对应的电磁阀的自动变速器。这些电磁阀通过从控制器20向电磁控制部12输出的控制信号而被驱动。控制器20中预先存储有：作为升档升档的基准的液力变矩器速度比e1；作为降档的基准的液力变矩器速度比e2。

自动变速模式中，控制器20，通过来自转速检测器23、24的信号算出液力变矩器速度比e，若算出的速度比e比基准速度比e 1大，则对电磁控制部12输出升档信号，若比基准速度比e2小，则对电磁控制部12输出降档信号。由此，变速器3的速度级与液力变矩器速度比e相应地在1速～4速之间自动变更。此时，以通过速度级开关28而被选择的速度级为上限进行自动变速。例如，通过速度级开关28选择了2速时，速度级成为1速或2速；选择了1速时，速度级固定为1速。

此外，手动变速模式中，通过开关的手动操作能够变速至任意的速度级。另外，每当操作强制降档开关29，速度级能够1级1级地降档。在自动变速模式中，例如车速为低速时，通过操作强制降档开关29，能够强制地将变速级降档。

以上，若液力变矩器速度比e达到规定值则进行变速，但也可以在车速达到规定值时进行变速。该情况下，可以与来自车速检测器22的信号相应地对电磁控制部12输出升档信号或降档信号。

控制器20将发动机转速控制为与油门踏板11的操作量相应的目标发动机速度。即，若油门踏板11的踏入量变大则目标发动机速度变大，控制器20将与该目标发动机速度相对应的控制信号输出至发动机控制部13，控制发动机转速。

图3是表示将油门踏板12最大程度地踏入时的发动机转速与扭矩的关系的行驶性能线图(扭矩线图)。图中，特性Ap、Ae分别是令行驶模式为P模式、E模式时的扭矩线图。在P模式下，发动机最高转速不受限制，而在E模式下，与P模式相比发动机最高转速被限制在低速侧。

特性B0～B2是通过发动机1驱动变速器3时的输入扭矩的一例，随着发动机转速上升，输入扭矩增大。该输入扭矩包含作业用液压泵7的输入扭矩，与液力变矩器速度比e和作业用液压泵7的吸收扭矩相应地，输入扭矩如特性B0～B2那样变化。具体地，液力变矩器速度比e变大则输入扭矩变大(特性B0)，液力变矩器速度比e变小则输入扭矩变小(特性B2)。

特性Ap、Ae和特性B0～B2的交点是匹配点，发动机转速成为该匹配点的值。因此，作为相对于规定的输入扭矩的发动机转速，P模式的情况比E模式的情况高。发动机转速处于匹配点时，行驶驱动力与该发动机转速N的二次幂成比例。因此，P模式下，与E模式相比行驶驱动力变大，各速度级的最高车速也变快与发动机转速高出的量相应的量。

图4是表示各速度级的车速与行驶驱动力的关系的图。图中的实线是P模式的特性，虚线是E模式的特性。若以同一速度级进行比较，车速越慢则驱动力越大(低速高扭矩)，车速越快则驱动力越小(高速低扭矩)。另外，速度级越小，同一车速下能够获得大的驱动力。P模式的情况与E模式的情况相比，最大驱动力大，最高车速也快。例如2速度级的P模式的最大驱动力F2比E模式的最大驱动力F2′大，P模式的最高车速V2hi比E模式的最高车速V2′hi快。

图5(a)是表示驾驶室121内的结构的俯视图。在驾驶席33的右侧的侧控制盘34上配置有手动/自动开关26和主开关30，在侧控制盘34的前方配置有一对操作杆10。主开关30是能够如图5(b)所示那样在P位置和E位置之前进行切换操作的交替式开关。如图5(c)所示，在各操作杆10的握持部的顶部，分别配置有强制降档开关29和副开关31。强制降档开关29和副开关31都是瞬时式开关。在驾驶席33的前方设有监控盘35，在监控盘35上设有显示部35a，其显示当前选择了E模式和P模式的哪一个。

对E模式和P模式的切换进行说明。图6是表示控制器20所执行的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理，例如通过未图示的发动机钥匙开关的接通而开始。步骤S 1中，读入来自各种检测器21～25及开关26～31的信号。步骤S2中，对基于主开关30的操作的行驶模式进行判定。

若步骤S2中作出选择了P模式的判定则进入步骤S 13，将行驶模式设定为P模式。由此，以踏板最大程度踏入时的行驶性能线图成为图3的特性Ap的方式，对发动机控制部13输出控制信号。此时，在监视盘35的显示部35a上，显示作为行驶模式设定了P模式的指示。接着，在步骤S14中将标志置为1，并返回。另一方面，若步骤S2中作出选择了E模式的判定则进入步骤S3。

步骤S3中，判定标志的值。当标志＝0即行驶模式为E模式时进入步骤S4，对副开关31是否接通、即副开关31是否被推压操作进行判定。若步骤S4为肯定则进入步骤S13，若为否定则进入步骤S11。在步骤S11中，将行驶模式设定为E模式。由此，以踏板最大程度踏入时的行驶性能线图成为图3的特性Ae的方式，对发动机控制部13输出控制信号。此时，在监视盘35的显示部35a上，显示作为行驶模式设定了E模式的指示。接着，在步骤S12中将标志设置为0，并返回。

当步骤S3中标志＝1即行驶模式为P模式时进入步骤S5。步骤S5中，对副开关31是否接通进行判定。若步骤S5为肯定则进入步骤S11，若为否定则进入步骤S6。在步骤S6中，对通过手动/自动开关26的操作选择了自动变速模式和手动变速模式的哪一个进行判定。

若步骤S6中作出选择了自动变速模式的判定，则进入步骤S7，对当前的速度级是否是通过速度级开关28设定的最高速度级进行判定。若步骤S7为否定则进入步骤S8，对是否为液力变矩器速度比e比规定值e1大且向电磁控制部12输出升档信号的情况进行判定。若步骤S8为肯定则进入步骤S11，否定则进入步骤S10。

步骤S10中，对是否通过来自前进、后退切换开关27的信号指令了中立进行判定。例如，当从前进行驶切换至后退行驶时，前进、后退切换开关27通过中立位置，因此，步骤S10为肯定。若步骤S10为肯定则进入步骤S11，否定则返回。

另一方面，若步骤S6中作出选择了手动变速模式的判定，或者步骤S7中作出速度级为最高速度级的判定，则进入步骤S9。步骤S9中，对液力变矩器速度比e是否是预先确定的规定值ea(例如0.8)以上进行判定。若步骤S9为肯定则进入步骤S11，否定则进入步骤S10。

对以上的动作进行总结。若将主开关30切换至P模式，则行驶模式被设定为P模式(步骤S13)。此时，发动机1的最高转速不受限制，行驶驱动力变大，而且，最高车速也变快。另一方面，若将主开关30切换至E模式，则行驶模式被设定为E模式(步骤S11)。此时，发动机1的最高转速被限制在低速侧，行驶驱动力及最高车速受到抑制，油耗改善。

以E模式进行行驶的过程中，在需要行驶驱动力的情况下，推压操作副开关31，则行驶模式被切换至P模式(步骤S4→步骤S13)。由此，例如在进行图7所示的挖掘作业的情况下，不需要将手从操作杆10拿开而将主开关30切换操作至P模式，作业性改善。另外，由于通过副开关31的推压操作无论速度级如何都能够立即切换至P模式，因此，例如在以2速进行如图8所示的爬坡行驶的情况下，能够通过副开关31的操作暂时地使行驶驱动力上升。

控制器20，在通过副开关31的操作设定了P模式的状态下，与轮式装载机100的车辆状态或副开关31的操作相应地判定模式切换条件是否成立。而且，如下文中说明的那样，若作出模式切换条件成立的判定，则将行驶模式从P模式切换至E模式。

通过副开关31的操作将行驶模式切换至P模式后，若再一次推压操作副开关31，则控制器20作出模式切换条件成立的判定，行驶模式被切换至E模式(步骤S5→步骤S11)。因此，在将主开关30操作至E模式不变的状态下，能够根据操作者的喜好任意地切换行驶模式。

在自动变速模式中，通过副开关31的操作将行驶模式切换至P模式后，若液力变矩器速度比e比e1大且速度级升档，则控制器20作出模式切换条件成立的判定，行驶模式恢复为E模式(步骤S8→步骤S11)。因此，当例如爬坡行驶时通过副开关31的操作将行驶模式切换为P模式以后，行驶负载减少并升档后，自动地返回至E模式，因此，不需要麻烦的开关操作。另外，不会超过需要地以P模式进行行驶，效率较高。

在手动变速模式中，通过副开关31的操作将行驶模式切换至P模式后，即使当液力变矩器速度比e成为规定值ea以上时，控制器20作出模式切换条件成立的判定，行驶模式恢复为E模式(步骤S9→步骤S11)。由此，不必进行开关操作即可实现高效的行驶。该情况的车速与驱动力的关系，相对于由双点划线表示的P模式的通常的特性，如图9的实线所示。例如在2速行驶过程中，在图中的点A，液力变矩器速度比e达到规定值ea，则如图所示、通过P模式的特性，驱动力减少，接近E模式的特性，即恢复。此外，若液力变矩器速度比e成为规定值ea以上，则控制器20作出模式切换条件成立的判定，同样地，行驶模式恢复至E模式(步骤S7→步骤S9→步骤S11)。

通过副开关31的操作将行驶模式切换为P模式后，若前进、后退切换开关27被操作至中立位置，则控制器20作出模式切换条件成立的判定，行驶模式恢复为E模式(步骤S10→步骤S11)。因此，例如在通过副开关31的操作将行驶模式切换至P模式的状态下，通过前进行驶将铲斗112掘入土堆之中后，若后退行驶则自动地恢复为E模式，因此能够良好地进行挖掘作业。

通过以上的主开关30和副开关31的操作，若作为行驶模式设定了P模式，则将该指示显示在显示部35a中；若作为行驶模式设定了E模式，则将该指示显示在显示部35a中。因此，操作者能够容易地识别当前的行驶模式，能够准确地设定所希望的行驶模式。

根据本实施方式，能够获得如下作用效果。

(1)在通过主开关30的操作选择了E模式的状态下，若通过副开关31的操作选择E模式，则将发动机1的最高转速限制在低速侧。

(2)若在选择了E模式的状态下操作副开关31，则无论行驶速度级如何都将行驶模式切换为P模式，因此，即使在2速行驶以上的状态下也能够暂时地输出动力。由此，能够暂时地增加行驶驱动力，能够提高挖掘作业等的作业性及爬坡行驶等的行驶性。

(3)在通过副开关31的操作选择了P模式的状态下，若再一次操作副开关31，则使行驶模式恢复为E模式，因此，能够根据操作者的喜好任意地切换行驶模式。

(4)在通过副开关31的操作选择了P模式的状态下，若在自动变速模式中输出升档信号，或在手动变速模式中，液力变矩器速度比e成为规定值ea以上，则使行驶模式自动恢复为E模式，因此，无需麻烦的开关操作即可实现高效的行驶。

(5)在通过副开关31的操作选择了P模式的状态下，若前进、后退切换开关27被操作至中立位置，则使行驶模式自动恢复为E模式，因此，能够高效地进行重复前进操作和后退操作的挖掘作业。

(6)由于将副开关31作为瞬时式开关设置在操作杆10上，不需要将手从操作杆10拿开即可将行驶模式从E模式暂时地切换为P模式。

(7)由于与强制降档开关29分别地设置副开关31，因此，能够与强制降档指令分别地输出模式切换指令。

(8)由于将行驶模式的设定显示在显示部35a中，因此，操作者能够容易地识别当前的行驶模式，能够准确地设定为所希望的行驶模式。

此外，上述实施方式中，通过副开关31的操作、或升档信号的输出、或液力变矩器速度比e成为规定值ea以上、或前进、后退切换开关27的中立操作，通过控制器20对是否需要从E模式向P模式切换进行判定，但判定机构的结构不限于此。以副开关31的操作、升档信号的输出、液力变矩器速度比e成为规定值ea以上、前进、后退切换开关27的中立操作作为模式切换的条件，但也可以设定其他的模式切换条件。即，只要当模式切换条件成立时使行驶模式恢复至E模式，模式切换机构的结构可以是任意的。

作为第一选择机构的主开关30及作为第二选择机构的副开关31的结构不限于上述结构。通过从控制器20向发动机控制部13输出控制信号，当选择P模式时不限制发动机1的最高转速，当选择E模式时将发动机1的最高转速限制在低速侧，但也可以在P模式时将发动机最高转速限制在与E模式相比的高速侧。即，只要在E模式时将发动机1的最高转速限制为与P模式相比的低速侧，速度限制机构的结构不限于上述结构。

通过转速检测器23、24检测液力变矩器速度比e，但速度比检测机构的结构可以是任意的。经由液力变矩器2、变速器3、驱动轴、轮轴5将发动机1的旋转传递至轮胎6，但行驶驱动装置的结构可以是任意的。将作为低速指令机构的强制降档开关29设置在作业用操作部件即操作杆10上，但只要是与副开关31分别设置的，也可以将强制降档开关29设置在其他部位。

以上，对将本发明适用于轮式装载机的例子进行了说明，但本发明也能够同样适用于能够将行驶模式切换为E模式和P模式的其他作业车辆。即只要能够实现本发明的特征、功能，本发明不限定于实施方式的作业车辆的原动机控制装置。

上文中，说明了各种实施方式及变形例，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑到的其他方式同样包含于本发明的范围内。

本发明以日本专利申请2009-146200号(2009年6月19日提出申请)为基础，将其内容作为引用文字写入此处。

Claims (8)

1.一种作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，具有：

行驶驱动装置，其经由液力变矩器将原动机的旋转传递至车轮；

第一选择装置，其被操作用于选择动力模式或经济模式；

第二选择装置，其不同于所述第一选择装置；

模式切换装置，在通过所述第一选择装置选择了所述经济模式的状态下，若操作所述第二选择装置，则从所述经济模式切换为所述动力模式；

速度限制装置，若设定为所述经济模式，则与设定所述动力模式时相比，将所述原动机的最高转速限制在低速侧。

2.如权利要求1所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

还具有判定装置，根据所述作业车辆的车辆状态或所述第二选择装置的操作，判断模式切换条件是否成立，

所述模式切换装置，在通过所述第二选择装置的操作选择了所述动力模式的状态下，若通过所述判定装置作出模式切换条件成立的判定，则从所述动力模式切换为所述经济模式。

3.如权利要求2所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

还具有检测所述液力变矩器的速度比的速度比检测装置，

所述判定装置，若通过所述速度比检测装置检测的所述液力变矩器速度比达到规定值以上，则作出模式切换条件成立的判定。

4.如权利要求2所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

所述判定装置，在通过所述第二选择装置的操作设定了所述动力模式的状态下，若所述第二选择装置被再次操作，则作出模式切换条件成立的判定。

5.如权利要求2所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

所述判定装置，在变速器被设定为自动变速模式的状态下，若对所述变速器输出升档信号，则作出模式切换条件成立的判定。

6.如权利要求2所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

所述判定装置，若对所述作业车辆的前进、后退及中立的某一个进行指令的前进、后退切换开关被操作至中立位置，则作出模式切换条件成立的判定。

7.如权利要求1～6的任一项所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

所述第一选择装置，是设置在驾驶室内的交替式开关，

所述第二选择装置，是设置在作业用操作部件上的瞬时式开关，所述作业用操作部件对作业用执行机构输出与操作量相应的驱动指令。

8.如权利要求1～7的任一项所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，

还具有与所述第二选择装置另外地、指令变速级向低速侧的切换的低速指令装置。

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