CN106062284B

CN106062284B - 作业车辆

Info

Publication number: CN106062284B
Application number: CN201580011784.0A
Authority: CN
Inventors: 田中哲二; 宫本泰典; 兵藤幸次; 青木勇; 切田胜之; 矢田裕昭; 中川诚司; 吉川正规
Original assignee: KCM Corp
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2035-05-13
Also published as: EP3144429A1; WO2015174469A1; US20160369479A1; JP2015218449A; KR20160115968A; CN106062284A; KR101829789B1; EP3144429A4; US10358794B2; EP3144429B1; JP6309817B2

Abstract

作业车辆具备：升降臂，能够在上下方向转动地连结于作业车辆的车辆主体的前部；操作杆，能够在上升操作端位置与下降操作端位置之间进行操作，且对升降臂的起落进行操作；上升锁定机构，具有将操作至上升操作端位置的操作杆保持于该上升操作端位置的保持功能；以及下降锁定机构，具有将操作至下降操作端位置的操作杆保持于该下降操作端位置的保持功能，当升降臂的角度超过预定上限时，解除上升锁定机构的保持功能及下降锁定机构的保持功能。

Description

作业车辆

技术领域

本发明涉及具备了具有锁定功能的操作杆的作业车辆。

背景技术

专利文献1记载的作业车辆具备如下锁定功能：在将操作升降臂起落的操作杆操作至预定的操作位置(上升操作端位置及下降操作端位置)时，使操作杆保持在该操作位置。通过具备这种锁定功能，例如，在以升降臂上升的状态行驶的情况下，通过使之锁定(保持)在上升操作端位置，无需必须同时进行升降臂上升操作和行驶操作双方，能够专心于行驶操作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2013-167099号公报

发明内容

发明所要解决的课题

另外，在使操作杆锁定于上升操作端位置的情况下，当升降臂的角度超过预定的上限角度时，锁定功能自动解除。在操作杆设有用于将操作杆保持于中立位置的弹簧等，当上升操作端位置的锁定解除时，操作杆利用弹簧等的力而向中立位置方向返回。

但是，有时操作杆在中立位置不停止而移动至相反侧的操作端(下降操作端位置)附近。这种情况下，通过下降侧的锁定功能，操作杆被锁定在下降操作端位置，从而变成了与操作人员的意图相反的升降臂下降动作。因此，给操作人员带来不协调感，有损作业车辆的操作性。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一形式，作业车辆具备：升降臂，在上下方向能够转动地连结于作业车辆的车辆主体的前部；操作杆，能够在上升操作端位置与下降操作端位置之间进行操作，且对升降臂的起落进行操作；上升锁定机构，具有将操作至上升操作端位置的操作杆保持于该上升操作端位置的保持功能；以及下降锁定机构，具有将操作至下降操作端位置的操作杆保持于该下降操作端位置的保持功能，而且，当升降臂的角度超过预定上限时，解除上升锁定机构的保持功能及下降锁定机构的保持功能。

根据本发明的第二形式，在第一形式的作业车辆中，优选具备：臂角度传感器，对升降臂的角度进行检测；以及控制部，当由臂角度传感器所检测到的角度超过预定上限时，将上升锁定机构的保持功能及下降锁定机构的保持功能仅解除第一预定时间，且在经过了第一预定时间后，使下降锁定机构的保持功能再次动作。

根据本发明的第三形式，在第二形式的作业车辆中，优选就控制部而言，当由臂角度传感器所检测到的角度低于预定下限时，将上升锁定机构的保持功能及下降锁定机构的保持功能仅解除第二预定时间，且在经过了第二预定时间后，使上升锁定机构的保持功能再次动作。

根据本发明的第四形式，在第一形式的作业车辆中，优选上升锁定机构具有上升锁定线圈，该上升锁定线圈通过磁力将操作杆保持于上升操作端位置，下降锁定机构具有下降锁定线圈，该下降锁定线圈通过磁力将操作杆保持于下降操作端位置，作业车辆具备如下锁定控制回路：在升降臂的角度低于预定上限的情况下，使上升锁定线圈及下降锁定线圈为通电状态，当升降臂的角度超过预定上限时，切断上升锁定线圈及下降锁定线圈的通电。

根据本发明的第五形式，在第四形式的作业车辆中，优选锁定控制回路具备：接近开关，当低于预定上限时接通，当超过预定上限时，断开；以及继电器，以与接近开关的接通断开连动的方式对上升锁定线圈及下降锁定线圈的通电进行控制。

发明效果

根据本发明，能够实现作业车辆的操作性提高。

附图说明

图1是表示本发明的作业车辆的一实施方式的图，是轮式装载机的侧视图。

图2是表示轮式装载机100的配置在驾驶室121内的操作部件的示意图。

图3是表示轮式装载机100的作业用液压回路的图。

图4是对使用了锁定线圈C1、C2的锁定机构141a、141b进行说明的图。

图5是与锁定线圈C1、C2的通电控制相关的控制系统的框图。

图6是对控制单元10的锁定线圈C1、C2的通电控制进行说明的流程图。

图7是表示变形例的锁定线圈C1、C2的通电电路的图。

图8是表示变形例的锁定工作范围的图。

图9是表示变形例的通电控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。图1是表示本发明的作业车辆的一实施方式的图，是轮式装载机的侧视图。轮式装载机100具备：前部车体110，其具有升降臂111、铲斗112、轮胎113等；以及后部车体120，其具有驾驶室121、发动机室122、轮胎123等。

升降臂(以下，简称为臂)111在上下方向能够转动地安装于前部车体110，且通过臂缸114的驱动进行转动驱动。铲斗112在臂111的前端，以前后倾方向(上下方向)能够转动的方式安装于臂111，且通过铲斗缸115的驱动进行转动驱动。前部车体110和后部车体120通过中心销101而彼此转动自如地连结，且通过转向缸(未图示)的伸缩，前部车体110相对于后部车体120左右摆动。

在臂111的转动部设有对臂111相对于前部车体110的转动角度进行检测的臂角度传感器56，在铲斗缸115设有对表示铲斗112相对于臂111的转动角度的铲斗缸115的行程量进行检测的行程量检测装置58。

图2是表示轮式装载机100的配置在驾驶室121内的操作部件的示意图。驾驶室121配置有：用于驾驶员操舵轮式装载机100的转向盘191；加速踏板192；左右连动的一对制动踏板193；用于使臂111向上方向及下方向转动的臂操作杆141；以及用于使铲斗112向后倾方向(上方向)及前倾方向(下方向)转动的铲斗操作杆142。将铲斗112向后倾方向转动也称为铲斗112倾斜。将铲斗112向前倾方向转动也称为铲斗112卸载。

本申请发明的作业车辆的特征在于臂操作杆141的锁定功能。首先，使用图3，对用于使臂111向上方向及下方向转动的液压回路进行说明。图3是表示轮式装载机100的作业用液压回路的图，其包括与臂111相关的液压回路和与铲斗112相关的液压回路。

图3的液压回路设有：臂用控制阀41，其对从主泵6向臂缸114供给的压力油的方向和流量进行控制，从而对臂缸114的驱动进行控制；以及铲斗用控制阀42，其对从主泵6向未图示的铲斗缸供给的压力油的方向和流量进行控制，从而对铲斗缸的驱动进行控制。臂用控制阀41的动作通过对设于先导阀14的臂操作杆141进行操作来控制。铲斗用控制阀42的动作通过对设于先导阀14的铲斗操作杆142进行操作来控制。

以下，对于臂111相关的液压回路进行说明。先导阀14将从先导泵46排出的压力油作为与臂操作杆141的操作量相对应的先导压的压力油，且将其供给至臂用控制阀41。臂用控制阀41是根据先导压(臂上升先导压力及臂下降先导压力)来变更阀柱的行程量而对供给至臂缸114的压力油的方向及流量进行控制的控制阀。

如图3所示，当臂操作杆141处于中立位置时，将臂用控制阀41控制在图3所示的中立位置。当从图3的状态将臂操作杆141向上升操作端位置(U)侧操作时，臂用控制阀41从中立位置向臂上升位置(Uv)切换。其结构，臂缸114的缸杆伸长，进而对图1所示的臂111向上方向进行转动驱动。

当从图3的状态将臂操作杆141向下降操作端位置(F)侧(中立位置与下降操作端位置(F)之间的位置)操作时，将臂用控制阀41从中立位置向臂下降位置(Dv)切换。其结果，臂缸114的缸杆收缩，进而对臂111向下方向进行转动驱动。

当从图3的状态将臂操作杆141向下降操作端位置(F)操作时，臂用控制阀41切换至悬浮位置(Fv)。其结构，臂111自由下落，当铲斗112接触到地面时以保持受外力的状态自由地上下运动。

如图3所示，臂操作杆141具备用于将臂操作杆141保持在预定的操作位置的锁定机构141a、141b。对于锁定机构，虽然具有各种构造，但是在本实施方式的锁定机构141a、141b中，如图4所示，通过电磁铁的磁力吸附保持臂操作杆141。C1、C2是锁定机构141a、141b的电磁铁的螺线管，在本实施方式中，称为锁定线圈C1、C2。

如图4所示，臂操作杆141设有用于将臂操作杆141保持在中立位置的弹簧144a、144b，且在不进行臂111的上下动作的停止状态的情况下，处于图4(b)所示的中立位置。

对设于锁定机构141a、141b的锁定线圈C1、C2通电，当图4(a)所示地臂操作杆141从中立位置被操作至上升操作端位置(U)或其附近位置时，被吸引部143a吸引保持于锁定机构141a的电磁铁，臂操作杆141保持于上升操作端位置(U)。其结果，臂用控制阀41保持在臂上升位置(Uv)，即使离开臂操作杆141，也对臂111向上方向进行转动驱动。

此时，在臂操作杆141作用有先导一次压力及二次压力的液压反作用力F1、弹簧144a的斥力F2以及锁定机构141a的电磁吸引力F3，并且磁力设定为F3＞F1+F2，所以臂操作杆141保持于上升操作端位置(U)。

另一方面，当如图4(c)所示地臂操作杆141从中立位置被操作至下降操作端位置(D)或其附近位置时，被吸引部143b吸引保持于锁定机构141b的电磁铁，臂操作杆141保持于下降操作端位置(F)。当臂操作杆141保持于下降操作端位置(F)时，臂用控制阀41切换至悬浮位置(Fv)，并保持该状态。其结果，臂111自由下落，当铲斗112接触到地面时以保持受外力的状态自由地上下运动。该情况下，在臂操作杆141也作用有先导压的液压反作用力F1、弹簧144b的斥力F2以及锁定机构141b的电磁吸引力F3，并且磁力设定为F3＞F1+F2。

在臂111超过预定上限高度时、即臂角度超过预定上限值时，解除锁定机构141a的电磁保持。另外，在臂111下降而低于预定下限高度时、即臂角度低于预定下限值时，解除锁定机构141b的电磁保持。

当对臂操作杆141进行电磁保持的状态下切断向锁定线圈C1或锁定线圈C2的通电时，电磁吸引力F3变成零，从而解除锁定机构141a、141b的电磁保持，且臂操作杆141由于力(F1+F2)而返回中立位置。当臂操作杆141变成中立位置时，臂用控制阀41切换至中立位置(Nv)，臂111的转动停止。

但是，如上所述，因为操作杆141、142的前端设有手柄等，所以相对质量大，在停止锁定线圈C1、C2的通电时，由于惯性，有时操作杆141、142在中立位置不停止而移动至相反侧的操作端位置附近。

例如，在如图4(a)所示地臂操作杆141保持于上升操作端位置(U)的情况下，当停止锁定线圈C1的通电而解除保持时，臂操作杆141越过中立位置而移动至下降操作端位置(F)附近。此时锁定线圈C2通有电，因此被吸引部143b会被锁定线圈C2的磁力吸引保持。其结果，臂用控制阀41切换至悬浮位置(Fv)，使臂111自由下落。

因此，在本实施方式中，利用控制单元10的锁定线圈C1、C2的通电控制以如下说明方式进行控制，从而在解除锁定功能时，能够防止臂操作杆141保持于相反侧的操作端位置。

图5是与锁定线圈C1、C2的通电控制相关的控制系统的框图。向轮式装载机100的控制单元10输入来自臂角度传感器56的信号。控制单元10基于来自臂角度传感器56的信号对锁定线圈C1、C2的通电进行控制。在臂111的角度处于预定上限值与预定下限值之间的情况下，控制单元10使锁定线圈C1、C2通电。

而且，在臂角度超过了预定上限值的情况以及臂角度低于预定下限值的情况下，进行图6所述的控制。图6是对控制单元10的锁定线圈C1、C2的通电控制进行说明的流程图。

在步骤S10中，判断臂角度α是否处于预定范围内(α(U)≥α≥α(F))。在此，角度α(U)是上述的预定上限值，角度α(F)是上述的预定下限值。在步骤S10中判断为处于预定范围外时，结束图6的处理。

在步骤S10中判断为臂角度α处于预定范围内时，移至步骤S20，进而使锁定线圈C1、C2双方为通电状态。在步骤S30中，判断处于以下情况中的哪一种：臂角度α是否超过了预定上限值α(U)；臂角度α是否低于预定下限值α(F)；是否处于其它情况(即，预定范围内(α(U)≥α≥α(F)))。在此，当判断为其它情况(N)时，再次执行步骤S30的处理。

在步骤S30中判断为臂角度α超过了预定上限值α(U)时，移至步骤S40。在步骤S40中，切断锁定线圈C1、C2的通电。在接下来的步骤S50中，判断从步骤S40的通电切断是否经过了预定时间Δt。在此，预定时间Δt设定为从切断锁定线圈C1、C2的通电开始，直至臂操作杆141返回至中立位置的时间、或直至臂操作杆141的以中立位置为中心的摆动幅度缩小至不被锁定于相反侧的操作端位置的程度的时间等。当从通电切断经过预定时间Δt时，从步骤S50移至步骤S60，再次接通向锁定线圈C2的通电，并结束图6的处理。预定时间Δt为例如1秒左右，但不限于该时间。

另一方面，在步骤S30中判断为臂角度α低于预定下限值α(F)，移至步骤S70。在步骤S70中，切断锁定线圈C1、C2的通电。在接下来的步骤S80中，判断从通电切断是否经过了预定时间Δt。在步骤S80中判断为从通电切断经过了预定时间Δt时，移至步骤S90，进而再次接通向锁定线圈C1的通电，并结束图6的处理。

如上所述，在本实施方式的作业车辆中，对臂111的起落进行操作的臂操作杆141能够在上升操作端位置(U)与下降操作端位置(F)之间进行操作，并且具备：锁定机构141a，其具有将操作至上升操作端位置(U)的臂操作杆141保持于该上升操作端位置(U)的保持功能；以及锁定机构141b，其具有将操作至下降操作端位置(F)的臂操作杆141保持于该下降操作端位置(F)的保持功能，当臂角度超过预定上限值α(U)时，解除锁定机构141a的保持功能及锁定机构141b的保持功能。

即，在臂角度超过预定上限值α(U)而解除了锁定机构141a的保持功能时，下降操作端位置(F)的锁定机构141b也解除保持功能，因此，即使在臂操作杆141越过中立位置而大幅地摆动至下降操作端位置(F)侧的情况下，也不会使臂操作杆141保持于下降操作端位置(F)的锁定机构141b。

在实施方式中，具备：臂角度传感器56，其检测臂角度；以及控制单元10，当由臂角度传感器56检测到的角度超过预定上限值α(U)时，将上升锁定机构141a的保持功能及下降锁定机构141b的保持功能仅解除预定时间Δt，并在经过预定时间Δt后使下降锁定机构141b的保持功能再次动作。当经过预定时间Δt时，臂操作杆141的摆动变小，因此能够防止臂操作杆141被保持于下降锁定机构141b。

而且，在臂角度低于预定下限值α(F)时，将上升锁定机构141a的保持功能及下降锁定机构141b的保持功能仅解除预定时间Δt，在经过了预定时间Δt后使上升锁定机构141a的保持功能再次动作。其结果，在臂角度低于预定下限值α(F)而解除了下降锁定机构141b的保持功能时，能够防止臂操作杆141被保持于上升操作端位置(U)的锁定机构141a。

(变形例)

此外，在上述的实施方式中，通过控制单元10，如图6所示地控制锁定线圈C1、C2的通电，从而防止了臂操作杆141会被保持于相反侧的操作端位置。但是，在取代由控制单元10控制通电而如图7所示地构成锁定线圈C1、C2的通电电路的情况下，也能够得到同样的作用效果。

在图7所示的通电电路中，通过设置于臂111的接近开关201对臂角度是否超过了预定上限值α(U)进行检测。例如，通过与臂111一同转动的接近开关201对固定于臂111的旋转轴的圆弧状的检测对象部件进行检测。圆弧状的检测对象部件形成与图8所示的上升锁定工作范围(＝下降锁定工作范围)对应的圆弧，在上升锁定工作范围中，图7所示的接近开关201与检测对象部件对置而成为接通状态。而且，当臂角度超过作为预定上限值α(U)的位置(图8的上升锁定解除设定位置)时，接近开关201变得不与检测对象部件对置，从而接近开关201成为断开状态。

在接近开关201为接通状态的情况下，继电器200关闭，锁定线圈C1、C2成为通电状态。另一方面，当接近开关201为断开状态时，继电器200打开而切断锁定线圈C1、C2的通电。在上升锁定解除设定位置切断锁定线圈C1的通电，即使臂操作杆141越过中立位置而大幅地摆动至相反侧的操作端位置(下降操作端位置)侧的情况下，也由于锁定线圈C2的通电被切断，而能够防止臂操作杆141被保持于下降操作端位置。

在图7所示的变形例中，并联的锁定线圈C1、C2的接地侧与继电器200连接，通过近开关201的接通断开而进行该继电器200的开闭，从而电路上实现图8的动作，但是也可以将继电器200配置于锁定线圈C1、C2的正极侧。由继电器电路构成，因此无需昂贵的控制单元10，能够抑制成本。

而且，也可以向控制单元10输入接近开关201的接通断开信号，通过控制单元10来对锁定线圈C1、C2的通电进行接通断开。该情况下，也可以将图5的框图所示的臂角度传感器56置换成接近开关201。

图9是表示该情况下的控制的流程图，该控制以预定时间间隔重复执行。在步骤S110中，判断接近开关201是否为接通状态，即是否处于图8的下降锁定工作范围(＝上升锁定工作范围)。在步骤S110中判断为接通状态时，移至步骤S120，使锁定线圈C1、C2为通电状态。另一方面，在步骤S110中判断为接近开关201不是接通状态(即断开状态)时，移至步骤S130，并切断锁定线圈C1、C2的通电。由此，当臂111的角度超过上升锁定解除设定值时，对锁定线圈C1、C2双方切断通电，因此，在解除上升锁定时，能够防止臂操作杆141被保持于相反侧的下降操作端位置。

此外，在上述的实施方式的轮式装载机中，以具备上升锁定机构141a及下降锁定机构141b的臂操作杆为例进行了说明，但是只要是在操作杆双方的操作端位置具备锁定机构的结构的作业车辆，就能够同样地应用本发明。

另外，在操作杆为液压式减压阀的情况下，与操作杆的操作角度或行程相对应的液压作为二次压力而从减压阀输出，且根据该二次压力，控制阀的阀柱进行位移，但是在电气式操作杆的情况下，与操作杆的操作角度或行程对应的液压从电磁比例阀输出，根据该液压，控制阀的阀柱进行位移。

如上所述，臂操作杆141是设有手柄的把手式，因此存在锁定解除时的从中立点向相反侧的摆动变大的倾向。而且，有时在手柄部设置与不同于臂操作的操作相关的开关(单个或多个)，在这种情况下，惯性引起的向相反侧的摆动变得更大。作为这种开关，例如，具有切换作业车辆的行驶方向的前进后退切换开关等。另外，对于类似于通过将操作杆向前后扳倒而进行臂操作且通过将操作杆向左右扳倒而进行铲斗操作的操作杆，能够应用本发明。

此外，以上的说明终究只是一例，本发明不限定于这些内容。在本发明的技术性思想的范围内想到的其它形式也包括在本发明的范围内。例如，在上述的实施方式中，如图6所示地，本申请发明应用于臂角度α超过了预定上限值α(U)的情况和低于预定下限值α(F)的情况双方，但是也可以仅应用于任一方。

接下来的优先权基础申请的公开内容作为引用文并入本文。

日本国专利申请2014年第100742号(2014年5月14日申请)

符号的说明

10—控制单元(控制部、锁定控制回路)，14—先导阀，41—臂用控制阀，56—臂角度传感器，100—轮式装载机(作业车辆)，111—升降臂(臂)，141—臂操作杆(操作杆)，141a—锁定机构(上升锁定机构)，141b—锁定机构(下降锁定机构)，144a、144b—弹簧，200—继电器(锁定控制电路)，201—接近开关(锁定控制电路)，C1—锁定线圈(上升锁定线圈)，C2—锁定线圈(下降锁定线圈)。

Claims

1.一种作业车辆，其特征在于，具备：

升降臂，在上下方向能够转动地连结于作业车辆的车辆主体的前部；

臂角度传感器，检测上述升降臂的角度；

操作杆，能够在从上升操作端位置到中立位置直至下降操作端位置之间进行操作，且对上述升降臂的起落进行操作；

第一锁定机构，具有第一锁定线圈，并具有将操作至上述上升操作端位置的上述操作杆保持于该上升操作端位置的保持功能；

第二锁定机构，具有第二锁定线圈，并具有将操作至上述下降操作端位置的上述操作杆保持于该下降操作端位置的保持功能；以及

控制装置，基于用上述臂角度传感器检测到的角度来控制上述第一锁定线圈以及上述第二锁定线圈的通电，

上述控制装置在上述操作杆操作至上述上升操作端位置且上述升降臂的角度处于预定上限内的情况下，使上述第一锁定线圈为通电状态，使上述操作杆保持于上述上升操作端位置，在用上述臂角度传感器检测到的角度从处于上述预定上限内的状态超过了上述预定上限的情况下，切断上述第一锁定线圈的通电，解除上述操作杆在上述上升操作端位置的保持，并且切断上述第二锁定线圈的通电，使上述第二锁定机构的保持功能在基于从切断上述第一锁定线圈的通电之后操作杆返回到上述中立位置为止的时间设定的时间期间为无效。

2.根据权利要求1所述的作业车辆，其特征在于，具备：

上述控制装置在上述操作杆操作至上述下降操作端位置且上述升降臂的角度处于预定下限内的情况下，使上述第二锁定线圈为通电状态，使上述操作杆保持于上述下降操作端位置，在用上述臂角度传感器检测到的角度从处于上述预定下限的状态降低到上述预定下限的情况下，切断上述第二锁定线圈的通电，解除上述操作杆在上述下降操作端位置的保持，并且切断上述第一锁定线圈的通电，使上述第一锁定机构的保持功能在基于从切断上述第二锁定线圈的通电之后上述操作杆返回到上述中立位置为止的时间设定的时间期间为无效。