JP2008039139A - 油圧駆動車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイール式油圧ショベルの加速時のショックを軽減する。
【解決手段】油圧ポンプ１１からの吐出油により駆動する走行用油圧モータ５と、油圧モータ５の回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構６と、走行ペダル２２の操作量に応じて油圧ポンプ１１から油圧モータ５への圧油の流れを制御する圧油制御手段１２とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置において、減速機構２６の減速比を検出する減速比検出手段３１と、減速比検出手段３１により検出された減速比が所定値以上のとき、油圧モータ５の加速動作を制限する加速制限手段１０，２５Ａ，２５Ｂ，２７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホイール式油圧ショベル等の油圧駆動車両の走行制御装置に関する。

走行ペダルの操作によって生じるパイロット圧により制御弁を駆動することで、油圧ポンプから吐出された圧油を主管路を介して走行用油圧モータに供給し、車両走行するようにした油圧駆動車両が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のものは、主管路からの圧油をリリーフする可変リリーフ弁を備え、走行ペダルの操作によるパイロット圧に応じて可変リリーフ弁のリリーフ圧を制御するようにしている。

特開平６−１９３７３０号公報

上記特許文献１記載の油圧駆動車両では、パイロット圧が大きくなるほどリリーフ圧を大きくする。そのため、発進時または低速走行時に走行ペダルが急に踏み込まれると、車両が急発進または急加速され、ショックが大きい。

本発明は、油圧ポンプからの吐出油により駆動する走行用油圧モータと、油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、走行ペダルの操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御手段とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置に適用され、減速機構の減速比を検出する減速比検出手段と、減速比検出手段により検出された減速比が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、走行ペダルの操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御手段とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置に適用され、油圧モータのモータ容量を検出するモータ容量検出手段と、前記モータ容量検出手段により検出されたモータ容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする。
さらに、本発明は、油圧モータのモータ容量に前記減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量を算出する等価容量算出手段を備え、等価容量算出手段により算出された等価容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする。
圧油制御手段を、走行ペダルの操作に応じたパイロット圧により駆動する制御弁とした場合、加速制限条件が成立すると条件非成立のときよりも、制御弁のパイロット圧による応答性を低下させることが好ましい。
車速を検出する車速検出手段をさらに備え、上述の加速制限条件が成立し、かつ車速検出手段により検出された車速が所定値以下である場合に、加速動作を制限することもできる。

本発明によれば、走行ペダルの加速動作を制限するようにしたので、車両の急発進、急加速を防止することができる。

以下、図１〜６を参照して本発明による油圧駆動車両の走行制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体１と、下部走行体１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体２とを有する。上部旋回体２には運転室３と作業用フロントアタッチメント４が設けられている。下部走行体１には、走行用油圧モータ５、トランスミッション６、プロペラシャフト７、およびタイヤ８が設けられている。

図２は、本実施の形態に係るホイール式油圧ショベルの走行用油圧回路図である。図２に示すようにエンジン１０により駆動される油圧ポンプ１１からの圧油は、コントロールバルブ１２によりその方向および流量が制御され、カウンタバランス弁１３を経て走行用油圧モータ５に供給される。油圧モータ５の回転はトランスミッション６によって減速された後、プロペラシャフト７を介してタイヤ８に伝達され、車両（油圧ショベル）が走行する。トランスミッション６の減速比は、切換スイッチ３１（図４）により例えばロー（減速比大）／ハイ（減速比小）の２段階に切換可能である。

油圧ポンプ１１は可変容量型ポンプであり、ポンプレギュレータ１１Ａにより傾転量（押し除け容積）が制御される。ポンプレギュレータ１１Ａはトルク制限部を備え、このトルク制限部にポンプ吐出圧がフィードバックされ、ポンプ吐出圧とポンプ押し除け容積とで決定される負荷がエンジン出力を上回らないように馬力制御される。また、レギュレータ１１Ａには最大傾転制限部が設けられ、最大傾転制限部により油圧ポンプ１１の最大流量が決定される。

油圧モータ５は自己圧傾転制御機構を備える可変容量型モータであり、モータ駆動圧はシャトル弁１４から油圧モータ５のコントロールピストン１５，サーボピストン１６に作用する。これによりモータ容量は図３に示すようにモータ駆動圧が小さい領域では小容量ｑｍ１、モータ駆動圧が大きい領域では大容量ｑｍ２となる。油圧ポンプ１１の吐出圧は圧力センサ３２により検出され、モータ駆動圧によりポンプ圧が決まる関係にあるため、モータ駆動圧とポンプ吐出圧とは所定の相関関係がある。したがって、ポンプ吐出圧が所定値以上のときにモータ容量は大容量ｑｍ２、所定値以下のときに小容量ｑｍ１となるため、圧力センサ３２によりモータ容量を検出（推定）できる。

コントロールバルブ１２はパイロット回路からの走行パイロット圧によってその切換方向とストローク量が制御される。パイロット回路は、パイロットポンプ２１と、アクセルペダル２２の踏み込み操作に応じたパイロット圧を発生する一対の走行パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂと、各パイロットバルブ２３Ａ，２３Ｂとコントロールバルブ１２のパイロットポートとの間に介装された一対のスローリターンバルブ２４Ａ，２４Ｂとを有する。

各スローリターン弁２４Ａ，２４Ｂは、絞り２６Ａ，２６Ｂと油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂとをそれぞれ並列に有する。油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂは電磁切換弁２７により位置イまたは位置ロに切り換えられる。すなわち電磁切換弁２７が位置ロに切り換わるとパイロットポンプ２１からのパイロット圧が油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂに作用する。これにより油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂは位置イに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを介したコントロールバルブ１２へのパイロット圧の供給を禁止する。一方、電磁切換弁２７が位置イに切り換わると油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂへのパイロット圧の作用が停止する。これにより油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂは位置ロに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを介したコントロールバルブ１２へのパイロット圧の供給を許容する。

アクセルペダル２２はその前側の踏み込み操作（前踏み）および後側の踏み込み操作（後踏み）により前方向および後方向に回動可能である。アクセルペダル２２を前踏み操作するとパイロットバルブ２３Ａが駆動され、後踏み操作するとパイロットバルブ２３Ｂが駆動される。

図４は、本実施の形態に係る走行制御装置の制御構成を示すブロック図である。コントローラ３０には、運転室３に設けられた変速レバーの操作によりトランスミッション６の減速比を指令する切換スイッチ３１と、ポンプ吐出圧を検出する圧力センサ３２と、車速を検出する車速センサ３３とが接続されている。コントローラ３０はこれらからの入力信号に基づき以下のような処理を実行し、電磁切換弁２７に制御信号を出力する。

図５は、コントローラ３０における処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは車両が走行可能状態のとき、例えば作業時に作動する作業用ブレーキが解除されたときにスタートする。まず、ステップＳ１で車速センサ３３により検出された車速が予め定めた所定値Ｖ０（＞０）以下か否かを判定する。車両が停止もしくは低速走行中のときはステップＳ１が肯定されてステップＳ２に進む。ステップＳ２では切換スイッチ３１からの信号により減速比がローかハイかを判定する。減速比がハイ、つまり減速比が所定値より小さいときはステップＳ３に進み、減速比がロー、つまり減速比が所定値以上のときはステップＳ３をパスしてステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、圧力センサ３２からの信号によりモータ容量が小容量ｑｍ１か否か、すなわちポンプ吐出圧が所定値以上か否かを判定する。ステップＳ３でモータ容量が大容量ｑｍ２と判定されるとステップＳ４に進み、電磁切換弁２７を位置ロに切り換える。これにより油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂが位置イに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを介したパイロット圧の供給が禁止される。一方、ステップＳ１で車両が高速走行中と判定されると、あるいはステップＳ２で減速比がハイと判定され、かつステップＳ３でモータ容量が小容量ｑｍ１と判定されるとステップＳ５に進み、電磁切換弁２７を位置イに切り換える。これにより油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂが位置ロに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを介したパイロット圧の供給が許容される。

本実施の形態に係る走行制御装置の主要な動作を説明する。なお、以下では前進走行について説明する。
油圧ショベルが停止状態でアクセルペダル２２を前踏み操作すると、その操作量に応じてパイロットバルブ２３Ａが駆動し、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧がスローリターン弁２５Ａを介してコントロールバルブ１２に作用する。これによりコントロールバルブ１２はＦ位置に切り換えられ、油圧ポンプ１１からの圧油がコントロールバルブ１２を介して油圧モータ５に導かれるとともに、カウンタバランス弁１３にパイロット圧として作用し、カウンタバランス弁１３が中立位置からＦ位置に切り換わる。その結果、油圧モータ５が駆動され、油圧ショベルが前進走行する。

路面状態の悪い工事現場や登板路では、発進時には大きな走行トルクが必要なため、変速レバーの操作により減速比をローにする。また、発進時にはモータ駆動圧が大きくなるため、モータ容量は大容量ｑｍ２となり、低速高トルクで油圧ショベルが走行を開始する。このとき、上述した処理（ステップＳ４）により電磁切換弁２７は位置ロに切り換えられる。このため油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂは位置イに切り換わり、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧はスローリターン弁２４Ａの絞り２６Ａを介してコントロールバルブ１２に作用する。その結果、アクセルペダル２２を急操作した場合であっても、コントロールバルブ１２に作用するパイロット圧は徐々に大きくなる。そのため、コントロールバルブ１２はゆっくりと中立位置から位置Ｆ側に切り換わり、油圧ショベルの急発進が防止され、発進時のショックを軽減することができる。

油圧ショベルの走行開始後、走行速度が所定値Ｖ０以下で、減速比がローかつモータ容量が大容量ｑｍ２のときは、油圧切換弁２５Ａは位置イに切り換わったままである（ステップＳ４）。この状態では、アクセルペダル２２を急加速操作をしてもパイロット圧の急激な上昇はなく、コントロールバルブ１２はゆっくりと位置Ｆ側に切り換わる。このため走行トルクが大きい状態で油圧ショベルが急加速することはなく、乗り心地性が向上する。

平坦路など軽負荷な状態で、車両が定速走行状態となり、走行トルクが小さくなると、運転室内の乗員は変速レバーの操作により減速比をハイに切り換えるとともに、モータ容量は負荷が小さければ小容量ｑｍ１となる。このため電磁切換弁２７は位置イに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａが位置ロに切り換わる（ステップＳ５）。この状態で、アクセルペダル２２を踏み込み操作すると、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧が油圧切換弁２５Ａ（チェック弁）を介してコントロールバルブ１２に作用する。これによりコントロールバルブ１２が即座に位置Ｆ側に切り換わり、油圧ショベルはアクセルペダル２２の操作に追従して応答性よく加速し、良好な加速性が得られる。この場合、走行トルクが小さいため、加速時のショックは小さい。

車両速度が所定値Ｖ０より大きい高速走行時には、減速比がローであってもモータ容量が大容量ｑｍ２であっても電磁切換弁２７は位置イに切り換えられ、油圧切換弁２５Ａは位置ロに切り換わる（ステップＳ５）。その結果、アクセルペダル２２の操作によるパイロット圧がコントロールバルブ１２に即座に作用し、油圧ショベルはアクセルペダル２２の操作に追従して応答性よく加速し、良好な加速性が得られる。この場合、車速が大きいため、乗員が感じるショックは小さく、乗り心地もよい。

アクセルペダル２２の前踏み操作による走行中にアクセルペダル２２の操作をやめると、パイロットバルブ２３Ａはタンクと連通する。その結果、コントロールバルブ１２に作用したパイロット圧がスローリターン弁２４Ａ，パイロットバルブ２３Ａを介してタンクに戻る。このときスローリターンバルブ２４Ａの絞り２６Ａにより戻り油が絞られるから、コントロールバルブ１２は徐々に中立位置に切り換わる。これにより車両の急減速を防止することができ、減速時のショックを軽減することができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車速Ｖ≦Ｖ０の低速走行時に減速比がローあるいはモータ容量が大容量ｑｍ２であれば、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを位置イに切り換え、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧を絞り２６Ａを介してコントロールバルブ１２に導くようにした。これによりアクセルペダル２２を急操作した場合でも、コントロールバルブ１２は徐々に切り換わり、発進、加速時のショックを軽減することができる。
（２）低速走行時に減速比がハイかつモータ容量が小容量ｑｍ１であれば、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを位置ロに切り換え、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧を油圧切換弁２５Ａのチェック弁を介してコントロールバルブ１２に導くようにした。これにより走行トルクが小さく、加速時のショックが問題とならないときは、アクセルペダル２２の操作に追従して応答性よく車両を加速することができる。
（３）車速Ｖ＞Ｖ０の高速走行時には、減速比とモータ容量に拘わらず油圧切換弁２５Ａを位置ロに切り換え、パイロットバルブ２３Ａからのパイロット圧を油圧切換弁２５Ａのチェック弁を介してコントロールバルブ１２に導くようにした。これにより高速走行時にはコントロールバルブ１２が応答性よく切り換わり、良好な加速性が得られる。

なお、上記実施の形態では、低速走行時（Ｖ≦Ｖ０）において、減速比が所定値以上のロー状態のとき、またはモータ容量が所定値以上（大容量ｑｍ２）のとき、すなわち加速制限条件が成立したときに電磁切換弁２７を位置ロに切り換えるようにしたが、加速制限条件はこれに限らない。例えば減速比とモータ容量と所定の定数とを乗じて得た値を等価容量として設定し、低速走行時に等価容量が所定値以上の場合に加速制限条件成立として、電磁切換弁２７を位置ロに切り換えるようにしてもよい。この場合、切換スイッチ３１以外を減速比検出手段としてもよく、圧力センサ３２以外をモータ容量検出手段としてもよい。また、他の等価容量算出手段を用いることもできる。車速の大きさに拘わらず、速度比が所定値以上のロー状態のとき、モータ容量が所定値以上のとき、または等価容量が所定値以上のときに、加速制限条件が成立として電磁切換弁２７を位置ロに切り換えるようにしてもよい。

上記実施の形態では、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂをオンオフ的に切り換えるようにしたが、油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂを可変絞り弁として構成し、図６の特性ｆ１に示すように等価容量が大きくなるほど油圧切換弁２５Ａ，２５Ｂの流路面積が小さくなるように等価容量に応じて切換量を制御してもよい。この場合、特性ｆ１とｆ２、または特性ｆ１とｆ３の関係のように走行速度に応じて特性の傾きを変更することもできる。また、コントローラ３０からの制御信号により電磁切換弁２７を切り換えることで、モータ容量大、減速比大、等価容量大等の加速制限条件が成立すると、条件非成立のときよりも、コントロールバルブ１２のパイロット圧による応答性を低下させるようにしたが、加速制限手段はこれに限らない。例えば加速制限条件が成立すると、条件非成立のときよりも、油圧ポンプ１１のポンプ容量を小さくするようにしてもよい。

上記実施の形態では、コントロールバルブ１２により油圧モータ５への圧油の流れを制御したが、圧油制御手段はこれに限らない。トランスミッション６以外の減速機構を介して油圧モータ５の回転をタイヤ８に伝達することもできる。上記実施の形態は、油圧ショベルに適用したが、他の油圧駆動車両にも本発明を同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の走行制御装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本発明が適用されるホイール式油圧ショベルの側面図。 本発明の実施の形態に係る走行制御装置の油圧回路図。 油圧モータのモータ駆動圧とモータ容量の関係を示す図。 本発明の実施の形態に係る走行制御装置のブロック図。 図５の走行制御装置における処理手順を示すフローチャート。 本発明の変形例を示す図。

符号の説明

５ 油圧モータ
６ トランスミッション
１２ コントロールバルブ
２５Ａ，２５Ｂ 油圧切換弁
２７ 電磁切換弁
３０ コントローラ
３１ 切換スイッチ
３２ 圧力センサ
３３ 車速センサ

Claims (5)

1. 油圧ポンプからの吐出油により駆動する走行用油圧モータと、
   前記油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、
   走行ペダルの操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御手段とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置において、
   前記減速機構の減速比を検出する減速比検出手段と、
   前記減速比検出手段により検出された減速比が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
2. 油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、
   走行ペダルの操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御手段とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置において、
   前記油圧モータのモータ容量を検出するモータ容量検出手段と、
   前記モータ容量検出手段により検出されたモータ容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
3. 油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、
   前記油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、
   走行ペダルの操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御手段とを備えた油圧駆動車両の走行制御装置において、
   前記油圧モータのモータ容量に前記減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量を算出する等価容量算出手段と、
   前記等価容量算出手段により算出された等価容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限手段とを備えることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
   前記圧油制御手段は、前記走行ペダルの操作に応じたパイロット圧により駆動する制御弁であり、
   前記加速制限手段は、前記加速制限条件が成立すると条件非成立のときよりも、前記制御弁のパイロット圧による応答性を低下させることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
   車速を検出する車速検出手段をさらに備え、
   前記加速制限手段は、前記加速制限条件が成立し、かつ前記車速検出手段により検出された車速が所定値以下である場合に、前記加速動作を制限することを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
   

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