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

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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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