JP2018154253A - Differential restriction device for wheel loader - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential restriction device for a wheel loader having an automatic diff-lock control function for slip prevention in each of a travel operation and a digging operation.SOLUTION: With a wheel loader 1 of the present invention, a torque value of each of left and right axle shafts 31a and 31b included in an axle device 12 is measured by a torque measuring device. An axle control device 50 performs variable control of amount of differential restriction (lock rate) of a differential restriction mechanism 40 so that wheels attached to the axle shafts 31a and 31b which have a smaller or greater torque value do not slip and break in a travel state or digging state of the wheel loader 1.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、工事現場や鉱山等で掘削作業に用いられるホイールローダの差動制限装置に関する。   The present invention relates to a differential limiting device for a wheel loader used for excavation work at a construction site or a mine.

ホイールローダは、後部車体の前側に前部車体が左右方向へ揺動可能に連結され、前部車体にはアームやバケット等からなる作業装置が取り付けられている。一方、後部車体にはエンジン、トルクコンバータ、トランスミッション、油圧ポンプ等が搭載され、エンジンの動力はトルクコンバータを介してトランスミッションに伝達される。さらに、前部車体と後部車体には、トランスミッションの出力軸にプロブラシャフトを介して接続されることにより、左右の車輪を回転駆動するアクスル装置が設けられている。   The wheel loader is connected to the front side of the rear vehicle body so that the front vehicle body can swing in the left-right direction, and a work device including an arm, a bucket, and the like is attached to the front vehicle body. On the other hand, an engine, a torque converter, a transmission, a hydraulic pump, and the like are mounted on the rear body, and engine power is transmitted to the transmission via the torque converter. Further, the front body and the rear body are provided with axle devices that rotate the left and right wheels by being connected to the output shaft of the transmission via a probra shaft.

この種のホイールローダにおいて、エンジンからの駆動力を左右の車輪(ホイール)に分配する差動機構に、駆動トルクの大きさに応じて差動を制限する差動制限機構を備えたものが知られている。この差動制限機構では、駆動トルクが大きくなるにつれて差動が制限され、駆動トルクが小さくなるにつれて差動の制限が解除されるように構成されており、駆動トルクの大きさに応じて差動制限トルクが一義的に決定される。   In this type of wheel loader, a differential mechanism that distributes the driving force from the engine to the left and right wheels is equipped with a differential limiting mechanism that limits the differential according to the magnitude of the driving torque. It has been. This differential limiting mechanism is configured such that the differential is limited as the drive torque increases, and the differential limit is released as the drive torque decreases. The limiting torque is uniquely determined.

しかし、ホイールローダでは、作業現場や作業内容によって路面状態や駆動状態が大きく変わるため、車両がスリップしやすい状態にあるときには、通常走行時を想定して設定された差動制限トルクでは足りずに、スリップが発生してしまうことになる。よって、ホイールローダのような建設車両では、路面の状態や駆動状態に応じて差動制御トルクを適宜調整できることが望ましく、そのような差動制限装置として、特許文献1には、エンジンからの駆動力を左右の駆動輪に分配する差動機構と、差動機構の差動を制限する差動制限機構と、差動制限機構を制御するコントローラとを備え、このコントローラが圧力センサで検出した油圧を参照して差動制限機構を制御するように構成されたものが開示されている。   However, with a wheel loader, the road surface condition and the driving condition vary greatly depending on the work site and work contents, so when the vehicle is in a state where it is likely to slip, the differential limit torque set assuming normal driving is not sufficient. A slip will occur. Therefore, in a construction vehicle such as a wheel loader, it is desirable that the differential control torque can be appropriately adjusted according to the road surface state and the driving state. As such a differential limiting device, Patent Document 1 discloses a drive from an engine. A differential mechanism that distributes force to the left and right drive wheels, a differential limiting mechanism that limits the differential of the differential mechanism, and a controller that controls the differential limiting mechanism, and the hydraulic pressure detected by the controller with a pressure sensor , Which is configured to control the differential limiting mechanism is disclosed.

特許第5256067号公報Japanese Patent No. 5256067

特許文献1に開示された差動制限装置では、ホイールローダが掘削作業をしている状態におけるスリップを防止するために、自動的な差動制限(デフロック)制御を行うことは可能であるが、掘削状態以外の走行時のスリップ防止機能がなく、路面摩擦係数の小さい軟弱地等での走行時にスリップしてしまう。   In the differential limiting device disclosed in Patent Document 1, it is possible to perform automatic differential limiting (diff lock) control in order to prevent slipping in a state where the wheel loader is performing excavation work. There is no slip prevention function during traveling other than excavation, and slipping occurs when traveling on soft ground with a small road surface friction coefficient.

また、例えばホイールローダの掘削状態においても、後軸が浮上して前軸の片方の車輪(タイヤ)がスリップ状態となると、他方の車輪にエンジンの全出力が加わるので、タイヤの摩擦力(軸重×摩擦係数)以上となる過大負荷状態でスリップしてしまう。このときのスリップは高い摩擦力の状態下でのスリップであり、通常のスリップよりもタイヤの摩耗が非常に大きくなり、タイヤの寿命が短くなってしまう。さらに、このようなスリップ状態においては、前軸片輪にエンジンの全出力が加わる過大負荷状態となるため、アクスルシャフト(車軸)が破損してしまう可能性がある。なお、このような事態を防止するためにアクスルの強度を高めると、アクスルが必要以上に大型化してしまうので経済的ではない。   For example, even when the wheel loader is excavated, if the rear axle is lifted and one wheel (tire) of the front axle is slipped, the engine output is applied to the other wheel. Slips in an overload condition that is equal to or greater than (heavy x friction coefficient). The slip at this time is a slip under a state of high frictional force, and the wear of the tire is much greater than that of a normal slip, and the life of the tire is shortened. Further, in such a slip state, an overload state in which the entire output of the engine is applied to the front wheel single wheel may result in damage to the axle shaft (axle). In addition, if the strength of the axle is increased to prevent such a situation, the axle becomes larger than necessary, which is not economical.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、走行・掘削いずれの作業においてもスリップ防止のための自動デフロック制御機能を有するホイールローダの差動制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wheel loader differential control device having an automatic differential lock control function for preventing slipping in both running and excavation work. There is.

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、前軸と後軸のいずれか一方または両方に、走行用アクスルの差動装置を制御する差動制限機構を備えたホイールローダの差動制御装置において、前記差動制限機構の差動制限量を調整する比例油圧装置と、各車輪の前記差動装置から延出する2つのアクスルシャフトに作用するトルクを測定するトルク測定装置と、前記トルク測定装置の検出値に基づいて前記差動制限機構の制御を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で第1閾値未満のときに前記差動制限量を一定値に保ち、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第1閾値以上かつ第2閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第2閾値以上かつ第3閾値未満のときに前記差動制限量を0に保つように、前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, a representative present invention provides a wheel loader differential equipped with a differential limiting mechanism for controlling a differential device of a traveling axle on one or both of a front shaft and a rear shaft. In the control device, a proportional hydraulic device that adjusts a differential limiting amount of the differential limiting mechanism, a torque measuring device that measures torque acting on two axle shafts extending from the differential device of each wheel, A controller for controlling the differential limiting mechanism based on a detection value of the torque measuring device, and the controller is configured to generate a torque on a wheel side having a smaller torque among left and right wheels detected by the torque measuring device. When the state is less than the first threshold in the state, the differential limiting amount is maintained at a constant value, and the torque on the wheel side having the smaller torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is the first torque in the traveling state. When the value is less than the second threshold and less than the second threshold value, the differential limiting amount is continuously reduced according to the increase in torque, and the torque on the wheel side with the smaller torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is The left and right wheels are respectively controlled so that the differential limiting amount is maintained at 0 when the traveling state is equal to or more than the second threshold value and less than the third threshold value.

本発明によるホイールローダの差動制限装置では、ホイールローダの走行・掘削いずれの作業においても、スリップ防止のための自動デフロック制御機能を有することができる。なお、上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   The differential limiting device for a wheel loader according to the present invention can have an automatic differential lock control function for preventing slipping in both the traveling and excavation work of the wheel loader. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図。The side view of the wheel loader concerning the embodiment of the present invention. 図1のホイールローダに備えられる前側アクスル装置の斜視図。The perspective view of the front side axle apparatus with which the wheel loader of FIG. 1 is equipped. アクスル装置の内部構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the internal structure of an axle apparatus. アクスル装置に設けられたアクスル制御装置(CNT)の構成図。The block diagram of the axle control apparatus (CNT) provided in the axle apparatus. アクスル制御装置により実行されるアクスル制御プログラムのブロック図。The block diagram of the axle control program performed by an axle control apparatus. アクスルシャフトに作用するトルク値と差動制限量との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between the torque value which acts on an axle shaft, and a differential limiting amount. アクスル制御装置の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of an axle control apparatus.

以下、本発明の実施形態に係るホイールローダの差動制御装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, a wheel loader differential control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に示すように、実施形態に係るホイールローダ1は、後部車体2と、後部車体2の前側に左右方向へ揺動可能に連結された前部車体3と、後部車体2の左右方向の両側に設けられた後輪4(右側のみ図示)と、前部車体3の左右方向の両側に設けられた前輪5(右側のみ図示)と、前部車体3の前側に俯仰動可能に取り付けられた作業装置6と、後述するアクスル装置11,12とにより構成されている。   As shown in FIG. 1, the wheel loader 1 according to the embodiment includes a rear vehicle body 2, a front vehicle body 3 connected to the front side of the rear vehicle body 2 so as to be swingable in the left-right direction, A rear wheel 4 (shown on the right side only) provided on both sides, a front wheel 5 (shown only on the right side) provided on both sides in the left-right direction of the front vehicle body 3, and a front side of the front vehicle body 3 are attached so as to be able to move up and down. The working device 6 and axle devices 11 and 12, which will be described later.

後部車体2には、駆動源となるエンジン7、トルクコンバータ8、トランスミッション9、及び図示しない油圧ポンプ等が搭載されている。トランスミッション9は、前後方向に延びる一方のプロペラシャフト9aを介して後側アクスル装置11に接続され、他方のプロペラシャフト9bを介して前側アクスル装置12に接続されている。また、後部車体2の上側には、オペレータが搭乗するキャブ10が設けられている。   The rear vehicle body 2 is equipped with an engine 7, a torque converter 8, a transmission 9, a hydraulic pump (not shown), and the like as drive sources. The transmission 9 is connected to the rear axle device 11 via one propeller shaft 9a extending in the front-rear direction, and is connected to the front axle device 12 via the other propeller shaft 9b. Further, on the upper side of the rear body 2, a cab 10 on which an operator gets on is provided.

後部車体2の下側に位置して設けられた後側アクスル装置11は左右方向に延びて形成され、その左右の端部に後輪4(タイヤ)がそれぞれ取り付けられている。一方、前部車体3の下側に位置して設けられた前側アクスル装置12は左右方向に延びて形成され、その左右の端部に前輪5(タイヤ)がそれぞれ取り付けられている。ここで、後側アクスル装置11と前側アクスル装置12はほぼ同じに構成されているため、以下、前側アクスル装置12の構成についてのみ詳細に説明し、後側アクスル装置11の構成の説明は省略する。   The rear axle device 11 provided at the lower side of the rear vehicle body 2 is formed to extend in the left-right direction, and the rear wheels 4 (tires) are respectively attached to the left and right ends thereof. On the other hand, the front axle device 12 provided on the lower side of the front vehicle body 3 is formed to extend in the left-right direction, and front wheels 5 (tires) are respectively attached to the left and right ends thereof. Here, since the rear axle device 11 and the front axle device 12 are configured substantially the same, only the configuration of the front axle device 12 will be described in detail below, and the description of the configuration of the rear axle device 11 will be omitted. .

前側アクスル装置12はプロペラシャフト9b(図1参照)に接続されることにより左右の前輪5を回転駆動するものであり、図2と図3に示すように、この前側アクスル装置12は、ケーシング13、入力軸18、ピニオンギヤ20、回転軸25a,25b、デファレンシャル機構21、ブレーキ機構27及びアクスルシャフト31a,31b等により構成されている。   The front axle device 12 is connected to the propeller shaft 9b (see FIG. 1) to rotationally drive the left and right front wheels 5, and as shown in FIGS. 2 and 3, the front axle device 12 includes a casing 13 The input shaft 18, the pinion gear 20, the rotary shafts 25a and 25b, the differential mechanism 21, the brake mechanism 27, the axle shafts 31a and 31b, and the like.

ケーシング13は前側アクスル装置12の外形をなすものであり、このケーシング13は、回転軸25a,25b及びアクスルシャフト31a,31bの回転軸線(回転中心線)となる軸線に沿って左右方向に延びる筒状体として形成されている。ケーシング13は左右方向の中間部に配置され、デファレンシャルケース14(以下、デフケース14という)及び左右のアクスルチューブ17により構成されている。   The casing 13 forms the outer shape of the front axle device 12, and the casing 13 is a cylinder extending in the left-right direction along an axis that serves as a rotation axis (rotation center line) of the rotation shafts 25a and 25b and the axle shafts 31a and 31b. It is formed as a body. The casing 13 is disposed in an intermediate portion in the left-right direction, and includes a differential case 14 (hereinafter referred to as a differential case 14) and left and right axle tubes 17.

デフケース14は本体ケース15と蓋体16とにより構成されており、このデフケース14の内部にデファレンシャル機構21等が収容されている。本体ケース15は、デフケース14の本体部分を構成するものであり、略円筒状の中空体として形成されている。蓋体16は、本体ケース15の上側を閉塞するものであり、略長方形状の板体として形成されている。この蓋体16は、その周囲が本体ケース15の上面に対して取付け、取外し可能にボルト止めされている。   The differential case 14 is constituted by a main body case 15 and a lid 16, and a differential mechanism 21 and the like are accommodated in the differential case 14. The main body case 15 constitutes a main body portion of the differential case 14 and is formed as a substantially cylindrical hollow body. The lid body 16 closes the upper side of the main body case 15 and is formed as a substantially rectangular plate. The periphery of the lid body 16 is attached to the upper surface of the main body case 15 and is bolted so as to be removable.

アクスルチューブ17は、デフケース14から左右方向の外側に向けて延びており、デフケース14側となる基端側から前輪5側となる先端側に向け徐々に細くなるように形成されている。左右のアクスルチューブ17は、内部にアクスルシャフト31a,31b等が配置されるものであり、左右方向に延びる筒状体として形成されている。各アクスルチューブ17は、その基端側がデフケース14を構成する本体ケース15にボルト止めされており、アクスルチューブ17の基端側の内部は後述する遊星歯車減速機構33を収容する減速歯車機構室となっている。   The axle tube 17 extends from the differential case 14 toward the outer side in the left-right direction, and is formed so as to be gradually narrowed from the base end side on the differential case 14 side toward the front end side on the front wheel 5 side. The left and right axle tubes 17 are provided with axle shafts 31a, 31b and the like, and are formed as cylindrical bodies extending in the left-right direction. The base end side of each axle tube 17 is bolted to a main body case 15 constituting the differential case 14, and the inside of the base end side of the axle tube 17 is a reduction gear mechanism chamber that houses a planetary gear reduction mechanism 33 described later. It has become.

入力軸18は本体ケース15に軸受19を介して回転可能に設けられており、この入力軸18は、外部に突出したフランジ部分がプロペラシャフト9bに接続されている。本体ケース15のギヤ室15a内に配置された入力軸18の先端部はピニオンギヤ20となっており、このピニオンギヤ20は入力軸18を介して本体ケース15に回転可能に取り付けられている。ここで、ピニオンギヤ20(入力軸18)は、後述するリングギヤ26の回転中心から前後方向の後側に延びて配置されている。   The input shaft 18 is rotatably provided in the main body case 15 via a bearing 19, and the input shaft 18 is connected to the propeller shaft 9b at a flange portion protruding outward. The tip of the input shaft 18 disposed in the gear chamber 15 a of the main body case 15 is a pinion gear 20, and the pinion gear 20 is rotatably attached to the main body case 15 via the input shaft 18. Here, the pinion gear 20 (input shaft 18) is disposed so as to extend rearward in the front-rear direction from the rotation center of a ring gear 26 described later.

デフケース14(本体ケース15)内に収容されたデファレンシャル機構21は、入力軸18とピニオンギヤ20を介して伝わるトランスミッション9の出力軸の回転力を左右の前輪5に分配するものである。すなわち、デファレンシャル機構21は、本体ケース15に回転可能に支持されたギヤケース22と、このギヤケース22内に固定されたスパイダ22aに回転可能に設けられた複数のピニオンギヤ23と、各ピニオンギヤ23に噛合する2個のサイドギヤ24と、基端側(一端側)がサイドギヤ24とスプライン結合され、先端側(他端側)がアクスルシャフト31a,31bに向けて左右方向へ延びる2本の回転軸25a,25bとから構成されている。また、ギヤケース22の外周側には取付フランジ22bが拡径して設けられ、この取付フランジ22bにリングギヤ26が取り付けられている。   The differential mechanism 21 housed in the differential case 14 (main body case 15) distributes the rotational force of the output shaft of the transmission 9 transmitted through the input shaft 18 and the pinion gear 20 to the left and right front wheels 5. That is, the differential mechanism 21 meshes with each pinion gear 23 and a gear case 22 rotatably supported by the main body case 15, a plurality of pinion gears 23 rotatably provided on a spider 22 a fixed in the gear case 22. The two side gears 24, the base end side (one end side) are splined with the side gear 24, and the tip end side (the other end side) are two rotating shafts 25a, 25b extending in the left-right direction toward the axle shafts 31a, 31b. It consists of and. Further, a mounting flange 22b is provided on the outer peripheral side of the gear case 22 with an enlarged diameter, and a ring gear 26 is mounted on the mounting flange 22b.

回転軸25a,25bはデフケース14内をサイドギヤ24からアクスルチューブ17内まで延びており、この回転軸25a,25bの先端側には後述する太陽歯車34が設けられている。回転軸25a,25bは駆動源となるエンジン7と接続され、前述した軸線を回転軸線(回転中心軸線)として回転することにより、エンジン7の回転力をアクスルシャフト31a,31bに伝達するものである。   The rotary shafts 25a and 25b extend in the differential case 14 from the side gear 24 to the axle tube 17, and a sun gear 34 to be described later is provided on the tip side of the rotary shafts 25a and 25b. The rotary shafts 25a and 25b are connected to the engine 7 serving as a drive source, and transmit the rotational force of the engine 7 to the axle shafts 31a and 31b by rotating the above-described axis as the rotation axis (rotation center axis). .

リングギヤ26はデファレンシャル機構21の一部を構成するベベルギヤであり、このリングギヤ26はピニオンギヤ20に噛合することによりトランスミッション9と連結されている。リングギヤ26は、本体ケース15の左側寄りに配置され、ギヤケース22の取付フランジ22bにボルト止めされている。   The ring gear 26 is a bevel gear constituting a part of the differential mechanism 21, and the ring gear 26 is connected to the transmission 9 by meshing with the pinion gear 20. The ring gear 26 is disposed on the left side of the main body case 15 and is bolted to the mounting flange 22 b of the gear case 22.

このように構成されたデファレンシャル機構21は、トランスミッション9による回転力が、入力軸18(ピニオンギヤ20)とリングギヤ26を介してギヤケース22に伝わると、各ピニオンギヤ23とサイドギヤ24を介して左右方向に配置された回転軸25a,25bに配分して左右の前輪5を駆動するものである。   The differential mechanism 21 configured as described above is arranged in the left-right direction via the pinion gears 23 and the side gears 24 when the rotational force of the transmission 9 is transmitted to the gear case 22 via the input shaft 18 (pinion gear 20) and the ring gear 26. The left and right front wheels 5 are driven by being distributed to the rotary shafts 25a and 25b.

ブレーキ機構27は本体ケース15の左右のブレーキ室15b内にそれぞれ設けられており、これら各ブレーキ機構27は例えば湿式多板型のブレーキ機構として構成されている。ブレーキ機構27は、回転軸25a,25bの外周側にスプライン結合され、軸線を中心とする円環状の板体からなる複数枚のブレーキディスク28と、このブレーキディスク28の外周側に位置して該ブレーキディスク28に対面すると共に本体ケース15に対して回転不能に取り付けられたブレーキプレート29と、外部からの油圧力によってブレーキプレート29をブレーキディスク28に押し付けるピストン30とから構成されている。   The brake mechanisms 27 are provided in the left and right brake chambers 15b of the main body case 15, respectively. Each of these brake mechanisms 27 is configured as a wet multi-plate brake mechanism, for example. The brake mechanism 27 is spline-coupled to the outer peripheral sides of the rotary shafts 25a and 25b, and a plurality of brake discs 28 made of an annular plate centering on the axis, and the brake mechanism 27 located on the outer peripheral side of the brake discs 28 The brake plate 29 includes a brake plate 29 that faces the brake disk 28 and is non-rotatably attached to the main body case 15, and a piston 30 that presses the brake plate 29 against the brake disk 28 by external hydraulic pressure.

このように構成された各ブレーキ機構27は、オペレータがキャブ10内のブレーキペダル(図示せず)を足踏み操作し、油圧力によってピストン30を移動させてブレーキプレート29をブレーキディスク28に押し付けることにより、摩擦力で制動力を発生させて前輪5にブレーキをかけることができる。   Each brake mechanism 27 configured as described above is such that an operator steps on a brake pedal (not shown) in the cab 10 to move the piston 30 by hydraulic pressure and press the brake plate 29 against the brake disk 28. The front wheel 5 can be braked by generating a braking force with a frictional force.

アクスルシャフト31a,31bは、左右のアクスルチューブ17内を左右方向に延びており、ハブベアリング32を介して対応するアクスルチューブ17に回転可能に支持されている。各アクスルシャフト31a,31bの基端側にはキャリア38がスプライン結合されており、一方、各アクスルシャフト31a,31bの先端側はアクスルチューブ17から突出し、その端部に前輪5が取り付けられている。これにより、アクスルシャフト31a,31bは、後述する遊星歯車減速機構33により減速された回転を前輪5に伝えることができる。   The axle shafts 31 a and 31 b extend in the left-right direction in the left and right axle tubes 17, and are rotatably supported by the corresponding axle tubes 17 via hub bearings 32. A carrier 38 is splined to the base end side of each axle shaft 31a, 31b. On the other hand, the front end side of each axle shaft 31a, 31b protrudes from the axle tube 17, and a front wheel 5 is attached to the end thereof. . Thereby, the axle shafts 31a and 31b can transmit the rotation decelerated by the planetary gear reduction mechanism 33 described later to the front wheels 5.

遊星歯車減速機構33は回転軸25a,25bの回転を減速してアクスルシャフト31a,31bに伝達するものであり、前述したように、遊星歯車減速機構33はアクスルチューブ17の減速歯車機構室内に設けられている。この遊星歯車減速機構33は、太陽歯車(サンギヤ)34と、内歯車(リングギヤ)35と、遊星歯車(プラネットギヤ)36と、キャリア(プラネタリキャリア)38と、リテーナプレート39とを含んで構成されている。   The planetary gear reduction mechanism 33 decelerates the rotation of the rotary shafts 25a and 25b and transmits it to the axle shafts 31a and 31b. As described above, the planetary gear reduction mechanism 33 is provided in the reduction gear mechanism chamber of the axle tube 17. It has been. The planetary gear reduction mechanism 33 includes a sun gear (sun gear) 34, an internal gear (ring gear) 35, a planetary gear (planet gear) 36, a carrier (planetary carrier) 38, and a retainer plate 39. ing.

太陽歯車34は回転軸25a,25bの先端側に設けられ、回転軸25a,25bと一体に回転する。太陽歯車34はキャリア38の太陽歯車挿入孔内に位置し、太陽歯車34は遊星歯車36に噛合している。内歯車35はアクスルチューブ17の内周面に設けられており、内歯車35に遊星歯車36が噛合している。この内歯車35は、内周側に全周に亘って歯車(内歯)が形成された環状のリング部材を、アクスルチューブ17の基端側にキー結合等により回り止めされた状態で取り付けることにより構成されている。   The sun gear 34 is provided on the front end side of the rotary shafts 25a and 25b and rotates integrally with the rotary shafts 25a and 25b. The sun gear 34 is located in the sun gear insertion hole of the carrier 38, and the sun gear 34 meshes with the planetary gear 36. The internal gear 35 is provided on the inner peripheral surface of the axle tube 17, and the planetary gear 36 meshes with the internal gear 35. The internal gear 35 is attached with an annular ring member having a gear (internal teeth) formed on the inner peripheral side thereof around the entire circumference in a state of being prevented from rotating by a key connection or the like on the proximal end side of the axle tube 17. It is comprised by.

複数(例えば3個)の遊星歯車36(1個のみ図示)は内歯車35と太陽歯車34とに噛合しており、各遊星歯車36は内歯車35と太陽歯車34との間でそれぞれ周方向に所定の間隔をもって設けられている。各遊星歯車36は、外周側に全周にわたって歯車(外歯)が形成された円筒部材として構成され、キャリア38に回転可能に支持されている。   A plurality of (for example, three) planetary gears 36 (only one is shown) mesh with the internal gear 35 and the sun gear 34, and each planetary gear 36 is circumferentially connected between the internal gear 35 and the sun gear 34. Are provided at predetermined intervals. Each planetary gear 36 is configured as a cylindrical member in which gears (external teeth) are formed on the outer peripheral side over the entire circumference, and is rotatably supported by the carrier 38.

キャリア38は遊星歯車36を支持すると共に、内周側にアクスルシャフト31a,31bがスプライン結合されている。キャリア38は、内歯車35の歯先円径よりも小径な円筒状の支持部と、この支持部から左右方向の外側(車体外側、前輪5側)に向けて突出する筒部とにより構成されている。   The carrier 38 supports the planetary gear 36, and axle shafts 31a and 31b are splined to the inner peripheral side. The carrier 38 includes a cylindrical support portion having a diameter smaller than the diameter of the tip of the internal gear 35 and a cylindrical portion protruding from the support portion toward the outer side in the left-right direction (the vehicle body outer side, the front wheel 5 side). ing.

リテーナプレート39は回転軸25a,25bとアクスルシャフト31a,31bとの間に位置しており、このリテーナプレート39は略円板状に形成されてキャリア38の内周側で段部に着座する構成となっている。   The retainer plate 39 is positioned between the rotary shafts 25a and 25b and the axle shafts 31a and 31b. The retainer plate 39 is formed in a substantially disc shape and is seated on the step portion on the inner peripheral side of the carrier 38. It has become.

前側アクスル装置12には差動制限機構40が設けられており、詳細な構成は図示省略されているが、この差動制限機構40は、多板クラッチ、プレッシャーリング、リアクションプレート、ピストン、油室、油路42、油圧装置44等を備えている。多板クラッチは、サイドギヤ24の回転方向に固定された第1の摩擦プレートと、ギヤケース22に対して回転方向に固定された第2の摩擦プレートとを有しており、この多板クラッチの軸方向両側にプレッシャーリングとリアクションプレートが配置されている。そして、油圧装置44から油路42を介して油室に油圧が供給されると、ピストンがリアクションプレートを押すように移動して多板クラッチが締結されるように構成されている。油圧装置44は、後述するアクスル制御装置(コントローラ)50の制御に従って差動制限機構40のピストンに供給する圧油の圧力を変更し、それに伴って動作する多板クラッチにより差動制限量を設定する。   The front axle device 12 is provided with a differential limiting mechanism 40, and the detailed configuration is omitted in the drawing, but this differential limiting mechanism 40 is composed of a multi-plate clutch, a pressure ring, a reaction plate, a piston, an oil chamber. , An oil passage 42, a hydraulic device 44, and the like. The multi-plate clutch has a first friction plate fixed in the rotation direction of the side gear 24 and a second friction plate fixed in the rotation direction with respect to the gear case 22. Pressure rings and reaction plates are arranged on both sides in the direction. When hydraulic pressure is supplied from the hydraulic device 44 to the oil chamber via the oil passage 42, the piston moves so as to push the reaction plate, and the multi-plate clutch is fastened. The hydraulic device 44 changes the pressure of the pressure oil supplied to the piston of the differential limiting mechanism 40 according to the control of an axle control device (controller) 50 described later, and sets the differential limiting amount by a multi-plate clutch that operates accordingly. To do.

すなわち、アクスル制御装置50上で実行されるアクスル制御プログラム60の制御に従って、油圧装置44から差動制限機構40に供給される圧油の圧力が高くなると、多板クラッチの第1および第2の摩擦プレート間の摩擦力が増加するため、回転軸の一方、例えば回転軸25bを介してアクスルシャフト31b側に分配されるトルク量が増加し、回転軸25aを介してアクスルシャフト31a側に分配されるトルク量が減少する。   That is, when the pressure of the pressure oil supplied from the hydraulic device 44 to the differential limiting mechanism 40 increases in accordance with the control of the axle control program 60 executed on the axle control device 50, the first and second of the multi-plate clutch. Since the frictional force between the friction plates increases, the amount of torque distributed to the axle shaft 31b via one of the rotating shafts, for example, the rotating shaft 25b, increases and is distributed to the axle shaft 31a via the rotating shaft 25a. Torque amount decreases.

その反対に、油圧装置44から差動制限機構40に供給される圧油の圧力が低くなると、多板クラッチの第1および第2の摩擦プレート間の摩擦力が減少するため、この場合は、左右の回転軸へ分配されるトルクの差が小さくなり、圧油の圧力が0の場合は、回転軸25bを介してアクスルシャフト31b側に分配されるトルクと、回転軸25aを介してアクスルシャフト31a側に分配されるトルクが等しくなる。このように、アクスル制御装置50、アクスル制御プログラム60、差動制限機構40、油路42及び油圧装置44等が協同して動作することにより、前側アクスル装置12の差動制御が実行される。   On the other hand, when the pressure of the pressure oil supplied from the hydraulic device 44 to the differential limiting mechanism 40 decreases, the frictional force between the first and second friction plates of the multi-plate clutch decreases. When the difference in torque distributed to the left and right rotating shafts is small and the pressure oil pressure is zero, the torque distributed to the axle shaft 31b side via the rotating shaft 25b and the axle shaft via the rotating shaft 25a The torque distributed to the 31a side becomes equal. Thus, the differential control of the front axle device 12 is executed by the cooperative operation of the axle control device 50, the axle control program 60, the differential limiting mechanism 40, the oil passage 42, the hydraulic device 44, and the like.

アクスルシャフト31a,31bの長手方向の両端部は一対のハブベアリング32を介してアクスルチューブ17に回転可能に支持されており、これらハブベアリング32のうち、外側のハブベアリング32のアウター軸受けにセンサ120a,120bが付設されると共に、内側のハブベアリング32のインナー軸受けにセンサ122a,122bが付設されている。これらセンサ120a,120b,122a,122bはトルク測定装置を構成するものであり、このトルク測定装置は、アウター側とインナー側のセンサ120a,122aから出力される信号の位相差に基づいて一方のアクスルシャフト31a側のトルクを算出し、算出したトルクをアクスル制御装置50に対して出力する。同様に、トルク測定装置は、アウター側とインナー側のセンサ120b,122bから出力される信号の位相差に基づいて他方のアクスルシャフト31b側のトルクを算出し、算出したトルクをアクスル制御装置50に対して出力する。   Both end portions in the longitudinal direction of the axle shafts 31a and 31b are rotatably supported by the axle tube 17 via a pair of hub bearings 32. Among these hub bearings 32, an outer bearing of the outer hub bearing 32 has a sensor 120a. 120b and sensors 122a and 122b are attached to the inner bearings of the inner hub bearing 32. These sensors 120a, 120b, 122a, 122b constitute a torque measuring device, and this torque measuring device has one axle based on the phase difference between the signals output from the outer and inner sensors 120a, 122a. The torque on the shaft 31a side is calculated, and the calculated torque is output to the axle control device 50. Similarly, the torque measurement device calculates the torque on the other axle shaft 31b side based on the phase difference between the signals output from the outer side and inner side sensors 120b and 122b, and sends the calculated torque to the axle control device 50. Output.

次に、前述したアクスル制御装置(CNT)50の構成について図4を参照して説明する。図4に示すように、前側アクスル装置12がソフトウェア制御される場合には、アクスル制御装置50は、本体500、入出力装置506、記録装置514、センサインターフェース(IF)510及び油圧装置IF512から構成される。   Next, the configuration of the aforementioned axle control device (CNT) 50 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, when the front axle device 12 is controlled by software, the axle control device 50 includes a main body 500, an input / output device 506, a recording device 514, a sensor interface (IF) 510, and a hydraulic device IF 512. Is done.

本体500は、CPU502、RAM等のメモリ504及びこれらの周辺回路を含んでいる。入出力装置506は、キャブ10内に設けられるタッチパネル付き液晶表示装置等である。記録装置514は、DVD装置、HDD及び不揮発メモリ等から構成される。   The main body 500 includes a CPU 502, a memory 504 such as a RAM, and peripheral circuits thereof. The input / output device 506 is a liquid crystal display device with a touch panel provided in the cab 10. The recording device 514 includes a DVD device, an HDD, a nonvolatile memory, and the like.

すなわち、アクスル制御装置50は、通常のコンピュータとしての構成要素と、油圧装置44を制御するための構成要素とを含んでいる。センサIF510は、トルク測定用の各センサ120a,120b,122a,122bに接続され、これらが測定したトルクの値を受け取る。油圧装置IF512は、アクスル制御プログラム60の動作に従って油圧装置44を制御し、差動制限機構40に供給する圧油供給圧力を調整する。   That is, the axle control device 50 includes components as a normal computer and components for controlling the hydraulic device 44. The sensor IF 510 is connected to each sensor 120a, 120b, 122a, 122b for torque measurement, and receives the value of torque measured by these sensors. The hydraulic device IF 512 controls the hydraulic device 44 according to the operation of the axle control program 60 and adjusts the pressure oil supply pressure supplied to the differential limiting mechanism 40.

図5はアクスル制御装置50により実行されるアクスル制御プログラム60の構成図であり、同図に示すように、アクスル制御プログラム60は、動作制御部600、センサ制御部602、測定値読取部604、テーブル記憶部606、データ比較部608、制御量判定部610、及び油圧装置制御部612から構成される。動作制御部600は、例えば、記録媒体516、あるいは、ネットワーク(図示せず)を介してアクスル制御装置50のメモリ504にロードされ、CPU502の制御により実行される。   FIG. 5 is a configuration diagram of an axle control program 60 executed by the axle control device 50. As shown in FIG. 5, the axle control program 60 includes an operation control unit 600, a sensor control unit 602, a measured value reading unit 604, A table storage unit 606, a data comparison unit 608, a control amount determination unit 610, and a hydraulic device control unit 612 are configured. The operation control unit 600 is loaded into the memory 504 of the axle control device 50 via, for example, the recording medium 516 or a network (not shown), and is executed under the control of the CPU 502.

アクスル制御プログラム60において、動作制御部600は、アクスル制御プログラム60の動作の制御、例えば、アクスル制御プログラム60の各構成要素の初期化、起動、及び例外処理(入出力装置506へのエラー表示等)を行う。センサ制御部602は、トルク測定用の各センサ120a,120b,122a,122bに対して動作信号を出力し、対をなすアウター側センサ120a,120bとインナー側センサ122a,120bから出力される信号の位相差に基づいて、左右のアクスルシャフト31a,31bに加わるトルク値を算出させる。測定値読取部604は、センサ制御部602の制御に従って、各センサ120a,120b,122a,122bが測定したトルク値を読み取り、これをデータ比較部608に対して出力する。   In the axle control program 60, the operation control unit 600 controls the operation of the axle control program 60, for example, initialization, activation, and exception handling of each component of the axle control program 60 (error display to the input / output device 506, etc.) )I do. The sensor control unit 602 outputs an operation signal to each of the sensors 120a, 120b, 122a, and 122b for torque measurement, and outputs the signals output from the pair of outer side sensors 120a and 120b and the inner side sensors 122a and 120b. Based on the phase difference, torque values applied to the left and right axle shafts 31a and 31b are calculated. The measurement value reading unit 604 reads the torque value measured by each sensor 120 a, 120 b, 122 a, 122 b under the control of the sensor control unit 602, and outputs this to the data comparison unit 608.

図6はテーブル記憶部606に記憶されたトルク値と差動制限機構40の差動制限量(ロック率)との関係を示す説明図であり、同図に示すように、テーブル記憶部606は、トルク測定装置で測定されたアクスルシャフト31a,31bに加わるトルク値の平均値の内の大きい方(実線)と小さい方(破線)の値と、差動制限機構40の差動制限量との関係を示すデータをテーブル形式で記憶している。なお、図6に示すように、トルクの第1閾値〜第5閾値の大きさの関係は、第1閾値<第2閾値<第3閾値<第4閾値<第5閾値となる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the torque value stored in the table storage unit 606 and the differential limiting amount (lock rate) of the differential limiting mechanism 40. As shown in FIG. The larger (solid line) and the smaller (broken line) of the average torque values applied to the axle shafts 31a and 31b measured by the torque measuring device, and the differential limiting amount of the differential limiting mechanism 40 Data indicating the relationship is stored in a table format. As shown in FIG. 6, the relationship between the magnitudes of the first threshold value to the fifth threshold value of the torque is as follows: first threshold value <second threshold value <third threshold value <fourth threshold value <fifth threshold value.

ここで、第1閾値未満の領域Aは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性の高い領域である。車体を走行させる際に必要なトルクは車体質量・積荷質量・エンジンからアクスルまでの駆動ラインの効率で決まり、部品精度及び油の粘度(油温)の影響を受ける受け幅がある。第1閾値は最も低負荷で車体を走行させる際に必要なトルクの下限値である。第1閾値から第3閾値までの領域Bはホイールローダ1の通常の走行状態に対応し、そのうち第1閾値以上で第2閾値未満の領域Cは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性の低い領域であり、第2閾値は最も低負荷で車体を走行させる際に必要なトルクの上限値である。第2閾値以上で第3閾値未満の領域Dは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性のない領域である。第3閾値は最も高負荷で車体を走行させる際に発生するトルクの上限値である。   Here, the region A less than the first threshold is a region where the wheel having the smaller torque value is more likely to slip in the running state. The torque required to drive the vehicle body is determined by the vehicle body mass, the load mass, and the efficiency of the drive line from the engine to the axle, and is affected by the accuracy of the parts and the oil viscosity (oil temperature). The first threshold value is a lower limit value of torque required when the vehicle body is driven at the lowest load. A region B from the first threshold value to the third threshold value corresponds to a normal traveling state of the wheel loader 1, and a region C that is greater than or equal to the first threshold value and less than the second threshold value is that the wheel having the smaller torque value is in the traveling state. This is an area where there is a low possibility of slipping, and the second threshold value is an upper limit value of torque necessary for running the vehicle body with the lowest load. Region D that is greater than or equal to the second threshold value and less than the third threshold value is a region in which the wheel with the smaller torque value is unlikely to slip in the running state. The third threshold is an upper limit value of torque generated when the vehicle body is driven with the highest load.

また、第3閾値と第5閾値との間の領域Eはホイールローダ1の掘削状態に対応し、そのうち第3閾値以上で第4閾値未満の領域Fは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態でスリップする可能性のある領域であり、第4閾値は最も高負荷で掘削させる際に発生するトルクの下限値である。第4閾値以上で第5閾値未満の領域Gは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態で過大負荷の可能性のある領域であり、第5閾値は最も高負荷で掘削させる際に発生するトルクの上限値である。さらに、第5閾値以上の領域Hは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態で最大負荷を超えて破損してしまう領域である。   An area E between the third threshold value and the fifth threshold value corresponds to the excavation state of the wheel loader 1, and an area F that is greater than or equal to the third threshold value and less than the fourth threshold value is excavated by the wheel having the larger torque value. The fourth threshold value is a lower limit value of the torque generated when excavating at the highest load. A region G that is greater than or equal to the fourth threshold value and less than the fifth threshold value is a region in which the wheel with the larger torque value may be overloaded when excavated, and the fifth threshold value occurs when excavating at the highest load. This is the upper limit value of torque. Further, the region H equal to or greater than the fifth threshold is a region in which the wheel having the larger torque value is damaged by exceeding the maximum load in the excavation state.

以下、「アクスルシャフト31aに加わるトルクの平均値」を、「アクスルシャフト31aのトルク値」と記し、アクスルシャフト31bに加わるトルクの平均値を、「アクスルシャフト31bのトルク値」と記す。つまり、図6に示すように、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第1閾値未満であるときに、前側アクスル装置12に設けられた差動制限機構40の差動制限量を一定値(例えば第1段階)に保つように設定するデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の小さい方が第1閾値未満であることは、ホイールローダ1が図6に示す領域Aの状態にあることを意味する。   Hereinafter, the “average value of torque applied to the axle shaft 31a” is referred to as “torque value of the axle shaft 31a”, and the average value of torque applied to the axle shaft 31b is referred to as “torque value of the axle shaft 31b”. That is, as shown in FIG. 6, the table storage unit 606 is provided in the front axle device 12 when the smaller torque value of the axle shafts 31 a and 31 b is less than the first threshold value. Data for setting the differential limiting amount of the differential limiting mechanism 40 to be kept at a constant value (for example, the first stage) is stored. Note that the smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b being less than the first threshold means that the wheel loader 1 is in the state of the region A shown in FIG.

また、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第1閾値以上で第2閾値未満のときに、トルク増加に応じて差動制限量を連続的に第1段階から0まで減らし、トルク減少に応じて差動制限量を連続的に0から第1段階まで上げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の小さい方が第1閾値以上で第2閾値未満であることは、ホイールローダ1が図6に示す領域B中の領域Cの状態にあることを意味する。   Further, the table storage unit 606 continuously sets the differential limiting amount according to the torque increase when the smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b is not less than the first threshold value and less than the second threshold value. Therefore, the data for setting the differential limit amount to be continuously increased from 0 to the first stage according to the torque reduction is stored. Note that the smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b being greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold means that the wheel loader 1 is in the state of the region C in the region B shown in FIG. .

また、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第2閾値以上で第3閾値未満のときに、差動制限機構40の差動制限量を0に設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値との小さい方が第2閾値以上で第3閾値未満のということは、ホイールローダ1が図6に示す領域B中の領域Dの状態にあることを意味する。   Further, the table storage unit 606 sets the differential limiting amount of the differential limiting mechanism 40 when the smaller torque value among the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the second threshold value and less than the third threshold value. Data for setting to 0 is stored. Note that the smaller value of the torque values of the axle shafts 31a and 31b being greater than or equal to the second threshold value and less than the third threshold value means that the wheel loader 1 is in the state of the region D in the region B shown in FIG. To do.

一方、図6に示すように、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第3閾値以上で第4閾値未満のときに、トルク増大に応じて差動制限量を連続的に0から最大に上げ、トルク減少に応じて差動制限量を連続的に最大から0まで下げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の大きい方が第3閾値以上で第4閾値未満ということは、ホイールローダ1が図6に示す領域E中の領域Fの状態にあることを意味する。   On the other hand, as shown in FIG. 6, the table storage unit 606 responds to the torque increase when the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the third threshold value and less than the fourth threshold value. The differential limit amount is continuously increased from 0 to the maximum, and data for setting the differential limit amount to continuously decrease from the maximum to 0 as the torque decreases is stored. Note that the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b being not less than the third threshold value and less than the fourth threshold value means that the wheel loader 1 is in the state of the region F in the region E shown in FIG.

また、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第4閾値以上で第5閾値未満のときに、トルク増大に応じて差動制限量を最大から0まで連続的に下げ、トルク減少に応じて差動制限量を0から最大まで連続的に上げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の大きい方が第4閾値以上で第5閾値未満ということは、ホイールローダ1が図6に示す領域E中の領域Gの状態にあることを意味する。   Further, the table storage unit 606 maximizes the differential limiting amount according to the torque increase when the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b is not less than the fourth threshold value and less than the fifth threshold value. Data for setting to continuously decrease from 0 to 0 and to continuously increase the differential limiting amount from 0 to the maximum in accordance with torque reduction is stored. Note that the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b being greater than or equal to the fourth threshold value and less than the fifth threshold value means that the wheel loader 1 is in the state of the region G in the region E shown in FIG.

また、テーブル記憶部606は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第5閾値以上のときに、差動制限機構40の差動制限量を0とするように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の大きい方が第5閾値以上ということは、ホイールローダ1が図6に示す領域Hの状態にあることを意味する。テーブル記憶部606は、以上のように記憶したデータを、データ比較部608における処理のために、データ比較部608及び制御量判定部610に対して出力する。   Further, the table storage unit 606 sets the differential limiting amount of the differential limiting mechanism 40 to 0 when the larger torque value among the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the fifth threshold value. Stores data for setting. Note that the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b being equal to or greater than the fifth threshold means that the wheel loader 1 is in the region H shown in FIG. The table storage unit 606 outputs the data stored as described above to the data comparison unit 608 and the control amount determination unit 610 for processing in the data comparison unit 608.

データ比較部608は、テーブル記憶部606に記憶されたデータと、アクスルシャフト31a,31bのトルク値の大きい方または小さい方とを比較する。さらに、データ比較部608は、ホイールローダ1のアクスルシャフト31a,31bに加わるトルクが図6に示す領域A〜Hのいずれの状態にあるかの判断結果と、判断に用いられたトルクの値とを制御量判定部610に対して出力する。   The data comparison unit 608 compares the data stored in the table storage unit 606 with the larger or smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b. Further, the data comparison unit 608 determines whether the torque applied to the axle shafts 31a, 31b of the wheel loader 1 is in any of the regions A to H shown in FIG. 6, and the torque value used for the determination. Is output to the control amount determination unit 610.

制御量判定部610は、データ比較部608から受け取った領域A〜Hの判断結果と、データ比較部608における判断に用いられたトルクの値とに応じて、アクスル装置12に設けられた差動制限機構40の差動制限量(ロック率)を決定し、決定した差動制限量を設定するように油圧装置制御部612に制御信号を出力する。油圧装置制御部612は、制御量判定部610からの指示に基づいて油圧装置44を制御し、図6に示すように、アクスルシャフト31a,31bのトルク量に応じて差動制限機構40の差動制御量を可変調整する。   The control amount determination unit 610 is provided with the differential provided in the axle device 12 according to the determination results of the areas A to H received from the data comparison unit 608 and the torque value used for the determination in the data comparison unit 608. The differential limiting amount (lock rate) of the limiting mechanism 40 is determined, and a control signal is output to the hydraulic control unit 612 so as to set the determined differential limiting amount. The hydraulic device control unit 612 controls the hydraulic device 44 based on an instruction from the control amount determination unit 610 and, as shown in FIG. 6, the difference between the differential limiting mechanism 40 according to the torque amount of the axle shafts 31a and 31b. Variable adjustment of dynamic control amount.

次に、アクスル装置12の差動制御処理について図7を参照しつつ説明する。図7は前側アクスル装置12に設けられた差動制限機構40の差動制御動作(S10)を示すフローチャートであり、同図に示すように、ステップ100(S100)において、アクスル制御プログラム60の動作制御部600は、一定周期的(例えば10msごと)にアクスル制御プログラム60の各構成部分を初期化し、起動して、これらの動作を制御する。   Next, the differential control processing of the axle device 12 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the differential control operation (S10) of the differential limiting mechanism 40 provided in the front axle device 12. As shown in FIG. 7, in step 100 (S100), the operation of the axle control program 60 is performed. The control unit 600 initializes and starts each component of the axle control program 60 at regular intervals (for example, every 10 ms) to control these operations.

ステップ102(S102)において、センサ制御部602は、トルク測定用の各センサ120a,120b,122a,122bに対して動作信号を出力し、対をなすアウター側センサ120a,120bとインナー側センサ122a,120bから出力される信号の位相差に基づいて、左右のアクスルシャフト31a,31bに加わるトルク値を算出させる。ステップ104(S104)において、測定値読取部604は、各センサ120a,120b,122a,122bで測定されたアクスルシャフト31a,31bに加わるトルク値を読み取り、これをデータ比較部608に対して出力する。   In step 102 (S102), the sensor control unit 602 outputs an operation signal to each of the sensors 120a, 120b, 122a, 122b for torque measurement, and forms a pair of outer side sensors 120a, 120b and inner side sensors 122a, Based on the phase difference of the signal output from 120b, the torque value applied to the left and right axle shafts 31a, 31b is calculated. In step 104 (S104), the measured value reading unit 604 reads the torque value applied to the axle shafts 31a and 31b measured by the sensors 120a, 120b, 122a, and 122b, and outputs this to the data comparing unit 608. .

ステップ106(S106)において、データ比較部608は、テーブル記憶部606に記憶されたテーブルに含まれるデータと、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち大きい方または小さい方とを比較する。さらに、データ比較部608は、ホイールローダ1のアクスルシャフト31a,31bに加わるトルクが、図6に示す領域A〜Hのいずれの状態にあるかを判断し、その判断結果と設定すべき差動制限量とを制御量判定部610に対して出力する。具体的には、ホイールローダ1のアクスルシャフト31a,31bに加わるトルクが、図6に示す領域A〜Hのいずれの状態にあるかの判断は、以下のS108,S110,S112,S116,S120の処理により実現される。また、設定すべき差動制限量の決定は、S114,S118,S122,S124の処理により実現される。   In step 106 (S106), the data comparison unit 608 compares the data included in the table stored in the table storage unit 606 with the larger or smaller of the torque values of the axle shafts 31a and 31b. Further, the data comparison unit 608 determines whether the torque applied to the axle shafts 31a and 31b of the wheel loader 1 is in any of the regions A to H shown in FIG. The limit amount is output to the control amount determination unit 610. Specifically, the determination as to which state of the regions A to H shown in FIG. 6 the torque applied to the axle shafts 31a and 31b of the wheel loader 1 is in the following S108, S110, S112, S116, and S120. Realized by processing. Further, the determination of the differential limiting amount to be set is realized by the processes of S114, S118, S122, and S124.

すなわち、ステップ108(S108)において、データ比較部608は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第5閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、アクスルシャフト31a,31bの大きい方のトルク値が第5閾値以上で(YES)、ホイールローダ1が領域HにあるときにはS118の処理に進み、それ以外のとき(NO)にはS110の処理に進む。   That is, in step 108 (S108), the data comparison unit 608 determines whether or not the larger torque value among the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the fifth threshold value. The axle control program 60 proceeds to the process of S118 when the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b is not less than the fifth threshold value (YES) and the wheel loader 1 is in the region H, and otherwise (NO). Proceeds to S110.

ステップ110(S110)において、データ比較部608は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第4閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、アクスルシャフト31a,31bの大きい方のトルク値が第4閾値以上で(YES)、ホイールローダ1が領域GにあるときにはS114の処理に進み、それ以外のとき(NO)にはS112の処理に進む。   In step 110 (S110), the data comparison unit 608 determines whether or not the larger torque value among the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the fourth threshold value. The axle control program 60 proceeds to the processing of S114 when the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b is not less than the fourth threshold (YES) and the wheel loader 1 is in the region G, and otherwise (NO). Proceeds to S112.

ステップ112(S112)において、データ比較部608は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第3閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、アクスルシャフト31a,31bの大きい方のトルク値が第3閾値以上で(YES)、ホイールローダ1が領域FにあるときにはS114の処理に進み、それ以外のとき(NO)にはS116の処理に進む。   In step 112 (S112), the data comparison unit 608 determines whether or not the larger torque value among the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the third threshold value. The axle control program 60 proceeds to the processing of S114 when the larger torque value of the axle shafts 31a and 31b is equal to or greater than the third threshold value (YES) and the wheel loader 1 is in the region F, and otherwise (NO). Proceeds to S116.

ステップ114(S114)において、制御量判定部610は、ホイールローダ1が図6に示す領域Fにあると判断したときには、差動制限機構40の差動制限量をトルクの増減に応じて0から最大の第2段階(例えばロック率2)の間で増減させるように、油圧装置制御部612に制御信号を出力する。一方、制御量判定部610は、ホイールローダ1が図6に示す領域Gにあると判断したときには、差動制限量をトルクの増減に応じて第2段階から0の間で増減させるように、油圧装置制御部612に制御信号を出力する。油圧装置制御部612は、制御量判定部610からの指令に基づいて油圧装置44を制御し、図6に示すように差動制御量を設定する。さらに、制御量判定部610は、各アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第4閾値であったときには、差動制御量を最大の第2段階(ロック率2)とする。   In step 114 (S114), when the control amount determination unit 610 determines that the wheel loader 1 is in the region F shown in FIG. 6, the differential amount of the differential limiting mechanism 40 is changed from 0 according to the increase or decrease of the torque. A control signal is output to the hydraulic device control unit 612 so as to increase or decrease between the maximum second stages (for example, lock rate 2). On the other hand, when the control amount determination unit 610 determines that the wheel loader 1 is in the region G shown in FIG. 6, the control amount determination unit 610 increases or decreases the differential limit amount between the second stage and 0 according to the increase or decrease of the torque. A control signal is output to the hydraulic device control unit 612. The hydraulic device control unit 612 controls the hydraulic device 44 based on a command from the control amount determination unit 610, and sets the differential control amount as shown in FIG. Further, when the torque value of each axle shaft 31a, 31b having the larger torque value is the fourth threshold value, the control amount determination unit 610 sets the differential control amount to the maximum second stage (lock rate). 2).

ステップ116(S116)において、データ比較部608は、アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の小さい方の値が第2閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、アクスルシャフト31a,31bの小さい方のトルク値が第2閾値以上で(YES)、ホイールローダ1が領域DにあるときにはS118の処理に進み、それ以外のとき(NO)にはS120の処理に進む。   In step 116 (S116), the data comparison unit 608 determines whether or not the smaller value of the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the second threshold value. The axle control program 60 proceeds to the processing of S118 when the smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b is equal to or greater than the second threshold value (YES) and the wheel loader 1 is in the region D, and otherwise (NO). Proceeds to S120.

ステップ118(S118)において、制御量判定部610は、ホイールローダ1が、図6に示す領域D,Hにあると判断したときには、差動制限量を0にするように油圧装置制御部612に制御信号を出力する。油圧装置制御部612は、制御量判定部610からの指令に基づいて油圧装置44を制御し、図6に示すように差動制御量を設定する。   In Step 118 (S118), when the control amount determination unit 610 determines that the wheel loader 1 is in the regions D and H shown in FIG. 6, the control amount determination unit 610 instructs the hydraulic device control unit 612 to set the differential limit amount to zero. Output a control signal. The hydraulic device control unit 612 controls the hydraulic device 44 based on a command from the control amount determination unit 610, and sets the differential control amount as shown in FIG.

ステップ120(S120)において、データ比較部608は、アクスルシャフト31a,31bのトルク値のうち、トルク値の小さい方の値が第1閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、アクスルシャフト31a,31bの小さい方のトルク値が第1閾値以上で(YES)、ホイールローダ1が領域CにあるときにはS124の処理に進み、それ以外のとき(NO)にはS122の処理に進む。   In step 120 (S120), the data comparison unit 608 determines whether the smaller torque value of the torque values of the axle shafts 31a and 31b is greater than or equal to the first threshold value. The axle control program 60 proceeds to the processing of S124 when the smaller torque value of the axle shafts 31a and 31b is equal to or greater than the first threshold (YES) and the wheel loader 1 is in the region C, and otherwise (NO). Advances to the process of S122.

ステップ122(S122)において、制御量判定部610は、ホイールローダ1が図6に示す領域Cにあると判断したときには、差動制限量をトルクの増減に応じて第1段階(例えばロック率1)から0までの間で増減させるように、油圧装置制御部612に制御信号を出力する。油圧装置制御部612は、制御量判定部610からの指令に基づいて油圧装置44を制御し、図6に示すように差動制御量を設定する。   In step 122 (S122), when the control amount determination unit 610 determines that the wheel loader 1 is in the region C shown in FIG. 6, the control amount determination unit 610 determines the differential limit amount in the first stage (for example, lock rate 1). ) To 0 to output a control signal to the hydraulic control unit 612. The hydraulic device control unit 612 controls the hydraulic device 44 based on a command from the control amount determination unit 610, and sets the differential control amount as shown in FIG.

ステップ124(S124)において、制御量判定部610は、ホイールローダ1が図6に示す領域Aにあると判断したときには、差動制限量を第1段階(ロック率1)とするように、油圧装置制御部612に制御信号を出力する。油圧装置制御部612は、制御量判定部610からの指令に基づいて油圧装置44を制御し、図6に示すように差動制御量を設定する。   In step 124 (S124), when the control amount determination unit 610 determines that the wheel loader 1 is in the region A shown in FIG. 6, the hydraulic pressure is controlled so that the differential limit amount is set to the first stage (lock ratio 1). A control signal is output to the device controller 612. The hydraulic device control unit 612 controls the hydraulic device 44 based on a command from the control amount determination unit 610, and sets the differential control amount as shown in FIG.

ステップ126(S126)において、動作制御部600は、アクスル制御プログラム60あるいはホイールローダ1の構成部分に障害が発生したとき等の例外処理(例えば、入出力装置506への警告表示、及び入力要求の表示)が必要か否かを判断する。アクスル制御プログラム60は、例外処理が必要でないとき(NO)にはS100の処理に戻り、例外処理が必要なとき(YES)にはS128の処理に進み、障害の種類に応じて予め決められた例外処理を行って処理を終了する。   In step 126 (S126), the operation control unit 600 performs exception processing (for example, a warning display to the input / output device 506 and an input request) when a failure occurs in a component part of the axle control program 60 or the wheel loader 1. Display) is determined. The axle control program 60 returns to S100 when exception processing is not required (NO), and proceeds to S128 when exception processing is required (YES), and is determined in advance according to the type of failure. Exception processing is performed and the processing ends.

以上説明したように、本実施形態に係るホイールローダ1の差動制限装置では、アクスル装置12に備えられる左右のアクスルシャフト31a,31bのトルク値をトルク測定装置で測定し、その検出値とホイールローダ1の作動状態に応じて、アクスル制御装置(コントローラ)50が差動制限機構40の差動制限量(ロック率)を可変制御するようにしたので、図6の領域A,Bに示すように、ホイールローダ1の走行状態でもスリップ防止機能を有し、路面摩擦係数の小さい軟弱地等での走行時のスリップを防止することができる。   As described above, in the differential limiting device of the wheel loader 1 according to the present embodiment, the torque values of the left and right axle shafts 31a and 31b provided in the axle device 12 are measured by the torque measuring device, and the detected value and the wheel are measured. Since the axle control device (controller) 50 variably controls the differential limiting amount (lock rate) of the differential limiting mechanism 40 according to the operating state of the loader 1, as shown in regions A and B of FIG. In addition, even when the wheel loader 1 is in a traveling state, it has a slip prevention function and can prevent slipping when traveling on soft ground or the like having a small road surface friction coefficient.

また、ホイールローダ1の掘削状態において、後輪4が浮上して前輪5の片方の車輪がスリップ状態となったときでも、図6の領域G,Hで示すように、トルク増大に応じて差動制限機構40の差動制限量を最大から0まで連続的に下げるようにしたので、片側車輪にエンジン7の全出力が加わる過大負荷状態とはならず、アクスルシャフト31a,31bの破損を防止することができる。   Further, even when the rear wheel 4 is lifted and one wheel of the front wheel 5 is in a slip state in the excavation state of the wheel loader 1, as shown by regions G and H in FIG. Since the differential limiting amount of the dynamic limiting mechanism 40 is continuously reduced from the maximum to zero, it does not become an overload state in which the entire output of the engine 7 is applied to one wheel, and the axle shafts 31a and 31b are prevented from being damaged. can do.

なお、上記の実施形態では、アクスル制御装置50において実行されるソフトウェアによって本発明を実現する場合を例示したが、アクスル制御プログラム60の機能を、専用のハードウェアを用いたり、専用のハードウェアとソフトウェアを併用して実現するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is realized by software executed in the axle control device 50 is illustrated. However, the functions of the axle control program 60 may be performed using dedicated hardware or dedicated hardware. You may make it implement | achieve together using software.

また、上記の実施形態では、図6に示す第1閾値〜第5閾値の間でアクスル制御装置50が差動制限機構40の差動制限量を直線的に可変制御する場合を例示したが、ホイールローダ1の走路状態や掘削現場等に応じて、図6に示した差動制限量が曲線的に変化するようにしても良く、第1閾値〜第5閾値の値も任意に設定することが可能である。   In the above embodiment, the case where the axle controller 50 linearly and variably controls the differential limiting amount of the differential limiting mechanism 40 between the first threshold value to the fifth threshold value illustrated in FIG. The differential limit amount shown in FIG. 6 may be changed in a curve according to the running path state of the wheel loader 1, the excavation site, and the like, and the values of the first threshold value to the fifth threshold value are arbitrarily set. Is possible.

また、上記の実施形態では、ハブベアリング32のインナー軸受けとアウター軸受けに付設したセンサ120a,120b,122a,122bの位相差に基づいてアクスルシャフト31a,31bのトルク値を測定するように構成したトルク測定装置を例示したが、トルク測定装置の構成はこれに限定されず、磁歪式トルクセンサや接触式トルクセンサ等からなるトルク測定装置を用いることも可能である。   Further, in the above embodiment, the torque configured to measure the torque values of the axle shafts 31a and 31b based on the phase difference between the sensors 120a, 120b, 122a, and 122b attached to the inner bearing and the outer bearing of the hub bearing 32. Although the measurement device is illustrated, the configuration of the torque measurement device is not limited to this, and a torque measurement device including a magnetostrictive torque sensor, a contact torque sensor, or the like can be used.

また、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。   Moreover, embodiment mentioned above is an illustration for description of this invention, and is not the meaning which limits the scope of the present invention only to those embodiment. Those skilled in the art can implement the present invention in various other modes without departing from the gist of the present invention.

1 ホイールローダ
2 後部車体
3 前部車体
4 後輪
5 前輪
6 作業装置
7 エンジン
8 トルクコンバータ
9 トランスミッション
9a,9b プロペラシャフト
11,12 アクスル装置
17 アクスルチューブ
18 入力軸
21 デファレンシャル機構
25a,25b 回転軸
27 ブレーキ機構
31a,31b アクスルシャフト
32 ハブベアリング
33 遊星歯車減速機構
40 差動制限機構
42 油路
44 油圧装置
50 アクスル制御装置(コントローラ)
60 アクスル制御プログラム
120a,120b,122a,122b センサ(トルク測定装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wheel loader 2 Rear vehicle body 3 Front vehicle body 4 Rear wheel 5 Front wheel 6 Working device 7 Engine 8 Torque converter 9 Transmission 9a, 9b Propeller shaft 11, 12 Axle device 17 Axle tube 18 Input shaft 21 Differential mechanism 25a, 25b Rotating shaft 27 Brake mechanism 31a, 31b Axle shaft 32 Hub bearing 33 Planetary gear reduction mechanism 40 Differential limiting mechanism 42 Oil passage 44 Hydraulic device 50 Axle control device (controller)
60 Axle control program 120a, 120b, 122a, 122b Sensor (torque measuring device)

Claims (3)

前軸と後軸のいずれか一方または両方に、走行用アクスルの差動装置を制御する差動制限機構を備えたホイールローダの差動制限装置において、
前記差動制限機構の差動制限量を調整する比例油圧装置と、各車輪の前記差動装置から延出する2つのアクスルシャフトに作用するトルクを測定するトルク測定装置と、前記トルク測定装置の検出値に基づいて前記差動制限機構の制御を行うコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で第1閾値未満のときに前記差動制限量を一定値に保ち、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第1閾値以上かつ第2閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第2閾値以上かつ第3閾値未満のときに前記差動制限量を0に保つように、
前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
In the differential limiting device of the wheel loader provided with a differential limiting mechanism for controlling the differential device of the traveling axle on either or both of the front shaft and the rear shaft,
A proportional hydraulic device that adjusts a differential limiting amount of the differential limiting mechanism, a torque measuring device that measures torque acting on two axle shafts extending from the differential device of each wheel, and a torque measuring device A controller that controls the differential limiting mechanism based on a detection value;
The controller is
When the torque on the wheel side having a small torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is less than the first threshold in the running state, the differential limiting amount is kept at a constant value,
When the torque on the wheel side having the smaller torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is not less than the first threshold value and less than the second threshold value in the running state, the differential limit amount is increased according to the torque increase. Lower continuously,
In order to keep the differential limiting amount at 0 when the torque on the wheel side having a small torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is not less than the second threshold and less than the third threshold in the running state,
A differential limiting device for a wheel loader, wherein the left and right wheels are respectively controlled.
請求項1に記載のホイールローダの差動制限装置において、
前記コントローラは、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第3閾値以上かつ第4閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に上げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第4閾値以上かつ第5閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第5閾値になったときに、前記差動制限量を0にしてトルクが前記第5閾値より大きくならないように、
前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
The differential limiting device for a wheel loader according to claim 1,
The controller is
When the torque on the wheel side having the larger torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is not less than the third threshold value and less than the fourth threshold value in the excavation state, the differential limiting amount is increased according to the torque increase. Raise continuously,
When the torque on the wheel side having the larger torque among the left and right wheels detected by the torque measuring device is not less than the fourth threshold value and less than the fifth threshold value in the excavation state, the differential limit amount is increased according to the torque increase. Lower continuously,
Of the left and right wheels detected by the torque measuring device, when the torque on the wheel side with the larger torque becomes the fifth threshold value in the excavation state, the differential limiting amount is set to 0 and the torque is the fifth threshold value. So as not to become larger
A differential limiting device for a wheel loader, wherein the left and right wheels are respectively controlled.
請求項1または2に記載のホイールローダの差動制限装置において、
前記トルク測定装置は、前記アクスルシャフトの長手方向の両端部を支持する一対のハブベアリングのうち、一方のハブベアリングのインナー軸受けに付設されたセンサと、他方のハブベアリングのアウター軸受けに付設されたセンサの位相差に基づいて、当該アクスルシャフトに作用するトルクを算出することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
In the wheel loader differential limiting device according to claim 1 or 2,
The torque measuring device is attached to a sensor attached to an inner bearing of one hub bearing and an outer bearing of the other hub bearing out of a pair of hub bearings supporting both longitudinal ends of the axle shaft. A differential limiting device for a wheel loader, characterized in that a torque acting on the axle shaft is calculated based on a phase difference between sensors.
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