JP2020133202A - 作業機 - Google Patents
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Abstract
Description
作業機は、原動機と、原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態とに切換可能な走行切換弁と、前記第1状態から前記第2状態に切り換える増速及び前記第2状態から前記第1状態に切り換える減速のいずれかの変速指令を行う切換部と、前記走行切換弁の切換が可能な制御装置であって、前記変速指令を取得してから前記走行切換弁を切り換えるまでの切換時間を、前記増速時と前記減速時とで異ならせる制御装置とを備えている。
前記制御装置は、前記減速時の切換時間を、前記増速時の切換時間よりも長くする。
作業機は、前記原動機の回転数を設定するアクセルを備え、前記制御装置は、前記切換部が前記変速指令を行った場合に、前記アクセルで設定された原動機の回転数である目標回転数よりも、前記原動機の回転数を低下させた後に、前記走行切換弁を前記変速指令に応じて前記第1状態及び第2状態のいずれかに切り換える。
前記制御装置は、前記増速の場合は、原動機の回転数を復帰させる復帰時間を前記原動機の回転数を低下させる低下時間よりも長くし、前記減速の場合は前記復帰時間を前記低下時間よりも短くする。
[第1実施形態]
図10は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図10では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16(第1枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17(第2枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第2枢支軸17は、第1枢支軸16の下方に設けられている。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
左側及び右側の各走行装置(第1走行装置、第2走行装置)5は、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。
次に、作業機の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、走行装置5を駆動することが可能である。作業機の油圧システムは、第1走行ポンプ53Lと、第2走行ポンプ53Rと、第1走行モータ36Lと、第2走行モータ36Rとを備えている。
第1走行モータ36Lは、機体2の左側に設けられた走行装置5の駆動軸に動力を伝達するモータである。第1走行モータ36Lは、第1走行ポンプ53Lから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。第1走行モータ36Lには、斜板切換シリンダ37Lが接続され、当該斜板切換シリンダ37Lを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても第1走行モータ36Lの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Lを収縮した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Lを伸長した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、第1走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
第1切換弁71Lは、第1走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第2切換弁71Rは、油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
走行モータにおける第1速度と、第2速度との切換は、切換部によって行うことができる。切換部は、例えば、制御装置60に接続された切換スイッチ61であり、作業者等が操作することができる。切換部(切換スイッチ61)は、第1速度(第1状態)から第2速度(第2状態)に切り換える増速と、第2速度(第2状態)から第1速度(第1状態)に切り換える減速とのいずれかに切り換えることができる。
さて、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2、操作装置54とを備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、作動油を貯留するタンク22のことを作動油タンクということがある。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
操作レバー59は、操作弁55に支持され、左右方向(機体幅方向)又は前後方向に揺動する操作レバーである。即ち、操作レバー59は、中立位置Nを基準とすると、中立位置Nから右方及び左方に操作可能であると共に、中立位置Nから前方及び後方に操作可能である。言い換えれば、操作レバー59は、中立位置Nを基準に少なくとも4方向に揺動することが可能である。尚、説明の便宜上、前方及び後方の双方向、即ち、前後方向のことを第1方向という。また、右方及び左方の双方向、即ち、左右方向(機体幅方向)のことを第2方向ということがある。
走行油路45は、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dと、第5走行油路45eとを有している。第1走行油路45aは、走行ポンプ53Lの前進用受圧部53aに接続された油路である。第2走行油路45bは、走行ポンプ53Lの後進用受圧部53bに接続された油路である。第3走行油路45cは、走行ポンプ53Rの前進用受圧部53aに接続された油路である。第4走行油路45dは、走行ポンプ53Rの後進用受圧部53bに接続された油路である。第5走行油路45eは、操作弁55、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dを接続する油路である。
すなわち、操作レバー59を左斜め前方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら左旋回し、操作レバー59を右斜め前方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら右旋回し、操作レバー59を左斜め後方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら左旋回し、操作レバー59を右斜め後方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら右旋回する。
さて、制御装置60は、走行切換弁34を第1状態(第1速度)から第2状態(第2速度)に切り換える際に、即ち、走行モータの回転速度を第1速度から第2速度に増速する場合に原動機回転数を低下させる。
図2Aは、走行モータを第1速度から第2速度に増速する場合の原動機の回転数(目標回転数、実回転数)と、走行モータの切換との関係を示した図である。
即ち、制御装置60は、増速に切り換える場合に、走行検出装置67で検出された走行速度に対応する低下量ΔD1を設定し、設定した低下量ΔD1に対応して原動機回転数を低下させる。
例えば、図8Aに示すように、制御装置60は2速指令を取得した場合に、実回転数W1が3000rpm、走行パイロット圧が1.5MPaであるとき、低下量ΔD1を500rpmに設定する。なお、図8Aに示すように、制御装置60は、原動機回転数を低下させる場合に、最低原動機回転数よりも小さくならないように、原動機回転数の下限値を設定している。また、制御装置60は、原動機回転数を低下させるにあたって、低下量ΔD1が異なる場合でも、原動機回転数を低下させる傾きK1(低下時間T1の傾き)を一定にしている。
制御装置60は、切換スイッチ61が第1速度から第2速度に切り換えられたか否かを判断する(S1)。切換スイッチ61が第2速度に切り換えられていない場合、即ち、第1速度に維持されている場合(S1、No)、制御装置60は、アクセル65の操作に基づいて実回転数W1を目標回転数W2に設定する(S2)。切換スイッチ61が第1速度から第2速度に切り換えられた場合(S1、Yes)、制御装置60は、実回転数W1を目標回転数W2よりも低い所定回転数W3に向けて低下させる(S3)。制御装置60は、実回転数W1が所定回転数W3に達する前に、制御装置60は、走行切換弁34を第1状態(第1速度)から第2状態(第2速度)に切り換える(S4)。制御装置60は、実回転数W1が所定回転数W3に達しているか否かを判断し(S5)、実回転数W1が所定回転数W3に達すると(S5、Yes)、実回転数W1を目標回転数W2に復帰する(S6)。なお、実回転数W1が所定回転数W3に達していない場合(S5、No)、制御装置60は、実回転数W1を所定回転数W3に向けて低下させ(S3)、走行切換弁34を、既に第1状態(第1速度)から第2状態(第2速度)に切り換えている場合(S4の処理を既に行っている場合)は、S4の処理をスキップして、S5の処理に移行する。また、制御装置60において、実回転数W1を所定回転数W3に向けて低下させる処理と、走行切換弁34を切り換える処理とを個別に並列に処理してもよい。
制御装置60は、走行切換弁34を第2状態(第2速度)から第1状態(第1速度)に切り換える際に、即ち、走行モータの回転速度を第2速度から第1速度に切り換える際に原動機回転数を低下させる。例えば、制御装置60は、減速時において、走行状態として作業機(機体2)が走行している場合には、原動機回転数を低下させ、走行状態として作業機(機体2)が停止している場合には、原動機回転数を低下させない。
図2Bに示すように、制御装置60は、時点Q11において、切換スイッチ(切換SW)61が操作され、当該制御装置60は、第2状態(第2速度)から第1状態(第1速度)にする減速指令(1速指令)を取得したとする。制御装置60は、1速指令を取得すると、実回転数W1をアクセル65で設定された目標回転数W2よりも低い所定回転数W4まで低下させる。所定回転数W4は、第2速度から第1速度へ切り換えた場合の変速ショックを軽減する回転数であり、例えば、目標回転数W2からの低下量ΔD1によって設定される。なお、低下量ΔD1の設定は上述した実施形態と同様であり、制御装置60は、減速に切り換える場合に、走行検出装置67で検出された走行速度に対応する低下量ΔD1を設定し、設定した低下量ΔD1に対応して原動機回転数を低下させる。また、制御装置60は、原動機回転数を低下させるにあたって、低下量ΔD1が異なる場合でも、原動機回転数を低下させる傾きK2(低下時間T11の傾き)を一定にしている。
制御装置60は、切換スイッチ61が第2速度から第1速度に切り換えられたか否かを判断する(S11)。切換スイッチ61が第1速度に切り換えられていない場合、即ち、第2速度に維持されている場合(S11、No)、制御装置60は、アクセル65の操作に基づいて実回転数W1を目標回転数W2に設定する(S12)。切換スイッチ61が第2速度から第1速度に切り換えられた場合(S11、Yes)、制御装置60は、実回転数W1を目標回転数W2よりも低い所定回転数W4に低下させる(S13)。制御装置60は、実回転数W1が所定回転数W4に達しているか否かを判断し(S14)、実回転数W11が所定回転数W4に達した後に(S14、Yes)、制御装置60は、走行切換弁34を第2状態(第2速度)から第1状態(第1速度)に切り換える(S15)。制御装置60は、実回転数W1を目標回転数W2に復帰する(S16)。
制御装置60は、第1状態から第2状態に切り換える増速、及び、第2状態から第1状態に切り換える減速のいずれかに切り換える場合に、走行検出装置67で検出された走行速度に対応する原動機回転数の低下量ΔD1を設定し、設定した低下量ΔD1に対応して原動機回転数を低下させる。これによれば、作業機1の速度を増速する場合、或いは、減速する場合のいずれにおいても、走行速度に応じて原動機回転数を低下さているため、走行速度がどのような状態であっても、変速のショックを低減することができる。
制御装置60は、増速の場合は、原動機回転数を復帰させる復帰時間T2を、原動機回転数を低下させる低下時間T1よりも長くし、減速の場合は復帰時間T12を低下時間T11よりも短くする。これによれば、変速ショックを低減した後は、出来るだけ早く原動機回転数を変速前に出来るだけ早く戻すという状況の中で、変速ショックを出来るだけ小さくすることができる。
図6は、第2実施形態における作業機の油圧システムを示している。第2実施形態では、操作装置154によって走行ポンプ(第1走行ポンプ53L、第2走行ポンプ53R)の斜板角度を変更するだけでなく、制御装置60によっても走行ポンプの斜板角度を変更することができる。なお、図6は、走行ポンプ(第1走行ポンプ53L、第2走行ポンプ53R)、操作装置154及び制御装置60を示しているが、他の部分は、図1と同様である。
図4Aは、走行モータを第1速度から第2速度に増速する場合の斜板角度(目標角度、実角度)と、走行モータの切換との関係を示した図である。
例えば、図9Aに示すように、制御装置60は2速指令を取得した場合に、走行速度が5.0km/h(走行パイロット圧:1.5MPa)である場合、走行パイロット圧の低下量を0.50MPaに設定する。なお、図9Aに示すように、制御装置60は、原動機回転数を低下させる場合に、斜板角度、即ち、走行パイロット圧が最低パイロット圧よりも小さくならないように、斜板角度(走行パイロット圧)の下限値を設定している。
制御装置60は、切換スイッチ61が第1速度から第2速度に切り換えられたか否かを判断する(S21)。切換スイッチ61が第2速度に切り換えられていない場合、即ち、第1速度に維持されている場合(S21、No)、制御装置60は、操作装置154の操作に基づいて実角度W11を目標角度W12に設定する(S22)。切換スイッチ61が第1速度から第2速度に切り換えられた場合(S1、Yes)、制御装置60は、実角度W11を目標角度W12よりも低い所定角度W13に向けて低下させる(S23)。制御装置60は、実角度W11が所定角度W13に達する前に、走行切換弁34を第1状態(第1速度)から第2状態(第2速度)に切り換える(S24)。制御装置60は、実角度W11が所定角度W13に達しているか否かを判断し(S25)、実角度W11が所定角度W13に達していると(S25、Yes)、実角度W11を目標角度W12に復帰する(S26)。
制御装置60は、斜板角度を復帰させる復帰時間T22を、走行ポンプの斜板角度を低下させる低下時間T21よりも長くする。これによれば、変速ショックを低減した後は、出来るだけ早く実角度を増速前に出来るだけ早く戻すという状況の中で、増速時の変速ショックは出来るだけ小さくすることができる。
さて、上述した実施形態では、作業機1を第1速度から第2速度に増速する場合に、走行ポンプの斜板角度を低下させているが、作業機1を第2速度から第1速度に減速する場合に、斜板角度を低下させてもよい。
図4Bは、走行モータを第2速度から第1速度に減速する場合の斜板角度(目標角度、実角度)と、走行モータの切換との関係を示した図である。
制御装置60は、切換スイッチ61が第2速度から第1速度に切り換えられたか否かを判断する(S31)。切換スイッチ61が第2速度に切り換えられていない場合、即ち、第2速度に維持されている場合(S31、No)、制御装置60は、操作装置154の操作に基づいて実角度W11を目標角度W12に設定する(S32)。切換スイッチ61が第2速度から第1速度に切り換えられた場合(S31、Yes)、制御装置60は、実角度W11を目標角度W12よりも低い所定角度W14に低下させる(S33)。制御装置60は、実角度W11が所定角度W14に達しているか否かを判断し(S34)、実角度W11が所定角度W14に達した後に(S34、Yes)、制御装置60は、走行切換弁34を第2状態(第2速度)から第1状態(第1速度)に切り換える(S35)。制御装置60は、実角度W11を目標角度W12に復帰する(S36)。
制御装置60は、斜板角度を復帰させる復帰時間T32を、走行ポンプの斜板角度を低下させる低下時間T31よりも短くする。これによれば、変速ショックを低減した後は、出来るだけ早く実角度を減速前に出来るだけ早く戻すという状況の中で、減速時の変速ショックは出来るだけ小さくすることができる。
具体的には、図2Aに示すように、切換スイッチ61によって増速指令を行ってから走行切換弁34を第1状態から第2状態に切り換えるまでの切換時間を「Z10」、図2Bに示すように、切換スイッチ61によって減速指令を行ってから走行切換弁34を第2状態から第1状態に切り換えるまでの切換時間を「Z11」とした場合、増速指令時の切換時間Z10は、減速指令時の切換時間Z11よりも短い(Z10<Z11)。
また、上述した実施形態において、図2A及び図2Bに示すように、増速時及び減速時に原動機回転数を低下させ、図4A及び図4Bに示すように、増速時及び減速時に斜板角度を低下させているが、原動機回転数と斜板角度とを組み合わせて適用してもよい。例えば、制御装置60は、図2Bに示すように、減速時には原動機回転数を低下する一方、図4Aに示すように、増速時には斜板角度を低下させる。
制御装置60は、減速時の切換時間Z11、Z13を、増速時の切換時間Z10、Z12よりも長くしている。これによれば、減速時における変速ショックと、増速時の変速ショックとを略同じにすることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
走行モータは、第1速度、第2速度との間に中立(ニュートラル)を有するモータであってもよい。
走行速度は、走行レバー59の操作によって変化するため、走行検出装置67は、操作レバー59の操作量(操作角度)、操作位置に基づいて、走行速度を検出する装置であってもよい。上述したように、第2速度(第2状態)は、第1速度(第1状態)よりも速ければよいため、作業機は、変速段が2段に限定されず、多段(複数段)であっても適用が可能である。
2 機体
32 原動機
34 走行切換弁
36L 第1走行モータ
36R 第2走行モータ
53L 第1走行ポンプ
53R 第2走行ポンプ
60 制御装置
65 アクセル
67 走行検出装置
Claims (8)
- 原動機と、
原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、
前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、
前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態とに切換可能な走行切換弁と、
前記第1状態から前記第2状態に切り換える増速及び前記第2状態から前記第1状態に切り換える減速のいずれかの変速指令を行う切換部と、
前記走行切換弁の切換が可能な制御装置であって、前記変速指令を取得してから前記走行切換弁を切り換えるまでの切換時間を、前記増速時と前記減速時とで異ならせる制御装置と、
を備えている作業機。 - 前記原動機、走行ポンプ及び走行モータが設けられた機体と、
前記機体の走行速度を検出可能な走行検出装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記走行検出装置が検出した前記走行速度に応じて、前記切換時間を設定する請求項1に記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記減速時の切換時間を、前記増速時の切換時間よりも長くする請求項1又は2に記載の作業機。
- 前記原動機の回転数を設定するアクセルを備え、
前記制御装置は、前記切換部が前記変速指令を行った場合に、前記アクセルで設定された原動機の回転数である目標回転数よりも、前記原動機の回転数を低下させた後に、前記走行切換弁を前記変速指令に応じて前記第1状態及び第2状態のいずれかに切り換える請求項1〜3のいずれかに記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記走行切換弁を切り換えた後に、前記原動機の回転数を復帰させる請求項2に記載の作業機。
- 前記制御装置は、前記増速の場合は、原動機の回転数を復帰させる復帰時間を前記原動機の回転数を低下させる低下時間よりも長くし、前記減速の場合は前記復帰時間を前記低下時間よりも短くする請求項5に記載の作業機。
- 前記機体の左側に設けられた第1走行装置と、
前記機体の右側に設けられた第2走行装置と、
を備え、
前記走行モータは、前記第1走行装置に走行の動力を伝達する第1走行モータ及び前記第2走行装置に走行の動力を伝達する第2走行モータであり、
前記走行ポンプは、前記第1走行モータ及び前記第2走行モータを作動可能であり、
前記走行切換弁は、前記第1走行モータ及び前記第2走行モータを前記第1速度と前記第2速度とに切り換え可能である請求項1〜6のいずれかに記載の作業機。 - 前記切換部は、前記制御装置に前記変速指令を出力する切換スイッチである請求項1〜7のいずれかに記載の作業機。
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JP7155039B2 (ja) | 2022-10-18 |
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