JP2021156121A - 作業車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することが可能な作業車両を提供する。【解決手段】油圧ポンプ31から吐出される作動油によって駆動するリフトアームシリンダ22およびバケットシリンダ24と、油圧ポンプ31からリフトアームシリンダ22に供給される作動油の流れを制御するリフトアーム用方向制御弁32と、油圧ポンプ31からバケットシリンダ24に供給される作動油の流れを制御するバケット用方向制御弁33と、を含んで構成される油圧駆動回路3を備えたホイールローダ1において、油圧ポンプ31の吐出圧Pを検出する圧力センサ62と、油圧ポンプ31の吐出流量を制御するコントローラ5と、を有し、コントローラ5は、暖機運転の開始条件が満たされ、かつ圧力センサ62で検出された吐出圧Pが油圧駆動回路3のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値Pth以上になった場合に、油圧ポンプ31の吐出流量を制限する。【選択図】図5
Description
本発明は、荷役作業を行うための作業装置を備えた作業車両に関する。
ホイールローダなどの作業車両では、作業装置を駆動するための作動油をリリーフさせ、リリーフ弁における圧力損失によって発生する熱を利用して油圧駆動回路を暖機する。このとき、ホイールローダでは、油圧駆動回路内の作動油の温度をできる限り早く上昇させるため、バケットを限界まで回動させてチルト姿勢もしくはダンプ姿勢のまま長時間保持したり、バケットのチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行ったりする。
例えば、特許文献1には、バケットのチルト姿勢に対応した切換位置に方向制御弁を保持するためのディテント機構を利用することにより、オペレータが操作レバーを操作し続けることなく長時間バケットを限界のチルト姿勢に保持して暖機運転を行うホイールローダが開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載されたホイールローダのように、長時間にわたってバケットの駆動に係る作動油をリリーフさせ続けると、作業装置側の油圧駆動回路のメインリリーフ弁が発熱することになり、メインリリーフ弁とその周辺部との温度差が大きくなる。メインリリーフ弁の周辺に配置された機器、特に、方向制御弁などの摺動部品を組み合わせて構成された機器において、摺動部品同士で大きな温度差が生じると、各摺動部品の熱膨張量の違いから摺動部品間のクリアランスが小さくなって摺動性が低下してしまうヒートショック(「スティック現象」とも言う)が発生してしまう。
そこで、本発明の目的は、暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することが可能な作業車両を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、を含んで構成される油圧駆動回路を備えた作業車両において、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、暖機運転の開始条件が満たされ、かつ前記圧力センサで検出された吐出圧検出値が前記油圧駆動回路のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限することを特徴とする。
本発明によれば、暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば土砂や鉱物を掘削してダンプトラックなどへ積み込む荷役作業を行うホイールローダについて説明する。
<ホイールローダ1の全体構成>
まず、本発明の実施形態に係るホイールローダ1の全体構成について、図1を参照して説明する。
まず、本発明の実施形態に係るホイールローダ1の全体構成について、図1を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るホイールローダ1の一構成例を示す外観側面図である。
ホイールローダ1は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵するアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部となる前フレーム1Aと車体の後部となる後フレーム1Bとが、センタジョイント10によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム1Aが後フレーム1Bに対して左右方向に屈曲する。
車体には4つの車輪11が設けられており、2つの車輪11が前輪11Aとして前フレーム1Aの左右両側に、残り2つの車輪11が後輪11Bとして後フレーム1Bの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図1では、4つの車輪11のうち、左側の前輪11Aおよび後輪11Bのみを示している。
前フレーム1Aの前部には、油圧駆動式の作業装置2が取り付けられている。作業装置2は、前フレーム1Aに基端部が取り付けられたリフトアーム21と、リフトアーム21を駆動する2つのリフトアームシリンダ22と、リフトアーム21の先端部に取り付けられた作業具としてのバケット23と、バケット23を駆動するバケットシリンダ24と、リフトアーム21に回動可能に連結されてバケット23とバケットシリンダ24とのリンク機構を構成するベルクランク25と、を有している。なお、2つのリフトアームシリンダ22は車体の左右方向に並んで配置されているが、図1では、左側に配置されたリフトアームシリンダ22のみを破線で示している。
2つのリフトアームシリンダ22はそれぞれ、油圧ポンプから吐出された作動油が供給されてロッド220が伸縮することによりリフトアーム21を駆動する。リフトアーム21は、2つのリフトアームシリンダ22の各ロッド220が伸びることにより前フレーム1Aに対して上方向に回動し、各ロッド220が縮むことにより前フレーム1Aに対して下方向に回動する。
同様に、バケットシリンダ24は、油圧ポンプから吐出された作動油が供給されてロッド240が伸縮することによりバケット23を駆動する。バケット23は、バケットシリンダ24のロッド240が伸びることによりチルト(リフトアーム21に対して上方向に回動)し、ロッド240が縮むことによりダンプ(リフトアーム21に対して下方向に回動)する。
バケット23は、例えばブレードなどの各種アタッチメントに交換することが可能であり、ホイールローダ1は、バケット23を用いた掘削作業の他に、押土作業や除雪作業などの各種作業を行うこともできる。
2つのリフトアームシリンダ22およびバケットシリンダ24はそれぞれ、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダの一態様である。作業装置2の具体的な駆動システムについては後述する。
後フレーム1Bには、オペレータが搭乗する運転室12と、ホイールローダ1の駆動に必要な各機器を内部に収容する機械室13と、車体が傾倒しないように作業装置2とのバランスを保つためのカウンタウェイト14と、が設けられている。後フレーム1Bにおいて、運転室12は前部に、カウンタウェイト14は後部に、機械室13は運転室12とカウンタウェイト14との間に、それぞれ配置されている。
<作業装置2の駆動システム>
次に、作業装置2の駆動システムについて、図2および図3を参照して説明する。
次に、作業装置2の駆動システムについて、図2および図3を参照して説明する。
図2は、作業装置2の油圧駆動回路3を示す回路図である。図3は、作業装置2に係るパイロット回路3Pを示す回路図である。
図2に示すように、作業装置2を駆動するための油圧駆動回路3は、エンジン30によって駆動される油圧ポンプ31と、2つのリフトアームシリンダ22と、油圧ポンプ31と2つのリフトアームシリンダ22との間に設けられたリフトアーム用方向制御弁32と、バケットシリンダ24と、油圧ポンプ31とバケットシリンダ24との間に設けられたバケット用方向制御弁33と、作動油を貯留するタンク34と、第1〜第4リリーフ弁35A〜35Dと、を含んで構成されている。
油圧ポンプ31は、傾転角に応じて押しのけ容積が制御される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。傾転角は、コントローラ5から出力された指令信号にしたがってレギュレータ310により調整される。油圧ポンプ31の吐出流量は、押しのけ容積やエンジン30の回転数を制御することにより調整される。エンジン30の回転数N(以下、単に「エンジン回転数N」とする)は、回転数センサ61で検出されてコントローラ5に入力される。なお、油圧ポンプ31は、必ずしも可変容量型である必要はなく、固定容量型であってもよい。また、油圧ポンプ31の吐出圧Pは、圧力センサ62で検出されて吐出圧検出値としてコントローラ5に入力される。
リフトアーム用方向制御弁32は、第1切換位置32Lと、第2切換位置32Rと、中立位置32Nと、を有し、油圧ポンプ31から2つのリフトアームシリンダ22に供給される作動油の流れ(方向および流量)を制御する。
第1切換位置32Lは、油圧ポンプ31から吐出された作動油を2つのリフトアームシリンダ22の各ロッド室22Aに導き、2つのリフトアームシリンダ22の各ボトム室22Bから排出された作動油をタンク34に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁32が第1切換位置32Lに切り換わると、2つのリフトアームシリンダ22の各ロッド220は縮む。
第2切換位置32Rは、油圧ポンプ31から吐出された作動油を2つのリフトアームシリンダ22の各ボトム室22Bに導き、2つのリフトアームシリンダ22の各ロッド室22Aから排出された作動油をタンク34に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁32が第2切換位置32Rに切り換わると、2つのリフトアームシリンダ22の各ロッド220は伸びる。
中立位置32Nは、油圧ポンプ31から吐出された作動油をそのままセンタバイパスライン301を介してタンク34に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁32が中立位置32Nに切り換わると、2つのリフトアームシリンダ22に作動油が供給されないため、リフトアーム21は停止する。
リフトアーム用方向制御弁32は、内部に軸状のスプールが搭載されており、スプールの軸方向の一側には第1パイロット油室320Lが、スプールの軸方向の他側には第2パイロット油室320Rが、それぞれ設けられている。第1パイロット油室320Lおよび第2パイロット油室320Rにはそれぞれ、図3に示すパイロットポンプ40から吐出されたパイロット圧油が供給される。
図3に示すように、パイロットポンプ40と第1パイロット油室320Lとの間には、第1パイロット油室320Lに付与するパイロット圧Pi1を制御する第1電磁比例弁41が設けられている。パイロットポンプ40と第2パイロット油室320Rとの間には、第2パイロット油室320Rに付与するパイロット圧Pi2を制御する第2電磁比例弁42が設けられている。第1電磁比例弁41および第2電磁比例弁42はそれぞれ、コントローラ5に接続されている。
コントローラ5は、運転室12に設けられた電気式のリフトアーム操作レバー121から出力された操作信号に基づいて、第1電磁比例弁41および第2電磁比例弁42に対して制御信号を出力する。これにより、リフトアーム操作レバー121の操作に応じたパイロット圧が、リフトアーム用方向制御弁32の第1パイロット油室320Lおよび第2パイロット油室320Rにそれぞれ作用される。
本実施形態では、リフトアーム用方向制御弁32の3つの切換位置32L,32R,32Nは、第1パイロット油室320L側から第2パイロット油室320R側に向かって、第1切換位置32L、中立位置32N、第2切換位置32Rの順で配置されている。
したがって、第1パイロット油室320Lに作用されるパイロット圧Pi1が第2パイロット油室320Rに作用されるパイロット圧Pi2よりも大きい場合(Pi1>Pi2)、内部のスプールは第2パイロット油室320R側に向かって移動し、第1切換位置32Lに切り換わる。他方、第2パイロット油室320Rに作用されるパイロット圧Pi2が第1パイロット油室320Lに作用されるパイロット圧Pi1よりも大きい場合は(Pi2>Pi1)、内部のスプールは第1パイロット油室320L側に向かって移動し、第2切換位置32Rに切り換わる。
そして、第1パイロット油室320Lに作用されるパイロット圧Pi1と第2パイロット油室320Rに作用されるパイロット圧Pi2とが同じ場合(Pi1=Pi2)、内部のスプールは中立で停止、中立位置32Nに切り換わる。
なお、リフトアーム用方向制御弁32は、第1パイロット油室320Lおよび第2パイロット油室320Rにそれぞれ作用されるパイロット圧Pi1,Pi2の大きさによって、第1切換位置32Lと中立位置32Nとの間、もしくは第2切換位置32Rと中立位置32Nとの間にそれぞれ位置する場合もある。この場合、油圧ポンプ31から吐出された作動油は、一部がリフトアームシリンダ22に供給され、残りがタンク34に排出される。
同様にして、バケット用方向制御弁33は、第1切換位置33Lと、第2切換位置33Rと、中立位置33Nと、を有し、油圧ポンプ31からバケットシリンダ24に供給される作動油の流れを制御する。
第1切換位置33Lは、油圧ポンプ31から吐出された作動油をバケットシリンダ24のロッド室24Aに導き、バケットシリンダ24のボトム室24Bから排出された作動油をタンク34に導く。したがって、バケット用方向制御弁33が第1切換位置33Lに切り換わると、バケットシリンダ24のロッド240は縮む。
第2切換位置33Rは、油圧ポンプ31から吐出された作動油をバケットシリンダ24のボトム室24Bに導き、バケットシリンダ24のロッド室24Aから排出された作動油をタンク34に導く。したがって、バケット用方向制御弁33が第2切換位置33Rに切り換わると、バケットシリンダ24のロッド240は伸びる。
中立位置33Nは、油圧ポンプ31から吐出された作動油をそのままセンタバイパスライン301を介してタンク34に導く。したがって、バケット用方向制御弁33が中立位置33Nに切り換わると、バケットシリンダ24に作動油が供給されないため、バケット23は停止する。
バケット用方向制御弁33についても、内部に軸状のスプールが搭載されており、スプールの軸方向の一側には第1パイロット油室330Lが、スプールの軸方向の他側には第2パイロット油室330Rが、それぞれ設けられている。
図3に示すように、パイロットポンプ40とバケット用方向制御弁33の第1パイロット油室330Lとの間には、第1パイロット油室330Lに付与するパイロット圧Pi3を制御する第3電磁比例弁43が設けられている。パイロットポンプ40とバケット用方向制御弁33の第2パイロット油室330Rとの間には、第2パイロット油室330Rに付与するパイロット圧Pi4を制御する第4電磁比例弁44が設けられている。第3電磁比例弁43および第4電磁比例弁44も、第1電磁比例弁41および第2電磁比例弁42と同様に、コントローラ5にそれぞれ接続されている。
コントローラ5は、運転室12に設けられた電気式のバケット操作レバー122から出力された操作信号に基づいて、第3電磁比例弁43および第4電磁比例弁44に対して制御信号を出力する。これにより、バケット操作レバー122の操作に応じたパイロット圧が、バケット用方向制御弁33の第1パイロット油室330Lおよび第2パイロット油室330Rにそれぞれ作用される。
バケット用方向制御弁33においても、第1パイロット油室330Lに作用されるパイロット圧Pi3と第2パイロット油室330Rに作用されるパイロット圧Pi4との大小関係に基づいて、第1切換位置33Lと中立位置33Nと第2切換位置33Rとが互いに切り換わる。
図2に示すように、第1リリーフ弁35Aは、油圧駆動回路3のメインリリーフ弁であり、油圧ポンプ31の吐出圧Pが所定の規定圧(リリーフ圧)以上になった場合に、油圧ポンプ31から吐出された作動油をタンク34に排出させる。
第2リリーフ弁35Bは、バケット用方向制御弁33とバケットシリンダ24のロッド室24Aとを接続する接続管路302から分岐された分岐管路302A上に設けられており、バケット用方向制御弁33とバケットシリンダ24のロッド室24Aとの間の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、ロッド室24Aに発生したとじ込み圧をタンク34に排出させ、バケットシリンダ24やこのバケットシリンダ24のロッド室24Aに接続された配管などの機器を保護する。
第3リリーフ弁35Cは、バケット用方向制御弁33とバケットシリンダ24のボトム室24Bとを接続する接続管路303から分岐された分岐管路303A上に設けられており、バケット用方向制御弁33とバケットシリンダ24のボトム室24Bとの間の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、ボトム室24Bに発生したとじ込み圧をタンク34に排出させ、バケットシリンダ24やこのバケットシリンダ24のボトム室24Bに接続された配管などの機器を保護する。
第4リリーフ弁35Dは、センタバイパスライン301のリフトアーム用方向制御弁32の下流側において絞り36に並列に接続されており、絞り36に流れる作動油の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、その作動油をタンク34に排出させる。
この油圧駆動回路3は、センタバイパスライン301におけるリフトアーム用方向制御弁32の下流側から分岐してレギュレータ310に接続され、センタバイパスライン301で発生したネガティブコントロール圧をレギュレータ310に導くネガティブコントロールライン304を備えている。絞り36は、このネガティブコントロールライン304を介してレギュレータ310に導かれる傾転指令信号としてのネガティブコントロール圧を調整する。
したがって、レギュレータ310は、コントローラ5から出力された指令信号の他に、ネガティブコントロールライン304から導かれたネガティブコントロール圧に基づいて、油圧ポンプ31の押しのけ容積を制御する。よって、油圧ポンプ31の吐出流量は、リフトアーム用方向制御弁32に付与するパイロット圧Pi1,Pi2やバケット用方向制御弁33に付与するパイロット圧Pi3,Pi4を制御することによっても調整することが可能である。
ホイールローダ1では、例えば、バケット23を限界まで回動させてチルト姿勢もしくはダンプ姿勢のまま長時間保持したり、バケット23のチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行ったりすることにより作動油をリリーフさせて油圧駆動回路3の暖機を行い、油圧駆動回路3内の作動油の温度を上昇させる。なお、油圧駆動回路3内の作動油の温度T(以下、単に「油温T」とする)は、温度センサ63によって検出されてコントローラ5に入力される。
なお、油圧駆動回路3の暖機を行う場合には、オペレータは、運転室12内に設けられたパーキングブレーキスイッチ(不図示)を操作して、パーキングブレーキ64を作動させた上で、暖機運転を開始する。すなわち、ホイールローダ1は、休車条件を満たす場合に、暖機運転の開始条件が満たされる。図2に示すように、パーキングブレーキ64から出力された作動信号は、コントローラ5に入力される。
この「休車条件」とは、例えば、本実施形態のようにパーキングブレーキ64が作動している状態の他、サービスブレーキの作動状態や車速が0(ゼロ)である状態、およびエンジン30が始動した後、所定の時間が経過した状態などが含まれる。
<コントローラ5の構成>
次に、コントローラ5の構成について、図4を参照して説明する。
次に、コントローラ5の構成について、図4を参照して説明する。
図4は、コントローラ5が有する機能を示す機能ブロック図である。
コントローラ5は、CPU、RAM、ROM、HDD、入力I/F、および出力I/Fがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、リフトアーム操作レバー121やバケット操作レバー122、コントローラ5による制限処理を実行するか否か(ONまたはOFF)を選択するためのスイッチ60といった各種の操作装置、および回転数センサ61や温度センサ63、圧力センサ62といった各種のセンサ、ならびにパーキングブレーキ64などが入力I/Fに接続され、エンジン30、油圧ポンプ31のレギュレータ310、第1〜第4電磁比例弁41〜44、および冷却ファン45などが出力I/Fに接続されている。なお、スイッチ60は、運転室12(図1参照)内に設けられており、オペレータにより操作される。
このようなハードウェア構成において、ROMやHDD若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された制御プログラム(ソフトウェア)をCPUが読み出してRAM上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ5の機能を実現する。
なお、本実施形態では、コントローラ5をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ1の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。
コントローラ5は、データ取得部51と、暖機判定部52と、記憶部53と、信号出力部54と、を含む。そして、暖機判定部52は、エンジン回転数判定部52Aと、油温判定部52Bと、吐出圧判定部52Cと、時間計測部52Dと、時間判定部52Eと、を含む。
データ取得部51は、パーキングブレーキ64から出力された作動信号、スイッチ60から出力されたON/OFF信号、回転数センサ61で検出されたエンジン回転数N、温度センサ63で検出された油温T、および圧力センサ62で検出された吐出圧Pに関するデータをそれぞれ取得する。
暖機判定部52は、ホイールローダ1が暖機運転を行っている状態であるか否かを判定すると共に、本実施形態では、ホイールローダ1における暖機運転がすでに十分に行われ、これ以上の暖機運転は不要な状態であるか否かを判定する。
具体的には、エンジン回転数判定部52Aは、回転数センサ61により検出されデータ取得部51で取得されたエンジン回転数Nが所定の回転数閾値Nth以上であるか否かを判定する。この「回転数閾値Nth」は、油圧駆動回路3の暖機に必要な最低限のエンジン回転数に相当する値であって、任意に設定することが可能である。
油温判定部52Bは、温度センサ63により検出されデータ取得部51で取得された油温Tが所定の温度閾値Tth以上であるか否かを判定する。この「温度閾値Tth」は、作動油の流動性が最低限確保される温度に相当する値であって、任意に設定することが可能である。
吐出圧判定部52Cは、圧力センサ62により検出されデータ取得部51で取得された吐出圧Pが圧力閾値Pth以上であるか否かを判定する。この「圧力閾値Pth」は、油圧駆動回路3のリリーフ圧Prに基づいて設定された値であって、任意に設定することが可能であり、例えばリリーフ圧Prそのものに設定してもよいし、リリーフ圧Prの80〜90%程度に設定してもよい。
時間計測部52Dは、吐出圧判定部52Cにおいて吐出圧Pが圧力閾値Pth以上である(P≧Pth)と判定されている時間tを計測する。時間判定部52Eは、時間計測部52Dにおいて計測された時間tが所定の第1時間閾値t1以上であるか否か、あるいは時間計測部52Dにおいて計測された時間tが所定の第2時間閾値t2以上であることが断続して繰り返されているか否かを判定する。
「第1時間閾値t1」は、油圧駆動回路3の暖機に必要な最低限の時間に相当する値であって、例えば1s程度に設定される。「第2時間閾値t2」は、第1時間閾値t1よりも短い時間であって(t2<t1)、例えば0.5s程度に設定される。
本実施形態では、暖機判定部52は、エンジン回転数判定部52Aにおいてエンジン回転数Nが回転数閾値Nth以上である(N≧Nth)と判定され、かつ油温判定部52Bにおいて油温Tが温度閾値Tth以上である(T≧Tth)と判定されると共に、吐出圧判定部52Cにおいて吐出圧Pが圧力閾値Pth以上である(P≧Pth)と判定され、さらに、時間判定部52Eにおいて計測時間tが第1時間閾値t1以上である(t≧t1)または計測時間tが第2時間閾値t2以上である(t≧t2)ことが断続的に繰り返されていると判定された場合に、ホイールローダ1は暖機運転中であって、すでに十分な暖機運転が行われており、これ以上の暖機運転が不要な状態であると判定する。
すなわち、暖機判定部52には、ホイールローダ1が暖機運転を行っているか否かを判定するための吐出圧判定部52Cが少なくとも含まれていればよいが、油圧駆動回路3の暖機がすでに十分な状態(または、まだ不十分な状態)であるか否かを判定するためにエンジン回転数判定部52Aおよび油温判定部52Bが含まれ、また、ホイールローダ1が暖機運転中であることをより精度よく判定するために、時間計測部52Dおよび時間判定部52Eが含まれている。
ここで、油圧ポンプ31の吐出圧Pは、例えば掘削作業時など暖機運転時以外の作業においてもリリーフ圧Prに達する場合がある。ホイールローダ1が暖機運転を行う場合、例えば、バケット23を限界まで回動させてチルト姿勢をしばらくの間(例えば2s程度)維持させることによって油圧駆動回路3の作動油をリリーフさせる。したがって、油圧ポンプ31の吐出圧Pは、掘削作業時においてリリーフ圧Prに達している時間(例えば、1s以内)よりも長い時間、圧力閾値Pth以上となる。
また、バケット23に対しチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行わせて油圧駆動回路3の暖機を行うこともあり、その場合には、油圧ポンプ31の吐出圧Pは、1度の掘削で1回リリーフ圧Prに達するだけの掘削作業時とは異なり、断続的に繰り返して圧力閾値Pth以上となる。
コントローラ5は、このような暖機運転時におけるホイールローダ1の動作の特徴を暖機判定部52において判定することで、暖機運転時とそれ以外の作業時とを明確に棲み分けて、ホイールローダ1が暖機運転中であることをより精度よく判定することを可能としている。
記憶部53は、メモリであって、回転数閾値Nth、温度閾値Tth、第1時間閾値t1、および第2時間閾値t2がそれぞれ記憶されている。
信号出力部54は、暖機判定部52においてホイールローダ1が暖機運転を行っている状態であると判定された場合に、油圧ポンプ31の押しのけ容積を制限する制限信号をレギュレータ310に対して出力、あるいはエンジン回転数を制限する制限信号をエンジン30に対して出力、またはパイロット圧Pi1,Pi2,Pi3,Pi4を制限する制限信号を第1〜第4電磁比例弁41〜44に対して出力する。これにより、油圧ポンプ31の吐出流量は、油圧駆動回路3におけるリリーフ時の吐出流量から所定の吐出流量まで一気に制限される。この「所定の吐出流量」は、リリーフ時の吐出流量の40〜50%程度に設定される。
このように、コントローラ5により油圧ポンプ31の吐出流量を制限することで、暖機運転時における作動油のリリーフ動作が制限されるため、第1リリーフ弁35Aでの発熱を抑えることが可能となる。第1リリーフ弁35Aでの発熱が低減されると周辺部との温度差が縮まるため、第1リリーフ弁35Aに隣接して設置されるリフトアーム用方向制御弁32およびバケット用方向制御弁33のそれぞれにおいてヒートショックの発生を抑制することができる。
また、本実施形態では、信号出力部54は、暖機判定部52においてホイールローダ1が暖機運転を行っている状態であると判定された場合に、冷却ファン45の回転数を制限する制限信号を冷却ファン45に対して出力する。このように、第1リリーフ弁35Aでの発熱を低減すると共に冷却ファン45による冷却性能を低減させることにより、冷却ファン45でのエネルギー損失を抑えて燃費低減を図ることが可能となる。
なお、暖機判定部52は、少なくとも吐出圧判定部52Cにおいて吐出圧Pが圧力閾値Pth以上である(P≧Pth)と判定された場合にホイールローダ1が暖機運転を行っている状態であると判定すればよいが、エンジン回転数判定部52Aにおいてエンジン回転数Nが回転数閾値Nth以上である(N≧Nth)と判定され、かつ油温判定部52Bにおいて油温Tが温度閾値Tth以上である(T≧Tth)と判定された場合に油圧駆動回路3の暖機がすでに十分に行われている状態であると判定することで、反対に、油圧駆動回路3の暖機が不十分である場合には、コントローラ5による油圧ポンプ31の吐出流量の制限を行わずに、暖機運転を優先させることを可能としている。
<コントローラ5内での処理>
次に、コントローラ5内で実行される具体的な処理の流れについて、図5を参照して説明する。
次に、コントローラ5内で実行される具体的な処理の流れについて、図5を参照して説明する。
図5は、コントローラ5で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
まず、コントローラ5にパーキングブレーキ64からの作動信号が入力されて、暖機運転の開始条件(休車条件)が満たされ(ステップS500/YES)、さらに、コントローラ5にスイッチ60からのON信号が入力されると(ステップS501/YES)、データ取得部51は、回転数センサ61で検出されたエンジン回転数N、温度センサ63で検出された油温T、および圧力センサ62で検出された吐出圧Pをそれぞれ取得する(ステップS502)。
一方、ステップS500において、コントローラ5にパーキングブレーキ64からの作動信号が入力されなかった場合、すなわち暖機運転の開始条件(休車条件)が満たされていない場合は(ステップS500/NO)、コントローラ5における処理が終了する。同様に、本実施形態では、ステップS501において、コントローラ5にスイッチ60からのON信号が入力されなかった場合、すなわちスイッチ60がOFFのままであった場合についても(ステップS501/NO)、コントローラ5における処理が終了する。
次に、エンジン回転数判定部52Aは、ステップS502で取得されたエンジン回転数Nが回転数閾値Nth以上であるか否かを判定する(ステップS503)。ステップS503においてエンジン回転数Nが回転数閾値Nth以上である(N≧Nth)と判定された場合(ステップS503/YES)、油温判定部52Bは、ステップS502で取得された油温Tが温度閾値Tth以下であるか否かを判定する(ステップS504)。
ステップS504において油温Tが温度閾値Tth以下である(T≧Tth)と判定された場合(ステップS504/YES)、吐出圧判定部52Cは、ステップS502で取得された吐出圧Pが圧力閾値Pth以上であるか否かを判定する(ステップS505)。
ステップS505において吐出圧Pが圧力閾値Pth以上である(P≧Pth)と判定された場合(ステップS505/YES)、時間計測部52Dは、時間tの計測を開始する(ステップS506)。
次に、時間判定部52Eは、ステップS506で計測を開始した時間tが第1時間閾値t1以上であるか否か、または時間tが第2時間閾値t2以上であることが断続的に繰り返されているか否かを判定する(ステップS507)。
ステップS507において時間tが第1時間閾値t1以上である(t≧t1)、または時間tが第2時間閾値t2以上である(t≧t2)ことが断続的に繰り返されていると判定された場合(ステップS507/YES)、信号出力部54は、油圧ポンプ31の押しのけ容積を制限する制限信号をレギュレータ310に対して出力、あるいはエンジン回転数を制限する制限信号をエンジン30に対して出力、またはパイロット圧Pi1,Pi2,Pi3,Pi4を制限する制限信号を第1〜第4電磁比例弁41〜44に対して出力する(ステップS508)と共に、ファン回転数を制限する制限信号を冷却ファン45に対して出力し(ステップS509)、コントローラ5における処理が終了する。
なお、ステップS503においてエンジン回転数Nが回転数閾値Nthよりも少ない(N<Nth)場合(ステップS503/NO)、ステップS504において油温Tが温度閾値Tthよりも低い(T≦Tth)場合(ステップS504/NO)、およびステップS505において吐出圧Pが圧力閾値Pthよりも低い(P<Pth)場合(ステップS505/NO)はいずれも、コントローラ5における処理が終了する。
また、ステップS507において時間tが第1時間閾値t1よりも短かった場合(t<t1)、または時間tが第2時間閾値t2以上であることが断続的に繰り返されていない場合についても、コントローラ5における処理が終了する。
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な他の変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、本実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、本実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
例えば、上記実施形態では、作業車両の一態様としてホイールローダについて説明したが、これに限らず、他の作業車両についても本発明を適用することが可能である。
また、上記実施形態では、コントローラ5は、吐出圧Pが圧力閾値Pth以上になった場合に、油圧ポンプ31の押しのけ容積、エンジン30の回転数、またはリフトアーム用方向制御弁32に付与するパイロット圧Pi1,Pi2およびバケット用方向制御弁33に付与するパイロット圧Pi3,Pi4を制限することで、油圧ポンプ31の吐出流量を制限していたが、油圧ポンプ31の吐出流量を制限するための手段については、特に制限はない。
また、上記実施形態では、リフトアーム操作レバー121およびバケット操作レバー122はいずれも電気式の操作レバーであったが、油圧ポンプ31の押しのけ容積またはエンジン30の回転数を制限することで油圧ポンプ31の吐出流量を制限する場合には、油圧パイロット式の操作レバーを用いてもよい。
1:ホイールローダ(作業車両)
3:油圧駆動回路
5:コントローラ
22:リフトアームシリンダ(油圧シリンダ)
24:バケットシリンダ(油圧シリンダ)
30:エンジン
31:油圧ポンプ
32:リフトアーム用方向制御弁
33:バケット用方向制御弁
34:タンク
40:パイロットポンプ
41:第1電磁比例弁
42:第2電磁比例弁
43:第3電磁比例弁
44:第4電磁比例弁
45:冷却ファン
62:圧力センサ
63:温度センサ
301:センタバイパスライン
304:ネガティブコントロールライン
310:レギュレータ
Pth:圧力閾値
3:油圧駆動回路
5:コントローラ
22:リフトアームシリンダ(油圧シリンダ)
24:バケットシリンダ(油圧シリンダ)
30:エンジン
31:油圧ポンプ
32:リフトアーム用方向制御弁
33:バケット用方向制御弁
34:タンク
40:パイロットポンプ
41:第1電磁比例弁
42:第2電磁比例弁
43:第3電磁比例弁
44:第4電磁比例弁
45:冷却ファン
62:圧力センサ
63:温度センサ
301:センタバイパスライン
304:ネガティブコントロールライン
310:レギュレータ
Pth:圧力閾値
Claims (9)
- エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、を含んで構成される油圧駆動回路を備えた作業車両において、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、
前記油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、
暖機運転の開始条件が満たされ、かつ前記圧力センサで検出された吐出圧検出値が前記油圧駆動回路のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記油圧ポンプは可変容量型であって、
前記コントローラから出力された信号に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータを有し、
前記コントローラは、
前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制限する制限信号を前記レギュレータに対して出力する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記エンジンの回転数を制限する制限信号を前記エンジンに対して出力する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記油圧駆動回路は、
前記方向制御弁にパイロット圧油を供給するパイロットポンプと、
前記パイロットポンプと前記方向制御弁との間に設けられ、前記コントローラから出力された信号に基づいて前記方向制御弁に付与するパイロット圧を制御する電磁比例弁と、
前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータと、
作動油を貯留するタンクと、
前記油圧ポンプと前記タンクとを接続し、前記油圧ポンプから吐出された作動油をそのまま前記方向制御弁を介して前記タンクへ戻すセンタバイパスラインと、
前記センタバイパスラインにおける前記方向制御弁の下流側から分岐して前記レギュレータに接続され、前記センタバイパスラインで発生したネガティブコントロール圧を前記レギュレータに導くネガティブコントロールラインと、をさらに含み、
前記コントローラは、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記パイロット圧を制限する制限信号を前記電磁比例弁に対して出力し、
前記ネガティブコントロールラインは、前記方向制御弁において前記センタバイパスラインに流出された作動油によって発生したネガティブコントロール圧を前記レギュレータに導き、
前記レギュレータは、前記ネガティブコントロールラインから導かれたネガティブコントロール圧に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上となっている時間が、前記油圧駆動回路の暖機に必要な最低限の時間以上である場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上となることが断続的に繰り返された場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサを有し、
前記コントローラは、
前記回転数センサで検出された回転数が、前記油圧駆動回路の暖機に必要な最低限の回転数以上であって、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記油圧駆動回路内の作動油の温度を検出する温度センサを有し、
前記コントローラは、
前記温度センサで検出された温度が、作動油の流動性が最低限確保される温度以上であって、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
ことを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記油圧駆動回路を冷却する冷却ファンを有し、
前記コントローラは、
前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量および前記冷却ファンの回転数をそれぞれ制限する
ことを特徴とする作業車両。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020059945A JP2021156121A (ja) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 作業車両 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020059945A JP2021156121A (ja) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 作業車両 |
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JP2020059945A Pending JP2021156121A (ja) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 作業車両 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114922871A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-08-19 | 武汉船用机械有限责任公司 | 闭式液压系统 |
Citations (4)
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JP2016148378A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | コベルコ建機株式会社 | 建設機械の油圧回路 |
-
2020
- 2020-03-30 JP JP2020059945A patent/JP2021156121A/ja active Pending
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