JP3030830B2 - ホイールローダのスリップ防止方法 - Google Patents

ホイールローダのスリップ防止方法

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JP3030830B2 JP3055530A JP5553091A JP3030830B2 JP 3030830 B2 JP3030830 B2 JP 3030830B2 JP 3055530 A JP3055530 A JP 3055530A JP 5553091 A JP5553091 A JP 5553091A JP 3030830 B2 JP3030830 B2 JP 3030830B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホイールローダのスリ
ップ防止方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のホイールローダのスリップ防止方
法としては特公昭64−4013号公報に示されている
ものがあり、この従来のスリップ防止方法は、作業機負
荷検出センサからの入力信号に基づいてスリップ制御装
置が情報処理を行ない、車両のスリップ発生時には作業
機制御指令信号と車両の牽引力制御指令信号を出力し、
これの出力信号により、作業機は負荷軽減方向に補正動
作させるようになっている。また、上記従来技術のほか
に、自動車の発進スリップ防止方法として所定のタイヤ
加速度になるようにトラクションコントロールする方法
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
前者にあっては、作業機負荷と牽引力系の負荷検出によ
り、作業機制御と牽引力制御を同時に行なうもので、オ
ペレータの意図に反する作業機の動きとなったり、必要
以上に牽引力を低下させることによる作業性の低下の問
題がある。一方ホイールローダ作業時のスリップは、負
荷、路面状況、牽引力の関係によって発生し、スリップ
検出時に直ちにタイヤ回転を停止させ、状況変化を待つ
ことが基本であり、外力の要因が大で、上記従来技術の
後者の場合とは考え方が異なる。またエンジンの出力制
御は応答が遅く、スリップが止まるまでに0.5〜1.
0秒かかり有効ではない。そして結局上記従来のスリッ
プ防止方法では、サイドカット等、タイヤ損傷度の大き
い大スリップを確実に防止することができず、また、オ
ペレータの技量が未熟で、掘削時に前輪を浮かす程突き
上げ力をバケットにかけた場合のスリップにおいて、こ
のスリップをすばやく停止することができなかった。
【0004】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、上記従来の問題点を解決することができるように
したホイールローダのスリップ防止方法を提供すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るホイールローダのスリップ防止方法
は、左右の駆動輪の回転数差及びその変動によりスリッ
プの検出を行ない、このスリップの検出により半クラッ
チ状態となるようにクラッチ圧の制御を行ない、また上
記スリップの検出は引力が設定値を越えたときに行な
われ、さらに作業機操作時で、かつブームシリンダのボ
トム圧が設定値を越えたとき、及びエンジン回転数が設
定値を下まわったときに上記半クラッチ状態を解除し、
そしてさらに、掘削作業中の掘削抵抗を検出し、この掘
削抵抗の変動に応じたクラッチ圧制御を行なう。
【0006】
【作 用】左右の駆動輪の回転数差からスリップが検
出されると、直ちにクラッチ圧が制御されて、作業機負
荷が軽減されることなくスリップ状態が解除される。ま
た作業機操作時でスリップが解除されるような作業機操
作でクラッチ圧制御が解除され、速やかに通常状態に復
帰する。さらに掘削作業中の掘削抵抗の変動からスリッ
プの危険があらかじめ予測され、危険度に応じたクラッ
チ制御が行なわれる。
【0007】
【実 施 例】本発明の実施例を図面において説明す
る。図において、1はホイールローダであり、2はこれ
のエンジン3の回転数を検出するエンジン回転数検出
器、4は変速機5の変速位置を検出する変速位置検出
器、6は変速機5の出力軸の回転数を検出する出力軸回
転数検出器、7は作業機操作装置8の操作位置を検出す
るリミットスイッチ等の作業機操作位置検出器、9a,
9bは左右の駆動輪10a,10bのそれぞれの回転数
を検出する左右の駆動輪回転数検出器、11はブームシ
リンダ12のボトム室の圧力を検出するボトム圧検出器
である。そして13は上記各検出器2,4,6,7,9
a,9b,11からの検出信号を入力してクラッチ制御
装置14に所定の制御信号を出力するCPU(中央制御
演算装置)である。上記したようなホイールローダにお
けるスリップ防止方法の実施例を図1に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、ホイールローダ1の走
行中における変速位置を変速位置検出器4にて検出し、
CPU13にてその走行方向が前進かどうかを判断する
(ステップ1)このステップ1にてホイールローダ1
が前進状態であると判断されると、そのときの牽引力
、水平抵抗R、垂直抵抗Rを車重W、車速V、路
面摩擦抵抗μsよりCPU13にて計算する(ステップ
2)。ついで、このステップ2での計算結果に基づいて
垂直抵抗に応じたクラッチ圧制御を行なう(ステップ
3)。このときのクラッチ圧P′はこのときの出力トル
クに応じた大きさとなる。すなわち駆動輪10a、10
bの半径をrとすると、出力トルクはF・rで表わさ
れ、この出力トルクF・rは(1)式で、また目標クラ
ッチ圧P′は(2)式でそれぞれ示される。
【0008】
【数1】
【0009】上記(2)式により、垂直抵抗Rvに応じ
たクラッチ圧制御を行なう。ここでμsは路面の摩擦係
数で未知数であるが、実際の稼動現場状況を考慮して一
定値であるとして扱う。ついで牽引力Fを算出して、こ
の牽引力Fをある設定された牽引力(設定牽引力)F
と比較し(ステップ4)、その結果、Fより大きい場
合には、次に水平抵抗Rを算出し、この水平抵抗R
が、設定水平抵抗力Rhoと比較し(ステップ5)、そ
の結果これより大きい場合には、作業機操作位置検出器
7からの検出信号により作業機が操作中であるかを検出
(ステップ6)、操作をしていない場合に、駆動輪10
a,10bのスリップを検出する(ステップ7)。この
スリップ検出時の条件(半クラッチ圧力制御ON条件)
は、上記のことから、前進、F>F,R>R
hoで、かつブーム上昇、チルト不操作であり、さらに
左右の駆動輪10a,10bの平均速度が設定値V
m/h以上で、左右の速度比が2以上であるか、左右の
速度差の微分が|設定値α|以上であることである。
ここで半クラッチ圧制御OFF条件は、(1)作業機操
作(ブーム上昇、チルト操作)でブームボトム圧が設定
値PB0Kg/cm以上、(2)エンジン回転数が設
定値Eo vpm以下である。上記のスリップ検出時の
条件に応じてクラッチ圧制御にて半クラッチ制御を行な
う(ステップ8)。ついで、オペレータはアクセルをゆ
るめてエンジン回転数を低下させ、エンジン回転数を設
定値Eと比較する(ステップ9)。ここでエンジン回
転数が設定値Eより高い場合には、オペレータは作業
機を操作して(ステップ10)、上記半クラッチ圧制御
OFF条件、すなわち、ブームボトム圧が設定値以上、
エンジン回転数が設定値以下になると、クラッチ圧制御
(半クラッチ)OFF(ステップ11)となり、元の走
行状態に戻る。上記各ステップのうち、ステップ4,
5,7においてNoの場合はステップ1の前側に戻る。
またステップ6でYesの場合は同様にステップ1の前
側に戻る。さらにステップ9でNoの場合はステップ1
1の半クラッチOFFになる。またステップ10におい
て、作業負荷が小さい場合にはステップ8に戻る。上記
のことから本発明に係るホイールローダのスリップ防止
方法におけるスリップ制御条件は、(1)左右の駆動輪
10a,10bの回転数差及びその変動からスリップを
検出し、(2)、エンジン回転数、変速機の変速操作、
変速機の出力軸回転数から牽引力、掘削水平抵抗が設定
値以上であること、(3)ブーム上昇、チルト、作業機
のリミットスイッチから作業機を操作していないことを
検出することである。また(1)エンジン回転数、、変
速機の変速、操作変速機の出力軸回転数より掘削水平抵
抗を計算し、(2)掘削水平抵抗とブームボトム圧から
掘削垂直抵抗を計算し、掘削垂直抵抗が大のときにはス
リップ危険度は小さく、従って、クラッチ圧力を高く
し、掘削垂直抵抗力が小のときにはスリップ危険度は大
きく、従ってクラッチ圧力を低くして、スリップ危険度
予測クラッチコントロールが行なわれる。さらに上記ス
リップ制御条件を満たしたときにクラッチ圧を半クラッ
チ状態にしてスリップを防止する。スリップ制御は、変
速機の変速が前進以外になり、またオペレータの操作に
よりエンジン回転数が低下して牽引力が低下し、さらに
ブーム上昇、チルト操作をして作業機操作の状態となっ
たときに解除される。図はスリップ検出時のタイヤの
速度を示すもので、図中横線部はスリップ量を示す。ま
た図はクラッチ指令圧力P′、図はクラッチ圧をそ
れぞれ示す。上記クラッチ指令圧力P′はステップ3に
て垂直抵抗Rvの大きさに応じて制御されるため、及び
この垂直抵抗Rvはブームシリンダのボトム圧力をボト
ム圧検出器11にて常時検出していることにより、垂直
抵抗Rvが例えば図に示すように低く、スリップの危
険性の高い時には、上記スリップ発生時に直ちに反応
し、スリップ検出Sから直ちにクラッチ滑り開始S
となり、スリップ量Sを少なくすることができる。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、サイドカット等タイヤ
損傷度の大きい大スリップを確実に防止することができ
る。またオペレータの技量が未熟で掘削時に前輪を浮か
す程突き上げ力をバケットにかけた場合のスリップにお
いてもすばやくスリップ停止することができる。そして
掘削作業中の掘削抵抗の変動からスリップの危険をあら
かじめ予測し、危険度に応じたクラッチ圧制御を行なう
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すフローチャートである。
【図2】ホイールローダ及び各検出器を示す構成説明図
である。
【図3】スリップ発生時のタイヤ速度線図である。
【図4】スリップ発生時のクラッチ指令圧力線図であ
る。
【図5】スリップ発生時のクラッチ圧線図である。
【図6】作業機に作用する垂直抵抗の変化を示す線図で
ある。
【符号の説明】
1 ホイールローダ、2 エンジン回転数検出器、3
エンジン、4 変速位置検出器、5 変速機、6 出力
軸回転数検出器、7 作業機操作位置検出器、8 作業
機操作装置、9a,9b 駆動輪回転数検出器、10
a,10b 駆動輪、11 ボトム圧検出器、12 ブ
ームシリンダ、13 CPU、14 クラッチ制御装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 9/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 左右の駆動輪の回転数差及びその変動に
    よりスリップの検出を行ない、このスリップの検出によ
    り半クラッチ状態となるようにクラッチ圧の制御を行な
    い、また上記スリップの検出は引力が設定値を越えた
    ときに行なわれ、さらに作業機操作時で、かつブームシ
    リンダのボトム圧が設定値を越えたとき、及びエンジン
    回転数が設定値を下まわったときに上記半クラッチ状態
    を解除し、そしてさらに、掘削作業中の掘削抵抗を検出
    し、この掘削抵抗の変動に応じたクラッチ圧制御を行な
    うことを特徴とするホイールローダのスリップ防止方
    法。
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