JP3898981B2

JP3898981B2 - 産業車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP3898981B2
Application number: JP2002155849A
Authority: JP
Inventors: 昌幸高村; 和生小林; 祐一深田; 修高鳥; 雅也加藤; 武雄加藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003341496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフト等の産業車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフト等の産業車両においては、エンジンの駆動力はトルクコンバータを介して変速機に伝達され、さらに、変速機内に収容された前進クラッチ及び後進クラッチのいずれかを経て駆動輪に伝達され走行可能なように構成されている。前進クラッチ及び後進クラッチは、インチングバルブ及び方向切換弁を経た圧油により入切操作される。
【０００３】
上記産業車両において荷役作業を行う場合には、通常エンジンを最大出力にして作業を行う。このため、荷役作業を行いながら車両を微速で走行させる場合には、オペレータはインチングバルブをインチングペダルにより操作して、前記前進クラッチまたは後進クラッチを半クラッチ状態にして、エンジンの駆動力の伝達を減少させて所望の車速を得ている。また、アクセルを踏まない状態で走行レバーを前進または後進に入れると、エンジンのアイドル回転に応じた速度（クリープ速度）で車両が走行してしまうが、このクリープ速度以下で走行したい場合には、オペレータはインチングペダルを操作して半クラッチ状態にして所望の車速を得ている。
しかしながら、この半クラッチ状態を調節するインチングペダル操作は微妙な操作であり、特に荷役操作との複合操作を行うには熟練を要し、熟練者にとっても疲労しやすく作業効率が悪化してしまう。
【０００４】
比例電磁弁によりクラッチ圧を制御することにより、上述したような微妙な操作を要するインチングペダル操作が不要となる走行制御装置が、例えば、特許登録第２８１１５２３号公報に記載されている。すなわち、荷役作業を行いながら車両を微速で走行させる場合には、アクセルペダルの操作量に基づく目標車速と車速センサが検出する実車速との差に応じた出力を比例電磁弁に出力して、前進クラッチ、後進クラッチ又は補助ブレーキを制御することにより、エンジンの回転数に関係なく車両が目標車速で走行するように制御している。これにより、インチングペダル操作という微妙な操作が不要となり、操作性の良い走行制御装置が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、以下のような問題がある。
インチングペダルを廃止して比例電磁弁を用いた電子制御による走行制御装置であるので、アクセルペダルは速度指令設定器（目標車速の設定器）として機能することになる。すなわち、アクセルペダルを踏み込むことにより加速し、アクセルペダルを戻すことにより戻し具合に応じた制動が作動して減速するので、電気駆動式の産業車両と同様に、ブレーキペダルを使わずにアクセルペダルのみの操作で制動による減速が可能である。
【０００６】
上述の制動は、アクセルペダルを急に戻した場合には、図９（ａ）に示すように、目標車速の変化に追従できないものの、例えばやや強めのブレーキペダル操作により得られる程度の大きな制動力が作用して減速できる。このため、アクセルペダルの操作速度が緩やかであれば、図９（ｂ）のＡ１に示すように、実車速は目標車速に追従して変化する。しかしながら、高速走行中においては路面の凹凸等による車体の揺れに起因して、オペレータの足がアクセルペダルから離れる方向に動くことがある。このため、図９（ｂ）のＡ２に示すように、ペダルの動きに応じて目標車速が減少することにより、大きな制動力が作用して急に減速するため、高速走行時の安定性がよくない。
この対策として、アクセルペダルからコントローラに入る信号にフィルタ処理を施すことも考えられるが、通常操作時にもフィルタが作用し応答遅れが発生してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、高速走行時における車速の安定性を向上できる産業車両の走行制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、エンジンの出力をトルクコンバータを介して駆動輪に伝達する油圧式の前進クラッチ及び後進クラッチを持った変速機と、エンジンの出力により駆動するクラッチ用ポンプと、該クラッチ用ポンプから前記変速機の前進クラッチに供給する油圧を増減して該クラッチの係合状態を制御する前進用比例電磁弁と、該クラッチ用ポンプから前記変速機の後進クラッチに供給する油圧を増減して該クラッチの係合状態を制御する後進用比例電磁弁と、制動力を発生する制動手段と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、実車速を検出する車速検出手段と、アクセルペダル操作量に応じた目標車速を設定し、前記車速検出手段が検出する実車速が目標車速となるように前記制動手段、前記前進用比例電磁弁及び前記後進用比例電磁弁を制御する制御手段とを備えた産業車両の走行制御装置において、前記制御手段は、目標車速に対して実車速が速い場合、アクセルペダル操作量が第１の操作量（Ｐ 1 ）よりも小さい第１の操作領域内（Ｒ L ）で変化するときには大きな第１の制動力（Ｄ 1 ）を発生するように制動手段を制御し、アクセルペダル操作量が前記第１の操作量（Ｐ 1 ）以上である第２の操作量（Ｐ 2 ）よりも大きい第２の操作領域内（Ｒ F ）で変化するときにはゼロを含む小さな第２の制動力（Ｄ 0 ）を発生するように制動手段を制御する構成としている。
さらに、前記制動手段への制御出力値を調整する調整手段を備えた構成としている。
【０００９】
上記構成によると、アクセルフル付近での制動力を小さく制限しているので、アクセルフル操作での高速走行時に、路面凹凸による車体の揺れ等により、オペレータの意に反してアクセルペダルからオペレータの足が離れて操作量が急に戻った場合であっても、制動力が小さいため減速せずに惰走するので、高速走行時の安定性が得られる。
減速したい場合には、オペレータはアクセルペダルを操作量の小さい位置まで戻すことにより、大きな制動力が作用し減速できる。
また、制動出力値が調整可能なので、オペレータの好みや作業現場に合わせた制動特性を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、産業車両であるフォークリフトにおいては、エンジン１の出力はトルクコンバータ２を介して変速機３に伝達され、変速機３内に収容された前進クラッチ４及び後進クラッチ５のいずれかを経て駆動輪６に伝達され、これにより車両が走行するようになっている。トルクコンバータ２内にはエンジン１により駆動される油圧ポンプ７が設けられており、この油圧ポンプ７からの吐出圧油はリリーフ弁８により調圧された後、前進用比例電磁弁９及び後進用比例電磁弁１０を介して前進クラッチ４及び後進クラッチ５にそれぞれ供給される。
【００１２】
荷役用油圧ポンプ１１は、エンジン１により駆動され、この油圧ポンプ１１からの吐出圧油は、操作弁１２を介してリフトシリンダ１３に供給され、リフトシリンダ１３の伸縮によりフォーク１４が昇降駆動されるように構成されている。
【００１３】
操作弁１２を切換操作する作業機レバー１５にはその操作量を検出する作業機レバーセンサ１６が設けられ、アクセルペダル１７にはその操作量を検出するアクセルペダルセンサ１８が設けられ、走行レバー１９にはレバー操作位置が前進、中立及び後進のいずれであるかを検出する前後進検出スイッチ２０が設けられている。なお、作業機レバーセンサ１６は、作業機レバー１５の操作の有無を検出する機能を兼備しており、その出力が所定値を超えた場合がレバー操作信号である。
【００１４】
エンジン１には、燃料噴射量を調整するガバナ２１を制御してエンジン回転を増減するガバナアクチュエータ２２が設けられている。エンジン１の出力軸２３にはエンジン１の回転速度を検出するエンジン回転センサ２４が設けられ、変速機３の出力軸２７には車両の実車速を検出する車速センサ２８が設けられている。
【００１５】
コントローラ３０は、上記センサ類（作業機レバーセンサ１６、アクセルペダルセンサ１８、前後進検出スイッチ２０、エンジン回転センサ２４、車速センサ２８）からの各検出信号を入力すると共に、これらの検出信号及びコントローラ３０内に記憶されたデータに基づいて、詳細は後述するようにして、前進、中立、後進及び単独荷役、単独走行、荷役兼走行を判断し、前進用比例電磁弁９、後進用比例電磁弁１０及びガバナアクチュエータ２２のそれぞれに指令電流を出力している。
【００１６】
コントローラ３０は、前後進検出スイッチ２０の出力信号により、走行レバー１９の操作位置が前進、中立及び後進のいずれであるかを判断する。
【００１７】
また、コントローラ３０は、前後進検出スイッチ２０の出力信号が中立であり、かつ作業機レバーセンサ１６からのレバー操作信号を入力した場合には、単独荷役と判断する。単独荷役の場合には、コントローラ３０は、作業機レバーセンサ１６からの作業機レバー操作量信号を入力し、コントローラ３０に記憶された図２に示すような作業機レバー操作量とエンジン回転数との関係より、作業機レバー１５の操作量に応じたエンジン回転数となるようにガバナアクチュエータ２２に指令電流を出力してエンジン回転を制御する。
これにより、作業機レバー１５の操作量に応じて油圧ポンプ１１の吐出油量が制御されリフトシリンダ１３に供給され、フォーク１４は作業機操作レバー１５の操作量に応じた昇降速度で駆動される。
【００１８】
なお、走行レバー１９が中立の場合、アクセルペダル１７の操作によりエンジン回転数を増減可能であるので、単独荷役において、作業機レバー１５とアクセルペダル１７とを併用して荷役作業を行うことも可能である。この場合、コントローラ３０には、図３に示すようなアクセルペダル操作量に対するエンジン回転数の関係が記憶されており、コントローラ３０は、作業機レバー１５によるエンジン回転数及びアクセルペダル１７によるエンジン回転数のいずれか大きな方に従ってエンジン１を制御する。
【００１９】
走行する場合は、アクセルペダル１７の操作量に応じた車速に制御するべく、コントローラ３０には、図４に示すようなアクセルペダル操作量と目標車速との関係が記憶されている。コントローラ３０は、車速センサ２８が検出する実車速が目標車速となるように、前進クラッチ４及び後進クラッチ５の少なくともいずれかのクラッチ係合状態またはエンジン回転を、以下に述べるように制御する。
【００２０】
コントローラ３０は、前後進検出スイッチ２０の出力信号が前進または後進であり、かつ作業機レバーセンサ１６からのレバー操作信号を入力した場合には、荷役兼走行と判断する。荷役兼走行の場合には、コントローラ３０は、作業機レバーセンサ１６からの作業機レバー操作量信号を入力し、コントローラ３０に記憶された図２に示すような作業機レバー操作量とエンジン回転数との関係より作業機レバー１５の操作量に応じたエンジン回転数となるようにガバナアクチュエータ２２に指令電流を出力してエンジン回転数を制御する。これにより、単独荷役の場合と同様に、フォーク１４の昇降速度を作業機操作レバー１５に応じた速度で駆動できる。
【００２１】
同時にコントローラ３０は、図４に示すアクセルペダル操作量と目標車速との関係よりアクセルペダル１７の操作量に応じた目標車速を算出し、この算出した目標車速と車速センサ２８が検出する実車速との偏差に基づいて、前進用比例電磁弁９及び後進用比例電磁弁１０のうち、前後進検出スイッチ２０の出力信号に対応する側（以降、進行方向側と呼ぶ）の比例電磁弁への指令電流を算出し出力する。これにより、進行方向側のクラッチの係合状態が制御されて、エンジン１の駆動力の駆動輪６への伝達量が調整され、実車速が目標車速に近づくような走行制御が行なわれる。ここで、作業機レバー１５の操作量が小さく、進行方向のクラッチを全係合させても目標車速に達しない場合には、エンジン回転数を上げることにより実車速が目標車速に近づくように制御が行なわれる。
【００２２】
コントローラ３０は、前後進検出スイッチ２０の出力信号が前進または後進であり、かつ作業機レバーセンサ１６からのレバー操作信号が入力されない場合には、単独走行と判断する。単独走行の場合、アクセルペダル１７による目標車速が、エンジンのアイドル回転に応じたクリープ速度以上か否かにより制御が異なる。
【００２３】
単独走行で目標車速がクリープ速度以上の場合には、コントローラ３０は、前進クラッチ４及び後進クラッチ５のうち、進行方向側のクラッチが全係合となるような指令電流を進行方向側の比例電磁弁に出力すると共に、コントローラ３０に記憶された図３に示すようなアクセルペダル操作量に対するエンジン回転数の関係より、アクセルペダル１７の操作量に応じたエンジン回転数となるように、ガバナアクチュエータ２２に指令電流を出力してエンジン回転数を制御して走行する。
【００２４】
また、単独走行で目標車速がクリープ速度以下の場合には、コントローラ３０は、荷役兼走行の場合の走行制御と同様の制御を行う。すなわち、目標車速と実車速との偏差に応じた指令電流を、進行方向側の比例電磁弁に出力し進行方向側のクラッチの係合状態を制御しており、これにより、クリープ速度以下という微速の目標車速に近づくような走行制御が行われる。
【００２５】
前進用比例電磁弁９及び後進用比例電磁弁１０には、常に最低基準電流が加えられている。この最低基準電流は、クラッチが係合し始める直前程度の電流値が設定されている。これにより、前進クラッチ４及び後進クラッチ５が係合し始めるまでの遊び時間を短縮して、係合作動の応答性を向上させている。
【００２６】
アクセルペダル１７の操作量に応じた目標車速に対して車速センサ２８が検出する実車速が所定以上速い場合、コントローラ３０は、制動が必要と判断し、進行方向の比例電磁弁への出力を前記最低基準電流まで減少すると共に、進行方向とは逆方向用の比例電磁弁に後述する制動用指令電流（制動出力）を出力する。これにより、進行方向のクラッチを切断し、進行方向とは逆方向のクラッチを係合して逆方向の駆動力により制動力を作動させ減速する。
【００２７】
ここで、上述したコントローラ３０からの制動出力は、図５に示すように、アクセルペダル操作量に応じて設定されている。すなわち制動出力は、アクセルペダル１７の操作量が所定操作量Ｐ1よりも小さい領域ＲLにおいては、やや強めのブレーキペダル操作に対応する制動力が作用する出力Ｄ1が設定され、アクセルペダル１７の操作量が所定操作量Ｐ2よりも大きい領域ＲFにおいては、制動力が作用しない出力Ｄ0（例えば、前述した最低基準電流程度）に制限され、アクセルペダル１７の操作量がＰ1〜Ｐ2である中間領域ＲMにおいては、ペダル操作量の増加に伴って出力Ｄ1から出力Ｄ0に漸減する特性に制限される。
【００２８】
このように、アクセルペダル操作量に応じて制動力が変わるので、図６に示すように（図中、点線はアクセルペダル操作量を表し、実線は車速を表す）、アクセルペダル１７をフル位置まで踏み込んだ高速走行中に、
（１）領域ＲFにおいてアクセルペダル１７が急に上下動した場合
目標車速も追随して上下に変化し、目標車速に対して実車速が所定以上速い状態となり、制動が必要と判断されるが、制動出力が出力Ｄ0に制限されているので、制動力が作用せず車両は惰走する。
（２）領域ＲFから領域ＲMまでアクセルペダル１７が急に戻された場合
上記と同様に、制動が必要と判断され、アクセルペダル操作量に対応する制動力が作用し、ペダルの動きには遅れるものの目標車速まで減速する。
（３）領域ＲF，ＲMから領域ＲLまでアクセルペダル１７が急に戻された場合制動必要と判断され、制動出力が出力Ｄ1に設定されているので、これに対応する制動力が作用し、ペダルの動きには遅れるものの目標車速まで減速する。
（４）領域ＲFから領域ＲLまでアクセルペダル１７がゆっくり戻された場合
制動が必要と判断されるが、アクセルペダル操作量が領域ＲFの間は惰走し、領域ＲMにてアクセルペダル操作量が戻されるに従い制動力が大きく作用し、領域ＲLにて制動出力が出力Ｄ1に対応する大きな制動力が作用して目標車速まで減速し、その後は目標車速に追従する。
【００２９】
上記構成によれば、アクセルフル付近での制動力を制限しているので、アクセルフル操作での高速走行時に、路面凹凸による車体の揺れ等により、オペレータの意に反してアクセルペダル１７からオペレータの足が離れて操作量が急に戻った場合、制動力が作用せず惰走するので、高速走行時の安定性が得られる。
減速したい場合には、オペレータはアクセルペダル１７を領域ＲM又は領域ＲFまで戻すことにより、アクセルペダル１７の戻し位置に応じて制動力が作用し減速できる。
【００３０】
なお、出力Ｄ0は制動力が全く作用しない出力である必要はなく、極弱い制動力が発生する程度の出力であってもよい。
また、アクセルペダル操作量に対する制動出力の特性は、図５にて説明した折線状の特性に限定するものではなく、例えば図７に示すように、大略図５の特性に沿う曲線状の特性であってもよい。
【００３１】
コントローラ３０にボリュームや入力キーを備えた調整器を接続して、オペレータの好みや作業現場に合わせて、コントローラ３０内に記憶されている上記特性を調整可能とするのが望ましい。図８はその調整例で、（ａ）制動出力特性全体を上下動可変とするもの、（ｂ）出力Ｄ1のみを可変とするもの、（ｃ）領域ＲFを可変とするもの、（ｄ）領域ＲFを無くし所定操作量Ｐ1を可変とするものである。また、これらを任意に組み合わせる調整であっても構わない。
（ａ），（ｂ）のようにすることにより、アクセルペダル１７を大きく戻した場合、つまり減速しようというオペレータの意思により操作した場合の制動力を可変にすることができる。また、（ｃ），（ｄ）のようにすることにより、高速走行時にも強い制動力が求められる場合にも対応することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えることができるのは言うまでもない。
例えば、産業車両としてフォークリフトを例に挙げて説明したが、ショベルローダ等に本発明を適用しても構わない。
制動手段手段として、進行方向とは逆方向のクラッチを用いる例にて説明したが、ディスクブレーキ又はドラムブレーキを変速機３の出力軸２７又は駆動輪６に設け、これに接続される比例電磁弁を制御して制動力を得るように構成してもよい。
各センサ１６，１８は、ポテンショメータを用いてもエンコーダを用いてもよく、検出形態に応じて直動型または回転型から適宜選択すればよい。
コントローラ３０からの出力はＰＷＭ信号でも電流信号でもよい。
エンジン回転は、コントローラ３０からの指令によりガバナアクチュエータ２２がガバナ２１を制御する例にて説明したが、リンケージ又はプッシュプルワイヤにより、作業機レバー１５やアクセルペダル１７とガバナ２１とを連結する構成でも構わない。また、エンジン制御は、コントローラを搭載した電子制御エンジンを使用し、コントローラ３０からのエンジン回転指令にて動作するようにしてもよい。
【００３３】
高速走行時に車体の揺れ等によりアクセルペダル１７が急に上下動した場合、エンジン回転はそれほど速く追従しないので、エンジンブレーキによる減速は極めて少ないが、このエンジンブレーキの影響をなくしたい場合には、進行方向のクラッチを切断し、実車速が小さくなったところで再び係合するように制御すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る走行制御装置のブロック図である。
【図２】作業機レバー操作量とエンジン回転数との関係を示す図である。
【図３】アクセルペダル操作量とエンジン回転数との関係を示す図である。
【図４】アクセルペダル操作量と目標車速との関係を示す図である。
【図５】アクセルペダル操作量と制動出力との関係を示す図である。
【図６】作動を説明する図である。
【図７】別態様のアクセルペダル操作量と制動出力との関係を示す図である。
【図８】別態様のアクセルペダル操作量と制動出力との関係を示す図である。
【図９】従来技術の作動を説明する図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…トルクコンバータ、３…変速機、４…前進クラッチ、５…後進クラッチ、６…駆動輪、７，１１…油圧ポンプ、８…リリーフ弁、９…前進用比例電磁弁、１０…後進用比例電磁弁、１２…操作弁、１５…作業機レバー、１６…作業機レバーセンサ、１７…アクセルペダル、１８…アクセルペダルセンサ、１９…走行レバー、２０…前後進検出スイッチ、２２…ガバナアクチュエータ、２４…エンジン回転センサ、２８…車速センサ、３０…コントローラ。

Claims

エンジンの出力をトルクコンバータを介して駆動輪に伝達する油圧式の前進クラッチ及び後進クラッチを持った変速機と、
エンジンの出力により駆動するクラッチ用ポンプと、
該クラッチ用ポンプから前記変速機の前進クラッチに供給する油圧を増減して該クラッチの係合状態を制御する前進用比例電磁弁と、
該クラッチ用ポンプから前記変速機の後進クラッチに供給する油圧を増減して該クラッチの係合状態を制御する後進用比例電磁弁と、
制動力を発生する制動手段と、
アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、
実車速を検出する車速検出手段と、
アクセルペダル操作量に応じた目標車速を設定し、前記車速検出手段が検出する実車速が目標車速となるように前記制動手段、前記前進用比例電磁弁及び前記後進用比例電磁弁を制御する制御手段とを備えた産業車両の走行制御装置において、
前記制御手段は、目標車速に対して実車速が速い場合、アクセルペダル操作量が第１の操作量（Ｐ 1 ）よりも小さい第１の操作領域内（Ｒ L ）で変化するときには大きな第１の制動力（Ｄ 1 ）を発生するように制動手段を制御し、アクセルペダル操作量が前記第１の操作量（Ｐ 1 ）以上である第２の操作量（Ｐ 2 ）よりも大きい第２の操作領域内（Ｒ F ）で変化するときにはゼロを含む小さな第２の制動力（Ｄ 0 ）を発生するように制動手段を制御する
ことを特徴とする産業車両の走行制御装置。
さらに、前記制動手段への制御出力値を調整する調整手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の産業車両の走行制御装置。