JP3922701B2

JP3922701B2 - Control method and control device for hydraulic pump for work machine of work vehicle

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Publication number: JP3922701B2
Application number: JP2002259665A
Authority: JP
Inventors: 英二戸田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004100156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両、特には土木作業車両の作業機用油圧ポンプの容量制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば土木作業車両であるホイールローダの作業機を駆動する油圧装置において、掘削作業時等では油圧力は必要とするが、吐出量は少量でよい場合がある。このような場合、固定容量型油圧ポンプを使用すると多量の圧力油がタンクに還流されることとなり、多大のパワーロスを発生する。このパワーロスを低減するために、油圧ポンプを可変容量型にして掘削作業時にはポンプ吐出量を低減する方法が提案されている。その一例としてＵ．S．ＰａｔｅｎｔＮｕｍｂｅｒ６，０７３，４４２号に開示されたものがある。これによれば、１．変速機は前進第１速度段位置にあること、２．作業機が掘削位置にあること、３．車両走行速度は設定速度以下であること、のうち少なくとも１つの条件を満足した時に作業車両はポンプ容量低減モードであると判断し、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するように制御する方法としている。上記のうち、作業機の掘削位置は図１０に示すように規定している。図１０は掘削位置における作業機７０の側面図である。図１０において、車体７１にはリフトアーム７２の基端部がアームピン７３により揺動自在に取付けられ、車体７１とリフトアーム７２とはリフトシリンダ７４により連結されている。リフトシリンダ７４を伸縮するとリフトアーム７２はアームピン７３を中心として揺動する。リフトアーム７２の先端部にはバケット７５がバケットピン７６により揺動自在に取付けられ、車体７１とバケット７５とは、チルトシリンダ７７およびリンク装置７８を介して連結されている。チルトシリンダ７７を伸縮するとバケット７５はバケットピン７６を中心として揺動する。作業機７０の掘削位置はアームピン７３とバケットピン７６とを結ぶ線Ｙ−Ｙの基準位置を定め、リフトアーム７２がそれ以下に位置する場合を掘削位置にあると定めている。
他の例として本発明者の出願した特願２００１−３８６９５０号がある。これによれば、車両の走行駆動力、および／またはリフトシリンダのボトム側油圧力、および／またはチルトシリンダの油圧力が所定の値を超えたときに掘削作業中と判断して、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の例においては、以下のような問題点がある。
第１に、変速機が前進第１速にある場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。しかしながら、この場合必ずしも掘削作業をしているとは限らず、作業機を操作しながら前進第１速で所定の場所に接近している場合もある。このようなときに作業機の速度が遅くなり、作業効率が低下する場合がある。また、土質によっては前進２速で作業する場合もあり、そのときにはポンプ容量は低減されないのでパワーロスが発生する。
第２に、作業機が掘削位置にある場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしているが、リフトアームが前記基準位置より高い位置で掘削する場合も有る。そのような時にはポンプ容量は低減されず、パワーロスの低減ができない。
第３に、車両走行速度が設定速度以下である場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしているが、掘削作業をせずに作業機を操作しながら目的地に向かって設定速度以下で移動する場合も有る。このような場合にもポンプ容量は低減され、作業機の速度が遅くなって作業効率が低下する場合がある。第４に、変速機が前進第１速で、作業機が掘削位置で、かつ車両走行速度が設定速度以下である場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。通常掘削時、対象物の直前までは、バケットが接地して走行抵抗が大きくなるのを防ぐためバケットを地上から少し浮かせておき、対象物に突っ込む直前に素早くバケットを接地させる。その場合、作業機の応答速度が遅くなり、操作が遅れるとともに、作業者は違和感を覚えるという問題がある。
第５に、作業機の掘削位置はアームピンとバケットピンとを結ぶ線Ｙ−Ｙの基準位置を定め、リフトアームがそれ以下に位置する場合を掘削位置としているが、バケットがチルトしている場合はバケットの刃先が上を向いており、掘削することができない等の問題がある。つまり、掘削作業が可能であるか、又は掘削作業が効率的にできるかはバケットの掘削角度で決まるのに対して、リフトアームの位置のみで掘削位置とするのは、作業機が掘削作業を行う姿勢としては無理がある。
また後者の例では、バケットが掘削対象物に突っ込み、シリンダを操作した後にシリンダの油圧が所定の値に達するため、掘削作業中とコントローラが判定する時期に関して、運転者に違和感を抱かせる場合がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、作業車両が掘削作業状態にあることを確実に検出した後ポンプ容量を低減させ、パワーロスを低減するとともに、作業効率を低下させたり、あるいは作業者に違和感を与えたりしない、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【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、第１発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプと、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチを備え、前記バケットの高さおよびバケット底面の傾き角度を検出し、前記バケットが地表付近にあって、前記バケット底面がほぼ水平な掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウン信号が発信された時に、ポンプ容量低減モードであると判断し、次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う方法としている。
【００１０】
第１発明によると、バケットの高さが地表付近にあって、バケット底面をほぼ水平とする掘削姿勢であり、かつキックダウン信号が発信された時に、作業車両がポンプ容量低減モードであると判断して、油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としているので、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中に油圧ポンプ容量が低減されることがないため、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
【００１１】
第２発明は、第１発明において、前記作業車両は、前後進操作手段を備え、前記前後進操作手段が、前進から中立または後進操作位置に変化したときに掘削作業終了であると判断し、前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を停止する方法としている。
【００１２】
第２発明によれば、作業者が前後進操作手段を前進から中立または後進位置にしたときに掘削作業終了と判断し、ポンプ容量低減制御を停止する制御方法としている。そのため、掘削作業終了の判断が確実になり、掘削作業終了後は作業機の操作速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。
【００１７】
第３発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプとを備え、前記制御装置は、前記バケットの高さおよび傾き角度を検出するバケット姿勢検出手段を構成するリフト高さ検出手段およびチルト角度検出手段と、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチと、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置と、前記バケット姿勢検出手段からの検出値を入力して演算し、前記バケットが地表付近にあって、バケット底面がほぼ水平の位置の掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウンスイッチからのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置に、前記可変容量型油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラとを有する構成としている。
【００１８】
第３発明によると、バケットが地表付近にあって、バケット底面がほぼ水平な掘削姿勢にあり、かつキックダウンスイッチからのキックダウン信号が入力されると、ポンプ容量低減モードと判定して、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させることができる。すなわち、作業車両がポンプ容量低減モードであることを確実に検出し、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。
【００１９】
第４発明は、第３の発明において、前記掘削モードスイッチまたは前記キックダウンスイッチを作業機操作レバーに設けた構成としている。
【００２０】
第４発明によると、前記キックダウンスイッチを作業機操作レバーに設けているので、オペレータは作業機を操作しながらキックダウンスイッチを操作できるので作業性が良い。
【００２１】
第５発明は、第３又は第４の発明において、前記作業車両は、前後進操作手段と、前記前後進操作手段の操作位置を検出する前後進検出手段と、前記前後進検出手段からの検出信号を入力し、操作位置が前進から中立または後進位置に変化したときに、前記容量制御装置に出力する可変容量型油圧ポンプの前記容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２２】
第５発明によれば、前後進操作手段の操作位置が中立または後進位置にあるときに、コントローラが容量制御装置に出力する、可変容量型油圧ポンプの容量を低減させる容量制御信号の発信を停止することができる。そのため、掘削作業終了時点を確実に検出でき、非掘削作業時にはポンプ容量が低減することはない。したがって作業効率が低下する恐れはない。
【００２３】
第６発明は、第３〜第５のいずれかの発明において、前記作業車両はアーティキュレート式構造であり、前記制御装置は、車両の操向屈折角度を検出する操向屈折角検出器と、前記操向屈折角検出器の検出値を入力し、操向屈折角度が所定の角度を越えた時に、前記容量制御装置に出力する前記容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２４】
第６発明によると、アーティキュレート角度が所定の角度を越えると油圧ポンプの容量制御を停止するため、油圧ポンプが消費する動力が大きくなり、車両の走行駆動力が低減され、車両各部に無理な力が加わらず、耐久性を低下させる恐れはない。
【００２５】
第７発明は、第３〜第６のいずれかの発明において、前記作業車両は、アーティキュレート式構造で、操向のための左右一対のステアリングシリンダを備え、前記制御装置は、前記左右のステアリングシリンダの油圧力を、それぞれ検出するステアリング油圧検出器と、前記ステアリング油圧検出器の検出値を入力し、左右の油圧力の差が所定の値を越えた時に、前記容量制御装置に出力する前記容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２６】
第７発明によると、左右のステアリングシリンダの油圧力の差が、所定の値を越えるとポンプの容量制御を停止するため、油圧ポンプが消費する動力が大きくなり、車両の走行駆動力が低減され、車両各部に無理な力が加わらず、耐久性を低下させる恐れはない。
【００２７】
第８発明は、第３〜第７のいずれかの発明において、前記制御装置は、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御可能な手動式容量制御手段を有する構成としている。
【００２８】
第８発明によれば、ポンプ容量制御可能な手動式容量制御手段を設けたため、例えば土質により作業者がポンプ容量を任意に設定したい場合、所望の容量に設定でき、作業効率を向上することができる。
【００２９】
第９発明は、第３〜第８のいずれかの発明において、前記制御装置は、前記可変容量型油圧ポンプの容量制御を実施するか否かを選択可能な容量制御選択手段を有する構成としている。
【００３０】
第９発明によれば、容量制御選択手段を設けたため、運転者は状況に応じてポンプ容量低減モードに油圧ポンプの容量制御を行うか否かを選択できる。したがって、効率的な作業を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置
の実施形態について、図面を参照して詳述する。
【００３２】
図１は作業車両の一例であるホイールローダ１の側面図であり、図２は平面図である。図１、図２において、運転室２、エンジンルーム３および後輪４，４を有する後部車体５の前部には、前輪６，６を有する前部フレーム７がセンタピン８により左右に揺動自在に取付けられ、アーティキュレート構造を構成している。図２において、後部車体５と前部フレーム７とは左右一対のステアリングシリンダ９，９により連結され、左右のステアリングシリンダ９，９を伸縮することにより後部車体５と前部フレーム７とはセンタピン８を中心とし、２点鎖線に示すように左右に揺動し、操向するようになっている。図の角度θを操向屈折角度と称する。
【００３３】
図１、図２において、前部フレーム７には作業機１０が取付けられている。すなわち、アームピン１９により前部フレーム７に基端部を揺動自在に取付けられたリフトアーム１１の先端部には、バケットピン１８により、バケット１２が揺動自在に取付けられている。前部フレーム７とリフトアーム１１とは一対のリフトシリンダ１３，１３により連結され、リフトシリンダ１３，１３を伸縮することによりリフトアーム１１は揺動する。リフトアーム１１にはチルトアーム１４のほぼ中央部が揺動自在に支持され、その一端部と前部フレーム７とはチルトシリンダ１５により連結されている。チルトアーム１４の他端部とバケット１２とはチルトロッド１６により連結され、チルトシリンダ１５を伸縮するとバケット１２は揺動する。
【００３４】
図１において、後部車体５には動力装置２０が搭載されている。動力装置２０は、エンジン２１、トルクコンバータ２２、前後進切り換え、複数段の変速段切り換えが可能な変速機２３、分配機２４および後輪４および前輪６を駆動する減速機２５，２５等から構成されている。また、エンジン２１はリフトシリンダ１３、チルトシリンダ１５に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ２６を駆動する。
【００３５】
運転室２内には、図３に示すように、変速機２３の前後進操作手段３０および速度段選択手段３１と、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を手動で制御可能な手動式容量制御手段３２(図示しない)と、作業機操作レバーであるリフトアーム操作レバー３４と、作業機操作レバーであるバケット操作レバー３５と、自動的にポンプの容量制御を行わせるか否かを選択可能な容量制御選択手段３３(図示しない)と、リフトアーム操作レバー３４の握り部３４Ｎに取付けられた、変速機を強制的に前進第１速に変速させるキックダウンスイッチ６１を備えている。上記それぞれの手段は、レバー式でも、スイッチ式でも、ダイヤル式でも良く、その他の形式であっても良い。また、キックダウンスイッチ６１は掘削モードスイッチとしても機能するが、キックダウンスイッチ６１に代えて、別個に設けたポンプ容量削減スイッチを掘削モードスイッチとして用いても良い。また、キックダウンスイッチ６１はバケット操作レバー３５の握り部３４Ｎに取付けても良いし、運転室２内の適当な場所に設けても良い。
【００３６】
図４は作業機１０の掘削姿勢における側面図である。リフトアーム１１、チルトアーム１４を介して保持されるバケット１２が所望の高さと傾きとなるように、リフトシリンダ１３，チルトシリンダ１５が操作され、バケット姿勢検出手段５１によりバケット１２の高さおよびバケット底面１２ａの角度が検出される。
【００３７】
バケット姿勢検出手段５１は、前記リフトシリンダ１３に設けられたリフトシリンダポジションセンサ５２、および前記チルトシリンダ１５に設けられたチルトシリンダポジションセンサ５３を有している。リフトシリンダポジションセンサ５２およびチルトシリンダポジションセンサ５３は、例えばシリンダのストロークセンサである。
【００３８】
リフトシリンダポジションセンサ５２はリフトシリンダ１３のストロークを検出し、リフトシリンダ１３のストローク信号を後述するコントローラ５０に入力し、チルトシリンダポジションセンサ５３はチルトシリンダ１５のストロークを検出し、リフトシリンダ１３のストローク信号をコントローラ５０に入力する。コントローラ５０は、これらのストローク信号により求めたリフトシリンダ１３の長さとチルトシリンダ１５の長さ、および作業機１０のリンク寸法から、バケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算し、バケット１２の作業姿勢を求める。
【００３９】
ホイールローダ１は水平面である地表面ＧＬ上にあり、前記のようにバケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算することで、バケット１２の地表からの高さがどの位か、またバケット１２の底面１２ａが水平となっているか否かを判断することができる。
【００４０】
作業機姿勢検出手段であるバケット姿勢検出手段５１のリフトシリンダポジションセンサ５２およびチルトシリンダポジションセンサ５３の代わりに、リフトアーム１１の基端部に、リフトアーム１１の前部フレーム７に対する角度を検出する手段を設け、リフトアーム１１のチルトアーム１４の支持部に、チルトアーム１４のリフトアーム１１に対する角度を検出する手段を設けて、それぞれ検出された角度信号により、コントローラ５０が、バケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算しても良い。
【００４１】
次にホイールローダ１の掘削、積込作業について説明する。運転者は変速機２３の前後進操作手段３０を操作して車両を前進させ、速度段選択手段３１により速度段を選択する。この場合通常は車両の慣性力によって突入力を高めるため前進第２速を選択する。バケット１２はバケット底面１２ａをほぼ水平とした掘削姿勢に位置させる。車両を走行させてバケット１２の刃先を対象物に突っ込み、速度が低下して慣性力の効果が薄れた時点で、キックダウンスイッチ６１を操作して速度段を前進第１速に強制的に変速する（この変速操作をキックダウンという）。車両の駆動力によってバケットを対象物に食い込ませ、チルトシリンダを操作してバケット１２をチルトバックさせ、バケット１２内に対象物をすくいこむ。次にリフトシリンダ１３を伸張させてリフトアーム１１を上昇させ、バケット１２を上げながら前後進操作手段３０を操作して車両を後進させる。次に前進、操向してダンプトラックに接近し、所定の位置でバケット１２をダンプして対象物をダンプトラックの荷台に積み込む。
【００４２】
図５は制御装置４０の一例の第１実施形態を示す系統図である。図５において、可変容量型油圧ポンプ２６には容量制御装置４１が接続されている。可変容量型油圧ポンプ２６の吐出回路４２上にはチルトシリンダ１５に接続するチルト操作弁４３と、リフトシリンダ１３に接続するリフト操作弁４４とが介装されている。容量制御装置４１、バケット姿勢検出手段５１を構成するリフト高さ検出手段５２およびチルト角度検出手段５３、前後進操作手段３０の操作位置を検出する前後進検出手段５５、およびキックダウンスイッチ６１は、それぞれコントローラ５０に接続している。コントローラ５０はリフト高さ検出手段５２とチルト角度検出手段５３とを用いて、バケット１２の高さとバケット底面１２ａの傾きを算出する。また、コントローラ５０は、キックダウンスイッチ６１および前後進操作手段３０の操作位置を検出する前後進検出手段５５と接続し、変速機２３が前進第１速にキックダウンされたか、前進、中立、後進のいずれの状態にあるかを検出する。
【００４３】
また、ポンプから吐出される流量はエンジン２１の回転速度により変動するが、ポンプ容量を所定容量に低減する制御において、エンジン出力回転速度（トルクコンバータ入力回転速度）検出手段（図示せず）を設け、検出されたエンジン出力回転の回転速度検出値を制御装置４０に入力し、エンジン回転速度にかかわらずポンプ吐出量を低減された一定の流量に制御する構成とすることも可能である。前記回転速度検出値を容量制御装置４１に入力して、前記制御装置４０の指令によりポンプ吐出量を低減された一定の流量に制御する構成としても良い。
【００４４】
次に制御方法について図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０１で運転者は、バケットを所望の姿勢に操作する。
ステップ１０２で運転者は、変速機２３の前後進操作手段３０を操作して前進させ、速度段選択手段３１を操作して変速機の速度段を選択する。ステップ１０１とステップ１０２とは逆の順序となる場合もある。
ステップ１０３で掘削作業を開始する。
ステップ１０４でコントローラ５０はリフト高さ検出手段５２、チルト角度検出手段５３の検出値からバケット１２が地表付近、例えばバケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜８００ｍｍの範囲にあって、バケット底面１２ａをほぼ水平とする掘削姿勢であるか否かを判定する。地表付近の定義はホイールローダ１の大きさによって適正な値とすればよく、小型機種であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜４００ｍｍ、中型であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜８００ｍｍ、大型機種であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜１６００ｍｍとして使い分ければ良い。
ステップ１０４でＮＯの場合にはステップ１０４の前に戻る。
ステップ１０４でＹＥＳの場合にはステップ１０５に進む。
ステップ１０５でキックダウンスイッチ６１から掘削モード信号である入力信号があることを判定し、
８）ステップ１０５でＮＯの場合にはステップ１０４の前に戻る。
９）ステップ１０６でＹＥＳの場合にはポンプ容量低減モードであると判断して、ステップ１０６に進む。
１０）ステップ１０６でコントローラ５０は、可変容量型油圧ポンプ２６の最大容量より低減した所定の容量（例えば走行駆動力や油圧力の大きさに対応して最大容量の０．５〜０．９倍の容量）を設定する。
１１）ステップ１０７でコントローラ５０は、容量制御装置４１に制御信号を出力し、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を前記所定容量に低減する。
１２）掘削作業が終了した時点で運転者は、ステップ１０８で前後進操作手段３０を操作して変速機２３を中立または後進に切り換える。
１３）ステップ１０９でコントローラ５０は、前後進検出手段５５からの検出信号を入力し、変速機２３が中立または後進位置にあるか否かを判定する。
１４）ステップ１０９でＮＯの場合にはステップ１０７に戻り、ポンプ容量低減制御を続行する。
１５）ステップ１０９でＹＥＳの場合にはステップ１１０で掘削作業終了と判断し、ステップ１１１に進む。
１６）ステップ１１１でコントローラ５０はポンプ容量制御を中止し、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を制御前に戻す。
【００４５】
またステップ１０５に記載した掘削モードスイッチとしてのキックダウンスイッチ６１は、別個に設けたポンプ容量削減スイッチを掘削モードスイッチとしても良い。この場合にはステップ１０５では、ポンプ容量削減スイッチからの入力信号があるかを掘削モード信号として判断することになる。なお、ステップ１０４でコントローラ５０はバケット姿勢検出手段５１から検出結果を入力して、バケット高さ、バケットの傾き角度を演算してバケットが掘削姿勢であるかを判定しているが、ステップ１０４は省略して、ステップ１０５で掘削モード信号が入力信号としてあるかを判定しても良い。
【００４６】
本発明に係る作業車両の可変容量型油圧ポンプの制御方法と制御装置は、上記のような方法および構成にしたため、以下のような効果が得られる。
バケットが地表付近にあってバケット底面をほぼ水平とする掘削姿勢であり、かつキックダウン信号が発信された時に、作業車両がポンプ容量低減モードであると判断して、油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としているので、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中にもかかわらずに油圧ポンプ容量を低減させ、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
掘削作業終了後、作業者が前後進操作手段を中立または後進位置にしたときにポンプの容量制御を停止するようにしたため、掘削作業終了時点が明確に判断できる。掘削作業終了後は作業機の操作速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。
【００４７】
図７は第２実施形態の制御装置４０ａの系統図である。第１実施形態のものと同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。図７において、コントローラ５０は、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を運転者が手動で任意に設定できる手動式容量制御手段３２、およびポンプ容量制御を自動的に行わせるか否かを運転者が選択できる容量制御選択手段３３と接続している。手動式容量制御手段３２、容量制御選択手段３３は例えばスイッチ式またはダイヤル式である。またコントローラ５０は、操向屈折角検出器５６、および左右のステアリングシリンダ９，９の油圧をそれぞれ検出するステアリング油圧検出器５７，５７と接続している。
【００４８】
次に制御方法について説明する。運転者は手動式容量制御手段３２により所望の油圧ポンプ容量を設定するとコントローラ５０はその信号を入力し、第１実施形態で述べた容量制御に優先して容量制御装置４１に制御信号を出力し、可変容量型油圧ポンプ２６を設定された容量に制御する。
【００４９】
運転者が容量制御選択手段３３を操作して容量制御しない（例えばスイッチＯＦＦ）と選択した場合には、コントローラ５０はその信号を入力し、第１実施形態で述べた容量制御信号の発信を停止する。運転者が容量制御選択手段３３を操作して容量制御する（例えばスイッチＯＮ）と選択した場合には、コントローラ５０は第１実施形態で述べた容量制御信号を発信する。
【００５０】
コントローラ５０は操向屈折角検出器５６、およびステアリング油圧検出器５７，５７から検出結果を入力し、いずれかが所定の値を越えた場合、第１実施形態で述べた容量制御信号の発信を停止する。
【００５１】
上記の制御の結果、下記のような効果が得られる。
ポンプ容量制御可能な手動式容量制御手段を設けたため、土質等により作業者が任意にポンプ容量を設定できる。例えば対象物が軽量物であればポンプ容量の低減量を少なくし、重量物であれば低減量を多くする。これにより作業効率を向上することができる。
容量制御選択手段を設けたため、運転者は作業状況に応じ、ポンプ容量低減モードに油圧ポンプの容量低減制御を行うか否かを選択できる。したがって、効率的な作業を行うことができる。
図８はホイールローダ１を、操向屈折角度θの状態で、バケット１２の歯先を対象物Ｚに対してほぼ平行に当接させた状態を示す平面図である。このような姿勢でポンプ容量低減制御を行うと、エンジン出力の多くが車両駆動側に加わり、駆動力が大きくなる。その結果、後部車体５は矢印方向に大きな力で進もうとし、車両の各部に無理な力が作用し、車両寿命を縮める恐れがある。この傾向はθが大きいほど大きくなる。図９は対象物Ｚに対して、操向屈折角がほぼ０のホイールローダ１が、斜めに当接した状態を示す平面図である。この場合、ホイールローダ１を矢印Ｅ方向に駆動するとバケット１２に横方向の力Ｆが作用し、及びホイールローダ１にはモーメントＭが作用する。この状態でポンプ容量低減制御を行うと駆動力が大きくなって車両各部に無理な力が作用し、車両寿命を縮める恐れがある。本図の場合、左右のステアリングシリンダ９，９の油圧力に差が生じ、その差が大きいほどＦは大きくなる。上述の制御方法によれば、コントローラ５０は操向屈折角度θ、または左右のステアリングシリンダ９，９の、油圧の差が所定の値を越えた場合には容量制御信号の発信を停止する。これにより油圧ポンプの消費動力は増大し、駆動力は減少して車両各部に加わる無理な力は低減し、車両寿命を短くする恐れは低減する。
【００５２】
なお、本発明の制御機能および制御手段は、任意に組み合わせの変更、あるいは廃止が可能である。図５で示した制御装置４０の第１実施形態、また図７で示した制御装置４０ａの第２実施形態において、コントローラ５０はキックダウンスイッチ６１と接続しているが、前記キックダウンスイッチ６１は別個に設けたポンプ容量削減スイッチ６２に代えても良く、また容量制御選択手段３３をポンプ容量削減スイッチ６２に代えて用いても良い。また、図７において、コントローラ５０は、操向屈折角検出器５６、および左右のステアリングシリンダ９，９の油圧をそれぞれ検出するステアリング油圧検出器５７，５７と接続しているが、操向屈折角検出器５６、またはステアリング油圧検出器５７，５７のどちらか一方とだけ接続していても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置を有する、作業車両の一例の、ホイールローダの側面図である。
【図２】同、平面図である。
【図３】本発明のホイールローダの、運転室内の立体視図である。
【図４】本発明のホイールローダの、作業機の側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の、制御装置の系統図である。
【図６】本発明の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の、制御装置の系統図である。
【図８】ホイールローダの、アーティキュレート角度θのときの作業姿勢を示す平面図である。
【図９】ホイールローダが地山を斜め方向から掘削するときの状態を示す平面図である。
【図１０】従来の作業車両の作業機の、掘削位置を示す側面図である。
【符号の説明】
１…ホイールローダ、２…運転室、４…後輪、５…後部車体、６…前輪、７…前部フレーム、８…センタピン、９…ステアリングシリンダ、１０…作業機、１１…リフトアーム、１２…バケット、１２ａ…バケット底面、１３…リフトシリンダ、１５…チルトシリンダ、１８…バケットピン、１９…アームピン、２０…動力装置、２１…エンジン、２２…トルクコンバータ、２３…変速機、２６…可変容量型油圧ポンプ、３０…前後進操作手段、３１…速度段選択手段、３２…手動式容量制御手段、３３…容量制御選択手段、３４…リフトアーム操作レバー、３５…バケット操作レバー、４０…制御装置、４１…容量制御装置、４２・・・吐出回路、４３…チルト操作弁、４４…リフト操作弁、５０…コントローラ、５１…バケット姿勢検出手段、５２…リフトシリンダポジションセンサ、５３…チルトシリンダポジションセンサ、５５…前後進検出手段、５６…操向屈折角検出器、５７…ステアリング油圧検出器、６１…キックダウンスイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacity control method and a control apparatus for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle, particularly a civil work vehicle.
[0002]
[Prior art]
For example, in a hydraulic apparatus that drives a work machine of a wheel loader that is a civil engineering work vehicle, an oil pressure is required at the time of excavation work or the like, but the discharge amount may be small. In such a case, when a fixed displacement hydraulic pump is used, a large amount of pressure oil is returned to the tank, which causes a great power loss. In order to reduce this power loss, a method has been proposed in which the hydraulic pump is made to be a variable displacement type and the pump discharge amount is reduced during excavation work. As an example, U.S. Pat. S. There is one disclosed in Patent Number 6,073,442. According to this, 1. 1. The transmission is in the forward first speed stage position. 2. the working machine is in the excavation position; When at least one of the conditions that the vehicle traveling speed is lower than the set speed is satisfied, the work vehicle is determined to be in the pump capacity reduction mode, and control is performed so that the pump capacity is reduced to a predetermined capacity that is equal to or less than the maximum capacity It's a way. Among the above, the excavation position of the work machine is defined as shown in FIG. FIG. 10 is a side view of the work machine 70 in the excavation position. In FIG. 10, a base end portion of a lift arm 72 is swingably attached to a vehicle body 71 by an arm pin 73, and the vehicle body 71 and the lift arm 72 are connected by a lift cylinder 74. When the lift cylinder 74 is expanded and contracted, the lift arm 72 swings around the arm pin 73. A bucket 75 is swingably attached to the tip of the lift arm 72 by a bucket pin 76, and the vehicle body 71 and the bucket 75 are connected via a tilt cylinder 77 and a link device 78. When the tilt cylinder 77 is expanded and contracted, the bucket 75 swings around the bucket pin 76. The excavation position of the work machine 70 is defined as a reference position of a line YY connecting the arm pin 73 and the bucket pin 76, and the case where the lift arm 72 is positioned below is determined as the excavation position.
Another example is Japanese Patent Application No. 2001-386950 filed by the present inventor. According to this, when the traveling driving force of the vehicle and / or the bottom side hydraulic pressure of the lift cylinder and / or the hydraulic pressure of the tilt cylinder exceeds a predetermined value, it is determined that excavation work is in progress, and the pump capacity is reduced. It is made to reduce to the predetermined capacity below the maximum capacity.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former example has the following problems.
First, when the transmission is in the first forward speed, the pump capacity is reduced to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity. However, in this case, the excavation work is not necessarily performed, and there is a case where the vehicle is approaching a predetermined place at the first forward speed while operating the work machine. In such a case, the speed of the work machine may be reduced, and work efficiency may be reduced. Further, depending on the soil quality, there are cases where the work is performed at the second forward speed, and at that time, the pump capacity is not reduced, so that power loss occurs.
Secondly, when the work machine is at the excavation position, the pump capacity is reduced to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity, but the lift arm may excavate at a position higher than the reference position. In such a case, the pump capacity is not reduced and the power loss cannot be reduced.
Third, when the vehicle traveling speed is less than or equal to the set speed, the pump capacity is reduced to a predetermined capacity that is equal to or less than the maximum capacity. In some cases, it may move below the set speed. Even in such a case, the pump capacity is reduced, and the speed of the work implement may be reduced, resulting in a decrease in work efficiency. Fourth, when the transmission is at the first forward speed, the working machine is at the excavation position, and the vehicle traveling speed is equal to or lower than the set speed, the pump capacity is reduced to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity. During normal excavation, until just before the object, the bucket is slightly lifted from the ground in order to prevent the bucket from being grounded and running resistance is increased, and the bucket is immediately grounded immediately before being pushed into the object. In that case, there is a problem that the response speed of the work machine is slowed down, the operation is delayed, and the worker feels uncomfortable.
Fifth, the excavation position of the work machine defines the reference position of the line Y-Y connecting the arm pin and the bucket pin, and the case where the lift arm is positioned below is the excavation position, but the bucket is tilted There is a problem that the cutting edge of the bucket faces upward, and excavation is not possible. That is, whether excavation work is possible or efficient can be determined by the excavation angle of the bucket, while the excavation position is determined only by the lift arm position when the work implement performs the excavation work. There is no way to do it.
In the latter example, the bucket thrusts into the object to be excavated, and the cylinder hydraulic pressure reaches a predetermined value after operating the cylinder. is there.
[0004]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems. After reliably detecting that the work vehicle is in an excavation work state, the pump capacity is reduced, the power loss is reduced, and the work efficiency is lowered. It is an object of the present invention to provide a control method and control device for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle that does not give a worker a sense of incongruity.
[0005]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle, wherein the work vehicle includes a lift cylinder and a tilt cylinder that operate a work machine having a bucket, and the lift A hydraulic pump for supplying predetermined pressure oil to the cylinder and the tilt cylinder; Kickdown switch that sends a kickdown signal to forcibly shift the transmission to the first forward speed With The height of the bucket and the inclination angle of the bucket bottom surface are detected, the bucket is near the ground surface, the bucket bottom surface is in a substantially horizontal excavation posture, and the kickdown signal is When it is transmitted, it is determined that the pump capacity reduction mode is set, and then it is determined that the capacity of the hydraulic pump is reduced to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity, and then the capacity of the hydraulic pump is reduced to a predetermined capacity. As a way to do.
[0010]
First 1 According to the invention, when the height of the bucket is near the ground surface, the excavation posture is such that the bottom surface of the bucket is almost horizontal, and the kickdown signal is transmitted, the work vehicle is determined to be in the pump capacity reduction mode. Since the control method is to reduce the capacity of the hydraulic pump to a predetermined capacity below the maximum capacity, the hydraulic pump capacity can be reduced to a predetermined capacity to reduce power loss. Since the engine output can be effectively used for the driving force, there is no fear of giving the driver a sense of incongruity, and a work vehicle that can work efficiently can be obtained. In addition, since the hydraulic pump capacity is not reduced during non-excavation work, there is no possibility of reducing work efficiency or causing the driver to feel uncomfortable.
[0011]
First 2 Invention 1 In the present invention, the work vehicle includes forward / reverse operation means, and when the forward / backward operation means changes from forward to neutral or reverse operation position, it is determined that the excavation work is finished, and the capacity of the hydraulic pump is set to a predetermined value. This is a method of stopping the control to reduce the capacity.
[0012]
First 2 According to the invention, when the operator changes the forward / reverse operation means from forward to neutral or reverse, it is determined that the excavation work has ended, and the pump capacity reduction control is stopped. Therefore, the end of the excavation work is surely determined, and after the excavation work is completed, the operating speed of the work machine is increased, and the workability is not deteriorated.
[0017]
First 3 The present invention relates to a control device for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle, wherein the work vehicle supplies a lift cylinder and a tilt cylinder that operate a work machine having a bucket, and supplies predetermined pressure oil to the lift cylinder and the tilt cylinder. And a variable displacement hydraulic pump that controls the lift height detecting means and the tilt angle detecting means that constitute bucket attitude detecting means for detecting the height and tilt angle of the bucket; A kick-down switch for transmitting a kick-down signal for forcibly shifting to the first speed, a displacement control device for controlling the displacement of the variable displacement hydraulic pump, and a detection value from the bucket attitude detection means are inputted and calculated. The bucket is near the ground surface and the bottom of the bucket is almost horizontal. of When in a digging posture and a kick down signal is input from the kick down switch, it is determined as a pump capacity reduction mode, and the capacity control device is set to a predetermined capacity less than a maximum capacity of the variable displacement hydraulic pump. And a controller that outputs a capacity control signal for reducing the capacity.
[0018]
First 3 According to the invention, when the bucket is near the ground surface, the bottom of the bucket is in a substantially horizontal excavation posture, and a kick down signal is input from the kick down switch, it is determined that the pump capacity reduction mode is established, and the hydraulic pump The capacity can be reduced to a predetermined capacity. In other words, it is possible to reliably detect that the work vehicle is in the pump capacity reduction mode and reduce the hydraulic pump capacity to a predetermined capacity to reduce power loss. When the driving force is required, the engine output is linked with the kick down operation. Since it can be used effectively for driving force, there is no fear of giving the driver a sense of incongruity, and a work vehicle that can work efficiently can be obtained.
[0019]
First 4 Invention 3 In the invention, the excavation mode switch or the kick down switch is provided in a work implement operating lever.
[0020]
First 4 According to the invention, since the kick down switch is provided on the work implement operating lever, the operator operates the kick down switch while operating the work implement. it can So workability is good.
[0021]
First 5 Invention 3rd or 4th In this invention, the work vehicle inputs a forward / reverse operation means, a forward / reverse detection means for detecting an operation position of the forward / reverse operation means, and a detection signal from the forward / backward detection means, and the operation position is changed from a forward position. The variable displacement hydraulic pump that outputs to the displacement control device when it changes to the neutral or reverse position. Said And a controller that stops transmission of the capacity control signal.
[0022]
First 5 According to the invention, when the operation position of the forward / reverse operation means is in the neutral or reverse position, the transmission of the capacity control signal for reducing the capacity of the variable capacity hydraulic pump output from the controller to the capacity control device is stopped. Can do. Therefore, the end point of excavation work can be reliably detected, and the pump capacity is not reduced during non-excavation work. Therefore, there is no fear that work efficiency will be reduced.
[0023]
First 6 Invention 3 No. 5 In any one of the inventions, the work vehicle has an articulated structure, and the control device includes a steering refraction angle detector that detects a steering refraction angle of the vehicle, and a detection value of the steering refraction angle detector. When the steering and refraction angle exceeds a predetermined angle, it is output to the capacity control device. Said And a controller that stops transmission of the capacity control signal.
[0024]
First 6 According to the invention, when the articulate angle exceeds a predetermined angle, the displacement control of the hydraulic pump is stopped, so that the power consumed by the hydraulic pump increases, the driving driving force of the vehicle is reduced, and excessive force is applied to each part of the vehicle. In addition, there is no risk of reducing durability.
[0025]
First 7 Invention 3 No. 6 In any one of the inventions, the work vehicle has an articulated structure, and includes a pair of left and right steering cylinders for steering, and the control device detects steering oil pressures of the left and right steering cylinders, respectively. The detection value of the hydraulic pressure detector and the steering hydraulic pressure detector is input, and when the difference between the right and left hydraulic pressure exceeds a predetermined value, it is output to the capacity control device Said And a controller that stops transmission of the capacity control signal.
[0026]
First 7 According to the invention, when the difference between the hydraulic pressures of the left and right steering cylinders exceeds a predetermined value, the displacement control of the pump is stopped, so that the power consumed by the hydraulic pump is increased, the driving power of the vehicle is reduced, and the vehicle Unreasonable force is not applied to each part, and there is no fear of reducing durability.
[0027]
First 8 Invention 3 No. 7 In any one of the inventions, the control device includes a manual displacement control means capable of controlling the displacement of the variable displacement hydraulic pump.
[0028]
First 8 According to the invention, since the manual capacity control means capable of controlling the pump capacity is provided, for example, when the operator wants to arbitrarily set the pump capacity depending on the soil, it can be set to a desired capacity and work efficiency can be improved.
[0029]
First 9 Invention 3 No. 8 In any one of the inventions, the control device includes a displacement control selection means capable of selecting whether or not to perform displacement control of the variable displacement hydraulic pump.
[0030]
First 9 According to the invention, since the displacement control selection means is provided, the driver can select whether or not to perform displacement control of the hydraulic pump in the pump displacement reduction mode according to the situation. Therefore, efficient work can be performed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a control method and a control device for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle according to the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a side view of a wheel loader 1 which is an example of a work vehicle, and FIG. 2 is a plan view. 1 and 2, a front frame 7 having front wheels 6 and 6 is swingable to the left and right by a center pin 8 at a front portion of a rear vehicle body 5 having a cab 2, an engine room 3 and rear wheels 4 and 4. To form an articulated structure. In FIG. 2, the rear vehicle body 5 and the front frame 7 are connected by a pair of left and right steering cylinders 9, 9, and the rear vehicle body 5 and the front frame 7 are center pins 8 by expanding and contracting the left and right steering cylinders 9, 9. As shown by the two-dot chain line, it is swung left and right and steered. The angle θ in the figure is called a steering refraction angle.
[0033]
1 and 2, a work machine 10 is attached to the front frame 7. That is, the bucket 12 is swingably attached by the bucket pin 18 to the distal end portion of the lift arm 11 whose base end portion is swingably attached to the front frame 7 by the arm pin 19. The front frame 7 and the lift arm 11 are connected by a pair of lift cylinders 13 and 13, and the lift arm 11 swings by extending and contracting the lift cylinders 13 and 13. A substantially central portion of the tilt arm 14 is swingably supported by the lift arm 11, and one end thereof and the front frame 7 are connected by a tilt cylinder 15. The other end of the tilt arm 14 and the bucket 12 are connected by a tilt rod 16, and when the tilt cylinder 15 is expanded and contracted, the bucket 12 swings.
[0034]
In FIG. 1, a power unit 20 is mounted on the rear vehicle body 5. The power unit 20 includes an engine 21, a torque converter 22, a forward / reverse switching, a transmission 23 capable of switching a plurality of shift stages, a distributor 24, speed reducers 25 and 25 for driving the rear wheels 4 and the front wheels 6, and the like. Has been. The engine 21 drives a variable displacement hydraulic pump 26 that supplies pressure oil to the lift cylinder 13 and the tilt cylinder 15.
[0035]
In the cab 2, as shown in FIG. 3, manual capacity control means capable of manually controlling the capacity of the forward / reverse operation means 30 and the speed stage selection means 31 of the transmission 23 and the variable displacement hydraulic pump 26. 32 (not shown), a lift arm operating lever 34 as a work implement operating lever, a bucket operating lever 35 as a work implement operating lever, and a capacity capable of selecting whether or not to automatically control the pump capacity. A control selection means 33 (not shown) and a kick down switch 61 attached to the grip portion 34N of the lift arm operation lever 34 for forcibly shifting the transmission to the first forward speed are provided. Each of the above means may be a lever type, a switch type, a dial type, or any other type. The kick down switch 61 also functions as an excavation mode switch, but instead of the kick down switch 61, a separately provided pump capacity reduction switch may be used as the excavation mode switch. The kick-down switch 61 may be attached to the grip portion 34N of the bucket operation lever 35 or may be provided at an appropriate location in the cab 2.
[0036]
FIG. 4 is a side view of the working machine 10 in the excavation posture. The lift cylinder 13 and the tilt cylinder 15 are operated so that the bucket 12 held via the lift arm 11 and the tilt arm 14 has a desired height and inclination, and the bucket posture detection means 51 controls the height of the bucket 12 and the bucket. The angle of the bottom surface 12a is detected.
[0037]
The bucket attitude detection means 51 has a lift cylinder position sensor 52 provided on the lift cylinder 13 and a tilt cylinder position sensor 53 provided on the tilt cylinder 15. The lift cylinder position sensor 52 and the tilt cylinder position sensor 53 are, for example, cylinder stroke sensors.
[0038]
The lift cylinder position sensor 52 detects the stroke of the lift cylinder 13 and inputs a stroke signal of the lift cylinder 13 to the controller 50 described later. The tilt cylinder position sensor 53 detects the stroke of the tilt cylinder 15 and the stroke of the lift cylinder 13. A signal is input to the controller 50. The controller 50 determines the height of the bucket 12 with respect to the front frame 7 of the bucket pin 18 and the bucket from the length of the lift cylinder 13 and the length of the tilt cylinder 15 obtained from these stroke signals and the link dimensions of the work implement 10. The inclination angle with respect to the front frame 7 of the bottom surface 12a of 12 is calculated, and the working posture of the bucket 12 is obtained.
[0039]
The wheel loader 1 is on the ground surface GL which is a horizontal plane, and calculates the height of the bucket 12 with respect to the front frame 7 of the bucket 12 and the inclination angle of the bottom surface 12a of the bucket 12 with respect to the front frame 7 as described above. Thus, it is possible to determine how high the bucket 12 is from the ground surface and whether the bottom surface 12a of the bucket 12 is horizontal.
[0040]
Instead of the lift cylinder position sensor 52 and the tilt cylinder position sensor 53 of the bucket attitude detection means 51 which is a work machine attitude detection means, an angle of the lift arm 11 with respect to the front frame 7 is detected at the base end portion. And a means for detecting the angle of the tilt arm 14 relative to the lift arm 11 is provided at the support portion of the tilt arm 14 of the lift arm 11. The controller 50 causes the bucket pin of the bucket 12 to The height of 18 relative to the front frame 7 and the inclination angle of the bottom surface 12a of the bucket 12 relative to the front frame 7 may be calculated.
[0041]
Next, excavation and loading work of the wheel loader 1 will be described. The driver operates the forward / reverse operation means 30 of the transmission 23 to advance the vehicle, and the speed stage selection means 31 selects the speed stage. In this case, the second forward speed is usually selected to increase the collision input by the inertial force of the vehicle. The bucket 12 is positioned in an excavation posture in which the bucket bottom surface 12a is substantially horizontal. When the vehicle is driven and the blade edge of the bucket 12 is pushed into the object, the speed is lowered and the effect of the inertial force is reduced. The kickdown switch 61 is operated to forcibly shift the speed stage to the first forward speed. (This shift operation is called kick down). The bucket is driven into the object by the driving force of the vehicle, the tilt cylinder is operated, the bucket 12 is tilted back, and the object is scooped into the bucket 12. Next, the lift cylinder 13 is extended to raise the lift arm 11, and the vehicle is moved backward by operating the forward / reverse operation means 30 while raising the bucket 12. Next, the vehicle advances and steers to approach the dump truck, dumps the bucket 12 at a predetermined position, and loads the object onto the dump truck bed.
[0042]
FIG. 5 is a system diagram illustrating a first embodiment of an example of the control device 40. In FIG. 5, a displacement control device 41 is connected to the variable displacement hydraulic pump 26. A tilt operation valve 43 connected to the tilt cylinder 15 and a lift operation valve 44 connected to the lift cylinder 13 are interposed on the discharge circuit 42 of the variable displacement hydraulic pump 26. The capacity control device 41, the lift height detecting means 52 and the tilt angle detecting means 53 constituting the bucket posture detecting means 51, the forward / backward detecting means 55 for detecting the operation position of the forward / backward operating means 30, and the kick down switch 61 are: Each is connected to the controller 50. The controller 50 uses the lift height detection means 52 and the tilt angle detection means 53 to calculate the height of the bucket 12 and the inclination of the bucket bottom surface 12a. Further, the controller 50 is connected to the kickdown switch 61 and the forward / reverse detection means 55 for detecting the operation position of the forward / reverse operation means 30, and whether the transmission 23 has been kicked down to the first forward speed, forward, neutral, reverse It is detected in which state.
[0043]
The flow rate discharged from the pump varies depending on the rotational speed of the engine 21. In the control for reducing the pump capacity to a predetermined capacity, an engine output rotational speed (torque converter input rotational speed) detection means (not shown) is provided. Alternatively, the detected rotation speed detection value of the engine output rotation may be input to the control device 40 to control the pump discharge amount to a constant reduced flow rate regardless of the engine rotation speed. The rotation speed detection value may be input to the capacity control device 41, and the pump discharge amount may be controlled to a constant flow rate reduced by a command from the control device 40.
[0044]
Next, a control method will be described based on the flowchart of FIG.
In step 101, the driver operates the bucket to a desired posture.
In step 102, the driver operates the forward / reverse operation means 30 of the transmission 23 to advance, and operates the speed stage selection means 31 to select the speed stage of the transmission. Step 101 and step 102 may be in the reverse order.
In step 103, excavation work is started.
In step 104, the controller 50 determines that the bucket 12 is near the ground surface, for example, the bucket bottom surface 12 a is within the range of 0 to 800 mm from the ground surface GL, based on the detection values of the lift height detection means 52 and the tilt angle detection means 53. It is determined whether or not the excavation posture is almost horizontal. The definition of the vicinity of the ground surface may be an appropriate value depending on the size of the wheel loader 1. For a small model, the bucket bottom surface 12a is 0 to 400 mm from the ground surface GL, and for a medium size, the bucket bottom surface 12a is the ground surface GL. In the case of a large model, the bucket bottom surface 12a may be properly used as 0 to 1600 mm from the ground surface GL.
If NO in step 104, the process returns to before step 104.
If YES at step 104, control proceeds to step 105.
In step 105, it is determined that there is an input signal that is an excavation mode signal from the kick down switch 61;
8) If NO at step 105, return to step 104.
9) If YES in step 106, it is determined that the pump displacement reduction mode is in effect, and the process proceeds to step 106.
10) In step 106, the controller 50 determines a predetermined capacity reduced from the maximum capacity of the variable displacement hydraulic pump 26 (for example, 0.5 to 0.9 times the maximum capacity corresponding to the magnitude of the driving force or hydraulic pressure). Capacity).
11) In step 107, the controller 50 outputs a control signal to the displacement control device 41, and reduces the displacement of the variable displacement hydraulic pump 26 to the predetermined displacement.
12) When the excavation work is completed, the driver operates the forward / reverse operation means 30 in step 108 to switch the transmission 23 to neutral or reverse.
13) In step 109, the controller 50 inputs a detection signal from the forward / reverse detection means 55, and determines whether or not the transmission 23 is in the neutral or reverse position.
14) If NO in step 109, the process returns to step 107 to continue the pump capacity reduction control.
15) If YES in step 109, it is determined in step 110 that the excavation work has ended, and the process proceeds to step 111.
16) In step 111, the controller 50 stops the pump displacement control, and returns the displacement of the variable displacement hydraulic pump 26 to that before the control.
[0045]
The kick-down switch 61 as the excavation mode switch described in step 105 may be a pump capacity reduction switch provided separately as the excavation mode switch. In this case, in step 105, it is determined as an excavation mode signal whether there is an input signal from the pump capacity reduction switch. In step 104, the controller 50 inputs the detection result from the bucket posture detection means 51 and calculates the bucket height and the bucket inclination angle to determine whether the bucket is in the excavation posture. It may be omitted and it may be determined in step 105 whether the excavation mode signal is an input signal.
[0046]
Since the control method and the control device for the variable displacement hydraulic pump for a work vehicle according to the present invention have the above-described method and configuration, the following effects can be obtained.
When the bucket is near the ground surface and the bottom of the bucket is almost horizontal, and the kickdown signal is sent, it is determined that the work vehicle is in the pump capacity reduction mode, and the capacity of the hydraulic pump is set to the maximum capacity. The following control method is used to reduce the hydraulic pump capacity to a predetermined capacity to reduce power loss. When driving force is required, engine output is effectively converted into driving power in conjunction with kickdown operation. Since it can be utilized, there is no fear of giving the driver a sense of incongruity, and a work vehicle that can work efficiently can be obtained. Moreover, there is no possibility that the hydraulic pump capacity is reduced, the work efficiency is lowered, or the driver feels uncomfortable even during non-excavation work.
After the excavation work is completed, the displacement control of the pump is stopped when the operator sets the forward / reverse operation means to the neutral or reverse position, so the end point of the excavation work can be clearly determined. After the excavation work is completed, the operating speed of the work machine is increased, and there is no fear that workability is reduced.
[0047]
FIG. 7 is a system diagram of the control device 40a of the second embodiment. The same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described. In FIG. 7, the controller 50 includes a manual displacement control means 32 that allows the driver to manually set the displacement of the variable displacement hydraulic pump 26, and whether or not the driver automatically performs the pump displacement control. It is connected to a capacity control selection means 33 that can be selected. The manual capacity control means 32 and the capacity control selection means 33 are, for example, a switch type or a dial type. The controller 50 is connected to a steering refraction angle detector 56 and steering hydraulic pressure detectors 57 and 57 that detect hydraulic pressures of the left and right steering cylinders 9 and 9, respectively.
[0048]
Next, a control method will be described. When the driver sets a desired hydraulic pump displacement by the manual displacement control means 32, the controller 50 inputs the signal and outputs a control signal to the displacement control device 41 in preference to the displacement control described in the first embodiment. Then, the variable displacement hydraulic pump 26 is controlled to a set capacity.
[0049]
When the driver operates the capacity control selection means 33 and selects not to perform capacity control (for example, switch OFF), the controller 50 inputs the signal and stops the transmission of the capacity control signal described in the first embodiment. To do. When the driver selects the capacity control by selecting the capacity control selection means 33 (for example, switch ON), the controller 50 transmits the capacity control signal described in the first embodiment.
[0050]
The controller 50 inputs detection results from the steering refraction angle detector 56 and the steering hydraulic pressure detectors 57 and 57, and when any of the detection values exceeds a predetermined value, the capacity control signal described in the first embodiment is transmitted. Stop.
[0051]
As a result of the above control, the following effects are obtained.
Since the manual capacity control means capable of controlling the pump capacity is provided, the operator can arbitrarily set the pump capacity depending on the soil condition or the like. For example, if the object is a light object, the reduction amount of the pump capacity is reduced, and if the object is a heavy object, the reduction amount is increased. Thereby, working efficiency can be improved.
Since the capacity control selection means is provided, the driver can select whether or not to perform the capacity reduction control of the hydraulic pump in the pump capacity reduction mode according to the work situation. Therefore, efficient work can be performed.
FIG. 8 is a plan view showing a state in which the wheel loader 1 is brought into contact with the object Z substantially in parallel with the object Z in the state of the steering refraction angle θ. When the pump displacement reduction control is performed in such a posture, much of the engine output is applied to the vehicle driving side, and the driving force increases. As a result, the rear vehicle body 5 tends to advance with a large force in the direction of the arrow, and an excessive force acts on each part of the vehicle, which may shorten the vehicle life. This tendency increases as θ increases. FIG. 9 is a plan view showing a state where the wheel loader 1 having a steering refraction angle of approximately 0 is in contact with the object Z obliquely. In this case, when the wheel loader 1 is driven in the direction of arrow E, a lateral force F acts on the bucket 12 and a moment M acts on the wheel loader 1. If the pump capacity reduction control is performed in this state, the driving force increases and an excessive force acts on each part of the vehicle, which may shorten the vehicle life. In the case of this figure, a difference arises in the oil pressure of the left and right steering cylinders 9, 9, and F becomes larger as the difference is larger. According to the above control method, the controller 50 stops the transmission of the capacity control signal when the steering refraction angle θ or the difference in hydraulic pressure between the left and right steering cylinders 9 and 9 exceeds a predetermined value. As a result, the power consumption of the hydraulic pump increases, the driving force decreases, the unreasonable force applied to each part of the vehicle is reduced, and the risk of shortening the vehicle life is reduced.
[0052]
The control function and control means of the present invention can be arbitrarily changed or abolished. In the first embodiment of the control device 40 shown in FIG. 5 and the second embodiment of the control device 40a shown in FIG. 7, the controller 50 is connected to the kick-down switch 61. The pump capacity reduction switch 62 provided separately may be used, and the capacity control selection means 33 may be used instead of the pump capacity reduction switch 62. In FIG. 7, the controller 50 is connected to a steering refraction angle detector 56 and steering hydraulic pressure detectors 57 and 57 for detecting the hydraulic pressures of the left and right steering cylinders 9 and 9, respectively. Only one of the detector 56 and the steering oil pressure detectors 57 and 57 may be connected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a wheel loader as an example of a work vehicle having a control device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the same.
FIG. 3 is a three-dimensional view of the wheel loader of the present invention in the cab.
FIG. 4 is a side view of a working machine of the wheel loader of the present invention.
FIG. 5 is a system diagram of a control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a control method of the present invention.
FIG. 7 is a system diagram of a control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a working posture of the wheel loader at an articulate angle θ.
FIG. 9 is a plan view showing a state when the wheel loader excavates natural ground from an oblique direction.
FIG. 10 is a side view showing an excavation position of a working machine of a conventional work vehicle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wheel loader, 2 ... Driver's cab, 4 ... Rear wheel, 5 ... Rear vehicle body, 6 ... Front wheel, 7 ... Front frame, 8 ... Center pin, 9 ... Steering cylinder, 10 ... Working machine, 11 ... Lift arm, 12 ... Bucket, 12a ... Bucket bottom, 13 ... Lift cylinder, 15 ... Tilt cylinder, 18 ... Bucket pin, 19 ... Arm pin, 20 ... Power unit, 21 ... Engine, 22 ... Torque converter, 23 ... Transmission, 26 ... Variable capacity Type hydraulic pump, 30 ... forward / reverse operation means, 31 ... speed stage selection means, 32 ... manual displacement control means, 33 ... capacity control selection means, 34 ... lift arm operation lever, 35 ... bucket operation lever, 40 ... control device , 41 ... Capacity control device, 42 ... Discharge circuit, 43 ... Tilt operation valve, 44 ... Lift operation valve, 50 ... Controller, 51 ... Bucket attitude detection Stage, 52 ... lift cylinder position sensor 53 ... tilt cylinder position sensor 55 ... forward-reverse detecting means, 56 ... steering angle of refraction detector, 57 ... steering hydraulic detector, 61 ... kick-down switch.

Claims

In a control method of a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle,
The work vehicle includes a lift cylinder (13) and a tilt cylinder (15) for operating a work machine (10) including a bucket (12),
A hydraulic pump (26) for supplying a predetermined pressure oil to the lift cylinder and the tilt cylinder;
A kick down switch (61) for transmitting a kick down signal for forcibly shifting the transmission (23) to the first forward speed;
Detecting the height of the bucket (12) and the inclination angle of the bucket bottom surface (12a), the bucket (12) is near the ground surface, and the bucket bottom surface (12a) is in a substantially horizontal excavation posture;
And when the kickdown signal is transmitted,
Judging that it is the pump capacity reduction mode,
Next, it is determined to reduce the capacity of the hydraulic pump to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity,
Next, a control method for reducing the capacity of the hydraulic pump to a predetermined capacity is performed.

In the control method of the working machine hydraulic pump of claim 1 ,
The work vehicle includes forward / reverse operation means (30),
When the forward / reverse operation means (30) changes from forward to neutral or reverse operation position, it is determined that excavation work is finished, and control for reducing the capacity of the hydraulic pump to a predetermined capacity is stopped. Control method for hydraulic pump for work machine of working vehicle.

In the control device (40) for the hydraulic pump for the work machine of the work vehicle,
The work vehicle includes a lift cylinder (13) and a tilt cylinder (15) for operating a work machine (10) including a bucket (12),
A variable displacement hydraulic pump (26) for supplying predetermined pressure oil to the lift cylinder (13) and the tilt cylinder (15),
The control device (40)
Lift height detecting means (52) and tilt angle detecting means (53) constituting bucket posture detecting means (51) for detecting the height and inclination angle of the bucket;
A kickdown switch (61) for transmitting a kickdown signal for forcibly shifting the transmission (23) to the first forward speed;
A displacement control device (41) for controlling the displacement of the variable displacement hydraulic pump (26);
The detection value from the bucket posture detection means (51) is inputted and calculated, the bucket is near the ground surface, the bucket bottom surface (12a) is in an excavation posture in a substantially horizontal position, and the kick down switch ( 61) When the kick down signal from 61) is input, it is determined that the pump capacity reduction mode is set, and the capacity control device (41) is set to a predetermined capacity equal to or less than the maximum capacity by the capacity control device (41). And a controller (50) for outputting a capacity control signal to be reduced.

The control device for a hydraulic pump for a work machine according to claim 3 ,
A control device for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle, wherein the excavation mode switch or the kick down switch (61) is provided on a work machine operation lever.

In the control apparatus of the working machine hydraulic pump according to claim 3 or 4 ,
The work vehicle is
Forward / reverse operation means (30);
Forward / reverse detection means (55) for detecting an operation position of the forward / backward operation means (30);
Inputs the detection signal from the forward-reverse detecting means, when the operating position is changed to the neutral or reverse position from the forward, the controller for stopping the transmission of the displacement control signal for outputting the capacity control device (41) (50 And a hydraulic pump control device for a work machine of a work vehicle.

In the control apparatus of the working machine hydraulic pump for a work vehicle according to any one of claims 3 to 5 ,
The work vehicle has an articulated structure,
The control device (40)
A steering refraction angle detector (56) for detecting a steering refraction angle of the vehicle;
Controller inputs a detection value of the steering angle of refraction detector (56), which stops when the steering angle of refraction exceeds a predetermined angle, the transmission of the displacement control signal output to the displacement controller (41) (50) The control apparatus of the hydraulic pump for working machines of a working vehicle characterized by having.

In the control apparatus of the hydraulic pump for working machines of a work vehicle in any one of Claims 3-6 ,
The work vehicle has an articulated structure and includes a pair of left and right steering cylinders (9, 9) for steering,
The control device (40)
Steering oil pressure detectors (57, 57) for detecting oil pressures of the left and right steering cylinders (9, 9), respectively;
The inputs a detection value of the steering hydraulic detector (57, 57), when the difference between the left and right oil pressure exceeds a predetermined value, stops the transmission of the displacement control signal output to the displacement controller (41) And a controller (50) for controlling a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle.

In the control apparatus of the hydraulic pump for working machines of a work vehicle in any one of Claims 3-7 ,
The control device (40) has a manual displacement control means (32) capable of controlling the displacement of the variable displacement hydraulic pump (26), and the control device for a hydraulic pump for a work machine of a work vehicle.

In the control apparatus of the hydraulic pump for working machines of a work vehicle in any one of Claims 3-8 ,
The control device (40) includes a displacement control selection means (33) capable of selecting whether or not to perform displacement control of the variable displacement hydraulic pump (26). Hydraulic pump control device.