JP4160047B2 - 作業車両の機能を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１および請求項１０の上位概念部分に従う、作業車両の機能を制御するための方法及び装置に関する。

そのような作業車両は、例えばホィールローダあるいはフォークリフトである。その車両エンジンは、通常、流体トルクコンバータおよびこれに後置された変速機を介して、当該車両の駆動に供される。また、そのような車両の場合、駆動エンジンは、車両の主機あるいは補機に作動圧力および又は制御圧力を供給する少なくとも１つの液圧ポンプを駆動する。この意味において、作業車両の代表的な主機は、例えば、ホィールローダではショベルを作動しフォークリフトではフォークを作動する液圧作動ピストンシリンダ装置（パワーシリンダ）である。少なからず重要な補機は、例えば、パワーステアリング装置、液圧クラッチ作動装置および液圧ブレーキ装置である。

そのような車両において、重要な主機および補機のそれぞれに対して、これらの各機械に互いに無関係に必要な液圧をいつでも供給できるように、液圧ポンプを設けること、が一般に知られている。この液圧構想は、確かに、制御技術的に非常に簡単に構成されるが、別の観点から見ると、これらの多数のポンプが当該車両において多くの構造空間を必要とするので不利であり、製造費が高まり、その定常運転のための駆動系の効率の悪化を引き起こす。

この背景のもとで、ＤＥ１９７４２１８７Ａ１によって、走行駆動装置、液圧作業装置並びにステアリング装置に液体圧を供給するために、開放回路で作動する１つの可変搬送容積形液圧ポンプを設けること、が提案されている。この場合、主機および補機への液圧供給のために、多数のポンプの代わりに唯一のポンプしか利用されない。この文献により、さらに、ポンプが加圧流体のための搬送管に接続され、当該搬送管に少なくとも１つの走行駆動制御弁が設けられ、前記ポンプの当該搬送管における当該走行駆動制御弁の上流に液圧作業装置に対する優先弁が存在し、前記液圧作業装置に対する当該作動弁の上流にステアリング装置に対する優先弁が配置される、ということが知られている。これによって、最優先で、ステアリング装置に十分な圧力媒体が供給され、当該ステアリング装置に次いで液圧作業装置に供給される。さらに、例えば走行駆動装置および液圧作業装置が同時に作動されるという運転状態において、まず液圧作業装置に圧力媒体が供給され、当該液圧作業装置で必要とされない圧力媒体が走行駆動装置に供給するために利用される、ということが保証される。

さらに、その文献により、上述の圧力媒体搬送管におけるステアリング装置のための優先弁の上流にパーキングブレーキ弁が接続され、これによってパーキングブレーキがいつでも解除され得る、ということが知られている。

他の作業車両、特にホィールローダは、積込み運転の始めに、走行車輪に作用する常用ブレーキの作動時に、液圧作動式クラッチ調整手段における作動液圧をしゃ断して、走行クラッチ（発進クラッチ）が解除される、という制御機能を利用する。その走行クラッチの解除によって、エンジン出力はほとんど完全に、ショベルのピストンシリンダ装置（パワーシリンダ）を作動するための車両液圧装置に利用され、これによって、ホィールローダの掘削力が増大され得る。これは特に、その制御機能が利用されないで、走行駆動装置が作動されて車両常用ブレーキが作動されているとき、トルクコンバータにおいてタービンホイールが完全にあるいはほとんど停止していて、駆動エンジンによって駆動されるポンプホイールがいわゆるパーキングブレーキ回転数で回転するために、トルクコンバータで非常に大きな動力損失が生ずる、ということによる。この運転モードにおいて、トルクコンバータの動力吸収量は非常に大きく、燃料消費量が不必要に高められ、ほとんど損失熱に変換されてしまう。

上述した圧力しゃ断は、従来、運転者による手動で、制御機能「走行クラッチにおける圧力しゃ断」の選択とブレーキペダルの作動とによって、引き起こされる。その場合、通常、走行クラッチの作動手段における液圧係合力のしゃ断は常用ブレーキの係合後にはじめて行われるので、車両は停止している。

運転者による走行クラッチの圧力しゃ断のこの手動操作は、運転者が制御機能「走行クラッチにおける圧力しゃ断」の選択の際に車両の常用ブレーキのペダルを作動しなければならないので、非常に不便である。このために、運転者は、積込み運転の要求と走行駆動運転の要求との間で、常に注意を分散して払わねばならない。さらに、既に述べたように、公知の手動の制御機能によると、燃料消費が不必要に高い。

本発明の課題は、運転者の注意力を軽減するために、走行クラッチの液圧調整手段における圧力しゃ断の機能を自動化すること、および、そのような車両の燃料消費量が減少され得るような制御機能を設けること、にある。

この課題は、請求項１に記載の方法の特徴によって解決され、また、請求項１０に記載の本発明に基づく制御装置の特徴によって解決される。本発明の有利な実施態様および発展形態は、それぞれの従属請求項から読み取られ得る。

本発明に基づいて、車両の作業装置、即ち、通常、ホィールローダのショベルあるいはフォークリフトのフォーク、に作用する荷重（負荷）が所定の負荷しきい値を超過するか超過して作動されるときに、走行クラッチが自動的に解除されて常用ブレーキが自動的に係合される。さらに、作業装置（ショベルあるいは昇降フォーク）における圧力センサ、パワーセンサ、レベルセンサまたは高さセンサが、走行クラッチが係合された走行駆動運転中における作業装置の利用可能な液圧がその時にかかっている荷重（負荷）を片づけるためには十分でないということを、車両に一体に組み込まれた制御装置に信号で伝えたとき、走行クラッチが解除されて常用ブレーキが係合される。

制御装置に対する信号としては、作業装置の液圧ポンプの制御回路における圧力上昇も利用され得る。

本発明に基づく方法の他の実施態様においては、走行速度が零あるいはほぼ零であるときだけ、走行クラッチが解除され、常用ブレーキが完全に係合される。このようにして、（例えば多量の砂利を掘削する際）車両の瞬間負荷が車両を突然停止させるということが、防止される。常用ブレーキの代わりに、あるいはそれに加えて、車両のパーキングブレーキが作動される。

さらに、この関係において、車両の走行速度が、車輪の駆動車軸および又は変速機入力軸あるいは変速機出力軸における適当なセンサによって、制御装置に伝えられる、という時に意味がある。

本発明の他の観点に基づいて、走行クラッチの解除中あるいは解除後、制御装置によって、好適にはエンジン制御装置に、あるいは、駆動エンジンの出力調整装置に直接、出力を変更するための信号が伝達され得る。その信号は、通常、エンジンの出力発生の減少および、場合によっては、ひき続いてのその増大を引き起こす。これによって、走行クラッチの解除によって自由になった動力が車両の作業装置（ショベル）に衝撃的でなく用意される、ということが達成される。

さらに、作業装置の作業運転の終了時、あらたな走行駆動運転を可能にするために、走行クラッチが再び係合され、常用ブレーキおよび又はパーキングブレーキが解除される。走行クラッチの係合時あるいは係合後、および、常用ブレーキおよび又はパーキングブレーキの解除時あるいは解除後、制御装置は、さらに、駆動エンジンの出力発生を減少するための信号を、好適にはエンジン制御装置に、発信する。

上述した制御方法を実施するために、制御装置が設けられる。この制御装置は、センサ配線および制御配線を介して、作業装置に作用する圧力ないしパワーおよび又は積込みレベルおよび又は液圧ポンプの制御圧力を検出するためのセンサと、走行速度を検出するための少なくとも１つのセンサと、作業装置、常用ブレーキおよび又はパーキングブレーキ、および、走行クラッチの作動装置に対する作動手段の液圧供給管における制御弁と、にそれぞれ接続されている。この制御装置は、好適には、信号配線を介して、信号技術的に、エンジン制御装置に、あるいは、駆動エンジンの出力調整装置に直接、接続されている。

以下、添付の図に示した実施例に基づいて、本発明が詳細に説明される。
作業車両１は、ホィールローダの概略図から理解できるように、その下方に、ここでは図示されていない車台を有する。この車台に、駆動エンジン２が一体に組み込まれている。エンジン２の駆動軸は、走行クラッチ３の入力側を駆動する。発進クラッチ３は、作動装置３２によって、係合および解除され得る。その作動装置３２は、液圧ピストンシリンダ装置として形成され得る。

トルクコンバータ４のタービン即ち出力側は、変速機５の入力軸に結合され、この変速機５から、車両１の駆動車輪８、９に対する駆動車軸６、７が出ている。

車両後部に、もう２つの車輪１１、１２が配置され、これらの車輪（後輪）１１、１２は後車軸１０を介して互いに結合されている。この図では、図示の簡略化のために、後輪１１、１２にしか常用ブレーキ１３、１４は示されていない。常用ブレーキ１３、１４は、ここでは、ドラム式ブレーキとして形成されている。

ホィールローダ１の前端に、ショベル２１が配置されている。このショベル２１は、液圧ピストンシリンダ装置１９、２０によって作動され得る。

駆動エンジン２の後方に、さらに、エンジン２によって駆動軸を介して駆動される液圧ポンプ１５が設けられている。この液圧ポンプ１５から、液圧配管が、ショベル２１における液圧ピストンシリンダ装置１９、２０まで、常用ブレーキ１３、１４まで、および、クラッチ作動装置３２まで延びている。この液圧配管に、電動弁２６、２８、２９、３１が挿入接続されている。これらの弁によって、上述した液圧作動装置が作動される。弁２９及び３１は、制御回路の圧力センサでもあり得る。

これらの弁２６、２８、２９、３１を制御するために、制御装置２２が設けられている。この制御装置２２は、制御配線２５、２７、３０、３６を介して、上述した弁に接続されている。また、車輪駆動軸７および変速機入力軸に、回転数センサ３３、３４が設けられている。これらのセンサ３３、３４は、センサ配線３７、３８を介して、制御装置２２に、駆動軸回転数についてのないしは変速機入力軸回転数についての情報を伝える。それらの情報によって、制御装置２２において、車両の走行速度が計算される。また、変速機出力軸にセンサを配置することもできる。

本発明に基づいて、この作業車両は、ホィールローダのショベル２１に作用する荷重が所定の荷重しきい値、即ち例えば所定の（積込み）重量、を超過するとき、発進クラッチ３が作動装置３２によって解除され、常用ブレーキ１３、１４がロックされる、というように運転される。そのために、圧力センサ、パワーセンサおよび又はレベルセンサ３５が、ショベル２１にその時にかかっている荷重を片づけるためにはその時の液圧が足りないということを信号で伝えるとき、制御装置２２が、液圧弁２６、２８に相応した制御指令を与える。これによって、トルクコンバータ４のタービン回転数が、ほぼ停止状態から高められ、従って、トルクコンバータの吸収動力が低下する。

いま、この車両の特に快適な作業性を実現するために、この実施例において、負荷状態の変化に基づいて増大ないし減少する液圧作動圧力を発生するための増大ないし減少するエンジントルクが必要であるか意味があるとき、制御装置２２は、制御配線２４を介して、エンジン出力の変化のための信号を、駆動エンジン２の出力調整装置に直接与えるか、あるいは、エンジン制御装置２３を介して出力調整装置に与える。特に、発進クラッチ３の解除時、エンジン出力が例えば衝撃的に利用されることを防止するために、発進クラッチの解除および常用ブレーキの係合と共に、エンジン出力を低下させることが重要である。これは、ショベル２１における圧力センサ、パワーセンサおよび又はレベル高さセンサ３５で検出された荷重に依存して、目的に合わせて行われる。

同じことは、発進クラッチの後での係合時にもあてはまる。ここでも、高いエンジン出力から出発して、ショベルに対する大きな作業圧力を発生するために、まず、エンジンの駆動動力は低下させねばならず、この駆動動力は、発進クラッチの係合後に、場合によっては再び増大する。

ショベル２１に大きな荷重がかかっている場合、車両１の停止状態または少なくとも低速走行時にのみ、発進クラッチ３の解除および常用ブレーキ１３、１４の係合が発生されるようにするために、前述の回転数センサ３３、３４を介して、車両１の走行速度が検出される。

前述した制御機能、および、場合によっては調整機能は、また、車両に存在する制御装置および調整装置に記憶され、そこで実施される。そのために、例えば、変速機制御装置あるいはエンジン制御装置が適用される。

本発明に基づく車両の制御系の概略図。

Claims (11)

1. 駆動エンジン（２）と、
   走行クラッチ（３）と、
   車輪（１１、１２）に作用する常用ブレーキ（１３、１４）と、
   作業装置（２１）と、
   前記走行クラッチ（３）、前記常用ブレーキ（１３、１４）および前記作業装置（２１）における各操作部に液圧配管を介して圧力媒体を供給する液圧ポンプ（１５）と、
   を備えた作業車両（１）
   の機能を制御する方法であって、
   前記車両の前記作業装置（２１）にかかる負荷が所定の負荷しきい値を超過するか、超過して作動されるとき、前記走行クラッチ（３）が自動的に解除され、前記常用ブレーキ（１３、１４）が自動的に係合される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記作業装置（２１）における圧力の、および又は、パワーのセンサ（３５）が、走行運転中に作業装置（２１）にとって利用可能な液圧がその時かかっている荷重を片づけるのに十分でない、ということを制御装置（２２）に信号伝達するとき、前記走行クラッチ（３）が解除され、前記常用ブレーキ（１３、１４）が係合される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 走行速度が零あるいはほぼ零であるとき、前記走行クラッチ（３）が解除され、前記常用ブレーキ（１３、１４）が作動される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記車両の走行速度は、車輪（８、９）の駆動車軸あるいは従動車軸（６、７）および又は変速機入力軸におけるセンサ（３３、３４）によって、制御装置（２２）に信号伝達される
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記常用ブレーキ（１３、１４）の代わりに、あるいはそれに加えて、車両のパーキングブレーキが作動される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記走行クラッチ（３）の解除中あるいは解除後、制御装置（２２）は、エンジン制御装置（２３）に、あるいは、駆動エンジン（２）の出力調整装置に直接、出力を変更するための信号を伝達する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. エンジン制御装置（２３）への信号は、エンジン（２）の出力発生の低減を引き起こすことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 作業装置（２１）の作業運転の終了時、前記走行クラッチが再び係合され、常用ブレーキ（１３、１４）および又はパーキングブレーキが解除される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記走行クラッチ（３）の係合時あるいは係合後、および、常用ブレーキ（１３、１４）および又はパーキングブレーキの解除時あるいは解除後、制御装置（２２）は、駆動エンジン（２）の出力発生の変化のための信号を、エンジン制御装置（２３）に発信する
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 駆動エンジン（２）と、
    走行クラッチ（３）と、
    車輪（１１、１２）に作用する常用ブレーキ（１３、１４）と、
    作業装置（２１）と、
    前記走行クラッチ（３）、前記常用ブレーキ（１３、１４）および前記作業装置（２１）における各操作部に液圧配管を介して圧力媒体を供給する液圧ポンプ（１５）と、
    を備えた作業車両（１）
    の機能を制御する装置であって、
    前記車両の前記作業装置（２１）にかかる負荷が所定の負荷しきい値を超過するか、超過して作動されるとき、前記走行クラッチ（３）が自動的に解除され、前記常用ブレーキ（１３、１４）が自動的に係合される
    ことを特徴とする装置。
11. 前記制御装置（２２）は、制御配線（２４）によって、駆動エンジン（２）の出力調整装置に、エンジン制御装置（２３）を介してあるいは直接に、接続されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。

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