JP4216200B2

JP4216200B2 - 油圧駆動車両の走行制御装置、油圧駆動車両、およびホイール式油圧ショベル

Info

Publication number: JP4216200B2
Application number: JP2003588111A
Authority: JP
Inventors: 英毅原本; 英敏佐竹; 至洋立野; 和弘一村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: EP1500850A1; US7698891B2; CN100383434C; WO2003091606A1; US20050161090A1; EP1500850B1; EP1500850A4; ATE512327T1; US20070289639A1; CN1650123A; JPWO2003091606A1

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、ホイール式油圧ショベルなどの油圧駆動車両の走行制御装置、油圧駆動車両、およびホイール式油圧ショベルに関する。
【０００２】
背景技術
ホイール式油圧ショベルのように、原動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油の流量と方向を制御弁で制御し、その制御された圧油で走行用可変容量型油圧モータを駆動して走行する油圧駆動車両が知られている。この種の車両では、アクセルペダルを踏み込むことにより制御弁を切り換えるとともに、走行モータの負荷圧力が大きくなると走行モータの押除け容積を大きくしてモータ速度を制御する。このような油圧駆動車両の走行制御装置は、例えば特開平８−２７０７８８号公報に開示されている。
【０００３】
上記公報記載の装置は次のように構成される。走行用制御弁の操作状態を検出するとともに、高速および低速に切り換え可能な走行用トランスミッションの切り換え位置を検出する。そして、制御弁が中立にあり、かつ、トランスミッションが高速位置にあることが検出されると走行モータの押除け容積を最大押除け容積まで増加させる。これによりアクセルペダルを踏まずに制御弁中立で車両を降坂走行する場合、モータ押除け容積が最大値まで増加し、大きな制動力を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、上記公報記載の装置では、ペダルを踏み込んだ状態で降坂走行を行うと走行モータの押除け容積は小さいままであり、十分な制動力を得ることができない。その結果、走行モータが過剰に回転するおそれがある。
【０００５】
発明の開示
本発明は、走行用制御弁の位置に拘わらず走行モータの過回転を防止することができる油圧走行車両の走行制御装置、油圧駆動車両、およびホイール式油圧ショベルを提供するものである。
【０００６】
本発明よる油圧走行車両の走行制御装置は、原動機により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行モータと、この走行モータの走行圧力の減少により走行モータの押除け容積（容量）を小さくし、走行圧力の増加により押除け容積（容量）を大きくするように制御するモータ容量制御手段と、油圧ポンプから走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、この走行用制御弁を操作し、油圧ポンプから吐出される圧油に基づき走行用制御弁から走行モータに至る管路内に負荷に応じて降坂走行時には減少するような走行圧力を発生させる操作手段と、走行モータと走行用制御弁との間に介装され、走行用制御弁から走行モータに至る管路内の走行圧力の増加により、走行モータから走行用制御弁に至る戻り側管路を開く開位置側に切り換わり、走行圧力の減少により戻り側の管路を閉じる閉位置側に切り換わるカウンタバランス弁と、走行モータの回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により走行モータの許容する限界回転数以下の所定の上限回転数以上の回転数が検出されると、操作手段の操作によって発生した走行圧力が降坂走行により減少することによる走行モータの押除け容積（容量）を小さくするモータ容量制御手段の制御に拘わらず、走行モータの押除け容積（容量）を最大容積よりも小さい所定値まで増加させる走行モータを減速させるモータ過回転防止手段とを備える。
これにより走行モータの回転数が上限回転数以上のとき、走行モータが減速され、走行モータの過回転を防止することができる。
また、本発明のよる油圧駆動車両の走行制御装置は、原動機により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行モータと、この走行モータの走行圧力の減少により走行モータの押除け容積（容量）を小さくし、走行圧力の増加により押除け容積（容量）を大きくするように走行圧力に応じて走行モータの押除け容積（容量）を制御するモータ容量制御手段と、油圧ポンプから走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、この走行用制御弁を操作し、油圧ポンプから吐出される圧油に基づき走行用制御弁から走行モータに至る管路内に負荷に応じて降坂走行時には減少するような走行圧力を発生させる操作手段と、走行モータと走行用制御弁との間に介装され、走行用制御弁から走行モータに至る管路内の走行圧力の増加により、走行モータから走行用制御弁に至る戻り側管路を開く開位置側に切り換わり、走行圧力の減少により戻り側の管路を閉じる閉位置側に切り換わるカウンタバランス弁と、走行モータの回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により所定の上限回転数以上の回転数が検出されると、操作手段の操作によって発生した走行圧力が降坂走行により減少することによる走行モータの押除け容積（容量）を小さくするモータ容量制御手段の制御に拘わらず、走行モータの容量を増加させるモータ過回転防止手段とを備え、走行モータの回転数が上限回転数より少なくとも低い所定の下限回転数以下になると走行モータの容量を増加させる制御を中止し、走行モータの容量を、モータ容量制御手段により走行圧力に応じて制御する。
走行モータの容量を漸増させることが好ましく、また、走行モータの容量が走行モータの最大容量の４０％から７０％となるように走行モータの容量を増加させることが好ましい。
以上の走行制御装置は、油圧駆動車両、とくにホイール式油圧ショベルに搭載するとその利点は大きい。
【０００７】
発明を実施するための最良の形態
−第１の実施の形態−
以下、図１〜図５を参照して本発明による走行制御装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体８１と、下部走行体８１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体８２とを有する。上部旋回体８２には運転室８３と作業用フロントアタッチメント８４が設けられている。フロントアタッチメント８４は上部旋回体８２の本体に回動可能に連結されたブーム８４ａと、ブーム８４ａに回動可能に連結されたアーム８４ｂと、アーム８４ｂに回動可能に連結されたバケット８４ｃからなる。ブーム８４ａはブームシリンダ８４ｄにより昇降され、アーム８４ｂはアームシリンダ８４ｅにより昇降され、バケット８４ｃはバケットシリンダ８４ｆによりクラウドとダンプ操作が行われる。下部走行体８１には、走行用油圧モータ８５、トランスミッション８６およびプロペラシャフト８７が設けられ、プロペラシャフト８７により前タイヤ８８Ｆおよび後タイヤ８８Ｒが駆動される。９０はフェンダーカバーである。
【０００８】
本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路を図２に示す。この油圧回路はエンジンにより駆動される油圧ポンプ１０と、後述するパイロット油圧回路２０で操作され、油圧ポンプ１０の吐出油の流量と方向を制御する走行用制御弁１１と、走行用制御弁１１で制御された圧油で駆動される走行用可変容量形油圧モータ１２（図１の８５）と、走行用制御弁１１と油圧モータ１２の間に介装されたカウンタバランス弁１３と、油圧モータ１２の押除け容積を調整するレギュレータ１４と、制御弁１１と油圧モータ１２を接続するメイン管路Ｌ１Ａ,Ｌ１Ｂの最高圧力を規制するクロスオーバーロードリリーフ弁１５,１６とを備える。
【０００９】
レギュレータ１４は、ピストン１４１とサーボ弁１４２とを備えている。ピストン１４１のロッド室１４１ａは、管路Ｌ１１を介してメイン管路Ｌ１ＡとＬ１Ｂの高圧油を選択するシャトル弁１８に接続されている。ピストン１４１のボトム室１４１ｂは、管路Ｌ１２を介してサーボ弁１４２に接続されている。サーボ弁１４２は管路Ｌ１１またはＬ２０からのパイロット圧によって切り換わる。サーボ弁１４２がＰ２位置に切り換わると、ボトム室１４１ｂは管路ＬＤを介して油圧モータ１２のドレン回路に連通し、サーボ弁１４２がＰ１位置に切り換わると、ボトム室１４１ｂは管路Ｌ１１を介してシャトル弁１８に連通する。
【００１０】
本実施の形態の走行制御装置はその特徴的構成として、トランスミッション８６に装着され油圧モータ１２の回転数を検出する回転数センサ９５と、回転数センサ９５の信号を取り出す検出ラインＬ９０と、検出ラインＬ９０からの信号に基づいて後述するような処理を実行するコントローラ３２と、コントローラ３２からの信号によって駆動する電磁比例弁１７とを有している。コントローラ３２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどからなる。
【００１１】
電磁比例弁１７のソレノイドにコントローラ３２からの出力電圧が印加されると、電磁比例弁１７はその出力電圧に応じてＰ１位置側に切り換えられる。これにより管路Ｌ２０とパイロット油圧ポンプ２１に接続された管路Ｌ３０とが連通し、コントローラ３２からの出力電圧Ｖに応じた圧力の圧油が管路Ｌ２０内に導かれる。コントローラ３２からの出力電圧が停止（Ｖ＝０）すると電磁比例弁１７はＰ２位置に切り換えられる。これにより管路Ｌ２０,Ｌ３０間の連通が阻止される。このとき、管路Ｌ２０はタンク圧となる。
【００１２】
パイロット油圧回路２０は、パイロット油圧ポンプ２１と、アクセルペダル２２ａで操作される走行用パイロット弁２２と、図示しない前後進切換スイッチの操作により前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる前後進切換弁２３とを備えている。制御弁１１はパイロット油圧回路２０からのパイロット圧力によってその切換方向とストローク量が制御される。
【００１３】
油圧ポンプ１０から吐出される圧油は、制御弁１１によりその方向および流量が制御され、カウンタバランス弁１３を経て油圧モータ１２に供給される。これにより油圧モータ１２が回転する。油圧モータ１２の回転はトランスミッション８６に伝達されて所定のギヤ比で減速された後、プロペラシャフト８７を介してタイヤ８８Ｆ,８８Ｒに伝達される。これにより油圧ショベルが走行する。
【００１４】
図２は前後進切換弁２３が中立（Ｎ位置）、パイロット弁２２が操作されていない状態を示している。この状態では制御弁１１にパイロット圧が作用せず、制御弁１１は中立位置にある。したがって、油圧ポンプ１０からの圧油は油圧モータ１２に供給されず、車両は停止している。
【００１５】
図２の油圧回路は以下のように動作する。
前後進切換弁２３を前進（Ｆ位置）または後進（Ｒ位置）に切り換え、アクセルペダル２２ａを踏み込み操作すると、パイロット弁２２から出力されるパイロット圧油が制御弁１１のパイロットポートに達し、制御弁１１がパイロット圧に応じたストローク量でＦ位置側またはＲ位置側に切り換わる。これにより油圧モータ１２が駆動され、車両が走行する。
【００１６】
車両走行開始時には、制御弁１１とカウンタバランス弁１３との間の管路Ｌ１ＡまたはＬ１Ｂに負荷に応じた走行圧力が発生する。この圧力はトルク制御圧力としてシャトル弁１８から管路Ｌ１１を介してレギュレータ１４に導かれる。これによりサーボ弁１４２がＰ１位置側に切り換わる。このサーボ弁１４２の切換わりによりピストン１４１のロッド室１４１ａとボトム室１４１ｂが連通し、その双方にトルク制御圧力が導かれる。その結果、ボトム室１４１ｂの受圧面積はロッド室１４１ａの受圧面積よりも大きいので、ピストンは伸長し、油圧モータ１２の押除け容積ｑは大きくなる。なお、走行圧力が最大のとき、サーボ弁１４２はＰ１位置側に最大に切り換わり、油圧モータ１２は最大押除け容積ｑmaxとなる。
【００１７】
車両の定速走行により走行圧力が減少すると、レギュレータ１４に作用するトルク制御圧が低下し、サーボ弁１４２がばね１４２ｃによりＰ２位置側に切り換わる。この切換によりボトム室１４１ｂが管路ＬＤを介してドレン回路に連通され、ピストンは縮退する。これにより油圧モータ１２の押除け容積ｑは小さくなる。
【００１８】
以上は例えば平地走行時の動作である。平地走行においては、油圧モータ１２の回転数はその許容値である限界回転数ＮLim以下に抑えられ、電磁比例弁１７は後述するようにＰ２位置に切り換えられる。したがって、管路Ｌ２０内のパイロット圧はタンク圧となり、レギュレータ１４にはシャトル弁１８からのトルク制御圧のみが作用し、油圧モータ１２の押除け容積ｑは走行圧力の大きさに応じて最小容積ｑminから最大容積ｑmaxの範囲で制御される。
【００１９】
一方、降坂走行する場合、重力によって車両が加速されるため、管路Ｌ１Ａ,Ｌ１Ｂの走行圧力が減少し、レギュレータ１４のサーボ弁１４２はばね１４２ｃによりＰ２位置側に切り換わる。これによりモータ押除け容積ｑが小さくなって車両に作用する制動力が減少し、モータ回転数Ｎは限界回転数ＮLimを超えるおそれがある。これを防止するため、本実施の形態ではコントローラ３２内で以下のような処理を実行し、モータ容量制御を行う。
【００２０】
図３は、第１の実施の形態に係わるコントローラ３２内で実行される処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で、モータ容量制御中か否かをフラグによって判定する。フラグ＝０のとき、モータ容量制御中ではないと判定されてステップＳ２に進み、回転数センサ９５により検出されたモータ回転数Ｎが予め設定された最高回転数Ｎmax以上か否かを判定する。ここで、最高回転数Ｎmaxは、車両が最高速度で平地走行する際のモータ回転数Ｎstd以上かつモータ自身の限界回転数ＮLim未満、例えばＮmax＝Ｎstdに設定される。ステップＳ２でＮ≧Ｎmaxと判定されるとステップＳ３に進み、Ｎ＜Ｎmaxと判定されるとステップＳ７に進む。ステップＳ３ではフラグ＝１をセットしてモータ容量制御を開始する。
【００２１】
次いで、ステップＳ４に進み、電磁比例弁１７への出力電圧Ｖが最大出力電圧Ｖmaxか否かを判定する。ステップＳ４が否定されるとステップＳ５に進み、ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５をパスして始めに戻る。ステップＳ５では電磁比例弁１７への出力電圧Ｖを微少量ΔＶだけ増加させる。ここで、ΔＶは時間の関数であり、時間の増加に伴い徐々に小さくなるように設定されている。これにより図４（ａ）に示すように出力電圧Ｖは最大出力電圧Ｖmaxまで徐々に増加するとともに、その増加率は徐々に小さくなる。
【００２２】
一方、ステップＳ１でフラグ＝１、すなわちモータ容量制御中と判定されるとステップＳ６に進み、回転数センサ９５により検出されたモータ回転数Ｎが予め設定された最小回転数Ｎmin以下か否かを判定する。ここで、最小回転数Ｎminは、車両が最高速度で平地走行する際のモータ回転数Ｎstd以下かつ最高回転数Ｎmax未満（例えばＮmin＝0.9×Ｎmax）に設定される。ステップＳ６でＮ≦Ｎminと判定されるとステップＳ７に進み、Ｎ＞Ｎminと判定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ７では電磁比例弁１７への出力電圧Ｖを０とし、次いでステップＳ８でフラグ＝０をセットしてモータ容量制御を中止する。
【００２３】
以上のように構成された第１の実施の形態に係わる走行制御装置の動作をより具体的に説明する。
一般的な平地走行ではモータ回転数Ｎは最高回転数Ｎmax以下である。したがって、前述した処理（ステップＳ７）により電磁比例弁１７はＰ２位置に切り換わり、油圧モータ１２の押除け容積ｑは走行圧力のみによって制御される。すなわち、この場合には本発明によるモータ過回転抑制のためのモータ容量制御は行われない。
【００２４】
降坂走行時は走行圧が低く、モータ押除け容積ｑは例えば最小容積ｑminとなってモータ回転数Ｎが上昇する。そして、モータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxに達すると、過回転抑制のためのモータ容量制御が開始され、前述した処理（ステップＳ５）によって電磁比例弁１７への出力電圧Ｖは最小容積ｑminから徐々に増加する。これによって、管路Ｌ２０内の圧力（トルク制御圧）が増加してサーボ弁１４２がＰ１位置に切り換えられ、図４（ｂ）に示すようにモータ押除け容積ｑが徐々に増加する。
【００２５】
出力電圧Ｖが最大出力電圧Ｖmaxに達すると管路Ｌ２０内の圧力は最大となって、押除け容積ｑは所定値ｑaまで上昇する。これにより油圧モータ１２の油圧ブレーキ力が増加し、油圧モータ１２の過回転が防止される。この場合、所定値ｑaは管路Ｌ２０内の最大圧力によって決定されるが、所定値ｑaが最大容積ｑmaxよりも小さな値、好ましくは最大容積ｑmaxの４０〜７０％となるように、管路Ｌ２０内の最大圧力が調整される。したがって、モータ押除け容積ｑを最大容積ｑmaxまで上昇させる場合に比べて押除け容積ｑの変化量が小さく、また、押除け容積ｑは徐々に増加するため、減速度の急激な変化が抑えられ、乗り心地が改善する。
【００２６】
モータ容量制御によりモータ回転数Ｎが最小回転数Ｎmin以下になると、前述した処理（ステップＳ７）によって電磁比例弁１７への出力電圧Ｖを０とする。これにより管路Ｌ２０内がタンク圧となり、管路Ｌ２０内の圧油によるモータ押除け容積ｑの増加を解除し、モータ容量制御を中止する。以降、油圧モータ１２の押除け容積ｑは走行圧力に応じて制御される。その結果、油圧モータ１２の油圧ブレーキ力を低減させ、適切な速度で車両を走行させることができる。その後、モータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxになると同様な動作を繰り返す。
【００２７】
図５は、降坂走行時のモータ回転数Ｎとモータ押除け容積ｑ、および油圧モータ１２の油圧ブレーキ力を示す図である。なお、図中、実線はモータ容量制御を行う場合の特性を、点線はモータ容量制御を行わない場合の特性をそれぞれ示す。本実施の形態では、時間ｔ1でモータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxに達するとモータ容量制御が開始され、図示実線のようにモータ押除け容積ｑが所定値ｑａまで増加する。これによりモータ回転数Ｎが減少するとともに、ブレーキ力が増加し、車両が減速する。時間ｔ2でモータ回転数Ｎが最小回転数Ｎminまで減少するとモータ容量制御が中止され、モータ押除け容積ｑが減少する。これによりモータ回転数Ｎが増加し、車両に急ブレーキが作用することを防止できる。
【００２８】
これに対してモータ容量制御が行われない場合には、図示点線に示すようにモータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxに達してもモータ押除け容積ｑは小さいままである。その結果、必要な制動力が得られず走行速度が増加するだけでなく、モータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxを超えて上昇するおそれがある。
【００２９】
このように第１の実施の形態によると、油圧モータ１２の回転数Ｎが最大回転数Ｎmax以上のときにモータ押除け容積ｑを大きくするようなモータ容量制御を行うようにしたので、油圧モータ１２に作用するブレーキ力が増加し、制御弁１１の位置に拘わらずモータ１２の過回転を防止することができる。モータ回転数Ｎが最小回転数Ｎmin以下まで減少すると過回転防止のモータ容量制御を中止するようにしたので、車両の必要以上の減速を防止することができる。モータ容量制御によりモータ押除け容積ｑを、最小容積ｑminから最大容積ｑmaxよりも小さな所定値ｑaまで漸増させるようにしたので、押除け容積ｑの変化に伴うショックを小さくすることができる。また、モータ容量制御によってモータ押除け容積ｑを増加させ、油圧ブレーキを作動させるので、ブレーキ装置を新規に追加する必要がなく、低コストを実現できる。
【００３０】
−第１の参考例−
図６〜図８を参照して本発明による走行制御装置の第１の参考例について説明する。
第１の実施の形態では、油圧モータ１２の容量制御により油圧ブレーキ力を増加させ、モータ過回転を防止するようにしたが、第１の参考例では、リリーフ弁１５，１６のリリーフ圧を制御してモータ過回転を防止する。
【００３１】
図６は、第１の参考例に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。
【００３２】
図６に示すように、リリーフ弁１５，１６は可変リリーフ弁であり、そのリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16はそれぞれ油室１５ａ，１６ａに作用する油圧力に応じて変化する。各油室１５ａ，１６ａは管路Ｌ２０を介して電磁切換弁１７に接続され、電磁切換弁１７の切換により油室１５ａ，１６ａ内の圧力、すなわちリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が制御される。この場合、コントローラ３２からの出力電圧Ｖにより電磁切換弁１７がＰ１位置側に切り換えられると、その切り換えに応じてリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が増加し、Ｐ２位置に切り換えられるとリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16は最小リリーフ圧Ｐminとなる。ここで、リリーフ圧Ｐ15，Ｐ16はモータ１２の油圧ブレーキ力を規定するものであり、リリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が小さいと油圧ブレーキ力も小さくなる。なお、最小リリーフ圧Ｐminは、少なくとも油圧ポンプ１０の下流に設けたリリーフ弁１９のリリーフ圧よりも大きな値に設定されている。
【００３３】
コントローラ３２における処理は、基本的には図３に示したものと同様である。すなわち、モータ回転数Ｎが最高回転数Ｎmax以上になると、コントローラ３２の出力電圧Ｖは図７（ａ）に示すように最大出力電圧Ｖmaxまで徐々に増加する（ステップＳ４,ステップＳ５）。これにより図７（ｂ）に示すようにリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16は最小リリーフ圧Ｐminから所定値Ｐaまで徐々に増加する。ここで、所定値Ｐａは、油圧部品の耐圧性等を考慮し、例えば最小リリーフ圧Ｐminよりも１０％〜３０％程度大きな値に設定される。
【００３４】
降板走行時における動作特性の一例を図８に示す。図中、実線はリリーフ圧制御を行う場合の特性を、点線はリリーフ圧制御を行わない場合の特性をそれぞれ示す。モータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmax未満のときは電磁切換弁１７はＰ２位置に切り換えられ、リリーフ弁１５,１６のリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16は最小リリーフ圧Ｐminとなる。
【００３５】
時間ｔ１でモータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmaxに達すると電磁切換弁１７はＰ１位置側に切り換えられ、図示実線のようにリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が増加する。降板走行時には車両は重力により加速され、モータ１２のポンプ作用により吐出側管路Ｌ１ＡまたはＬ１Ｂの圧力が増加する。このとき管路Ｌ１Ａ,Ｌ１Ｂ内の圧力はリリーフ弁１５,１６により制限され、リリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が高いほどモータ１２の吐出側圧力、すなわちモータ１２の回転に対する抵抗力が大きくなる。その結果、図示実線のように油圧ブレーキ力が増加し、車両が減速する。時間ｔ2でモータ回転数Ｎが最小回転数Ｎminまで減少すると、リリーフ圧Ｐ15，Ｐ16が最小リリーフ圧Ｐminまで低下し、それに伴い油圧ブレーキ力が減少する。これにより低速時に過大なブレーキが作用して車両が急停止することを防止することができる。
【００３６】
このように第１の参考例では、油圧モータ１２の回転数Ｎが最大回転数Ｎmax以上のときにリリーフ弁１５，１６のリリーフ圧Ｐ15，Ｐ16を大きくするようにしたので、モータ１２に作用する油圧ブレーキ力が増加し、モータ１２の過回転を防止することができる。なお、第１の参考例では、油圧モータ１２の容量制御を行わないので、油圧モータ１２を必ずしも可変容量形とする必要はなく、固定容量形としてもよい。
【００３７】
−第２の実施の形態−
図９〜図１２を参照して本発明による走行制御装置の第２の実施の形態について説明する。
図１に示したホイール式油圧ショベルは、作業内容に応じてフロントアタッチメント８４が変更可能である。フロントアタッチメント８４を変更すると車両重量が変化するため、降板走行時の車両の慣性力も変化し、モータ過回転に与える影響が異なる。この点を考慮したのが第２の実施の形態である。
【００３８】
すなわち、第１の実施の形態では、モータ容量制御によりモータ押除け容積ｑを最小容積ｑminから所定値ｑａまで所定量だけ増加するようにしたが、第２の実施の形態では、フロントアタッチメント８４に応じてモータ押除け容積ｑの増加量を変更する。
【００３９】
図９は、第２の実施の形態に係わる走行用油圧回路図である。なお、図２と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。図９に示すように、コントローラ３２にはアタッチメント選択用のダイヤル３３が接続されている。ダイヤル３３はフロントアタッチメント８４の種類（例えば破砕機やバケット等）に応じて切換操作される。ここでは説明の便宜上、装着されるフロントアタッチメント８４の重量に応じて小、中、大の３段階に切換操作されるものとする。このダイヤル３３と回転数センサ９５からの信号に基づき、コントローラ３２は以下のような処理を実行する。
【００４０】
図１０は、第２の実施の形態に係わるコントローラ３２内で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。ステップＳ２でモータ回転数Ｎを最大回転数Ｎmax以上と判定し、ステップＳ３でフラグ＝１をセットするとステップＳ１０に進み、ダイヤル３３の切換位置を判定する。ダイヤル位置が小、すなわちアタッチメント重量が軽いと判定されるとステップＳ１１に進み、ダイヤル位置が中、すなわちアタッチメント重量が中ぐらいと判定されるとステップＳ１２に進み、ダイヤル位置が大、すなわちアタッチメント重量が重いと判定されるとステップＳ１３に進む。
【００４１】
ステップＳ１１〜ステップＳ１３では、それぞれ電磁比例弁１７への出力電圧Ｖが所定の出力電圧Ｖ1max〜Ｖ3maxか否かを判定する。なお、Ｖ1max＜Ｖ2max＜Ｖ3maxに設定されている。ステップＳ１１〜ステップＳ１３が肯定されると始めに戻る。ステップＳ１１が否定されるとステップＳ１４に進み、電磁比例弁１７への出力電圧Ｖを微少量ΔＶ1だけ増加させる。ステップＳ１２が否定されるとステップＳ１５に進み、出力電圧Ｖを微少量ΔＶ2だけ増加させる。ステップＳ１３が否定されるとステップＳ１６に進み、出力電圧Ｖを微少量ΔＶ3だけ増加させる。ここで、ΔＶ1〜ΔＶ3はそれぞれ時間の関数であり、時間の増加に伴い徐々に小さくなるように設定されるとともに、ΔＶ1＜ΔＶ2＜ΔＶ3に設定されている。これにより、図１１（ａ）に示すように出力電圧Ｖが徐々に増加し、モータ容量制御開始から所定時間Δｔ後に出力電圧Ｖはそれぞれ所定値Ｖ1max,Ｖ2max,Ｖ3maxとなる。その結果、図１１（ｂ）に示すようにモータ押除け容積ｑが徐々に増加し、モータ容量制御開始から所定時間Δｔ後にモータ押除け容積ｑはそれぞれ所定値ｑa1,ｑa2,ｑa3となる。
【００４２】
第２の実施の形態の動作をより具体的に説明する。
第２の実施の形態では、まず、車両に装着されたフロントアタッチメント８４の種類に応じて作業員がダイヤル３３を切換操作する。例えば軽いフロントアタッチメント８４を装着した場合はダイヤル位置を小に切り換え、重いフロントアタッチメント８４を装着した場合はダイヤル位置を大に切り換える。ダイヤル位置が小または大に切り換えられているとき、車両の降板走行によりモータ回転数Ｎが最大回転数Ｎmax以上になると、前述した処理（ステップＳ１１,ステップＳ１４またはステップＳ１３,ステップＳ１６）によってモータ押除け容積ｑが徐々に増加し、所定時間Δｔ後に所定値Ｖ1maxまたはＶ3maxとなる。これにより油圧モータ１２に作用するブレーキ力が増加し、モータ過回転が防止される。
【００４３】
この場合、車両重量が重いほど押除け容積ｑの増加量を大きくするので（ｑa3＞ｑa1）、慣性力に応じた適切なブレーキ力を付加することができる。すなわち慣性力が小さいときはブレーキ力が小さくなり、ブレーキが効きすぎて乗り心地が悪化することを防止することができる。また、慣性力が大きいときはブレーキ力が大きくなり、油圧モータ１２の過回転を確実に防止することができる。
【００４４】
このように第２の実施の形態では、車両に装着されるフロントアタッチメント８４の種類に応じてモータ押除け容積ｑの増加量を変更するようにしたので、慣性力が大きいほどブレーキ力が増加し、ブレーキを効かせすぎることなくモータ１２の過回転を確実に防止することができる。また、フロントアタッチメント８４の重量が重いほどモータ押除け容積ｑの増加率を大きくしたので、モータ容量制御開始から所定時間Δｔ後にモータ押除け容積ｑの増加が停止する。
【００４５】
なお、コントローラ３２の出力電圧Ｖの特性は図１１（ａ）に示したものに限らない。例えば、所定時間Δｔ後に出力電圧Ｖを所定値Ｖ1max,Ｖ2max,Ｖ3maxとするのではなく、図１２（ａ）に示すようにフロントアタッチメント８４の重量が重いほど出力電圧Ｖが早期に所定値Ｖ1max,Ｖ2max,Ｖ3maxとなるように、すなわちΔｔ1＞Δｔ2＞Δｔ3としてもよい。また、図１２（ｂ）に示すように出力電圧Ｖの増加率のみ変更し、出力電圧Ｖを所定値Ｖmaxまで増加するようにしてもい。さらに増加率を一定とした状態で（ΔＶ1＝ΔＶ2＝ΔＶ3）、出力電圧Ｖを所定値Ｖ1max,Ｖ2max,Ｖ3maxまで増加させてもよい。出力電圧Ｖの増加パターンは上述したものに限らず、例えばステップ状に出力電圧Ｖを増加させてもよい。ステップＳ２のモータ容量制御開始時のモータ回転数Ｎmax、およびステップＳ６のモータ容量制御終了時のモータ回転数Ｎminを車両の慣性力に応じて変更するようにしてもよい。
【００４６】
フロントアタッチメント８４の種類に応じて出力電圧Ｖの特性を変更するようにしたが、車両の慣性力に影響を及ぼす他の部品（例えばアウトリガやブレード）の装着状態に基づいて出力電圧Ｖの特性を変更するようにしてもよい。また、車両の傾斜状態に基づいて特性を変更してもよい。この場合、例えば車両に傾斜センサを設けて車両の傾斜角を検出し、下り傾斜が急なほど出力電圧Ｖが大きくなるような特性をコントローラ３２が選択するようにすればよい。ナビゲーション装置による道路情報等により道路の下り勾配を求め、この下り勾配に基づいて降板走行時の出力電圧Ｖの特性を変更するようにしてもよい。
【００４７】
−第３の実施の形態−
図１３，図１４を参照して本発明による走行制御装置の第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、モータ過回転時にモータ回転数Ｎが目標回転数Ｎaとなるようにモータ回転数Ｎをフィードバック制御する。なお、走行制御装置の油圧回路は図１と同様であり、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４８】
図１３は、第３の実施の形態に係わるコントローラ３２内で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図３と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。ステップＳ２でモータ回転数Ｎを最大回転数Ｎmax以上と判定し、ステップＳ３でフラグ＝１をセットするとステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、後述するようにモータ回転数Ｎと目標回転数Ｎmaxの偏差ΔＮに応じた目標押除け容積ｑAを演算する。次いで、ステップＳ２２でこの目標押除け容積ｑAに応じた出力電圧Ｖを電磁比例弁１７に出力する。これによりモータ押除け容積ｑが目標押除け容積ｑAとなり、モータ回転数Ｎが目標回転数Ｎａに制御される。
【００４９】
図１４は、ステップＳ２１の処理内容を示すブロック図である。減算器５１では、回転数センサ９５により検出されたモータ回転数Ｎから予め設定されたモータ１２の目標回転数Ｎａを減算し、モータ回転数差ΔＮを求める。なお、目標回転数Ｎａは例えば最大回転数Ｎmaxに設定される。関数発生器５２には、図示のようにモータ回転数差ΔＮに比例してモータ押除け容積ｑが大きくなるような特性が予め記憶され、この特性により目標押除け容積ｑAを演算する。なお、モータ回転数差ΔＮが０以下のとき、関数発生器５２はモータ押除け容積ｑ＝ｑminを出力する。
【００５０】
このように第３の実施の形態では、モータ回転数Ｎと目標回転数Ｎａとの偏差ΔＮに応じてモータ押除け容積ｑを制御し、モータ回転数Ｎをフィードバック制御するようにしたので、モータ回転数Ｎを精度よく目標回転数Ｎａに制御することができる。また、関数発生器５２では、モータ回転数差ΔＮが大きいほどモータ押除け容積ｑを大きくするようにしたので、モータ回転数Ｎを速やかに目標回転数Ｎａに近付けることができる。
【００５１】
なお、本発明は、走行モータ１２の過回転時にブレーキを作動させることを特徴とするものであり、上記実施の形態に限らず、種々の形態で実現することができる。上記実施の形態では、モータ押除け容積ｑの増加あるいはリリーフ弁１５，１６のリリーフ圧Ｐ15,Ｐ16の増加により油圧ブレーキ力を増加させるようにしたが、これ以外にモータ過回転防止手段を構成してもよい。例えばサービスブレーキを作動させる、あるいはトランスミッション８６を強制的にローギアに切り換える等によりブレーキ力を増加させてもよい。変速段が３速以上あるときは、高速ギアから中速ギア、中速ギアから低速ギアへシフトさせてもよい。
【００５２】
アクセルペダル２２ａにより走行用制御弁１１を操作するようにしたが、ペダル部材以外により操作手段を構成してもよい。回転数検出手段として回転数センサ９５によりモータ回転数Ｎを直接検出するようにしたが、モータ回転数Ｎと相関関係を有する物理量からモータ回転数Ｎを検出するようにしてもよい。例えば、トランスミッション８６のギヤ比と車速からモータ回転数Ｎを間接的に検出するようにしてもよい。レギュレータ１４によりモータ押除け容積を制御するようにしたが、モータ容量制御以外にブレーキ力を増加させる場合、レギュレータ１４等のモータ容量制御手段は必ずしも必要ではない。
【００５３】
モータ押除け容積ｑを増加させる場合（図５の時間ｔ1）だけでなく、モータ押除け容積ｑを減少させる場合（図５の時間ｔ2）にも押除け容積ｑを徐々に変化させるようにしてもよい。管路Ｌ２０に絞りを設け、この絞りによって管路Ｌ２０内の圧力を漸増させるようにしてもよい。これにより電磁比例弁１７をオンオフ的に切り換えるようにしてもよい。
【００５４】
以上では、ホイール式油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ホイールローダ、トラッククレーン等、油圧モータ１２で走行駆動する他の作業車両にも本発明を適用することができる。また、駆動圧による容量制御を行う油圧モータを使用していれば、油圧ポンプと油圧モータを閉回路接続したいわゆるＨＳＴ（Hydro Static Transmission）油圧回路によっても本発明は実現可能である。
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるホイール式油圧ショベルの外観を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる走行制御装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図４】（ａ）は図３の処理により電磁比例弁に出力される電圧特性の一例を示す図、（ｂ）はそのときのモータ押除け容積の変化を示す図。
【図５】第１の実施の形態に係わる降坂走行時のモータ回転数とモータ押除け容積、およびブレーキ力の各特性を示す図。
【図６】本発明の第１の参考例に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路図。
【図７】（ａ）は図６の電磁比例弁に出力される電圧特性の一例を示す図、（ｂ）はそのときのモータ押除け容積の変化を示す図。
【図８】第１の参考例に係わる降坂走行時のモータ回転数とモータ押除け容積、およびブレーキ力の各特性を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わる走行制御装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図１１】（ａ）は図９の電磁比例弁に出力される電圧特性の一例を示す図、（ｂ）はそのときのモータ押除け容積の変化を示す図。
【図１２】（ａ）,（ｂ）はそれぞれ図１１（ａ）の電圧特性の変形例を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係わる走行制御装置を構成するコントローラでの処理の一例を示すフローチャート。
【図１４】図１３の処理内容の一部を示すブロック図。

Claims

原動機により駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行モータと、
この走行モータの走行圧力の減少により走行モータの押除け容積（容量）を小さくし、走行圧力の増加により押除け容積（容量）を大きくするように制御するモータ容量制御手段と、
前記油圧ポンプから前記走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、
この走行用制御弁を操作し、前記油圧ポンプから吐出される圧油に基づき前記走行用制御弁から前記走行モータに至る管路内に負荷に応じて降坂走行時には減少するような走行圧力を発生させる操作手段と、
前記走行モータと前記走行用制御弁との間に介装され、前記走行用制御弁から前記走行モータに至る管路内の走行圧力の増加により、前記走行モータから前記走行用制御弁に至る戻り側管路を開く開位置側に切り換わり、走行圧力の減少により前記戻り側の管路を閉じる閉位置側に切り換わるカウンタバランス弁と、
前記走行モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により前記走行モータの許容する限界回転数以下の所定の上限回転数以上の回転数が検出されると、前記操作手段の操作によって発生した走行圧力が降坂走行により減少することによる前記走行モータの押除け容積（容量）を小さくする前記モータ容量制御手段の制御に拘わらず、前記走行モータの押除け容積（容量）を最大容積よりも小さい所定値まで増加させるモータ過回転防止手段とを備えることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
原動機により駆動される油圧ポンプと、
この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行モータと、
この走行モータの走行圧力の減少により走行モータの押除け容積（容量）を小さくし、走行圧力の増加により押除け容積（容量）を大きくするように制御するモータ容量制御手段と、
前記油圧ポンプから前記走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、
この走行用制御弁を操作し、前記油圧ポンプから吐出される圧油に基づき前記走行用制御弁から前記走行モータに至る管路内に負荷に応じて降坂走行時には減少するような走行圧力を発生させる操作手段と、
前記走行モータと前記走行用制御弁との間に介装され、前記走行用制御弁から前記走行モータに至る管路内の走行圧力の増加により、前記走行モータから前記走行用制御弁に至る戻り側管路を開く開位置側に切り換わり、走行圧力の減少により前記戻り側の管路を閉じる閉位置側に切り換わるカウンタバランス弁と、
前記走行モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により所定の上限回転数以上の回転数が検出されると、前記操作手段の操作によって発生した走行圧力が降坂走行により減少することによる前記走行モータの押除け容積（容量）を小さくする前記モータ容量制御手段の制御に拘わらず、前記走行モータの容量を増加させるモータ過回転防止手段とを備え、
前記モータ過回転防止手段は、前記走行モータの回転数が前記上限回転数より少なくとも低い所定の下限回転数以下になると前記走行モータの容量を増加させる制御を中止し、前記走行モータの容量は、前記モータ容量制御手段により走行圧力に応じて制御されることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１または２に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記回転数検出手段により前記上限回転数以上の回転数が検出されると、前記モータ過回転防止手段は、前記走行モータの容量を漸増させることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記モータ過回転防止手段は、前記走行モータの容量が前記走行モータの最大容量の４０％から７０％となるように前記走行モータの容量を増加させることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１〜４のいずれか１項記載の走行制御装置を有する油圧駆動車両。
請求項１〜４のいずれか１項記載の走行制御装置を有するホイール式油圧ショベル。