JP4376018B2 - Control device for work vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンによりトランスミッションを駆動し、走行を行うとともに、エンジンにより油圧ポンプを駆動し、作業アクチュエータを作動して所定の作業を行うホイールローダやテレスコピックハンドラー等の作業車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a work vehicle such as a wheel loader or a telescopic handler that drives a transmission by an engine and travels, drives a hydraulic pump by the engine, and operates a work actuator to perform a predetermined work.

この種の作業車両における制御装置の従来技術として特公平8−6613号公報や特許第2968558号公報に記載のものがある。   Japanese Patent Publication No. 8-6613 and Japanese Patent No. 2968558 disclose conventional techniques for control devices in this type of work vehicle.

特公平8−6613号公報に記載の従来技術は、作業時に適合するエンジン出力特性と、走行時に適合するエンジン出力特性の2種類のエンジン出力特性を用意し、作業状態か走行状態かに応じてエンジン出力特性を切り換えて使用しエンジン出力を制御をするものにおいて、走行状態にありトルクコンバータ速度比小(低速)のときはトランスミッショントルクが作業状態でのトルクを超えないように燃料噴射量を制御し、トルクコンバータに加わる過大トルクの発生を防止するものである。   The prior art described in Japanese Examined Patent Publication No. 8-6613 prepares two types of engine output characteristics, an engine output characteristic suitable for working and an engine output characteristic suitable for traveling, depending on whether the working state or the traveling state. When the engine output characteristics are switched and the engine output is controlled, the fuel injection amount is controlled so that the transmission torque does not exceed the torque in the working state when the engine is running and the torque converter speed ratio is low (low speed) Thus, the excessive torque applied to the torque converter is prevented from being generated.

特許第2968558号公報に記載の従来技術は、走行駆動装置とアクチュエータの負荷の和がエンジンの出力トルクより小さいときはポンプ吸収トルクを大きくして作業量を確保し、負荷の和がエンジンの出力トルクより大きいときはポンプ吸収トルクを小さくして大きな走行トルクを確保し、大きな牽引力を維持するようにしたものである。   In the prior art described in Japanese Patent No. 2968558, when the sum of the load of the travel drive device and the actuator is smaller than the output torque of the engine, the pump absorption torque is increased to ensure the work amount, and the sum of the load is the engine output. When the torque is larger than the torque, the pump absorption torque is decreased to ensure a large traveling torque and maintain a large traction force.

特公平8−6613号公報Japanese Patent Publication No. 8-6613

特許第2968558号公報Japanese Patent No. 2968558

ホイールローダやテレスコピックハンドラー等の作業車両で走行とフロント作業装置の複合作業を行う場合、油圧ポンプの吸収トルクとトランスミッショントルク(走行トルク)の和がエンジン出力トルクを超えるような運転状態となることが多く、このような運転状態ではエンジン出力トルクは油圧ポンプに優先して使用され、残りが走行に使用される。   When combined with traveling and front work equipment on a work vehicle such as a wheel loader or telescopic handler, the sum of the hydraulic pump absorption torque and transmission torque (traveling torque) may exceed the engine output torque. In many such operating conditions, the engine output torque is used in preference to the hydraulic pump, and the rest is used for traveling.

ところで、ホイールローダやテレスコピックハンドラー等の作業車両はトランスミッションの減速比(ギヤ比)を低速と高速に切り換える速度切換手段を有しており、オペレータは作業内容に応じて減速比を切り換えて作業を行う。例えば、地山などの土砂の掘削作業では走行力で掘削具を土砂に押し付けるので、オペレータはトランスミッションを低速に切り換え、トルクコンバータの速度比を小さくし走行トルクを大きくする。この場合、走行トルクはできるだけ大きいことが望ましい。一方、掘削した土砂を目的地まで運ぶ場合は、トランスミッションを高速に切り換え、高速で走行できるようにする。この場合、それほど大きな走行トルクは必要とせず、むしろエンジン出力トルクを油圧ポンプに多め回しフロント装置を速く動かせるようにすることが好ましい。   By the way, work vehicles such as wheel loaders and telescopic handlers have speed switching means for switching the transmission reduction ratio (gear ratio) from low to high, and the operator performs work by switching the reduction ratio according to the work contents. . For example, in excavation work of earth and sand such as natural ground, the excavator is pressed against the earth and sand by running force, so the operator switches the transmission to a low speed, reduces the speed ratio of the torque converter, and increases the running torque. In this case, it is desirable that the running torque is as large as possible. On the other hand, when carrying the excavated earth and sand to the destination, the transmission is switched to high speed so that it can run at high speed. In this case, it is preferable not to require a very large running torque, but rather to increase the engine output torque to the hydraulic pump so that the front device can be moved quickly.

特公平8−6613号公報及び特許第2968558号公報に記載の従来技術は、何れも、トランスミッションの減速比によってポンプ吸収トルクと走行トルクとの配分を変えておらず、減速比に応じた最適の走行力とフロント速度を得ることはできなかった。   The prior art described in Japanese Patent Publication No. 8-6613 and Japanese Patent No. 2968558 does not change the distribution of the pump absorption torque and the running torque according to the transmission reduction ratio, and is optimal for the reduction ratio. The driving force and front speed could not be obtained.

本発明の目的は、トランスミッションの減速比が高速か低速かによってポンプ吸収トルクと走行トルクとの配分を変えることで、減速比に応じた最適のポンプ吸収トルクと走行トルクのマッチングを得ることができる作業車両の制御装置を提供することである。   The object of the present invention is to change the distribution of the pump absorption torque and the running torque depending on whether the transmission reduction ratio is high speed or low speed, thereby obtaining the optimum pump absorption torque and running torque matching according to the reduction ratio. It is providing the control apparatus of a work vehicle.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの出力トルクと回転数を制御する燃料噴射装置と、前記エンジンにより駆動される可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの吸収トルクが最大吸収トルクを超えないよう制御する第1ポンプトルク制御手段と、前記エンジンにより駆動されるトルクコンバータを有し、前記油圧ポンプが前記最大吸収トルクを消費しているとき、前記エンジンの出力トルクよりも前記油圧ポンプの最大吸収トルク分だけ低い走行用のエンジン出力トルクが分配される走行用のトランスミッションと、このトランスミッションの減速比の高速と低速の切り換えを指示する速度切換指示手段と、前記速度切換指示手段により指示される前記トランスミッションの減速比に応じて予め設定した少なくとも第1及び第2の2つのポンプ吸収トルク特性の一方を選択し、このポンプ吸収トルクに基づいて前記油圧ポンプの最大吸収トルクを制御する第2ポンプトルク制御手段とを備え、前記第2ポンプトルク制御手段は、前記トランスミッションの減速比が高速にあるときは、前記第1ポンプ吸収トルク特性に基づいて、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが第1最大吸収トルクとなるよう前記第1ポンプトルク制御手段を制御し、前記トランスミッションの減速比が低速にあるときは、前記第2ポンプ吸収トルク特性に基づいて、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが第1最大吸収トルクより小さい第2最大吸収トルクとなり、前記油圧ポンプの最大吸収トルクと前記走行用のトランスミッションの入力トルクであるトランスミッショントルクとのマッチング点が、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが前記第1最大吸収トルクとなるときよりも前記エンジン回転数の高い側に保たれるように前記第1ポンプトルク制御手段を制御するものとする。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides an engine, a fuel injection device for controlling the output torque and the rotational speed of the engine , a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, A hydraulic actuator driven by discharged oil, first pump torque control means for controlling the absorption torque of the hydraulic pump not to exceed a maximum absorption torque, and a torque converter driven by the engine , When the maximum absorption torque is consumed, a traveling transmission to which a traveling engine output torque that is lower than the engine output torque by the maximum absorption torque of the hydraulic pump is distributed, and a reduction ratio of the transmission a speed switching instruction means for instructing the fast and slow switching, by pre-Symbol rate switching instruction means The said one select the at least first and second two pump absorption torque characteristic preset according to the reduction ratio of the transmission shown, controlling the maximum absorption torque of said hydraulic pump based on the pump absorption torque 2 pump torque control means , wherein the second pump torque control means has a maximum absorption torque of the hydraulic pump based on the first pump absorption torque characteristic when the transmission gear ratio is high. When the first pump torque control means is controlled so as to be 1 maximum absorption torque, and the transmission gear ratio is low, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is determined based on the second pump absorption torque characteristic. The second maximum absorption torque is smaller than the maximum absorption torque, and the maximum absorption torque of the hydraulic pump and the traveling The first point is such that the matching point with the transmission torque, which is the input torque of the transmission, is maintained on the higher engine speed side than when the maximum absorption torque of the hydraulic pump becomes the first maximum absorption torque. It is assumed that the pump torque control means is controlled .

このように第2ポンプトルク制御手段を設け、トランスミッションの減速比に応じてポンプ吸収トルク特性を選択し油圧ポンプの最大吸収トルクを制御することにより、トランスミッションの減速比が高速か低速かによってポンプ吸収トルクと走行トルクの配分が変わり、減速比に応じた最適のポンプ吸収トルクと走行トルクのマッチングを得ることができる。
また、減速比を低速にした時は油圧ポンプの最大吸収トルクが小さいため、走行に分配されるエンジン出力トルクが増大し、掘削作業などにおいて掘削具を大きな走行力で押し込むことができ、作業効率が向上する。また、減速比を低速にした時の最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとのマッチング点がエンジン回転数の高い側に保たれるため、エンジンの燃費を向上することができるとともに、エンジン回転数の低下が少ないので、オペレータの疲労を低減することができる。一方、減速比を高速にしたときは油圧ポンプの最大吸収トルクは大きいため、掘削した土砂を目的地まで運ぶ場合はフロントを速く動かすことができ、作業効率が向上する。
In this way, the second pump torque control means is provided, and the pump absorption torque characteristic is selected according to the transmission reduction ratio and the maximum absorption torque of the hydraulic pump is controlled, so that the pump absorption depends on whether the transmission reduction ratio is high or low. The distribution of the torque and the running torque changes, and the optimum pump absorption torque and running torque matching according to the reduction ratio can be obtained.
In addition, when the reduction ratio is set to a low speed, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is small, so the engine output torque distributed to traveling increases, and the excavator can be pushed with a large traveling force during excavation work, etc. Will improve. In addition, the matching point between the maximum pump absorption torque and transmission torque when the reduction ratio is reduced is kept on the high engine speed side, so that the fuel efficiency of the engine can be improved and the engine speed can be reduced. Therefore, operator fatigue can be reduced. On the other hand, when the speed reduction ratio is increased, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is large. Therefore, when carrying the excavated earth and sand to the destination, the front can be moved quickly, and the working efficiency is improved.

本発明によれば、トランスミッションの減速比が高速か低速かによってポンプ吸収トルクと走行トルクとの配分を変えることで、減速比に応じた最適のポンプ吸収トルクと走行トルクのマッチングを得ることができ、エンジン出力馬力を有効に使いながら効率の良い作業を行うことができる。   According to the present invention, the optimal pump absorption torque and running torque matching according to the reduction ratio can be obtained by changing the distribution of the pump absorption torque and the running torque depending on whether the reduction ratio of the transmission is high speed or low speed. It is possible to perform efficient work while effectively using the engine output horsepower.

また、低速時のマッチング点Mが従来に比べ高回転数側に保たれるため、エンジン1の燃費を向上することができる。更に、エンジン回転数の低下が少ないので、オペレータの疲労を低減することができる。   In addition, since the matching point M at the time of low speed is maintained on the high speed side as compared with the conventional case, the fuel consumption of the engine 1 can be improved. Furthermore, since the decrease in engine speed is small, operator fatigue can be reduced.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係わる作業車両の制御装置を含む駆動装置全体のシステム構成図である。   FIG. 1 is a system configuration diagram of an entire drive apparatus including a work vehicle control apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1において、本実施の形態に係わる作業車両は、原動機であるディーゼルエンジン(以下単にエンジンという)1を備え、エンジン1には電子燃料噴射装置2が設けられ、この電子燃料噴射装置2によりエンジン1の出力トルクと回転数が制御される。エンジン1の出力軸にはトルクコンバータ4を備えた走行用のトランスミッション5が連結され、トランスミッション5をエンジン1により駆動することによりアクスル6を駆動し走行を行う。エンジン1の目標回転数を指示する手段として走行ペダル8が設けられている。走行ペダル8の信号はコントローラ10に入力され、その入力に基づいてコントローラ10から電子燃料噴射装置2に制御信号を出力し、燃料噴射量を制御する。また、トランスミッション5は高速と低速に減速比を切り換え可能であり、その切り換えを指示する手段として速度切換スイッチ11が設けられている。速度切換スイッチ11の信号はコントローラ10に入力され、その入力に基づいてコントローラ10がトランスミッション5に制御信号を出力し、減速比の切り換えを行う。   In FIG. 1, a work vehicle according to the present embodiment includes a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 as a prime mover, and an engine 1 is provided with an electronic fuel injection device 2. The output torque of 1 and the rotational speed are controlled. A traveling transmission 5 having a torque converter 4 is connected to the output shaft of the engine 1. When the transmission 5 is driven by the engine 1, the axle 6 is driven to travel. A travel pedal 8 is provided as means for instructing the target rotational speed of the engine 1. A signal from the travel pedal 8 is input to the controller 10, and a control signal is output from the controller 10 to the electronic fuel injection device 2 based on the input to control the fuel injection amount. Further, the transmission 5 can switch the reduction ratio between high speed and low speed, and a speed change switch 11 is provided as means for instructing the switching. The signal of the speed changeover switch 11 is input to the controller 10, and based on the input, the controller 10 outputs a control signal to the transmission 5 to switch the reduction ratio.

また、エンジン1の出力軸には可変容量型の油圧ポンプ15が連結され、油圧ポンプ15はエンジン1により駆動され圧油を吐出する。油圧ポンプ15の吐出油路にはコントロールバルブ16が接続されている。コントロールバルブ16は操作レバー等の操作手段により操作され、アクチュエータ17に圧油を供給する。アクチュエータ17は例えばホイールローダのフロント作業装置を駆動する油圧シリンダである。   Further, a variable displacement hydraulic pump 15 is connected to the output shaft of the engine 1, and the hydraulic pump 15 is driven by the engine 1 to discharge pressure oil. A control valve 16 is connected to the discharge oil passage of the hydraulic pump 15. The control valve 16 is operated by operating means such as an operating lever and supplies pressure oil to the actuator 17. The actuator 17 is, for example, a hydraulic cylinder that drives a front working device of a wheel loader.

油圧ポンプ15にはトルク制御レギュレータ21が備えられている。トルク制御レギュレータ21は、油圧ポンプ15の吐出圧力が上昇するとき、それに応じて油圧ポンプ15の傾転(容量)が減少し、油圧ポンプ15の吸収トルクが設定値(最大ポンプ吸収トルク)を超えないよう油圧ポンプ15の傾転(容量)を制御する。トルク制御レギュレータ21の設定値(最大ポンプ吸収トルク)は可変であり、トルク制御電磁弁22により制御される。トルク制御電磁弁22は油圧ポンプ15の吐出圧を油圧源として動作する電磁比例弁であり、コントローラ10から出力される制御信号により作動する。   The hydraulic pump 15 is provided with a torque control regulator 21. When the discharge pressure of the hydraulic pump 15 increases, the torque control regulator 21 decreases the tilt (capacity) of the hydraulic pump 15 accordingly, and the absorption torque of the hydraulic pump 15 exceeds the set value (maximum pump absorption torque). The tilting (capacity) of the hydraulic pump 15 is controlled so as not to occur. The set value (maximum pump absorption torque) of the torque control regulator 21 is variable and is controlled by the torque control solenoid valve 22. The torque control electromagnetic valve 22 is an electromagnetic proportional valve that operates using the discharge pressure of the hydraulic pump 15 as a hydraulic pressure source, and operates according to a control signal output from the controller 10.

また、エンジン1にはエンジン回転数を検出する回転センサ25が設けられ、回転センサ25の信号もコントローラ10に入力される。   Further, the engine 1 is provided with a rotation sensor 25 for detecting the engine speed, and a signal from the rotation sensor 25 is also input to the controller 10.

図2に本発明が適用される作業車両の一例であるホイールローダの外観を示す。図2において、100はホイールローダであり、ホイールローダ100は、車体前部101と車体後部102とで構成され、車体前部101と車体後部102は連結装置103を介して屈曲可能に連結されている。車体前部101にはフロント作業装置105と車輸(前輪)106が設けられ、車体後部102には運転室107と車輪(後輪)108が設けられ、運転室107には運転席110、ハンドル111、操作レバー112が設けられている。フロント作業装置105はバケット120とリフトアーム121からなり、バケット120はバケットシリンダ122の伸縮によりチルト・ダンプ動作し、リフトアーム121はアームシリンダ123の伸縮により上下に動作する。   FIG. 2 shows an appearance of a wheel loader that is an example of a work vehicle to which the present invention is applied. In FIG. 2, reference numeral 100 denotes a wheel loader. The wheel loader 100 includes a vehicle body front portion 101 and a vehicle body rear portion 102, and the vehicle body front portion 101 and the vehicle body rear portion 102 are connected to each other via a connecting device 103 so as to be bent. Yes. A front working device 105 and a vehicle transfer (front wheel) 106 are provided in the vehicle body front portion 101, a driver's cab 107 and wheels (rear wheels) 108 are provided in the vehicle body rear portion 102, and a driver's seat 110 and a steering wheel are provided in the driver's cab 107. 111 and an operation lever 112 are provided. The front work device 105 includes a bucket 120 and a lift arm 121, and the bucket 120 is tilted and dumped by expansion and contraction of the bucket cylinder 122, and the lift arm 121 is moved up and down by expansion and contraction of the arm cylinder 123.

また、図1に示したエンジン1及び油圧ポンプ15はコントロールバルブ16、トルク制御レギュレータ21及びトルク制御弁22と共に車体後部102に配置され、後輪108はトランスミッション5及びアクスル6を介してエンジン1により駆動される。走行ペダル8は運転室107の床上に設けられ、速度切換スイッチ11は運転室107の前部キャビネット113に設けられ、コントローラ10は運転室107内の適所、例えば運転席24の下側に配置されている。   Further, the engine 1 and the hydraulic pump 15 shown in FIG. 1 are arranged in the rear part 102 of the vehicle body together with the control valve 16, the torque control regulator 21 and the torque control valve 22, and the rear wheel 108 is driven by the engine 1 through the transmission 5 and the axle 6. Driven. The traveling pedal 8 is provided on the floor of the cab 107, the speed change switch 11 is provided in the front cabinet 113 of the cab 107, and the controller 10 is disposed in a suitable place in the cab 107, for example, below the driver seat 24. ing.

図1に示したアクチュエータ17はバケットシリンダ122及びアームシリンダ123を代表したものであり、これらを駆動することによりフロント作業装置105を操作することができる。   The actuator 17 shown in FIG. 1 represents the bucket cylinder 122 and the arm cylinder 123, and the front working device 105 can be operated by driving them.

図3にコントローラ10のポンプ制御に係わる制御内容を機能ブロック図で示す。   FIG. 3 is a functional block diagram showing the control contents related to the pump control of the controller 10.

コントローラ10は、エンジン回転数に基づいて油圧ポンプ15の最大吸収トルク(最大ポンプ吸収トルク)を決定するための2つのテーブル10a,10bと、この2つのテーブル10a,10bで決定された最大ポンプ吸収トルクをトランスミッション5の減速比が高速か低速かによって切り換える選択部10cと、選択部10cで切り換えられ選択された最大ポンプ吸収トルクが得られるようトルク制御電磁弁22に指令信号を出力する出力部10dとを備えている。   The controller 10 has two tables 10a and 10b for determining the maximum absorption torque (maximum pump absorption torque) of the hydraulic pump 15 based on the engine speed, and the maximum pump absorption determined by the two tables 10a and 10b. A selection unit 10c that switches the torque depending on whether the reduction ratio of the transmission 5 is high speed or low speed, and an output unit 10d that outputs a command signal to the torque control solenoid valve 22 so as to obtain the maximum pump absorption torque selected by the selection unit 10c. And.

2つのテーブル10a,10bのうちテーブル10aは高速用であり、テーブル10bは低速用である。高速用のテーブル10aには、エンジン回転数に係わらず最大ポンプ吸収トルクが一定の値TAとなるポンプ吸収トルク特性が設定されている。その最大ポンプ吸収トルクの一定の値TAは例えば従来のトルク制御レギュレータの設定値と同程度の大きさである。低速用のテーブル10bにも、エンジン回転数に係わらず最大ポンプ吸収トルクが一定の値TBとなるポンプ吸収トルク特性が設定されている。その最大ポンプ吸収トルクの一定の値TBは高速用のテーブル10bに設定された最大ポンプ吸収トルクの一定の値TAより小さい値(つまり、従来のトルク制御レギュレータの設定値より小さい値)である。なお、高速用及び低速用のテーブル10a,10bの最大ポンプ吸収トルクは前者より後者の方が小さい(TA>TBである)のであれば、エンジン回転数に応じて可変にしてもよい。   Of the two tables 10a and 10b, the table 10a is for high speed and the table 10b is for low speed. The high speed table 10a has a pump absorption torque characteristic in which the maximum pump absorption torque is a constant value TA regardless of the engine speed. The constant value TA of the maximum pump absorption torque is, for example, the same magnitude as the set value of the conventional torque control regulator. The low speed table 10b also has a pump absorption torque characteristic in which the maximum pump absorption torque becomes a constant value TB regardless of the engine speed. The constant value TB of the maximum pump absorption torque is a value smaller than the constant value TA of the maximum pump absorption torque set in the high speed table 10b (that is, a value smaller than the set value of the conventional torque control regulator). If the maximum pump absorption torque of the high-speed and low-speed tables 10a and 10b is smaller in the latter than in the former (TA> TB), it may be variable according to the engine speed.

2つのテーブル10a,10bはそれぞれ回転センサ25により検出されたエンジン1の1回転数を入力しそれに応じた最大ポンプ吸収トルクを決定する。選択部10cは速度切換スイッチ11からの信号を入力し、その信号が高速の減速比を指示しているときは高速用のテーブル10aで決定された最大ポンプ吸収トルクを選択し、速度切換スイッチ11からの信号が低速の減速比を示しているときは低速用のテーブル10bで決定された最大ポンプ吸収トルクを選択する。   Each of the two tables 10a and 10b inputs one rotation speed of the engine 1 detected by the rotation sensor 25, and determines the maximum pump absorption torque corresponding to it. The selector 10c receives a signal from the speed changeover switch 11, and when the signal indicates a high speed reduction ratio, selects the maximum pump absorption torque determined by the high speed table 10a, and the speed changeover switch 11 When the signal from S indicates a low speed reduction ratio, the maximum pump absorption torque determined by the low speed table 10b is selected.

以上において、トルク制御レギュレータ21は油圧ポンプ15の吸収トルクが最大吸収トルクを超えないよう制御する第1ポンプトルク制御手段を構成し、コントローラ10のテーブル10a,10b、選択部10c、出力部10dとトルク制御電磁弁22は、速度切換指示手段である速度切換スイッチ11により指示されるトランスミッション5の減速比に応じて予め設定した少なくとも2つのポンプ吸収トルク特性の一方を選択し、このポンプ吸収トルクに基づいて油圧ポンプ1の最大吸収トルクを制御する第2ポンプトルク制御手段を構成する。   In the above, the torque control regulator 21 constitutes the first pump torque control means for controlling the absorption torque of the hydraulic pump 15 so as not to exceed the maximum absorption torque, and the tables 10a and 10b, the selection unit 10c, and the output unit 10d of the controller 10 The torque control solenoid valve 22 selects one of at least two pump absorption torque characteristics set in advance according to the reduction ratio of the transmission 5 instructed by the speed changeover switch 11 serving as a speed changeover instruction means, and sets the pump absorption torque as the pump absorption torque. Based on this, the second pump torque control means for controlling the maximum absorption torque of the hydraulic pump 1 is configured.

図4にコントローラ10及びトルク電磁弁22により可変制御される設定値に基づきトルク制御レギュレータ21が作動する油圧ポンプ15の吐出圧力(ポンプ圧力)と油圧ポンプ15の傾転(ポンプ傾転)との関係を示す。高速用のテーブル10aが選択されたとき油圧ポンプ15の最大ポンプ吸収トルクはTAとなり、低速用のテーブル10bが選択されたとき油圧ポンプ15の最大ポンプ吸収トルクはTBとなる。トルク制御レギュレータ21は、ポンプ吐出圧力が上昇するとき、それに応じてポンプ傾転を減少し、油圧ポンプ15の吸収トルクが設定値(最大吸収トルク)TA又はTBを超えないよう油圧ポンプ15の傾転(容量)を制御する。また、同じポンプ圧力P1であっても、最大ポンプ吸収トルクがTAからTBに減少するとポンプ傾転はq2からq1に減少し、それに応じてポンプ吐出流量も減少する。   FIG. 4 shows the discharge pressure (pump pressure) of the hydraulic pump 15 at which the torque control regulator 21 operates based on the set value variably controlled by the controller 10 and the torque solenoid valve 22 and the tilt (pump tilt) of the hydraulic pump 15. Show the relationship. When the high speed table 10a is selected, the maximum pump absorption torque of the hydraulic pump 15 is TA, and when the low speed table 10b is selected, the maximum pump absorption torque of the hydraulic pump 15 is TB. When the pump discharge pressure rises, the torque control regulator 21 reduces the pump tilt accordingly, and the hydraulic pump 15 tilts so that the absorption torque of the hydraulic pump 15 does not exceed the set value (maximum absorption torque) TA or TB. Control the rotation (capacity). Even at the same pump pressure P1, when the maximum pump absorption torque decreases from TA to TB, the pump tilt decreases from q2 to q1, and the pump discharge flow rate also decreases accordingly.

図5に高速用のテーブル10aにより決定されたポンプ吸収トルクが選択されたときのエンジン1の出力トルク(エンジン出力トルク)と油圧ポンプ15の最大吸収トルク(最大ポンプ吸収トルク)とトランスミッショントルクとの関係を示し、図6に低速用のテーブル10bが選択されたときのエンジン出力トルクと最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとの関係を示す。図中、Aがエンジン出力トルク、Bが最大ポンプ吸収トルクであり、最大ポンプ吸収トルクBはテーブル10a,10bのポンプ吸収トルクに対応している。また、Cがそれぞれのトランスミッション減速比における最大のトランスミッショントルクである。トランスミッショントルクとはエンジン1によりトランスミッション5が駆動されるときのトランスミッション5の入力トルクであり、エンジン回転数が上昇するに従ってトランスミッショントルクも増大する。また、トランスミッション速度比=トランスミッション5の出力回転数/トランスミッション5の入力回転数(=エンジン回転数)と定義するとき、速度比が小さくなるに従ってトランスミッショントルクは大きくなり、減速比が高速より低速の方が速度比は小さくなるので、図5に示す高速時の方が図6に示す低速時より最大のトランスミッショントルクは大きい。   FIG. 5 shows the output torque of the engine 1 (engine output torque), the maximum absorption torque of the hydraulic pump 15 (maximum pump absorption torque), and the transmission torque when the pump absorption torque determined by the high speed table 10a is selected. FIG. 6 shows the relationship between the engine output torque, the maximum pump absorption torque, and the transmission torque when the low-speed table 10b is selected. In the figure, A is the engine output torque, B is the maximum pump absorption torque, and the maximum pump absorption torque B corresponds to the pump absorption torque of the tables 10a and 10b. C is the maximum transmission torque at each transmission reduction ratio. The transmission torque is an input torque of the transmission 5 when the transmission 5 is driven by the engine 1, and the transmission torque increases as the engine speed increases. Further, when defining transmission speed ratio = output rotational speed of transmission 5 / input rotational speed of transmission 5 (= engine speed), transmission torque increases as the speed ratio decreases, and the speed reduction ratio is lower than high speed. However, since the speed ratio is small, the maximum transmission torque is larger at the high speed shown in FIG. 5 than at the low speed shown in FIG.

図5及び図6において、エンジン出力ルクAに対して最大ポンプ吸収トルクBの分だけトランスミッション5に分配されるトルク(走行用エンジン出力トルク)Dは低くなる。この走行用エンジン出力トルクDとトランスミッショントルクCとの交点Mが最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとのマッチング点であり、そこがエンジン回転数である。   5 and 6, the torque (traveling engine output torque) D distributed to the transmission 5 by the amount corresponding to the maximum pump absorption torque B with respect to the engine output torque A becomes lower. The intersection M between the traveling engine output torque D and the transmission torque C is a matching point between the maximum pump absorption torque and the transmission torque, and this is the engine speed.

図5に示すように、速度切換スイッチ11からの信号が高速の減速比を指示するときは、最大ポンプ吸収トルクBとして高速用のテーブル10aで決定される大きさTAの最大ポンプ吸収トルクが選択される。このときのTAの大きさは従来と同程度であり、走行用のエンジン出力トルクDの低下も従来と同程度あり、走行とフロント作業装置との複合操作で走行負荷が大きくなったときの最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとのマッチング点Mは従来と同様となる。   As shown in FIG. 5, when the signal from the speed changeover switch 11 indicates a high speed reduction ratio, the maximum pump absorption torque of the size TA determined by the high speed table 10a is selected as the maximum pump absorption torque B. Is done. The size of TA at this time is about the same as before, the decrease in engine output torque D for driving is also about the same as before, and the maximum when the driving load increases due to the combined operation of driving and front work device The matching point M between the pump absorption torque and the transmission torque is the same as in the prior art.

よって、掘削した土砂を目的地まで運ぶ場合など速度切換スイッチ11を高速に切り換えて行う作業では、フロント作業装置を速く動かすことができ、作業効率が向上する。   Therefore, in work performed by switching the speed change switch 11 at a high speed, such as when carrying excavated earth and sand to the destination, the front work device can be moved quickly, and work efficiency is improved.

図6に示すように、速度切換スイッチ11からの信号が低速の減速比を指示するときは、最大ポンプ吸収トルクBとして低速用のテーブル10bで決定される大きさTB(<TA)の最大ポンプ吸収トルクが選択されるため、走行用のエンジン出力トルクDの低下量は高速時よりも少なくなる。つまり、走行に分配されるエンジン出力トルクDは増大する。その結果、最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとのマッチング点Mは高トルク、高回転側に保たれ、大きな走行力を得ることができる。また、マッチング点Mは高回転数側に保たれ、マッチング点Mでのエンジン回転数の低下が少ないため、エンジンの出力馬力を有効に使うことができる。   As shown in FIG. 6, when the signal from the speed changeover switch 11 indicates a low speed reduction ratio, the maximum pump having a size TB (<TA) determined by the low speed table 10b as the maximum pump absorption torque B. Since the absorption torque is selected, the amount of decrease in the traveling engine output torque D is less than that at high speed. That is, the engine output torque D distributed to traveling increases. As a result, the matching point M between the maximum pump absorption torque and the transmission torque is maintained on the high torque, high rotation side, and a large running force can be obtained. Further, since the matching point M is kept on the high speed side and the decrease in the engine speed at the matching point M is small, the output horsepower of the engine can be used effectively.

よって、掘削作業など速度切換スイッチ11を低速に切り換えて行う作業では、掘削具を大きな走行力で押し込むことができ、エンジン出力馬力を有効に使いながら効率の良い作業を行うことができる。   Therefore, in an operation performed by switching the speed changeover switch 11 to a low speed such as excavation work, the excavator can be pushed in with a large traveling force, and an efficient operation can be performed while effectively using the engine output horsepower.

図7に、比較のため、速度切換スイッチ11からの信号が低速の減速比を指示しているときの従来技術におけるエンジン出力トルクと最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとの関係を示す。   For comparison, FIG. 7 shows the relationship among the engine output torque, the maximum pump absorption torque, and the transmission torque in the prior art when the signal from the speed changeover switch 11 indicates a low speed reduction ratio.

従来技術では、速度切換スイッチ11からの信号が低速の減速比を指示するときも、ポンプ最大吸収トルクBの大きさは高速時と同じTAであるため、低速で速度比が小さくなりトランスミッショントルクCが上昇した分、最大ポンプ吸収トルクとトランスミッショントルクとのマッチング点Mは低回転数側に大きく移動し、マッチング点Mでのエンジン回転数の低下が大きく、走行用エンジントルクの低下も大きい。その結果、走行力が低下するとともに、エンジンの出力馬力も有効に使えなかった。   In the prior art, even when the signal from the speed changeover switch 11 indicates a low speed reduction ratio, the pump maximum absorption torque B is the same TA as at high speed, so the speed ratio becomes small at low speed and the transmission torque C Therefore, the matching point M between the maximum pump absorption torque and the transmission torque is greatly moved to the low speed side, the engine speed at the matching point M is greatly reduced, and the traveling engine torque is also greatly reduced. As a result, the running power decreased and the engine output horsepower could not be used effectively.

以上のように本実施の形態によれば、トランスミッションの減速比が高速か低速かによってポンプ吸収トルクと走行トルクとの配分を変えることで、減速比に応じた最適のポンプ吸収トルクと走行トルクとのマッチングを得ることができ、エンジン出力馬力を有効に使いながら効率の良い作業を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, by changing the distribution of the pump absorption torque and the running torque depending on whether the reduction ratio of the transmission is high speed or low speed, the optimum pump absorption torque and running torque according to the reduction ratio can be obtained. Thus, efficient operation can be performed while effectively using the engine output horsepower.

また、低速時のマッチング点Mが従来に比べ高回転数側に保たれるため、エンジン1の燃費を向上することができる。更に、エンジン回転数の低下が少ないので、オペレータの疲労を低減することができる。   In addition, since the matching point M at the time of low speed is maintained on the high speed side as compared with the conventional case, the fuel consumption of the engine 1 can be improved. Furthermore, since the decrease in engine speed is small, operator fatigue can be reduced.

なお、上記実施の形態では、速度切換スイッチ11は高速と低速の2段に減速比を切換可能としたが、3段或いはそれ以上の段数に切り換え可能であってもよい。   In the above-described embodiment, the speed changeover switch 11 can switch the reduction ratio between two stages of high speed and low speed, but it may be switchable to three or more stages.

本発明の一実施の形態に係わる作業車両の制御装置を含む駆動装置全体のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an entire drive device including a control device for a work vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明が適用される作業車両の一例であるホイールローダの外観を示す。An appearance of a wheel loader which is an example of a work vehicle to which the present invention is applied is shown. コントローラのポンプ制御に係わる制御内容を機能ブロック図で示す。The control contents related to the pump control of the controller are shown in a functional block diagram. トルク制御レギュレータによりトルク制御されるときのポンプ圧力とポンプ傾転との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between pump pressure and pump tilting when torque control is performed by a torque control regulator. 高速時のエンジントルクとポンプトルクとトランスミッショントルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the engine torque at the time of high speed, a pump torque, and a transmission torque. 低速時のエンジントルクとポンプトルクとトランスミッショントルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the engine torque at the time of low speed, a pump torque, and a transmission torque. 低速時の従来技術におけるエンジントルクとポンプトルクとトランスミッショントルクの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the engine torque in the prior art at the time of low speed, a pump torque, and a transmission torque.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 電子燃料噴射装置
4 トルクコンバータ
5 トランスミッション
6 アクスル
8 走行ペダル
10 コントローラ
10a,10b テーブル
10c 選択部
10d 出力部
11 速度切換スイッチ
15 油圧ポンプ
16 コントロールバルブ
17 アクチュエータ
21 トルク制御レギュレータ
22 トルク制御電磁弁
25 回転センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Electronic fuel injection apparatus 4 Torque converter 5 Transmission 6 Axle 8 Traveling pedal 10 Controller 10a, 10b Table 10c Selection part 10d Output part 11 Speed change switch 15 Hydraulic pump 16 Control valve 17 Actuator 21 Torque control regulator 22 Torque control solenoid valve 25 Rotation sensor

Claims (1)

エンジンと、
このエンジンの出力トルクと回転数を制御する燃料噴射装置と、
前記エンジンにより駆動される可変容量油圧ポンプと、
この油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプの吸収トルクが最大吸収トルクを超えないよう制御する第1ポンプトルク制御手段と、
前記エンジンにより駆動されるトルクコンバータを有し、前記油圧ポンプが前記最大吸収トルクを消費しているとき、前記エンジンの出力トルクよりも前記油圧ポンプの最大吸収トルク分だけ低い走行用のエンジン出力トルクが分配される走行用のトランスミッションと、
このトランスミッションの減速比の高速と低速の切り換えを指示する速度切換指示手段と、
記速度切換指示手段により指示される前記トランスミッションの減速比に応じて予め設定した少なくとも第1及び第2の2つのポンプ吸収トルク特性の一方を選択し、このポンプ吸収トルクに基づいて前記油圧ポンプの最大吸収トルクを制御する第2ポンプトルク制御手段とを備え
前記第2ポンプトルク制御手段は、前記トランスミッションの減速比が高速にあるときは、前記第1ポンプ吸収トルク特性に基づいて、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが第1最大吸収トルクとなるよう前記第1ポンプトルク制御手段を制御し、前記トランスミッションの減速比が低速にあるときは、前記第2ポンプ吸収トルク特性に基づいて、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが第1最大吸収トルクより小さい第2最大吸収トルクとなり、前記油圧ポンプの最大吸収トルクと前記走行用のトランスミッションの入力トルクであるトランスミッショントルクとのマッチング点が、前記油圧ポンプの最大吸収トルクが前記第1最大吸収トルクとなるときよりも前記エンジン回転数の高い側に保たれるように前記第1ポンプトルク制御手段を制御することを特徴とする作業車両の制御装置。
Engine,
A fuel injection device for controlling the output torque and the rotational speed of the engine;
A variable displacement hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator driven by the oil discharged from the hydraulic pump;
First pump torque control means for controlling the absorption torque of the hydraulic pump so as not to exceed the maximum absorption torque;
A torque converter driven by the engine , and when the hydraulic pump is consuming the maximum absorption torque, the engine output torque for traveling is lower than the output torque of the engine by the maximum absorption torque of the hydraulic pump There a transmission for traveling to be dispensed,
Speed switching instruction means for instructing switching between a high speed and a low speed of a reduction ratio of the transmission ;
Selecting one of the at least first and second two pump absorption torque characteristic preset according to the reduction ratio of the transmission indicated by the pre-Symbol rate switching instruction means, said hydraulic pump based on the pump absorption torque and a second pump torque control means for controlling the maximum absorption torque of,
The second pump torque control means is configured to cause the maximum absorption torque of the hydraulic pump to be the first maximum absorption torque based on the first pump absorption torque characteristic when the transmission gear ratio is high. 1 pump torque control means is controlled, and when the transmission gear ratio is low, the maximum absorption torque of the hydraulic pump is smaller than the first maximum absorption torque based on the second pump absorption torque characteristic. The matching point between the maximum absorption torque of the hydraulic pump and the transmission torque, which is the input torque of the traveling transmission, is greater than when the maximum absorption torque of the hydraulic pump is the first maximum absorption torque. The first pump torque control means is controlled so as to be kept on the high engine speed side. Control device for a working vehicle, characterized in that that.
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