JP5121571B2

JP5121571B2 - 車体屈曲式産業用車両

Info

Publication number: JP5121571B2
Application number: JP2008136145A
Authority: JP
Inventors: 徹菊地; 徳孝伊藤
Original assignee: Ｔｃｍ株式会社
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP2009284712A

Description

本発明は、前側車体部と後側車体部とが互いに屈曲し得るように連結されてなる車体を有するホイールローダなどの車体屈曲式産業用車両に関するものである。

産業用車両の中には、車体が屈曲し得るものとしてホイールローダがある。
最近、ホイールローダの駆動源として電源が用いられたものがあり、その車体の左右前後４箇所に設けられる各走行用車輪については、電動機により駆動されている。

ところで、このようなホイールローダは大型であり運転が難しく、例えば坂道発進などを容易に行うために、車体が下がる方向とは逆方向にトルクを発生させておくこと、すなわち停止トルクを発生させることが考えられる。

例えば、具体的な構成としては、走行用車輪の回転方向、回転数などの回転状態を検出し、その回転方向とは逆方向に且つ回転数がゼロとなるように、走行用車輪にトルクを作用させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５８１０１号公報

上述したように、坂道発進時に、回転方向とは逆方向に且つ回転数がゼロとなるように、停止トルクを発生させているが、例えば停止した状態で方向を換えたい場合、所謂その場合旋回を行いたい場合がある。

ところで、その場旋回を行うと、例えば左側走行用車輪と右側走行用車輪とでは、互いの回転数（回転方向を含めた回転数）が異なるため、現在の停止トルクがさらに増大することになり、したがってその場旋回を行うことができなくなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、走行用車輪に停止トルクが作用している場合においても、その場旋回を行い得る車体屈曲式産業用車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の車体屈曲式産業用車両は、それぞれ電動機により回転される左右の走行用車輪を有する前側車体部と、それぞれ電動機により回転される左右の走行用車輪を有する後側車体部とが水平面内で揺動可能に連結されるとともに、両車体部に亘って取り付けられた屈曲用シリンダ装置により換向が行われる産業用車両であって、
各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数を検出し得る回転検出手段と、
これら各回転検出手段にて検出された各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数を入力してそれぞれの回転数が略ゼロとなるような回転指令を各電動機に出力して停止トルクを発生させ得る停止トルク付与部と、
上記各回転検出手段にて検出された各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数の合計値を求める加算部およびこの加算部にて求められた合計値を入力し当該合計値が略ゼロであるか否かを比較してその場旋回であるか否かを判断する旋回判断部を具備するとともに、この旋回判断部にてその場旋回であると判断された場合に、上記停止トルク付与部にて付与されている停止トルクを、そのまま維持させるトルク維持指令を停止トルク付与部に出力し得る停止トルク維持部とを具備したものである。

上記構成によると、停止トルク付与部により、各走行用車輪に停止トルクが作用している状態において、車体の換向が行われた際に、各走行用車輪の回転数を加算し、この合計値が略ゼロである場合には、その場旋回であると判断して現在の停止トルクを維持するようにしたので、坂道発進時においても換向を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車体屈曲式産業用車両を、図１〜図４に基づき説明する。
本実施の形態においては、産業用車両として、例えば、土砂などを掘削し運搬し得る大型のホイールローダについて説明し、さらにその車体が屈曲式であるとともに電気駆動式である場合について説明する。

図１および図２に示すように、このホイールローダ１の車体２は、左右に前側走行用車輪（以下、前車輪という）３が設けられた前側車体部２ａと、同じく左右に後側走行用車輪（以下、後車輪という）４が設けられた後側車体部２ｂとで構成され、またこれら前側車体部２ａと後側車体部２ｂとは鉛直方向の連結ピン５により互いに水平面内で揺動可能につまり屈曲可能に連結されるとともに前側車体部２ａと後側車体部２ｂとに亘って取り付けられた左右の屈曲用油圧シリンダ（換向用油圧シリンダともいえる）６により、任意の方向に屈曲し得るように、つまり換向し得るようにされている。そして、上記各車輪３，４はそれぞれ電動機７により駆動され、したがって各電動機７の回転速度を制御するためのインバータ（回転速度制御器ともいえる）８が具備されている。また、車両の走行制御を行うに際し、各車輪３，４の回転方向を考慮した回転数を必要とするため、各車輪３，４の回転方向および回転数（時間当たりの回転数であり、回転速度とも言える）を検出し得る回転検出器（例えば、エンコーダが用いられる）９がそれぞれ設けられている。上記回転検出器９については、電動機７側に設けてもよい。

なお、前側車体部２ａには、主に、ブーム１１、バケット１２などからなる荷役装置１３が設けられ、また後側車体部２ｂには、主に、動力源が設けられている。
この動力源は、エンジン１３と、このエンジン１３により駆動される発電機１４および油圧ポンプ１５とから構成され、またホイールローダ１の制御系として、運転席に設けられた走行用操作装置１６からの走行指令を入力して上記各電動機７のインバータ８に回転指令を出力する車両側制御部（車両コントローラともいう）１７が具備されている。

勿論、図示しないが、制御装置には、上記油圧ポンプ１５からの油圧が、ブーム１１およびバケット１２を駆動するための作業用油圧シリンダおよび屈曲用油圧シリンダ６に供給され、また運転席に設けられた操作レバー、ハンドルなどの作業用操作装置からの操作指令を入力して上記各油圧シリンダを制御する操作用制御部が具備されている。

ところで、このホイールローダ１においては、坂道発進時などにおいて、その発進操作を容易に行い得るように、車両の停止時にブレーキをかけなくても停止させ得る停止トルクの付与機能とともに、この停止トルクの付与機能により停止された状態で換向を行う場合すなわちその場旋回を行う場合には、現在の停止トルクを維持するように、つまり現在の停止トルクを増大させないトルク維持機能が組み込まれている。

以下、この制御機能を有する制御部分について説明する。
なお、ホイールローダ１に設けられている制御装置には、上述したように、走行機器を制御する車両側制御部１７と作業機器を制御する作業側制御部とが具備されているが、本発明の要旨は、上述した停止トルク付与機能およびトルク維持機能にあるため、ここでは、これらの機能を有する車両側制御部１７について説明するとともに、その中でも、停止トルクの付与と停止トルクの維持とに着目して説明する。

すなわち、この車両側制御部１７には、図３に示すように、走行用操作装置１６から車両のニュートラル信号または坂道発進モード信号を入力して、各回転検出器９にて検出された回転方向を考慮した回転数を入力して、車輪３，４が回転しないように逆方向のトルクつまり停止トルクを作用させる停止トルク付与部２１と、同じく各回転検出器９にて検出された回転方向および回転数を入力してその場旋回か否かを判断するとともにその場旋回であると判断された場合に、現在の停止トルクを維持するための現状トルク維持指令を上記停止トルク付与部２１に出力する停止トルク維持部２２とが具備されている。

上記停止トルク付与部２１には、回転検出器９からの回転方向を考慮した回転数を入力して各車輪３，４の回転数が略ゼロとなるような逆方向の回転数をつまり停止トルクをそれぞれのインバータ８に出力するトルク発生部３１が各車輪３，４に応じて設けられており、またこの停止トルク付与部２１には、後述する停止トルク維持部２２から出力された現状トルク維持指令を入力した場合、現在の停止トルクを維持して増大しないようにするためのトルク維持機能（トルク制限機能とも言える）が具備されている。

また、上記停止トルク維持部２２には、回転検出器９からの回転方向を考慮した回転数を入力して各車輪５の回転数を加算する加算部４１と、この加算部４１にて得られた合計値を所定の設定値すなわち略ゼロである範囲（例えば、１／１００回転未満であり、勿論、ゼロそのものも含まれる）と比較して、略ゼロである場合には、その場旋回であると判断しその旨を出力するとともに、略ゼロでない場合には、その場旋回でないと判断しその旨を出力する旋回判断部４２とが具備されている。

ところで、各車輪３，４の合計値が略ゼロである場合に、その場旋回と判断し得る理由について述べておく。
すなわち、その場旋回させた場合、前後の車体部２ａ，２ｂは、連結ピン５を中心として、互いに同じ角度でもって揺動することになるので、言い換えれば、各車体部２ａ，２ｂにおいては、左右の車輪３，４が逆方向に略等しい回転量でもって回転することになり、また左右における両車輪同士の回転量が等しくなる以上に、前後における両車輪同士の回転量が等しくなるからである。

上記構成において、ホイールローダ１が坂道に停止し、そして発進する場合、坂道発進モードを選択する。
この坂道発進モードが選択されると、その旨が走行用操作装置１６から停止トルク付与部２１に入力されて、各車輪３，４に対応するトルク発生部３１の機能が動作し、ブレーキを解除した場合でも、下がらないように、すなわちバックしないように停止トルクが発生される。例えば、ブレーキを解除すると、その瞬間には、車体２がバックして車輪３，４が後方に回転するが、回転検出器９にて検出された回転方向を考慮した回転数（以下、この回転方向を考慮した回転数を、単に、回転数と称して説明する）が各トルク発生部３１に入力され、この回転数とは逆の回転数でもって車輪３，４を回転させる回転指令が電動機７に、すなわちインバータ８に出力される。

このため、一瞬、車体２はバックするが、直ぐに、電動機７に前進させる回転指令が出力されるため停止状態となる。したがって、坂道発進を容易に行うことができる。
一方、図４（ａ）に示すように、車体２が真っ直ぐで且つ停止トルクが作用している状態で、換向すなわちその場旋回を行うために、ハンドルを所定方向例えば右方向に切った場合、図４（ｂ）に示すように、屈曲用油圧シリンダ６により、前側車体部２ａと後側車体部２ｂとが「く」の字形状に折れ曲がることになる。

このように折れ曲がると、例えば前側の左車輪３（３Ｌ）が前方に、右車輪３（３Ｒ）が後方に回転することになり、例えば互いに逆方向で略同じ回転数でもって回転することになる。これは、後側でも同じことが言える。すなわち、後側の左車輪４（４Ｌ）が後方に、右車輪４（４Ｒ）が前方に回転する。

したがって、加算部４１において、全ての車輪３，４の回転数を加算すれば、その合計値が略ゼロとなるため、この合計値が旋回判断部４２に入力され、所定の設定値すなわち略ゼロであるか否かが判断される。

そして、略ゼロであると判断された、すなわちその場旋回であると判断された場合、現状のトルクを維持する現状トルク維持指令が停止トルク付与部２１の各トルク発生部３１に出力されて、現在、発生されている停止トルクが維持される。

つまり、坂道発進時にあっても、その場旋回した場合でも、現在の停止トルクを増大させることがないので、換向を容易に行うことができる。
なお、合計値が略ゼロでない場合には、トルク維持信号が停止トルク付与部２１に出力されないので、停止トルクの機能が続行されることになる。

このように、停止トルク付与部２１により、各車輪３，４に停止トルクが作用されている状態において、車体２の換向が行われた際に、各車輪３，４の回転方向を考慮した回転数を加算し、この合計値が略ゼロである場合には、その場旋回であると判断して現在の停止トルクを維持して増大させないようにしたので、例えば坂道発進時においても、その場旋回を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る車体屈曲式産業用車両の概略構成を示す平面図である。同産業用車両の走行部分の概略構成を示すブロック図である。同産業用車両における制御部分の概略構成を示すブロック図である。同産業用車両における車体の換向状態を示す概略平面図で、（ａ）は直進時を示し、（ｂ）は屈曲時を示す。

符号の説明

１ホイールローダ
２車体
２ａ前側車体部
２ｂ後側車体部
３前側走行用車輪
４後側走行用車輪
６屈曲用油圧シリンダ
７電動機
８インバータ
９回転検出器
１３荷役装置
１４発電機
１５油圧ポンプ
１６車両側制御部
２１停止トルク付与部
２２停止トルク維持部
３１トルク発生部
４１加算部
４２旋回判断部

Claims

それぞれ電動機により回転される左右の走行用車輪を有する前側車体部と、それぞれ電動機により回転される左右の走行用車輪を有する後側車体部とが水平面内で揺動可能に連結されるとともに、両車体部に亘って取り付けられた屈曲用シリンダ装置により換向が行われる産業用車両であって、
各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数を検出し得る回転検出手段と、
これら各回転検出手段にて検出された各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数を入力してそれぞれの回転数が略ゼロとなるような回転指令を各電動機に出力して停止トルクを発生させ得る停止トルク付与部と、
上記各回転検出手段にて検出された各走行用車輪の回転方向を考慮した回転数の合計値を求める加算部およびこの加算部にて求められた合計値を入力し当該合計値が略ゼロであるか否かを比較してその場旋回であるか否かを判断する旋回判断部を具備するとともに、この旋回判断部にてその場旋回であると判断された場合に、上記停止トルク付与部にて付与されている停止トルクを、そのまま維持させるトルク維持指令を停止トルク付与部に出力し得る停止トルク維持部とを具備したことを特徴とする車体屈曲式産業用車両。