JP5507873B2

JP5507873B2 - 作業車両

Info

Publication number: JP5507873B2
Application number: JP2009097814A
Authority: JP
Inventors: 勲小西; 純岡田
Original assignee: キャタピラーエスエーアールエル
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-04-14
Also published as: JP2010248751A

Description

本発明は、作業車両、さらに詳しくは、ＨＳＴ走行装置を具備した作業車両に関する。

例えばホイールローダのような作業車両は、無段変速走行装置であるＨＳＴ走行装置を具備している。このＨＳＴ走行装置のポンプの吐出容積は、エンジンの回転速度、ポンプの吐出圧力（走行負荷）などに基づいて制御されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３３１８７８号公報

ＨＳＴポンプの吐出容積制御の具体例においては、コントローラによって演算されたエンジン回転速度の増減に比例する制御信号に応じた信号油圧が得られるように電磁比例弁が駆動され、電磁比例弁の出力圧油によってＨＳＴポンプの容量制御器が操作され、吐出容積が設定される。設定されたポンプの吐出容積は、吐出圧力（走行負荷）とのバランスによって、走行負荷が減ると増量し、負荷が増すと減量するように制御される。

上述のような形態の作業車両においては、エンジン回転速度に対応して算出される制御信号（信号圧）は一種類であるために、次のとおりの解決すべき課題がある。

すなわち、ＨＳＴ走行装置のポンプ、モータの容積比によって決定する減速比は、エンジン回転速度と走行負荷圧とのバランスのみの要因で決定するので、走行速度や牽引力を上げるにはエンジンの回転速度を上げなければならない。したがって、例えば牽引力の必要のない平坦な路面を走行する際に走行速度を上げるには、走行速度のためにエンジン回転速度を上げることになり燃料消費が悪くなる。

また、作業車両を運転操作するオペレータによっては、走行負荷圧の上昇に対するエンジン回転速度の落ち込み具合が、大きいハードマッチングを好む、あるいは小さいソフトマッチングを好む、など分かれるが、このマッチングはエンジン回転速度に対応する制御信号が一種類に設定されているので調整することができない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ＨＳＴ走行装置における、牽引力は低くてよいが走行速度を上げるためにエンジン回転速度を上げなければならない場合のような燃料消費が悪くなる問題を除くことができるとともに、走行負荷の上昇に対するエンジン回転速度の落ち込み具合をオペレータの好みに応じて自在に調整することができる、作業車両を提供することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決する作業車両として、ＨＳＴ走行装置と、ＨＳＴ走行装置の動力源であるエンジンの回転速度の増減に応じてＨＳＴポンプの吐出容積を増減させる制御信号を演算するとともに、この演算された標準信号またはこの標準信号とエンジン回転速度との関係を示す特性曲線の傾きの緩急を変更した調整信号のいずれかを出力するコントローラと、コントローラに標準信号または調整信号のいずれかの選択を指令する指令手段とを備え、コントローラが、標準信号として、最初は徐々に続いて速やかに立ち上がる「標準傾き特性線」を、調整信号として、制御信号の最大値のエンジン回転速度を低くし全体の傾きを急にした「急傾き特性線」あるいは制御信号の最大値のエンジン回転速度を高くし全体の傾きを緩やかにした「緩傾き特性線」を演算し、指令手段が、制御信号の選択を指令する切換スイッチおよび特性曲線の傾きを無段階に調整可能に指令する調整スイッチを備えている、ことを特徴とする作業車両が提供される。

本発明に従って構成された作業車両は、エンジンの回転速度の増減に応じてＨＳＴポンプの吐出容積を増減させる制御信号を演算するとともに、演算された標準信号または標準信号とエンジン回転速度との関係を示す特性曲線の傾きの緩急を変更した調整信号のいずれかを出力するコントローラと、コントローラに標準信号または調整信号のいずれかの選択を指令する指令手段を備えている。

したがって、例えば、特性曲線の傾きを「急」にした調整信号を選択すれば、エンジンの回転速度を上げることなく低い牽引力で走行速度を上げることができ燃料消費の悪くなる問題を除くことができる。また、特性曲線の傾きを「急」あるいは「緩」にすることにより、走行負荷の上昇に対するエンジン回転速度の落ち込み具合をオペレータの好みに合わせることができる。

本発明に従って構成された作業車両の構成説明図。コントローラから出力される制御信号の特性線図。ＨＳＴポンプの特性説明図。制御手順を示すフローチャート。作業車両の代表例であるホイールローダの側面図。

以下、本発明に従って構成された作業車両について、代表的な作業車両であるホイールローダにおける好適実施形態を示した添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。

図５を参照してホイールローダについて説明する。ホイールローダ２は、作業装置４ａおよび前車輪４ｂを装備した前車体４と、運転席６ａ、後車輪６ｂおよびエンジン室６ｃを装備した後車体６を備えている。前車輪４ｂおよび後車輪６ｂはＨＳＴ走行装置によって駆動される。

図１を参照して説明する。ＨＳＴ走行装置８は、動力源であるエンジン１０によって駆動される可変容量型のＨＳＴポンプ８ａと、前車輪４ｂおよび後車輪６ｂに出力を連結した可変容量型のＨＳＴモータ８ｂを閉ループの油圧回路で接続した周知のものである。ＨＳＴポンプ８ａの可変容量装置８ｃは、例えば斜板式可変容量型ポンプにおける、制御信号である電気信号を油圧信号に変換する電磁弁と、その出力圧油によって斜板を傾転作動させ容量を変更する制御機構を備えた、周知のものである。

ＨＳＴ走行装置８は、エンジン１０の回転速度の増減に応じてＨＳＴポンプ８ａの吐出容積を増減させる制御信号を演算するとともに、演算された標準信号またはこの標準信号とエンジン回転速度との関係を示す特性曲線の傾きの緩急を変更した調整信号のいずれかを出力するコントローラ１２と、コントローラ１２に標準信号または調整信号のいずれかの選択を指令する指令手段１４を備えている。

指令手段１４は、制御信号の選択を指令する切換スイッチ１４ａおよび特性曲線の傾きを無段階に調整可能に指令する調整スイッチ１４ｂを備えている。

コントローラ１２は、エンジン１０の回転速度を検出するスピードセンサ１６の出力に基づいて、ＨＳＴポンプ８ａの可変容量装置８ｃへの制御信号を演算する演算器（１）１８と、演算された標準信号の特性曲線の傾きを変更する演算器（２）２０と、演算器（１）１８の出力を直接可変容量装置８ｃにまたは演算器（２）２０に切換え接続する切換器２２を備えている。

切換器２２は、オンオフ式の手動スイッチである切換スイッチ１４ａの指令によって切換えられる。演算器（２）２０は、ダイヤル式の無段階出力スイッチである調整スイッチ１４の操作に応じた出力を標準信号に乗算して調整信号とし、可変容量装置８ｃに出力する。切換１４ａＯＮのときには、制御信号は演算器（２）２０に出力され、ＯＦＦのときには可変容量装置８ｃに直接出力される。

指令手段１４の切換スイッチ１４ａおよび調整スイッチ１４ｂは、運転席６ａ（図５）の操向ハンドル６ｄの近傍に備えられている。

図２を参照して標準信号および調整信号について説明する。コントローラ１２の演算器（１）１８によって、エンジン回転速度に比例した標準信号としての図示の最初は徐々に続いて速やかに立ち上がる「標準傾き特性線」が演算される。演算器（２）２０によってこの「標準傾き特性線」が、制御信号の最大値のエンジン回転速度を低くし全体の傾きを「急」にした「急傾き特性線」あるいは制御信号の最大値のエンジン回転速度を高くし全体の傾きを「緩」にした「緩傾き特性線」に、白抜き矢印で示す「緩」「急」を無段階に調整される。

図３を参照して説明する。ＨＳＴポンプ８ａの吐出容積は、エンジン回転速度の増減に応じた前記の制御信号に応じて、矢印Ｘで示す、「小」容量と「大」容量の間で増減され設定されるとともに、ＨＳＴモータ８ｂの走行負荷（油圧力）とのバランスによって、走行負荷（油圧力）が減ると増量し、負荷が増すと減量するように、例えば馬力一定になるように増減制御される。

図１とともに図４を参照して、ＨＳＴ走行装置８の制御手順について説明する。
ステップＳ１において、スピードセンサ１６によってエンジン回転速度が検出されステップＳ２に進む。
ステップＳ２において、演算器（１）１８によってポンプ制御信号が演算されステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、切換スイッチ１４ａがＯＮの「制御信号を演算器（２）２０に出力する」か、ＯＦＦの「制御信号を可変容量装置８ｃに直接出力する」かが判定され、ＯＮのときはステップＳ４に進み、ＯＦＦのときにはステップＳ５に進む。
ステップＳ４において、演算器（２）２０によって調整スイッチ１４ｂの出力係数を乗算、または調整スイッチ１４ｂ位置に見合った制御信号を演算して演算器（１）１８の演算結果と入れ替えを行い、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、制御信号としての標準信号あるいは調整信号をＨＳＴポンプ８ａの可変容量装置８ｃに出力し、ステップＳ１に戻る。

主として図１および図３を参照して、上述したとおりの作業車両２の作用効果について説明する。

本発明に従って構成された作業車両２は、エンジン１０の回転速度の増減に応じてＨＳＴポンプ８ａの吐出容積を増減させる制御信号を演算するとともに、演算された標準信号または標準信号とエンジン回転速度との関係を示す特性曲線の傾きの緩急を変更した調整信号のいずれかを出力するコントローラ１２と、コントローラ１２に標準信号または調整信号のいずれかの選択を指令する指令手段１４を備えている。

したがって、例えば、特性曲線の傾きを「急」にした「急傾き特性線」の調整信号を選択すれば、エンジン１０の回転速度を上げることなく低い牽引力で走行速度を上げることができ燃料消費の悪くなる問題を除くことができる。また、特性曲線の傾きを「急」にあるいは「緩」にした「緩傾き特性線」にすることにより、走行負荷の上昇に対するエンジン回転速度の落ち込み具合をオペレータの好みに合わせることができる。

例えば平坦で牽引力の不要な路面において、特性曲線を「急」に立てれば、エンジン回転を高回転まで上げることなく速度を上げることが可能となる。また、マッチング特性も変更可能となる。さらに、特性曲線の傾きを「緩」のなだらかにすることでクリーパ機能（エンジン回転高のまま車速を低減し、作業装置にエンジン馬力を配分）も同一ダイヤルで達成できる。

そして、指令手段１４は、制御信号の選択を指令する切換スイッチ１４ａと、特性曲線の傾きを無段階に調整可能に指令する調整スイッチ１４ｂの二つを備えている。したがって、切換スイッチ１４ａをＯＦＦの「制御信号を可変容量装置８ｃに直接出力する」にしておけば、特性曲線の傾きは調整されない標準状態に確実に保持される。

さらに、切換スイッチ１４ａおよび調整スイッチ１４ｂは、作業車両２の運転席６ａの操向ハンドル６ｄの近傍に備えられているので、作業車両２の運転環境に応じて、操向ハンドル６ｄとともに容易に操作することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。

本発明の実施例においては、指令手段１４は、切換スイッチ１４ａと調整スイッチ１４ｂの二個を備えているが、調整スイッチ１４ｂに無調整の位置を設けてスイッチを一個にしてもよい。

２：ホイールローダ（作業車両）
６ａ：運転席
６ｄ：操向ハンドル
８：ＨＳＴ走行装置
８ａ：ＨＳＴポンプ
１０：エンジン
１２：コントローラ
１４：指令手段
１４ａ：切換スイッチ
１４ｂ：調整スイッチ

Claims

ＨＳＴ走行装置と、
ＨＳＴ走行装置の動力源であるエンジンの回転速度の増減に応じてＨＳＴポンプの吐出容積を増減させる制御信号を演算するとともに、この演算された標準信号またはこの標準信号とエンジン回転速度との関係を示す特性曲線の傾きの緩急を変更した調整信号のいずれかを出力するコントローラと、
コントローラに標準信号または調整信号のいずれかの選択を指令する指令手段とを備え、
コントローラが、
標準信号として、最初は徐々に続いて速やかに立ち上がる「標準傾き特性線」を、調整信号として、制御信号の最大値のエンジン回転速度を低くし全体の傾きを急にした「急傾き特性線」あるいは制御信号の最大値のエンジン回転速度を高くし全体の傾きを緩やかにした「緩傾き特性線」を演算し、
指令手段が、
制御信号の選択を指令する切換スイッチおよび特性曲線の傾きを無段階に調整可能に指令する調整スイッチを備えている、
ことを特徴とする作業車両。