JP5690620B2 - 走行振動抑制装置を備えた作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、走行振動抑制装置を備えた作業車両に係り、特に、エンジン起動時におけるフロント作業機の動作安定性を高める手段に関する。

ホイールローダ等の作業車両は、通常緩衝用サスペンションシステムを備えておらず、走行時に大きなピッチングやバウンシングが作用するために乗り心地が悪く、オペレータが疲労しやすい。走行中の作業車両に作用するピッチングやバウンシングは、作業車両に備えられたバケット、アーム及びリフトシリンダ等からなるフロント作業機と、当該フロント作業機が支承する土砂等の積み荷の合計質量が大きいほど大きくなるので、バケットに土砂等を満載して高速で走行する場合などにおいて特に乗り心地が悪くなる。このような問題を解決するため、従来、ライドコントロール装置と呼ばれる走行振動抑制装置を備えた作業車両が提案されている。

ライドコントロール装置は、リフトシリンダに作動油を供給するリフトシリンダ油圧回路に制御弁を介して液圧アキュムレータを接続したもので、制御弁を開くことによりリフトシリンダと液圧アキュムレータとの間の作動油の流通を可能とし、作業車両の上下動に伴うリフトシリンダのボトム圧変動を液圧アキュムレータに吸収させて、車体全体のショックを軽減するものである。制御弁の切換は、基本的にはオペレータがライドコントロールスイッチを手動操作することにより行うが、作業車両の稼動状況に応じて必要な時だけ自動的に制御弁の切り換えが行われるように、車速が予め定められた設定速度以上になったときに、自動的に制御弁を閉状態から開状態に切り換える技術も従来提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術によると、作業車両の上下動が大きくなる高速走行時（時速４．５Ｋｍ／ｈ〜５Ｋｍ／ｈ程度）に、自動的に制御弁を閉状態から開状態に切り換えて、リフトシリンダのボトム圧変動を液圧アキュムレータに吸収させるので、車体全体のショックを軽減することができて、オペレータの疲労を緩和することができる。なお、リフトシリンダに供給する作動油は、作業車両に搭載されたエンジンにて駆動される油圧ポンプより吐出される。

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、作業車両の稼動状況に拘わりなく、車速に応じて制御弁を自動的に切り換える構成であるので、作業車両の車速が設定速度を超えている状況でフロント作業機を操作すると、フロント作業機に液圧アキュムレータのダンパ効果が作用し、フロント作業機の動作が不安定になるという問題がある。

そこで、オペレータが意図しない状況でフロント作業機の動作が不安定になるという問題を解決するため、車速による制御弁の開閉を行わず、ライドコントロールスイッチがＯＮ操作されている状態においては、リフトシリンダと液圧アキュムレータとの間の作動油の流通を常時可能とすることが検討されている。かかる構成によると、少なくともオペレータが意図しない状況でいきなりフロント作業機の動作が不安定になるということがないので、オペレータに不要な違和感や不安感を与えることを防止できる。

特開平０５−２０９４２２号公報

しかしながら、リフトシリンダと液圧アキュムレータとの間の作動油の流通を常時可能にすると、エンジン停止後の再起動時に、バケット等の作業具が不正に動揺し、オペレータに無用な違和感や不安感を与えるという問題が新たに発生する。即ち、上述のように、ライドコントロール装置には、制御弁を手動操作で開状態又は閉状態に切り換えるためのライドコントロールスイッチが備えられているので、エンジン起動後にライドコントロールスイッチをＯＮ操作して制御弁を開状態に切り換えると共に、作業終了後のエンジン停止前に、ライドコントロールスイッチをＯＦＦ操作して制御弁を閉状態に切り換えた場合には、特別な不都合を生じることなく、作業車両の走行安定性を高めることができる。

しかしながら、現実にはオペレータの故意又は不注意により、ライドコントロールスイッチをＯＦＦ操作しないままエンジンを停止させる場合がしばしばある。エンジンを停止すると、制御弁への切換信号も停止されるので、制御弁は自動的に閉状態に切り換えられるが、ライドコントロールスイッチをＯＦＦ操作しないままエンジンを停止させた場合には、エンジン起動と同時に制御弁が開状態に復帰する。一方、エンジン停止前には、リフトシリンダのボトム圧を抜いてフロント作業機を安定状態に保持するのが一般的であるので、エンジン停止によって制御弁が自動的に閉状態に切り換えられると、リフトシリンダのボトム圧と液圧アキュムレータの蓄圧とがアンバランスになる。この状態でエンジンが再起動されると、エンジン起動と同時に制御弁が開状態に復帰し、液圧アキュムレータの蓄圧がリフトシリンダのボトム側室に供給されるため、作業具が不意に動作し、オペレータ及び作業車両の周囲にいる作業員等に違和感や不安感を与える虞がある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン起動時におけるフロント作業機の動作安定性を高め、オペレータや周囲の作業員に違和感や不安感を与えにくい走行振動抑制装置を備えた作業車両を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記油圧ポンプから吐出される作動油により作業具を所定の可動範囲内で駆動する油圧シリンダと、制御弁を介して前記油圧シリンダに接続された液圧アキュムレータと、前記制御弁の開閉を制御するライドコントロール部とを備えた作業車両において、前記ライドコントロール部は、前記制御弁を開状態又は閉状態に切り換えるライドコントロールスイッチと、前記エンジンを起動状態又は停止状態に切り換えるキースイッチと、前記油圧シリンダを操作不能にするロック状態又は操作可能にするロック解除状態に切り換える作業機レバーロックスイッチと、車体に備えられたブレーキ装置をパーキング状態又はパーキング解除状態に切り換えるパーキングスイッチと、前記各スイッチの操作信号に応じた前記制御弁の切換信号を出力するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記キースイッチを操作して前記エンジンを起動したときにおいて、前記ライドコントロールスイッチが前記制御弁を開状態にするＯＮ状態に切り換えられているときには、前記制御弁を開状態に切り換える信号を出力せず、前記作業機レバーロックスイッチがロック解除状態に切り換えられて、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になるか、前記パーキングスイッチがパーキング解除状態に切り換えられて、パーキングの圧力が予め設定された所定値以上になるのを待って、前記制御弁を開状態に切り換える信号を出力することを特徴とする。

上述のように、ライドコントロールスイッチがＯＮ操作されたままエンジンが停止されている場合においても、エンジンが再起動される以前においては、制御弁が自動的に閉状態に切り換えられている。そこで、エンジンが再起動された場合に、直ちに制御弁を開状態に切り換えるのではなく、作業機レバーロックスイッチがロック解除状態に切り換えられて、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になるか、前記パーキングスイッチがパーキング解除状態に切り換えられて、パーキングの圧力が予め設定された所定値以上になるのを待って制御弁を開状態に切り換えると、オペレータは、作業具が動作する可能性のあることを認識しながら作業機レバーロックスイッチの操作又はパーキングスイッチの操作を行うことができるので、仮に作業具が動作した場合にも違和感や不安感を感じることがない。また、オペレータは、作業機レバーロックスイッチ等の操作を行う前に、周囲にいる作業員等に作業具が動作する虞のあることを警告できるので、作業車両の周囲にいる作業員等の安全を確保することもできる。

本発明は、エンジンを起動したとき、制御弁を直ちには開状態に切り換えず、作業機レバーロックスイッチがロック解除状態に切り換えられて、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になるか、前記パーキングスイッチがパーキング解除状態に切り換えられて、パーキングの圧力が予め設定された所定値以上になるのを待って制御弁を開状態に切り換えるので、作業具がオペレータの意図しないタイミングで動作せず、オペレータに無用な違和感や不安感を与えず、かつ作業車両の周囲にいる作業員等の安全を確保することができる。

実施形態に係る作業車両の外観構成図である。 実施形態に係る走行振動抑制装置の構成図である。 実施形態に係る作業機械の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る走行振動抑制装置を備えた作業車両の実施形態を、ホイールローダを例にとり、図を参照しながら説明する。

図１に示すように、実施形態に係るホイールローダ１は、キャブ２を備えた後部車体３と、連結ピン４を介して後部車体３の前方側（ホイールローダ１の前進側）に連結された前部車体５と、これら後部車体３及び前部車体５に設けられた後輪６及び前輪７と、前部車体５の前方部分に取り付けられたフロント作業機８と、フロント作業機８の油圧系に付加される走行振動抑制装置９とから主に構成されている。

後輪６及び前輪７は、後部車体３に搭載されたトランスミッション３７（図２参照）に接続されており、同じく後部車体３に搭載されたエンジン３６（図２参照）により駆動される。これに対して、フロント作業機８は、エンジン３６により駆動される油圧ポンプ（図示省略）から吐出される作動油により駆動される。油圧ポンプは後部車体３に搭載され、走行振動抑制装置９は前部車体５に搭載される。なお、前部車体５は、後部車体３に対して左右方向に屈曲するように構成されており、走行時にキャブ２内に備えられた図示しないステアリング装置を操作することにより、後部車体３に対して左方向又は右方向に屈曲して、その方向にホイールローダ１を進行させる。

フロント作業機８は、一端が連結ピン１０を介して前部車体５に連結されたアーム１１と、連結ピン１２を介してアーム１１の先端部に取り付けられたバケット（作業具）１３と、連結ピン１４，１５を介して両端部が前部車体５とアーム１１とに連結されたリフトシリンダ１６と、連結ピン１７を介してアーム１１に揺動可能に連結されたベルクランク１８と、一端がベルクランク１８に連結され、他端がバケット１３に連結されたリンク部材１９と、連結ピン２０，２１を介して両端部が前部車体５とベルクランク１８とに連結されたバケット傾斜シリンダ２２とからなる。なお、本例においては、アーム１１、連結ピン１２，１４，１５、リフトシリンダ１６がそれぞれ１つずつしか備えられていないが、実機においては、これらの各部材がバケット１３の左右に一組ずつ備えられる。

リフトシリンダ１６及びバケット傾斜シリンダ２２は、図示しない油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される。リフトシリンダ１６を伸張させると、アーム１１及びバケット１３が上昇し、リフトシリンダ１６を収縮させると、アーム１１及びバケット１３が下降する。リフトシリンダ１６の伸張・収縮、つまりアーム１１及びバケット１３の上昇・下降は、キャブ２内に備えられた操作レバー等の操作機器を操作することにより行うことができる。また、バケット傾斜シリンダ２２を伸張させると、バケット１３が上向きに回動し、バケット傾斜シリンダ２２を収縮させると、バケット１３が下向きに回動する。バケット傾斜シリンダ２２の伸張・収縮、つまりバケット１３の上向き回動・下向き顔動も、キャブ２内に備えられた操作レバー等の操作機器を操作することにより行うことができる。

走行振動抑制装置９は、図２に示すように、リフトシリンダ１６との間で作動油の流通を行う液圧アキュムレータ３１と、これらリフトシリンダ１６と液圧アキュムレータ３１との間の作動油の流れを切り換える制御弁３２と、該制御弁３２の開閉を切り換えるライドコントロール部３３と、該ライドコントロール部３３からの指令に応じて制御弁３２の開閉操作を行う油圧回路３４とから構成される。なお、図２においては、液圧アキュムレータ３１が１つのみ表示されているが、用いる油圧システムの大きさと容量によっては、２つ以上の液圧アキュムレータ３１を備えることも可能である。また、図２の符号３２ａは、予め設定された圧力値までリフトシリンダ１６のボトム圧と液圧アキュムレータ３１とを流通させるチャージング用のバルブを示している。

ライドコントロール部３３は、ホイールローダ１の制御全体を司るメインコントローラ３５と、メインコントローラ３５からの指令を受けてエンジン３６及びトランスミッション３７の駆動を制御するエンジンコントローラ３８と、オペレータにより操作されるライドコントロールスイッチ３９ａ、キースイッチ３９ｂ、作業機レバーロックスイッチ３９ｃ及びパーキングスイッチ３９ｄと、モニタユニット４１を介してメインコントローラ３５に接続されたインジケータ４２とから構成される。なお、ライドコントロールスイッチ３９ａ、キースイッチ３９ｂ、作業機レバーロックスイッチ３９ｃ及びパーキングスイッチ３９ｄは、それぞれキャブ２内の所定の位置に配置される。

ライドコントロールスイッチ３９ａは、ＯＮ・ＯＦＦスイッチをもって構成されており、その出力信号はメインコントローラ３５に入力されている。オペレータがＯＮ操作したときには、メインコントローラ３５から制御弁３２の切換信号を出力して制御弁３２を開状態に切り換え、リフトシリンダ１６と液圧アキュムレータ３１との間の作動油の流通を可能とする。また、ＯＦＦ操作したときには、メインコントローラ３５から制御弁３２の切換信号を出力して制御弁３２を閉状態に切り換え、リフトシリンダ１６と液圧アキュムレータ３１との間の作動油の流通を遮断する。ライドコントロールスイッチ３９ａの操作状態は、モニタユニット４１を介してインジケータ４２に表示される。

キースイッチ３９ｂは、シリンダキーからなるイグニションスイッチをもって構成されており、その出力信号はメインコントローラ３５に入力されている。オペレータによりＯＦＦ位置からＳＴＡＲＴ位置に切り換えられたときには、メインコントローラ３５及びエンジンコントローラ３８を介してエンジンを起動した後にＯＮ位置に戻り、エンジン３６を継続的に稼動状態にする。また、ＯＮ位置からＯＦＦ位置に戻されたときには、メインコントローラ３５及びエンジンコントローラ３８を介してエンジンを停止する。

作業機レバーロックスイッチ３９ｃは、ＯＮ・ＯＦＦスイッチをもって構成されており、その出力信号はメインコントローラ３５に入力されている。作業機レバーロックスイッチ３９ｃがＯＮ操作され、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になったとき、メインコントローラ３５は、リフトシリンダ１６及びバケット傾斜シリンダ２２を操作不能なロック状態に切り換える。これにより、オペレータ及び周囲の作業員の安全が図られる。また、作業機レバーロックスイッチ３９ｃがＯＦＦ操作され、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値未満になったときには、リフトシリンダ１６及びバケット傾斜シリンダ２２を操作可能なロック解除状態に切り換え、所要の作業を可能とする。

パーキングスイッチ３９ｄは、ＯＮ・ＯＦＦスイッチをもって構成されており、その出力信号はメインコントローラ３５に入力されている。オペレータによりパーキングスイッチ３９ｄがＯＮ操作され、パーキングの圧力が予め設定された所定値以上になったとき、メインコントローラ３５はホイールローダ１に備えられたブレーキ装置をパーキング状態に切り換える。これにより、オペレータ及び周囲の作業員の安全が図られる。また、パーキングスイッチ３９ｄがＯＦＦ操作され、パーキングの圧力が予め設定された所定値未満になったとき、メインコントローラ３５はホイールローダ１に備えられたブレーキ装置をパーキング解除状態に切り換え、ホイールローダ１の走行を可能にする。

メインコントローラ３５は、ライドコントロールスイッチ３９ａ、キースイッチ３９ｂ、作業機レバーロックスイッチ３９ｃ及びパーキングスイッチ３９ｄの各出力信号、並びにフロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力及びパーキングの圧力を取り込み、上記各スイッチの切換状態及び圧力状態に応じて、制御弁３２を開状態又は閉状態に切り換える。なお、メインコントローラ３５の動作については、後に図３を用いて詳細に説明する。

油圧回路３４については、以下のように構成される。即ち、図２に示すように、リフトシリンダ１６のロッド側室１６ａは、制御弁３２を介して作動油タンク４３に接続されており、リフトシリンダ１６のボトム側室１６ｂは、制御弁３２を介して液圧アキュムレータ３１に接続されている。制御弁３２は、パイロット作動弁であり、ライドコントロール用の電磁パイロット弁４４からの油圧パイロット信号に応じて開閉される。制御弁３２が開状態にあるとき、作動油はリフトシリンダ１６のロッド側室１６ａと作動油タンク４３との間、及び、リフトシリンダ１６のボトム側室１６ｂと液圧アキュムレータ３１と間が流通可能となり、バケット１３の上下動にダンパ効果を付与することができる。これに対して、制御弁３２が閉状態にあるとき、作動油はリフトシリンダ１６のロッド側室１６ａと作動油タンク４３との間、及び、リフトシリンダ１６のボトム側室１６ｂと液圧アキュムレータ３１と間で流通不能となり、バケット１３の重量がリフトシリンダ１６を介して直接的に前部車体５に作用する。

電磁パイロット弁４４は、メインコントローラ３５から出力される切換信号により切換操作される。即ち、メインコントローラ３５から制御弁３２を開状態に切り換える信号が出力されると、電磁パイロット弁４４は、パイロットポンプ４５から吐出されるパイロット圧を制御弁３２のパイロットポートに導く油路を開き、制御弁３２を開状態に切り換える。これに対して、メインコントローラ３５から制御弁３２を閉状態に切り換える信号が出力されると、電磁パイロット弁４４は、パイロット圧を作動油タンク４３に落とす油路を開き、内蔵された戻しばねの弾性力によって制御弁３２を閉状態に切り換える。

以下、図３を用いて、実施形態に係るホイールローダ１の動作について説明する。オペレータがキースイッチ３９ｂをＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り換える（ステップＳ１）と、メインコントローラ３５が立ち上がり、メインコントローラ３５に、ライドコントロールスイッチ３９ａ、キースイッチ３９ｂ、作業機レバーロックスイッチ３９ｃ及びパーキングスイッチ３９ｄの各操作信号が読み込まれる（ステップＳ２）。次いで、オペレータがキースイッチ３９ｂをアクセサリ位置からＯＮ位置を経てＳＴＡＲＴ位置に切り換える（ステップＳ３）と、図示しないセルモータが駆動され、エンジン３６が起動される（ステップＳ４）。しかる後に、エンジン起動後にオペレータがキースイッチ３９ｂから手を離すと、キースイッチ３９ｂは自動的にＯＮ位置に切り換わる。

メインコントローラ３５は、エンジン起動後、ライドコントロールスイッチ３９ａがＯＮ操作されているか否かを判定し（ステップＳ５）、ＯＮ操作されていると判定した場合（Ｙｅｓと判定した場合）には、ステップＳ６に移行して、作業機レバーロックスイッチ３９ｃがロック解除状態に切り換えられているか否かを判定する。ステップＳ６で、作業機レバーロックスイッチ３９ｃがロック解除状態に切り換えられていると判定した場合（Ｙｅｓと判定した場合）には、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上であると判定した後に、ステップＳ７に移行して、制御弁３２を開状態に切り換える切換信号を出力する。これに対して、ステップＳ５でライドコントロールスイッチ３９ａがＯＦＦ操作されていると判定した場合（Ｎｏと判定した場合）、及びステップＳ６で作業機レバーロックスイッチ３９ｃがロック状態に切り換えられているか、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値未満であると判定した場合（Ｎｏと判定した場合）には、ステップＳ８に移行して、制御弁３２を開状態に切り換える切換信号を出力する。

このように、上記実施形態に係る作業車両は、エンジン３６の起動後において、ライドコントロールスイッチ３９ａが制御弁を開状態にするＯＮ状態に切り換えられているときには、制御弁３２を開状態に切り換えず、作業機レバーロックスイッチ３９ｃがロック解除状態に切り換えられ、かつフロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になるのを待って制御弁３２を開状態に切り換えるので、バケット１３がオペレータの意図しないタイミングで動作せず、オペレータに無用な違和感や不安感を与えない、また、オペレータは、作業機レバーロックスイッチ３９ｃがロック解除状態に切り換える前に、周囲にいる作業員等にバケット１３等が動作する虞のあることを警告できるので、作業車両の周囲にいる作業員等の安全を確保することもできる。

なお、前記実施形態においては、エンジン起動後の作業機レバーロックスイッチ３９ｃの操作を待って制御弁３２を開状態に切り換える構成としたが、かかる構成に代えて、パーキングスイッチ３９ｄがパーキング解除状態に切り換えられるのを待って、制御弁３２を開状態に切り換える構成とすることもできる。この場合にも、前記と同様の効果を奏することができる。

本発明は、ホイールローダ等の作業車両における操作性及び走行安定性の改善に利用できる。

１ ホイールローダ
２ キャブ
３ 後部車体
４，１０，１２，１４，１５，１７，２０，２１ 連結ピン
５ 前部車体
６ 後輪
７ 前輪
８ フロント作業機
９ 走行振動抑制装置
１１ アーム
１３ バケット（作業具）
１６ リフトシリンダ
１６ａ ロッド側室
１６ｂ ボトム側室
１８ ベルクランク
１９ リンク部材
２２ バケット傾斜シリンダ
３１ 液圧アキュムレータ
３２ 制御弁
３３ ライドコントロール部
３４ 油圧回路
３５ メインコントローラ
３６ エンジン
３７ トランスミッション
３８ エンジンコントローラ
３９ａ ライドコントロールスイッチ
３９ｂ キースイッチ
３９ｃ 作業機レバーロックスイッチ
３９ｄ パーキングスイッチ
４１ モニタユニット
４２ インジケータ
４３ 作動油タンク
４４ 電磁パイロット弁
４５ パイロットポンプ

Claims (1)

1. 油圧ポンプを駆動するエンジンと、前記油圧ポンプから吐出される作動油により作業具を所定の可動範囲内で駆動する油圧シリンダと、制御弁を介して前記油圧シリンダに接続された液圧アキュムレータと、前記制御弁の開閉を制御するライドコントロール部とを備えた作業車両において、
   前記ライドコントロール部は、前記制御弁を開状態又は閉状態に切り換えるライドコントロールスイッチと、前記エンジンを起動状態又は停止状態に切り換えるキースイッチと、前記油圧シリンダを操作不能にするロック状態又は操作可能にするロック解除状態に切り換える作業機レバーロックスイッチと、車体に備えられたブレーキ装置をパーキング状態又はパーキング解除状態に切り換えるパーキングスイッチと、前記各スイッチの操作信号に応じた前記制御弁の切換信号を出力するコントローラとを有し、
   前記コントローラは、前記キースイッチを操作して前記エンジンを起動したときにおいて、前記ライドコントロールスイッチが前記制御弁を開状態にするＯＮ状態に切り換えられているときには、前記制御弁を開状態に切り換える信号を出力せず、前記作業機レバーロックスイッチがロック解除状態に切り換えられて、フロント作業機を駆動する操作レバーのパイロット圧力が予め設定された所定値以上になるか、前記パーキングスイッチがパーキング解除状態に切り換えられて、パーキングの圧力が予め設定された所定値以上になるのを待って、前記制御弁を開状態に切り換える信号を出力することを特徴とする走行振動抑制装置を備えた作業車両。