JP6555592B2 - 作業車両 - Google Patents
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Description
−第1の実施の形態−
図1は、作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダは、アーム111、バケット112、および、前側の車輪113(前輪)等を有する前部車体110と、運転室121、機械室122、および、後側の車輪113(後輪)等を有する後部車体120とで構成される。
(有効個別条件1)車速センサ26で検出された車速Vが有効判定用の閾値Vb1以上である
(有効個別条件2)モードスイッチ23が作業位置に操作されている
(制限個別条件1)有効モードが設定されている
(制限個別条件2)車速センサ26で検出された車速Vが制限開始判定用の閾値Va1以下である
(1)本実施の形態に係るホイールローダは、走行駆動力を出力する走行駆動装置、および作業機を備えた作業車両である。ホイールローダのコントローラ10は、車速センサ26で検出された車速Vが予め定めた制限開始判定用の閾値Va1以下に低下してから所定時間(T0)の間、最大走行駆動力を制限する。制限モードが設定された場合、非制限モードが設定されたときに比べて最大走行駆動力を制限することにより、掘削対象物に作業機を十分に貫入させるまでの過程で走行駆動力を制限し、作業機負荷が過大になることを防止することができる。その結果、掘削突入時における車体の慣性力および走行駆動力の合成力と掘起力とのバランスの適正化を図ることができ、掘削の作業効率を向上することができる。
第1の実施の形態では、コントローラ10の記憶装置に記憶されている制限特性C1を参照し、HSTモータ3の押しのけ容積qm(モータ傾転角)を低下させることで、最大走行駆動力Aを制限する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、走行負荷圧Pt(すなわち、HSTモータ3の駆動圧力)を低下させることで、最大走行駆動力Aを制限してもよい。また、HSTモータ3の押しのけ容積qmおよび走行負荷圧Ptの双方を低下させることで、最大走行駆動力Aを制限してもよい。なお、走行負荷圧Ptは、HST回路に可変リリーフ弁を設け、コントローラ10が可変リリーフ弁のソレノイドに制御信号(励磁電流)を出力することで、調整することができる。
図7および図8を参照して第2の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第2の実施の形態に係るホイールローダは、第1の実施の形態と同様の構成を有している(図2参照)。
(6)制限モードが設定されている場合、コントローラ10の制限制御部10bは、車速センサ26で検出された車速Vが低下するにしたがって最大走行駆動力Aを増加させるように、最大走行駆動力を制限する。ホイールローダの慣性力は、車速Vが低下するほど低下する。このため、図8に示すように、車速Vの低下、すなわち慣性力の低下に応じて最大走行駆動力を徐々に増加させることで、さらに車両の自重による慣性力および走行駆動力の合成力と、掘起力のバランスの適正化を図ることができる。
図9を参照して第2の実施の形態の変形例に係る作業車両について説明する。図9は、第2の実施の形態の変形例に係る作業車両の車速Vと最大走行駆動力Aの関係を示す走行性能線図である。第2の実施の形態では、車速Vが0以上かつ制限開始判定用の閾値Va1以下の範囲において、車速Vが低下するにしたがって直線的に最大走行駆動力Aが増加する例について説明した。これに対して、第2の実施の形態の変形例では、車速Vが0以上かつ制限開始判定用の閾値Va1以下の範囲において、車速Vが低下するにしたがってステップ状(階段状)に最大走行駆動力Aが増加する。このような第2の実施の形態の変形例によれば、第2の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
図10を参照して、第3の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第2の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第3の実施の形態に係るホイールローダは、第2の実施の形態と同様の構成を有している(図2参照)。図10は、第3の実施の形態に係る作業車両の掘削作業における走行駆動力と車速の変化を示すタイムチャートである。なお、図10に示す破線は、第2の実施の形態の作業車両の走行駆動力の挙動を示している。
図11から図13を参照して第4の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第2の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第4の実施の形態に係るホイールローダは、第2の実施の形態と同様の構成を有している(図2参照)。図2に示すように、コントローラ10には、傾斜角センサ27が接続されている。傾斜角センサ27は、たとえば周知の振り子式の対地角センサであり、ホイールローダの傾斜角θを検出し、検出信号をコントローラ10に出力する。
(7)ホイールローダが傾斜地で掘削作業を行う際、ホイールローダの傾斜角θが大きいときに走行駆動力を大きく制限してしまうと、バケット112が掘削対象物へ十分に貫入されず、掘削量が低下してしまうおそれがある。本実施の形態では、コントローラ10は、傾斜角センサ27で検出されたホイールローダの傾斜角θに基づいて、制限する最大走行駆動力Aを設定する。これにより、傾斜地で掘削作業を行う場合に走行駆動力が低下し過ぎることを防止し、慣性力および走行駆動力の合成力と、掘起力のバランスの適正化を図ることができる。
図14(a)を参照して第4の実施の形態の変形例1に係る作業車両について説明する。図14(a)は、第4の実施の形態の変形例1に係る作業車両における傾斜角θの増加に応じて増加する補正値ΔAの特性を示す図である。第4の実施の形態では、補正値ΔAが一定値である例について説明した。これに対して、本変形例では、補正値ΔAが傾斜角θに応じて変化する。図14(a)に示すように、コントローラ10の記憶装置には、傾斜角θの増加にしたがって直線比例で増加する補正値ΔAの特性がルックアップテーブル形式で記憶されている。
傾斜角θが角度閾値θ1未満のときには制限開始判定用の閾値としてVa1を選択し、傾斜角θが角度閾値θ1以上のときには制限開始判定用の閾値としてVa4を選択する処理を行ってもよい。この場合、ステップS440が実行された後、制限開始判定用の閾値の選択処理が実行され、その後、ステップS130と同様に車速Vが閾値(Va1またはVa4)以下であるか否かが判定される。
図14(b)を参照して第4の実施の形態の変形例3について説明する。第4の実施の形態では、傾斜角θが角度閾値θ1以上の場合に走行駆動力の制限が開始される車速(Va4)が、傾斜角θが角度閾値θ1未満の場合に走行駆動力の制限が開始される車速(Va1)に比べて小さい例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
第4の実施の形態では、第1制限モードが設定された場合と、第2制限モードが設定された場合とで、走行駆動力の制限が継続される時間(T0)が同じである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。傾斜角θが大きい場合、傾斜角θが小さい場合に比べて、掘削対象物への突入後の減速度が大きいため(すなわち車両が早く止まるため)、第1制限モードが設定された場合の時間閾値T0Aに比べて、第2制限モードが設定された場合の時間閾値T0Bを短くしてもよい(T0B<T0A)。傾斜角θが大きい場合に、制限する時間を短くすることで、傾斜角θに応じて、より適切に走行駆動力と掘起力のバランスを適正なものとすることができる。
図15および図16を参照して第5の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第4の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第5の実施の形態に係るホイールローダは、第4の実施の形態と同様の構成を有している(図2参照)。
(8)ホイールローダの車速の時間変化率(減速度)を演算し、演算された車速の時間変化率(減速度)に基づいて、走行駆動力を制限する時間閾値(T1またはT2)を設定するようにした。減速度が大きい場合、減速度が小さい場合に比べて掘削対象物への突入から停止までの時間が短い。そのため、通常通りの制限時間の長さだと、突入後の掘削作業にまで制限が差しかかり、支障をきたす可能性がある。そのため、制限する時間を短くすることで、土砂等の掘削対象物の重さや硬さの違いによる掘削対象物への突入から停止までの時間の違いに応じて、より適切な掘削を行うことができる。
制限制御部10bは、車速の時間変化率αが変化率閾値α1未満である場合と、車速の時間変化率αが変化率閾値α1以上である場合とで、異なる走行性能特性にしたがって走行駆動力を制限してもよい。たとえば、車速の時間変化率αが変化率閾値α1未満である場合(減速度が大きい場合)、車速の時間変化率αが変化率閾値α1以上である場合(減速度が小さい場合)に比べて、最大走行駆動力が大きくなるように、すなわち制限量が小さくなるように最大走行駆動力を制限する。これにより、土砂等の掘削対象物の重さや硬さに応じて、掘削性の向上を図ることができる。
車速の時間変化率αが変化率閾値α1未満である場合(減速度が大きい場合)、車速の時間変化率αが変化率閾値α1以上である場合(減速度が小さい場合)に設定される制限開始用の車速閾値よりも高い制限開始用の車速閾値を設定してもよい。減速度が大きい場合に車速の急峻な低下に対しても、高い車速閾値を設定することで制限の有効時間を適切に確保することができ、掘削性を向上することができる。
図17および図18を参照して第6の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。
図19を参照して第7の実施の形態に係る作業車両について説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。なお、図19では、HST回路における高圧選択弁16、チェック弁11A,11B、オーバーロードリリーフ弁13等の図示は省略している。
上述した実施の形態では、入力分割型のHMT703A(図19参照)を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。入力分割型のHMT703Aに代えて、図20に示すように、出力分割型のHMT703Bを採用してもよい。なお、図20では、走行駆動装置について図示し、作業用油圧回路HC2の図示は省略している。出力分割型のHMT703Bでは、遊星歯車機構740Bに連結したHSTモータ3と油圧回路により接続されたHSTポンプ2を、変速装置の入力軸723と回転比一定で連結する構成とされている。本変形例では、エンジン1の出力トルクがHSTと機械伝動部732にパラレルに伝達され、遊星歯車機構740Bを経由して、車輪113が駆動される。
図19や図20に示すHMT703A,703Bに代えて、EMT(Electro-Mechanical Transmission:電気−機械式変速装置)703Cを備えたホイールローダに本発明を適用してもよい。この場合、HSTポンプ2に代えて発電機840が設けられ、HSTモータ3に代えて電動モータ850が設けられる。
(変形例1)
上述した実施の形態では、作業車両の傾斜角θや作業車両の車速の時間変化率αに基づいて、時間閾値を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図22(a)に示すように、任意の時間閾値を設定するための時間入力装置901を設けてもよい。時間入力装置901は、ダイヤル式の入力操作装置としてもよいし、複数の操作位置(たとえば重掘削操作位置および軽掘削操作位置)のいずれかを選択する入力操作装置としてもよい。コントローラ10の制限制御部10bは、時間入力装置901からの信号に基づいて時間閾値を設定する。これにより、土砂等の掘削対象物の重さや硬さ、あるいは地面の傾斜、路面の状況に応じて、オペレータが任意で時間閾値を設定することができる。
上述した実施の形態では、作業車両の傾斜角θや作業車両の車速の時間変化率αに基づいて、最大走行駆動力Aの大きさ、すなわち最大走行駆動力の制限量を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図22(b)に示すように、任意の最大走行駆動力の特性を設定するための制限入力装置902を設けてもよい。制限入力装置902は、ダイヤル式の入力操作装置としてもよいし、複数の操作位置(たとえば重掘削操作位置および軽掘削操作位置)のいずれかを選択する入力操作装置としてもよい。コントローラ10の制限制御部10bは、制限入力装置902からの信号に基づいて最大走行駆動力Aの特性を設定する。これにより、土砂等の掘削対象物の重さや硬さ、あるいは地面の傾斜、路面の状況に応じて、オペレータが任意で制限後の最大走行駆動力を設定することができる。
上述した実施の形態では、作業車両の傾斜角θや作業車両の車速の時間変化率αに基づいて、車速閾値を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図22(c)に示すように、任意の車速閾値を設定するための車速閾値入力装置903を設けてもよい。車速閾値入力装置903は、ダイヤル式の入力操作装置としてもよいし、複数の操作位置(たとえば重掘削操作位置および軽掘削操作位置)のいずれかを選択する入力操作装置としてもよい。コントローラ10の制限制御部10bは、車速閾値入力装置903からの信号に基づいて車速閾値を設定する。これにより、土砂等の掘削対象物の重さや硬さ、あるいは地面の傾斜、路面の状況に応じて、オペレータが任意で車速閾値を設定することができる。
上述した実施の形態では、コントローラ10が、車速センサ26で検出された車速Vが、有効判定用の閾値Vb1よりも高いか否かを判定し、車速Vが有効判定用の閾値Vb1よりも高い状態から制限開始判定用の閾値Va1,Va4以下に低下した場合に、所定時間の間、最大走行駆動力を制限する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ10は、車速Vが制限開始判定用の閾値Va1よりも高くなったときに、有効モードを設定してもよい。なお、第1の実施の形態で説明したように、車速Vが有効判定用の閾値Vb1よりも高くなったときに、有効モードを設定することで、制限制御と非制限制御との間でのハンチングを防止できるため、好適である。
上述した実施の形態では、コントローラ10は、モードスイッチ23の操作位置を加味して、有効モード/無効モードを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ10は、有効個別条件1が成立した場合には有効モードを設定し、有効個別条件1が成立していない場合には無効モードを設定するようにしてもよい。この場合、モードスイッチ23を省略することができる。
上述した実施の形態では、作業車両の一例としてホイールローダを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、ホイールショベル、テレハンドラー等の種々の作業車両に本発明を適用できる。
Claims (8)
- アーム及びバケットを有する作業機と、
車速を検出する車速検出装置と、
掘削時の前記車速の低下に応じて増加する走行駆動力を出力する走行駆動装置と、
前記走行駆動装置により前記走行駆動力を制御する制御装置と、を備えた作業車両において、
前記制御装置は、
予め定められた第1車速閾値と、予め定められた前記第1車速閾値よりも高い第2車速閾値とを記憶する記憶部を備え、
前記車速検出装置で検出された車速が前記第2車速閾値よりも高いと判定され、前記第2車速閾値よりも高い車速から前記第1車速閾値以下に低下した場合に、掘削対象物へ突入してから前記作業機の動作を開始させるまでの所定時間の間、前記走行駆動力を制限する制限制御部を有することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記制御装置の制限制御部は、時間入力装置からの信号に基づいて前記所定時間を設定することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記制御装置の制限制御部は、制限入力装置からの信号に基づいて前記走行駆動力の制限量を設定することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記制御装置の制限制御部は、前記車速検出装置で検出された車速が低下するにしたがって前記走行駆動力を増加させるように、前記走行駆動力を制限することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記制御装置の制限制御部は、車速閾値入力装置からの信号に基づいて前記第1車速閾値を設定することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
作業車両の傾斜角を検出する傾斜角検出装置を備え、
前記制御装置は、前記傾斜角検出装置で検出された作業車両の傾斜角に基づいて、少なくとも、制限する前記走行駆動力、前記第1車速閾値、および前記所定時間のうちのいずれかを設定することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記制御装置は、作業車両の車速の時間変化率を演算し、演算された車速の時間変化率に基づいて、少なくとも、制限する前記走行駆動力、前記第1車速閾値、および前記所定時間のうちのいずれかを設定することを特徴とする作業車両。 - 請求項1に記載の作業車両において、
前記車速検出装置で検出された車速が予め定めた第1車速閾値以下に低下してから所定時間の間、前記走行駆動力を制限することを無効にするモードを設定するモード設定部を有することを特徴とする作業車両。
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