JP6640641B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Description
特許文献1の作業機では、エンジンと、エンジンの動力により駆動するHSTポンプと、HSTポンプを操作する走行操作装置と、走行操作装置の一次側の圧力である走行一次側圧力を制御する圧力制御弁と、圧力制御弁を制御する制御装置とを備えている。
一方、作業機に作用する負荷によりエンジンの回転数が大きく低下する場合に、エンジンの回転数の落ち込みを防止しないと、エンジンストールにつながる。
作業機の油圧システムは、原動機と、前記原動機の目標回転数を設定する設定部材と、前記原動機の駆動により作動可能で且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出した作動油が供給される作動弁と、前記作動弁の作動油によって作動可能な油圧機器と、前記原動機の負荷が所定以上での前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す特性であって前記目標回転数に対応して定められた複数の第1制御特性と、前記原動機の負荷が所定未満での前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す第2制御特性とを記憶する記憶部と、前記目標回転数からの前記実回転数の低下量が予め定められた判定値未満である場合には前記第2制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行い、前記低下量が前記実回転数の判定値以上である場合には前記目標回転数に応じて定められた前記第1制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記目標回転数毎に前記低下量を判定するための前記判定値を有し、前記目標回転数が大きくなるにしたがって値が大きく設定された前記判定値を用いて前記作動弁の制御を行う。
[第1実施形態]
まず、作業機の全体の構成から説明する。
本発明に係る作業機1は、図5及び図6に示すように、機体フレーム2と、この機体フレーム2に装着した作業装置3と、機体フレーム2を支持する走行装置4とを備えている。尚、図5及び図6では、作業機の一例としてトラックローダを示しているが、本発明に係る作業機はトラックローダに限定されず、例えば、トラクタ、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ、ホイールローダ、バックホー等であってもよい。尚、本発明において、作業機1の運転席13に着座した運転者の前側(図5の左側)を前方、運転者の後側(図5の右側)を後方、運転者の左側(図5の手前側)を左方、運転者の右側(図5の奥側)を右方として説明する。
キャビン5内には運転席13が設けられている。運転席13の一側(例えば、左側)には、走行装置4を操作するための走行用操作装置14が配置されている。
作業装置3は、ブーム22Lと、ブーム22Rと、バケット23(作業具)とを備えている。ブーム22Lは、機体フレーム2の左に配置されている。ブーム22Rは、機体フレーム2の右に配置されている。ブーム22Lとブーム22Rとは、連結体によって相互に連結されている。ブーム22L及びブーム22Rは、第1リフトリンク24及び第2リフトリンク25に支持されている。ブーム22L及びブーム22Rの基部側と機体フレーム2の後下部との間には、複動式の圧シリンダからなるリフトシリンダ26が設けられている。リフトシリンダ26を同時に伸縮させることによりブーム22L及びブーム22Rが上下に揺動する。
また、装着ブラケット27とブーム22L及びブーム22Rの先端側中途部との間には、複動式の油圧シリンダからなるチルトシリンダ28が介装されている。チルトシリンダ28の伸縮によってバケット23が揺動(スクイ動作及びダンプ動作)する。
機体フレーム2の底壁上の後側には原動機29が設けられ、機体フレーム2の底壁上の前側には燃料タンクと作動油タンク31とが設けられている。原動機29は、例えば、ディーゼルエンジンである。なお、原動機29は、電動モータであってもよいし、ディーゼルエンジン及び電動モータであってもよい。ディーゼルエンジンのことを単にエンジンということがある。
図1は、走行系の油圧システムの全体図を示している。図2は、作業系の油圧システムの全体図を示している。
まず、走行系の油圧システムについて説明する。
図1及び図2に示すように、油圧システム(油圧回路)は、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2とを有している。第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプP2は、原動機29の駆動により作動可能な油圧ポンプである。また、第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプP2は、原動機29の動力により駆動されて作動油を吐出する。第1油圧ポンプP1及び第2油圧ポンプP2は、例えば、定容量型のギヤポンプによって構成されている。
なお、第2駆動回路32Bは、第1駆動回路32Aと同じ構造であるため説明を省略する。
受圧部66a,66bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜板の角度が変更すると、作動油の吐出方向や吐出量が変わり、これによって第1走行部21L及び第2走行部21Rの回転出力を変更する。
走行モータ57は、パイロット油(作動油)によって作動する油圧機器である。走行モータ57は、例えば、高低2速に変速可能な斜板形可変容量アキシャルモータである。走行モータ57の斜板には、伸縮自在な斜板切換シリンダ58が設けられている。斜板切換シリンダ58の伸縮によって、走行モータ57の斜板の角度を変更することができる。走行モータ57の斜板の角度を変更することにより、当該走行モータ57は、1速又は2速に変速する。
すなわち、走行レバー40を左斜め前側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度でトラックローダ1が前進しながら左旋回する。また、走行レバー40を右斜め前側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度でトラックローダ1が前進しながら右旋回する。また、走行レバー40を左斜め後側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度でトラックローダ1が後進しながら左旋回する。また、走行レバー40を右斜め後側に傾動操作すると該走行レバー40の傾動角度に対応した速度でトラックローダ1が後進しながら右旋回する。
図2に示すように、第1油圧ポンプP1には、吐出油路100eが接続されている。吐出油路100eには、複数の制御弁70が接続されている。複数の制御弁70は、ブーム制御弁70A、バケット制御弁70B、予備制御弁70Cである。ブーム制御弁70Aは、リフトシリンダ26を制御する弁であって、バケット制御弁70Bは、チルトシリンダ28を制御する弁であって、予備制御弁70Cは、予備アタッチメントの油圧アクチュエータを制御する弁である。なお、作業系の油圧システムでは、リフトシリンダ26、チルトシリンダ28、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ等が油圧機器である。
操作部材71を後側に傾動させると、リモコン弁72Bが操作されて当該リモコン弁72Bからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁70Aの受圧部に作用し、当該ブーム制御弁70Aに入った作動油をリフトシリンダ26のボトム側に供給することにより、ブーム22は上昇する。
操作部材71を右側に傾動させると、リモコン弁72Cが操作され、バケット制御弁70Bの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁70Bは、チルトシリンダ28を伸長させる方向に作動し、操作部材71の傾動量に比例した速度でバケット23がダンプ動作する。
即ち、バケット制御弁70Bは、操作部材71の操作によって設定された作動油の圧力(リモコン弁72Cによって設定されたパイロット圧、リモコン弁72Dによって設定されたパイロット圧)に応じて、チルトシリンダ28に流れる作動油の流量を制御可能である。つまり、リモコン弁72A、72B、72C、72Dは、操作部材71の操作に応じて作動油の圧力を変化させ且つ変化後の作動油を、ブーム制御弁70A、バケット制御弁70Bに供給する。
第1制御装置81は、原動機29を制御する制御装置である。原動機29がエンジンである場合には、第1制御装置81は、エンジン制御装置である。説明の便宜上、原動機29がエンジンであるとして説明をする。
一方、エンジンのドロップ量が大きいとエンジンストールを生じる。
図3は、アンチストール制御の第1実施形態を示す特性図である。図4は、アンチストール制御の第2実施例を示す特性図である。図3及び図4は、エンジン回転数と、走行一次圧と、複数の第1制御特性L1と、第2制御特性L2の関係を示している。図3及び図4において、横軸は、エンジン回転数(エンジンの実回転数)を示し、右に行くに従ってエンジン回転数は大きくなる。また、縦軸は、走行一次圧を示し、上に行くに従って圧力は大きくなる。
先ず、図3を参照してアンチストール制御の第1実施形態を説明する。
第2制御特性L2は、エンジン29の負荷が所定未満での(エンジンのドロップ量が所定未満の回転数量である場合における)走行一次圧とエンジンの実回転数との関係を示す特性である。第2制御特性L2は、すべての目標回転数に対して共通の特性線である。したがって、第2制御特性L2は、一つである。
第2制御装置82の制御部82cは、目標回転数毎にエンジンのドロップ量(目標回転数からの実回転数の低下量)を判定する判定値を有する。エンジンのドロップ量が予め定められた判定値未満である場合には、制御部82cは、第2制御特性L2に基づいて作動弁45の制御を行う。すなわち、エンジンのドロップ量が所定未満である場合、エンジンの実回転数と走行一次圧との関係が、第2制御特性L2に一致するように、制御部82cによって比例弁45の開度を調整する(第2制御特性L2によって定められた実回転数に対応する走行一次圧が作動弁45から出力されるように制御部82cによって作動弁45の開度が調整される)。
第1制御特性L1a、第1制御特性L1b、第1制御特性L1c及び第1制御特性L1dは、本実施形態では、直線状であり、且つ同じ傾きである。
第1制御特性L1aは、第2制御特性L2上の点A1aからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点A1aは、目標回転数M1rpmからドロップ量X1aだけエンジンの実回転数が低下した点(目標回転数M1rpmからのドロップ量がX1aであるときの第2制御特性L2上の点)である。第1制御特性L1bは、第2制御特性L2上の点A1bからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点A1bは、目標回転数M2rpmからドロップ量X1bだけエンジンの実回転数が低下した点である。第1制御特性L1cは、第2制御特性L2上の点A1cからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点A1cは、目標回転数M3rpmからドロップ量X1cだけエンジンの実回転数が低下した点である。第1制御特性L1dは、第2制御特性L2上の点A1dからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点A1dは、目標回転数M4rpmからドロップ量X1dだけエンジンの実回転数が低下した点である。
第1制御特性L1aは、エンジンの実回転数が所定の値である第1回転数D1で第3特性L3に繋がっている。第1制御特性L1bは、エンジンの実回転数が第1回転数D1よりも低い第2回転数D2で第3特性L3に繋がっている。第1制御特性L1cは、エンジンの実回転数が第2回転数D2よりも低い第3回転数D3で第3特性L3に繋がっている。第1制御特性L1dは、エンジンの実回転数が第3回転数D3よりも低い第4回転数D4で第3特性L3に繋がっている。第1制御特性L1a、第1制御特性L1b、第1制御特性L1c及び第1制御特性L1dは、共通する第3特性L3に続いている。
図3に示すように、エンジン29の負荷が所定未満のとき、すなわちエンジンの実回転数が目標回転数から所定のドロップ量を超えていない場合は、制御部82cは、第2制御特性L2で示されたエンジンの実回転数と、作動弁45から出力される圧力(リモコン弁36〜39に入る作動油の圧力)とが一致するように、作動弁45の開度を制御する。
ここで、エンジンの目標回転数がM1であり、エンジンの実回転数が目標回転数M1からドロップ量X1a以上下降する(点A1aを下回る)と、制御部82cは、第2制御特性L2から第1制御特性L1aに切り換える。そして、制御部82cは、第1制御特性L1aで示されたエンジンの実回転数と、作動弁45から出力される圧力とが一致するように、作動弁45の開度を制御する。また、第1制御特性L1aで作動弁45を制御している場合において、エンジンの実回転数が第1回転数D1以下になると、第3制御特性L3に応じて、作動弁45を制御する。
また、第2制御特性L2から第1制御特性L1に切り換わるまでのドロップ量が全ての目標回転数に対して同じである場合、当該ドロップ量を高い目標回転数に合わせると、目標回転数が小さくなるほど、エンジン回転数の低下に伴うエンジンストールを起こす可能性が高くなる。これに対し、第1実施形態では、第2制御特性L2から第1制御特性L1に切り換わるまでのドロップ量X1は、目標回転数が高い場合よりも目標回転数が低い場合の方が小さくなるようにしている。これにより、エンジンの目標回転数に応じて、運転者のフィーリングとエンジンストールの防止との両立を図ることができる。
例えば、作業機1を前進させて山積みされた土砂等にバケット23を突っ込ませた場合には、エンジンの実回転数は大きくドロップしてしまうが、エンジンの実回転数が大きくドロップしたときに、第1制御特性L1の傾きが大きいと(ドロップ量に対する走行一次側圧力の降下量が大きいと)、エンジン29のトルクが足りなくて実エンジン回転数が戻るのが遅い。そこで、第1制御特性L1におけるドロップ量の過大な領域である第3制御特性L3の傾きを第1制御特性L1の傾きよりも緩くする(ドロップ量に対する走行一次圧の降下量を少なくする)ことにより、エンジン回転数が極端に大きくドロップしたあとにエンジンの実回転数が復帰しやすくなり、山積みされた土砂等にバケット23を突っ込ませた後に、バックで出ようとしたときに、速やかにバックすることができる。
また、第1制御特性のパターンの切り換えは、走行モータ57の変速(走行速度)の切り換え(1速、2速の切り換え)によって自動で行われるようにしてもよい。例えば、切換スイッチ110を、第1油圧切換弁63を切り換えるパイロット圧によって切り換えられる切換弁によって構成する。そして、第1油圧切換弁63の切り換えに連動して、自動的に第1制御特性のパターンの切り換えが行われるようにする。また、3速以上の変速パターンが設けられた走行モータ57の変速の切り換えによって、自動的に第1制御特性のパターンの切り換えが行われるようにしてもよい。
図4は、第2実施形態におけるエンジン回転数と走行一次圧との関係を示す図である。
この第2実施例については、第1実施形態との違いを説明し、同じ構成の部分は説明を省略する。
先ず、第2実施形態の概略から説明する。
図4に示すように、第1制御特性L1aは、第2制御特性L2上の点B1aからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点B1aは、第2制御特性L2上の点であって、目標回転数M1に対応する点である。第1制御特性L1bは、第2制御特性L2上の点B1bからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点B1bは、第2制御特性L2上の点であって、目標回転数M2に対応する点である。第1制御特性L1cは、第2制御特性L2上の点B1cからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点B1cは、第2制御特性L2上の点であって、目標回転数M3に対応する点である。第1制御特性L1dは、第2制御特性L2上の点B1dからエンジン回転数が下がるに従って走行一次圧が降下する特性線である。点B1dは、第2制御特性L2上の点であって、目標回転数M4に対応する点である。
また、第1制御特性のパターンの切り換えは、第1実施形態と同様に、搭載(装着)されるアタッチメントの種類によって自動的に切り換えられるようにしてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
また、図3に示す複数の傾きが同じ第1制御特性と、図4に示す複数の傾きが異なる第1制御特性とを組み合わせて制御を行っても良い。記憶部82bは、傾きが同じで互いに平行な第1制御特性(図3に示す第1制御特性)と、平行な第1制御特性に対して傾きが異なる第1制御特性(図4に示す第1制御特性)とを記憶している。即ち、記憶部82bは、図3に示す第1制御特性と、図4に示す第1制御特性との両方を記憶している。制御部82cは、目標回転数からの実回転数の低下量が予め定められた判定値未満である場合には第2制御特性に基づいて作動弁45の制御を行う。また、制御部82cは、低下量が実回転数の判定値以上である場合には目標回転数に応じて定められた第1制御特性(傾きが同じで平行な第1制御特性又は傾きが異なる第1制御特性)に基づいて作動弁45の制御を行う。なお、制御部82cにおける作動弁45の制御は、上述実施形態と同様である。
29 原動機(エンジン)
45 作動弁
57 走行モータ(油圧機器)
66 走行ポンプ(油圧機器)
82b 記憶部
82c 制御部
83 設定部材
P2 第2油圧ポンプ
Claims (2)
- 原動機と、
前記原動機の目標回転数を設定する設定部材と、
前記原動機の駆動により作動可能で且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出した作動油が供給される作動弁と、
前記作動弁の作動油によって作動可能な油圧機器と、
前記原動機の負荷が所定以上での前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す特性であって前記目標回転数に対応して定められた複数の第1制御特性と、前記原動機の負荷が所定未満での前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す第2制御特性とを記憶する記憶部と、
前記目標回転数からの前記実回転数の低下量が予め定められた判定値未満である場合には前記第2制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行い、前記低下量が前記実回転数の判定値以上である場合には前記目標回転数に応じて定められた前記第1制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記目標回転数毎に前記低下量を判定するための前記判定値を有し、前記目標回転数が大きくなるにしたがって値が大きく設定された前記判定値を用いて前記作動弁の制御を行う作業機の油圧システム。 - 原動機と、
前記原動機の目標回転数を設定する設定部材と、
前記原動機の駆動により作動可能で且つ作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出した作動油が供給される作動弁と、
前記作動弁の作動油によって作動可能な油圧機器と、
前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す特性であって前記目標回転数に対応して定められた複数の第1制御特性と、前記作動弁の作動油の圧力と原動機の実回転数との関係を示す第2制御特性とを記憶する記憶部と、
前記目標回転数からの前記実回転数の低下量が予め定められた判定値未満である場合には前記第2制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行い、前記低下量が前記実回転数の判定値以上である場合には前記目標回転数に応じて定められた前記第1制御特性に基づいて前記作動弁の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記目標回転数毎に前記低下量を判定するための前記判定値を有し、前記目標回転数が大きくなるにしたがって値が大きく設定された前記判定値を用いて前記作動弁の制御を行う作業機の油圧システム。
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