JP7034010B2 - ホイール式作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業装置に積荷を積載して走行するときに作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械に関する。

作業装置に積荷を積載して走行するときに作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械が特許文献１に記載されている。この特許文献１はアキュムレータを用いて走行振動を抑制するものであって、特許文献１の段落００５１に「コントローラ４１がブームシリンダ６のボトム室６ｂの圧力変動を吸収すると判断した場合、ブームシリンダ６のボトム室６ｂは、ライドコントロールバルブ３０の切替弁３１を介して、アキュムレータ２４と連通される。また、ブームシリンダ６のロッド室６ｃは、ライドコントロールバルブ３０の切替弁３１を介して、油圧回路の低圧側、すなわち作動油タンク２２と連通される。したがって、ホイールローダ１の走行によってバケット７が上下方向に振動した結果生じるブームシリンダ６のボトム室６ｂの圧力変動は、アキュムレータ２４によって吸収される。これにより、ホイールローダ１の走行振動が抑制される。」と記載されている。

一方、作業車両のサスペンション装置において、油圧ポンプから吐出された圧油を油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）に直接作用させて能動的な振動抑制を行うようにしたものが特許文献２に記載されている。

特開２００７－１８６９４２号公報 特開２００９－６９０１号公報

特許文献１に記載されたホイール式作業機械の走行振動抑制装置においては、ブームシリンダのボトム室の圧力変動をアキュムレータによって吸収するものであり、受動的に走行振動を抑制している。この方法では振動が大きい場合には、十分な振動抑制効果が発揮されず、振動抑制に時間がかかるという課題があった。

一方、特許文献２に記載のように、作業車両のサスペンション装置などの技術分野においては、ポンプによる油圧を油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）に直接作用させる能動的な振動抑制の試みも行われている。しかし、このような技術をホイール式作業機械の走行振動抑制制御に用いた場合、能動的な振動抑制のための油圧ポンプが必要となり、コストアップとなるばかりでなく、その油圧ポンプをエンジンによって駆動する必要があるため、燃費の悪化を招くおそれがある。

本発明の目的は、走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械において、作業装置に積荷を積載して走行するときに、振動抑制に要する時間を短くし、かつ安価で燃費への影響を少なくしたホイール式作業機械を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動され、作業装置の作業腕を車体に対して上下方向に駆動する油圧アクチュエータと、前記車体の冷却を行うファンと、前記ファンを駆動するファンモータと、前記エンジンにより駆動され、前記ファンモータに圧油を供給するファンポンプと、前記作業装置に積荷を積載して走行するとき前記作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置とを備えたホイール式作業機械において、前記走行振動抑制装置は、前記ファンポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量と前記油圧アクチュエータから作動油タンクに戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁と、前記ファンポンプから吐出された圧油を前記ファンモータに導くか、前記ライドコントロール弁に導くかを切り替える弁装置と、前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力を検出する第１センサと、前記作業腕の角度を検出する第２センサと、前記ライドコントロール弁と前記弁装置を制御するためのコントローラとを備え、前記コントローラは、振動抑制制御のための前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力目標値及び前記作業腕の角度目標値を設定し、前記第１センサの圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び前記第２センサの角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、前記振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて前記弁装置に制御信号を出力し前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて前記油圧アクチュエータのボトム室に圧油を導くかロッド室に圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁に制御信号を出力し前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うものとする。

このようにコントローラにおいて、圧力検出値と圧力目標値との差分である圧力偏差及び角度検出値と角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、弁装置の切り換え制御とライドコントロール弁の切り換え制御を行うことにより、作業装置に積荷を積載して走行するときにファンポンプによる油圧を用いて能動的に速やかに作業装置の走行振動を抑制し、振動抑制に要する時間を短くすることができる。また、常に駆動しているファンポンプを一時的に利用して振動抑制を行うことで、安価で燃費への影響の少ない能動的な振動抑制制御を行うことができる。

本発明によれば、作業装置に積荷を積載して走行するときにファンポンプによる油圧を用いて能動的に速やかに作業装置の走行振動を抑制し、振動抑制に要する時間を短くすることができる。また、常に駆動しているファンポンプを一時的に利用して振動抑制を行うことで、安価で燃費への影響の少ない能動的な振動抑制制御を行うことができる。これにより速やかな振動抑制効果と安価かつ低燃費効果を両立する走行振動抑制装置を備えたホイール式作業機械を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る、走行振動抑制装置を搭載したホイール式作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるブームの油圧駆動システムを示す図である。 図３に示す走行振動抑制装置におけるコントローラの制御機能を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるブームの油圧駆動システムを示す図である。 図４に示す走行振動抑制装置におけるコントローラの制御機能を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態によるホイール式作業機械を図１～図３を用いて説明する。

～構成～
図１は、本発明の一実施の形態に係る、走行振動抑制装置を搭載したホイール式作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。

図１において、ホイールローダ１は、走行装置４を備えた車体１１と、この車体１１に上下方向に揺動自在に取り付けられた作業装置１２とを備えている。車体１１は走行装置４として前輪（タイヤ）４ａ及び後輪（タイヤ）４ｂと、運転室５と、エンジン室６等を備えている。

作業装置１２は、作業腕としての左右一対のブーム２と、バケット３を有し、左右一対のブーム２は、車体１１の前部に上下方向に回動可能に取り付けられ、バケット３はブーム２の先端部分に上下方向に回動自在に取り付けられている。左右一対のブーム２と車体１１との間に左右一対のブームシリンダ７が取り付けられ、ブームシリンダ７は、メインポンプ（油圧ポンプ）２１（図２参照）からの圧油により駆動され、作業装置１２の作業腕であるブーム２を車体１１に対して上下方向に駆動する。すなわち、ブームシリンダ７は、ボトム室７ｂ（図２参照）に圧油が供給されるとロッド７ａ１が伸張してブーム２を上方向に回動させ、ロッド室７ｃ（図２参照）に圧油が供給されるとロッド７ａ１が縮退してブーム２を下方向に回動させる。バケット３は、車体１１に取り付けられたバケットシリンダ８にベルクランク９を介してリンク結合され、バケットシリンダ８の伸縮によりベルクランク９が回動し、バケット３の向きが上下する。すなわち、バケットシリンダ８は、ボトム室に圧油が供給されるとロッド８aが伸張してバケット３を上方向に回動させ、ロッド室に圧油が供給されるとロッド８aが縮退してバケット３を下方向に回動させる。

図２は、ブーム２の油圧駆動システムを示す図である。なお、この図２において、実線は油圧配管を、破線は電気信号線を示している。

図２において、油圧駆動システムは、エンジン２０と、エンジン２０により駆動されるメインポンプ（油圧ポンプ）２１と、作動油タンク２２と、上述したブームシリンダ（油圧アクチュエータ）７と、メインポンプ２１からブームシリンダ７に供給される圧油の流量とブームシリンダ７から作動油タンク２２に戻される圧油の流量を制御するリフトコントロール弁２３と、エンジン２０により駆動され、圧油を供給するファンポンプ２４と、車体１１の冷却（例えば作動油、エンジン冷却水等の冷却）を行うファン２５ａと、ファンポンプ２４から圧油が供給さされ、ファン２５ａを駆動するファンモータ２５と、作業装置１２に積荷を積載して走行するとき作業装置１２の振動を抑制する制御を行う走行振動抑制装置４０とを備えている。

ブームシリンダ７はシリンダチューブ７ａ２を有し、シリンダチューブ７ａ２内のシリンダ室はロッド７ａ１の先端に取り付けられたピストン７ｄによってボトム室７ｂとロッド室７ｃとに仕切られている。

メインポンプ２１はエンジン２０によって駆動されることで圧油を吐出し、その圧油がリフトコントロール弁２３及び図示しないバケットコントロール弁を介してブームシリンダ７及び図示しないバケットシリンダに供給される。

リフトコントロール弁２３は、ブームシリンダ７のロッド７ａ１を伸張する方向に動作させる第１切替位置Ｒと、ブームシリンダ７を動作させない第２切替位置Ｎ（中立位置）と、ブームシリンダ７のロッド７ａ１を縮退する方向に動作させる第３切替位置Ｌと、ブームシリンダ７に油圧を作用させずバケット３及びブーム２の自重でブームシリンダ７のロッド７ａ１を縮退させ、バケット３を地面の凹凸に追従させるフロート動作を可能とする第４切替位置Ｆとを有している。

また、リフトコントロール弁２３は、流路ａ１，ａ２を介してブームシリンダ７のボトム室７ｂとロッド室７ｃに接続されており、ブーム２を駆動する場合には、運転室５に設けられた図示しないブーム用の操作レバー装置が操作されることで第１切替位置Ｒ又は第３切替位置Ｌに切り換わり、メインポンプ２１から吐出された圧油は流路ａ１又はａ２を介してブームシリンダ７のボトム室７ｂ又はロッド室７ｃに供給され、ブームシリンダ７のロッド室７ｃ又はボトム室７ｂから排出された圧油は流路ａ２又はａ１を介してリフトコントロール弁２３から作動油タンク２２に戻される。図示しないバケットシリンダを駆動する場合も同様であり、図示しないバケット用の操作レバー装置が操作されることで図示しないバケットコントロール弁が切り換わり、バケットシリンダに対する圧油の給排が行われる。

走行振動抑制装置４０は、ファンポンプ２４からブームシリンダ７に供給される圧油の流量とブームシリンダ７から作動油タンク２２に戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁２６と、ファンポンプ２４から吐出された圧油をファンモータ２５に導くか、ライドコントロール弁２６に導くかを切り替える弁装置である第１切替弁２７及び第２切替弁２８と、ブームシリンダ７のボトム室７ｂの圧力（ボトム側圧力）を検出する圧力センサ（第１センサ）４１と、ブーム２（作業腕）のリフト角度を検出する角度センサ（第２センサ）４２と、車体１１の走行速度（車速）を検出する速度センサ４３（第３センサ）と、ライドコントロール弁２６と第１切替弁２７及び第２切替弁２８とを制御するためのコントローラ３３と、運転室５内に設けられ、ライドコントロールモードを設定するモード設定スイッチ３４とを備えている。

ライドコントロール弁２６は、ブームシリンダ７のロッド７ａ１を伸張する方向に動作させる第１切替位置Ｒｃと、ブームシリンダ７を動作させない第２切替位置Ｎｃと、ブームシリンダ７のロッド７ａ１を縮退する方向に動作させる第３切替位置Ｌｃと、を有している。また、ライドコントロール弁２６は電磁比例弁であり、ライドコントロール弁２６の切替位置はコントローラ３３から出力された制御電流Ｉｃによって制御され、制御電流Ｉｃが負の場合に切替位置Ｒｃの方向に開度が大きくなり、正の場合に切替位置Ｌｃの方向に開度が大きくなり、０であれば切替位置Ｎｃとなる。

ライドコントロール弁２６は、ファンポンプ２４の吐出側とブームシリンダ７との間及びブームシリンダ７と作動油タンク２２との間に配置されている。また、ライドコントロール弁２６は、流路ｄを介して流路ｂ（ファンポンプ２４の吐出側）に接続され、流路ｅを介して作動油タンク２２に接続されているとともに、ライドコントロール弁２６は流路ｆ１，ｆ２を介してブームシリンダ７のボトム室７ｂ又はロッド室７ｃに接続されている。

第１切替弁２７及び第２切替弁２８はともに電磁切換式のＯＮ・ＯＦＦ切替弁であり、それぞれ開位置２７ａ，２８ａと閉位置２７ｂ，２８ｂとを有している。第１切替弁２７は非通電時に開位置２７ａ、第２切替弁２８は非通電時に閉位置２８ｂである。また、第１切替弁２７は、ファンポンプ２４の吐出側とファンモータ２５との間で流路ｂに配置された第１ＯＮ・ＯＦＦ切替弁であり、第２切替弁２８は、ファンポンプ２４の吐出側とライドコントロール弁２６との間で流路ｄに配置された第２ＯＮ・ＯＦＦ切替弁である。第１切替弁２７及び第２切替弁２８はＯＮ・ＯＦＦ切替弁であるため応答性がよく、振動抑制に要する時間を短くできる。

ファンポンプ２４はエンジン２０により駆動される油圧ポンプであり、第１切替弁２７を介してファンモータ２５に圧油を供給する。また、ホイールローダ１の走行中に振動が発生した場合には、第２切替弁２８及びライドコントロール弁２６が作動し、ファンポンプ２４から吐出された圧油がブームシリンダ７に圧油が供給される。

ファンポンプ２４の排出側の流路ｂは流路ｃを介して作動油タンク２２に接続され、流路ｃにリリーフ弁としての第１チェック弁２９が設けられている。また、流路ｄの第２切替弁２８の下流側と流路ｅとの間にリリーフ弁としての第２チェック弁３０が設けられている。第１及び第２チェック弁２９，３０は、油路ｂの圧力（ファンポンプ２４の吐出圧）と第２切替弁２８の下流側の圧力が必要以上に高くならないようにするためのものである。

コントローラ３３は、圧力センサ４１からの圧力信号Ｐと、角度センサ４２からの角度信号Ａと、速度センサ４３からの走行速度信号Ｓとが入力され、第１切替弁２７及び第２切替弁２８とライドコントロール弁２６に制御電流を出力する。

また、コントローラ３３は、振動抑制制御のためのブームシリンダ７のボトム室７ｂの圧力目標値及びブーム２（作業腕）の角度目標値として設定し、圧力センサ４１の圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び角度センサ４２の角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて第１切替弁２７及び第２切替弁２８（弁装置）に制御信号を出力し第１切替弁２７及び第２切替弁２８（弁装置）の切り換え制御を行うとともに、上記圧力偏差及び角度偏差に基づいてブームシリンダ７のボトム室７ｂに圧油を導くかロッド室７ｃに圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいてライドコントロール弁２６に制御信号を出力しライドコントロール弁２６の切り換え制御を行う。

図３は、コントローラ３３の制御機能を示すフローチャートである。コントローラ３３はＣＰＵ３３ａとメモリ３３ｂを有し、ＣＰＵ３３ａがメモリ３３ｂに記憶されたプログラムに基づいて動作することによって、図３のフローチャートに示す制御機能が実行される。

図３において、コントローラ３３は、ライドコントロールのモード設定スイッチ３４がＯＮになるとライドコントロールモードが設定され、図３に示すフローチャートの制御動作を開始する。コントローラ３３は、まず、ステップＳ０１において、速度センサ４３から入力した走行速度信号（車速検出値）Ｓが所定値αを超え、かつ角度センサ４２から入力した角度信号（角度検出値）Ａが掘削状態しきい値β１より大きく、かつ積み込み状態しきい値β２より小さいかどうかを判定し、判定結果がＹｅｓである場合は、ライドコントロールフラグをＯＮに設定し、ＮＯである場合はライドコントロールフラグをＯＦＦに設定する。ステップＳ０１の判定は、ホイールローダ１が作業装置１２に積荷を積載して走行する状態にあるかどうか、すなわち本発明の走行振動抑制制御を開始可能な状態にあるかどうかを判定するものであり、速度センサ４３（第３センサ）の車速検出値が所定値αを超え、かつ角度センサ４２（第２センサ）の角度検出値が掘削状態閾値β１より大きくかつ積み込み状態閾値β２より小さい場合に作業装置１２が振動抑制制御を開始可能な状態にあると判定し、ライドコントロールフラグをＯＮに設定する。

ステップＳ０１の判定がＹｅｓでライドコントロールフラグがＯＮに設定された場合、コントローラ３３は、ステップＳ１１において、ライドコントロールフラグがＯＮに設定された時点での圧力センサ４１の圧力検出値Ｐと角度センサ４２の角度検出値Ａを、それぞれ、振動抑制制御のための圧力目標値Ｐｔｒｇ及び角度目標値Ａｔｒｇとして設定する。

なお、振動抑制制御のための圧力目標値Ｐｔｒｇ及び角度目標値Ａｔｒｇの設定は、運転室５内にライドコントロールスイッチを設け、オペレータがライドコントロールスイッチをＯＮ操作したときの圧力センサ４１の圧力検出値Ｐと角度センサ４２の角度検出値Ａを、それぞれ、振動抑制制御のための圧力目標値Ｐｔｒｇ及び角度目標値Ａｔｒｇとして設定してもよい。

次いで、コントローラ３３は、ステップＳ１２に進み、差分変数Ｖｃを下記（１）式により計算する。
Ｖｃ＝ｍ（Ｐ－Ｐｔｒｇ）＋ｎ∫（Ａ－Ａｔｒｇ）ｄｔ ・・・（１）

ここで、（１）式の第１項は圧力信号Ｐの圧力目標値Ｐｔｒｇに対するずれ（圧力偏差）を表している。ブームシリンダ７のボトム圧はブームシリンダ７に及ぼす力に影響するため、振動抑制のために応答性よく圧力目標値Ｐｔｒｇに追従させる必要がある。このため第１項は比例制御項としている。

一方、（１）式の第２項は角度信号Ａの角度目標値Ａｔｒｇとのずれ（角度偏差）を表している。ブーム２の角度は振動抑制後に角度目標値Ａｔｒｇに戻っていることが重要であり、応答性よりも定常特性（目標値追従性）が必要となる。このため第２項は積分制御項としている。比例制御項と積分制御項をそれぞれゲインｍ，ｎ（いずれも定数）をかけて足し合わせることで、一つの差分変数Ｖｃで圧力の応答性と角度の定常性を得ることができる。

次にコントローラ３３は、ステップＳ１３で差分変数Ｖｃの絶対値が、積荷の重さに基づいて予め設定した閾値ｋ１より小さいかどうかを判定する。差分変数Ｖｃの絶対値が閾値ｋ１より小さければステップＳ１４に進み、第１切替弁２７、第２切替弁２８の制御電流を０、及びライドコントロール弁２６の制御電流Ｉｐを０にする。これにより第１切替弁２７は開位置２７ａ、第２切替弁２８は閉位置２８ｂ、ライドコントロール弁２６は第２切替位置Ｎｃになる。一方、ステップＳ１３で差分変数Ｖｃの絶対値が閾値ｋ１以上であればステップＳ１５に進み、第１切替弁２７を閉位置２７ｂ、第２切替弁２８を開位置２８ａにするように制御電流を出力する。

次にコントローラ３３は、ステップＳ１６で差分変数Ｖｃの正負を判定する。差分変数Ｖｃが負であればステップＳ１７に進み、ライドコントロール弁２６を第１切替位置Ｒｃの方向に開弁するように、下記（２）式により計算した制御電流Ｉｃをライドコントロール弁２６に出力する。
Ｉｃ＝－ｋ２｜Ｖｃ｜ ・・・（２）

一方、差分変数Ｖｃが正であればステップＳ１８に進み、ライドコントロール弁２６を第３切替位置Ｌｃの方向に開弁するように、下記（３）式により計算した制御電流Ｉｃをライドコントロール弁２６に出力する。
Ｉｃ＝ｋ３｜Ｖｃ｜ ・・・（３）
ここで、ｋ２，ｋ３は正の比例定数である。

ステップＳ１４、ステップＳ１７及びステップＳ１８を終えるとステップＳ１９に進み、コントローラ３３は、再び、速度センサ４３から入力した走行速度信号（車速検出値）Ｓが所定値αを超え、かつ角度センサ４２から入力した角度信号（角度検出値）Ａが掘削状態しきい値β１より大きく、積み込み状態しきい値β２より小さいかどうかを判定する。判定結果がＹｅｓである場合はライドコントロールフラグがＯＮ状態を維持し、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２～Ｓ１９の処理を繰り返す。判定結果がＮｏである場合は、ホイールローダ１が作業装置１２に積荷を積載して走行する状態ではなくなった場合であり、ライドコントロールフラグをＯＦＦに設定して、フローチャートの処理を終了する。

～動作～
次に、以上のように構成した本実施の形態における走行振動抑制装置４０の動作について説明する。

バケット３に積荷を積載して走行する場合、地面の凹凸によりタイヤ４ａ，４ｂを介して、運転室５やバケット３が上下方向に加振され、乗り心地悪化や荷こぼれなどの問題が生じる。走行振動抑制装置４０はその振動を以下のように抑制する。

ライドコントロールのモード設定スイッチ３４がＯＦＦの場合、図３に示すフローチャートの制御動作は実行されず、第１切替弁２７は開位置２７ａ、第２切替弁２８は閉位置２８ｂ、ライドコントロール弁２６は第２切替位置Ｎｃになっている。

ライドコントロールのモード設定スイッチ３４がＯＮとなり、走行速度信号（車速検出値）Ｓ＞所定値αかつ掘削状態しきい値β１＜角度信号（角度検出値）Ａ＜積み込み状態しきい値β２になると、コントローラ３３はその時点でのブーム２の角度信号Ａを角度目標値Ａｔｒｇに、ブームシリンダ７のボトム室７ｂの圧力信号Ｐを圧力目標値Ｐｔｒｇにそれぞれ設定する（ステップＳ０１，Ｓ１１）。そして圧力信号Ｐと圧力目標値Ｐｔａｇの差分、及び角度信号Ａと角度目標値Ａｔｒｇの差分を用いて算出した差分変数Ｖｃの値に応じて、コントローラ３３は第１切替弁２７、第２切替弁２８、ライドコントロール弁２６に制御電流を出力する（ステップＳ１２～Ｓ１９）。

差分変数Ｖｃの絶対値が、予め設定した閾値ｋ１よりも小さい場合には振動抑制機能は実行されず、第１切替弁２７は開位置２７ａ、第２切替弁２８は閉位置２８ｂ、ライドコントロール弁２６は第２切替位置Ｎｃになっている（ステップＳ１４）。

差分変数Ｖｃの絶対値が閾値ｋ１よりも大きい場合には振動抑制機能が実行され、第１切替弁２７を閉位置２７ｂ、第２切替弁２８を開位置２８ａにするよう、コントローラ３３から制御電流が出力される（ステップＳ１５）。

圧力信号Ｐが圧力目標値Ｐｔｒｇよりも小さく差分変数Ｖｃ＜０となる場合、又は角度信号Ａが角度目標値Ａｔｒｇよりも小さく（ブームシリンダ７のロッド７ａ１が角度目標値Ａｔｒｇのストローク位置より縮退しており）、差分変数Ｖｃ＜０となる場合には、ライドコントロール弁２６を第１切替位置Ｒｃにするようにコントローラ３３からライドコントロール弁２６にＩｃ＝－ｋ２｜Ｖｃ｜の制御電流Ｉｃが出力される（ステップＳ１７）。これによりファンポンプ２４の吐出圧がブームシリンダ７のボトム室７ｂに導かれて、ボトム室７ｂの圧力低下を抑制し、またロッド７ａ１の縮退によるブーム２の角度減少を抑制することができる。

一方、圧力信号Ｐが圧力目標値Ｐｔｒｇよりも大きく差分変数Ｖｃ≧０となる場合、又は角度信号Ａが角度目標値Ａｔｒｇよりも大きく（ブームシリンダ７のロッド７ａ１が角度目標値Ａｔｒｇのストローク位置より伸張しており）、差分変数Ｖｃ≧０となる場合には、ライドコントロール弁２６を第３切替位置Ｌｃにするようにコントローラ３３からライドコントロール弁２６にＩｃ＝ｋ３｜Ｖｃ｜の制御電流Ｉｃが出力される（ステップＳ１８）。これによりブームシリンダ７のボトム室７ｂはタンク２２に連通され、ロッド室７ｃはファンポンプ２４の吐出側が連通され、ボトム室７ｂの圧力上昇を抑制し、またロッド７ａ１の伸張によるブーム２の角度減少を抑制することができる。

このようにボトム室７ｂの圧力及びブーム２の角度を目標値に近づけるように能動的に制御することでブーム２及びバケット３の振動抑制を行い、荷こぼれを防ぐことができる。

なお、図３に示した制御機能は一例であり、能動的な振動抑制制御の観点で種々の変更が可能である。例えば、図３に示した制御機能では、ステップＳ１２において、圧力信号Ｐの圧力目標値Ｐｔｒｇに対するずれ（圧力差分）と角度信号Ａの角度目標値Ａｔｒｇとのずれ（角度偏差）を差分変数Ｖｃに変換し、この差分変数Ｖｃを用いて振動抑制制御を実行するかどうかの判定とライドコントロール弁２６の切替位置の判定（ブームシリンダ７のボトム室７ｂに圧油を導くかロッド室７ｃに圧油を導くかどうかの判定）を行ったが、圧力偏差と角度偏差を直接用いてそのような判定を行ってもよい。

～効果～
以上のように振動抑制装置を構成して振動抑制制御を行うことで、能動的にブームシリンダ7のボトム室７ｂ及びロッド室７ｃの圧力を制御することができ、速やかな振動抑制効果が得られる。さらに、ファンポンプ２４の吐出圧を利用することで燃費の悪化を招かずに振動抑制制御を行うことができる。

また、ステアリング操作に用いるステアリングポンプは、ステアリング操作が滞る方向に作用するため振動抑制には利用できず、また補器の駆動に用いるアクセサリポンプは吐出流量が少ないため振動抑制での利用が難しい。一方、ファンポンプ２４の場合、一時的に吐出流量を振動抑制に用いても、ファンモータ２５の動作が停止するのは振動抑制が必要なときのみで短時間であるため、ファンによる冷却効果に大きな影響はない。このため振動抑制装置にファンポンプ２４を利用することで、新たなポンプを設置する必要がなく、安価で燃費の悪化を招かずに能動的な振動抑制制御を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態によるホイール式作業機械を図４及び図５を用いて説明する。なお、図４及び図５において、図２及び図３と同じ要素には同じ符号を付し、再度の説明は省略する。

図４は、本実施の形態におけるブーム２の油圧駆動システムを示す図である。

第１の実施の形態では、走行振動抑制装置４０において、ファンポンプ２４から吐出された圧油をファンモータ２５に導くか、ライドコントロール弁２６に導くかを切り替える弁装置として、ファンポンプ２４の吐出側に第１切替弁２７と第２切替弁２８を個別に設けている。本実施の形態では、これらの個別の第１切替弁２７及び第２切替弁２８に代えて、単一の比例弁である第３切替弁３５を設ける点が、第１の実施の形態からの変更点である。

すなわち、図４において、本実施の形態における走行振動抑制装置５０は、ファンポンプ２４の吐出側とファンモータ２５及びライドコントロール弁２６との間に配置され、開口面積が連続的に変化するように制御される比例弁としての第３切替弁３５を備えている。第３切替弁３５はファンポンプ２４の吐出圧油をファンモータ２５に導く第１切替位置Ｆｐと、ライドコントロール弁２６に導く第２切替位置Ｒｐとを有する。第３切替弁３５は電磁切換式の比例弁であり、非通電時は第１切替位置Ｆｐであり、コントローラ３３から出力された第３切替弁制御電流Ｉｐに応じて第２切替位置Ｒｐの方向に開度（開口面積）が比例制御される。第３切替弁３５の入力側は流路ｂに接続され、出力側は流路ｂ１と流路ｄとに接続されている。なお、ライドコントロール弁２６でブームシリンダ７への圧油の流れを制御して振動抑制を行う点は第１の実施の形態と同じである。

図５は、図４に示す走行振動抑制装置５０のコントローラ３３の制御機能を示すフローチャートである。

ステップＳ２４では第３切替弁３５の制御電流Ｉｐを０として、第３切替弁３５が第１切替位置Ｆｐになるようにする。また、ステップＳ２５では、第３切替弁３５の第２切替位置Ｒｐの開度が差分変数Ｖｃの大きさに比例して大きくなるように、下記（４）式により計算した制御電流Ｉｐを第３切替弁３５に出力する。
Ｉｐ＝ｋ４（｜Ｖｃ｜－ｋ１） ・・・（４）
ここでｋ１，ｋ４は定数である。それ以外の部分は第１の実施の形態と同じである。

以上のように第３切替弁３５を比例弁として制御を行うことで、ファンポンプ２４の吐出圧油をファンモータ２５とライドコントロール弁２６に分配して、ファンモータ２５とライドコントロール弁２６への流量を連続的に制御することができる。これにより必要な流量だけをライドコントロール弁２６に導くことができ、振動抑制をより高精度に行うことができる。またファンモータ２５が完全に停止する時間も短くすることができる。

１ ホイールローダ
２ ブーム
３ バケット
４ 走行装置
５ 運転室
６ エンジン室
７ ブームシリンダ
７ａ１ ロッド
７ａ２ シリンダチューブ
７ｂ ボトム室
７ｃ ロッド室
７ｄ ピストン
８ バケットシリンダ
８a ロッド
９ ベルクランク
１１ 車体
１２ 作業装置
２１ メインポンプ
２２ 作動油タンク
２３ リフトコントロール弁
２４ ファンポンプ
２５ ファンモータ
２６ ライドコントロール弁
２７ 第１切替弁
２８ 第２切替弁
２９ 第１チェック弁
３０ 第２チェック弁
３３ コントローラ
３４ ライドコントロールのモード設定スイッチ
３５ 第３切替弁
４０，６０ 走行振動抑制装置
４１ 圧力センサ（第１センサ）
４２ 角度センサ（第２センサ）
４３ 速度センサ（第３センサ）
Ｒ リフトコントロール弁２３の第１切替位置
Ｎ リフトコントロール弁２３の第２切替位置
Ｌ リフトコントロール弁２３の第３切替位置
Ｆ リフトコントロール弁２３の第４切替位置
Ｒｃ ライドコントロール弁２６の第１切替位置
Ｎｃ ライドコントロール弁２６の第２切替位置
Ｌｃ ライドコントロール弁２６の第３切替位置
Ｆｐ 第３切替弁３５の第１切替位置
Ｒｐ 第３切替弁３５の第２切替位置
Ｐ 圧力信号（圧力検出値）
Ｐｔｒｇ 圧力目標値
Ａ 角度信号（角度検出値）
Ａｔｒｇ 角度目標値
Ｉｃ ライドコントロール弁２６の制御電流
Ｉｐ 第３切替弁３５の制御電流

Claims (5)

1. エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの圧油により駆動され、作業装置の作業腕を車体に対して上下方向に駆動する油圧アクチュエータと、
   前記車体の冷却を行うファンと、
   前記ファンを駆動するファンモータと、
   前記エンジンにより駆動され、前記ファンモータに圧油を供給するファンポンプと、
   前記作業装置に積荷を積載して走行するとき前記作業装置の振動を抑制する走行振動抑制装置とを備えたホイール式作業機械において、
   前記走行振動抑制装置は、
   前記ファンポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量と前記油圧アクチュエータから作動油タンクに戻される圧油の流量を制御するライドコントロール弁と、
   前記ファンポンプから吐出された圧油を前記ファンモータに導くか、前記ライドコントロール弁に導くかを切り替える弁装置と、
   前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力を検出する第１センサと、
   前記作業腕の角度を検出する第２センサと、
   前記ライドコントロール弁と前記弁装置を制御するためのコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   振動抑制制御のための前記油圧アクチュエータのボトム室の圧力目標値及び前記作業腕の角度目標値を設定し、
   前記第１センサの圧力検出値と前記圧力目標値との差分である圧力偏差及び前記第２センサの角度検出値と前記角度目標値との差分である角度偏差に基づいて、前記振動抑制制御を実行するかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて前記弁装置に制御信号を出力し前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて前記油圧アクチュエータのボトム室に圧油を導くかロッド室に圧油を導くかどうかの判定を更に行い、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁に制御信号を出力し前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うことを特徴とするホイール式作業機械。
2. 請求項１記載のホイール式作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記圧力偏差及び前記角度偏差に基づいて以下の式から差分変数Ｖｃを演算し、
   Ｖｃ＝ｍ（Ｐ－Ｐｔｒｇ）＋ｎ∫（Ａ－Ａｔｒｇ）ｄｔ
   Ｐ：第１センサの圧力検出値
   Ｐｔｒｇ：圧力目標値
   Ａ：第２センサの角度検出値
   Ａｔｒｇ：角度目標値
   Ｐ－Ｐｔｒｇ：圧力偏差
   Ａ－Ａｔｒｇ：角度偏差
   ｍ：ゲイン（定数）
   ｎ：ゲイン（定数）
   前記差分変数Ｖｃの絶対値が予め設定した閾値ｋ１以上にあるかどうかを判定し、この判定結果に基づいて前記弁装置の切り換え制御を行うとともに、前記差分変数Ｖｃの正負を判定し、この判定結果に基づいて前記ライドコントロール弁の切り換え制御を行うことを特徴とするホイール式作業機械。
3. 請求項１記載のホイール式作業機械において、
   前記走行振動抑制装置は、前記車体の走行速度を検出する第３センサを更に備え、
   前記コントローラは、
   前記第３センサの車速検出値が所定値を超え、かつ前記第２センサの角度検出値が掘削状態閾値より大きくかつ積み込み状態閾値より小さい場合に前記作業装置が振動抑制制御を開始可能な状態にあると判定し、このときの第１センサの圧力検出値と前記第２センサの角度検出値を、それぞれ、前記振動抑制制御のための圧力目標値及び前記角度目標値として設定することを特徴とするホイール式作業機械。
4. 請求項１記載のホイール式作業機械において、
   前記弁装置は、
   前記ファンポンプの吐出側と前記ファンモータとの間に配置された第１ＯＮ・ＯＦＦ切替弁と、
   前記ファンポンプの吐出側と前記ライドコントロール弁との間に配置された第２ＯＮ・ＯＦＦ切替弁とを有することを特徴とするホイール式作業機械。
5. 請求項１記載のホイール式作業機械において、
   前記弁装置は、
   前記ファンポンプの吐出側と前記ファンモータとの間、及び前記ファンポンプの吐出側と前記ライドコントロール弁との間に配置され、開口面積が連続的に変化するよう制御される単一の比例弁であることを特徴とするホイール式作業機械。

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