JP7041320B2 - ダンプトラックの荷台昇降装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ダンプトラックの荷台昇降装置に関する。
この種のダンプトラックとして、例えば図1,2に示すような鉱山等で使用される超大型のダンプトラックを挙げることができる。これらの図に基づきダンプトラックの基本構造を説明する。
ダンプトラック1の車体フレーム2上には荷台9が配設されている。荷台9は左右1対のヒンジ10及び左右1対のホイストシリンダ11,12を介して車体フレーム2に連結され、各ホイストシリンダ11,12のロッド11a,12aの伸張・縮退に応じて、ヒンジ10を中心として荷台9が昇降するようになっている。
鉱山等での稼働時のダンプトラック1は、例えば砕石や土砂等(以下、掘削物と称する)の採掘場で、荷台9を図1に示すように車体フレーム2に着座させた着座位置として停車し、荷台9上に油圧ショベル等により掘削物が積み込まれる。積込みを完了するとダンプトラック1は所定の放土場まで走行し、ホイストシリンダ11,12の駆動により荷台9を図2の排出位置へと上昇させる。これにより掘削物は荷台上を滑り落ちて地表に排出され、その後にダンプトラック1は荷台9を着座位置に切り換えて採掘場に戻る。以上のようにして、採掘場での掘削物の積込及び放土場での掘削物の排出が繰り返される。
ダンプトラック1による掘削物の運搬効率を高めるには、予め定められた定格積載重量まで荷台上に掘削物を積込むことが重要であり、そのための技術として特許文献1に記載のものが提案されている。
この特許文献1の技術では、ダンプトラックの前後のサスペンションに設けたフロント及びリア圧力センサの検出値と、傾斜センサにより検出されるダンプトラックの前後傾斜角とに基づき、ダンプトラックの各サスに作用する荷重の垂直方向成分を積載時の総荷重として求め、積載時の総加重-空荷時の初期荷重に基づき現在の荷台の積載重量を求めている。
特開2005-227269号公報
ところで、荷台9を円滑に昇降させるために左右のホイストシリンダ11,12には均等に作動油が供給され、略同一の駆動力を荷台9に伝達するように配慮されている。しかしながら、この対策は、左右のホイストシリンダ11,12が荷台9から均等な荷重を受けていることが前提であり、以下に述べる状況では問題が生じる。
例えば、油圧ショベル等により荷台9上に掘削物が常に均等に積み込まれるとは限らず、左右方向への掘削物の偏りが生じて荷台9が左右方向に傾いている場合には、荷台9から左右のホイストシリンダ11が受ける荷重が不均等になる。また、放土場が左右方向の斜面である場合にも、同じく荷重の不均等が生じる。このような状況において、左右のホイストシリンダ11に均等に作動油が供給されて略同一の駆動力により荷台9を上昇させたとしても、荷台9から受ける荷重が不均等なため、左右のホイストシリンダ11の伸張速度に格差が生じる。
このような伸張速度の格差は荷台9を左右に傾け、荷台9を車体フレーム2に連結するヒンジ10に過大な応力が生じ、掘削物の排出動作の繰り返しにより破損の要因になるという問題があった。特許文献1では車体の前後方向の傾斜角度を検出しているが、それはあくまで荷重の垂直方向の成分を算出するためであり、荷台自体の左右方向への傾きについては何ら考慮されていない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、荷台上の掘削物に左右方向への偏りがある場合、或いは左右方向の斜面に停車した場合であっても、荷台の上昇中に左右のホイストシリンダを略均等に伸張させて、荷台を車体フレームに連結しているヒンジの負担を軽減して破損を未然に防止することができるダンプトラックの荷台昇降装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明のダンプトラックの荷台昇降装置は、車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、前記荷台傾き検出部は、前記1対のホイストシリンダのシリンダストロークをそれぞれ検出する1対のストロークセンサを備え、前記1対のストロークセンサにより検出されたシリンダストロークの差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備えたことを特徴とする。
また、本発明のダンプトラックの荷台昇降装置は、車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、前記荷台傾き検出部は、前記1対のホイストシリンダのシリンダストロークをそれぞれ検出する1対のストロークセンサを備え、前記1対のストロークセンサにより検出されたシリンダストロークの差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備えたことを特徴とする。
また、本発明のダンプトラックの荷台昇降装置は、車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、前記荷台傾き検出部は、前記ダンプトラックの前後左右の4つの車輪のそれぞれを独立懸架する4つのサスペンションを構成する各サスペンションシリンダのボトム圧をそれぞれ検出する4つのサスシリンダ圧検出センサを備え、前記4つのサスシリンダ圧検出センサにより検出された圧力の差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備えたことを特徴とする。
本発明のダンプトラックの荷台昇降装置によれば、荷台上の掘削物に左右方向への偏りがある場合、或いは左右方向の斜面に停車した場合であっても、荷台の上昇中に左右のホイストシリンダを略均等に伸張させて、荷台を車体フレームに連結しているヒンジの負担を軽減して破損を未然に防止することができる。
実施形態の荷台昇降装置が適用されたダンプトラックの荷台を着座位置とした状態を示す側面図である。 同じくダンプトラックの荷台を排出位置とした状態を示す側面図である。 実施形態の荷台昇降装置を示す油圧回路図である。 荷台に生じたロール角θRの発生状況を示すダンプトラックの後面図である。 第1実施形態のコントローラが実行する荷台傾き抑制ルーチンを示すフローチャートである。 荷台傾き抑制ルーチンに基づくロール角、上昇角及び供給油量の制御状況を示すタイムチャートである。 荷台傾き抑制ルーチンに基づく制御状況の別例を示すタイムチャートである。 第2実施形態のコントローラが実行する荷台傾き抑制ルーチンを示すフローチャートである。 荷台の荷重バランスから左右のホイストシリンダへの供給油量比を算出するための制御マップを示す図である。 第3実施形態のコントローラが実行する荷台傾き抑制ルーチンを示すフローチャートである。 荷台傾き抑制ルーチンに基づくサスシリンダ圧及び供給油量の制御状況を示すタイムチャートである。 荷台昇降装置の油圧回路の別例を示す図である。
以下、本発明を具体化したダンプトラックの荷台昇降装置の一実施形態を説明する。
図1は本実施形態の荷台昇降装置が適用されたダンプトラックの荷台を着座位置とした状態を示す側面図、図2は同じくダンプトラックの荷台を排出位置とした状態を示す側面図である。ダンプトラックは、鉱山等で採掘された掘削物(砕石や土砂等)の運搬に使用され、以下の説明では、ダンプトラックに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。
ダンプトラック1の車体フレーム2には、フロントサスペンション3を介して左右の前輪4(車輪)が支持されると共に、リアサスペンション5を介して左右の後輪6(車輪)が支持されている。これらの4つサスペンション3,5により前後左右の4つの車輪4,6がそれぞれ独立懸架され、フロント側のサスペンション3を構成する左右1対のサスペンションシリンダ7fl,7fr、及びリア側のサスペンション5を構成する左右1対のサスペンションシリンダ7rl,7rrにより、それぞれ緩衝作用及び減衰作用が奏されるようになっている。車体フレーム2上には掘削物を積載する荷台9が配設され、荷台9は、左右1対のヒンジ10及び荷台9の左右端部に配置された1対のホイストシリンダ11,12を介して車体フレーム2に連結されている。各ホイストシリンダ11,12のロッド11a,12aの伸張・縮退に応じて、ヒンジ10を中心として荷台9が図1に示す着座位置と図2に示す排出位置との間で昇降するようになっている。
車体フレーム2上の前部には、走行用動力源として原動機であるエンジン13が搭載されると共に、運転室8が設けられており、運転室8内には、後述する荷台9を昇降操作するための昇降操作装置31(図3に示す)を含む各種操作機器が設けられている。
鉱山等において掘削物が掘削される採掘場では、着座位置に着座させているダンプトラック1の荷台9上に油圧ショベル等により掘削物が積載される。積載を完了するとダンプトラック1は放土場まで走行し、荷台9を排出位置に切り換えて掘削物を排出した後、採掘場に戻って砕石等が積載され、以上の動作を繰り返す。
図3は本実施形態の荷台昇降装置を示す油圧回路図である。
荷台昇降装置15の1対の油圧ポンプ16,17(油圧源、供給油量調整部)は上記したエンジン13(油圧源)の出力軸13aにそれぞれ接続され、エンジン13により駆動されて作動油タンク18内の作動油をそれぞれ吐出する。各油圧ポンプ16,17は可変容量型として構成され、図示しないレギュレータによる傾転角の制御に応じて作動油の吐出量を任意に調整可能となっている。これらの油圧ポンプ16,17から供給される作動油により上記した左右のホイストシリンダ11,12がそれぞれ駆動され、各ホイストシリンダ11,12の油圧回路は同一構成で互いに独立して設けられている。
油圧ポンプ16の吐出側はポンプ管路19を介して制御弁20と接続され、制御弁20はタンク管路21を介して作動油タンク18と接続されている。また、制御弁20は1対のシリンダ管路22,23を介してホイストシリンダ11と接続され、一方のシリンダ管路22はボトム側の油室11bと連通し、他方のシリンダ管路23はロッド側の油室11cと連通している。
油圧ポンプ17の吐出側はポンプ管路24を介して制御弁25と接続され、制御弁25はタンク管路26を介して作動油タンク18と接続されている。また、制御弁25は1対のシリンダ管路27,28を介してホイストシリンダ12と接続され、一方のシリンダ管路27はボトム側の油室12bと連通し、他方のシリンダ管路28はロッド側の油室12cと連通している。
制御弁20,25は、例えば油圧パイロット式方向制御弁として構成され、1対のパイロット受圧部20a,20b,25a,25bへのパイロット圧の入力に応じて中立位置、上昇位置、下降位置の3位置間で切り換えられる。制御弁20,25の中立位置では油圧ポンプ16,17からの作動油が遮断され、ホイストシリンダ11,12の油室11b,11c,12b,12cからの作動油の流入及び流出が規制されることにより、その時点のホイストシリンダ11,12の作動状態、ひいては荷台9の昇降位置が保持される。
制御弁20,25が上昇位置に切り換えられると、油圧ポンプ16,17からの作動油が一方のシリンダ管路22,27を経てホイストシリンダ11,12のボトム側の油室11b,12bに供給され、ロッド11a,12aの伸張により荷台9が上昇すると共に、ロッド側の油室11c,12cの作動油が他方のシリンダ管路23,28及びタンク管路21,26を経て作動油タンク18に戻される。また、制御弁20,25が下降位置に切り換えられると、油圧ポンプ16,17からの作動油が他方のシリンダ管路23,28を経てホイストシリンダ11,12のロッド側の油室11c,12cに供給され、ロッド11a,12aの縮退により荷台9が下降すると共に、ボトム側の油室11b,12bの作動油が一方のシリンダ管路22,27及びタンク管路21,26を経て作動油タンク18に戻される。
そして本実施形態では、各ホイストシリンダ11,12の油圧回路が独立していることから、それぞれの油圧ポンプ16,17の傾転角を制御することにより、各ホイストシリンダ11,12に供給される作動油の量(後述する供給油量VL,VR)を個別に調整可能となっている。
図3に示すように、荷台昇降装置15を制御するコントローラ30は、CPU30a(中央演算処理装置)、記憶部30b(ROM、RAM、不揮発性RAM等)及び図示しない入出力部等から構成されている。コントローラ30の入力側には、荷台9を昇降操作するための昇降操作装置31、荷台9の上昇角θLを検出する荷台上昇角検出センサ32、及び荷台傾き検出部33が接続されている。荷台傾き検出部33は、荷台9に積載された掘削物の偏りに起因する荷台9の左右方向の傾きと相関する指標を検出する役割を果たすが、以下に述べる各実施形態で異なるセンサを用いているため、その詳細については実施形態毎に説明する。
またコントローラ30の出力側には、上記した各油圧ポンプ16,17のレギュレータ、及び各制御弁20,25のパイロット受圧部20a,20b,25a,25bが接続されている。
昇降操作装置31の操作レバー31aは、オペレータにより保持位置、上げ位置、下げ位置の3位置間で切り換えられる。操作レバー31aが操作されると、コントローラ30は各油圧ポンプ16,17のレギュレータを制御して作動油を吐出させると共に、操作レバー31aの位置に応じた指令信号を各制御弁20,25のパイロット受圧部20a,20b,25a,25bに出力して切り換える。詳しくは、保持位置では制御弁20,25が中立位置に切り換えられ、上げ位置では制御弁20,25が上昇位置に切り換えられ、下げ位置では下降位置に切り換えられ、これにより操作レバー31aの操作に応じてホイストシリンダ11,12の駆動により荷台9の昇降が行われる。
そして、[発明が解決しようとする課題]で述べたように、荷台9の上昇時において荷台9上の掘削物に左右方向への偏りがあると、荷台9から受ける荷重の不均等に起因して左右のホイストシリンダ11,12の伸張速度に格差が生じ、荷台9を車体フレーム2に連結しているヒンジ10に過大な応力が発生するという問題がある。
そこで本発明では、荷台傾き検出部33により検出される荷台9の傾きと相関する指標に基づき、左右のホイストシリンダ11,12に供給する作動油の量を制御しており、その詳細を第1~3実施形態として以下に説明する。
[第1実施形態]
本実施形態では、荷台9の傾きと相関する指標としてロール角θRを採用しており、ダンプトラック1を後方より見た図4に示すように、ロール角θRは、車体フレーム2に対して荷台9が形成する左右方向の傾き角度である。ロール角θRの検出のために、荷台傾き検出部33として、荷台9の下面前部にはストロークセンサ41が設けられている。
ストロークセンサ41は、たとえば光学式距離計を用いてもよいが、光学センサへの粉塵の付着が懸念される鉱山においてはより信頼性の高い構造として、内蔵するスプリングにより線材が引き込まれ、線材の引き出し量に対応した電気信号が得られるポテンショメータ (図示せず)を用いて、着座状態から昇降する荷台9側のホイストシリンダ接続点近傍に線材先端を固定し、線材を引き込むポテンショメータを車体フレーム2側のホイストシリンダ接続点近傍に固定し、荷台9の着座状態を初期状態として荷台9と車体フレーム2との間の距離を検出可能なように構成したストロークセンサを用いてもよい。左右1対のストロークセンサ41l,41rにより検出された距離はそれぞれホイストシリンダ11,12のストロークと相関するため、以下の説明では、シリンダストロークを検出するストロークセンサ41l,41rと称する。そして、左右のストロークセンサ41l,41rにより検出されたシリンダストロークの差に基づき、コントローラ30により荷台9のロール角θRが算出される(ロール角算出部)。
昇降操作装置31の操作レバー31aが上げ位置に操作されると、コントローラ30は図5に示す荷台傾き抑制ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。なお、当該ルーチンを実行するためのプログラム等は予め記憶部30bに記憶されており、この点は他の実施形態についても同様である。
ステップ1で上げ位置への操作が行われると、まずステップ2で、各油圧ポンプ16,17の傾転角を制御して作動油を吐出させると共に、各制御弁20,25を上昇位置に切り換えて荷台9の上昇を開始する。このときには各油圧ポンプ16,17からホイストシリンダ11,12に同一油量の作動油が供給されるが、以下に述べる荷台9上の掘削物に偏りが生じている状況では、左右のホイストシリンダ11,12への作動油の供給油量(=油圧ポンプ16,17からの吐出量)が異なる値に制御される。そこで以下の説明では、左側のホイストシリンダ11に供給される油量をVL、右側のホイストシリンダ12に供給される油量をVRとして区別する。
また、同一ロール角θRであっても、荷台9が左右何れに傾いているかに応じて左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRの制御内容が相違する。そこで、図4に示すように荷台9が右上がりの姿勢のときのロール角θRには正(+)の符号を付し、左上がりの姿勢のときのロール角θRには負(-)の符号を付して区別する。
ステップ3では、荷台上昇角検出センサ32により検出された上昇角θLを読み込むと共に、各ストロークセンサ41l,41rにより検出されたシリンダストロークに基づき荷台9のロール角θRを算出する。続くステップ4では、ロール角θRの絶対値|θR|が予め設定された偏り判定値θ2(上限閾値)以上であるか否かを判定する。偏り判定値θ2は、ヒンジ10の動作に影響を及ぼすロール角θRの下限値を基に設定された閾値であり、判定がNo(否定)のときには、掘削物の偏りが少なくヒンジ10の動作に影響するほどではないとしてステップ5に移行する。
ステップ5では、荷台上昇角検出センサ32により検出された上昇角θLが、予め荷台9の排出上限位置に相当する値として各ホイストシリンダ11,12の物理的伸張限界であるストロークエンドから安全マージンを加えて設定された排出上限位置判定値θ1未満であるか否かを判定し、判定がYes(肯定)のときには、未だ荷台9が排出上限位置に到達していないとしてステップ2に戻る。このように掘削物の偏りが少なく、且つ荷台9が排出上限位置に到達していないときには、ステップ2~5の処理が繰り返されて荷台9の上昇が継続される。
そして、荷台9の排出上限位置への到達によりステップ5の判定がNoになると、ステップ6で供給油量VL,VRを0として油圧ポンプ16,17の流量制御を停止し、ステップ7で各ホイストシリンダ11,12を停止させてルーチンを終了する。
また、荷台9が排出上限位置に到達する以前にステップ4の判定がYesになると、ステップ8に移行してロール角θRが0を超えているか否か(正の値であるか否か)を判定する。ステップ8でYesの判定を下したときにはステップ9に移行し、左側のホイストシリンダ11への供給油量VLを所定量だけ増加させ、右側のホイストシリンダ12への供給油量VRを所定量だけ減少させ(供給油量算出部)、これらの供給油量VL,VRに基づき各油圧ポンプ16,17を駆動制御する(供給油量制御部)。その後にステップ11に移行してθRの絶対値|θR|が偏り判定値θ2未満になったか否かを判定し、Noのときにはステップ11の処理を繰り返し、Yesになるとステップ2に戻る。
また、ステップ8でNoの判定を下したときには、ステップ10に移行して左側のホイストシリンダ11への供給油量VLを所定量だけ減少させ、右側のホイストシリンダ12への供給油量VRを所定量だけ増加させると共に(供給油量算出部)、各油圧ポンプ16,17を駆動制御し(供給油量制御部)、その後にステップ11に移行する。
このようにロール角θRに応じて左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRを適宜調整し、その間に荷台9が排出上限位置に到達してステップ5の判定がNoになると、ステップ6,7の処理を経てルーチンを終了する。
図6は以上の荷台傾き抑制ルーチンに基づくロール角θR、上昇角θL及び供給油量VL,VRの制御状況を示すタイムチャートである。
荷台9の上昇開始の当初には、左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRは等しい値Mに制御されているが、掘削物の偏りに起因してロール角θRが次第に正側に増加しており、荷台9が右上がりの姿勢になっていることが推測できる。ロール角θRが偏り判定値θ2まで増加すると、左側の供給油量VLがHまで増加され、右側の供給油量VRがLまで減少され、これによりロール角θRが減少に転じ、荷台9の姿勢は右上がりから水平を経て左上がりへと変化する。ロール角θRが偏り判定値-θ2まで減少すると、供給油量VLがLまで減少され、供給油量VRがHまで増加されるため、ロール角θRは増加に転じる。
このような供給油量VL,VRの増減により、荷台9の上昇中にはロール角θRをθ2と-θ2とにより規定した制御領域内で変動させながら、左右のホイストシリンダ11,12が略均等に伸張する。そして、その間にも荷台9の上昇に伴って上昇角θLが増加し続け、その値が排出上限位置判定値θ1に達すると、荷台9が排出上限位置に到達して一連の制御が終了する。
以上のように本実施形態のダンプトラック1の荷台昇降装置15によれば、荷台9の上昇中においてヒンジ10に影響を及ぼすほどの荷台9のロール角θRが発生した場合に(図5のステップ4がYes)、ロール角θRを減少させるように左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRを増減している(ステップ8~10)。従って、荷台9上の掘削物に左右方向への偏りがある場合であっても、上昇中の荷台9のロール角θRを図6に示す制御領域内に保つことができ、ヒンジ10の負担を軽減して破損を未然に防止することができる。
なお本実施形態では、偏り判定値θ2を固定値としたが、例えば荷台9の上昇角θLの増加に伴って偏り判定値θ2を次第に減少させてもよい。この場合には図7に示すように、θ2と-θ2とにより規定される制御領域が次第に縮小されてロール角θRの変動幅が狭まるため、ヒンジ10に発生する応力を一層低減することができる。
[第2実施形態]
次いで、本発明を具体化した第2実施形態を説明する。本実施形態では、荷台9の傾きと相関する指標として、左右のホイストシリンダ11,12のボトム側の油室11b,12bの圧力(以下、ホイストシリンダ圧と称する)を採用しており、ホイストシリンダ圧の検出のために、荷台傾き検出部33として左右1対のホイストシリンダ圧検出センサ51l,51r(図1~3に示す)が、各ホイストシリンダ11,12またはボトム側の油室11b,12bと連通するシリンダ管路22,27にそれぞれ設けられている。なお、このホイストシリンダ圧についても左側をPL、右側をPRとして区別する。
昇降操作装置31の操作レバー31aが上げ位置に操作されると、コントローラ30は図8に示す荷台傾き抑制ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
ステップ21で上げ位置への操作が行われると、ステップ22で荷台9の上昇を開始し、ステップ23で、左右のホイストシリンダ圧検出センサ51l,51rにより検出されたホイストシリンダ圧PL,PRを読み込む。その後ステップ24でホイストシリンダ圧PL,PRに基づき荷台9の左右方向の荷重バランスPL/PRを算出し、ステップ25で予め設定された図9に示す制御マップに基づき、荷重バランスPL/PRから左右のホイストシリンダ11,12への供給油量の比VL/VRを算出する。
図9中に実線で示すように、荷重バランスPL/PRと供給油量比VL/VRとは比例関係となるように設定されている。このため、PL/PR:VL/VR=1:1を境界として、荷重バランスPL/PRが正側に増加(荷台9が右上がり)すると供給油量比VL/VRも正側に増加(左側が増加、右側が減少)し、荷重バランスPL/PRが負側に増加(荷台9が左上がり)すると供給油量比VL/VRも負側に増加(左側が減少、右側が増加)するように設定される。
続くステップ26では、供給油量比VL/VRが1以上であるか否かを判定し、Yesの判定を下したときにはステップ27に移行する。ステップ27では左側のホイストシリンダ11への供給油量VLを固定した上で、供給油量比VL/VRを達成可能な値として右側のホイストシリンダ12への供給油量VRを算出し(供給油量算出部)、これらの供給油量VL,VRに基づき各油圧ポンプ16,17を駆動制御する(供給油量制御部)。また、ステップ26でNoの判定を下したときには、ステップ28で右側の供給油量VRを固定した上で、供給油量比VL/VRを達成可能な値として左側の供給油量VLを算出すると共に(供給油量算出部)、各油圧ポンプ16,17を駆動制御する(供給油量制御部)。
その後はステップ29に移行し、予め設定された偏り判定値f1(PL/PR),f2(PL/PR)を読み込んだ後、ステップ30に移行する。図9中に破線で示すように各偏り判定値f1(PL/PR),f2(PL/PR)は、ヒンジ10に影響を及ぼす虞がない許容領域Eを規定する閾値であり、荷重バランスPL/PRが図9中の実線を逸脱したとしても、許容領域E内に位置していればヒンジ10への影響の虞がないと見なせる。
ステップ30では再度ホイストシリンダ圧PL,PRを読み込み、ステップ31で、荷重バランスPL/PRが許容領域E内に位置しているか否かを判定する。判定がYesのときにはステップ32で上昇角θLが排出上限位置判定値θ1未満であるか否かを判定し、Yesのときにはステップ30に戻る。この場合にはヒンジ10への影響の虞がないことから、さらなる供給油量VL,VRの補正を実施することなく荷台9の上昇が継続される。そして、ステップ32の判定がNoになると、ステップ33で供給油量VL,VRを0とし、ステップ34で各ホイストシリンダ11,12を停止させてルーチンを終了する。
また、荷重バランスPL/PRが許容領域Eを逸脱してステップ31でNoの判定を下したときには、ステップ24に戻る。この場合には供給油量比VL/VRが不適切と見なせるため、再び現在の荷重バランスPL/PRから供給油量比VL/VRを算出し、供給油量VL,VRを設定し直す。このようなステップ24~29の繰り返しによりステップ31の判定がYesになり、さらにステップ32でNoの判定を下すとステップ33に移行する。
以上のように本実施形態では、第1実施形態のロール角θRに代えて、荷台9の傾きと相関する指標として左右のホイストシリンダ圧PL,PRを用いており、ホイストシリンダ圧PL,PRから求めた荷重バランスPL/PRに応じて左右のホイストシリンダ11,12への供給油量比VL/VR、ひいては供給油量VL,VRを増減している(ステップ26~28)。従って、重複する説明はしないが、ヒンジ10の負担を軽減して破損を未然に防止することができる。
しかも、荷台9の上昇中において供給油量比VL/VRが許容領域Eを逸脱した場合には、再び現在の荷重バランスPL/PRから供給油量VL,VRを算出し直している。従って、このような場合であっても適切な供給油量VL,VRを保つことができ、結果として一層確実にヒンジ10の破損を防止することができる。
[第3実施形態]
次いで、本発明を具体化した第3実施形態を説明する。本実施形態では、掘削物の偏りと相関する指標として、前後左右のサスペンションシリンダ7fl,7fr,7rl,7rrのボトム側の油室の圧力(以下、サスシリンダ圧と称する)を採用しており、サスシリンダ圧の検出のために、荷台傾き検出部33としてフロント側のサスペンションシリンダ7fl,7frには左右1対のサスシリンダ圧検出センサ61fl,61fr(図1~3に示す)が設けられ、リア側のサスペンションシリンダ7rl,7rrには左右1対のサスシリンダ圧検出センサ61rl,61rr(図1~3に示す)が設けられている。なお、このサスシリンダ圧についても、左側をPFL,PRL、右側をPFR,PRRとして区別する。
昇降操作装置31の操作レバー31aが上げ位置に操作されると、コントローラ30は図10に示す荷台傾き抑制ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
ステップ41で上げ位置への操作が行われると、ステップ42で荷台9の上昇を開始し、ステップ43で、フロント側のサスペンションシリンダ7fl,7frのサスシリンダ圧PFL,PFR、及びリア側のサスペンションシリンダ7rl,7rrのサスシリンダ圧PRL,PRRを読み込む。その後ステップ44で荷重バランスPL/PRを算出する。詳しくは、左側の前後のサスシリンダ圧PFL,PRLを加算して左側のサスシリンダ圧PLを求め、右側の前後のサスシリンダ圧PFR,PRRを加算して右側のサスシリンダ圧PRを求めた上で、それらの比を荷重バランスPL/PRとする。
その後は、第2実施形態のステップ25~28と同様に、ステップ45で荷重バランスPL/PRから左右の供給油量比VL/VRを算出し、ステップ46で供給油量比VL/VRが1以上であるか否かを判定する。そして、ステップ46の判定がYesのときには、ステップ47で左側の供給油量VLを固定した上で、供給油量比VL/VRの条件を満たす値として右側の供給油量VRを算出し(供給油量算出部)、これらの供給油量VL,VRに基づき各油圧ポンプ16,17を駆動制御する(供給油量制御部)。またステップ46の判定がNoのときには、ステップ48で右側の供給油量VRを固定した上で、供給油量比VL/VRの条件を満たす値として左側の供給油量VLを算出すると共に(供給油量算出部)、各油圧ポンプ16,17を駆動制御する(供給油量制御部)。
続くステップ49では、リア側のサスシリンダ圧PRL,PRRの何れかが予め設定された排出開始判定値P1未満になったか否かを判定する(排出開始判定部)。排出開始判定値P1は、荷台9からの掘削物の排出開始を判定する閾値である。荷台9の上昇により掘削物が排出され始めると、リア側のサスシリンダ圧PRL,PRRが急激に減少して排出開始判定値P1を下回る。このためステップ49でYesの判定が下された時点で掘削物の排出が開始されたと見なせ、この場合にはステップ50に移行する。ステップ50では、供給油量VL,VRから予め設定された補正値を減算する。
図11は左側のサスシリンダ圧PRLが先行して排出開始判定値P1未満になった場合のサスシリンダ圧PF,PR及び供給油量VL,VRの制御状況を示すタイムチャートである。この図に示すように、サスシリンダ圧PRLが排出開始判定値P1未満になった時点で、ステップ50の処理により供給油量VL,VLがLまで減少補正されている。
その後にステップ51で上昇角θLが排出上限位置判定値θ1以上になると、ステップ52で油圧ポンプ16,17の流量制御を停止し、ステップ53で各ホイストシリンダ11,12を停止させてルーチンを終了する。
以上のように本実施形態では、荷台9の傾きと相関する指標として前後左右のサスペンションシリンダ7fl,7fr,7rl,7rrのサスシリンダ圧PFL,PFR,PRL,PRRを用いており、サスシリンダ圧PFL,PFR,PRL,PRRから求めた荷重バランスPL/PRに応じて左右のホイストシリンダ11,12への供給油量比VL/VR、ひいては供給油量VL,VRを増減している(ステップ46~48)。従って、重複する説明はしないが、ヒンジ10の負担を軽減して破損を未然に防止することができる。
しかも、リア側のサスシリンダ圧PRL,PRRと排出開始判定値P1との比較に基づき荷台9からの掘削物の排出開始を判定し(ステップ49)、左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VLを減算している(ステップ50)。上昇中の荷台9から掘削物が排出される以前には荷台9の重心がヒンジ10よりも前側に位置しているのに対し、掘削物の排出が開始された直後には重心が急激にヒンジ10の後側に移動する。この重心移動により所謂キックバックと称する現象が引き起こされ、ホイストシリンダ11,12に作用する荷重が逆転して車体に過大な負荷が加えられる。
本実施形態によれば、掘削物の排出開始の時点で供給油量VL,VRが減少補正されるため、それ以降の荷台9の上昇速度が抑制される。このため、掘削物の排出速度も抑制されて荷台9の重心移動がより緩やかなものとなり、掘削物の排出の際に車体に作用する負荷を軽減できることから、ダンプトラック1の耐久性を向上できるという別の効果も得られる。
なお、図10のフローチャート中のステップ48とステップ49との間に、許容領域Eに関する図8のステップ29~31の処理を加えてもよく、重複する説明はしないが、この場合には第2実施形態で述べた作用効果が得られる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、荷台9上の掘削物に左右方向への偏りが生じた場合を想定したが、例えばダンプトラック1が左右方向の斜面に停車した場合を想定した対策として具体化してもよい。両者は原因が異なるが、何れも荷台9に生じた傾きに起因して左右のホイストシリンダ11,12が受ける荷重が不均等になり、これにより左右のホイストシリンダ11,12の伸張速度に格差が生じてヒンジ10への負担が増加する点で共通する。
そこで、斜面への停車の場合には、水平を基準とした車体フレーム2の左右方向への傾斜角(=荷台9の左右方向への傾斜角であり、本発明の荷台の傾きに相当)を傾斜角センサ等により検出し、この傾斜角に基づき左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRを増減すればよい。これにより上記各実施形態と同様に、左右のホイストシリンダ11,12を略均等に伸張させてヒンジ10の負担を軽減することができる。
また上記実施形態では、左右のホイストシリンダ11,12の油圧回路を独立して設けたが、これに限るものではない。例えば図12に示すように、エンジン13により駆動される単一の油圧ポンプ16(油圧源)から吐出された作動油を同じく単一の制御弁20に供給して、昇降操作装置31の操作に応じて制御弁20を切り換えるようにしてもよい。そして、この制御弁20からの作動油を分岐させて1対の電磁比例流量制御弁71,72(供給油量調整部)に供給し、これらの流量制御弁71,72の開度を供給油量比VL/VRに応じて制御することにより、左右のホイストシリンダ11,12への供給油量VL,VRを増減させてもよい。この場合でも上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
1 ダンプトラック
2 車体フレーム
3 フロントサスペンション(サスペンション)
5 リアサスペンション(サスペンション)
4 前輪(車輪)
6 後輪(車輪)
7fl,7fr,7rl,7rr サスペンションシリンダ
9 荷台
10 ヒンジ
11,12 ホイストシリンダ
13 エンジン(油圧源)
15 荷台昇降装置
16,17 油圧ポンプ(油圧源、供給油量調整部)
20,25 制御弁
30 コントローラ(供給油量算出部、供給油量制御部、ロール角算出部)
31 昇降操作装置
33 荷台傾き検出部
41l,41r ストロークセンサ(荷台傾き検出部)
51l,51r ホイストシリンダ圧検出センサ(荷台傾き検出部)
61fl,61fr,61rl,61rr サスシリンダ圧検出センサ(荷台傾き検出部)
71,72 電磁比例流量制御弁(供給油量調整部)

Claims (8)

  1. 車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、
    前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、
    前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、
    前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、
    前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、
    前記荷台傾き検出部は、前記1対のホイストシリンダのシリンダストロークをそれぞれ検出する1対のストロークセンサを備え、前記1対のストロークセンサにより検出されたシリンダストロークの差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備える
    ことを特徴とするダンプトラックの荷台昇降装置。
  2. 車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、
    前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、
    前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、
    前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、
    前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、
    前記荷台傾き検出部は、前記1対のホイストシリンダのボトム圧をそれぞれ検出する1対のホイストシリンダ圧検出センサを備え、前記1対のホイストシリンダ圧検出センサにより検出された圧力の差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備える
    ことを特徴とするダンプトラックの荷台昇降装置。
  3. 車体フレームにヒンジを中心として荷台を昇降可能に連結し、昇降操作装置の操作に応じて油圧源から吐出される作動油の流路を制御弁により切り換えて、車幅方向において前記荷台の左右端部に配置した1対のホイストシリンダにそれぞれ供給し、前記ホイストシリンダの伸張・縮退に応じて荷台を昇降させるダンプトラックの荷台昇降装置において、
    前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量を個別に調整可能な供給油量調整部と、
    前記荷台の車幅方向の傾きを検出する荷台傾き検出部と、
    前記荷台傾き検出部により検出された前記荷台の傾きに基づき、前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量をそれぞれ算出する供給油量算出部と、
    前記供給油量算出部により算出された前記各ホイストシリンダへの作動油の供給油量に基づき、前記供給油量調整部を駆動制御する供給油量制御部とを備え、
    前記荷台傾き検出部は、前記ダンプトラックの前後左右の4つの車輪のそれぞれを独立懸架する4つのサスペンションを構成する各サスペンションシリンダのボトム圧をそれぞれ検出する4つのサスシリンダ圧検出センサを備え、前記4つのサスシリンダ圧検出センサにより検出された圧力の差に基づき、前記車体フレームに対する前記荷台の傾きを示すロール角を算出するロール角算出部を備える
    ことを特徴とするダンプトラックの荷台昇降装置。
  4. 前記供給油量制御部は、前記ロール角算出部において算出される前記ロール角を制御するための上限閾値である偏り判定値より小さくなるように、前記各供給油量をそれぞれ制御する
    ことを特徴とする請求項乃至の何れか1項に記載のダンプトラックの荷台昇降装置。
  5. 前記偏り判定値は、前記荷台の上昇に伴って次第に減少する
    ことを特徴とする請求項に記載のダンプトラックの荷台昇降装置。
  6. 前記供給油量算出部は、前記各ボトム圧から前記荷台の車幅方向の荷重バランスを算出し、前記荷重バランスに基づき前記1対のホイストシリンダへの作動油の供給油量の比を算出し、前記供給油量の比として前記各供給油量をそれぞれ算出する
    ことを特徴とする請求項またはに記載のダンプトラックの荷台昇降装置。
  7. 前記供給油量調整部は、前記油圧源として前記1対のホイストシリンダに対応してそれぞれ設けられ、作動油の吐出量を個別に調整可能な1対の可変容量型の油圧ポンプである
    ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のダンプトラックの荷台昇降装置。
  8. 前記供給油量調整部は、前記1対のホイストシリンダに対応してそれぞれ設けられ、前記油圧源から供給される作動油の流量を個別に調整可能な1対の流量制御弁である
    ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のダンプトラックの荷台昇降装置。
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