JP7074734B2 - クローラ式作業用車両 - Google Patents

Description

本発明は、車体の左右に一対で設けられたクローラにより走行するクローラ式作業用車両に関する。

クローラにより走行する作業用車両の一例として、クローラ式キャリアが知られている（特許文献１：特開平８－２４４６５１号公報参照）。このようなクローラ式キャリアは、一例として、車体の前部（例えば、左側部）に、オペレータが乗車して操縦を行う操縦室が設けられ、車体の前部（例えば、右側部）に、走行装置等を駆動するためのエンジンが収納されるエンジンルームが設けられている。一方、車体の後部に、土砂等を積載するベッセル（荷台）が跳ね上げ動作可能なように設けられている。走行の際は、左右のクローラの作動速度を異ならせることによって進行方向の転換を行うことができる。

特開平８－２４４６５１号公報

ここで、特許文献１に例示されるような従来のクローラ式作業用車両においては、走行レバーを僅かに操作して低速で走行するような場合にもエンジンの回転数が上昇してしまう構成となっていた。そのため、燃費性能の悪化や騒音の増大を招くばかりでなく、操作性を悪化させる要因ともなっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、特に低速走行時等における燃費性能の改善および騒音の低減が可能であると共に、操作性の悪化を防止することが可能なクローラ式作業用車両を実現することを目的とする。

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係るクローラ式作業用車両は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される走行油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプと、前記走行油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行油圧モータと、車体の左右に一対で設けられて前記走行油圧モータにより駆動されるクローラと、走行レバーの操作量に基づいて前記パイロット油圧ポンプから供給される圧油により走行パイロット圧を生成する走行パイロット圧生成装置と、前記走行パイロット圧の圧力値を検出する圧力センサと、前記エンジンの負荷率の算出および回転数制御を含む駆動制御を行う制御装置と、を備え、前記走行油圧モータとして、左右の前記クローラにそれぞれ対応する第１走行油圧モータおよび第２走行油圧モータの二つが設けられており、前記走行パイロット圧として、前記第１走行油圧モータの制御用となる第１走行パイロット圧、および前記第２走行油圧モータの制御用となる第２走行パイロット圧が生成され、前記制御装置は、前記エンジンの始動後に、前記第１走行パイロット圧の圧力値および前記第２走行パイロット圧の圧力値を取得して、前記第１走行パイロット圧の圧力値と前記第２走行パイロット圧の圧力値との差が所定範囲内となる車両直進状態の場合において、第１走行パイロット圧の圧力値もしくは第２走行パイロット圧の圧力値の少なくとも一方が所定の第１圧力値より上昇しない場合に高速域がＯＦＦであり、前記第１走行パイロット圧の圧力値および前記第２走行パイロット圧の圧力値が共に所定の第１圧力値より上昇した場合に高速域がＯＮであると判定すると共に、前記エンジンの前記負荷率が所定の第１負荷率より上昇しない場合に低負荷状態であり、前記エンジンの前記負荷率が所定の第１負荷率より上昇した場合に高負荷状態であると判定し、前記負荷率が低負荷状態の場合において、前記高速域がＯＦＦの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を課して、許容回転数として相対的に低く設定されている第１最大回転数に回転数の上限を設定し、前記高速域がＯＮの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を解除して、許容回転数として相対的に高く設定されている第２最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行うことを要件とする。

本発明に係るクローラ式作業用車両によれば、特に低速走行時等において、燃費性能の改善および騒音の低減を図ることができると共に、操作性の悪化を防止することができる。

本発明の実施形態に係るクローラ式作業用車両の例を示す斜視図である。 図１に示すクローラ式作業用車両の油圧回路システムの概略図である。 図１に示すクローラ式作業用車両のエンジン回転数制御に係るフローチャートである。 図１に示すクローラ式作業用車両のエンジン回転数制御におけるエンジン回転数の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係るクローラ式作業用車両１の例を示す概略図（後部上方からの斜視図）である。また、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

はじめに、クローラ式作業用車両１（以下、単に「車両」と称する場合がある）の全体構成について説明する。ここでは、本実施形態に係るクローラ式作業用車両１としてクローラ式キャリアを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。

図１に示すように、クローラ式作業用車両１は、車体１０の下部に、左右一対のクローラ（無端状の履帯）２２を有する走行装置１２が設けられている。また、車体１０の前部（例えば、左側部）には、オペレータ（操縦者）が乗車して操縦を行う密閉型（もしくは開放型）の操縦室１６が設けられている。さらに、車体１０の前部（例えば、右側部）には、走行装置等を駆動するためのエンジン２４等が収納されるエンジンルーム２０が設けられている。一例として、エンジンには、水冷式ディーゼルエンジンが用いられる。一方、車体１０の後部には、土砂等を積載するベッセル１４が跳ね上げ動作可能なように設けられている。なお、操縦者によって走行の操作を行う走行レバーおよびベッセル１４の操作を行う操作レバー、ならびにエンジンのスロットル開度を調整するアクセルペダルは、操縦室１６内に配置されている（いずれも不図示）。

続いて、本実施形態に係るクローラ式作業用車両１の油圧回路システムの概略図を図２に示す。一例として、クローラ式作業用車両１は、ＨＳＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を備えて走行する構成としている。より詳しくは、エンジン２４により駆動される可変容量型の走行油圧ポンプ２６（２６Ａ、２６Ｂ）およびパイロット油圧ポンプ２８と、走行油圧ポンプ２６（２６Ａ、２６Ｂ）から供給される圧油により駆動される走行油圧モータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）と、走行レバーの操作量に基づいてパイロット油圧ポンプ２８から供給される圧油により走行パイロット圧を生成する走行パイロット圧生成装置３２と、を備えている。すなわち、上記のクローラ２２は、走行油圧ポンプ２６（２６Ａ、２６Ｂ）から供給される圧油で駆動される走行油圧モータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）によって駆動される。

さらに、走行パイロット圧の圧力値を検出して制御装置４０へ出力する圧力センサ３４（３４ＦＬ、３４ＲＬ、３４ＦＲ、３４ＲＲ）と、クローラ式作業用車両１全般の駆動制御を行う制御装置４０と、制御装置４０からの指令に基づいてエンジン２４の制御を行うエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４２と、を備えている。なお、本実施形態においては、制御装置４０が、エンジン２４の負荷率の算出および回転数制御（ＥＣＵ４２への回転数指令）を行う構成としている。

また、走行油圧ポンプ２６（２６Ａ、２６Ｂ）から走行油圧モータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）に油路３６（３６Ａ、３６Ｂ）を介して供給される圧油の方向および流量を制御するリモコンバルブ３８（３８Ａ、３８Ｂ）や、当該リモコンバルブ３８（３８Ａ、３８Ｂ）および油圧回路システムのその他機構の駆動に係る各制御圧を制御する信号制御弁（不図示）等を備えている。なお、走行パイロット圧は、操縦者による走行レバーの操作によりリモコンバルブ３８（３８Ａ、３８Ｂ）が開閉制御されて、圧力が設定（調整）される。

このような構成によって、操縦者が走行レバーを操作することで走行パイロット圧が設定され、当該圧力によって出力が可変となる走行油圧ポンプ２６（２６Ａ、２６Ｂ）が走行油圧モータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）を駆動することでクローラ２２を動作させて、車両の走行や旋回が行われる。なお、ベッセル１４の動作を行う油圧機構等については、公知の車両と同様であるため、詳細の説明を省略する。

ここで、本実施形態においては、走行油圧モータ３０として、一方（例えば、左）のクローラに対応する第１走行油圧モータ３０Ａ、および他方（例えば、右）のクローラに対応する第２走行油圧モータ３０Ｂの二つが設けられている。したがって、走行パイロット圧として、第１走行油圧モータ３０Ａの制御用となる第１走行パイロット圧、および第２走行油圧モータ３０Ｂの制御用となる第２走行パイロット圧が生成される構成となっている。

前述の通り、圧力センサ３４は、走行レバーの操作量に応じて増減する走行パイロット圧の圧力値を検出し、信号として制御装置４０へ出力する構成である。本実施形態においては、当該圧力センサ３４として、第１走行油圧モータ３０Ａが前進方向に回転する際の第１走行パイロット圧の圧力値を検出・出力する第１前進センサ３４ＦＬ、第１走行油圧モータ３０Ａが後進方向に回転する際の第１走行パイロット圧の圧力値を検出・出力する第１後進センサ３４ＲＬを備えている。さらに、第２走行油圧モータ３０Ｂが前進方向に回転する際の第２走行パイロット圧の圧力値を検出・出力する第２前進センサ３４ＦＲ、第２走行油圧モータ３０Ｂが後進方向に回転する際の第２走行パイロット圧の圧力値を検出・出力する第２後進センサ３４ＲＲを備えている。

このような構成によって、以下で詳しく説明する本実施形態ならではの制御方法が実現できるため、前述の課題に対してその解決を図ることが可能となる。ここで、図３は、本実施形態に係るクローラ式作業用車両１におけるエンジン回転数制御に係る処理内容を示すフローチャートである。また、図４は、当該制御におけるエンジン回転数を説明する図である。

本実施形態に係る制御装置４０が行うエンジン回転数制御の概要として、先ず、制御装置４０は、前述の各圧力センサ３４（第１前進センサ３４ＦＬ、第１後進センサ３４ＲＬ、第２前進センサ３４ＦＲ、第２後進センサ３４ＲＲ）により検出されて出力される圧力値を取得するステップを実施する（ステップＳ１）。

次いで、制御装置４０は、クローラ式作業用車両１の走行状態に関して直進状態であるか否かを判定するステップを実施する（ステップＳ２）。一例として、圧力センサ３４によって検出される第１走行パイロット圧の圧力値と第２走行パイロット圧の圧力値とが、共に走行レバーの操作による走行指令を受けた状態において、両圧力値の差が所定範囲内となる場合に車両直進状態であると判定する。当該ステップＳ２において、車両直進状態であると判定された場合に、後述のステップＳ３を実施し、車両直進状態ではないと判定された場合に、後述のステップＳ４を実施する。ちなみに、車両直進状態ではない状態として、具体的には車両旋回状態および車両停止状態が挙げられる。

次いで、制御装置４０は、クローラ式作業用車両１の走行状態に関して高速域であるか否かを判定するステップを実施する（ステップＳ３）。より詳しくは、エンジン２４の始動後に、第１走行パイロット圧の圧力値もしくは第２走行パイロット圧の圧力値の少なくとも一方が所定の第１圧力値より上昇しない場合に高速域がＯＦＦであり、第１走行パイロット圧の圧力値および第２走行パイロット圧の圧力値が共に所定の第１圧力値より上昇した場合に高速域がＯＮであると判定する。ただし、高速域がＯＮであると判定した後においては（換言すれば、高速域がＯＮであるとの判定を継続している状態においては）、第１走行パイロット圧の圧力値もしくは第２走行パイロット圧の圧力値の少なくとも一方が所定の第２圧力値より低下した場合に高速域がＯＦＦであると判定する。なお、これらの判定はいずれも車両直進状態を前提としている。

すなわち、上記の高速域の判定において、ＯＮ判定は次のＯＦＦ判定となるまで継続され、ＯＦＦ判定は次のＯＮ判定となるまで継続される。なお、エンジン始動後の初期設定はＯＦＦ判定である。

したがって、具体的な操作と共に説明すると、例えば、エンジン２４の始動後に走行を開始するにあたって、走行レバーを始点側から終点側へ操作して始点基準の操作量が所定量よりも小さい状態にある場合に、高速域がＯＦＦであると判定される。さらに、走行レバーを始点側から終点側へ操作して始点基準の操作量が所定量よりも大きい状態となる場合に（前述の第１圧力値より上昇した場合となる）、高速域がＯＮであると判定される。一方、走行を開始して、走行レバーを始点側から終点側へ操作して始点基準の操作量が所定量よりも大きい状態となることによって高速域がＯＮであると判定されている状態から、走行レバーを終点側から始点側へ操作して操作量が所定量よりも小さい状態となる場合に（前述の第２圧力値より低下した場合となる）、高速域がＯＦＦであると判定される。

本実施形態において、第２圧力値は、第１圧力値よりも小さい値に設定されている。一例として、第１圧力値は、１．８［ＭＰａ］に設定され、第２圧力値は、１．５［ＭＰａ］に設定されるが、これらに限定されるものではない。この構成によれば、操縦者に対して、特に走行レバーを戻す場面で、走行のパワー感が無い印象を与え難くすることができる。

次いで、ステップＳ３において、高速域がＯＦＦであると判定した場合に、制御装置４０は、エンジン２４の最大回転数の第１制限を課して、許容回転数として相対的に低く設定されている第１最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行うステップを実施する（ステップＳ４）。したがって、走行レバーを僅かに操作して低速で走行する等の場合においてもエンジン２４の回転数が上昇してしまうことなく、燃費性能の改善および騒音の低減を図ることができる。また、低速走行時における操作性の悪化を防止することもできる。ちなみに、最大回転数の「上限」は、スロットル開度が１００［％］のときに到達するように設定されている（後述のステップＳ５においても同様）。

これに対して、ステップＳ３において、高速域がＯＮであると判定した場合に、制御装置４０は、エンジン２４の最大回転数の第１制限を解除して、エンジン２４の負荷率を算出したうえで下記のように設定される最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行うステップを実施する（ステップＳ５）。より具体的には、エンジン２４の負荷率が低負荷状態の場合においては、許容回転数として第１最大回転数よりも相対的に高く設定されている第２最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行う。一方、エンジン２４の負荷率が高負荷状態の場合においては、エンジン２４の負荷率の値に対応させて第１最大回転数と第２最大回転数との間の範囲内で設定された最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行う（図４参照）。したがって、エンジン２４の最大回転数の第１制限を課すことが適当でない場合にはこれを解除でき、設定最大出力で効率的な作業を行うことができる。

上記の「第１最大回転数」、「第２最大回転数」、「エンジンの負荷率の値に対応させて第１最大回転数と第２最大回転数との間の範囲内で設定された最大回転数」については、走行油圧ポンプ２６および走行油圧モータ３０の設計強度、ならびに、エンジン２４の出力特性および走行、作業性能等に基づいて適宜、設定される。一例として、第１最大回転数は２３３０［ｒｐｍ］に設定され、第２最大回転数は２５３０［ｒｐｍ］に設定されるが、これらに限定されるものではない。また、エンジン２４の負荷率における低負荷状態と高負荷状態との境界値は、一例として７４［％］に設定されるが、これに限定されるものではない。なお、エンジン２４の負荷率は燃料噴射量をベースに算出している。

次いで、制御装置４０は、スロットル開度の情報を取得して、前述のステップＳ４もしくはＳ５により設定された最大回転数の上限を超えないように、当該開度に応じたエンジン回転数を決定し、ＥＣＵ４２への回転数指令を出力するステップを実施する（ステップＳ６）。

上記のステップＳ１～Ｓ６は、イグニッションキーがＯＦＦとされる等によって制御装置４０の電源がＯＦＦとなるまで繰り返し実行される。

以上説明した通り、従来のクローラ式作業用車両においては、走行パイロット圧の検出に圧力スイッチを用いること等の要因によって生じ得るエンジン回転数制御面での課題があった。その一例として、走行レバーを僅かに操作して低速で走行するといった場合にも、エンジンの回転数の制御が解除されてしまう状態が生じ、燃費性能の悪化や騒音の増大を招くと共に、走行操作性を悪化させていた。これに対し、本発明を適用することによって、当該課題の解決を図ることが可能となる。すなわち、特に車両が低速で走行するような場合において、燃費性能の改善および騒音の低減を図ることが可能となり、良好な走行操作性を実現することも可能となる。

なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。特に、クローラ式作業用車両としてクローラ式キャリアを例に挙げて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、パワーショベル等の他のクローラ式作業用車両に対しても同様に適用できることは言うまでもない。

１ クローラ式作業用車両
１０ 車体
１２ 走行装置
１４ ベッセル
１６ 操縦室
２０ エンジンルーム
２２ クローラ
２４ エンジン
２６、２６Ａ、２６Ｂ 走行油圧ポンプ
２８ パイロット油圧ポンプ
３０、３０Ａ、３０Ｂ 走行油圧モータ
３２ 走行パイロット圧生成装置
３４、３４ＦＬ、３４ＦＲ、３４ＲＬ、３４ＲＲ 圧力センサ
３８、３８Ａ、３８Ｂ リモコンバルブ
４０ 制御装置
４２ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンにより駆動される走行油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプと、
   前記走行油圧ポンプから供給される圧油により駆動される走行油圧モータと、
   車体の左右に一対で設けられて前記走行油圧モータにより駆動されるクローラと、
   走行レバーの操作量に基づいて前記パイロット油圧ポンプから供給される圧油により走行パイロット圧を生成する走行パイロット圧生成装置と、
   前記走行パイロット圧の圧力値を検出する圧力センサと、
   前記エンジンの負荷率の算出および回転数制御を含む駆動制御を行う制御装置と、を備え、
   前記走行油圧モータとして、左右の前記クローラにそれぞれ対応する第１走行油圧モータおよび第２走行油圧モータの二つが設けられており、
   前記走行パイロット圧として、前記第１走行油圧モータの制御用となる第１走行パイロット圧、および前記第２走行油圧モータの制御用となる第２走行パイロット圧が生成され、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの始動後に、前記第１走行パイロット圧の圧力値および前記第２走行パイロット圧の圧力値を取得して、前記第１走行パイロット圧の圧力値と前記第２走行パイロット圧の圧力値との差が所定範囲内となる車両直進状態の場合において、前記第１走行パイロット圧の圧力値もしくは前記第２走行パイロット圧の圧力値の少なくとも一方が所定の第１圧力値より上昇しない場合に高速域がＯＦＦであり、前記第１走行パイロット圧の圧力値および前記第２走行パイロット圧の圧力値が共に所定の第１圧力値より上昇した場合に高速域がＯＮであると判定すると共に、
   前記エンジンの前記負荷率が所定の第１負荷率より上昇しない場合に低負荷状態であり、前記エンジンの前記負荷率が所定の第１負荷率より上昇した場合に高負荷状態であると判定し、
   前記負荷率が低負荷状態の場合において、
   前記高速域がＯＦＦの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を課して、許容回転数として相対的に低く設定されている第１最大回転数に回転数の上限を設定し、
   前記高速域がＯＮの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を解除して、許容回転数として相対的に高く設定されている第２最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行うこと
   を特徴とするクローラ式作業用車両。
2. 前記制御装置は、
   前記負荷率が高負荷状態の場合において、
   前記高速域がＯＦＦの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を課して、前記第１最大回転数に回転数の上限を設定し、
   前記高速域がＯＮの場合には、前記エンジンの最大回転数の第１制限を解除して、前記エンジンの前記負荷率の値に対応させて前記第１最大回転数と前記第２最大回転数との間の範囲内で設定された最大回転数に回転数の上限を設定する制御を行うこと
   を特徴とする請求項１記載のクローラ式作業用車両。
3. 前記制御装置は、
   前記高速域がＯＮであると判定した後に、前記第１走行パイロット圧の圧力値もしくは前記第２走行パイロット圧の圧力値の少なくとも一方が所定の第２圧力値より低下した場合に前記高速域がＯＦＦであると判定すること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のクローラ式作業用車両。
4. 前記第２圧力値は、前記第１圧力値よりも小さい値に設定されていること
   を特徴とする請求項３記載のクローラ式作業用車両。
5. 前記圧力センサは、前記走行レバーの操作量に応じて増減する前記走行パイロット圧の圧力値を信号として出力する構成であること
   を特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載のクローラ式作業用車両。

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