JP7413201B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
また、作業機において、原動機のエンジンストールを防止する技術として特許文献2に示されているものがある。特許文献2の作業機の油圧システムは、原動機と、原動機の目標回転数を設定する設定部材と、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、油圧ポンプから吐出した作動油が供給される作動弁と、作動弁の作動油によって作動可能な油圧機器と、原動機の負荷が所定以上での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目標回転数に対応して定められた傾きの異なる複数の第1制御特性を記憶する記憶部と、原動機の負荷が所定以上である場合には、目標回転数に応じて定められた傾きの異なる第1制御特性に基づいて作動弁の制御を行う制御部と、を備えている。
さて、近年では、作業機を増速又は減速する際における変速ショックを低減し且つ、原動機のエンジンストールも防止することができる作業機が求められている。
作業機は、原動機と、前記原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、前記原動機、前記走行ポンプ、及び前記走行モータが設けられた機体と、前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態とに切換可能な走行切換弁と、前記走行ポンプに流す作動油を制御可能な作動弁と、前記原動機の負荷に応じて前記作動弁に第1制御信号を出力することで前記作動弁の開度を低下させるアンチストール制御と、前記第2状態から前記第1状態に切り換える場合に前記作動弁に第2制御信号を出力することで前記作動弁の開度を低下させるショック低減制御と、を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記作動弁の開度を低下させる際に、前記第1制御信号と前記第2制御信号とのうち、前記作動弁の開度が小さくなる方を出力する。
作業機は、前記第1制御信号と前記原動機の回転数との関係が設定された第1制御マップを記憶する記憶部を備え、前記制御装置は、前記第1制御マップに基づいて前記第1制御信号を設定する。
前記制御装置は、前記アンチストール制御において前記原動機の実回転数と前記原動機の目標回転数との差であるドロップ量に基づいて前記第1制御信号を設定し、前記ショック低減制御では、前記第2状態から前記第1状態に切り換える自動減速制御を行うときに前記第2制御信号を設定する。
図8は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図8では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16(第1枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17(第2枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第2枢支軸17は、第1枢支軸16の下方に設けられている。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
左側及び右側の各走行装置(第1走行装置、第2走行装置)5は、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。
次に、作業機の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、走行装置5を駆動することが可能である。作業機の油圧システムは、第1走行ポンプ53Lと、第2走行ポンプ53Rと、第1走行モータ36Lと、第2走行モータ36Rとを備えている。
第1走行モータ36Lは、機体2の左側に設けられた走行装置5の駆動軸に動力を伝達するモータである。第1走行モータ36Lは、第1走行ポンプ53Lから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。第1走行モータ36Lには、斜板切換シリンダ37Lが接続され、当該斜板切換シリンダ37Lを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても第1走行モータ36Lの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Lを収縮した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Lを伸長した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、第1走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
第1切換弁71Lは、第1走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rは、油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
走行モータにおける第1速度と、第2速度との切換は、切換部によって行うことができる。切換部は、例えば、制御装置60に接続された切換スイッチ61であり、作業者等が操作することができる。切換部(切換スイッチ61)は、第1速度(第1状態)から第2速度(第2状態)に切り換える増速と、第2速度(第2状態)から第1速度(第1状態)に切り換える減速とのいずれかに切り換えることができる。
さて、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2、操作装置(走行操作装置)54とを備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、作動油を貯留するタンク22のことを作動油タンクということがある。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
操作部材59は、操作弁55に支持され、左右方向(機体幅方向)又は前後方向に揺動する操作レバーである。即ち、操作部材59は、中立位置Nを基準とすると、中立位置Nから右方及び左方に操作可能であると共に、中立位置Nから前方及び後方に操作可能である。言い換えれば、操作部材59は、中立位置Nを基準に少なくとも4方向に揺動することが可能である。尚、説明の便宜上、前方及び後方の双方向、即ち、前後方向のことを第1方向という。また、右方及び左方の双方向、即ち、左右方向(機体幅方向)のことを第2方向ということがある。
走行油路45は、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dと、第5走行油路45eとを有している。第1走行油路45aは、走行ポンプ53Lの受圧部53aに接続された油路である。第2走行油路45bは、走行ポンプ53Lの受圧部53bに接続された油路である。第3走行油路45cは、走行ポンプ53Rの受圧部53aに接続された油路である。第4走行油路45dは、走行ポンプ53Rの受圧部53bに接続された油路である。第5走行油路45eは、操作弁55、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dを接続する油路である。
すなわち、操作部材59を左斜め前方に揺動操作すると該操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら左旋回し、操作部材59を右斜め前方に揺動操作すると該操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら右旋回し、操作部材59を左斜め後方に揺動操作すると該操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら左旋回し、操作部材59を右斜め後方に揺動操作すると該操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら右旋回する。
制御装置60は、循環油路57h、57iの圧力に基づいて自動減速(自動減速制御)を行う。循環油路57h、57iには、複数の圧検出装置80が接続されている。複数の圧検出装置80は、第1圧力検出装置80a、第2圧力検出装置80b、第3圧力検出装置80c、第4圧力検出装置80dを含んでいる。第1圧力検出装置80aは、循環油路57hにおいて、第1走行モータ36Lの第1ポートP11側に設けられ、第1ポートP11側の圧力を第1走行圧V1として検出する。第2圧力検出装置80bは、循環油路57hにおいて、第1走行モータ36Lの第2ポートP12側に設けられ、第2ポートP12側の圧力を第2走行圧V2として検出する。第3圧力検出装置80cは、循環油路57iにおいて、第2走行モータ36Rの第3ポートP13側に設けられ、第3ポートP13側の圧力を第3走行圧V3として検出する。第4圧力検出装置80dは、循環油路57iにおいて、第2走行モータ36Rの第4ポートP14側に設けられ、第4ポートP14側の圧力を第4走行圧V4として検出する。
制御装置60は、自動減速が有効であるときに、第1走行圧V1、第2走行圧V2、第3走行圧V3、第4走行圧V4が予め定められた減速閾値以上である場合に第2速度から第1速度に自動減速を行い、第1走行圧V1、第2走行圧V2、第3走行圧V3、第4走行圧V4が復帰閾値以上であるときに、第1速度から第2速度に復帰する。なお、制御装置60は、自動減速が無効であるときは、手動減速を行う。
例えば、制御装置60は、第1走行圧V1から第2走行圧V2を減算した第1差圧ΔV1、第2走行圧V2から第1走行圧V1を減算した第2差圧ΔV2、第3走行圧V3から第4走行圧V4を減算した第3差圧ΔV3、第4走行圧V4から第3走行圧V3を減算した第4差圧ΔV4のいずれかが減速閾値である場合に自動減速を行ってもよい。
例えば、アクセル65で設定された目標回転数と回転検出装置67で検出した実回転数との差であるドロップ量が閾値以上である場合は、原動機32の負荷が高いため、制御装置60は、アンチストール制御を行う。アンチストール制御では、図1に示す作動弁69の開度を低下させることで、走行ポンプ(第1走行ポンプ53L,第2走行ポンプ53R)の出力を低下させる。
図2は、アンチストールにおける走行一次圧と原動機の回転数との関係を示す第1制御マップの一例を示す図である。図2に示す第1制御マップにおいて、走行一次圧は、作動弁69の開度に対応して決まることから、走行一次圧と作動弁69に出力する制御信号(第1制御信号)の大きさとは相関性があり、走行一次圧を第1制御信号(第1制御値)に置き換えることができる。即ち、第1制御マップの縦軸の走行一次圧は、第1制御信号(第1制御値)と読み替えることができる。第1制御マップは、記憶部63に記憶されている。
一方で、制御装置60は、ドロップ量が閾値以上である場合には、第1制御マップのラインL2に一致するように、原動機の回転数(目標回転数又は実回転数)に応じて、第1制御信号の第1制御値を設定する。即ち、制御装置60は、第1制御マップに基づいて、電流値、電圧値等の第1制御値を設定する。
図3に示すように、制御装置60は、時点Q11において、自動減速の指令、即ち、自動減速の条件が整うと、第2制御信号の制御値の低下量ΔF51を設定する。制御装置60は、作業機1の走行状態に基づいて低下量ΔF51を設定する。例えば、制御装置60は、作業機1が直進しているときは、低下量ΔF51を大きく設定し、作業機1が信地旋回しているときは、低下量ΔF51を小さく設定する。なお、低下量ΔF51の設定方法は、上述した実施形態に限定されず、原動機の負荷、即ち、原動機の実回転数と目標回転数との差であるドロップ量に応じて、設定してもよい。この場合、制御装置60は、ドロップ量が大きく原動機の負荷が大きい場合は、低下量ΔF51を小さく、ドロップ量が小さく原動機の負荷が小さい場合は、低下量ΔF51を大きくする。
低減値W52の設定を行うと、制御装置60は、作動弁69に出力する第2制御信号の第2制御値を、時点Q11から低減値W52に向けて減少させる。制御装置60は、第2制御値を示すラインW55に示すように、時点Q12において、低減値W52に達すると、走行切換弁34のソレノイドを励磁する信号を出力して、走行切換弁(切換弁)34を第2状態(第1速度)から第1状態(第2速度)に切り換えることで自動減速を行う。また、時点Q12の以降は、ラインW55に示すように、低減前の第2制御値W51に向けて復帰させる。
図4は、アンチストール制御を行う場合の第1制御信号の第1制御値の変化と、ショック低減制御を行う場合の第2制御信号の第2制御値の変化とを示している。図4では、説明の便宜上、第1制御値(第1制御信号)を「第1制御値(第1制御信号)W71」とし、第2制御値(第2制御信号)を「第2制御値(第2制御信号)W72」として説明を進める。また、図4において、実線が作動弁69に出力した制御信号を示している。
上述した実施形態では、作動弁69を操作弁55の上流側(吐出油路40)に設けていたが、これに代えて、操作弁55の下流側(走行油路45)に設けてもよい。例えば、第5走行油路45eの中途部に作動弁69を設けてもよいし、図5に示すように、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dのそれぞれから油路51を分岐させ、油路51に可変リリーフ弁、電磁比例弁などの作動弁69を設けて、当該作動弁69の開度を第1制御信号及び第2制御信号によって制御してもよい。
図6に示すように、走行操作装置54は、左右方向(機体幅方向)又は前後方向に揺動する操作部材59と、電磁比例弁から構成された操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)とを備えている。制御装置60は、操作部材59の操作量及び操作方向を検出する操作検出センサが接続されている。制御装置60は、操作検出センサが検出した操作量及び操作方向に基づいて、操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)を制御する。
制御装置60は、操作部材59が後方(A2方向、図1参照)に操作されると、操作弁55B及び操作弁55Dに制御信号を出力し、第1走行ポンプ53L及び第2走行ポンプ53Rの斜板を逆転(後進)の方向に揺動させる。
制御装置60は、操作部材59が左方(A4方向、図1参照)に操作されると、操作弁55B及び操作弁55Cに制御信号を出力し、第1走行ポンプ53Lの斜板を逆転の方向に揺動させ、第2走行ポンプ53Rの斜板を正転の方向に揺動させる。
また、上述した実施形態では、図2に示すように、第1制御信号(第1制御値)と原動機の回転数との関係を示す第1制御マップに基づいて、アンチストール制御を行っていたが、これに代えて、第1制御信号(第1制御値)と機体2の走行速度(車速)との関係に基づいて第1制御信号(第1制御値)を設定してもよい。即ち、図2の横軸を走行速度(車速)に置き換えればよい。この場合、制御装置60は、実際の走行速度と目標の走行速度との差(ドロップ量)が閾値未満である場合に、ラインL1に一致するように、第1制御信号の第1制御値を設定し、ドロップ量が閾値以上である場合に、ラインL2に一致するように、第1制御信号の第1制御値を設定する。
作業機1は、原動機32と、原動機32の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプ53L、53Rと、走行ポンプ53L、53Rが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータ36L,36Rと、原動機32、走行ポンプ53L、53R及び走行モータ36L,36Rが設けられた機体2と、走行モータ36L,36Rの回転速度を第1速度にする第1状態と、走行モータ36L,36Rの回転速度を第2速度にする第2状態とに切換可能な走行切換弁34と、走行ポンプ53L、53Rに流す作動油を制御可能な作動弁69と、原動機32の負荷に応じて作動弁69に第1制御信号を出力することで作動弁69の開度を低下させるアンチストール制御と、第2状態から第1状態に切り換える場合に作動弁69に第2制御信号を出力することで作動弁69の開度を低下させるショック低減制御と、を行う制御装置60と、を備え、制御装置60は、作動弁69の開度を低下させる際に、第1制御信号と第2制御信号とのいずれか一方を出力する。
作業機1は、第1制御値と機体2の走行速度との関係が設定された第2制御マップを記憶する記憶部を備え、制御装置60は、第2制御マップに基づいて第1制御値を設定する。これによれば、走行速度に応じて簡単にアンチストール制御の制御を行うことができる。
走行切換弁34は、走行モータ(第1走行モータ36L、第2走行モータ36R)を第1速度にする第1状態と、第2速度にする第2状態とに切換可能である弁であればよく、方向切換弁とは異なる比例弁であってもよい。
走行モータ(第1走行モータ36L、第2走行モータ36R)は、アキシャルピストンモータであってもラジアルピストンモータであってもよい。走行モータがラジアルピストンモータである場合、モータ容量が大きくなることで、第1速に切り換えることができ、モータ容量が小さくなり、第2速に切り換えることができる。
2 :機体
32 :原動機
34 :走行切換弁
36L :第1走行モータ
36R :第2走行モータ
53L :第1走行ポンプ
53R :第2走行ポンプ
59 :操作部材
60 :制御装置
63 :記憶部
69 :作動弁
W71 :第1制御値
Claims (6)
- 原動機と、
前記原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、
前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、
前記原動機、前記走行ポンプ、及び前記走行モータが設けられた機体と、
前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態とに切換可能な走行切換弁と、
前記走行ポンプに流す作動油を制御可能な作動弁と、
前記原動機の負荷に応じて前記作動弁に第1制御信号を出力することで前記作動弁の開度を低下させるアンチストール制御と、前記第2状態から前記第1状態に切り換える場合に前記作動弁に第2制御信号を出力することで前記作動弁の開度を低下させるショック低減制御と、を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記作動弁の開度を低下させる際に、前記第1制御信号と前記第2制御信号とのうち、前記作動弁の開度が小さくなる方を出力する作業機。 - 前記作動弁は、前記アンチストール制御を行う場合に前記第1制御信号が大きくなるにしたがって前記開度が大きくなり、前記第1制御信号が小さくなるにしたがって前記開度が小さくなり、且つ、前記ショック低減制御を行う場合に前記第2制御信号が大きくなるにしたがって前記開度が大きくなり、前記第2制御信号が小さくなるにしたがって前記開度が小さくなる弁であり、
前記制御装置は、前記作動弁の開度を低下させる際に、前記第1制御信号と前記第2制御信号とのいずれか小さい方を選択する請求項1に記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記原動機の実回転数と前記原動機の目標回転数との差であるドロップ量に基づいて、操作部材の操作量と作動油の圧力との関係を設定する請求項1又は2に記載の作業機。
- 前記第1制御信号と前記原動機の回転数との関係が設定された第1制御マップを記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記第1制御マップに基づいて前記第1制御信号を設定する請求項1~3のいずれかに記載の作業機。 - 前記第1制御信号と前記機体の走行速度との関係が設定された第2制御マップを記憶する記憶部を備え、
前記制御装置は、前記第2制御マップに基づいて前記第1制御信号を設定する請求項1~3のいずれかに記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記アンチストール制御において前記原動機の実回転数と前記原動機の目標回転数との差であるドロップ量に基づいて前記第1制御信号を設定し、前記ショック低減制御では、前記第2状態から前記第1状態に切り換える自動減速制御を行うときに前記第2制御信号を設定する請求項1~4のいずれかに記載の作業機。
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