KR100655353B1 - 짐싣기 작업차량 - Google Patents

Abstract

주행시를 포함하여 연료소비량(燃料消費量)을 저감(低減)함과 동시에, 운전성을 포함하여 작업성을 향상시키는 짐 싣기 작업 차량을 제공한다.

짐 싣기 작업 차량에 있어서, 엔진(l)의 출력 특성을 가변하는 출력 특성 변경 수단(38, 48)과, 자동변속기(9)의 변속 타이밍을 가변하는 변속 타이밍 변경 수단(39)과, 작업기 액추에이터에 흐르는 압유(壓油)의 작업기 유량을 가변하는 작업기 유량 변경 수단(32, 52)과, 이들 엔진(l)의 출력 특성, 자동변속기(9)의 변속 타이밍 및 작업기 유량의 설정을 서로 조합하며, 복수의 모드를 설정하는 모드 설정 수단(4O)과, 이 모드를 선택하는 선택 수단(45)을 구비하고 있다.

Description

짐싣기 작업차량{WORKING VEHICLE}

도 1은 제 1 실시 형태에 의한 휠 로더(wheel loader)의 블록도.

도 2는 엔진의 특성 곡선도.

도 3은 제 2 실시 형태에 의한 휠 로더의 블록도.

도 4는 종래 기술에 의한 짐 싣기 작업 차량의 제어 시스템도.

〈부호의 설명〉

l: 엔진 2: 토크(torque) 컨버터(converter)

3: 치차(齒車)장치 4,5: 유압 펌프

6: 거버너(governor) 컨트롤러(controller)

7: 전자 제어식 거버너 8: 조작 스위치

9: 자동변속기ㆍ트랜스미션(transmission)

l0: 버킷(bucket) 메인(main) 조작 밸브 11: 붐(boom) 메인 조작 밸브

12: 버킷 조작 파일럿(pilot) 밸브 13: 붐 조작 파일럿 밸브

l4: 버킷 실린더(cylinder) 15:붐 실린더

16: 메인 언로드(unload) 밸브 17: 파일럿 언로드 밸브

18: 파일럿 컷 오프(cut off) 밸브 19: 컷 오프 밸브 컨트롤러

20: 버킷 21: 스티어링(steering) 펌프

22: 작업기 펌프 23: 스위칭 펌프

24: 스티어링 핸들 25: 스티어링 회로

26: 스위칭 밸브 27: 스티어링 조작 밸브

28: 스티어링 실린더 29: 작업기 회로

30: 작업기 조작 밸브 31: 스위칭 회로

32: 컷 오프 솔레노이드(solenoid) 33: 컷 오프 밸브

34: 파일럿 밸브 35: 컷 오프 회로

36: 작업기 레버 37: 차속(車速) 검출기

38: 전자 거버너 39: 트랜스미션 컨트롤러

40: 컨트롤러 41: 디딤각(踏角)검출기

42: 작업기 실린더 43: 킥 다운(kick down) 스위치

45: 모드(mode) 스위치

46: 액셀러레이터(accelerator) 페달(pedal)

47: 액셀러레이터 솔레노이드 밸브 48: 액셀러레이터 실린더

49: 용량 검출기 50: 용량 변경 회로

51: 용량 솔레노이드 밸브 52: 용량 실린더

53: 경사판

본 발명은 작업시 및 주행시의 운전 모드(mode)를 설정할 수 있는 짐 싣기 작업 차량에 관한 것이다.

종래 부터, 복수의 유압 펌프를 구비한 짐 싣기 작업 차량에 있어서, 작업 부하의 경중(輕重)에 따라서 엔진의 출력 특성과 유압 펌프의 컷 오프(cut off) 조건을 단계적으로 변경한 조합을 선택하여, 연비(연료소비율ㆍ즉, 자동차 등이 1ℓ의 연료로 달릴 수 있는 km 수ㆍkm/ℓ)를 향상시키는 기술이 알려져 있는바, 예를 들면 일본국 특공평7-103593호 공보에 나타나 있다. 도 4는, 상기 공보에 개시된 짐 싣기 작업 차량의 제어 시스템에 관한 도면을 나타내고 있는바, 이하 상기 도면에 의거하여 종래 기술을 설명한다.

엔진(1)의 출력은 토크(torque)컨버터(converter)(2)와 치차(齒車)장치(3)에 전달되고, 치차 장치(3)에 전달된 출력은, 고정 용량 유압 펌프(4, 5)를 구동한다.

엔진(1)에는, 거버너(調速機) 컨트롤러(controller)(6)의 출력 신호에 의거하여, 엔진(1)의 출력 특성을 단계적으로 선택 가능한 전자 제어식 거버너(7)가 장착되어 있다. 거버너 컨트롤러(6)는, 조작 스위치(8)로부터의 모드 선택 신호에 의거하여, 전자 제어식 거버너(7)를 컨트롤한다.

유압 펌프(4, 5)는, 버킷(bucket) 메인(main) 조작 밸브(10) 및 붐(boom) 메인 조작 밸브(l1)에 연결되어 있다. 이들의 작업기 조작 밸브(10, 11)는, 각각 버킷 조작 파일럿(pilot) 밸브(12) 및 붐 조작 파일럿 밸브(13)의 조작에 따라서, 버킷 실린더(cylinder)(14) 및 붐 실린더(l5)를 구동한다.

유압 펌프(4)의 토출(吐出) 측에는, 메인 언로드(unload) 밸브(l6)가 설치되 어 있다. 메인 언로드 밸브(16)의 파일럿 측에는, 파일럿 언로드 밸브(l7) 및 전자(電磁) 개폐식 파일럿 컷 오프 밸브(l8)가 연결되어 있다.

파일럿 언로드 밸브(17)의 파일럿 측에는, 유압 펌프(5)의 토출 측이 연결되고, 그 토출 압력에 의해서 개폐한다. 또한, 파일럿 컷 오프 밸브(18)는, 컷 오프 밸브 컨트롤러(19)로부터의 전기 신호에 의거하여, 자유자재로 개폐된다.

조작 스위치(8)를 모드1로 하면, 거버너 컨트롤러(6)는 컷 오프 밸브 컨트롤러(l9)에 지령을 출력하여, 파일럿 컷 오프 밸브(18)를 닫는 작용을 하게 한다. 이에 의해, 메인 언로드 밸브(16)는, 유압 펌프(5)의 토출 압력에 의거해서만 개폐한다.

즉, 유압 펌프(5)의 토출 압력이 낮은 때에는, 파일럿 언로드 밸브(l7)가 닫히는 작용을 하여 메인 언로드 밸브(16)가 닫히는 작용을 하고, 실린더(l4, l5)에는 유압 펌프(4, 5)의 토출유(油)가 흐른다. 또한, 유압 펌프(5)의 토출 압력이 높은 때에는, 메인 언로드 밸브(l6)가 열리는 작용을 하여 유압 펌프(4)의 토출유는 언로드된다.

또한, 조작 스위치(8)를 모드2로 하면, 거버너 컨트롤러(6)는 전자 제어식 거버너(7)에 신호를 출력하고, 엔진(1)의 출력 특성을, 동일 회전수에 대하여 출력 토크가 낮아지도록 한다. 이 때, 더욱 굴착 작업시에는 파일럿 컷 오프 밸브(l8)를 열게 하는 작용을 하기 때문에, 메인 언로드 밸브(l6)가 열리는 작용을 하여 유압 펌프(4)의 토출유가 언로드한다.

또한, 조작 스위치(8)를 모드3으로 했을 경우는, 동일 엔진 회전수로 엔진(1)의 출력 토크를 더 낮추고, 또한 컷 오프 밸브 컨트롤러(19)로부터의 신호에 의해서, 파일럿 컷 오프 밸브(l8)를 항상 열게 하는 작용을 하게 하여, 유압 펌프(4)의 토출유를 언로드한다.

이와 같이 종래 기술에 있어서는, 엔진(1)의 출력 특성과 유압 펌프(4)의 컷 오프 조건의 조합을 작업 부하의 경중에 맞추어 선택하는 것에 의해, 작업시의 연료소비량을 저감(低減)시킴과 동시에, 작업성을 향상시키고 있다.

그렇지만, 상기 특공평7-103593호 공보에 개시된 종래 기술에는, 아래와 같은 문제가 있다.

예컨대, 버킷(20)에 탑재한 탑재물을 원방(遠方)에 비치된 도시하지 않은 크러셔(crusher) 등에 투입하는 것과 같은 작업의 경우에는, 짐 싣기 작업 차량은 원방까지 주행하지 않으면 안되고, 작업 중 주행이 차지하는 비율이 크다.

따라서, 작업시의 연료 소비량 중 주행에 필요로 하는 소비량이 차지하는 비율이 커지기 때문에, 이를 저감하는 것이 요청되고 있다.

또한, 주행하는 작업 시간이 길어지기 때문에, 주행시 운전성의 향상이나 소음의 저감도 요청되고 있다.

이에 대하여 종래 기술은, 짐 싣기 및 굴착을 효율적으로 행하기 위하여 주행시의 연료소비량을 저감시키는 문제는 해결하지 못하고 있다. 따라서, 주행 시간이 긴 작업의 경우, 토탈(total) 연비는 그다지 개선되지 않고 있는 문제가 있다.

또한, 종래 기술에 있어서는, 주행시 운전성의 향상이나 소음 저감의 문제점 도 해결하지 못하고 있으며, 이러한 요청에 대한 대책도 되어 있지 않고 있는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제에 착안하여 발명한 것으로, 주행시를 포함하여 연료소비량을 저감함과 동시에, 운전성을 포함하여 작업성을 향상시키는 짐 싣기 작업 차량을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 제 1 발명은 짐 싣기 작업 차량에 있어서,

엔진의 출력 특성을 가변하는 출력 특성 변경 수단과,

자동변속기의 변속 타이밍을 가변하는 변속 타이밍 변경 수단과,

작업기 액추에이터(actuator)에 흐르는 압유(壓油)의 작업기 유량을 가변하는 작업기 유량 변경 수단과,

이들 엔진의 출력 특성, 자동변속기의 변속 타이밍 및 작업기 유량의 설정을 서로 조합하고, 복수의 모드를 설정하는 모드 설정 수단과,

이 모드를 선택하는 선택 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 짐 싣기 작업 차량이다.

제 1 발명에 의하면, 엔진의 출력 특성, 자동변속기의 변속 타이밍 및 작업기 유량을 변경하고, 이들을 조합한 복수의 모드를 설치하며, 이 모드를 작업원이 자유자재로 선택하고 있다.

이에 의해, 부하의 경중, 주행 속도 및 작업 스피드(speed)에 맞추어, 엔진 의 출력 특성, 변속 타이밍 및 작업기 유량의 조합을 선택하는 것이 가능해진다. 즉, 작업량을 증가시키거나 중부하(重負荷) 작업을 행하는 것도 가능하고, 또한, 그다지 중부하 작업이 아니거나, 작업이 급하지 않은 경우에는 연료소비량의 저감을 꾀할 수 도 있다.

예컨대, 부하가 무거운 경우에는, 엔진의 출력 특성이 고(高)토크, 고회전의 특성이 되도록 선택하고, 가벼운 경우에는 반대로 함으로써, 적절한 엔진 출력으로 작업을 행할 수 있고, 쓸데없는 연료 소비가 줄어들어 연비가 향상된다.

또한, 자동변속기의 변속 타이밍을 변경함으로써, 굴착 및 짐 싣기 작업시뿐만 아니라 주행시에 있어서도 연료 소비를 저감하는 것이 가능하다. 예컨대, 주행시 가속이 필요한 경우에는 지연 타이밍으로 시프트 업(shift up)하도록 하면 급가속이 가능해지고, 작업을 신속히 행할 수 있으며 이와 동시에, 작업원의 액셀러레이터(accelerator) 워크(work)에 대한 차량의 추종성이 좋아진다. 또한, 조기(早期) 타이밍으로 시프트 업하도록 하면, 주행시의 연료소비량이 저감함과 동시에 주행시의 소음이 저감된다.

더욱이, 작업기 액추에이터에 흐르는 압유의 작업기 유량을 선택함으로써, 필요한 작업 스피드에 맞추어 적절한 작업기 유량으로 작업을 행할 수가 있으며, 작업시 연비가 향상된다. 예컨대, 작업 시간을 단축하고 싶은 경우에는 작업기 유량을 증가시키고, 작업을 천천히 행하더라도 좋은 경우에는 작업기 유량을 감소시켜 연료 소비를 한층 더 절약한다.

또한 이 때, 작업기 펌프의 용량을 연속적으로 자유자재로 변경하면, 더 섬 세하고 치밀한 설정이 가능하고, 작업성이 더욱 향상된다.

그리고, 제 2 발명은 제 1 발명에 기재된 짐 싣기 작업 차량에 있어서,

단위 시간당 작업량을 우선하는 모드와 연료소비량 저감을 우선하는 모드를 구비하고 있다.

제 2 발명에 의하면, 제 l 발명에 기재된 선택 가능한 모드로서, 단위 시간당 작업량을 우선하는 모드와, 연료소비량 저감을 우선하는 모드를 설치하고 있다.

작업량을 중시(重視)하는 모드를 선택하면, 중부하(重負荷)도 짐 싣는 것이 가능하고, 또한 단시간에 작업을 종료할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다. 또한, 경(輕)부하의 작업시나, 작업 시간 단축에 중점을 두지 않는 경우에는, 연비를 중시하는 모드를 선택하도록 하면, 연료소비량이 저감되기 때문에, 경제성이 좋게 된다.

그리고, 각 모드의 방침을 쉽게 알 수 있고, 작업원이 선택하기가 용이하다.

더욱이, 예컨대 상기의 2 모드의 중간적인 모드를 설치하도록 하면, 더 섬세하고 치밀한 선택이 가능해지고, 연료소비량의 저감 및 작업성의 향상을 꾀할 수 있다. 예컨대, 통상의 작업은 이 중간적인 모드로 행하도록 하더라도 좋다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서, 상기 종래 기술의 설명에 사용한 도면 및 그 실시 형태보다도 상기 실시 형태의 설명에 사용한 도면과 동일한 요소에는 동일 부호를 붙이고 중복 설명은 생략한다.

(실시예 1)

도 l은 제 l 실시 형태에 의한 짐 싣기 작업 차량{이하, 휠 로더(wheel loader)로 대표시킨다}의 블록도를 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 붐 실린더, 버킷 실린더 및 부속(attachment) 실린더 등의 작업기 액추에이터를, 작업기 실린더(42)로 대표시켜서 설명하는 것으로 한다.

도 1에 있어서 휠 로더의 엔진(1)에는, 토크 컨버터(2)를 거쳐서 트랜스미션(transmission)(9)이 연결되어 있다. 또한, 엔진(1)에는 스티어링(stee

ring)을 구동하는 스티어링 펌프(2l)와, 작업기를 구동하는 작업기 펌프(22)와, 스티어링과 작업기의 어느것인가 한쪽에 자유자재로 연결한 스위칭 펌프(23)가 연결되어 있다.

스티어링 펌프(21)의 토출측에는, 제l 스티어링 회로(25A)를 거쳐서 스위칭 밸브(26)가 연결되고, 더욱 그 하류 측에는, 제2 스티어링 회로(25B)를 거쳐서 스티어링 조작 밸브(27)가 연결되어 있다. 스티어링 조작 밸브의 하류 측에는, 스티어링을 구동하는 스티어링 실린더(28)가 연결되어 있다. 스위칭 밸브(26)의 파일럿 측에는, 스티어링 펌프(21)의 토출 압력이 접속되어 있다.

또한, 작업기 펌프(22)의 토출측에는, 작업기 회로(29)를 거쳐서 작업기 조작 밸브(30)가 연결되고, 작업기 조작 밸브(30)의 하류 측에는 작업기를 구동하는 작업기 실린더(42)가 연결되어 있다.

스위칭 펌프(23)의 토출측은, 제l 스위칭 회로(31A)를 거쳐서 스위칭 밸브(26)에 연결되어 있다. 스위칭 밸브(26)의 하류 측은, 제2 스위칭 회로(31B) 및 제 3 스위칭 회로(31C)를 거쳐서, 각각 제2 스티어링 회로(25B) 및 작업기 회로(29)에 접속되어 있다. 또한, 제 3스위칭 회로(31C)에는, 컷 오프 솔레노이드(solenoid)(32), 컷 오프 밸브(33) 및 파일럿 밸브(34)를 가지는 컷 오프 회로(35)가 개삽(介揷)되어 있다.

스티어링 조작 밸브(27)는 스티어링 핸들(24)의 조작에 의해서 동작하며, 또한 작업기 조작 밸브(30)는 작업기 레버(36)의 조작에 의해서 동작한다.

휠 로더의 제어 장치는 컨트롤러(40)를 구비하고 있고, 이 컨트롤러(40)에는, 액셀러레이터 페달(46)의 디딤각(踏角)을 검출하는 디딤각 검출기(41)가 접속되어 있다. 컨트롤러(40)는 이 디딤각 검출기(4l)에서 신호를 받아 액셀러레이터 페달(46)의 디딤각을 검출한다.

엔진(l)에는 연료 분사를 컨트롤하는 전자 거버너(38)가 구비되어 있다. 전자 거버너(38)는 컨트롤러(40)와 전기적으로 접속되어 서로 신호를 입출력하고, 컨트롤러(40)의 지시에 의거하여 엔진(l)의 출력 특성을 변경하는 것이 가능하다.

도 2에, 가로축이 엔진(1)회전수(N), 세로축이 토크(T)이고, 각 곡선(El, E2)은, 엔진(l)의 특성 곡선을 나타내고 있다.

도 2에 있어서, 곡선 El은 엔진(1) 본래의 출력 특성을 나타내고 있다. 그리고, 곡선 E2은 컨트롤러(40)로부터 전자 거버너(38)에 대한 제어를 행하여, 같은 회전수에 대한 엔진(1)의 토크를 저하(低下)시키는 경우의 출력 특성을 나타내고 있다.

도 l에 있어서, 트랜스미션(9)은 변속단을 제어하는 트랜스미션 컨트롤러(39

)를 구비하고 있다. 트랜스미션 컨트롤러(39)는, 컨트롤러(40)와 접속되어 서로 신호를 입출력할 수 있고, 컨트롤러(40)로부터의 지령에 의거하여 트랜스미션(9)의 변속 타이밍을 결정한다.

즉, 트랜스미션(9)는 차속(車速)이 차속 V1 이상으로 되면, 2속(速)에서 3속으로 시프트 업하게 되어 있다. 이 시프트 업의 타이밍을, 컨트롤러(40)로부터의 지령에 의해서, 예컨대 차속 V2(Vl> V2) 이상으로 되면 시프트 업하도록 설정하는 것이 가능하다. 물론, 2속에서 3속으로의 시프트 업뿐만 아니라, 다른 변속단의 시프트 업이나 시프트 다운(shift down)의 타이밍에 관해서도 마찬가지이다.

또한, 컨트롤러(40)에는 컷 오프 회로(35)의 컷 오프 솔레노이드(32)가 전기적으로 접속되어 있고, 컷 오프 솔레노이드(32)는 컨트롤러(40)로부터의 출력 신호에 의해서 개폐된다.

트랜스미션 컨트롤러(39)에는, 차량의 속도를 검출하는 차속 검출기(37)가 접속되어 있고, 이 차속에 의거하여 트랜스미션(9)의 변속단을 제어한다.

또한, 작업기 레버(36)에는, 킥 다운(kick down) 스위치(43)가 레버 상부에 부착 설치되어 있다. 킥 다운 스위치(43)는, 트랜스미션 컨트롤러(39)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 스위치를 누르면 트랜스미션(9)의 변속단이 강제적으로 1속이 된다. 그리고, 스위치를 재차 누르면, 트랜스미션(9)의 변속단이 원래로 되돌아가게 되어 있다.

다음에, 이상과 같은 구성의 휠 로더에 있어서 유압 회로의 작용을 설명한다.

엔진(1)의 회전수가 낮은 동안은, 스티어링 펌프(21)의 토출량이 적기 때문에, 스위칭 밸브(26)는 도 1에 있어서 P위치에 있다. 이 때, 스티어링 펌프(21)의 토출유 및 스위칭 펌프(23)의 토출유가 함께 제2 스티어링 회로(25B)에 흐르기 때문에, 스티어링 조작 밸브(27)를 통하여 스티어링 실린더(28)에 흐르는 스티어링 유량이 많아진다. 즉, 스티어링 핸들(24)의 작은 조작으로, 큰 스티어링 동작이 가능하다.

그리고, 엔진(1)의 회전수가 상승하면 스티어링 펌프(21)의 토출량이 많아지고, 스위칭 밸브(26)가 도 1에 있어서 Q위치로 움직인다. 이에 의해, 스위칭 펌프(23)의 토출유은 제3 스위칭 회로(31C)로 흐르기 때문에, 제2 스티어링 회로(25 B)를 흐르는 압유는, 스티어링 펌프(21)의 토출유 만으로 되어 스티어링 유량이 감소한다. 이 때문에, 스티어링 핸들(24)의 조작에 대한 스티어링 동작이 작아지고, 예컨대 고속 운전시의 안정성이 향상된다.

또한, 더욱이 스티어링 펌프(21)의 토출량이 증가하면 스위칭 밸브(26)는 R 위치로 되고, 스티어링 펌프(21)의 토출유는 언로드된다. 이 때, 스위칭 펌프(23)의 토출유는 Q위치와 마찬가지로 제 3스위칭 회로(31C)로 흐른다.

한편, 작업기 회로(29)에 있어서는 상술한 바와 같이, 엔진(1)의 회전수가 낮은 동안은 작업기 펌프(22)의 토출유만이 작업기 회로(29)에 흐르고, 작업기 실린더(42)에 흐르는 작업기 유량은 적다. 그리고, 엔진(1)의 회전수 상승에 따라 스위칭 밸브(26)가 Q위치로 되면, 스위칭 펌프(23)의 토출유가 제 3스위칭 회로(31C)를 경유하여 작업기 회로(29)에 합류한다.

제3 스위칭 회로(31C)에는 컷 오프 회로(35)가 개삽되어 있다. 이 컷 오프 회로(35)의 작용은 다음과 같다.

컨트롤러(40)로부터 컷 오프 솔레노이드(32)에 전기신호가 출력되어 있지 않은 경우에는 컷 오프 솔레노이드(32)가 닫히는 작용을 하고 있다.

이 때, 작업기 펌프(22)의 토출 압력이 소정 압력 이하의 경우에는 파일럿 밸브(34)는 닫는 작용을 하고 있다. 따라서, 스위칭 펌프(23)의 토출유는 컷 오프 밸브(33)의 파일럿 측과 스프링실(室) 측으로 균등하게 걸리기 때문에, 컷 오프 밸브(33)는 닫는 작용을 한다. 이에 의해, 스위칭 펌프(23)의 토출유는 작업기 회로(29)에 흐르고, 작업기 펌프(22)의 토출유와 합류하여 작업기 실린더(42)를 구동시키기 때문에, 작업기 유량이 증가하여 작업기 실린더(42)의 구동 속도가 빠르게 된다.

또한, 작업기 펌프(22)의 토출 압력이 소정 압력을 넘은 경우에는, 파일럿 밸브(34)가 열리는 작용을 한다. 이에 의해, 컷 오프 밸브(33)의 스프링실측에 걸려 있던 스위칭 펌프(23)의 토출유가, 파일럿 밸브(34)를 통하여 언로드되기 때문에, 컷 오프 밸브(33)가 열리는 작용을 하게 된다. 따라서, 스위칭 펌프(23)의 토출유는 컷 오프 밸브(33)를 통하여 언로드되고, 작업기 실린더(42)에 흐르는 압유는 작업기 펌프(22)의 토출유만으로 된다.

이와 같이, 통상은 스위칭 펌프(23)의 토출유를 작업기 실린더(42)에 흐르게 하고, 작업기 펌프(22)의 토출 압력이 소정값 이상이 된 경우에는 스위칭 펌프(23)의 토출유를 언로드하는 것과 같은 설정을, 부분(partial) 컷 오프라고 한다.

또한, 제3 스위칭 회로(31C)를 흐르는 스위칭 펌프(23)의 토출유를 항상 언로드하여, 작업기 실린더(42)에 흐르지 않도록 하는 것도 가능하고, 이와 같은 설정을 풀(full) 컷 오프라고 한다.

이 경우, 컨트롤러(40)는 컷 오프 솔레노이드(32)에 전기신호를 출력하고, 컷 오프 솔레노이드(32)를 열게 하는 작용을 하게 한다. 이에 따라, 컷 오프 밸브(33)의 스프링실 측에 걸려 있던 스위칭 펌프(23)의 토출유는 컷 오프 솔레노이드(32)를 통하여 언로드된다. 이에 의해, 컷 오프 밸브(33)가 열리는 작용을 하기 때문에, 스위칭 펌프(23)의 토출유는 컷 오프 밸브(33)를 통하여 언로드되고, 작업기 실린더(42)를 흐르는 압유는, 작업기 펌프(22)의 토출 압력만으로 된다.

이와 같이, 컨트롤러(40)는 컷 오프 솔레노이드(32)에 신호를 출력함으로서, 스위칭 펌프(23)의 토출유의 컷 오프를 어떻게 행할 것인가(이것을 컷 오프 동작 조건이라고 한다)를 설정하여 작업기 유량을 설정한다.

다음에, 본 발명에 있어서의 제어 장치의 작용을 설명한다.

컨트롤러(40)에는 작업원이 휠 로드를 조종할 때의 모드를 선택하는 모드 스위치(45)가 접속되어 있다. 여기서는, H1, Sl 및 L1의 세 가지의 모드를 선택할 수 있는 것으로 하여 설명한다.

작업원이 어느것인가의 모드를 선택하는 것에 의해, 컨트롤러(4O)는 전자 거버너(38), 컷 오프 솔레노이드(32) 및 트랜스미션 컨트롤러(39)에 지령을 출력한다. 이 지령에 의해, 엔진 특성, 시프트 체인지(shift change)의 타이밍 및 스위칭 펌프(23)의 컷 오프 조건(즉 작업기 유량)이 미리 정해진 조합에 의거하여 설정된 다.

표1에, 모드 스위치(45)에 의해서 H1, S1, L1의 각 모드를 선택하였을 때의 엔진(1)특성, 시프트 체인지의 타이밍 및 작업기 유량의 각 설정의 조합을 나타낸다.

	H1	S1	L1
엔진 특성	곡선 E1	곡선 E1	곡선 E2
시프트 체인지	차속 V1에서 시프트 업	차속 V2에서 시프트 업	차속 V2에서 시프트 업
작업기 유량	부분 컷 오프	풀 컷 오프	풀 컷 오프

우선, 모드가 H1의 경우에 관해서 설명한다.

컨트롤러(40)는, 전자 거버너(38)에 신호를 출력하고, 엔진(1)의 출력 특성이 본래의 곡선(El)이 되도록, 엔진(1)을 제어한다. 또한, 컨트롤러(40)는 트랜스미션 컨트롤러(39)에 신호를 출력하고, 2속에서 3속으로의 시프트 업이 높은 차속V1(＞V2)에 있어서 행하여지도록 설정한다.

이 때, 더욱 컨트롤러(40)는 컷 오프 솔레노이드(32)에 신호를 출력하고, 컷 오프 동작 조건이 부분 컷 오프가 되도록 하고 있다.

이러한 H1 모드에 있어서는, 엔진(1)의 출력특성이 고(高) 토크이기 때문에, 작업시나 주행시에 강한 파워를 얻을 수 있고, 중부하의 작업을 행할 수 있다. 더욱이, 고속도가 될 때까지 2속에서 3속으로의 시프트 업을 행하지 않도록 하고 있기 때문에, 주행시 가속이 커지고, 주행 스피드가 증가함과 동시에, 액셀러레이터 워크에 대한 반응성이 좋고 명쾌한 주행이 가능하다.

더구나, 어느 소정 압력까지는 스위칭 펌프(23)의 토출유가 작업기 실린더(42)에 흐르도록 하고 있기 때문에, 작업기 유량이 증가하여 작업기 실린더(42)가 빠르게 구동되며, 짐 싣기 등의 작업에 요하는 시간이 단축된다.

즉, H1 모드는 연비보다도 단위 시간당 작업량을 우선하는 경우나, 중부하의 경우에 선택되는 일이 많다.

다음에, 모드가 S1의 경우에 관해서 설명한다. 이 모드에 있어서는 엔진(1)의 출력 특성은 H1 모드와 마찬가지이지만, 시프트 체인지의 타이밍을 차속 V1 보다 낮은 차속 V2의 시점으로 하고 있다. 따라서, 가속시에 조기 시프트 업하기 때문에, 주행시의 연료소비량이 저감됨과 동시에 소음이 작아진다.

더욱이, 스위칭 펌프(23)의 컷 오프 동작을 풀 컷 오프로 하고 있기 때문에, 엔진(l)의 고회전시에는 스위칭 펌프(23)가 항상 언로드되고, 토출유가 작업기 회로(29)에 흐르지 않으며, 작업기 유량이 적어진다. 따라서, 작업기 실린더(42)를 구동하는 속도는 작아지지만, 작업기 유량이 적어지기 때문에 짐 싣기 등의 작업시의 연료 소비가 감소한다.

즉, Sl 모드는 통상 정도의 부하의 작업에 있어서, 연료소비량의 저감을 목적으로 하여 선택되는 일이 많다.

마지막으로, 모드가 L1의 경우에 관해서 설명한다. 이 모드에 있어서는 시프트 체인지의 타이밍과 작업기 유량은 Sl과 마찬가지이지만, 엔진(1)의 출력 특성을 곡선 E2의 저출력 특성으로 하고 있다.

이에 의해, 액셀러레이터를 H1, S1모드 때와 같도록 밟아도, 엔진(l)의 토크 가 낮게 억제되며, 경(輕)작업시에 엔진을 지나치게 고속으로 회전시키는 것과 같은 일은 없고 연료소비량이 저감된다. 또한, 마찬가지의 이유로 주행에 요하는 연료소비량도 저감된다.

또한, 종래 경작업의 경우는, 엔진을 지나치게 고속으로 회전하지 않도록 액셀러레이터를 도중 어느 선까지 밟은 상태에서 작업을 하도록 하고 있어, 일정한 세기로 액셀러레이터를 밟은 채로 놓아두는 것이 곤란하였다. 이 L1 모드에서는 엔진(1)의 특성을 변경함으로써, 액셀러레이터를 전부 밟아도 고속으로 회전하는 일이 없어지므로, 경작업의 경우에도 액셀러레이터를 마지막까지 밟으면서 작업을 행할 수가 있어 조작성이 향상된다.

이와 같이, L1 모드는 경작업에 있어서, 특히 연료소비량을 저감시키고 싶은 경우에 선택되는 일이 많다.

(실시예 2)

다음에, 제 2 실시 형태에 관해서 설명한다.

도 3은, 제 2 실시 형태에 의한 짐 싣기 작업 차량(휠 로더)의 블록도를 나타내고 있다.

도 3에 있어서, 액셀러레이터 페달(46)이 접지되어 있는 바닥부에는 액셀러레이터 페달(46) 아래쪽으로, 액셀러레이터 솔레노이드 밸브(47)에 의해서 구동되는 액셀러레이터 실린더(48)가 자유자재로 돌출되어있다. 이 액셀러레이터 솔레노이드 밸브(47)는 컨트롤러(40)에 전기적으로 접속되어 있고, 컨트롤러(40)의 지령에 의거하여 액셀러레이터 솔레노이드 밸브(47)가 열리는 작용을 하면, 도시하지 않은 유압원(油壓源)으로부터 액셀러레이터 실린더(48)의 하부(bottom)측에 압유가 공급되고 액셀러레이터 실린더(48)가 돌출한다. 액셀러레이터 실린더(48)가 돌출하면, 작업원이 액셀러레이터 페달(46)을 전부 밟은 경우에도, 액셀러레이터 실린더(48)에 의해서 액셀러레이터 페달(46)이 도중 어느 선에서 그 이상 밟을 수 없게 되며, 엔진(l)의 최대 회전수가 감소한다.

즉, 컨트롤러(40)는, 액셀러레이터 솔레노이드 밸브(47)에 출력하는 신호에 의해, 엔진(1)의 최대 회전수를 고저(高低)2단계로 자유자재로 설정하게 되어 있다.

또한, 엔진(1)에는, 스티어링 펌프(21)와, 가변 용량의 가변 작업기 펌프(22)가 연결되어 있다. 가변 작업기 펌프(22)에는 그 용량을 검출하는 용량 검출기(49)가 부착 설치되어 있다. 용량 검출기(49)는 컨트롤러(40)와 전기적으로 접속되며, 컨트롤러(40)는 가변 작업기 펌프(22)의 용량을 검출한다.

또한, 가변 작업기 펌프(22)에는 그 용량을 변경하기 위한 용량 변경 회로(50)가 부착 설치되어 있다. 용량 변경 회로(50)는 컨트롤러(40)에 전기적으로 접속된 용량 솔레노이드 밸브(51)와, 이 용량 솔레노이드 밸브(51)의 파일럿 압력에 의해 구동되는 용량 실린더(52)를 구비하고 있다.

용량 솔레노이드 밸브(51)가 닫히는 작용을 하고 있을 때는, 가변 작업기 펌프(22)는 항상 대용량으로 일정한 압유를 토출한다.

그리고, 컨트롤러(40)로부터 용량 솔레노이드 밸브(51)에 지령 신호가 출력되면, 용량 솔레노이드 밸브(51)는 열리는 작용을 하고, 파일럿 압력이 용량 실린 더(52)에 걸린다. 그러면, 용량 실린더(52)가 신장되어 가변 작업기 펌프(22)의 경사판(53)의 각도를, 가변 작업기 펌프(22)의 토출량이 적어지도록 변경한다. 이에 의해 엔진(1)의 회전수, 즉 가변 작업기 펌프(22)의 회전수가 커질수록, 가변 작업기 펌프(22)의 용량이 적어져, 작업기 유량이 감소한다.

표2에, 모드 스위치(45)에 의해서 H2, S2, L2의 각 모드를 선택하였을 때의, 엔진(l)특성, 시프트 체인지의 타이밍 및 가변 작업기 펌프(22) 용량의 각 설정의 조합을 나타낸다.

	H2	S2	L2
엔진 특성	최고 회전수 고	최고 회전수 고	최고 회전수 저
시프트 체인지	차속V1에서 시프트 업	차속V2에서 시프트 업	차속V2에서 시프트 업
작업기 유량	대용량	소용량(가변)	소용량(가변)

모드가 H2 인 경우, 엔진(1)의 최대 회전수는 고회전이기 때문에, 액셀러레이터 페달(46)을 전부 밟으면 큰 토크가 발생하고, 중부하에 대하는 작업이 가능하다. 또한, 표 2에 있어서 시프트 체인지의 타이밍은 제 l 실시 형태의 표1과 마찬가지이고, 고속도가 될 때까지 2속에서 3속으로의 시프트 업을 행하지 않도록 하고 있다. 이에 의해 주행시의 가속이 커지고, 주행 속도가 증가함과 동시에, 액셀러레이터 워크에 대한 반응성이 좋고, 명쾌한 주행이 가능하다.

더욱이, 가변 작업기 펌프(22)의 용량을 대용량으로 하고 있기 때문에, 작업기 실린더(42)를 구동하는 속도가 커지고, 작업을 신속히 행할 수 있다.

즉, H2 모드는 H1 모드와 마찬가지로, 중부하의 경우나 연비보다도 단위 시 간당 작업량을 우선하는 경우에 선택되는 일이 많다.

그리고, S2모드, L2모드는 각각 S1모드, L1모드와 마찬가지의 작용을 하고, 어느 것이라도 작업기 유량이 적어지게 되어 있기 때문에 연비를 우선하고 있다. 더욱 L2모드는 엔진(1)의 최대 회전수를 제한하고 있으며, 특히 연비를 중시하는 모드로 되어 있다.

상술한 바와 같이 제 1 실시예에 의하면, 엔진(1)의 출력 특성, 트랜스미션(9)의 변속 타이밍 및 작업기 유량을 가변으로 하고, 각각 복수의 설정단을 설치하여, 이들을 조합한 복수의 모드를 설치하고 있다. 그리고, 이 모드를 작업원이 작업 부하의 경중이나, 주행 속도, 또는 필요한 작업 속도에 맞추어 자유자재로 선택하고 있다.

이에 의해, 부하의 경중, 주행 속도 및 작업 스피드에 맞추어, 엔진의 출력 특성, 변속 타이밍 및 작업기 유량의 조합을 선택하는 것이 가능해진다. 즉, 작업량을 증가시키거나 중부하 작업을 행하는 것도 가능하고, 또한 그다지 중부하 작업이 아니거나, 작업이 급하지 않은 경우에는 연료소비량의 저감을 꾀할 수도 있다.

예컨대, 부하가 무거운 경우에는, 엔진의 출력 특성이 고토크, 고회전의 특성이 되도록 선택하고, 가벼운 경우에는 반대로 함으로써, 적절한 엔진 출력으로 작업을 행할 수 있고, 쓸데없는 연료 소비가 줄어들어 연비가 향상된다.

또한, 자동변속기의 변속 타이밍을 변경함으로써, 굴착 및 짐 싣기 작업시뿐만 아니라 주행시에 있어서도 연료소비량을 저감하는 것이 가능하다. 예컨대, 주행 시의 가속이 필요한 경우에는 지연 타이밍으로 시프트 업하도록 하면 급가속이 가능해지고, 작업을 신속히 행할 수 있음과 동시에, 작업원의 액셀러레이터 워크에 대한 차량의 추종성이 좋아진다. 또한, 조기 타이밍으로 시프트 업하도록 하면, 주행시의 연료소비량이 저감됨과 동시에, 주행시의 소음이 저감된다.

더욱이, 작업기 실린더에 흐르는 압유의 작업기 유량을 선택함으로써, 필요한 작업 스피드에 맞추어 적절한 작업기 유량으로 작업을 행할 수가 있고, 작업시의 연비가 향상된다. 예컨대, 작업 시간을 단축하고 싶은 경우에는 작업기 유량을 증가시키고, 작업을 천천히 행하여도 좋은 경우에는 작업기 유량을 감소시키어 연료 소비를 한층 더 절약한다.

더욱, 모드로서 단위 시간당 작업량을 우선하는 모드(H1)와, 연비를 중시하는 모드(Sl)를 구비하고 있다.

단위 시간당 작업량 우선의 H1 모드를 선택하면, 중부하의 작업을 행하는 것이 가능하다. 또한, 단시간으로 작업을 종료할 수 있기 때문에 생산성이 향상됨과 동시에, 주행시 가속이 커지기 때문에, 주행이 명쾌하게 행하여진다. 이와 같이, 단위 시간당 작업량이 증가하므로 생산성이 향상된다.

또한, 연비를 중시하는 모드를 선택하도록 하면, 쓸데없는 연료 소비를 감소하여 연비가 개선되기 때문에 경제성이 좋아진다.

그리고, 이러한 모드를 설정하는 것으로, 각 모드의 방침을 용이하게 알 수 있고, 작업원의 모드 선택이 용이하다.

더욱이, 예컨대 S1 모드와 같이, 상기의 2모드의 중간적인 모드를 설치하도 록 하면, 더 섬세하고 치밀한 선택이 가능해지고, 연료소비량의 저감 및 작업성의 향상을 꾀할 수 있다. 예컨대, 통상의 작업은 이 중간적인 모드로 행하도록 하면 좋다.

더구나, 스위칭 펌프(23)의 컷 오프 동작 조건에 관해서는 다음과 같이 하더라도 좋다. 즉, Sl 모드 및 L1 모드에 있어서, 통상은 부분 컷 오프로 한다. 그리고, 작업기 레버(36) 상부에 부착 설치된 킥 다운 스위치(43)가 눌려져 변속단이 1속으로 된 경우에만, 컷 오프 솔레노이드(32)에 신호를 출력하여, 강제적으로 스위칭 펌프(23)를 언로드한다.

즉, 적하(積荷)를 들어 올리는 작업과 같이 스위칭 펌프(23)의 압력이 낮고, 또한 많은 작업기 유량이 필요한 경우에는 스위칭 펌프(23)의 토출유가 작업기 실린더(42)에 흐르기 때문에, 적하를 민첩하게 들어 올릴 수 있다. 한편, 굴착과 같이 작업기 유량이 적고, 차체의 추진력이 필요한 경우에는 스위칭 펌프(23)의 토출유가 언로드되기 때문에, 엔진(1)의 출력이 트랜스미션(9)의 구동력에 의해 많이 배분되고 큰 추진력을 얻을 수 있다.

따라서, 통상은 경작업으로 하여 조작하고, 다만 굴착시에는 중부하의 작업에도 감당하도록 되기 때문에, 엔진(1)의 파워를 쓸데없이 사용하지 않고, 보다 효율적인 작업이 가능해진다.

그리고, 상술한 바와 같이 제 2 실시예에 의하면, 액셀러레이터 페달(46)의 최대 디딤각을 보다 작은 값으로 제한함으로써, 엔진(1)의 최대 회전수를 가변으로 하고 있다. 이에 의해, 전자 거버너(38) 등의 복잡한 전자 회로를 사용하지 않고 도, 유압 회로에 의해서 엔진(1)의 파워를 제한할 수 있고, 불필요한 토크를 발생시키는 일이 없기 때문에, 저(低)연료소비량이 실현 가능해진다.

또한, 액셀러레이터 페달(46)의 최대 디딤각을 제한함으로써 연료소비량을 저감시키고 있기 때문에 H2, L2, S2의 각각의 모드에 있어서, 액셀러레이터 페달(46)을 도중 어느 선까지 밟았을 때 엔진(1)의 출력 특성이 변화하지 않는다. 따라서 어떤 모드이더라도, 같은 디딤각에 대하여 같은 토크가 출력되기 때문에, 작업원이 엔진 특성을 용이하게 충분히 습득하며, 예컨대 디딤각의 조정에 의한 토크 조정도 용이하다.

또한, 작업기 펌프(22)를 용량 가변형으로 하고, 모드 스위치(45)에 의해서 작업기 유량을 변경하고 있기 때문에, 제 1 실시 형태와 같은 스위칭 펌프(23)가 불필요하게 된다. 또한, 경사판(53)의 각도를 변경하여 작업기 유량을 변경할 수 있기 때문에, 상술한 바와 같이 대소(大小) 2단계뿐만 아니라, 많은 단계로 조정 가능하다. 즉, 작업 내용에 맞추어 선택지(肢)가 늘어나기 때문에 섬세하고 치밀한 용량제어가 가능해지고, 연료소비량의 저감 효과가 한층 더 커짐과 함께 작업성이 향상된다.

또한, 상기의 설명에 있어서는, 엔진(1)의 출력 특성을 두 가지로 설정하고, 이것을 어느 것 인가로 바꾸도록 설명하였지만, 두 가지에 한정되는 것이 아니고, 더 많은 설정이 있어도 좋다. 또한, 시프트 체인지의 타이밍에 관해서, 2속으로부터 3속으로 시프트 업할 때의 차속(V1, V2)만을 변경하도록 하였지만, 시프트 다운의 타이밍도 마찬가지로 변경하여도 좋고, 또한 1속으로부터 2속 등, 다른 변속 단 에 관한 설정이 있더라도 좋다.

더욱이, 선택할 수 있는 모드는, H, S, L의 3모드로 한정된 것이 아니라, 2모드라도, 4모드 이상이라도 좋다.

Claims (2)

1. 짐 싣기 작업 차량에 있어서,

   엔진(1)의 출력 특성을 가변하는 출력 특성 변경 수단(38,48)과,

   자동변속기(9)의 변속 타이밍을 가변하는 변속 타이밍 변경 수단(39)과,

   작업기 액추에이터에 흐르는 압유(壓油)의 작업기 유량을 가변하는 작업기 유량 변경 수단(32, 52)과,

   이들 엔진(l)의 출력 특성, 자동변속기(9)의 변속 타이밍 및 작업기 유량의 설정을 서로 조합하고, 복수의 모드를 설정하는 모드 설정 수단(40)과,

   이 모드를 선택하는 선택수단(45)을 구비한 것을 특징으로 하는 짐 싣기 작업 차량.
2. 제 l항에 있어서,

   단위 시간당 작업량을 우선하는 모드(Hl, H2)와, 연료소비량 저감을 우선하는 모드(Ll, L2)를 구비한 것을 특징으로 하는 짐 싣기 작업 차량.

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