KR101414329B1 - 작업 차량의 주행 제어 장치 - Google Patents

Abstract

가변 용량형 유압 펌프(2)와 가변 용량형 유압 모터(3)를 폐회로 접속하여 형성되고, 유압 모터(3)의 변위 용적을 제어하는 모터 제어부(10, 11)를 갖는 주행용의 제1 회로(HC1)와, 작업용 유압 펌프(4)로부터의 압유에 의해 작업용 유압 액추에이터(114, 115)를 구동하는 작업용의 제2 회로(HC2)와, 제2 회로(HC2)의 부하압(Pf)에 따라서 유압 모터(3)의 변위 용적의 최대값을 제한하는 최대값 제한부(10)를 구비한다. 최대값 제한부(10)는 제2 회로의 부하압(Pf)이 소정값(Ps)을 초과하면, 변위 용적의 최대값을, 제2 회로의 최대 부하압(Pr)에 대응한 최소 제한값(q1)까지 감소시킨다.

유압 펌프, 유압 모터, 모터 제어부, 유압 액추에이터, 아암 실린더

Description

작업 차량의 주행 제어 장치 {TRAVEL CONTROL DEVICE FOR WORK VEHICLE}

본 발명은, 가변 용량형 유압 펌프와 가변 용량형 유압 모터를 폐(閉)회로 접속한 HST 회로에 의해 구동하는 작업 차량의 주행 제어 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 휠 로더와 같이, HST 주행용 회로와 작업용 회로를 구비한 작업 차량에서는, 주행 구동력이 지나치게 크면 리프트 아암의 들어 올림력이 감소하여, 버킷을 들어 올리는 것이 곤란해진다. 또한, 버킷을 토사에 관입(貫入)시키면서 들어 올릴 때에 타이어가 슬립하여, 오히려 주행 구동력이 작아져 작업성이 손상된다.

한편, 주행용 유압 모터의 변위 용적(displacement volume)의 최대값을 작업용 유압 펌프의 토출압에 따라서 제한하여, 주행 구동력을 저감하도록 한 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 이 특허 문헌 1에 기재된 장치에서는, 작업용 유압 펌프의 토출압이 커짐에 따라 주행용 유압 모터의 변위 용적의 최대값이 서서히 작아지는 특성을 미리 설정하고, 이 특성에 따라서 모터의 변위 용적을 제한한다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제2818474호 공보(도 2)

그런데, 버킷을 토사 등의 지산(地山)에 돌입시킨 후, 아암을 구동하여 들어 올리는 것과 같은 굴삭 작업에 있어서는, 버킷을 들어 올릴 때에 작업용 유압 펌프의 부하압이 최대 부하압 부근까지 급상승하는 경우가 있다. 그러나 부하압에 따라서 주행용 유압 모터의 변위 용적이 변화되는 데에는 시간이 걸리기 때문에, 작업 부하압의 급변화에 변위 용적의 변화가 추종할 수 없다. 그로 인해, 주행 구동력이 떨어지지 않아, 작업성이 악화된다.

본 발명에 따른 작업 차량의 주행 제어 장치는, 가변 용량형 유압 펌프와 가변 용량형 유압 모터를 폐회로 접속하여 형성되고, 유압 모터의 변위 용적을 제어하는 모터 제어부를 갖는 주행용의 제1 회로와, 작업용 유압 펌프로부터의 압유에 의해 작업용 유압 액추에이터를 구동하는 작업용의 제2 회로와, 제2 회로의 부하압에 따라서 유압 모터의 변위 용적의 최대값을 제한하는 최대값 제한부를 구비하고, 최대값 제한부가, 제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하면, 변위 용적의 최대값을, 제2 회로의 최대 부하압에 대응한 최소 제한값까지 감소시킨다.

작업용 유압 엑추에이터를, 버킷을 구동하는 버킷용 실린더와, 버킷 지지용의 아암을 구동하는 아암용 실린더에 의해 구성하고, 상기 소정값을, 미리 버킷용 실린더의 구동에 의한 최대 부하압으로 설정할 수도 있다.

수동 조작에 의해 최소 제한값을 설정하는 제한값 설정부를 더 구비할 수도 있다.

제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하고, 또한 제1 회로의 구동압이 소정값을 초과하면, 시간 경과에 수반하여 변위 용적의 최대값을 최소 제한값까지 단계적으로 감소시킬 수도 있다.

제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하고, 또한 제1 회로의 구동압이 소정값을 초과하면, 시간 경과에 수반하여 상기 변위 용적의 최대값을 최소 제한값까지 서서히 감소시킬 수도 있다.

제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하면, 제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하지 않는 경우보다도, 변위 용적의 최대값의 감소 비율을 크게 할 수도 있다.

최대값 제한부를, 미리 정해진 제1 특성에 따라서 제1 회로의 부하압에 따른 유압 모터의 제1 변위 용적을 연산하는 제1 연산 회로와, 미리 정해진 제2 특성에 따라서 제2 회로의 부하압에 따른 유압 모터의 제2 변위 용적을 연산하는 제2 연산 회로와, 연산된 제1 변위 용적 및 제2 변위 용적 중 어딘가 작은 쪽의 값으로 변위 용적의 최대값을 제한하도록 제어 신호를 출력하는 출력 회로에 의해 구성하고, 제2 특성을, 제2 회로의 부하압이 소정값을 초과하면 제2 변위 용적이 최소 제한값까지 감소하도록 설정할 수도 있다.

제2 특성을, 제2 회로의 부하압이 소정값 미만의 범위에서, 제2 변위 용적이 제1 특성의 최대값에 일치하도록 설정할 수도 있다.

제2 회로의 최대 부하압을, 릴리프 밸브에 의해 규제되는 릴리프 압력으로 할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 작업용 회로의 부하압이 소정값을 초과하면, 주행용 회로의 유압 모터의 변위 용적의 최대값을 최소 제한값까지 감소시키도록 하였으므로, 작업 부하압이 최대 부하압까지 급상승한 경우라도 주행 구동력이 지나치게 커지지 않아 작업성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 주행 제어 장치가 적용되는 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도.

도 2는 제1 실시 형태에 관한 주행 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 3은 도 1의 컨트롤러의 구성을 도시하는 블록도.

도 4는 휠 로더에 의한 굴삭 작업의 동작을 도시하는 도면.

도 5는 도 3과 대비되는 모터 틸트(tilt)의 특성을 도시하는 도면.

도 6은 제2 실시 형태에 관한 주행 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 모터 틸트의 상한값의 특성을 나타내는 도면.

도 8은 제3 실시 형태에 의한 소정의 제어 영역을 나타내는 도면.

도 9는 제3 실시 형태에 있어서의 모터 틸트의 상한값의 특성을 나타내는 도면.

도 10은 도 9의 특성을 계속 시간과의 관계로 나타내는 도면.

도 11은 도 10의 변형예를 나타내는 도면.

도 12는 모터 틸트의 상한값의 다른 특성을 나타내는 도면.

-제1 실시 형태-

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 작업 차량의 주행 제어 장 치의 제1 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 주행 제어 장치가 적용되는 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다. 휠 로더(100)는 아암(111), 버킷(112), 타이어(113) 등을 갖는 전방부 차체(110)와, 운전실(121), 엔진실(122), 타이어(123) 등을 갖는 후방부 차체(120)로 구성된다. 아암(111)은 아암 실린더(114)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전[부앙동(俯仰動)]하고, 버킷(112)은 버킷 실린더(115)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 클라우드)한다. 전방부 차체(110)와 후방부 차체(120)는 센터 핀(101)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시하지 않음)의 신축에 의해 후방부 차체(120)에 대해 전방부 차체(110)가 좌우로 굴절한다.

도 2는 제1 실시 형태에 관한 주행 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 주행용 유압 회로(HC1)는, 엔진(1)에 의해 구동되는 가변 용량형 유압 펌프(2)와, 유압 펌프(2)로부터의 압유에 의해 구동하는 가변 용량형 유압 모터(3)를 갖고, 유압 펌프(2)와 유압 모터(3)를 한 쌍의 주 관로(LA, LB)에 의해 폐회로 접속한 HST 회로에 의해 구성되어 있다. 작업용 유압 회로(HC2)는, 아암 실린더(114)나 버킷 실린더(115)를 포함하고, 엔진(1)에 의해 구동되는 작업용 유압 펌프(4)로부터의 압유가 이들 실린더(114, 115)에 공급된다. 작업용 유압 회로(HC2)의 상한 압력은 릴리프 밸브에 의해 릴리프압(Pr)으로 제한된다.

엔진(1)에 의해 구동되는 차지 펌프(5)로부터의 압유는, 전후진 절환 밸브(6)를 통해 틸트 실린더(8)로 유도된다. 전후진 절환 밸브(6)는 조작 레버(6a) 에 의해 조작되고, 도시한 바와 같이 전후진 절환 밸브(6)가 중립 위치일 때에는, 차지 펌프(5)로부터의 압유는 교축부(7) 및 전후진 절환 밸브(6)를 통해, 틸트 실린더(8)의 오일실(8a, 8b)에 각각 작용한다. 이 상태에서는 오일실(8a, 8b)에 작용하는 압력은 서로 동등하며, 피스톤(8c)은 중립 위치에 있다. 이로 인해, 유압 펌프(2)의 변위 용적은 0이 되고, 펌프의 토출량은 0이다.

전후진 절환 밸브(6)가 A측으로 절환되면, 오일실(8a, 8b)에는 각각 교축부(7)의 상류측 압력과 하류측 압력이 작용하기 때문에, 실린더(8)의 오일실(8a, 8b)에 압력차가 발생하여, 피스톤(8c)이 도시 우측 방향으로 변위한다. 이에 의해, 유압 펌프(2)의 펌프 틸트량이 증가하고, 유압 펌프(2)로부터의 압유는 주 관로(LA)를 통해 유압 모터(3)로 유도되어, 유압 모터(3)가 정회전하여 차량이 전진한다. 전후진 절환 밸브(6)가 B측으로 절환되면, 틸트 실린더(8)의 피스톤(8c)이 도시 좌측 방향으로 변위하고, 유압 펌프(2)로부터의 압유는 주 관로(LB)를 통해 유압 모터(3)로 유도되어, 유압 모터(3)가 역회전한다.

엔진 회전수는 액셀러레이터 페달(9)에 의해 조정되고, 차지 펌프(5)의 토출량은 엔진 회전수에 비례한다. 이로 인해, 교축부(7)의 전후 차압은 엔진 회전수에 비례하고, 펌프 틸트량도 엔진 회전수에 비례한다. 또한, 차지 펌프(5)로부터의 압유는 교축부(7) 및 체크 밸브(13A, 13B)를 통과하여 주 관로(LA, LB)로도 유도된다. 교축부(7)의 하류측 압력은 차지 릴리프 밸브(12)에 의해 제한되고, 주 관로(LA, LB)의 최고 압력은 릴리프 밸브(14)에 의해 제한된다.

컨트롤러(10)에는, 주행 회로압(Pt)으로서 고압 선택 밸브(15)에서 선택된 주 관로(LA, LB)의 압력이 입력되는 동시에, 작업 회로압(Pf)으로서 작업용 펌프(4)의 토출압이 입력된다. 컨트롤러(10)는 CPU, ROM, RAM, 그 밖의 주변 회로 등을 갖는 연산 처리 장치를 포함하여 구성된다. CPU는 이하와 같은 처리를 실행하고, 전기식 레귤레이터(11)에 제어 신호를 출력한다. 이 제어 신호에 따라서 레귤레이터(11)는 틸트 제어 레버(3a)를 구동하고, 유압 모터(3)의 변위 용적(모터 틸트)을 최소 틸트(qmin)와 최대 틸트(qmax)의 사이에서 제어한다.

도 3은 컨트롤러(10) 내의 처리를 나타내는 블록도이다. 주행 회로압(Pt)은 함수 발생기(10A)에 입력된다. 함수 발생기(10A)에는 미리 도시한 바와 같은 특성 L1이 설정되고, 이 특성 L1에 따라서 주행 회로압(Pt)에 따른 모터 목표 틸트(qm)(목표 변위 용적)가 연산된다. 특성 L1에 따르면, 주행 회로압(Pt)이 소정값(P0) 미만에서는 모터 목표 틸트(qm)는 최소 틸트(qmin)이고, 주행 회로압(Pt)이 소정값(P0)에서는 모터 목표 틸트(qm)는 최소 틸트(qmin)로부터 최대 틸트(qmax)까지 증가하고, 주행 회로압(Pt)이 소정값(P0)을 초과하면 모터 목표 틸트(qm)는 최대 틸트(qmax)가 된다. 여기서, 주행 회로압(Pt)[엄밀하게는 주 관로(LA, LB)의 차압]과 모터 틸트의 곱이 유압 모터(3)의 출력 토크에 상당하고, 유압 모터(3)가 부하에 따른 구동 토크를 출력함으로써 차량의 주행 구동력을 얻는다.

작업 회로압(Pf)은 함수 발생기(10B)에 입력된다. 함수 발생기(10B)에는 미리 도시한 바와 같은 특성 L2가 설정되고, 이 특성 L2에 따라서, 작업 회로압(Pf)에 따라서 모터 틸트의 상한값(qlim)이 연산된다. 특성 L2의 종축은, 특성 L1의 모터 최대 틸트(qmax)에 대한 비율을 나타낸다. 특성 L2에 따르면, 작업 회로 압(Pf)이 소정값(Ps)에 이를 때까지는, 모터 틸트의 상한값(qlim)은 최대 틸트(qmax)와 동등하고(100％), 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)에 이르면, 그곳으로부터 ΔP의 범위에서 상한값(qlim)은 소정값(q1)까지 직선적으로 감소하고, 작업 회로압(Pf)이 Ps+ΔP 이상에서는 상한값(qlim)은 소정값(q1)이 된다.

여기서, 소정값(q1)은 작업 회로압(Pf)이 최대 부하압(Pr)(릴리프압)일 때에, 작업 부하에 균형적인 주행 구동력을 발휘할 수 있는 모터 틸트에 상당한다. 즉, 최대 부하압(Pr)일 때에 모터 최대 틸트가 소정값(q1) 이하로 억제되면, 아암(111)의 들어 올림력에 대해 주행 구동력이 최적이 된다. 이 상태에서는, 타이어의 슬립을 방지할 수 있어, 양호한 굴삭 작업을 행할 수 있다.

또한, 버킷(112)을 토사에 관입시켰을 때에 아암(111)은 토사로부터 반력을 받지만, 최대 부하압(Pr)일 때에 모터 최대 틸트가 소정값(q1) 이하이면, 주행 구동력이 억제되므로, 아암(111)에 작용하는 반력이 지나치게 커지지 않아, 레버 조작에 의해 아암(111)을 용이하게 들어 올릴 수 있다. 또한, q1은 최소 틸트(qmin)보다도 크고, 예를 들어 최대 틸트(qmax)의 50 내지 70％ 정도의 값으로서 미리 설정되어 있다. ΔP는 제어의 안정을 위해 설정되어 있고, ΔP를 0으로 해도 좋다. 이하에서는, 설명을 간단하게 하기 위해 ΔP를 0으로 하여 설명한다.

휠 로더(100)에 의한 굴삭 작업은, 일반적으로 도 4에 도시하는 바와 같이 토사 등의 지산(130)에 버킷(112)을 관입시켜, 버킷(112)을 조작하고 나서 아암(111)을 상승 조작하거나, 혹은 버킷(112)과 아암(111)을 동시에 조작하면서 마지막에 아암(111)만을 상승 조작함으로써 행한다. 이러한 굴삭 작업에서는, 통상 버킷 조작시의 부하 압력은 아암 조작시의 부하 압력보다도 낮다. 예를 들어, 버킷 조작시의 작업 회로압(Pf)이 변화되는 범위(버킷 조작 범위)를 Rb, 아암 조작시의 작업 회로압(Pf)이 변화되는 범위(아암 조작 범위)를 Ra라 하면, 도 3의 함수 발생기(10B)에 나타내는 바와 같이, 작업 회로압(Pf)이 작은 영역이 버킷 조작 범위(Rb), 작업 회로압(Pf)이 큰 영역이 아암 조작 범위(Ra)가 된다.

본 실시 형태에서는, 버킷 조작 범위(Rb)의 최대값 부근으로 특성 L2의 소정값(Ps)을 설정한다. 아암 조작 범위(Ra)의 최소값은 버킷 조작 범위(Rb)의 최대값, 즉 소정값(Ps)과 거의 동등하고, 아암 조작 범위(Ra)의 최대값은 릴리프압(Pr)이 된다. 또한, 아암 조작 범위(Ra)와 버킷 조작 범위(Rb)는 굴삭물의 비중에 따라 변화되고, Ps가 항상 Ra와 Rb의 경계가 되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 대표적인 Ra, Rb의 값을 이용하여, Ra와 Rb의 경계에 소정값(Ps)을 설정한다.

함수 발생기(10A)에서 연산된 모터 목표 틸트(qm) 및 함수 발생기(10B)에서 연산된 모터 틸트의 상한값(qlim)은, 각각 최소값 선택 회로(10C)에 입력된다. 최소값 선택 회로(10C)에서는, qm과 qlim 중, 작은 쪽의 값을 선택하고, 그것을 목표 틸트(qm)로서 레귤레이터(11)에 출력한다. 이에 의해 모터 틸트의 최대값이 상한값(qlim)으로 제한된다.

본 실시 형태에 관한 주행 제어 장치의 동작을 정리하면 다음과 같아진다.

도 4에 도시하는 바와 같이 굴삭 작업시에는, 휠 로더(100)를 지산(130)을 향해 돌진시키고, 버킷 실린더(115)를 조작하여 버킷(112) 내에 토사 등을 취입한다. 이때, 통상은 작업 회로압(Pf)은 소정값(Ps) 이하이기 때문에, 모터 틸트의 상한값(qlim)은 최대 틸트(qmax)와 동등해져, 최대 주행 구동력을 발휘할 수 있다. 이로 인해, 버킷(112)을 힘차게 토사에 관입시킬 수 있어, 버킷(112) 내에 용이하게 토사를 취입할 수 있다.

계속해서 아암 실린더(114)만을 조작하거나, 혹은 아암 실린더(114)와 버킷 실린더(115)를 복합 조작하여 버킷(112)을 들어 올린다. 아암 상승 조작시에는 버킷 조작시보다도 작업 회로압(Pf)이 상승하고, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상이 되면 모터 틸트의 상한값(qlim)이 소정값(q1)으로 급감한다. 이 상태에서는, 아암 조작시에 가령 작업 회로압(Pf)이 릴리프압(Pr) 부근까지 급상승해도, 모터 최대 틸트는 소정값(q1) 이하로 억제된다. 이로 인해, 아암 상승 조작시에 주행 구동력이 지나치게 커지는 것을 방지하여, 아암 상승력과 주행 구동력을 양호하게 균형을 맞출 수 있다. 그 결과, 버킷(112)을 용이하게 들어 올릴 수 있어, 작업 효율이 높아진다.

이에 대해, 예를 들어 도 5의 특성 L3에 나타내는 바와 같이 모터 틸트의 상한값(qlim)을 작업 회로압(Pf)의 상승에 수반하여 서서히 저하시키도록 하면, 아암 조작시에 작업 회로압(Pf)이 Ps로부터 Pr까지 급상승하였을 때에는, 모터 틸트의 상한값(qlim)으로서 q1을 출력한다. 그러나 모터 틸트가 실제로 변화되는 경우에는, 통상 유압 모터의 구조, 사이즈에도 의존하지만 0.2 내지 0.8초 정도의 응답 지연이 있으므로, 모터 틸트는 작업 회로압(Pf)의 변화에 추종할 수 없어, 주행 구동력이 순식간에 저하되지 않는다. 그로 인해, 주행 구동력이 지나치게 커져, 버킷(112)을 바로 상승시키는 것이 곤란해진다. 따라서, 버킷(112)을 상승시키기 위 해서는 다시 버킷 실린더(115) 등을 조작하여 아암(111)에 작용하는 반력을 저감할 필요가 있어, 조작이 번잡해진다. 또한, 아암 조작시에 Ps와 Pr의 사이에서 작업 회로압(Pf)이 변동되는 경우도, 모터 틸트는 작업 회로압(Pf)에 추종할 수 없다. 이 경우의 모터 틸트의 상한값(qlim)은, 예를 들어 q1과 q2의 평균값(q3)이 되어, 주행 구동력이 충분히 저하되지 않으므로, 버킷(112)을 들어 올리기 위해서는 상술한 것과 마찬가지로 번잡한 조작이 필요해진다.

이상의 제1 실시 형태에 따르면 이하와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다.

(1) 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상이 되면, 모터 틸트의 최대값을 qmax로부터 q1까지 직선적으로 감소시키도록 하였다. 이에 의해 아암 조작시에 작업 회로압(Pf)이 릴리프압(Pr) 부근까지 급상승해도 주행 구동력이 지나치게 커지지 않아, 아암 상승력과 주행 구동력이 균형이 맞추어져 버킷(112)을 용이하게 들어 올릴 수 있다.

(2) 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이하에서는, 모터 틸트의 최대값을 qmax(100％)로 설정하므로, 최대 주행 구동력을 발휘할 수 있어, 버킷 내에 충분한 토사 등을 취입할 수 있다.

(3) 버킷 조작 범위(Rb)의 최대값으로 소정값(Ps)을 설정하므로, 큰 주행 구동력을 필요로 하는 버킷 조작과 큰 주행 구동력을 필요로 하지 않는 아암 조작을 각각 용이하게 행할 수 있어, 휠 로더에 의한 굴삭 작업을 양호하게 행할 수 있다.

-제2 실시 형태-

도 6, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 작업 차량의 주행 제어 장치의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

제1 실시 형태에서는, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상이 되면 모터 틸트의 상한값을 소정값(q1)까지 감소시키도록 하였지만, 제2 실시 형태에서는 소정값(q1)을 가변으로 한다. 또한, 이하에서는 제1 실시 형태와의 차이점을 주로 설명한다.

도 6은 제2 실시 형태에 관한 주행 제어 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 2와 동일한 부위에는 동일한 번호를 부여한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(10)에는 주행 회로압(Pt)과 작업 회로압(Pf) 외에, 절환 스위치(20)로부터의 신호가 입력된다. 절환 스위치(20)는 굴삭시의 주행 구동력의 크기를 P 모드, N 모드, L 모드의 3단계로 절환하는 수동 스위치이며, 굴삭 대상물의 종류나 노면 상황 등에 따라서 작업원에 의해 임의로 절환된다. 또한, 절환 스위치(20)를 2단계로 절환 가능하게 해도 좋고, 4단계 이상으로 절환 가능하게 해도 좋다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 함수 발생기(10B)에는 P 모드, N 모드, L 모드에 대응한 복수의 특성 L21 내지 L23이 각각 설정되어 있다. 각 특성 L21 내지 L23 모두, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)에 이를 때까지는 모터 틸트의 상한값(qlim)은 최대 틸트[qmax(100％)]와 동등하다. 한편, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)보다 큰 범위에서는, 특성 L21(P 모드)의 모터 틸트의 상한값(qlim)은 소정값 qP로, 특성 L22(N 모드)의 모터 틸트의 상한값(qlim)은 소정값 qN으로, 특성 L23(L 모드)의 모터 틸트의 상한값(qlim)은 소정값 qL로 각각 설정되 어 있다. 소정값 qP, qN, qL에는, qP>qN>qL의 관계가 있다.

제2 실시 형태에서는, 굴삭 대상물의 종류나 노면 상황 등을 작업자가 판단하고, 절환 스위치(20)를 조작하여 모드를 선택한다. 예를 들어, 굴삭 대상물이 쇄석 등의 단단한 것인 경우는 P 모드를 선택한다. 이에 의해 작업 부하압(P)이 소정값(Ps) 이상이라도, 모터 틸트는 비교적 크기 때문에 다른 모드 선택의 경우보다도 큰 주행 구동력이 얻어져, 효율적으로 작업을 행할 수 있다. 또한, 굴삭 대상물이 모래나 눈 등의 부드러운 것인 경우는 L 모드를 선택한다. 이에 의해 작업 부하압(P)이 소정값(Ps) 이상일 때, 다른 모드 선택의 경우보다도 주행 구동력이 작아져 타이어를 슬립시키지 않고 효율적으로 작업을 행할 수 있다.

이와 같이 제2 실시 형태에서는, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상에 있어서의 모터 틸트의 상한값(qlim)을 임의로 변경 가능하게 하였으므로, 굴삭 작업시에 있어서의 아암 상승력과 주행 구동력의 균형의 조정이 용이해, 굴삭 대상물의 종류나 노면 상황 등에 관계없이 굴삭 작업시의 작업 효율을 높일 수 있다.

-제3 실시 형태-

도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 작업 차량의 주행 제어 장치의 제3 실시 형태에 대해 설명한다.

제1 실시 형태에서는, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상을 조건으로 하여 모터 틸트의 상한값을 감소시키도록 하였지만, 제3 실시 형태에서는 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상 또한 주행 회로압(Pt)이 소정값(Pts) 이상을 조건으로 하여 모터 틸트의 상한값을 감소시킨다. 또한, 이하에서는 제1 실시 형태와의 차 이점을 주로 설명한다.

도 8의 사선 영역은, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상 또한 주행 회로압(Pt)이 소정값(Pts) 이상인 굴삭 작업 영역을 나타내고 있다. 컨트롤러(10)는 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps) 이상 또한 주행 회로압(Pt)이 소정값(Pts) 이상인지 여부, 즉 굴삭 작업 상태인지 여부를 판정한다. 또한, 굴삭 작업 상태의 계속 시간 t를 판정하여, 계속 시간 t의 증가에 수반하여 예를 들어 도 9에 나타내는 바와 같이 모터 틸트의 상한값(qlim)을 qa→qb→qc로 단계적으로 작게 한다.

계속 시간 t와 모터 틸트의 상한값의 관계를 도 10에 나타낸다. 도 10에서는, 계속 시간 t가 소정 시간 t1에 이를 때까지는 상한값(qlim)은 소정값 qa이고, 소정 시간 t1 이상 또한 소정 시간 t2 미만에서 상한값(qlim)은 소정값 qb가 되고, 소정 시간 t2 이상에서 상한값(qlim)은 소정값 qc로 되어 있다. 또한, 소정값 qc는 제1 실시 형태의 소정값 q1에 상당한다. 소정값 qc를 고정값으로 하지 않고, 모드 선택 등에 의해 변경 가능하게 해도 좋다.

이와 같이 제3 실시 형태에서는, 굴삭 작업의 계속 시간 t의 증가에 수반하여 모터 틸트의 상한값(qlim)을 단계적으로 감소시키도록 하였으므로, 아암 상승력과 주행 구동력을 시간 경과에 수반하여 양호하게 균형을 맞출 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태와 같이 작업원이 모드 선택하지 않아도, 아암 상승력과 주행 구동력의 관계가 굴삭 대상물이나 노면 상황 등에 따른 최적의 것이 되어, 주행 구동력이 지나치게 커 버킷이 들어 올려지지 않는 것과 같은 문제를 해소할 수 있다.

또한, 시간 경과에 수반하여 모터 틸트의 상한값(qlim)을 단계적으로 감소시 키는 것이 아니라, 모터 틸트의 상한값(qlim)을 서서히 감소시켜도 좋다. 그 일례를 도 11에 나타낸다. 도 11에서는, 굴삭 작업 상태의 계속 시간 t가 소정 시간 t1에 이를 때까지, 모터 틸트의 상한값(qlim)을 qa로부터 qb까지 비례적으로 감소시키고, 그 후 계속 시간 t가 소정 시간 t2에 이를 때까지 상한값(qlim)을 qb로부터 qc까지 비례적으로 감소시키고, 또한 계속 시간 t가 소정 시간 t2 이상에서 상한값(qlim)을 qc로 하고 있다. 이와 같이 시간 경과에 수반하여 모터 틸트의 상한값(qlim)을 서서히 감소시킴으로써 모터 틸트가 급변하는 것을 방지할 수 있어, 굴삭 작업을 원활하게 행할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 작업 회로압(Pf)의 임계값인 Ps를 고정값으로 하였지만, Ps를 가변으로 해도 좋다. 유압 펌프(2)와 유압 모터(3)를 폐회로 접속하여 주행용 회로(HC1)로서 제1 회로를 형성하고, 유압 펌프(4)로부터의 압유를 실린더(114, 115) 등으로 유도하는 작업용 회로(HC2)로서 제2 회로를 형성하였지만, 이들 회로 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유압 펌프(2, 4)를 동일한 엔진(1)에 의해 구동하였지만, 각각의 엔진에 의해 구동해도 좋다. 또한, 주행용 회로(HC1)를 1펌프 1모터의 조합으로 구성하였지만, 복수의 모터에 의해 회로를 구성해도 좋다. 함수 발생기(10A)로부터 목표 틸트(qm)를 출력하고, 이 목표 틸트(qm)에 따라서 레귤레이터(11)를 구동하여 모터 변위 용적을 제어하였지만, 모터 제어부의 구성은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 레귤레이터(11)를 전기식이 아닌 유압식으로서 구성해도 좋다.

함수 발생 회로(10B)에 작업 회로압(Pf)에 따른 모터 틸트의 상한값(qlim)의 특성 L2를 설정하고, 이 특성 L2에 따라서 모터 틸트의 최대값을 제한하도록 하였지만, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)을 초과하면, 모터 틸트의 최대값을 최대 부하압[릴리프압(Pr)]에 대응한 최소 제한값(q1)까지 감소시키는 것이면, 특성 L2는 어떠한 것이라도 좋고, 최대값 제한부의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다.

예를 들어, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)에 이를 때까지 모터 틸트의 상한값(qlim)을 서서히 감소시키고, 소정값(Ps)을 초과하면 q1까지 급감하도록 해도 좋다. 즉 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)을 초과하면, 소정값(Ps)을 초과하지 않는 경우보다도 모터 틸트의 상한값(qlim)의 감소 비율을 크게 해도 좋다. 도 12의 (a)의 점선으로 나타내는 바와 같이 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)을 초과하면, 모터 틸트의 상한값(qlim)이 완만하게 감소하는 특성으로 해도 좋다. 도 12의 (b)의 점선으로 나타내는 바와 같이 작업 회로압(Pf)이 소정값(Pa)에 근접하면, 모터 틸트의 상한값(qlim)이 완만하게 감소하는 특성으로 해도 좋다. 이러한 특성으로 함으로써, 작업시의 쇼크를 저감할 수 있다.

작업용 유압 회로(HC2)에 컷오프 밸브를 설치하여, 작업 회로압(Pf)의 상한을 릴리프압(Pr)의 바로 앞에서 컷오프하도록 해도 좋다. 이 경우, 작업 회로압(Pf)이 소정값(Ps)을 초과하면, 모터 틸트의 최대값을 컷오프압(Pr)에 대응한 최소 제한값까지 감소시키면 좋다. 절환 스위치(20)의 조작에 의해 모터 틸트의 상한값(qlim)을 설정하도록 하였지만(도 6), 제한값 설정부는 어떠한 것이라도 좋다.

컨트롤러(10)(도 3)에서는, 제1 연산 회로로서의 함수 발생기(10A)에 있어서, 미리 정한 특성 L1(제1 특성)에 따라서 주행용 유압 회로(HC1)의 부하압(Pt)에 따른 모터 틸트(m)(제1 변위 용적)를 연산하였다. 또한, 제2 연산 회로로서의 함수 발생기(10B)에 있어서, 미리 정해진 특성 L2(제2 특성)에 따라서 작업용 유압 회로(HC2)의 부하압(Pf)에 따른 모터 틸트(qlim)(제2 변위 용적)를 연산하였다. 또한, 출력 회로로서의 최소값 선택 회로(10C)에 있어서, 연산된 모터 틸트(qm, qlim) 중 어느 작은 쪽의 값에 모터 틸트의 최대값을 제한하도록 제어 신호를 출력하였지만, 컨트롤러(10)의 처리는 이에 한정되지 않는다.

이상에서는, 본 발명의 주행 제어 장치를 휠 로더에 적용하는 예를 설명하였지만, 다른 작업 차량에도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 특징, 기능을 실현할 수 있는 한, 본 발명은 실시 형태의 주행 제어 장치에 한정되지 않는다.

본 출원은, 일본 특허 출원 제2007-61954호(2007년 3월 12일 출원)를 기초로 하고, 그 내용은 인용문으로서 본원에 포함된다.

Claims (9)

1. 가변 용량형 유압 펌프와 가변 용량형 유압 모터를 폐회로 접속하여 형성되고, 상기 유압 모터의 변위 용적을 제어하는 모터 제어부를 갖는 주행용의 제1 회로와,

   작업용 유압 펌프로부터의 압유에 의해 작업용 유압 액추에이터를 구동하는 작업용의 제2 회로와,

   상기 제2 회로의 부하압에 따라서 상기 유압 모터의 변위 용적의 최대값을 제한하여 상기 모터 제어부로 출력하는 최대값 제한부를 구비하고,

   상기 작업용 유압 액추에이터는,

   조작 시 압력의 변화범위가 상기 제2 회로의 최대 부하압을 최대값으로 하는 압력의 범위(아암 조작 범위)인, 아암을 구동하는 아암용 실린더와,

   상기 아암 보다도 상기 제2 회로의 압력이 작은 영역이며, 조작시 압력의 변화범위가 상기 아암의 압력의 변화범위의 최소값 부근을 최대값으로 하는 압력의 범위(버킷 조작 범위)인, 버킷을 구동하는 버킷용 실린더로 구성되며,

   상기 최대값 제한부는, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 버킷 조작시 압력의 변화범위의 최대값인 제1 소정값을 초과하면, 상기 변위 용적의 최대값을 상기 부하압의 상기 제1 소정값으로부터 소정의 증가분 이내에서 상기 제2 회로의 최대 부하압에 대응한 최소 제한값까지 감소시키고,

   상기 소정의 증가분만큼 증가한 부하압은 상기 제2 회로의 최대 부하압보다는 작은,

   작업 차량의 주행 제어 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 수동 조작에 의해 상기 최소 제한값을 설정하는 제한값 설정부를 더 구비하는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 최대값 제한부는, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값을 초과하고, 또한 상기 제1 회로의 구동압이 소정값을 초과하면, 시간 경과에 수반하여 상기 변위 용적의 최대값을 상기 최소 제한값까지 단계적으로 감소시키는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 최대값 제한부는, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값을 초과하고, 또한 상기 제1 회로의 구동압이 소정값을 초과하면, 시간 경과에 수반하여 상기 변위 용적의 최대값을 상기 최소 제한값까지 서서히 감소시키는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 최대값 제한부는, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값을 초과하면, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값을 초과하지 않는 경우보다도 상기 변위 용적의 최대값의 감소 비율을 크게 하는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 최대값 제한부는,

   미리 정해진 제1 특성에 따라서 상기 제1 회로의 부하압에 따른 상기 유압 모터의 제1 변위 용적을 연산하는 제1 연산 회로와,

   미리 정해진 제2 특성에 따라서 상기 제2 회로의 부하압에 따른 상기 유압 모터의 제2 변위 용적을 연산하는 제2 연산 회로와,

   상기 연산된 제1 변위 용적 및 상기 제2 변위 용적 중 어느 작은 쪽의 값으로 상기 변위 용적의 최대값을 제한하도록 제어 신호를 출력하는 출력 회로를 갖고,

   상기 제2 특성은, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값을 초과하면 상기 제2 변위 용적이 상기 최소 제한값까지 감소하도록 설정되는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 특성은, 상기 제2 회로의 부하압이 상기 소정값 미만의 범위에서, 상기 제2 변위 용적이 상기 제1 특성의 최대값에 일치하도록 설정되는, 작업 차량의 주행 제어 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제2 회로의 최대 부하압은 릴리프 밸브에 의해 규제되는 릴리프 압력인, 작업 차량의 주행 제어 장치.

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