KR101942852B1 - 작업 차량 - Google Patents

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KR101942852B1
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이사무 아오키
데츠지 다나카
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가부시키가이샤 케이씨엠
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Abstract

엔진 회전수가 제한된 상태에서 HST 차량을 이동시킬 수 있다. 엔진과, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고 차륜을 구동하는 유압 모터와, 유압 펌프와 유압 모터가 폐회로 접속된 HST 회로와, 엔진의 배기 정화에 이용되는 환원제의 상태를 검출하는 환원제 센서와, 환원제 센서의 출력에 기초하여 엔진의 회전수를 제한하는 엔진 제한부를 구비하는 작업 차량으로서, 엔진 제한부에 의해 엔진의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, 엔진의 회전수와는 독립하여 유압 펌프 또는 유압 모터의 틸팅각을, 작업 차량이 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 틸팅각으로 변경하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.

Description

작업 차량
본 발명은 작업 차량에 관한 것이다.
HST(Hydro Static Transmission) 차량을 비롯한 작업 차량은, 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 환원제에 의해 정화하는 환원 장치를 구비한다. 환원제의 잔량이 미리 정한 문턱값 이하가 되면 엔진 회전수의 제한을 개시하여, 로우 아이들 회전수까지 엔진 회전수를 저하시킴으로써, 고출력 운전을 방지하는 구성이 알려져 있다.
특허문헌 1에는, 엔진 회전수의 제한이 개시된 경우에 엔진 스톨을 방지하는 구성이 개시되어 있다.
일본공개특허 특개2015-71976호 공보
특허문헌 1에 기재되어 있는 발명에서는, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수로 제한된 경우에 대하여 서술되어 있지 않다. 따라서, 로우 아이들 회전수보다 큰 엔진 회전수로 HST 펌프가 작동유의 토출을 개시하도록 설정되어 있던 경우에, HST 차량이 자주(自走) 가능한지 분명하지 않다.
예를 들면, 로우 아이들 회전수보다 큰 엔진 회전수로 HST 펌프가 작동유의 토출을 개시하도록 설정하고 있던 경우, 엔진 회전수가 로우 엔진 회전수로 제한되면 HST 펌프가 작동유를 토출하지 않게 되어, 자주할 수 없다.
본 발명의 양태에 의한 작업 차량은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고 차륜을 구동하는 유압 모터와, 상기 유압 펌프와 상기 유압 모터가 폐회로 접속된 HST 회로와, 상기 엔진의 배기 정화에 이용되는 환원제의 상태를 검출하는 환원제 센서와, 상기 환원제 센서의 출력에 기초하여 상기 엔진의 회전수를 제한하는 엔진 제한부를 구비하는 작업 차량으로서, 상기 엔진 제한부에 의해 상기 엔진의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, 상기 엔진의 회전수와는 독립하여 상기 유압 펌프 또는 상기 유압 모터의 틸팅각을, 상기 작업 차량이 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 상기 틸팅각으로 변경하는 제어부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 엔진 회전수가 제한된 상태에서도 HST 차량을 자주시킬 수 있다.
도 1은, 휠 로더(100)의 측면도이다.
도 2는, 휠 로더(100)의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 펌프 레귤레이터(182)의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는, 통상 모드 및 제한 모드에 있어서의, 차량 컨트롤러(8)로부터 수신한 페달 조작량과 목표 엔진 회전수의 관계를 나타내는 도이다.
도 5의 (a)는, 펌프 용적 제어 압력과 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)과의 관계를 나타내는 도이고, 도 5의 (b)는, 회전 센서(7)가 출력하는 전류와 펌프 용적 제어 압력과의 관계를 나타내는 도이며, 도 5의 (c)는, 엔진(1)의 회전수와 회전 센서(7)가 출력하는 전류와의 관계를 나타내는 도이다.
도 6은, 제한 모드와 통상 모드에 있어서의 유압 펌프(2)의 펌프 용적 특성을 비교하는 도이다.
도 7은, 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은, 변형례 1에 있어서의 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는, 변형례 2에 있어서의 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10은, 제 2 실시형태에 있어서의 페달 조작량, 엔진 회전수와 펌프 용적(qp)과의 관계를 나타내는 도이다.
도 11은, 제 2 실시형태에 있어서의 차량 컨트롤러(8)의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는, 제 3 실시형태에 있어서의 동작례를 나타내는 도이다.
이하, 도 1∼도 7을 참조하여, 본 발명에 관련된 HST 차량인 휠 로더의 제 1 실시형태를 설명한다.
(구성)
도 1은, 제 1 실시형태에 관련된 HST 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다. 휠 로더(100)는 아암(111), 버킷(112) 및 전륜(113) 등을 가지는 전부(前部) 차체(110)와, 운전실(121), 기계실(122) 및 후륜(123) 등을 가지는 후부 차체(120)로 구성된다.
아암(111)은 아암 실린더(117)의 구동에 의해 상하 방향으로 회동(回動)(부앙동(俯仰動))하고, 버킷(112)은 버킷 실린더(115)의 구동에 의해 상하 방향으로 회동(클라우드 또는 덤프)한다. 전부 차체(110)와 후부 차체(120)는 센터 핀(101)에 의해 서로 회동 자유롭게 연결되고, 스티어링 실린더(116)의 신축에 의해 후부 차체(120)에 대하여 전부 차체(110)가 좌우로 굴절한다.
운전실(121)은, 후술하는 액셀 페달(6), 액셀 조작량 검출기(6a), 전후진 전환 스위치(16), HST 펌프 특성 변경 스위치(20) 및 도시 생략의 엔진 키 스위치를 구비한다. 단, 제 1 실시형태에서는, HST 펌프 특성 변경 스위치(20)는 항상 ON으로 설정된다.
기계실(122)에는 후술하는 엔진(1)을 수용할 수 있다.
도 2는, 제 1 실시형태에 관련된 휠 로더의 개략 구성을 나타내는 도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 휠 로더는, 이른바 HST 주행 구동 장치(주행계)를 가지고 있으며, 엔진(1)에 의해 구동되는 유압 펌프(2)와, 유압 펌프(2)에 폐회로 접속되는 유압 모터(3)를 가지고 있다. 유압 펌프(2)로부터 토출되는 압유에 의해 유압 모터(3)가 회전하면, 유압 모터(3)의 출력 토크는 도시 생략의 기어 박스, 도시 생략의 출력축, 및 액슬(4)을 개재하여 차륜(113, 123)이 회전하고, 휠 로더(100)가 주행한다.
엔진(1)은 엔진 컨트롤러(1a)에 의해 회전수가 제어된다. 또한 본 명세서에서, 「회전수」는 단위 시간당의 회전 횟수를 나타내는 물리량이다. 엔진(1)의 구동력은 유압 펌프(2), HST 차지 펌프(9) 및 고정 용적형의 유압 펌프(이하, 작업용 펌프(10)라고 기재한다)에 전달된다.
엔진 컨트롤러(1a)는 CPU, ROM 및 RAM을 구비하는 마이크로 컴퓨터이며, 차량 컨트롤러(8)를 경유하여 수신하는 각종 센서의 출력에 기초하여, 엔진(1)의 회전수를 제어한다.
유압 펌프(2)는, 틸팅각에 따라 변위 용적(이하, 펌프 용적)(qp)이 변경되는 사판식 또는 사축식의 가변 용적형의 유압 펌프이다. 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)은, 차량 컨트롤러(8)의 출력에 기초하여 엔진 회전수에 독립하여 동작하는 펌프 레귤레이터(182)에 의해 제어된다.
유압 모터(3)는, 틸팅각에 따라 변위 용적(이하, 모터 용적)이 변경되는 사판식 또는 사축식의 가변 용적형의 유압 모터이다. 유압 모터(3)의 모터 용적은, 차량 컨트롤러(8)의 출력에 기초하여 엔진 회전수와는 독립하여 동작하는 모터 레귤레이터(183)에 의해 제어된다. 모터 레귤레이터(183)의 구성 및 동작은 펌프 레귤레이터(182)와 동일하므로, 이하에서는 대표하여 펌프 레귤레이터(182)의 동작을 설명한다. 또한 제 1 실시형태에 있어서는, 모터 용적은 어떤 일정값에 고정된다.
(펌프 레귤레이터의 동작)
도 3은, 도 2의 펌프 레귤레이터(182)의 구성을 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 펌프 레귤레이터(182)는 틸팅 실린더(30)와, 전후진 전환 스위치(16)의 조작에 따라 전환되는 전후진 전환 밸브(31)와, 차량 컨트롤러(8)로부터의 제어 신호에 따라 제어 압력을 조절하는 전자(電磁) 비례 감압 밸브(이하, 전자 비례 밸브(32)라고 기재한다)를 가진다.
엔진(1)에 의해 구동되는 HST 차지 펌프(9)로부터의 압유는, 전자 비례 밸브(32)를 통하여 감압되고, 제어 압력으로서 전후진 전환 밸브(31)를 통하여 틸팅 실린더(30)에 유도된다. 또한, HST 차지 펌프(9)의 토출 압력(1차 압력)은, 릴리프 밸브(9a)에 의해 소정값으로 규정된다. 틸팅 실린더(30)에는, 전후진 전환 밸브(31)를 통하여 제어 압력이 공급되고, 제어 압력에 따라 펌프 용적(qp)이 제어됨과 함께, 전후진 전환 밸브(31)의 전환에 따라 틸팅 실린더(30)의 동작 방향이 제어되고, 유압 펌프(2)의 틸팅 방향이 제어된다.
전후진 전환 밸브(31)는, 전후진 전환 스위치(16)의 위치에 따라 차량 컨트롤러(8)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 전환된다. 이 전후진 전환 밸브(31)를 통하여 제어 압력이 틸팅 실린더(30)에 공급되고, 틸팅 실린더(30)의 동작 방향 및 동작량이 제어된다. 그 결과, 유압 펌프(2)의 틸팅 방향 및 펌프 용적(qp)이 제어된다.
전후진 전환 스위치(16)가 중립(N) 위치로 전환된면, 틸팅 실린더(30)의 유실(油室)(30a, 30b)의 각각은 탱크압이 되고, 피스톤(30c)은 중립 위치에 위치한다. 이 때문에, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)은 0이 되고, 펌프 토출 유량은 0이 된다.
전후진 전환 스위치(16)가 전진(F) 위치로 전환되면, 전후진 전환 밸브(31)가 A측으로 전환되고, HST 차지 펌프(9)로부터의 압유가 전자 비례 밸브(32)에 의해 감압되어 유실(30a)에 작용한다. 유실(30b)에는 탱크압이 작용한다. 이 때문에, 틸팅 실린더(30)의 유실(30a, 30b)에 압력차가 생기고, 피스톤(30c)이 도시 우측 방향으로 변위하여, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)이 증가한다. 유압 펌프(2)는 전진측으로 회전하고, 엔진 회전수 및 펌프 용적(qp)에 따른 토출 유량이 유압 펌프(2)로부터 토출된다.
전후진 전환 스위치(16)가 후진(R) 위치로 전환되면, 전후진 전환 밸브(31)가 B측으로 전환되고, HST 차지 펌프(9)로부터의 압유가 전자 비례 밸브(32)에 의해 감압되어 유실(30b)에 작용한다. 유실(30a)에는 탱크압이 작용한다. 이 때문에, 틸팅 실린더(30)의 유실(30a, 30b)에 압력차가 생기고, 피스톤(30c)이 도시 좌측 방향으로 변위하여, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)이 증가한다. 유압 펌프(2)는 후진측으로 회전하고, 엔진 회전수 및 펌프 용적(qp)에 따른 토출 유량이 유압 펌프(2)로부터 토출된다.
도 2로 되돌아가서 설명을 계속한다.
유압 모터(3)는 가변 용적형 유압 모터이다. 유압 모터(3)의 용적(이하, 모터 용적)은 차량 컨트롤러(8)에 의해 제어된다. 유압 모터(3)는, HST 회로(15)에 의해 접속된 유압 펌프(2)로부터 토출되는 압유에 의해 구동된다.
회전 센서(7)는, 엔진(1)의 회전수를 검출하고, 예를 들면 전류 신호로서 차량 컨트롤러(8)에 출력한다.
차량 컨트롤러(8)는, CPU나 기억 장치인 ROM, RAM, 그 밖의 주변 회로 등을 가지는 연산 처리 장치를 포함하여 구성된다. 차량 컨트롤러(8)는, 말하자면 휠 로더(100)의 제어부이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 차량 컨트롤러(8)에는, 액셀 페달(6)의 페달 조작량(페달 스트로크 또는 페달 각도)을 검출하는 액셀 조작량 검출기(6a)와, 회전 센서(7)가 접속되어 있다.
차량 컨트롤러(8)는, 액셀 조작량 검출기(6a)에서 검출한 액셀 페달(6)의 페달 조작량을 엔진 컨트롤러(1a)에 출력한다.
차량 컨트롤러(8)에는, 차량의 전후진을 지령하는 전후진 전환 스위치(16)가 접속되고, 전후진 전환 스위치(16)의 조작 위치(전진(F)/중립(N)/후진(R))가 차량 컨트롤러(8)에 의해 검출된다. 차량 컨트롤러(8)는, 전후진 전환 스위치(16)의 조작 위치에 따라, 제어 신호를 도 3에 나타내는 전후진 전환 밸브(31)에 출력한다.
차량 컨트롤러(8)는 엔진 컨트롤러(1a), 유압 펌프(2), 유압 모터(3), 액셀 조작량 검출기(6a), 회전 센서(7), 압력 센서(12), 전후진 전환 스위치(16), 요소 잔량 센서(18), 요소 품질 센서(19) 및 HST 펌프 특성 변경 스위치(20)와 신호선에 의해 접속된다. 차량 컨트롤러(8)는, 액셀 조작량 검출기(6a), 요소 잔량 센서(18) 및 요소 품질 센서(19)로부터 수신한 신호 자체, 또는 그러한 신호에 포함되는 정보를 엔진 컨트롤러(1a)에 송신한다.
휠 로더(100)는 작업용 펌프(10), 컨트롤 밸브(13), 액추에이터(14), 아암(111)(도 1) 및 버킷(112)(도 1)을 포함하여 구성되는 프론트 작업 장치(작업계)를 구비하고 있다. 작업용 펌프(10)는 엔진(1)에 의해 구동되고, 압유를 토출한다.
작업용 펌프(10)로부터 토출된 압유는 컨트롤 밸브(13)를 통하여 작업용의 액추에이터(14)에 공급되고, 액추에이터(14)가 구동된다. 컨트롤 밸브(13)는 도시 생략의 컨트롤 레버에 의해 조작되고, 작업용 펌프(10)로부터 액추에이터(14)로의 압유의 흐름을 제어한다. 또한, 도 2에서는 편의상, 아암 실린더(117), 버킷 실린더(115)를 총칭하여 액추에이터(14)라고 기재하고, 아암용 컨트롤 밸브 또는 버킷용 컨트롤 밸브를 총칭하여 컨트롤 밸브(13)라고 기재하고 있다.
배기 가스 정화 장치(160)는, 환원제로서, 예를 들면 요소수 용액(이하, 요소수라고 기재한다)을 이용하여, 엔진(1)으로부터 배출되는 배기 가스 중의 질소 산화물을 정화하는 처리를 행하는 처리 장치(도시 생략)와, 처리 장치에 공급되는 요소수를 저장하는 요소수 탱크(17)와, 요소수 탱크(17) 내의 요소수의 잔량을 검출하는 요소 잔량 센서(18)와, 요소 품질 센서(19)를 구비하고 있다.
(엔진 컨트롤러의 동작)
엔진 컨트롤러(1a)는, 엔진(1)의 목표 엔진 회전수의 설정 및 엔진(1)의 실회전수를 설정한 목표 엔진 회전수에 근접하기 위하여 연료 분사 장치(도시 생략)의 제어를 행한다. 엔진 컨트롤러(1a)는, 목표 엔진 회전수의 설정에 영향을 주는, 통상 모드와 제한 모드의 2개의 동작 모드를 가진다.
엔진 컨트롤러(1a)는, 통상 모드에서는 차량 컨트롤러(8)로부터 수신한 페달 조작량에 기초하여 목표 엔진 회전수를 결정한다. 엔진 컨트롤러(1a)는, 제한 모드에서는 차량 컨트롤러(8)로부터 수신한 페달 조작량에 상관없이, 엔진(1)의 목표 엔진 회전수를 로우 아이들 회전수로 한다. 단, 엔진 회전수의 급격한 변동을 방지하기 위하여, 엔진 컨트롤러(1a)는 점차 엔진(1)의 회전수를 감소시킨다.
엔진 컨트롤러(1a)는, 동작 개시 시에는 통상 모드인 동작 모드를, 엔진 컨트롤러(1a)로부터 수신한 요소 잔량 센서(18)의 출력 및 요소 품질 센서(19)의 출력에 기초하여, 통상 모드와 제한 모드를 전환한다. 즉 엔진 컨트롤러(1a)는, 요소수의 잔량이 미리 정한 문턱값을 하회하거나, 또는 요소수의 품질이 미리 정한 문턱값을 하회하면 제한 모드로 전환한다. 또한 엔진 컨트롤러(1a)는, 요소수 탱크(17)로의 요소수의 추가 등에 의해 요소수의 잔량이 미리 정한 문턱값을 상회하고, 게다가 요소수의 품질이 미리 정한 문턱값을 상회하면 통상 모드로 전환한다. 단, 엔진 컨트롤러(1a)는 동작 모드의 변경 및 현재의 동작 모드에 관한 정보를 차량 컨트롤러(8)에 출력하지 않는다. 또한, 요소수의 품질이 높은 상태란, 요소수의 품질이 미리 정한 범위 내인 상태나 불순물이 적은 상태를 말한다.
도 4는, 통상 모드 및 제한 모드에 있어서의, 차량 컨트롤러(8)로부터 수신한 페달 조작량과 목표 엔진 회전수의 관계를 나타내는 도이다. 도시 실선이 통상 모드에 있어서의 특성을 나타내고, 도시 파선이 제한 모드에 있어서의 특성을 나타낸다. 단, 도 4에서는 차량 컨트롤러(8)로부터 수신한 페달 조작량의 크기의 최소를 0%, 최대를 100%로 나타내고 있다.
통상 모드에서는, 페달 조작량이 0%인 경우에 목표 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)로 설정되고, 페달 조작량의 증가와 함께 목표 엔진 회전수도 증가한다. 그리고 페달 조작량이 100%에 도달하면, 목표 엔진 회전수가 하이 아이들 회전수(Nx)로 설정된다.
제한 모드에서는, 페달 조작량의 크기에 상관없이, 목표 엔진 회전수는 로우 아이들 회전수(Ny)에 고정된다.
(차량 컨트롤러의 동작)
차량 컨트롤러(8)는 통상 모드와 제한 모드의 2개의 동작 모드를 가진다. 차량 컨트롤러(8)는, 동작 모드에 의해 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)의 결정 방법을 변경한다. 차량 컨트롤러(8)는, 통상 모드에서는 엔진(1)의 회전수에 기초하여 펌프 용적(qp)을 결정하지만, 제한 모드에서는 펌프 용적(qp)을 일정하게 한다.
차량 컨트롤러(8)는 액셀 조작량 검출기(6a), 회전 센서(7), 엔진 컨트롤러(1a)로부터 수신한 요소 잔량 센서(18) 및 요소 품질 센서(19)의 출력에 기초하여 엔진 컨트롤러(1a)의 동작 모드를 추측하고, 엔진 컨트롤러(1a)와 동일한 동작 모드로 변경한다.
(차량 컨트롤러 | 통상 모드)
차량 컨트롤러(8)는, 액셀 조작량 검출기(6a)로부터 수신하는 페달 조작량을 후술하는 처리에 이용함과 함께, 수신한 페달 조작량을 엔진 컨트롤러(1a)에 전달한다.
도 5는, 통상 모드에 있어서의 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)의 변화를 나타내는 도이다. 도 5의 (a)는, 차량 컨트롤러(8)로부터의 출력에 기초하여 결정되는 전자 비례 밸브(32)의 제어 압력(이하, 펌프 용적 제어 압력)과, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)과의 관계를 나타내는 도이다. 도 5의 (b)는, 회전 센서(7)가 출력하는 전류와 펌프 용적 제어 압력과의 관계를 나타내는 도이다. 도 5의 (c)는, 엔진(1)의 회전수와 회전 센서(7)가 차량 컨트롤러(8)에 출력하는 전류와의 관계를 나타내는 도이다.
도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 회전 센서(7)의 출력 전류는 최소인 Imin, 예를 들면 4mA이다. 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 이상으로 증가함과 함께 출력 전류도 증가하고, 하이 아이들 회전수(Nx) 이상에서는, 회전 센서(7)의 출력 전류는 최대인 Imax, 예를 들면 20mA로 일정해진다.
도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 회전 센서(7)의 출력 전류의 증가/감소와 펌프 용적 제어 압력의 증가/감소의 경향은 일치하고 있어, 회전 센서(7)의 출력 전류가 최소인 Imin의 경우에 펌프 용적 제어 압력은 Pmin이 되고, 회전 센서(7)의 출력 전류가 최대인 Imax의 경우에 펌프 용적 제어 압력은 Pmax가 된다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 펌프 용적 제어 압력이 Pmin 미만에서는 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)은 제로이다. 펌프 용적 제어 압력이 Pmin 이상으로 증가함과 함께 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)도 증가하고, Pmax 이상에서는, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)은 qpmax로 일정해진다. 휠 로더(100)는 이동을 가능하게 하기 위해서는, 휠 로더(100)가 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 틸팅각으로 제어될 때의 적어도 qp'min의 펌프 용적을 필요로 한다. 펌프 용적 qp'min에 대응하는 전자 비례 밸브(32)의 제어 압력은 P'min이고, 전자 비례 밸브(32)의 제어 압력 P'min에 대응하는 회전 센서(7)의 출력 전류는 I'min이며, 회전 센서(7)의 출력 전류 I'min에 대응하는 엔진 회전수는 N'y이다.
(차량 컨트롤러 | 제한 모드)
도 6을 이용하여 제한 모드에 있어서의 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)의 결정 방법을 설명한다.
도 6은, 제한 모드와 통상 모드에 있어서의 유압 펌프(2)의 펌프 용적 특성을 비교한 것으로서, 도 6의 (a)는 엔진 회전수와 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)과의 관계, 도 6의 (b)는 엔진 회전수와 유압 펌프(2)의 입력 토크와의 관계, 도 6의 (c)는 엔진 회전수와 유압 펌프(2)의 토출 유량과의 관계를 나타내는 도이다. 도 6의 (a)∼(c)에 있어서, 실선으로 나타내는 특성 A0, H0, R0은 통상 모드에 있어서의 특성을 나타내고, 파선으로 나타내는 특성 A1, H1, R1은 제한 모드에 있어서의 특성을 나타낸다.
도 6의 (a)에 있어서 실선으로 나타내는 특성 A0은, 도 5의 (a)∼(c)에 나타낸 통상 모드에 있어서의 특성을, 엔진 회전수와 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)과의 관계로 정리한 것이다. 한편, 파선으로 나타내는 제한 모드에 있어서의 특성 A1은, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 이상이면, 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)을 qp1로 일정하게 한다. 단, qp1은 휠 로더(100)를 자주 가능하게 하는 최저의 펌프 용적인 qp'min 이상이다.
도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(2)의 입력 토크도 유압 펌프(2)의 변위 용적과 동일하게 제어된다. 즉, 실선으로 나타내는 통상 모드에 있어서의 특성 H0에서는, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 입력 토크는 제로이고, 로우 아이들 회전수(Ny) 이상에서는 엔진 회전수의 증가와 함께 입력 토크도 증가하며, 하이 아이들 회전수(Nx) 이상에서는 입력 토크는 Tmax로 일정해진다. 파선으로 나타내는 제한 모드에 있어서의 특성 H1에서는, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 입력 토크는 제로이고, 로우 아이들 회전수(Ny) 이상에서는 입력 토크는 T1로 일정해진다.
도 6의 (c)에는 유압 펌프(2)의 토출 유량의 특성이 나타내어진다. 실선으로 나타내는 통상 모드에 있어서의 특성 R0은, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 펌프 변위 용적이 제로이므로 토출 유량도 제로이다. 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 이상 하이 아이들 회전수(Nx) 미만인 영역에서는, 엔진 회전수의 증가와 함께 펌프 변위 용적도 증가하므로, 토출 유량은 2차 함수적으로 증가한다. 엔진 회전수가 하이 아이들 회전수(Nx) 이상이 되면, 펌프 변위 용적이 더 이상 증가하지 않는 것으로부터 펌프 토출 유량의 증가는 일차 함수적이 된다. 파선으로 나타내는 제한 모드에 있어서의 특성 R1은, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 펌프 변위 용적이 제로이므로 토출 유량도 제로이다. 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 이상에서는, 펌프 변위 용적이 일정하므로, 엔진 회전수의 증가와 함께 토출 유량이 일차 함수적으로 증가한다.
(차량 컨트롤러(8)의 동작 모드 결정 처리)
도 7을 이용하여 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드 결정 처리를 설명한다.
도 7은, 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 이하에 설명하는 각 단계의 실행 주체는 차량 컨트롤러(8)의 CPU이다.
단계 S201에서는, 요소 잔량 센서(18)와 요소 품질 센서(19)로부터 신호를 수신하고, 이어지는 단계 S202에서는 단계 S201에 있어서 수신한 각각의 신호가 소정의 조건에 해당하는지의 여부를 판단한다. 요소 잔량 센서(18)가 출력하는 요소수의 수위가 미리 정한 문턱값(h1) 미만, 또는 요소 품질 센서(19)가 출력하는 요소수의 품질(s)이 미리 정한 문턱값(s1) 미만이라고 판단하는 경우는 단계 S203으로 진행된다. 요소 잔량 센서(18)가 출력하는 요소수의 수위가 미리 정한 문턱값(h1) 이상이고, 또한 요소 품질 센서(19)가 출력하는 요소수의 품질(s)이 미리 정한 문턱값(s1) 이상이라고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다. 본 단계에서는, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드에서 동작하고 있을 가능성을 판단하고 있으며, 제한 모드에서 동작하고 있을 가능성이 있다고 판단하는 경우는 단계 S203으로 진행되고, 제한 모드에서 동작하고 있을 가능성이 없다고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다.
단계 S203에서는, 액셀 조작량 검출기(6a)와 회전 센서(7)로부터 신호를 수신하고, 이어지는 단계 S204에서는 단계 S203에 있어서 수신한 각각의 신호가 소정의 조건에 해당하는지의 여부를 판단한다. 회전 센서(7)가 출력하는 엔진 회전수가 미리 정한 회전수(N1) 미만이고, 또한, 액셀 조작량 검출기(6a)가 출력하는 페달 조작량이 미리 정한 문턱값(개도)(ac1)보다 크다고 판단하는 경우는 단계 S205로 진행된다. 회전 센서(7)가 출력하는 엔진 회전수가 미리 정한 회전수(N1) 이상, 또는, 액셀 조작량 검출기(6a)가 출력하는 페달 조작량이 미리 정한 문턱값(ac1) 이하라고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다. 본 단계에서는, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드에서 동작하고 있는지의 여부를 추측하고 있으며, 제한 모드에서 동작하고 있다고 추측되는 경우는 단계 S205로 진행되고, 제한 모드에서 동작하고 있다고 추측되지 않는 경우는 단계 S208로 진행된다.
단계 S205에서는, 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드를 제한 모드로 전환하고, 펌프 변위 용적의 특성으로서 특성 A1을 선택하여 단계 S206으로 진행된다.
단계 S206에서는, 단계 S201과 동일하게 요소 잔량 센서(18)와 요소 품질 센서(19)로부터 신호를 수신하여 단계 S207로 진행된다.
단계 S207에서는 단계 S206에 있어서 수신한 각각의 신호가 소정의 조건에 해당하는지의 여부를 판단한다. 요소 잔량 센서(18)가 출력하는 요소수의 수위(h)가 미리 정한 문턱값(h2)을 상회하고, 또한, 요소 품질 센서(19)가 출력하는 요소수의 품질(s)이 미리 정한 문턱값(s2)을 상회하거나, 또는 엔진 키 스위치가 OFF로 되었다고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다. 요소 잔량 센서(18)가 출력하는 요소수의 수위가 미리 정한 문턱값(h2) 이하, 또는 요소 품질 센서(19)가 출력하는 요소수의 품질이 미리 정한 문턱값(s2) 이하이고, 게다가 도시 생략의 엔진 키 스위치가 ON으로 유지되어 있다고 판단하는 경우는 단계 S206으로 되돌아간다. 본 단계에서는, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드로부터 통상 모드로 천이하는 조건을 충족시키는지의 여부를 판단하고 있으며, 통상 모드로 천이하는 조건을 충족시킨다고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행되고, 통상 모드로 천이하는 조건을 충족시키지 않는다고 판단하는 경우는 단계 S206으로 되돌아간다.
엔진 컨트롤러(1a)가 통상 모드에서 동작하고 있다고 판단 또는 추측되는 경우에 실행되는 단계 S208에서는, 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드를 통상 모드로 전환하고, 펌프 변위 용적의 특성으로서 특성 A0을 선택하여, 도 7에 의해 동작이 나타내어지는 프로그램의 동작을 종료한다.
(동작의 개요)
휠 로더(100)의 주행 중에 요소수의 잔량이 감소하면, 엔진 컨트롤러(1a)는, 예를 들면 요소수의 잔량이 미리 정한 문턱값보다 적은 것을 검출하여 제한 모드로 이행한다. 이 상태에서 오퍼레이터가 액셀 페달(6)을 밟아도, 목표 엔진 회전수는 로우 아이들 회전수(Ny)에 고정되므로, 엔진 회전수는 로우 아이들 회전수(Ny)까지 감소한다.
오퍼레이터에 의한 액셀 페달(6)의 밟음이 계속되고 있으면, 요소수의 잔량이 적어(도 7, S202:YES), 엔진 회전수와 페달 조작량의 관계가 소정의 조건을 충족시키므로(도 7, S204:YES), 차량 컨트롤러(8)에 의해 특성 A1이 선택된다. 도 6에 나타내는 바와 같이 특성 A1에서는 펌프 용적을 qp1로 일정하게 한다. 전술한 바와 같이, qp1은, 휠 로더(100)가 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 틸팅각으로 제어될 때의 최저의 펌프 용적인 qp'min 이상으로 설정되므로, 휠 로더(100)는 자주 가능하다. 또한, 차량 컨트롤러(8)에 의해 일단 특성 A1이 선택되면, 오퍼레이터가 액셀 페달(6)의 밟기를 중지하여 페달 조작량이 제로가 되어도 특성 A1은 유지된다. 즉, 오퍼레이터가 액셀 페달(6)을 밟지 않아도 주행하는, 이른바 크리프 주행이 행해진다.
상술한 차량 컨트롤러(8)에 의한 제어가 행해지지 않으면, 엔진 컨트롤러(1a)에 의해 목표 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)에 고정됨으로써 휠 로더(100)는 자주가 불가능하게 되었다. 그러나, 휠 로더(100)는 상술한 구성을 가지는 차량 컨트롤러(8)를 구비하므로, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드인 경우에도 자주 가능하다. 즉, 차량 컨트롤러(8)에 의해, 차속이 제로로부터 크리프 주행의 속도까지 증가된다.
상술한 제 1 실시형태에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다.
(1) 휠 로더(100)는 엔진(1)과, 엔진(1)에 의해 구동되는 유압 펌프(2), 및 유압 펌프(2)로부터 토출된 압유에 의해 구동되고 차륜(113, 123)을 구동하는 유압 모터(3)을 포함하는 HST 회로(15)와, 엔진(1)의 배기 정화에 이용되는 환원제의 상태를 검출하는 환원제 센서, 즉 요소 잔량 센서(18) 및 요소 품질 센서(19)와, 환원제 센서의 출력에 기초하여 엔진(1)의 회전수, 즉 회전수를 제한하는 엔진 제한부, 즉 엔진 컨트롤러(1a)를 구비하는 HST 차량이다. 휠 로더(100)는, 엔진 제한부에 의해 엔진(1)의 회전수가 제한된 상태, 즉 제한 모드라고 판단하면, HST 회로를 제어하여 당해 차량의 차속을 증가시키는 차량 컨트롤러(8)를 구비한다.
휠 로더(100)를 이와 같이 구성하였으므로, 엔진 회전수가 제한된 상태라도, 휠 로더(100)를 자주시킬 수 있다. 그 때문에, 엔진 컨트롤러(1a)에 의해 목표 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수에 고정되어 있어도, 차도의 한가운데나 건널목 내 등 위험한 장소로부터 탈출할 수 있다.
(2) 차량 컨트롤러(8)는, 엔진 제한부에 의해 엔진(1)의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, 유압 펌프(2)의 용적을 증가시킨다.
그 때문에, 엔진(1)의 회전수가 제한된 상태라도 유압 펌프(2)의 용적을 증가시킴으로써 엔진(1)으로부터 많은 에너지를 취출하여, 휠 로더(100)를 동작시킬 수 있다.
(3) 차량 컨트롤러(8)는, 당해 차량의 주행 중에 엔진 제한부에 의해 엔진(1)의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, HST 회로를 제어함으로써 당해 차량의 정차를 회피한다.
차량 컨트롤러(8)는, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 상태에 있는 것을 판단하기 위한 엔진 회전수의 문턱값(N1)을, 주행에 필요한 최저한의 동력이 얻어지는 펌프 용적(qp)에 대응하는 엔진 회전수(N'y) 이상으로 설정한다. 그 때문에, 차량 컨트롤러(8)가 제한 모드로 이행됨으로써 휠 로더(100)의 정차를 회피할 수 있다.
(변형례 1)
상술한 제 1 실시형태에서는, 차량 컨트롤러(8)가 제한 모드에서 동작하고 있는 경우는, 오퍼레이터가 액셀 페달(6)을 밟지 않아도 차량의 구동력이 얻어지는, 이른바 크리프 주행이 행해졌다. 그러나, 제한 모드에 있어서도, 액셀 페달(6)이 미리 정해진 개도 이상 밟혀 있는 경우에만 주행하도록 구성해도 된다.
도 8은, 변형례 1에 있어서의 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 제 1 실시형태에 있어서의 도 7과 동일한 처리에는 동일한 단계 번호를 붙여 설명을 생략한다.
단계 S201∼S204는 제 1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 단계 S204에 있어서 긍정 판단이 되면 실행되는 단계 S221에서는, 액셀 페달(6)의 페달 조작량을 읽어내어, 단계 S222로 진행된다.
단계 S222에서는, 단계 S221에 있어서 읽어낸 페달 조작량이 미리 정한 문턱값(ac2)보다 큰지의 여부를 판단한다. 페달 조작량이 문턱값(ac2)보다 크다고 판단하는 경우는 단계 S205로 진행되고, 페달 조작량이 문턱값(ac2) 이하라고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다.
단계 S205∼S208의 처리는 제 1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 단, 단계 S207에 있어서 부정 판단되는 경우는 단계 S221로 되돌아간다.
이 변형례 1에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다.
(3) 휠 로더(100)는, 오퍼레이터로부터 엔진(1)의 회전수를 증가시키는 지령이 입력되는 입력부, 즉 액셀 조작량 검출기(6a)를 구비한다. 차량 컨트롤러(8)는, 엔진 제한부에 의해 엔진(1)의 회전수가 제한된 상태이고, 게다가, 액셀 조작량 검출기(6a)에 지령의 입력이 되어 있다고 판단하면, HST 회로를 제어하여 당해 차량의 차속을 증가시킨다.
그 때문에, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 상태라도, 오퍼레이터가 액셀 페달(6)을 밟음으로써 휠 로더(100)를 동작시킬 수 있다.
(변형례 2)
상술한 제 1 실시형태에서는, HST 펌프 특성 변경 스위치(20)는 항상 ON으로 설정되었다. 그러나, HST 펌프 특성 변경 스위치(20)는 오퍼레이터에 의해 조작 가능으로 되어도 된다. 이 경우에 차량 컨트롤러(8)는, 제 1 실시형태에 있어서 설명한 조건에 더하여, 추가로 HST 펌프 특성 변경 스위치(20)가 ON으로 설정되어 있는 것을 제한 모드로 이행하는 조건으로 한다.
(플로우 차트)
도 9는, 변형례 2에 있어서의 동작 모드 결정 프로그램의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S201∼S204는 제 1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 단계 S204에 있어서 긍정 판단이 되면 실행되는 단계 S241에서는, HST 펌프 특성 변경 스위치(20)의 설정 상태를 읽어내어, 단계 S242로 진행된다.
단계 S242에서는, 단계 S241에 있어서 읽어낸 HST 펌프 특성 변경 스위치(20)가 ON으로 설정되어 있는지의 여부를 판단한다. HST 펌프 특성 변경 스위치(20)가 ON으로 설정되어 있다고 판단하는 경우는 단계 S205로 진행되고, HST 펌프 특성 변경 스위치(20)가 ON으로 설정되어 있지 않다고 판단하는 경우는 단계 S208로 진행된다.
단계 S205∼S208의 처리는 제 1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 단, 단계 S207에 있어서 부정 판단되는 경우는 단계 S241로 되돌아간다.
이 변형례 2에 의하면, 오퍼레이터는 HST 펌프 특성 변경 스위치(20)를 조작함으로써, 차량 컨트롤러(8)의 제한 모드의 유효/무효를 전환할 수 있다.
(변형례 3)
상술한 제 1 실시형태에서는, 엔진 컨트롤러(1a)는 동작 모드의 변경 및 현재의 동작 모드에 관한 정보를 차량 컨트롤러(8)에 출력하지 않았다. 그러나, 엔진 컨트롤러(1a)는 동작 모드의 변경, 또는 현재의 동작 모드에 관한 정보를 차량 컨트롤러(8)에 출력해도 된다.
이 경우에는, 차량 컨트롤러(8)는 액셀 조작량 검출기(6a), 회전 센서(7), 요소 잔량 센서(18) 및 요소 품질 센서(19)의 출력에 기초하여 엔진 컨트롤러(1a)의 동작 모드를 추측할 필요가 없어지므로, 처리가 간편해진다. 예를 들면, 엔진 컨트롤러(1a)가 현재의 동작 모드에 관한 정보를 차량 컨트롤러(8)에 출력하는 경우는, 차량 컨트롤러(8)는 엔진 컨트롤러(1a)가 출력하는 동작 모드에 맞춰 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드도 변경한다.
이 변형례 3에 의하면, 차량 컨트롤러(8)의 동작을 간소화하고, 게다가 엔진 컨트롤러(1a)의 동작 모드의 변경을 조기에 검지할 수 있다.
(변형례 4)
휠 로더(100)가 사용하는 환원제는 요소수에 한정되지 않고, 암모니아 수용액 등 다른 환원제를 이용해도 된다.
제 1 실시형태에서는, HST 회로는 1개의 유압 펌프와 1개의 유압 모터에 의해 구성되었지만, 복수의 유압 펌프 및/또는 복수의 유압 모터로 구성되어도 된다. 또한, 유압 펌프(2)의 용적 특성의 전환을 HST 회로(15)에 접속하는 유압 펌프의 대수를 변화시키는 것으로 대신해도 된다.
(제 2 실시형태)
도 10∼도 11을 참조하여, 본 발명에 관련된 HST 차량인 휠 로더의 제 2 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상이점을 주로 설명한다. 특별히 설명하지 않는 점에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다. 본 실시형태에서는, 주로 페달 조작량에 따라 펌프 변위 용적을 증가시키는 점에서, 제 1 실시형태와 상이하다.
휠 로더(100)의 구성은, 차량 컨트롤러(8)의 ROM에 보존되는 프로그램의 동작이 제 1 실시형태와 상이하다.
차량 컨트롤러(8)는, 액셀 조작량 검출기(6a)로부터 수신하는 페달 조작량 및 회전 센서(7)가 검출하는 엔진(1)의 회전수에 기초하여 유압 펌프(2)의 펌프 용적(qp)을 결정한다. 제 2 실시형태에서는, 펌프 용적(qp)은, 엔진 회전수에 따라 결정되는 베이스 용적(qb)과, 페달 조작량에 따라 결정되는 증가분 용적(qd)의 합으로 나타내어진다. 단, 펌프 용적(qp)의 상한은 제 1 실시형태와 동일하게 qpmax이다.
도 10은, 페달 조작량, 엔진 회전수와 펌프 용적(qp)과의 관계를 나타내는 도이다. 도 10의 (a)는 엔진 회전수와 베이스 용적(qb)의 관계를 나타내는 도이고, 도 10의 (b)는 페달 조작량과 증가분 용적(qd)의 관계를 나타내는 도이며, 도 10의 (c)는 엔진 회전수와 펌프 용적(qp)과의 관계를 나타내는 도이다.
베이스 용적(qb)은, 도 10의 (a)에 나타내는 대로 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드에 상관없이, 엔진 회전수에 의해 결정된다. 베이스 용적(qb)은, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 미만에서는 제로이다. 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny) 이상으로 증가함과 함께 베이스 용적(qb)도 일차 함수적으로 증가하고, 하이 아이들 회전수(Nx) 이상에서는, 베이스 용적(qb)은 최대인 qpmax로 일정해진다.
증가분 용적(qd)은, 도 10의 (b)에 나타내는 대로 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드 및 페달 조작량에 의해 결정된다. 도 10의 (b)에 나타내는 실선이 통상 모드에 있어서의 특성, 파선이 제한 모드에 있어서의 특성을 나타낸다. 통상 모드에서는, 페달 조작량이 ac1 미만에서는 증가분 용적(qd)은 제로이고, 페달 조작량이 ac1 이상 ac2 미만에서는 일차 함수적으로 증가하며, 페달 조작량이 ac2 이상에서는 증가분 용적(qd)은 qp2로 일정해진다. 제한 모드에서는, 페달 조작량이 ac1 미만에서는 증가분 용적(qd)은 제로이고, 페달 조작량이 ac1 이상 ac3 미만에서는 일차 함수적으로 증가하며, 페달 조작량이 ac3 이상에서는 증가분 용적(qd)은 qp3으로 일정해진다. 제한 모드에서는, 페달 조작량이 ac21인 경우에 증가분 용적(qd)은 qp2가 된다. 페달 조작량 ac3은 페달 조작량 ac2보다 크고, 증가분 용적(qd)인 qp3은 qp2보다 크다. 단, 페달 조작량의 증가에 대한 증가분 용적(qd)의 증가 비율은, 통상 모드보다 제한 모드 쪽이 완만하다.
베이스 용적(qb)과 증가분 용적(qd)의 합인 펌프 용적(qp)의 대표적인 특성을 도 10의 (c)에 나타낸다. 특성 A0은, 동작 모드에 상관없이 페달 조작량이 제로인 경우의 특성이다. 증가분 용적(qd)이 제로이므로, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)인 경우는 펌프 용적(qp)은 제로가 된다. 특성 A2는, 통상 모드에 있어서 페달 조작량이 ac2 이상인 경우, 또는 제한 모드에 있어서 페달 조작량이 ac21인 경우의 특성이다. 증가분 용적(qd)이 qp2이므로, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)인 경우라도 펌프 용적(qp)은 qp2가 된다. 특성 A3은, 제한 모드에 있어서 페달 조작량이 ac3 이상인 경우의 특성이다. 증가분 용적(qd)이 qp3이므로, 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)인 경우라도 펌프 용적(qp)은 qp3이 된다.
특성 A2 및 특성 A3에서는, 엔진 회전수가 하이 아이들 회전수(Nx)에 도달하기 전에 펌프 용적(qp)이 qpmax에 도달하고, 그 이상 엔진 회전수가 증가해도 펌프 용적(qp)은 증가하지 않는다. 도 10의 (c)에는 3개의 특성만을 기재하고 있지만, 페달 조작량에 따라 연속적으로 변화되는 특성이 설정된다. 즉, 통상 모드에서는 도 10의 (c)의 A0부터 A2까지의 범위의 어느 특성이 설정되고, 제한 모드에서는 도 10의 (c)의 A0부터 A3까지의 범위의 어느 특성이 설정된다.
(플로우 차트)
도 11은, 제 2 실시형태에 있어서의 차량 컨트롤러(8)의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 제 1 실시형태에 있어서의 도 7과 동일한 처리에는 동일한 단계 번호를 붙여 설명을 생략한다.
단계 S201∼S204는 제 1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다. 단계 S204에 있어서 긍정 판단이 되면 실행되는 단계 S230에서는, 액셀 페달(6)의 페달 조작량을 읽어내어, 단계 S231로 진행된다.
단계 S231에서는, 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드를 제한 모드로 전환하고, 페달 조작량에 기초하여 펌프 용적(qp)의 특성을 A0∼A3의 범위에서 결정한다. 다음에, 제한 모드를 유지할지의 여부를 결정하기 위하여 단계 S206 및 단계 S207을 실행한다. 단계 S207에 있어서 긍정 판정이 되면 단계 S232로 진행되고, 부정 판정이 된면 단계 S230으로 되돌아간다.
단계 S232에서는, 액셀 페달(6)의 페달 조작량을 읽어내어, 단계 S233으로 진행된다.
단계 S233에서는, 차량 컨트롤러(8)의 동작 모드를 통상 모드로 전환하고, 페달 조작량에 기초하여 펌프 용적(qp)의 특성을 A0∼A2의 범위에서 결정하고, 도 11에 의해 동작이 나타내어지는 프로그램의 동작을 종료한다.
상술한 제 2 실시형태에 의하면, 제한 모드에 있어서도, 액셀 페달(6)의 페달 조작량에 따라 펌프 용적(qp)이 제어되기 때문에, 차속의 미세 조정이 가능해진다.
(제 3 실시형태)
도 12를 참조하여, 본 발명에 관련된 HST 차량인 휠 로더의 제 3 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상이점을 주로 설명한다. 특별히 설명하지 않는 점에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다. 본 실시형태에서는, 주로 유압 펌프(2)에 더하여 유압 모터(3)의 용적도 변화시키는 점이 제 1 실시형태와 상이하다.
휠 로더(100)의 구성은, 차량 컨트롤러(8)의 ROM에 보존되는 프로그램의 동작이 제 1 실시형태와 상이하다.
차량 컨트롤러(8)는, 제 1 실시형태의 동작에 더하여, 제한 모드에 있어서 유압 모터(3)의 모터 용적을 감소시킨다. 예를 들면, 통상 모드에서는 모터 용적을 Mqp0으로 설정하고, 제한 모드에서는 Mpq0보다 적은 Mqp'로 설정한다. 이 동작을 제 1 실시형태에 있어서의 도 7의 플로우 차트에 반영시키면, 단계 S205에 있어서 모터 용적을 Mqp'로 설정하고, 단계 S208에 있어서 모터 용적을 Mpq0으로 설정하게 된다.
(동작례)
제 3 실시형태에 있어서의 동작례를 도 12를 이용하여 설명한다.
도 12는, 주행 중에 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드로 이행한 경우의 휠 로더(100)의 시계열에서의 거동을 나타내는 도이다. 도 12에서는 위로부터 엔진 회전수, 펌프 용적, 모터 용적, 차속의 시계열 변화를 나타내고 있다. 단, 페달 조작량은 항상 미리 정해진 문턱값(ac1)보다 크다고 하자.
시각 T0에 있어서, 예를 들면 요소수의 잔량이 소정의 문턱값을 하회하고, 엔진 컨트롤러(1a)가 엔진(1)의 목표 회전수를 로우 아이들 회전수(Ny)를 향하여 감소시키기 시작하였다. 그러나 차량 컨트롤러(8)는, 엔진 회전수가 N1보다 크므로 통상 모드를 유지한다.
시각 T'0에 있어서, 엔진(1)의 목표 회전수는 로우 아이들 회전수(Ny)를 향하여 감소를 계속하고 있지만, 아직 엔진 회전수가 N1보다 크므로, 차량 컨트롤러(8)는 통상 모드를 유지한다(도 7, 단계 S204:NO, 단계 S208).
시각 T1에 있어서, 차량 컨트롤러(8)는 엔진 회전수가 N1보다 작고, 페달 조작량이 문턱값(ac1)보다 크므로 제한 모드로 이행한다(도 7, 단계 S204:YES, 단계 S205). 엔진 회전수(N1)가 펌프 용적 qp'min에 대응하는 회전수였던 경우에는, 도 12에 나타내는 바와 같이 시각 T1 이후의 펌프 용적은 qp'min으로 일정해진다. 또한 모터 용적은 통상 모드에 있어서의 Mpq0보다 적은 Mqp'로 설정되므로, 모터 용적의 감소가 개시된다.
시각 T1'에 있어서 모터 용적의 Mqp'로의 변경이 완료된다. 여기서 도 12의 최하단에 나타내는 차속에 주목하면, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드로 이행한 것에 의해, 시각 T0 이후 감소하고 있던 차속이, 시각 T1부터 시각 T1'에 걸쳐 증가한다. 펌프 용적이 일정하고, 모터 용적이 감소하기 때문이다. 단, 엔진 회전수의 감소는 계속되고 있으므로 시각 T'1 이후에는 차속이 감소한다.
그 후, 시각 T2에 엔진 회전수가 로우 아이들 회전수(Ny)에 도달하고, 차속도 일정해진다.
이 제 3 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태에 있어서의 효과에 더하여 이하의 작용 효과를 가진다.
차량 컨트롤러(8)는, 엔진 컨트롤러(1a)가 제한 모드라고 판단하면, HST 펌프(유압 펌프)(2)의 용적을 증가시킴과 함께 HST 모터의 용적을 감소시키므로, HST 모터의 용적을 감소시키지 않는 제 1 실시형태와 비교하여, 휠 로더(100)의 차속을 더 증가시킬 수 있다.
(제 3 실시형태의 변형례)
상술한 제 3 실시형태에서는, 차량 컨트롤러(8)는 제한 모드에 있어서, 유압 펌프(2)의 펌프 용적 및 유압 모터(3)의 모터 용적의 양방을 통상 모드와는 상이하도록 제어하였다. 그러나, 차량 컨트롤러(8)는 제한 모드에 있어서, 유압 모터(3)의 모터 용적만을 통상 모드와는 상이하도록 제어해도 된다. 즉, 차량 컨트롤러(8)는 제한 모드에 있어서, 유압 펌프(2)의 펌프 용적은 통상 모드와 동일하게 엔진 회전수에 기초하여 결정하지만, 유압 모터(3)의 모터 용적을 휠 로더(100)가 주행 가능해지도록 감소시킨다.
상술한 각 실시형태 및 변형례는 각각 조합해도 된다.
상기에서는, 다양한 실시형태 및 변형례를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
1 : 엔진
1a : 엔진 컨트롤러(엔진 제한부)
2 : 유압 펌프
3 : 유압 모터
6 : 액셀 페달
6a : 액셀 조작량 검출기
8 : 차량 컨트롤러(제어부)
15 : HST 회로
18 : 요소 잔량 센서(환원제 센서)
19 : 요소 품질 센서(환원제 센서)
20 : HST 펌프 특성 변경 스위치
100 : 휠 로더(작업 차량)

Claims (5)

  1. 엔진과, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전 센서와,
    상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고 차륜을 구동하는 유압 모터와, 상기 유압 펌프와 상기 유압 모터가 폐회로 접속된 HST 회로와,
    액셀 페달과, 상기 액셀 페달의 페달 조작량을 검출하는 액셀 조작량 검출기와,
    상기 엔진의 배기 정화에 이용되는 환원제의 상태를 검출하는 환원제 센서와,
    상기 환원제 센서의 출력에 기초하여 상기 엔진의 회전수를 제한하는 엔진 제한부와,
    상기 환원제 센서, 상기 회전 센서 및 상기 액셀 조작량 검출기와 접속되고, 상기 유압 펌프 또는 상기 유압 모터를 제어하는 제어부를 구비하는 작업 차량으로서,
    상기 제어부는,
    상기 환원제 센서로부터의 출력값이 소정 조건을 만족시키지 않고, 상기 회전 센서가 출력하는 상기 엔진의 회전수가 미리 정한 회전수 미만이고, 또한, 상기 액셀 조작량 검출기가 출력하는 상기 페달 조작량이 미리 정한 문턱값보다 큰 경우에, 상기 엔진 제한부에 의해 상기 엔진의 회전수가 제한된 상태라고 판단하여, 상기 엔진의 회전수와는 독립하여 상기 유압 펌프 또는 상기 유압 모터의 틸팅각을, 상기 작업 차량이 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 상기 틸팅각으로 변경하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 펌프는, 상기 유압 펌프의 용량을 증가 또는 감소시키는 유압 펌프용 레귤레이터를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 엔진 제한부에 의해 상기 엔진의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, 상기 유압 펌프의 용적을 증가시키는 신호를, 상기 유압 펌프용 레귤레이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 모터는, 상기 유압 모터의 용량을 증가 또는 감소시키는 유압 모터용 레귤레이터를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 엔진 제한부에 의해 상기 엔진의 회전수가 제한된 상태라고 판단하면, 상기 유압 모터의 용적을 감소시키는 신호를, 상기 유압 모터용 레귤레이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전수를 증가시키는 지령이 입력되는 입력부를 구비하고,
    상기 제어부는, 또한, 상기 입력부에 소정값 이상의 상기 지령의 입력이 되어 있다고 판단된 경우에, 상기 작업 차량이 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 상기 틸팅각으로 변경하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 엔진의 회전수가 제한된 상태인 경우에는, 상기 액셀 조작량 검출기가 출력하는 상기 페달 조작량이 제로가 되어도, 상기 유압 펌프 또는 상기 유압 모터의 틸팅각을, 상기 작업 차량이 자주하기 위해 필요한 최소의 주행 구동력에 대응시킨 상기 틸팅각으로 유지하는 것을 특징으로 하는 작업 차량.
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