KR102080616B1

KR102080616B1 - 작업 차량

Info

Publication number: KR102080616B1
Application number: KR1020187004912A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 다케다; 이사무 아오키; 가즈오 이시다
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2020-02-25
Also published as: CN107923527A; JP6569181B2; US20190010679A1; JP2017166587A; EP3431830B1; EP3431830A4; KR20180033239A; US10801183B2; CN107923527B; WO2017159389A1; EP3431830A1

Abstract

전후진 전환 동작 시, 작업 장치를 조작한 경우에 발생하는 러그 다운을 억제한다. 작업 차량은 작업 장치와, 기계 전동부를 포함하는 변속 장치를 통해 엔진의 구동력을 차륜에 전달하는 주행 구동 장치를 구비한 작업 차량이며, 걸림 결합 상태에 있을 때에 작업 차량을 전진 방향 및 후진 방향으로 주행시키는 전진용 클러치 및 후진용 클러치를 갖는 클러치 장치와, 작업 차량을 전진 방향 또는 후진 방향으로 주행시키는 지시를 행하는 전후진 지시 장치와, 전진용 클러치 및 후진용 클러치가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 검출하는 클러치 상태 검출 장치와, 클러치 장치의 걸림 결합 상태에 대응하는 작업 차량의 진행 방향과, 전후진 지시 장치에 의해 지시된 작업 차량의 진행 방향이 역의 방향인 것을 포함하는 제한 조건이 성립된 경우에, 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 낮게 제한하는 토크 제한부를 구비하고 있다.

Description

작업 차량

본 발명은 작업 차량에 관한 것이다.

엔진의 출력이 구동륜에 전달됨과 함께, 엔진의 출력이 가변 용량형의 유압 펌프를 통해 작업기에 전달되는 휠 로더 등의 작업 차량이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 작업 차량은 주행 부하가 소정의 역치 이상인 경우에, 주행 부하가 높다고 판단하여, 유압 펌프의 흡수 토크를 저하시키고, 작업 유압 부하를 작게 하는 제어 수단을 구비하고 있다.

휠 로더 등의 작업 차량에서는, 예를 들어 다음과 같이 하여 굴삭, 하역 작업을 행하고 있다.

(작업 1) 운전자는 작업기용 조작 레버를 조작하여, 버킷이 지면으로부터 약간의 높이를 이격하여 지면과 평행이 되도록 해 둔다. 또한, 운전자는 전후진 전환 레버를 전진측으로 전환해 둔다.

(작업 2) 운전자는 액셀러레이터 페달을 답입 조작하여, 휠 로더를 토사 등의 대상물을 향해 전진 주행시키고, 버킷을 대상물에 돌입하고, 조작 레버를 조작하여, 대상물을 버킷 내에 적재해 간다.

(작업 3) 운전자는 조작 레버를 조작하여 아암을 상승시키면서 버킷을 서서히 후방 경사 방향(상측 방향)으로 회동시킨다. 운전자는 굴삭 종료 높이까지 아암이 상승했을 때에, 조작 레버를 조작하여, 아암의 상승을 멈춤과 동시에 버킷을 후방 경사 방향(상측 방향)으로 회동시켜 대상물을 버킷 내의 후방측에 인입한다. 이에 의해, 안정된 화물 형상이 형성된다.

(작업 4) 운전자는 전후진 전환 레버를 후진측으로 전환한 후, 액셀러레이터 페달을 답입 조작하여, 휠 로더를 후진 주행시키고, 대상물로부터 이격된다.

(작업 5) 운전자는 전후진 전환 레버를 전진측으로 전환한 후, 액셀러레이터 페달을 답입 조작하여, 휠 로더를 전진 주행시키고, 대상물을 운반하는 트럭에 근접한다.

(작업 6) 운전자는 조작 레버를 조작하여 아암을 방토 높이까지 상승시킨 후, 조작 레버를 조작하여 버킷을 전방 경사 방향(하방향)으로 회동시켜, 대상물을 적재 트럭으로 방토한다.

일본 특허 공개 제2009-150216호 공보

작업 현장이 좁은 경우 등, 상기 (작업 6)에 기재한 아암을 상승시키는 조작을 상기 (작업 5)의 단계부터 행하는 경우가 있다. 이 경우, 상기 (작업 5)에서는 작업 차량이 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행할 때의 관성 에너지에 의한 부하가 차륜, 트랜스미션을 통해 엔진에 작용함과 함께 작업 장치(아암)를 구동시키기 위한 유압 펌프의 부하가 엔진에 작용한다. 그 결과, 엔진의 출력 토크보다도 엔진에 작용하는 부하가 커지고, 엔진의 회전 속도가 일시적으로 떨어진 러그 다운이라는 현상이 발생할 우려가 있다. 특히, 기계 전동부를 갖는 HMT나 EMT에 의해, 엔진의 구동력을 차륜에 전달하는 작업 차량에서는, 전후진 전환 시에 있어서 차륜으로부터 엔진에 작용하는 부하의 영향이, 토크 컨버터를 구비하는 작업 차량(특허문헌 1 참조)에 비해 크다.

특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 주행 부하를 계측하고 나서 유압 펌프의 흡수 토크를 저하시키는 경우, 응답성이 나쁘기 때문에, 러그 다운을 효과적으로 억제할 수 없다.

본 발명의 일 양태에 의한 작업 차량은, 엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 작업 장치와, 기계 전동부를 포함하는 변속 장치를 통해 상기 엔진의 구동력을 차륜에 전달하는 주행 구동 장치를 구비한 작업 차량이며, 걸림 결합 상태에 있을 때에 상기 작업 차량을 전진 방향으로 주행시키는 전진용 클러치 및 걸림 결합 상태에 있을 때에 상기 작업 차량을 후진 방향으로 주행시키는 후진용 클러치를 갖는 클러치 장치와, 상기 작업 차량을 전진 방향 또는 후진 방향으로 주행시키는 지시를 행하는 전후진 지시 장치와, 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 검출하는 클러치 상태 검출 장치와, 상기 클러치 장치의 걸림 결합 상태에 대응하는 상기 작업 차량의 진행 방향과, 상기 전후진 지시 장치에 의해 지시된 상기 작업 차량의 진행 방향이 역의 방향인 것을 포함하는 제한 조건이 성립된 경우에, 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 낮게 제한하는 토크 제한부를 구비하고 있다.

본 발명에 따르면, 전후진 전환 동작 시, 작업 장치를 조작한 경우에 발생하는 러그 다운을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다.
도 2는 휠 로더의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 HMT의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 휠 로더의 토크 선도이다.
도 5는 액셀러레이터 페달의 조작량과 목표 엔진 회전 속도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 토사 등을 덤프 트럭으로 적재하는 방법의 하나인 V셰이프 로딩에 대하여 도시하는 도면이다.
도 7은 휠 로더에 의한 굴삭 작업을 도시하는 도면이다.
도 8은 펌프 흡수 토크 특성 A1이 선택되어 있는 비제한 상태로부터 펌프 흡수 토크 특성 A2가 선택되는 처리의 내용을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 펌프 흡수 토크 특성 A2가 선택되어 있는 제한 상태로부터 펌프 흡수 토크 특성 A1이 선택되는 처리의 내용을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 펌프 흡수 토크 특성 A1만으로 메인 펌프(11)의 배기 용적을 제어하는 비교예에서의 진행 전환 복합 동작 시의 거동을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 실시 형태에서의 진행 전환 복합 동작 시의 거동을 설명하는 도면이다.
도 12는 변형예에 관한 출력 분할형의 HMT의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 변형예에 관한 EMT의 개략 구성을 도시하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 작업 차량의 일 실시 형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작업 차량의 일례인 휠 로더의 측면도이다. 휠 로더는 아암(리프트 아암이라고도 불림)(111), 버킷(112) 및 차륜(113)(전륜) 등을 갖는 전방부 차체(110)와, 운전실(121), 기계실(122) 및 차륜(113)(후륜) 등을 갖는 후방부 차체(120)로 구성된다.

아암(111)은 아암 실린더(117)의 구동에 의해 상하 방향으로 회동(부앙동)하고, 버킷(112)은 버킷 실린더(115)의 구동에 의해 상하 방향으로 회동(클라우드 또는 덤프)한다. 굴삭이나 하역 등의 작업을 행하는 프론트 작업 장치(작업계)(119)는 아암(111) 및 아암 실린더(117), 버킷(112) 및 버킷 실린더(115)를 포함하여 구성된다. 전방부 차체(110)와 후방부 차체(120)는 센터 핀(101)에 의해 서로 회동 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(116)의 신축에 의해 후방부 차체(120)에 대하여 전방부 차체(110)가 좌우로 굴절된다.

기계실(122)의 내부에는 엔진이 설치되고, 운전실(121)의 내부에는 액셀러레이터 페달이나 아암 조작 레버, 버킷 조작 레버, 후술하는 전후진 전환 레버(17) 등의 각종 조작 부재가 설치되어 있다.

도 2는 휠 로더의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 휠 로더는 컨트롤러(100) 및 엔진 컨트롤러(15) 등의 제어 장치를 구비하고 있다. 컨트롤러(100) 및 엔진 컨트롤러(15)는 CPU나, ROM, RAM 등의 기억 장치, 그 밖의 주변 회로 등을 갖는 연산 처리 장치를 포함하여 구성되고, 휠 로더의 각 부(유압 펌프나 밸브 장치, 엔진 등)를 제어한다.

휠 로더는 엔진(190)의 구동력을 차륜(113)에 전달하는 주행 구동 장치(주행계)(30)를 구비하고 있다. 주행 구동 장치(30)는 HMT(Hydro-Mechanical Transmission: 유압-기계식 변속 장치)(3)와, 프로펠러 샤프트(4)와, 액슬 장치(5)와, 액슬(6)을 구비하고 있다. 엔진(190)의 출력축은 HMT(3)에 연결되어 있다. 도 3은 HMT(3)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. HMT(3)는 HST(Hydro Static Transmission)(31)와, 기계 전동부(32)를 구비하고, 엔진(190)의 구동력을 HST(3)와 기계 전동부(32)로 평행하게 전달한다. 엔진(190)의 출력축의 회전은 HMT(3)에서 변속된다. 변속 후의 회전은 프로펠러 샤프트(4), 액슬 장치(5), 액슬(6)을 통해 차륜(113)에 전달되고, 휠 로더가 주행한다.

HMT(3)는 전진용 유압 클러치[이하, 전진 클러치(18)라고 기재함]와, 후진용 유압 클러치[후진 클러치(19)라고 기재함]를 갖는 클러치 장치(16)를 구비하고 있다. 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19)는 트랜스미션 제어 장치(20)(도 2 참조)를 통해 공급되는 압유의 압력(클러치압)이 증가하면 걸림 결합(접속) 동작을 행하고, 클러치압이 감소하면 해방(절단) 동작을 행한다.

엔진(190)의 출력축은 클러치 샤프트(22)에 연결되어 있다. 전진 클러치(18)가 걸림 결합 상태인 경우, 후진 클러치(19)는 해방 상태이고, 클러치 샤프트(22)는 전진 클러치(18)와 일체로 회전하고, 휠 로더를 전진 방향으로 주행시킨다. 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태인 경우, 전진 클러치(18)는 해방 상태이고, 클러치 샤프트(22)는 후진 클러치(19)와 일체로 회전하고, 휠 로더를 후진 방향으로 주행시킨다.

클러치 샤프트(22)의 회전력은 기어를 통해 입력축(23)에 전달된다. 입력축(23)에는 유성 기어 기구(140)의 선 기어(147)가 고정되어 있다. 선 기어(147)의 외주에는 복수의 플래니터리 기어(148)가 치합되어 있다. 각 플래니터리 기어(148)는 유성 캐리어(149)에 축지지되고, 유성 캐리어(149)는 출력축(150)에 고정되어 있다. 출력축(150)은 상술한 프로펠러 샤프트(4)에 접속되어 있다. 플래니터리 기어군의 외주에는 링 기어(141)가 치합되고, 링 기어(141)의 외주에 펌프 입력 기어(142)가 치합되어 있다. 펌프 입력 기어(142)는 주행용 유압 펌프[이하, HST 펌프(40)라고 기재함]의 회전축에 고정되어 있다. HST 펌프(40)에는 주행용 유압 모터[이하, HST 모터(50)라고 기재함]가 폐회로 접속되어 있다. HST 모터(50)의 회전축에는 모터 출력 기어(154)가 고정되어 있고, 모터 출력 기어(154)가 출력축(150)의 기어(143)에 치합되어 있다.

HST 펌프(40)는 틸팅각에 따라 배기 용적이 변경되는 경사판식 혹은 경사축식의 가변 용량형의 유압 펌프이다. 배기 용적은 레귤레이터(41)에 의해 제어된다. 도시하지 않지만, 레귤레이터(41)는 틸팅 실린더와, 컨트롤러(100)로부터의 전후진 전환 신호에 따라 전환되는 전후진 전환 밸브를 갖는다. 틸팅 실린더에는 전후진 전환 밸브를 통해 제어 압력이 공급되고, 제어 압력에 따라 배기 용적이 제어됨과 함께, 전후진 전환 밸브의 전환에 따라 틸팅 실린더의 동작 방향이 제어되고, HST 펌프(40)의 틸팅 방향이 제어된다.

HST 모터(50)는 틸팅각에 따라 배기 용적이 변경되는 경사판식 혹은 경사축식의 가변 용량형의 유압 모터이다. 컨트롤러(100)로부터 도시하지 않은 모터용 레귤레이터(51)에 제어 신호가 출력됨으로써, HST 모터(50)의 배기 용적(모터 용량)이 제어된다. 컨트롤러(100)는 엔진 스톨이 발생하는 것을 방지하기 위해, 엔진(190)의 요구 회전 속도(이하, 요구 엔진 회전 속도 Nr이라고 기재함)에 대하여, 엔진(190)의 실회전 속도(이하, 실엔진 회전 속도 Na라고 기재함)가 낮고, 그 차가 큰 경우, 그 차가 작은 경우에 비해 배기 용적을 작게 제어한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 입력 분할형의 HMT(3)를 채용하고 있다. 입력 분할형의 HMT(3)에서는 유성 기어 기구(140)에 연결한 HST 펌프(40)와 유압 회로에 의해 접속된 HST 모터(50)를, 변속 장치의 출력축(150)과 회전비 일정으로 연결하는 구성으로 되어 있다. 엔진(190)의 출력 토크는 유성 기어 기구(140)를 경유하여, HST(31)와 기계 전동부(32)에 평행하게 전달되고, 차륜(113)이 구동된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 휠 로더는 작업 장치 구동용 메인 펌프(11), 컨트롤 밸브(21) 및 유압 실린더(22a)를 구비하고 있다. 유압 실린더(22a)는 아암(111)을 구동시키는 아암 실린더(117) 및 버킷(112)을 구동시키는 버킷 실린더(115)를 포함한다. 메인 펌프(11)는 엔진(190)에 의해 구동되어, 작동유 탱크(199) 내의 작동유를 흡입하고, 압유로서 토출한다.

메인 펌프(11)는 배기 용적이 변경되는 경사판식 혹은 경사축식의 가변 용량형의 유압 펌프이다. 메인 펌프(11)의 토출 유량은 배기 용적과 메인 펌프(11)의 회전 속도에 따라 결정된다. 메인 펌프(11)의 배기 용적은 용량 제어 액추에이터(13a)와 전자기 밸브(13b)를 포함하는 레귤레이터(13)에 의해 제어된다. 전자기 밸브(13b)는 컨트롤러(100)로부터의 제어 신호(여자 전류)에 의해 동작하고, 컨트롤러(100)로부터의 제어 신호에 따른 파일럿 2차압(명령 압력)을 생성하고, 용량 제어 액추에이터(13a)에 출력한다. 컨트롤러(100)로부터의 여자 전류가 커질수록, 명령 압력은 높아지고, 배기 용적이 작아진다(즉, 최대 흡수 토크가 작아짐). 레귤레이터(13)는 메인 펌프(11)의 흡수 토크(입력 토크)가, 컨트롤러(100)에 의해 설정된 최대 펌프 흡수 토크를 초과하지 않도록 배기 용적을 조절한다. 후술하는 바와 같이, 최대 펌프 흡수 토크의 설정값은 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태, 차속 및 실엔진 회전 속도와 요구 엔진 회전 속도의 차에 따라 변경된다.

메인 펌프(11)로부터 토출된 압유는 컨트롤 밸브(21)를 통해 유압 실린더(22a)에 공급되고, 유압 실린더(22a)에 의해 아암(111)이나 버킷(112)이 구동된다. 컨트롤 밸브(21)는 조작 레버(31a)의 파일럿 밸브(31v)로부터 출력되는 파일럿압에 의해 조작되어, 메인 펌프(11)로부터 유압 실린더(22a)로의 압유의 흐름을 제어한다. 조작 레버(31a)는 아암(111)의 상승/하강 명령을 출력하는 아암 조작 레버와, 버킷(112)의 클라우드/덤프 명령을 출력하는 버킷 조작 레버를 포함한다.

파일럿 펌프(12)는 엔진(190)에 의해 구동되어, 작동유 탱크(199) 내의 작동유를 흡입하고, 압유를 토출하는 고정 용량형의 유압 펌프이다. 파일럿 펌프(12)는 조작 레버(31a)의 파일럿 밸브(31v)에 압유를 공급한다. 파일럿 밸브(31v)는 파일럿 펌프(12)로부터 토출되는 압유를 감압하고, 조작 레버(31a)의 조작량에 따른 파일럿압을 컨트롤 밸브(21)에 출력한다.

컨트롤러(100)에는 차량의 전진 방향 또는 후진 방향으로 주행시키는 지시, 즉 휠 로더의 진행 방향을 지시하는 전후진 전환 레버(17)가 접속되어 있다. 전후진 전환 레버(17)의 조작 위치[전진(F)/중립(N)/후진(R)]를 나타내는 지시 신호(즉, 전진 신호/중립 신호/후진 신호)는 컨트롤러(100)에 의해 검출된다. 컨트롤러(100)는 전후진 전환 레버(17)가 전진(F) 위치로 전환되면, HMT(3)의 전진 클러치(18)를 걸림 결합 상태로 하기 위한 제어 신호를 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력한다. 컨트롤러(100)는 전후진 전환 레버(17)가 후진(R) 위치로 전환되면, HMT(3)의 후진 클러치(19)를 걸림 결합 상태로 하기 위한 제어 신호를 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력한다.

트랜스미션 제어 장치(20)에서는 전진 클러치(18) 또는 후진 클러치(19)를 걸림 결합 상태로 하기 위한 제어 신호를 수신하면, 트랜스미션 제어 장치(20)에 설치되어 있는 클러치 제어 밸브(도시하지 않음)가 동작하여, 전진 클러치(18) 또는 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태가 되고, 작업 차량의 진행 방향이 전진측 또는 후진측으로 전환된다. 컨트롤러(100)는 전후진 전환 레버(17)가 중립(N) 위치로 전환되면, 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19)를 해방 상태로 하기 위한 제어 신호를 트랜스미션 제어 장치(20)에 출력한다. 이에 의해, 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19)는 해방 상태가 되고, HMT(3)는 중립 상태가 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(100)에는 클러치 센서(131) 및 차속 센서(132)가 접속되어 있다. 클러치 센서(131)는 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 검출하고, 걸림 결합 상태라면 온 신호, 해방 상태라면 오프 신호를 컨트롤러(100)에 출력한다. 차속 센서(132)는 차속에 상당하는 물리량인 프로펠러 샤프트(4)의 회전 속도를 검출하고, 검출 신호를 컨트롤러(100)에 출력한다.

도 4는 휠 로더의 토크 선도이고, 엔진 출력 토크 특성 E, 펌프 흡수 토크 특성 A1, A2를 도시하고 있다. 컨트롤러(100)의 기억 장치에는 엔진 출력 토크 특성 E와, 복수의 펌프 흡수 토크 특성 A1, A2(이하, 특성 A, B라고 약기하는 경우가 있음)가 룩업 테이블 형식으로 기억되어 있다. 후술하는 바와 같이, 특성 A1은 제한 조건이 성립되어 있지 않을 때에 사용되고, 특성 A2는 제한 조건이 성립되어 있을 때에 사용된다.

엔진 출력 토크 특성 E는 실엔진 회전 속도 Na와 최대 엔진 출력 토크의 관계를 나타내고 있다. 또한, 최대 엔진 출력 토크란, 각 회전 속도에 있어서, 엔진(190)이 출력 가능한 최대의 토크를 의미한다. 엔진 출력 토크 특성(최대 토크 선)으로 규정되는 영역이, 엔진(190)이 낼 수 있는 성능을 나타내고 있다. 휠 로더에 탑재되는 엔진은 정격점(정격 최고 토크) Pe를 초과하는 회전 속도 영역에서는 급격하게 토크가 저감하는 드룹 특성을 갖고 있다. 도면 중, 드룹선은 정격점 Pe와 펌프 무부하 상태에 있어서의 엔진 최고 회전 속도를 연결하는 직선에 의해 정의된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 엔진 출력 토크 특성 E에서는 실엔진 회전 속도 Na가 로우 아이들 회전 속도(최저 회전 속도) Ns 이상 Nv 이하의 범위에 있어서 실엔진 회전 속도 Na의 상승에 따라 토크가 증가하고, 실엔진 회전 속도 Na가 Nv일 때에, 엔진 출력 토크 특성 E에 있어서의 토크의 최댓값 Temax가 된다(최대 토크점 Tm). 또한, 로우 아이들 회전 속도란, 액셀러레이터 페달(134)의 비조작 시의 엔진 회전 속도이다. 엔진 출력 토크 특성 E에서는 실엔진 회전 속도 Na가 Nv보다도 커지면, 실엔진 회전 속도 Na의 상승에 따라 토크가 감소하고, 정격점 Pe에 도달하면, 정격 출력이 얻어진다. 실엔진 회전 속도 Na가 정격점 Pe에 있어서의 정격 회전 속도를 초과하여 상승하면, 급격하게 토크가 감소한다.

펌프 흡수 토크 특성 A1, A2는 각각 실엔진 회전 속도 Na와 최대 펌프 흡수 토크(최대 펌프 입력 토크)의 관계를 나타내고 있다. 펌프 흡수 토크 특성 A1에서는, 실엔진 회전 속도 Na가 Nd1 이하에서는 실엔진 회전 속도 Na에 관계없이 특성 A1에 있어서의 토크의 최솟값 Tpmin이 된다. 실엔진 회전 속도 Na가 Nu1 이상에서는 실엔진 회전 속도 Na에 관계없이 특성 A1에 있어서의 토크의 최댓값 Tpmax가 된다. 특성 A1에서는 실엔진 회전 속도 Na가 Nd1 내지 Nu1의 범위에서는 실엔진 회전 속도 Na의 상승에 따라 토크가 증가한다. 즉, 도시한 바와 같이, 특성 A1에서 설정되는 최대 펌프 흡수 토크는 저속도 영역에서 최솟값 Tpmin으로부터 최댓값 Tpmax에 걸쳐서 실엔진 회전 속도 Na의 상승에 따라 증가하고, 중속도 영역 및 고속도 영역에서 최댓값 Tpmax가 된다. 이에 비해, 특성 A2에서 설정되는 최대 펌프 흡수 토크는 실엔진 회전 속도 Na에 관계없이, 최솟값 Tpmin이 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(100)는 목표 속도 설정부(100a)와, 요구 속도 결정부(100b)와, 제한 조건 판정부(100c)와, 해제 조건 판정부(100d)와, 토크 특성 설정부(100e)와, 클러치 전환 조건 판정부(100f)와, 클러치 제어부(100g)와, 클러치 상태 판정부(100h)를 기능적으로 구비하고 있다.

컨트롤러(100)에는 조작량 센서(134a)가 접속되어 있다. 조작량 센서(134a)는 액셀러레이터 페달(134)의 답입 조작량(조작각)을 검출하고, 검출 신호를 컨트롤러(100)에 출력한다. 목표 속도 설정부(100a)는 조작량 센서(134a)에서 검출한 액셀러레이터 페달(134)의 조작량에 따라 엔진(190)의 목표 회전 속도(이하, 목표 엔진 회전 속도 Nt라고 기재함)를 설정한다.

도 5는 액셀러레이터 페달(134)의 조작량 L과 목표 엔진 회전 속도 Nt의 관계를 도시하는 도면이다. 컨트롤러(100)의 기억 장치에는 도 5에 도시하는 목표 엔진 회전 속도 특성 Tn의 테이블이 기억되어 있고, 목표 속도 설정부(100a)는 목표 엔진 회전 속도 특성 Tn의 테이블을 참조하고, 조작량 센서(134a)에서 검출된 조작량 L에 기초하여 목표 엔진 회전 속도 Nt를 설정한다. 액셀러레이터 페달(134)의 비조작 시(0％)의 목표 엔진 회전 속도 Nt는 로우 아이들 회전 속도 Ns로 설정된다. 액셀러레이터 페달(134)의 조작량 L의 증가에 수반하여 목표 엔진 회전 속도 Nt는 증가한다. 페달 최대 답입 시(100％)의 목표 엔진 회전 속도 Nt는 정격점에 있어서의 정격 회전 속도 Nmax가 된다.

도 2에 도시하는 요구 속도 결정부(100b)는 연료의 소비를 억제하는 것 등을 목적으로 하여, 휠 로더의 운전 상태에 따라, 목표 속도 설정부(100a)에서 설정된 목표 엔진 회전 속도 Nt를 보정하고, 보정 후의 목표 엔진 회전 속도 Nt를 요구 엔진 회전 속도 Nr로 하여 결정한다. 또한, 보정량을 0으로 하고, 목표 엔진 회전 속도 Nt를 그대로 요구 엔진 회전 속도 Nr로 하여 결정하는 경우도 있다.

컨트롤러(100)는 요구 엔진 회전 속도 Nr에 대응한 제어 신호를 엔진 컨트롤러(15)에 출력한다. 엔진 컨트롤러(15)에는 회전 속도 센서(136)가 접속되어 있다. 회전 속도 센서(136)는 실엔진 회전 속도 Na를 검출하고, 검출 신호를 엔진 컨트롤러(15)에 출력한다. 또한, 엔진 컨트롤러(15)는 실엔진 회전 속도 Na의 정보를 컨트롤러(100)에 출력한다. 엔진 컨트롤러(15)는 엔진 출력 토크 특성 E(도 4 참조)를 참조하여, 컨트롤러(100)로부터의 요구 엔진 회전 속도 Nr과, 회전 속도 센서(136)에서 검출된 실엔진 회전 속도 Na를 비교하여, 실엔진 회전 속도 Na가 요구 엔진 회전 속도 Nr이 되도록 연료 분사 장치(190a)를 제어한다.

클러치 상태 판정부(100h)는 클러치 센서(131)(도 3 참조)로부터의 검출 신호에 기초하여, 전진 클러치(18)가 걸림 결합 상태에 있는지 여부 및 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 판정한다.

제한 조건 판정부(100c)는 다음의 (조건 1a) 및 (조건 1b)의 어느 것이 만족되고, 또한 (조건 2)가 만족된 경우에, 제한 조건이 성립되어 있다고 판정한다.

(조건 1a) 전진 클러치(18)가 걸림 결합 상태이고, 또한 전후진 전환 레버(17)가 후진(R) 위치로 전환되어 있는 것

(조건 1b) 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태이고, 또한 전후진 전환 레버(17)가 전진(F) 위치로 전환되어 있는 것

(조건 2) 휠 로더의 차속 V가 토크 제한용 역치 Vt 이하인 것

또한, 토크 제한용 역치 Vt는 전진 클러치(18)와 후진 클러치(19)의 전환 동작이 행해지기 직전의 차속에 상당하고, 후술하는 클러치 전환용 역치 Vc에 비해 높다(Vt>Vc). 토크 제한용 역치 Vt는 미리 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다.

(조건 1a) 및 (조건 1b)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 역의 방향인 것을 판정하는 조건이다.

해제 조건 판정부(100d)는 다음의 (조건 3a) 및 (조건 3b)의 어느 것이 만족되고, 또한 (조건 4)가 만족된 경우, 해제 조건이 성립되어 있다고 판정한다.

(조건 3a) 전진 클러치(18)가 걸림 결합 상태이고, 또한 전후진 전환 레버(17)가 전진(F) 위치로 전환되어 있는 것

(조건 3b) 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태이고, 또한 전후진 전환 레버(17)가 후진(R) 위치로 전환되어 있는 것

(조건 4) 요구 엔진 회전 속도 Nr로부터 실엔진 회전 속도 Na를 뺐을 때의 값(속도차)이 역치 ΔN0보다도 작은 것(Nr-Na<ΔN0)

또한, 역치 ΔN0은 양의 값이고, 러그 다운이 충분히 해소되어 있는 것을 판정하기 위해 설정된다. 역치 ΔN0은 미리 실기 시험 등에 의해 정해지고, 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다.

(조건 3a) 및 (조건 3b)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 동일한 방향(순방향)인 것을 판정하는 조건이다.

토크 특성 설정부(100e)는 제한 조건 판정부(100c) 및 해제 조건 판정부(100d)의 판정 결과에 기초하여, 펌프 흡수 토크 특성을 선택한다. 컨트롤러(100)는 초기 설정에 있어서, 펌프 흡수 토크 특성 A1을 설정한다. 펌프 흡수 토크 특성 A1이 설정되어 있는 상태(비제한 상태라고도 칭함)에 있어서, 제한 조건 판정부(100c)에 의해 제한 조건이 성립되어 있다고 판정되면, 토크 특성 설정부(100e)는 펌프 흡수 토크 특성 A2를 설정하고, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한한다.

펌프 흡수 토크 특성 A2가 설정되어 있는 상태(제한 상태라고도 칭함)에 있어서, 해제 조건 판정부(100d)에 의해 해제 조건이 성립되어 있다고 판정되면, 컨트롤러(100)에 내장되어 있는 타이머에 의해, 해제 조건의 성립이 유지되어 있는 시간(이하, 계속 시간 t라고 기재함)의 계측을 개시한다. 토크 특성 설정부(100e)는 해제 조건의 계속 시간 t가 역치 t0 이상이 되면, 펌프 흡수 토크 특성 A1을 설정하고, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제한다.

또한, 역치 t0은 러그 다운이 해소한 후, 주행계를 우선하여 가속성을 향상시키기 위한 시간이고, 미리 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다. 역치 t0은 실기 시험 등에 의해 적정한 값이 정해진다. 역치 t0은, 예를 들어 0.1초 이상 1.0초 이하의 범위에서 정해진다.

컨트롤러(100)는 선택된 특성 테이블(A1, A2)을 참조하여, 회전 속도 센서(136)에서 검출된 실엔진 회전 속도 Na에 기초하여 최대 펌프 흡수 토크를 연산한다. 컨트롤러(100)는 토출압 센서(도시하지 않음)에서 검출된 메인 펌프(11)의 토출압(부하압)과 회전 속도 센서(136)에서 검출된 실엔진 회전 속도 Na에 기초하여, 이 최대 펌프 흡수 토크를 초과하지 않도록, 레귤레이터(13)를 통해 메인 펌프(11)의 배기 용적, 즉 틸팅각을 제어한다.

클러치 전환 조건 판정부(100f)는 상술한 (조건 1a) 및 (조건 1b)의 어느 것이 만족되고, 또한 다음의 (조건 5)가 만족된 경우에, 클러치 전환 조건이 성립되어 있다고 판정한다.

(조건 5) 휠 로더의 차속 V가 클러치 전환용 역치 Vc 이하인 것

또한, 클러치 전환용 역치 Vc는 액셀러레이터 페달(134)을 복귀 조작한 후, 엔진 브레이크에 의해, 실엔진 회전 속도 Na와 요구 엔진 회전 속도 Nr의 차가 거의 0이 되었을 때의 차속에 상당한다. 클러치 전환용 역치 Vc는 미리 실기 시험 등에 의해 정해지고, 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다.

클러치 제어부(100g)는 클러치 전환 조건 판정부(100f)에 의해 클러치 전환 조건이 성립되어 있다고 판정되면, 클러치의 전환 제어를 실행한다. (조건 1a) 및 (조건 5)이 만족된 경우, 클러치 제어부(100g)는 트랜스미션 제어 장치(20)에 제어 신호를 출력하고, 전진 클러치(18)를 해방 상태로 하고, 후진 클러치(19)를 걸림 결합 상태로 한다. (조건 1b) 및 (조건 5)가 만족된 경우, 클러치 제어부(100g)는 트랜스미션 제어 장치(20)에 제어 신호를 출력하고, 후진 클러치(19)를 해방 상태로 하고, 전진 클러치(18)를 걸림 결합 상태로 한다.

도 6은 토사 등을 덤프 트럭으로 적재하는 방법의 하나인 V셰이프 로딩에 대하여 도시하는 도면이다. 도 7은 휠 로더에 의한 굴삭 작업을 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, V셰이프 로딩에서는 화살표 a로 나타낸 바와 같이, 휠 로더를 토사 등의 지산(130)을 향해 전진시킨다.

도 7에 도시한 바와 같이, 지산(130)에 버킷(112)을 돌입하고, 버킷(112)을 조작하고 나서 아암(111)을 올림 조작하거나, 혹은 버킷(112)과 아암(111)을 동시에 조작하면서 마지막으로 아암(111)만을 올림 조작하여 굴삭 작업을 행한다.

굴삭 작업이 종료되면, 도 6의 화살표 b로 나타낸 바와 같이, 휠 로더를 일단 후퇴시킨다. 화살표 c로 나타낸 바와 같이, 덤프 트럭을 향해 휠 로더를 전진시켜, 덤프 트럭의 앞에서 정지하고, 물려 들어간 토사 등을 덤프 트럭에 적재하고, 화살표 d로 나타낸 바와 같이, 휠 로더를 원래의 위치로 후퇴시킨다. 이상이, V셰이프 로딩에 의한 굴삭, 적재 작업의 기본적인 동작이다.

상기한 굴삭, 적재 작업 중, 예를 들어 도 6의 화살표 b로 나타낸 바와 같이, 후진 중의 휠 로더를 화살표 c로 나타낸 바와 같이 전진시킬 때, 운전자는 액셀러레이터 페달(134)을 복귀 조작하고, 전후진 전환 레버(17)를 후진으로부터 전진으로 전환 조작한다. 이로 인해, 후진으로부터 전진으로의 이행 시에는, 후방으로의 차체의 관성 에너지가, 기계 전동부(32)를 통해 엔진(190)에 부하로서 작용한다. 또한, 운전자는 덤프 트럭에서의 적재 작업을 고려하여, 후진으로부터 전진으로의 이행 시에 아암 조작 레버를 올림측으로 조작하여 아암(111)을 상승시킨다. 이로 인해, 아암(111)을 구동시키기 위한 메인 펌프(11)의 부하가 엔진(190)에 작용한다. 이와 같이, 후진으로부터 전진으로 진행 방향을 전환함과 함께 프론트 작업 장치(119)를 구동하는 동작(이하, 진행 전환 복합 동작이라고 기재함)이 행해지면, 주행계 및 작업계를 구동시키기 위해 필요한 엔진 출력 토크가 부족해 러그 다운이 발생한다. 진행 전환 복합 동작이 행해지면, 프론트 작업 장치(119)를 구동시키지 않고, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행하는 경우에 비해 실엔진 회전 속도 Na의 저하가 크다.

본 실시 형태에서는 진행 전환 복합 동작 시에, 펌프 흡수 토크 특성 A1 대신에 펌프 흡수 토크 특성 A2가 설정되므로[즉, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크가 낮게 제한되므로], 엔진(190)에 작용하는 메인 펌프(11)의 부하를 억제할 수 있다. 그 결과, 실엔진 회전 속도 Na의 저하가 억제된다.

이하, 펌프 흡수 토크 특성의 선택 제어를, 도 8 및 도 9의 흐름도를 사용하여 설명한다. 도 8 및 도 9는 컨트롤러(100)에 의한 펌프 흡수 토크 특성의 선택 제어 처리의 동작을 도시한 흐름도이다. 도 8은 특성 A1이 선택되어 있는 비제한 상태로부터 특성 A2가 선택되는 처리의 내용을 도시하고, 도 9는 특성 A2가 선택되어 있는 제한 상태로부터 특성 A1이 선택되는 처리의 내용을 도시하고 있다. 또한, 도 8에서는 클러치의 전환 처리에 대해서도 도시하고 있다.

이그니션 스위치(도시하지 않음)가 온이 되면, 도시하지 않은 초기 설정을 행한 후, 도 8에 도시하는 처리를 행하는 프로그램이 기동되고, 소정의 제어 주기로, 컨트롤러(100)에 의해 반복해서 실행된다. 또한, 초기 설정에서는 펌프 흡수 토크 특성으로서 특성 A1이 선택되고, 컨트롤러(100)에 내장되는 타이머가 리셋된다(t＝0). 또한, 후술하는 도 9의 흐름도에 도시하는 선택 처리에 의해 특성 A1이 선택되면, 도 8에 도시하는 처리를 행하는 프로그램이 기동되고, 소정의 제어 주기로, 컨트롤러(100)에 의해 반복해서 실행된다. 또한, 도시하지 않지만, 컨트롤러(100)는 소정의 제어 주기마다 차속 센서(132)나 클러치 센서(131), 조작량 센서(134a), 회전 속도 센서(136), 전후진 전환 레버(17) 등의 각종 센서로부터의 검출 신호나 각종 조작 부재로부터의 조작 신호가 입력된다.

스텝 S110에 있어서, 컨트롤러(100)는 클러치 센서(131)에서 검출된 걸림 결합 상태의 클러치 정보와, 전후진 전환 레버(17)에 의한 지시 방향의 정보를 비교하여, (조건 1a) 또는 (조건 1b)가 성립되어 있는지 여부를 판정한다. 즉, 컨트롤러(100)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 역의 방향인지 여부를 판정한다. 컨트롤러(100)는 스텝 S110의 처리를 긍정 판정될 때까지 반복해서 실행하고, 긍정 판정되면 스텝 S120으로 진행한다.

스텝 S120에 있어서, 컨트롤러(100)는 차속 센서(132)에서 검출된 차속 V가 토크 제한용 역치 Vt 이하인지 여부를 판정한다. 즉, 컨트롤러(100)는 (조건 2)가 성립되어 있는지 여부를 판정한다. 스텝 S120에서 긍정 판정되면 스텝 S130으로 진행하고, 스텝 S120에서 부정 판정되면 스텝 S110으로 복귀된다.

스텝 S130에 있어서, 컨트롤러(100)는 기억 장치로부터 펌프 흡수 토크 특성 A2의 테이블(도 4 참조)을 선택하고, 스텝 S140으로 진행한다. 스텝 S140에 있어서, 컨트롤러(100)는 차속 센서(132)에서 검출된 차속 V가 클러치 전환용 역치 Vc 이하인지 여부를 판정한다. 즉, 컨트롤러(100)는 (조건 5)가 성립되어 있는지 여부를 판정한다. 스텝 S140에서 긍정 판정되면 스텝 S150으로 진행하고, 스텝 S140에서 부정 판정되면 스텝 S110으로 복귀된다.

스텝 S150에 있어서, 컨트롤러(100)는 전후진 전환 레버(17)의 조작 위치에 대응하는 유압 클러치[전진 클러치(18) 또는 후진 클러치(19)]를 접속하고, 다른 쪽의 유압 클러치[후진 클러치(19) 또는 전진 클러치(18)]를 해방하고, 도 8에 도시하는 특성 선택 처리를 종료한다. 또한, 유압 클러치는 완전히 밀착시킨 걸림 결합 상태로 하기 위한 압박력을 100％로 했을 때, 30％ 정도의 압박력으로 유압 클러치를 접속시키고, 그 후, 점차 압박력을 증가시킨다.

도 8의 흐름도에 도시하는 선택 처리에 의해 특성 A2가 선택되면, 도 9에 도시하는 처리를 행하는 프로그램이 기동되고, 소정의 제어 주기로, 컨트롤러(100)에 의해 반복해서 실행된다.

스텝 S210에 있어서, 컨트롤러(100)는 클러치 센서(131)에서 검출된 걸림 결합 상태의 클러치의 정보와, 전후진 전환 레버(17)에 의한 지시 방향의 정보를 비교하여, (조건 3a) 또는 (조건 3b)가 성립되어 있는지 여부를 판정한다. 즉, 컨트롤러(100)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 동일한 방향인지 여부를 판정한다. 스텝 S210에서 긍정 판정되면 스텝 S220으로 진행하고, 스텝 S210에서 부정 판정되면 스텝 S235로 진행한다.

스텝 S220에 있어서, 컨트롤러(100)는 (조건 4)가 성립되어 있는지 여부, 즉 요구 엔진 회전 속도 Nr로부터 실엔진 회전 속도 Na를 뺐을 때의 값(속도차)이 역치 ΔN0 미만인지 여부를 판정한다. 스텝 S220에서 긍정 판정되면 스텝 S230으로 진행하고, 스텝 S220에서 부정 판정되면 스텝 S235로 진행한다.

스텝 S235에 있어서, 컨트롤러(100)는 내장하는 타이머를 리셋, 즉 계속 시간 t를 0으로 설정하고, 스텝 S210으로 복귀된다.

스텝 S230에 있어서, 컨트롤러(100)는 내장하는 타이머를 카운트, 즉 계속 시간 t에 제어 주기에 상당하는 시간 Δt를 가산하고(t＝t＋Δt), 스텝 S240으로 진행한다. 스텝 S240에 있어서, 컨트롤러(100)는 타이머 카운트값인 계속 시간 t가 역치 t0 이상인지 여부를 판정한다. 스텝 S240에서 긍정 판정되면 스텝 S250으로 진행하고, 스텝 S240에서 부정 판정되면 스텝 S210으로 복귀된다.

스텝 S250에 있어서, 컨트롤러(100)는 기억 장치로부터 펌프 흡수 토크 특성 A1의 테이블(도 4 참조)을 선택하고, 도 9에 도시하는 특성 선택 처리를 종료한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 진행 방향이 역의 방향인 경우에, 차속 V가 토크 제한용 역치 Vt까지 저하되었을 때에, 최대 펌프 흡수 토크를 낮게 제한한다. 이에 의해, 진행 전환 복합 동작을 행하였을 때에 있어서의 실엔진 회전 속도 Na의 저하를 억제할 수 있다. 이하, 비교예와 비교하여, 본 실시 형태의 작용 효과에 대하여 설명한다.

도 10은 펌프 흡수 토크 특성 A1만으로 메인 펌프(11)의 배기 용적을 제어하는 비교예에서의 진행 전환 복합 동작 시의 거동을 설명하는 도면이다. 비교예에 관한 휠 로더에 진행 전환 복합 동작을 행하게 한 경우에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 후진 중의 휠 로더를 전진시킬 때, 운전자는 액셀러레이터 페달(134)을 복귀 조작하고, 전후진 전환 레버(17)를 후진으로부터 전진으로 전환 조작한다. 복귀 조작 후, 액셀러레이터 페달(134)은 소정의 조작량으로 유지되고, 요구 엔진 회전 속도 Nr이 일정하게 유지된다. 도 10에 도시한 바와 같이, 액셀러레이터 페달(134)을 복귀 조작한 직후는, 요구 엔진 회전 속도 Nr에 비해, 실엔진 회전 속도 Na가 높으므로, 엔진 브레이크가 작용한다. 또한, 이 엔진 브레이크가 작용하고 있는 엔진 브레이크 페이즈에서는, 전후진 전환 레버(17)는 이미 전진(F) 위치로 전환되어 있지만, 후진 클러치(19)가 접속되어 있는 상태이다.

엔진 브레이크에 의해 휠 로더가 감속하고, 클러치 전환용 역치 Vc까지 차속이 저하되면, 후진 클러치(19)가 해방되고, 전진 클러치(18)가 접속된다.

전진 클러치(18)가 접속되면, 엔진(190)은 차체의 주행 방향과는 역의 힘(주행 구동력)을 발생시켜, 차체를 적극적으로 제동시킨다. 이 적극적인 제동력을 발생시키는 페이즈에서는 실엔진 회전 속도 Na가 요구 엔진 회전 속도 Nr보다도 저하되게 된다.

적극적인 제동력 발생 페이즈에 있어서, 운전자가 아암 조작 레버를 올림측으로 조작하면, 아암(111)이 상승을 개시한다. 휠 로더가 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행할 때, 주행계 및 작업계가 복합적으로 구동되기 때문에, 필요한 엔진 출력 토크가 부족해 러그 다운이 발생하고, 실엔진 회전 속도 Na가 크게 저하되어 있다. 실엔진 회전 속도 Na가 요구 엔진 회전 속도 Nr에 비해 크게 저하되면, 컨트롤러(100)는 엔진 스톨을 방지하기 위해 HST 모터(50)의 배기 용적을 작게 하기 때문에, 주행 구동력이 일시적으로 떨어진 「빠짐」이 발생하고, 그 결과, 차속 V의 상승률이 일시적으로 저하된다. 이 결과, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행한 후의 가속이 진행되지 않는 등의 위화감을 운전자에게 부여해 버릴 우려가 있다.

도 11은 본 실시 형태에서의 진행 전환 복합 동작 시의 거동을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태에서는 엔진 브레이크 페이즈에 있어서, 엔진 브레이크에 의해 휠 로더가 감속하고, 토크 제한용 역치 Vt까지 차속 V가 저하되면, 제한 조건이 성립되고, 펌프 흡수 토크 특성 A2가 설정된다(S110에서 예, S120에서 예, S130). 그 후, 클러치 전환용 역치 Vc까지 차속 V가 저하되면, 클러치 전환 조건이 성립되어, 후진 클러치(19)가 해방되고, 전진 클러치(18)가 접속된다(S110에서 예, S140에서 예, S150).

본 실시 형태에서는 적극적인 제동력 발생 페이즈에 있어서, 펌프 흡수 토크 특성 A2가 설정되어 있기 때문에, 작업계의 동작에 제한이 가해지고, 엔진(190)의 구동력은 주행계에 우선하여 분배된다. 이로 인해, 비교예에 비해, 실엔진 회전 속도 Na의 저하량을 억제할 수 있다. 이 결과, 주행 구동력의 일시적인 저조나, 차속 V의 상승률이 일시적으로 저하되는 것을 억제 내지 방지할 수 있다. 이 결과, 운전자에 대한 가속이 진행되지 않는 등의 위화감을 저감할 수 있다.

또한, 아암(111)의 올림 조작은 전후진 전환 레버(17)를 후진으로부터 전진으로 전환하기 전의 단계에서 행해지는 경우도 있다. 이 경우도 실엔진 회전 속도의 저하량을 억제할 수 있고, 가속이 진행되지 않는 등의 위화감을 저감할 수 있다.

상술한 실시 형태에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다.

(1) 휠 로더는 엔진(190)에 의해 구동되는 가변 용량형의 메인 펌프(11)와, 메인 펌프(11)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 프론트 작업 장치(119)와, 기계 전동부(32)를 포함하는 HMT(3)를 통해 엔진(190)의 구동력을 차륜(113)에 전달하는 주행 구동 장치(30)를 구비하고 있다. 휠 로더는 걸림 결합 상태에 있을 때에 휠 로더를 전진 방향으로 주행시키는 전진 클러치(18) 및 걸림 결합 상태에 있을 때에 휠 로더를 후진 방향으로 주행시키는 후진 클러치(19)를 갖는 클러치 장치(16)와, 휠 로더를 전진 방향 또는 후진 방향으로 주행시키는 지시를 행하는 전후진 전환 레버(17)와, 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 검출하는 클러치 센서(131)를 구비하고 있다. 컨트롤러(100)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 역의 방향인 것을 포함하는 제한 조건이 성립된 경우에, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한한다.

이에 의해, 후진으로부터 전진 주행으로 이행할 때에 있어서, 프론트 작업 장치(119)를 조작한 경우에 발생하는 러그 다운을 억제할 수 있다. 이 결과, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행한 후의 운전자에 대한 가속이 진행되지 않는 등의 위화감을 저감할 수 있다.

(2) 컨트롤러(100)는 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19) 중 한쪽이 걸림 결합 상태일 때에, 전후진 전환 레버(17)에 의해 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19) 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 하는 지시 신호를 검출하면, 차속 센서(132)에서 검출된 차속 V가 클러치 전환용 역치 Vc 이하일 때에 트랜스미션 제어 장치(20)에 제어 신호(클러치 전환 신호)를 출력한다. 트랜스미션 제어 장치(20)는 컨트롤러(100)로부터의 제어 신호(클러치 전환 신호)에 기초하여, 전진 클러치(18) 및 후진 클러치(19) 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 하는 클러치의 전환 제어를 실행한다.

본 실시 형태에서는 상술한 제한 조건에, 차속 V가 클러치 전환용 역치 Vc보다도 높은 속도이며 클러치 전환용 역치 Vc보다도 높게 설정된 토크 제한용 역치 Vt 이하의 속도인 것이 포함된다. 이에 의해, 차속 V에 기초하여, 클러치의 전환 제어의 앞의 단계에서, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한할 수 있다. 적절한 타이밍에서 펌프 토크의 제한 제어를 실행할 수 있고, 주행 구동력에 대하여, 메인 펌프(11)의 부하의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 클러치의 전환 제어의 직전에 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한함으로써, 클러치의 전환 제어의 직전까지는 프론트 작업 장치를 비제한 상태로 동작시킬 수 있고, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

(3) 컨트롤러(100)는 요구 엔진 회전 속도 Nr을 결정하고, 엔진 컨트롤러(15)에 출력한다. 엔진 컨트롤러(15)는 회전 속도 센서(136)에서 검출된 실엔진 회전 속도 Na가 요구 엔진 회전 속도 Nr이 되도록 엔진(190)의 연료 분사 장치(190a)를 제어한다. 컨트롤러(100)는 클러치 장치(16)의 걸림 결합 상태에 대응하는 휠 로더의 진행 방향과, 전후진 전환 레버(17)에 의해 지시된 휠 로더의 진행 방향이 동일한 방향인 것 및 요구 엔진 회전 속도 Nr과 실엔진 회전 속도 Na의 차가 소정값보다도 작은 것을 포함하는 해제 조건이 성립된 경우에, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제한다.

실엔진 회전 속도 Na와 요구 엔진 회전 속도 Nr의 차가 충분히 작아지고 나서, 펌프 토크의 제한을 해제함으로써, 실엔진 회전 속도 Na와 요구 엔진 회전 속도 Nr의 차가 충분히 작아지기 전에 해제하는 경우에 비해, 가속성을 향상시킬 수 있다.

(4) 또한, 본 실시 형태에서는 상기 해제 조건의 성립이 유지되어 있는 계속 시간 t가 소정 시간(역치 t0)을 경과했을 때에, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제한다. 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행한 후, 소정 시간(역치 t0)만, 주행계에 우선하여 엔진(190)의 동력을 분배할 수 있으므로, 보다 가속성을 향상시킬 수 있다.

다음과 같은 변형도 본 발명의 범위 내이고, 변형예의 하나, 혹은 복수를 상술한 실시 형태와 조합하는 것도 가능하다.

(변형예 1)

제한 조건은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하와 같은 제한 조건을 설정할 수 있다.

(변형예 1-1)

상술한 (조건 2) 대신에, 다음의 (조건 2A)를 더해도 된다.

(조건 2A) 실엔진 회전 속도 Na로부터 요구 엔진 회전 속도 Nr을 뺐을 때의 회전 속도차 ΔN이 역치 ΔN1(도 11 참조)보다도 작은 것

또한, 역치 ΔN1은 상술한 (조건 2)가 만족되는 속도차이고, 미리 실기 시험 등에 의해 정해지고, 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다.

(변형예 1-2)

상술한 (조건 2)를 생략해도 된다. 바꾸어 말하면, 상술한 (조건 1a) 및 (조건 1b)의 어느 것이 만족된 경우에, 제한 조건이 성립되어 있다고 판정해도 된다.

(변형예 2)

해제 조건은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하와 같은 해제 조건을 설정할 수 있다.

(변형예 2-1)

상술한 (조건 4) 대신에, 다음의 (조건 4A)를 더해도 된다.

(조건 4A) 휠 로더의 차속 V가 제한 해제용 역치 Vta 이상인 것

또한, 제한 해제용 역치 Vta는 상술한 (조건 4)가 만족되는 차속 V이고, 미리 실기 시험 등에 의해 정해지고, 컨트롤러(100)의 기억 장치에 기억되어 있다.

(변형예 2-2)

상술한 (조건 4)를 생략해도 된다. 바꾸어 말하면, 상술한 (조건 3a) 및 (조건 3b)의 어느 것이 만족된 경우에, 해제 조건이 성립되어 있다고 판정해도 된다. 이 경우, 해제 조건의 성립이 유지되어 있는 계속 시간 t가, 상술한 역치 t0보다도 큰 역치 t1을 경과하고 나서 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제하는 것이 바람직하다(t1>t0).

(변형예 2-3)

상술한 (조건 4) 대신에, 아암(111)이나 버킷(112)을 조작하는 조작 레버에 해제 스위치(도시하지 않음)를 설치하고, 해제 스위치의 조작에 의해 해제 조건이 성립되어 있다고 판정해도 된다.

(변형예 3)

상술한 실시 형태에서는 해제 조건의 성립(조건 3a 또는 조건 3b가 성립, 또한 조건 4가 성립)이 유지되어 있는 계속 시간 t가 소정 시간(역치 t0)을 경과했을 때에, 컨트롤러(100)에 의한 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 해제 조건이 성립된 경우, 즉시 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크의 제한을 해제해도 된다.

(변형예 4)

주차 시에 있어서의 해제 조건을 이하와 같이 정하고, 상술한 해제 조건에 더하거나, 혹은 상술한 해제 조건 대신에, 다음의 주차 시 해제 조건이 성립된 경우에, 펌프 흡수 토크 특성 A1을 선택하는 구성으로 해도 된다.

해제 조건 판정부(100d)는 주차 상태인 것을 판정하는 (조건 6), (조건 7) 및 (조건 8)의 어느 것이 만족된 경우, 주차 시 해제 조건이 성립되어 있다고 판정한다.

(조건 6) 전진 클러치(18)가 해방 상태이고, 또한 후진 클러치(19)가 해방 상태인 상태가, 미리 정한 설정 시간을 초과한 것

(조건 7) 전후진 전환 레버(17)가 중립(N) 위치로 전환되어 있는 상태가, 미리 정한 설정 시간을 초과한 것

(조건 8) 주차 브레이크 장치가 작동하고 있는 것

상기 주차 시 해제 조건이 성립되어 있다고 판정되면, 토크 특성 설정부(100e)는 펌프 흡수 토크 특성 A1을 설정한다. 이와 같은 변형예에 의하면, 휠 로더를 주차하고, 운전자가 하차하기 전에 행해지는 흙을 떨어뜨리는 작업을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 흙을 떨어뜨리는 작업은 버킷(112)을 스트로크 엔드까지 덤프시킴으로써, 의도적으로 쇼크를 발생시켜, 버킷(112)에 달라붙은 흙을 흔들어 떨어뜨리는 작업이다. 이로 인해, 버킷(112)의 회동 속도는 빠른 쪽이 큰 쇼크를 발생시킬 수 있어, 작업성이 양호하다.

(변형예 5)

상술한 실시 형태에서는 진행 전환 복합 동작으로서, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행할 때에, 아암(111)을 올림 동작시키는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전진 주행으로부터 후진 주행으로 이행할 때에, 아암(111)을 올림 동작시키는 경우에도 상술한 것과 동일한 작용 효과를 발휘한다.

또한, 메인 펌프(11)로부터 토출한 압유를 스티어링 실린더(116)로 유도하는 경우, 후진 주행으로부터 전진 주행으로 이행할 때에, 좌우로의 조타 조작이 행해진 경우에도 상술한 것과 동일한 작용 효과를 발휘한다.

(변형예 6)

상술에서는 전진 주행으로부터 후진 주행으로의 이행 동작 및 후진 주행으로부터 전진 주행으로의 이행 동작의 양쪽에 대하여, 본 발명을 적용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 적어도, 후진 클러치(19)가 걸림 결합 상태일 때에 전후진 전환 레버(17)에 의해 전진 지시가 행해진 경우에, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한하도록 구성해도 된다.

(변형예 7)

상술한 실시 형태에서는 차속 V의 토크 제한용 역치 Vt를 클러치 전환용 역치 Vc보다도 높은 차속으로서 설정한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 클러치 전환용 역치 Vc와 토크 제한용 역치 Vt는 동일값으로 해도 된다.

(변형예 8)

상술한 실시 형태에서는 입력 분할형의 HMT(3)(도 3 참조)를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 입력 분할형의 HMT(3) 대신에, 도 12에 도시한 바와 같이 출력 분할형의 HMT(203)를 채용해도 된다. 출력 분할형의 HMT(203)에서는 유성 기어 기구(240)에 연결한 HST 모터(50)와 유압 회로에 의해 접속된 HST 펌프(40)를, 변속 장치의 입력축(23)과 회전비 일정으로 연결하는 구성으로 되어 있다. 본 변형예에서는 엔진(190)의 출력 토크가 HST(31)와 기계 전동부(32)에 평행하게 전달되고, 유성 기어 기구(240)를 경유하여, 차륜(113)이 구동된다.

도 12에 도시한 바와 같이, 출력 분할형의 HMT(203)에서는 입력축(23)의 회전력은 입력축(23)의 기어(243) 및 펌프 입력 기어(142)를 통해 HST(31)에 전달된다. 또한, 입력축(23)에는 유성 기어 기구(240)의 선 기어(147)가 고정되어 있다. 선 기어(147)의 외주에는 복수의 플래니터리 기어(148)가 치합되어 있다. 각 플래니터리 기어(148)는 유성 캐리어(149)에 축지지되고, 유성 캐리어(149)는 출력축(150)에 고정되어 있다. 출력축(150)은 상술한 프로펠러 샤프트(4)에 접속되어 있다. 플래니터리 기어군의 외주에는 링 기어(141)가 치합되고, 링 기어(141)의 외주에 모터 출력 기어(154)가 치합되어 있다. 모터 출력 기어(154)는 HST 모터(50)의 회전축에 고정되어 있다.

(변형예 9)

상술한 실시 형태에서는 HMT를 구비한 휠 로더를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 도 3이나 도 12에 도시하는 HMT(3, 203) 대신에, EMT(Electro-Mechanical Transmission: 전기-기계식 변속 장치)(303)를 구비한 휠 로더에 본 발명을 적용해도 된다. 이 경우, HST 펌프(40) 대신에 발전기(340)가 설치되고, HST 모터(50) 대신에 전동 모터(350)가 설치된다.

본 변형예에서는, 도 13에 도시한 바와 같이 엔진(190)의 출력 토크를, 유성 기어 기구(140)를 경유하여, 발전기(340)와 전동 모터(350)에 의한 전동 토크 전달과, 기계 전동부(32)에 의한 기계적인 다이렉트 구동의 토크 전달에 평행하게 전달함으로써, 차륜(113)을 구동한다. 또는, 도시하지 않지만, 엔진(190)의 출력 토크를 발전기(340)와 전동 모터(350)에 의한 전동 토크 전달과, 기계 전동부(32)에 의한 기계적인 다이렉트 구동의 토크 전달에 평행하게 전달하고, 유성 기어 기구를 경유하여 차륜(113)을 구동하는 구성으로 해도 된다.

EMT(303)에서는 진행 전환 복합 동작이 행해지면, 컨트롤러(100)에 의해 전동 모터(350)의 출력이 떨어져, 엔진(190)의 부하를 낮춤으로써 엔진 스톨을 방지한다. 따라서, 상술한 비교예와 같이, 펌프 흡수 토크를 제한하지 않는 경우, 전동 모터(350)의 출력이 떨어지면, 상술한 주행 구동력의 「빠짐」이 발생하고, 그 결과, 차속의 상승률이 일시적으로 저하된다. 이로 인해, EMT(303)를 구비하는 휠 로더에 있어서도, 진행 전환 복합 동작이 행해졌을 때에, 메인 펌프(11)의 최대 흡수 토크를 낮게 제한함으로써, 상술한 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

(변형예 10)

컨트롤 밸브(21)를 조작하는 조작 레버(31a)는 유압 파일럿식 레버 대신에 전기식 레버로 해도 된다. 전후진 전환 지시 장치로서, 전후진 전환 레버(17)를 채용하는 예에 대하여 설명했지만, 전후진 전환 스위치로 해도 된다.

(변형예 11)

상술한 실시 형태에서는 작업 차량의 일례로서 휠 로더를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 휠 셔블, 포크리프트, 텔레핸들러, 리프트 트럭 등, 다른 작업 차량이어도 된다.

상기에서는 다양한 실시 형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명은 이들의 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각되는 그 밖의 형태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

3 : HMT(변속 장치)
11 : 메인 펌프(유압 펌프)
15 : 엔진 컨트롤러(엔진 제어 장치)
16 : 클러치 장치
17 : 전후진 전환 레버(전후진 지시 장치)
18 : 전진 클러치(전진용 클러치)
19 : 후진 클러치(후진용 클러치)
20 : 트랜스미션 제어 장치(클러치 제어 장치)
32 : 기계 전동부
100 : 컨트롤러(클러치 제어 장치)
100b : 요구 속도 결정부
100e : 토크 특성 설정부(토크 제한부, 제한 해제부)
119 : 프론트 작업 장치(작업 장치)
131 : 클러치 센서(클러치 상태 검출부)
132 : 차속 센서(차속 검출 장치)
136 : 회전 속도 센서(실속도 검출 장치)
190 : 엔진
203 : HMT(변속 장치)
303 : EMT(변속 장치)
Vc : 클러치 전환용 역치(제1 속도)
Vt : 토크 제한용 역치(제2 속도)

Claims

엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 작업 장치와, 기계 전동부를 포함하는 변속 장치를 통해 상기 엔진의 구동력을 차륜에 전달하는 주행 구동 장치를 구비한 휠 로더이며,
걸림 결합 상태에 있을 때에 상기 휠 로더를 전진 방향으로 주행시키는 전진용 클러치 및 걸림 결합 상태에 있을 때에 상기 휠 로더를 후진 방향으로 주행시키는 후진용 클러치를 갖는 클러치 장치와,
상기 휠 로더를 전진 방향 또는 후진 방향으로 주행시키는 지시를 행하는 전후진 지시 장치와,
상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치가 걸림 결합 상태에 있는지 여부를 검출하는 클러치 상태 검출 장치와,
상기 클러치 장치에 있어서 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 한쪽이 걸림 결합 상태에 있고, 상기 전후진 지시 장치에 의해 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 하는 지시가 된 것을 포함하는 제한 조건이 성립된 경우에, 상기 클러치 장치에 의해 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 전환하는 제어의 앞의 단계에서, 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 낮게 제한하는 토크 제한부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 휠 로더.
제1항에 있어서, 상기 휠 로더의 차속을 검출하는 차속 검출 장치와,
상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 한쪽이 걸림 결합 상태일 때에, 상기 전후진 지시 장치에 의해 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 하는 상기 지시가 행해졌을 때, 상기 휠 로더의 차속이 클러치 전환용 역치 이하일 때에 상기 전진용 클러치 및 상기 후진용 클러치 중 다른 쪽을 걸림 결합 상태로 하는 클러치의 전환 제어를 실행하는 클러치 제어 장치를 구비하고,
상기 제한 조건에는 상기 휠 로더의 차속이, 상기 클러치 전환용 역치보다도 높은 속도로 설정된 토크 제한용 역치 이하의 속도인 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 휠 로더.
제1항에 있어서, 상기 엔진의 요구 회전 속도를 결정하는 요구 속도 결정부와,
상기 엔진의 실회전 속도를 검출하는 실속도 검출 장치와,
상기 엔진의 실회전 속도가 상기 요구 회전 속도가 되도록 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치와,
상기 클러치 장치의 걸림 결합 상태에 대응하는 상기 휠 로더의 진행 방향과, 상기 전후진 지시 장치에 의해 지시된 상기 휠 로더의 진행 방향이 동일한 방향인 것 및 상기 요구 회전 속도와 상기 실회전 속도의 차가 소정값보다도 작은 것을 포함하는 해제 조건이 성립된 경우에, 상기 토크 제한부에 의한 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크의 제한을 해제하는 제한 해제부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 휠 로더.
제3항에 있어서, 상기 제한 해제부는 상기 해제 조건의 성립이 유지되어 있는 시간이 소정 시간을 경과했을 때에, 상기 토크 제한부에 의한 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크의 제한을 해제하는 것을 특징으로 하는 휠 로더.