WO2006016653A1 - 作業車両のエンジンの負荷制御装置 - Google Patents

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WO2006016653A1
WO2006016653A1 PCT/JP2005/014759 JP2005014759W WO2006016653A1 WO 2006016653 A1 WO2006016653 A1 WO 2006016653A1 JP 2005014759 W JP2005014759 W JP 2005014759W WO 2006016653 A1 WO2006016653 A1 WO 2006016653A1
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load
hydraulic pump
absorption torque
work vehicle
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PCT/JP2005/014759
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Yuuichi Iwamoto
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Komatsu Ltd.
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    • F02D41/10Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F02D41/107Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration and deceleration

Definitions

  • the present invention relates to a load control device for an engine of a work vehicle.
  • a wheel loader travels by driving wheels (wheels) driven by an engine as a drive source via a torque converter. That is, the engine output is used for the traveling load.
  • the engine is a drive source for work machines such as a steering mechanism and a loader. That is, the steering hydraulic pump is driven by the engine, and the pressure oil discharged from the steering hydraulic pump is supplied to the steering hydraulic cylinder, and the steering mechanism is operated accordingly.
  • the loader hydraulic pump is driven by the engine, and the pressure oil discharged from the loader hydraulic pump is supplied to the loader hydraulic cylinder, and the loader is operated accordingly.
  • Fixed displacement hydraulic pumps with a constant capacity are used for steering hydraulic pumps and loader hydraulic pumps.
  • the engine output is used not only for driving load but also for working hydraulic load.
  • the traveling speed of the wheel loader varies depending on the amount of depression of the accelerator pedal.
  • the engine speed is changed according to the depression amount of the accelerator pedal, and the vehicle speed is changed accordingly.
  • the wheel loader has an opportunity to work in a situation where both the traveling load and the working hydraulic load are applied, for example, when the loader is moved up and down while traveling, such as other hydraulic excavators, etc. Many, compared to other working vehicles.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 62-58033
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2711833
  • the output of one engine is used for both the traveling load and the working hydraulic load. Therefore, the engine output that can be used for traveling depends on the size of the working hydraulic load.
  • FIG. 3 shows the relationship between the engine speed N and the engine torque Te.
  • the torque converter matching curve Lt is an absorption torque line of the torque converter and indicates the running load.
  • the engine speed N and engine torque Te increase as the accelerator pedal is depressed.
  • the loader or steering mechanism activated, that is, when there is no working hydraulic load, the torque converter absorption horsepower matches the engine output at the matching point VI on the maximum torque line R1, and all of the engine output becomes the traveling load. Can be used. Therefore, when a large traction force is required or when acceleration is necessary on a slope, sufficient traction force can be obtained and the vehicle speed can be increased in a short time.
  • the torque itself absorbed by the hydraulic pump for work implements is reduced, that is, the capacity of a fixed displacement hydraulic pump such as a steering hydraulic pump is set to be small. Can be considered.
  • the capacity of the steering hydraulic pump is set to a small value, there arises a problem that the steering is not sufficiently cut off at low idle when the engine speed is low.
  • a wheel loader requires that the steering be sufficiently cut even when the engine is idling (during low idle rotation).
  • Yen In order to allow a large amount of pressure oil to flow through the steering hydraulic cylinder even during low idle rotation with a low gin rotation speed, it is necessary to secure the pump capacity above a certain level.
  • the pump capacity is reduced, the maximum flow rate that can be supplied to the hydraulic cylinder at the time of low idle rotation with a low engine speed is reduced, and the speed at which the steering is turned off becomes slow. Further, if the capacity of the loader hydraulic pump is set to be small, the flow rate is similarly reduced, the speed at which the loader is raised and lowered becomes slow, and work efficiency is impaired. Reducing the capacity of the fixed displacement hydraulic pump in this way leads to a decrease in vehicle performance.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and in a working vehicle such as a wheel loader, when a high traveling load is applied without causing problems such as a decrease in vehicle body performance and waste of energy. Therefore, the problem to be solved is to ensure that sufficient traction force can be obtained and that the vehicle speed can be increased in a short time.
  • Patent Documents 1 and 2 describe that the maximum absorption torque and capacity of the variable displacement hydraulic pump are changed according to various work modes, they are described in accordance with the various modes.
  • the technical idea of changing the distribution of engine output to travel load and work load that is, multiple variable displacement hydraulic pumps are divided into travel hydraulic pumps and work hydraulic pumps according to various modes.
  • What is the technical idea of the maximum absorption torque and the capacity of the traveling hydraulic pump and the working hydraulic pump? Means for solving the problem [0015]
  • the first invention is
  • variable displacement hydraulic pressure It is a load control device for an engine of a work vehicle, comprising control means (18) for reducing the absorption torque of the pump (7, 8, 9).
  • the second invention is:
  • the acceleration state determination means (18) for determining that the work vehicle is in the acceleration state When the work vehicle is determined to be in the acceleration state by the acceleration state determination means (18) for determining that the work vehicle is in the acceleration state, and the acceleration state determination means (18), the variable displacement hydraulic pump (7 8, 9) A control means (18) for reducing the absorption torque, and a load control device for an engine of a work vehicle.
  • the third invention is the second invention
  • Acceleration detecting means for detecting the acceleration of the work vehicle
  • a fourth invention is the second invention, wherein
  • the acceleration state judging means (18) The operation amount detection means (17a) for detecting the operation amount of the travel operation element (17), and the operation amount of the travel operation element (17) detected by the operation amount detection means (17a) is a predetermined threshold! / ⁇ Means to determine that the value is greater than or equal to
  • a fifth invention is the second invention, wherein
  • a speed difference calculating means for calculating a difference between the target engine speed of the engine (1) and the actual engine speed
  • the sixth invention provides
  • a seventh invention is the sixth invention, wherein
  • a load control device for an engine of a work vehicle in which an output of an engine (1) is transmitted to drive wheels (5) via a torque converter (2) and a transmission (3),
  • the travel load is calculated! To be It is characterized by.
  • the eighth invention is any one of the first invention to the seventh invention.
  • Deceleration state detecting means for detecting that the work vehicle is in a deceleration state
  • the ninth invention provides
  • variable displacement hydraulic pump further comprises selection means (31) for selecting a power mode for traveling at a high traveling load, and the control means (18) indicates that the power mode is selected by the selection means (31). (7, 8, 9) The condition for executing control to reduce the absorption torque
  • the tenth invention is any one of the third invention to the sixth invention.
  • the threshold value is changed to a size corresponding to the selected work mode.
  • the output of the engine (1) is transmitted to the drive wheels (5) through the traveling hydraulic pump, and the output of the engine (1) is transmitted through the variable displacement hydraulic pump for work implement (7, 8, 9).
  • variable displacement hydraulic pump 7, 8, 9 is provided with absorption torque changing means 19 or 22 for changing the absorption torque.
  • the controller 18 determines whether or not the driving load is in a high state, and executes control to reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 when it is determined that the driving load is in a high state. This control is executed, for example, on condition that the “power mode” is selected by the power mode switch 31 (the ninth invention).
  • a torque converter matching curve Lt is an absorption torque line of the torque converter 2 and indicates a running load. As shown by the arrow A, as the accelerator pedal 17 is depressed, the engine speed N and the engine torque Te increase, and the torque converter absorption horsepower increases.
  • the torque converter absorption horsepower is obtained by subtracting the pump absorption horsepower of the variable displacement hydraulic pumps 7, 8, and 9 from the engine output.
  • the traveling load decreases relatively, and the traction force and acceleration decrease.
  • the matching point is changed from V2 to a point V3 having a larger torque converter absorption horsepower as compared to the case where it is not so!
  • the vehicle can gain a large traction force, for example when acceleration is required on a slope, and the vehicle speed can be increased in a short time. Can be made.
  • the torque converter absorption horsepower matches the engine output at the matching point VI on the maximum torque line R1. All of the engine output can be used for the driving load. For this reason, when a large traction force is required or when acceleration is required on a slope, sufficient traction force can be obtained and the vehicle speed can be increased in a short time.
  • the determination that the traveling load is high can be made by determining that the wheel loader 100 is in the acceleration state (second invention).
  • the controller 18 determines whether or not the acceleration of the vehicle body is equal to or greater than a predetermined threshold value, and if it is determined that the acceleration of the vehicle body is equal to or greater than the predetermined threshold value, Decrease the absorption torque of hydraulic pumps 7, 8, and 9 and relatively increase the torque converter absorption torque (third invention).
  • the controller 18 determines whether or not the amount of depression of the accelerator pedal 17 is greater than or equal to a predetermined threshold, and it is determined that the amount of depression of the accelerator pedal 17 is greater than or equal to a predetermined threshold.
  • the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 may be reduced to relatively increase the Turkish absorption torque (fourth invention).
  • the controller 18 calculates the difference between the target engine speed of the engine 1 and the actual engine speed Nr, and determines whether or not this speed difference is equal to or greater than a predetermined threshold value. When it is determined that the number difference is equal to or greater than a predetermined threshold value, the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 may be reduced to relatively increase the torque converter absorption torque (fifth invention). .
  • the determination that the traveling load is high is that the traveling load transmitted to the drive wheels 5 is actually measured and it is determined that the measured traveling load is equal to or greater than a predetermined threshold. Therefore, it can be carried out (sixth invention).
  • the controller 18 calculates the traveling load based on the torque converter input shaft speed N1, the transmission output shaft speed N2, and the speed stage currently selected in the transmission 3. It is determined whether the calculated traveling load is greater than or equal to a predetermined threshold value, and if it is determined that the calculated traveling load is equal to or greater than the predetermined threshold value, absorption of the hydraulic pumps 7, 8, 9 It is only necessary to reduce the torque and relatively increase the torque converter absorption torque. invention).
  • Each threshold value described above may be changed depending on the selected driving mode! / ⁇ .
  • the threshold is set to a low value because the operator is willing to drive at a high driving load.
  • the threshold of the accelerator pedal 17 is depressed! /
  • the value is set to a low value, and the accelerator pedal is depressed in a small amount, the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, 9 is reduced immediately, Relatively, control to increase torque converter absorption torque is executed. As a result, it is possible to quickly cope with a high traveling load.
  • the threshold V, value is set to a high value. For example, set the threshold value of the depression amount of the accelerator pedal 17 to a high value, and reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 when the accelerator pedal depression amount is greatly depressed, Then, control to increase torque converter absorption torque is executed. As a result, it is possible to cope with a high traveling load while giving priority to the working hydraulic load (tenth invention).
  • control for reducing the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, 9 may be executed only by the switch operation on the operation panel 30. That is, when “power mode” is selected, in FIG. 4, the force for executing the control for reducing the maximum absorption torque of the hydraulic pump in the direction of arrow D, and in FIG. 5, the capacity of the hydraulic pump in the direction of arrow E. As shown in Fig. 2, the control is performed to reduce the working hydraulic load, and the shift is made to the matching point V3 where the working hydraulic load becomes smaller (the traveling load becomes larger).
  • the output of the engine 1 that is not transmitted to the drive wheels 5 via the output force torque converter 2 and the transmission 3 of the engine 1 may be a hydraulic pump for traveling, Some are configured to be transmitted to the drive wheels 5 via a hydraulic motor.
  • the present invention can also be applied to a work vehicle having such a configuration (a twelfth aspect).
  • Fig. 1 shows the configuration of the wheel loader according to the embodiment, showing the parts according to the present invention.
  • the output shaft of the engine 1 of the wheel loader 100 is connected to the PTO shaft 6.
  • the PTO shaft 6 is connected to the torque converter 2, and is also connected to a steering hydraulic pump 7, a loader hydraulic pump 8, a fan hydraulic pump 9, and a torque converter lubrication hydraulic pump 10.
  • I a variable displacement hydraulic pump
  • the pump displacement q (cc / rev) is changed by changing the tilt angles of the swash plates 7a, 8a and 9a, respectively.
  • Transmission 3 consists of a forward hydraulic clutch, a reverse hydraulic clutch, a speed clutch, that is, a first speed hydraulic clutch, a second speed hydraulic clutch, a third speed hydraulic clutch, and a fourth speed hydraulic clutch, depending on the vehicle speed, etc.
  • One of the forward hydraulic clutch and the reverse hydraulic clutch is selected, and one of the clutches of the speed stage clutch is selected, and the shift is performed.
  • the output of the engine 1 is transmitted to a steering hydraulic pump 7, a loader hydraulic pump 8, a fan hydraulic pump 9, and a torque converter lubricating hydraulic pump 10.
  • the steering hydraulic pump 7 When the steering hydraulic pump 7 is driven, the discharge pressure oil is supplied to the steering hydraulic cylinder 13 via the steering control valve 11.
  • the steering hydraulic cylinder 13 is connected to a steering mechanism.
  • the steering mechanism When pressure oil is supplied to the steering hydraulic cylinder 13, the steering mechanism is activated and the vehicle body is turned.
  • the spool of the steering control valve 11 is moved according to the operation of a steering handle (not shown), and the opening area of the control valve 11 changes accordingly, and the flow rate supplied to the steering hydraulic cylinder 13 changes. .
  • the loader hydraulic cylinder 14 is connected to a loader at the front of the vehicle body.
  • the loader When pressure oil is supplied to the loader hydraulic cylinder 14, the loader is activated. That is, the boom constituting the loader rises or falls, and the packet tilts.
  • the spool of the loader control valve 12 is moved according to the operation of a loader operation lever (not shown), and the opening area of the control valve 12 is changed accordingly, and the flow rate supplied to the loader hydraulic cylinder 14 is changed.
  • the engine 1 output shaft is provided with an engine speed detection sensor la that detects the actual speed Nr of the engine 1.
  • the engine speed Nr detected by the engine speed detection sensor la is input to the controller 18.
  • a torque converter input shaft rotational speed detection sensor 2a for detecting the rotational speed N1 of the input shaft of the torque converter 2 is provided on the input shaft of the torque converter 2 (the output shaft of the engine 1).
  • the rotational speed N1 detected by the torque converter input shaft rotational speed detection sensor 2a is input to the controller 18.
  • the output shaft of the transmission 3 is provided with a transmission output shaft rotational speed detection sensor 3a for detecting the rotational speed N2 of the output shaft of the transmission 3.
  • the rotational speed N2 detected by the transmission output shaft rotational speed detection sensor 3a is input to the controller 18. It is.
  • the accelerator pedal 17 is operated by an operator, an operation amount (depression amount) is detected by a stroke sensor 17 a provided on the accelerator pedal 17, and a signal indicating the operation amount is input to the controller 18.
  • the drive wheel 5 is provided with a hydraulic brake for braking the drive wheel 5.
  • the brake pedal 29 is operated by an operator, an operation amount (depression amount) is detected by a stroke sensor 29 a provided on the brake pedal 29, and a signal indicating the operation amount is input to the controller 18.
  • the controller 18 controls the hydraulic brake so that the brake pressure is in accordance with the depression amount of the brake pedal 29.
  • the controller 18 controls the engine 1 so that the target rotational speed is in accordance with the operation amount of the accelerator pedal 17.
  • the operation panel 30 is provided with a power mode switch 31, a speed change mode switch 32, a forward / reverse switch 33, and a speed stage switch 34.
  • the shift mode switch 32 is a switch for selecting the timing of automatic shift of the transmission 3
  • the forward / reverse switch 33 is a switch for selecting the forward hydraulic clutch and the reverse hydraulic clutch of the transmission 3
  • the stage switch 34 is a switch for selecting a speed stage clutch (first speed hydraulic clutch, second speed hydraulic clutch, third speed hydraulic clutch, and fourth speed hydraulic clutch).
  • the controller 18 controls the transmission 3 so that the speed stage changes at the shift timing selected by the shift mode switch 32. Further, the controller 18 controls the transmission 3 so as to automatically shift in the range of the speed stage selected by the speed stage switch 34 in the forward direction or the reverse direction selected by the forward / reverse switch 33.
  • the 7-mode switch 31 is a switch for selecting a traveling state (power mode) that requires a large engine output for traveling with a high traveling load.
  • a traveling state power mode
  • a driving state normal mode
  • Engine 1 is a diesel engine, and its output is injected into a cylinder. This is done by adjusting the amount of fuel. This adjustment is performed by controlling the governor attached to the fuel injection pump of engine 1.
  • the governor an all-speed control type governor is generally used, and the engine speed and the fuel injection amount are adjusted according to the load so that the target speed depends on the accelerator pedal depression amount. In other words, the governor increases or decreases the fuel injection amount so that the difference between the target engine speed and the actual engine speed is eliminated.
  • Figure 2 shows the output characteristics of engine 1.
  • the horizontal axis in Fig. 2 is the engine speed N, and the vertical axis is the engine torque Te.
  • the region defined by the maximum torque line R 1 indicates the performance that the engine 1 can produce.
  • the governor controls the engine 1 so that the torque does not exceed the maximum torque line R1 and the exhaust smoke limit is exceeded, and the engine speed N does not exceed the high idle speed NH and the engine is not over-rotated.
  • variable displacement hydraulic pumps 7, 8, 9 are provided with absorption torque changing means for changing the absorption torque.
  • the controller 18 determines whether the driving load is high or not, and reduces the absorption torque of the variable displacement hydraulic pumps 7, 8, 9 when it is determined that the driving load is high. Execute. This control is executed on condition that the “power mode” is selected by the power mode switch 31.
  • a torque converter matching curve Lt is an absorption torque line of the torque converter 2 and indicates a running load. As shown by the arrow A, as the accelerator pedal 17 is depressed, the engine speed N and the engine torque Te increase, and the torque converter absorption horsepower increases.
  • the torque converter absorption horsepower is obtained by subtracting the pump absorption horsepower of the variable displacement hydraulic pumps 7, 8, and 9 (including the torque converter lubricating hydraulic pump 10) from the engine output. Work When the hydraulic load is increased, the traveling load is relatively reduced, and the traction force and acceleration are reduced.
  • the torque on the torque line R2 obtained by subtracting the working hydraulic load from the maximum torque line R1 in FIG. 2 is used as the traveling load.
  • the matching point between torque converter absorption horsepower and engine output is point V2 on torque line R2.
  • the matching point is changed from V2 to a point V3 having a larger torque converter absorption horsepower as compared to the case where it is not so!
  • the vehicle can gain a large traction force, for example when acceleration is required on a slope, and the vehicle speed can be increased in a short time. Can be made.
  • the torque converter absorption horsepower matches the engine output at the matching point VI on the maximum torque line R1. All of the engine output can be used for the driving load. For this reason, when a large traction force is required or when acceleration is required on a slope, sufficient traction force can be obtained and the vehicle speed can be increased in a short time.
  • FIG. 6 shows a configuration for PC control of the loader hydraulic pump 8.
  • the mouth The force represented by the hydraulic pump 8 for the driver is represented in the same way when the other variable displacement hydraulic pumps 7 and 9 are controlled by the PC.
  • the PC valve 19 is configured so that the product of the discharge pressure Pp (kg / cm2) of the hydraulic pump 8 and the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 8 does not exceed a constant torque, and the swash plate 7a of the hydraulic pump 8 Control the tilt angle. If the rotation speed of engine 1 is constant, the product of the discharge pressure Pp (kg / cm2) of hydraulic pump 8 and the flow rate Q (1 / min) of hydraulic pump 8 should not exceed a certain horsepower. The swash plate 8a of the pump 8 is controlled.
  • the PC valve 19 inputs the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 8 as a pilot pressure, and supplies the drive pressure oil corresponding to the discharge pressure Pp to the servo valve 20, thereby controlling the capacity q of the hydraulic pump 8. .
  • the horizontal axis in FIG. 4 is the discharge pressure P p (kg / cm 2) of the hydraulic pump 8, and the vertical axis is the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 8, that is, the tilt angle of the swash plate 8a.
  • the pump displacement q is controlled in accordance with the pump discharge pressure Pp within a range that does not exceed the working hydraulic load, that is, the absorption torque force maximum absorption torque Tpl.
  • a control signal il is applied to the PC valve 19 from the controller 18, and the maximum absorption torque is changed in accordance with the control signal il.
  • FIG. 7 (a) shows a configuration for controlling the loader hydraulic pump 8 by LS.
  • the load hydraulic pump 8 is shown as a representative force
  • the LS valve 22 is a swash plate 8a of the hydraulic pump 8 so that the differential pressure ⁇ P between the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 8 and the load pressure PLS of the loader hydraulic cylinder 14 becomes a constant differential pressure ⁇ PLS. Controls the tilt angle.
  • a panel for setting a constant differential pressure ⁇ PLS is applied to the LS valve 22!
  • the discharge pressure Pp of the hydraulic pump 8 is applied as a pilot pressure to the pilot port on the side opposite to the panel side of the LS valve 22, and the load pressure PLS of the loader hydraulic cylinder 14 is piloted to the pilot port on the panel side. It can be used as pressure.
  • the drive pressure oil is supplied from the LS valve 22 to the servo valve 20, whereby the capacity q of the hydraulic pump 8 is controlled.
  • the opening area A of the loader control valve 12 increases according to the operation amount, and the pump flow rate Q increases as the opening area A increases.
  • the pump flow rate Q is not affected by the working hydraulic load and is determined only by the operation amount of the loader operation lever.
  • the engine 1 Even in the region where the maximum flow rate of the hydraulic pump 8 is not exceeded, such as during fine control, the engine 1 always supplies the flow rate as required by the hydraulic cylinder 14 for the loader.
  • the discharge flow rate is the same as the rotation range.
  • the controller 18 performs control to lower the discharge flow rate by lowering the differential pressure set value ⁇ PLS when the rotational speed of the engine 1 is low.
  • the LS valve 22 is provided with a differential pressure setting section 23 for changing the panel setting panel force.
  • the differential pressure setting unit 23 changes the panel setting force of the panel of the LS valve 22, and changes the differential pressure setting value A PLS.
  • the horizontal axis in FIG. 5 is the discharge pressure Pp (kg / cm2) of the hydraulic pump 8, and the vertical axis is the capacity q (cc / rev) of the hydraulic pump 8, that is, the tilt angle of the swash plate 8a.
  • the controller 18 determines that the traveling load is low, the controller 18 sets the differential pressure set value ⁇ PLS to a large value for the LS valve 22 and increases the absorption torque of the hydraulic pump 8. Outputs control signal i2. When it is determined that the traveling load is high, the control signal i2 is set to the LS valve 22 so that the differential pressure set value ⁇ PLS is set to a small value and the absorption torque of the hydraulic pump 8 is reduced. .
  • variable displacement hydraulic pumps 7, 8, and 9 the maximum absorption torque or capacity may be reduced, and one or two of the variable displacement hydraulic pumps 7, 8, and 9 are allowed.
  • the maximum absorption torque or capacity may be reduced.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is decreased to relatively increase the torque converter absorption torque, but the traveling load is high. This determination can be made by determining that the wheel loader 100 is in an acceleration state.
  • the controller 18 determines whether or not the acceleration of the vehicle body is equal to or higher than a predetermined threshold value, and if it is determined that the acceleration of the vehicle body is equal to or higher than the predetermined threshold value, Decrease the absorption torque of hydraulic pumps 7, 8, and 9 and relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the vehicle acceleration may be calculated as the amount of change per unit time of the rotational speed detected by the engine rotational speed detection sensor la, the torque converter input shaft rotational speed sensor 2a, or the transmission output shaft rotational speed sensor 3a.
  • An acceleration sensor may be installed on the vehicle body, and output from the acceleration sensor.
  • the controller 18 determines whether the acceleration of the vehicle body is greater than or equal to a predetermined threshold value, determines whether the vehicle body is in a decelerating state, and determines whether the vehicle body acceleration is a predetermined threshold value. If it is greater than the value and it is determined that the vehicle body is not in a decelerating state, the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 may be reduced to relatively increase the torque converter absorption torque. Whether the vehicle body is not decelerating can be determined by whether the brake pedal 29 is not depressed or whether the amount of depression of the brake pedal 29 is below a predetermined threshold. Good. Further, it may be determined that the vehicle body is not in a decelerating state by detecting the pressure of the hydraulic oil of the hydraulic brake and that the oil pressure is below a predetermined threshold value.
  • the controller 18 determines whether or not the amount of depression of the accelerator pedal 17 is greater than or equal to a predetermined threshold, and it is determined that the amount of depression of the accelerator pedal 17 is greater than or equal to a predetermined threshold. In this case, reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 and increase the Turkish absorption torque relatively.
  • the depression amount of the accelerator pedal 17 is not less than a predetermined threshold value in the controller 18, It is determined whether or not the vehicle is in a deceleration state, and whether or not the vehicle body is in a deceleration state. It is determined that the depression amount of the accelerator pedal 17 is equal to or greater than a predetermined threshold value and the vehicle body is not in a deceleration state. If this happens, reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 and relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the controller 18 calculates the difference between the target engine speed of the engine 1 and the actual engine speed Nr, and determines whether this speed difference is equal to or greater than a predetermined threshold value. When it is determined that the number difference is equal to or greater than a predetermined threshold value, the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 may be reduced to relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the controller 18 calculates the difference between the target engine speed of the engine 1 and the actual engine speed Nr, and determines whether or not the speed difference is equal to or greater than a predetermined threshold value. It is determined whether or not the vehicle is in a deceleration state, and if it is determined that the rotational speed difference is equal to or greater than a predetermined threshold value and the vehicle body is not in a deceleration state, absorption by the hydraulic pumps 7, 8, and 9
  • the torque converter absorption torque may be relatively increased by decreasing the torque.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is decreased to relatively increase the torque converter absorption torque, but the traveling load is high.
  • This determination can be made by actually measuring the traveling load transmitted to the drive wheels 5 and determining that the measured traveling load is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the controller 18 calculates the travel load based on the torque converter input shaft speed N1, the transmission output shaft speed N2, and the speed stage currently selected in the transmission 3, It is determined whether the calculated traveling load is greater than or equal to a predetermined threshold value, and if it is determined that the calculated traveling load is equal to or greater than the predetermined threshold value, absorption of the hydraulic pumps 7, 8, 9 It is only necessary to decrease the torque and relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the controller 18 calculates the driving load based on the torque converter input shaft speed N1, the transmission output shaft speed N2, and the speed stage currently selected in the transmission 3, and calculates the calculated driving speed. It is determined whether or not the load is greater than or equal to a predetermined threshold value, and whether or not the vehicle body is in a decelerating state. When it is determined that the vehicle body is not in a decelerating state, the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 may be reduced to relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the travel load may be directly detected by attaching a stress gauge or the like to the output shaft of the torque converter 2, the output shaft of the transmission 3, etc., which may be obtained by calculation as described above. May be.
  • the conditions for executing the control for reducing the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 have been described. Conversely, it is determined whether the vehicle body is in a deceleration state and the vehicle body is in a deceleration state. If it is determined that the absorption torque of the hydraulic pump 7, 8, 9 is reduced, the control for reducing the absorption torque may be released. That is, when it is determined that the vehicle body is in a decelerating state, in FIG. 4, the force for releasing the control for reducing the maximum absorption torque of the hydraulic pump in the direction of arrow D, and in FIG. As shown in Fig. 2, the work hydraulic load is reduced (travel load is increased) from the matching point V3, and the work hydraulic load is increased (travel load force is reduced) as shown in Fig. 2. Return to point V2.
  • the control for reducing the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 is performed under the condition that the “power mode” is selected by the power mode switch 31.
  • “power mode” is selected by the power mode switch 31 (even if “normal mode” is selected)
  • the force threshold value that is designed to reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 when the pressure exceeds the threshold value.
  • the size may be changed according to the type of driving mode selected.
  • control is performed to reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 regardless of whether "power mode” is selected or "normal mode” is selected.
  • the size of the threshold value is changed between when “power mode” is selected and when “normal mode” is selected.
  • the threshold is set to a low value because the operator is willing to drive at a high driving load. For example, if the threshold value of the depression amount of the accelerator pedal 17 is set to a low value, even if the depression amount of the accelerator pedal is small, the absorption torque of the hydraulic pump 7, 8, 9 is immediately reduced, Execute control to increase torque converter absorption torque. Thereby, it is possible to cope with a high traveling load early.
  • the threshold value is set to a high value.
  • the threshold of the accelerator pedal 17 is depressed! /, The value is set to high! Then, control for relatively increasing the torque converter absorption torque is executed. As a result, it is possible to handle traveling loads while giving priority to the working hydraulic load.
  • the control is performed to reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 and relatively increase the torque converter absorption torque.
  • the control to reduce the absorption torque of the hydraulic pumps 7, 8, and 9 can be executed only by the above switch operation.
  • the hydraulic pumps 7 and 8 must be in two conditions: the depression amount of the accelerator pedal 17 is greater than or equal to a predetermined threshold value, and the measured travel load is greater than or equal to a predetermined threshold value.
  • 9 may be executed to reduce the absorption torque.
  • the driving mode is two types of "power mode” and "normal mode” has been described as an example.
  • the driving mode is set to three or more types and controlled according to each driving mode. Change the content, threshold, and value size.
  • the output of engine 1 may not be configured to transmit the output of engine 1 to drive wheel 5 via torque converter 2 and transmission 3. Some are configured to be transmitted to the drive wheels 5 via a hydraulic motor.
  • the present invention can also be applied to a work vehicle having such a configuration.
  • the “travel load” of each embodiment may be replaced with a travel hydraulic load, and the control of each embodiment may be performed in the same manner.
  • the work hydraulic pumps 7 and 8 Therefore, it is only necessary to execute control for decreasing the absorption torque (working hydraulic load) of 9 and increasing the absorption torque (traveling hydraulic load) of the traveling hydraulic pump.
  • the present invention can be similarly applied to any work vehicle in which the engine output (engine torque) not limited to the wheel loader is distributed to both the travel load and the work hydraulic load.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a work vehicle according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between engine speed and engine torque.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the prior art and corresponding to FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining control for changing the maximum absorption torque of the hydraulic pump.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating control for changing the capacity of a hydraulic pump.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example for performing PC control.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example for performing LS control.

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Abstract

 ホイールローダ等の作業車両において、車体性能のダウンや、エネルギーの無駄等の問題を生じさせることなく、高い走行負荷がかかった場合に、十分な牽引力を得られるようにし、短時間で車速を上昇させることができるようにすることを目的とする作業車両の負荷制御装置であり、可変容量型油圧ポンプ(7、8、9)に、吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(19または22 が設けられる。コントローラ(18)では、走行負荷が高い状態であるか否かが判断され、走行負荷が高い状態であると判断された場合に、油圧ポンプ(7、8、9)の吸収トルクを低下させる制御を実行する。この制御は、例えば、パワーモードスイッチ(31)によって「パワーモード」が選択されていることを条件に、実行される。走行負荷が高い状態であるとの判断は、ホイールローダ(100)が加速状態にあることを判断することによって、行うことができる。

Description

明 細 書
作業車両のエンジンの負荷制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、作業車両のエンジンの負荷制御装置に関する。
背景技術
[0002] ホイールローダは、エンジンを駆動源としてトルクコンバータを介して駆動輪(車輪) が駆動され、走行される。つまりエンジン出力は、走行負荷に使用される。また、ェン ジンは、ステアリング機構やローダ等の作業機の駆動源となっている。すなわち、ェン ジンによってステアリング用油圧ポンプが駆動され、ステアリング用油圧ポンプから吐 出された圧油が、ステアリング用油圧シリンダに供給され、これに応じてステアリング 機構が作動される。また、エンジンによってローダ用油圧ポンプが駆動され、ローダ 用油圧ポンプから吐出された圧油が、ローダ用油圧シリンダに供給され、これに応じ てローダが作動される。ステアリング用油圧ポンプ、ローダ用油圧ポンプには、容量 が一定の固定容量型油圧ポンプが使用されている。このようにエンジン出力は、走行 負荷のみならず作業油圧負荷にも使用される。
[0003] ホイールローダの走行速度は、アクセルペダルの踏み込み量に応じて変化する。
すなわち、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、エンジンの回転数が変化され、そ れに応じて車速が変化する。
[0004] そして、ホイールローダは、走行負荷と作業油圧負荷の双方がかかる状況下、たと えば走行しながら、ローダを上下動させたりする状況下、で作業を行う機会が、他の 油圧ショベル等の作業車両に比べて多 、。
[0005] ここで、油圧ショベルに関しては、各種作業モードに応じて、可変容量型油圧ボン プの最大吸収トルクや容量を変化させるという発明が、下記に例示する各特許文献 により既に公知となっている。
特許文献 1:特開昭 62— 58033号公報
特許文献 2:特許第 2711833号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] このようにホイールローダでは、 1つのエンジンの出力が、走行負荷、作業油圧負 荷の双方に用いられる。このため作業油圧負荷の大きさ如何によつて走行に使用す ることができるエンジン出力が左右される。
[0007] 図 3は、エンジン回転数 Nとエンジントルク Teとの関係を示している。図 3において、 トルコンマッチングカーブ Ltは、トルクコンバータの吸収トルク線であり、走行負荷を 示している。矢印 Aに示すように、アクセルペダルを踏み込むにつれて、エンジン回 転数 Nとエンジントルク Teが上昇する。ローダやステアリング機構が作動して ヽな ヽ 状況、つまり作業油圧負荷がない状態では、最大トルク線 R1上のマッチング点 VIで トルコン吸収馬力とエンジン出力がマッチングし、エンジン出力のすべてを走行負荷 に使用することができる。このため、大きな牽引力が必要なときや、坂道で加速が必 要なときに、十分な牽引力を得ることができ、車速を短時間で上昇させることができる
[0008] しかし、走行しながら、ローダやステアリング機構を作動させる状況、つまり作業油 圧負荷が生じている状況下では、同図 3に斜線で示すエンジン出力が作業油圧負 荷として消費されるため、それを差し引いたエンジン出力分しか走行負荷に使用する ことができなくなる。
[0009] このためトルコン吸収馬力とエンジン出力とのマッチング点は、 V2に下降し、走行 に使用することができるエンジン出力が低下してしまい、作業を行いながら、しかも高 V、走行負荷にも対処しなければならな 、状況下では、高 、走行負荷に必要なェンジ ン出力が得られず、このため十分な牽引力が得られな力つたり、長時間を要しても車 速を上昇させることができなくなることがある。
[0010] そこで、このような問題を解決するために、作業機用油圧ポンプで吸収されるトルク 自体を減らすこと、つまり、ステアリング用油圧ポンプなどの固定容量型油圧ポンプの 容量を小さく設定することが考えられる。しかし、ステアリング用油圧ポンプの容量を 小さく設定すると、エンジン回転数が低いローアイドル時にステアリングが十分に切 れなくなるという問題が発生する。ホイールローダでは、エンジンがアイドリング状態( ローアイドル回転時)にあっても、十分にステアリングが切れることが要求される。ェン ジン回転数が低いローアイドル回転時であっても、ステアリング用油圧シリンダに多く の流量の圧油が流れるようにするためには、ポンプの容量は一定レベル以上確保す ることが必要となる。仮にポンプ容量を小さくすれば、エンジン回転数が低いローアイ ドル回転時に油圧シリンダに供給され得る最大流量が減り、ステアリングを切る速度 が遅くなるという問題が生じる。また、ローダ用油圧ポンプの容量を小さく設定すれば 、同じく流量が減り、ローダを上げ下げする速度が遅くなり、作業効率が損なわれる。 このように固定容量型油圧ポンプの容量を減らすことは、車体性能のダウンにつなが る。
[0011] 当然、エンジンを大型化してエンジントルクに余裕を持たせることで、高い走行負荷 に対処することも考えられるが、「作業を行いながら、しかも大きな牽引力や坂道でカロ 速が必要な状況」となるのは、実際の作業時間のうち僅かな時間であり、そのためだ けに、エンジンを大型化することは、コスト上昇を招くとともに、燃費が悪ィ匕しエネルギ 一の無駄となる。
[0012] また、走行と作業を同時に操作しているときに、ローダ用操作レバーの操作を加減 して、エンジン出力のうち走行負荷に回せる分を大きくするように調整することも考え られるが、そのような複雑な操作はオペレータに大きな負担を課すことになるとともに 、実際にそのような調整を行うことは難しい。
[0013] 本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ホイールローダ等の作業車両 において、車体性能のダウンや、エネルギーの無駄等の問題を生じさせることなぐ 高い走行負荷がかかった場合に、十分な牽引力を得られるようにし、短時間で車速 を上昇させることができるようにすることを解決課題とするものである。
[0014] なお、上記特許文献 1、 2には、各種作業モードに応じて、可変容量型油圧ポンプ の最大吸収トルクや容量を変化させるということは記載されてはいるが、各種モードに 応じて、走行負荷と作業負荷へのエンジン出力の配分を変えるという技術思想、つま り複数の可変容量型油圧ポンプを、走行用の油圧ポンプと作業用の油圧ポンプに分 けて、各種モードに応じて、走行用油圧ポンプと作業用油圧ポンプとで、最大吸収ト ルクの大きさや容量の大きさを異ならせると 、う技術思想は何ら記載されて 、な 、。 課題を解決するための手段 [0015] 第 1発明は、
エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
走行負荷が高い状態にあることを判断する走行負荷状態判断手段(18)と、 走行負荷状態判断手段(18)によって、走行負荷が高い状態にあると判断された場 合に、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えた作業車両のエンジンの負荷制御装置であることを特徴とする。
[0016] 第 2発明は、
エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
作業車両が加速状態にあることを判断する加速状態判断手段(18)と、 加速状態判断手段(18)によって、作業車両が加速状態にあると判断された場合に 、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えた作業車両のエンジンの負荷制御装置であることを特徴とする。
[0017] 第 3発明は、第 2発明において、
加速状態判断手段(18)は、
作業車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
加速度検出手段によって検出された作業車両の加速度が所定のしきい値以上で あることを判断する手段と
力 なることを特徴とする。
[0018] 第 4発明は、第 2発明において、
加速状態判断手段(18)は、 走行用操作子( 17)の操作量を検出する操作量検出手段( 17a)と、 操作量検出手段(17a)によって検出された走行用操作子(17)の操作量が所定の しき!/ヽ値以上であることを判断する手段と
力 なることを特徴とする。
[0019] 第 5発明は、第 2発明において、
加速状態判断手段(18)は、
エンジン(1)の目標回転数と実際のエンジン回転数との差を演算する回転数差演 算手段と、
回転数差演算手段によって演算された回転数差が所定のしきい値以上であること を判断する手段と
力 なることを特徴とする。
[0020] 第 6発明は、
エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
駆動輪 (5)に伝達される走行負荷を計測する走行負荷計測手段(18)と、 走行負荷計測手段によって計測された走行負荷が所定のしきい値以上である場合 に、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えた作業車両のエンジンの負荷制御装置であることを特徴とする。
[0021] 第 7発明は、第 6発明において、
エンジン(1)の出力がトルクコンバータ(2)、トランスミッション(3)を介して駆動輪(5 )に伝達される作業車両のエンジンの負荷制御装置であって、
走行負荷計測手段(18)は、
トルクコンバータ(2)の入力軸回転数と、トランスミッション(3)の出力軸回転数と、ト ランスミッション (3)で現在選択されて 、る速度段とに基づ!/、て走行負荷を演算する ものであること を特徴とする。
[0022] 第 8発明は、第 1発明〜第 7発明のいずれかにおいて、
作業車両が減速状態であることを検出する減速状態検出手段と、
減速状態検出手段によって作業車両が減速状態であることが検出された場合に、 可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを低下させる制御を解除する解除手段(18)と を備えたことを特徴とする。
[0023] 第 9発明は、
第 1発明〜第 7発明のいずれかに記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置に おいて、
高い走行負荷で走行するパワーモードを選択する選択手段(31)をさらに備え、 前記制御手段(18)は、前記選択手段(31)によってパワーモードが選択されてい ることを、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御を実行す る条件とすること
を特徴とする。
[0024] 第 10発明は、第 3発明〜第 6発明のいずれかにおいて、
複数の走行モードを選択する走行モード選択手段(31)と、
走行モード選択手段(31)で選択された走行モードの種類に応じて、前記しき!、値 を、選択された作業モードに対応づけられた大きさに変化させること
を特徴とする。
[0025] 第 11発明は、
エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
複数の走行モードを選択する走行モード選択手段(31)と、
走行モード選択手段(31)で走行モードの種類に応じて、可変容量型油圧ポンプ( 7、 8、 9)の吸収トルクの大きさを変化させる制御手段と を備えた作業車両のエンジンの負荷制御装置であることを特徴とする。
[0026] 第 12発明は、
エンジン(1)の出力が走行用油圧ポンプを介して駆動輪 (5)に伝達されるとともに、 エンジン (1)の出力が作業機用可変容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に 伝達される作業車両のエンジンの負荷制御装置であって、
作業機用可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変 化手段(19、 22)と、
走行負荷が高い状態にあることを判断する走行負荷状態判断手段(18)と、 走行負荷状態判断手段(18)によって、走行負荷が高い状態にあると判断された場 合に、作業機用可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手 段(18)と
を備えた作業車両のエンジンの負荷制御装置であることを特徴とする。
[0027] 本発明の作用、効果について、図面を参照しながら説明する。
[0028] すなわち、図 6または図 7に示すように、可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9に、吸収ト ルクを変化させる吸収トルク変化手段 19または 22が設けられる。コントローラ 18では 、走行負荷が高い状態である力否かが判断され、走行負荷が高い状態であると判断 された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを低下させる制御を実行する。この制 御は、例えば、パワーモードスィッチ 31によって「パワーモード」が選択されていること を条件に、実行される (第 9発明)。
[0029] 図 2において、トルコンマッチングカーブ Ltは、トルクコンバータ 2の吸収トルク線で あり、走行負荷を示している。矢印 Aに示すように、アクセルペダル 17を踏み込むに つれて、エンジン回転数 Nとエンジントルク Teが上昇し、トルコン吸収馬力が上昇す る。
[0030] トルコン吸収馬力は、エンジン出力から可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9のポンプ吸 収馬力を差し引いたものとなる。作業油圧負荷が高くなると、走行負荷は相対的に少 なくなり、牽引力、加速が小さくなる。
[0031] 走行負荷が低い状態であると判断された場合には、同図 2の最大トルク線 R1から、 作業油圧負荷を差し引いたトルク線 R2上のトルクが走行負荷に使用される。トルコン 吸収馬力とエンジン出力とのマッチング点は、トルク線 R2上の V2点となる。
[0032] 走行負荷が高い状態であると判断された場合には、可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクが小さな値に変化される。これにより作業油圧負荷力 、さくなり、同図 2 の最大トルク線 R1から、小さな作業油圧負荷を差し引いたトルク線 R3上のトルクが走 行負荷に使用される。トルコン吸収馬力とエンジン出力とのマッチング点は、トルク線 R3上の V3点となる。
[0033] このように走行負荷が高 、状態であると判断された場合には、そうでな!/ヽ場合と較 ベて、マッチング点が、 V2から、よりトルコン吸収馬力の大きな点 V3に移動するため 、作業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例えば大きな牽引力や、坂道で 加速が必要になったときに、大きな牽引力を得ることができ、車速を短時間で上昇さ せることができる。
[0034] いいかえれば、従来は、図 3に示すように、走行負荷が高いときでも走行負荷が低 いときと同様に一律に、同図 3に斜線で示すエンジン出力が作業油圧負荷が配分さ れており、走行負荷に回せるエンジン出力は小さ力つたため(マッチング点 V2)、作 業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例えば大きな牽引力や、坂道でカロ 速が必要になったときに、十分な牽引力を得られな力つたり、長時間かけても車速を 上昇させることができな力つた力 本実施例によれば、図 2に示すように、走行負荷が 高いときには、同図 2に斜線で示す、より小さいエンジン出力を作業油圧負荷に配分 するようにして、走行負荷に回せるエンジン出力を相対的に大きくしたので (マツチン グ点 V3)、従来と比較して、作業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例え ば大きな牽引力や、坂道で加速が必要になったときに、より大きな牽引力を得ること ができ、車速をより短時間で上昇させることができるようになる。
[0035] なお、ローダやステアリング機構が作動していない状態、つまり作業油圧負荷がなく 、走行負荷が高い状態では、最大トルク線 R1上のマッチング点 VIでトルコン吸収馬 力とエンジン出力がマッチングし、エンジン出力のすべてを走行負荷に使用すること ができる。このため、大きな牽引力が必要なときや、坂道で加速が必要なときに、十 分な牽引力を得ることができ、車速を短時間で上昇させることができる。
[0036] 以上のように本発明によれば、高い走行負荷がかかった場合に、十分な牽引力が 得られ、短時間で車速を上昇させることができるようになる。しかも、固定容量型油圧 ポンプの容量を一律に低く設定しているわけではなぐ可変容量型油圧ポンプの容 量あるいは最大吸収トルクを、走行負荷が高 、状態のときに一時的に低下させて 、 るだけであるので、車体 ¾能のダウンを招くことがない。し力も、エンジン出力を増大 させるためにエンジンを大型化する必要もないので、燃費悪化、エネルギーの無駄と V、う問題を生じさせることもな 、。
[0037] 走行負荷が高い状態であるとの判断は、ホイールローダ 100が加速状態にあること を判断することによって、行うことができる(第 2発明)。
[0038] 具体的には、コントローラ 18で、車体の加速度が所定のしきい値以上であるか否か を判断し、車体の加速度が所定のしきい値以上であると判断された場合に、油圧ポ ンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくする(第 3発明)。
[0039] また、コントローラ 18で、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしきい値以上で ある力否かを判断し、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしき 、値以上である と判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコ ン吸収トルクを大きくしてもょ ヽ (第 4発明)。
[0040] また、コントローラ 18で、エンジン 1の目標回転数と実際のエンジン回転数 Nrとの差 を演算し、この回転数差が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、回転数差が 所定のしきい値以上である判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小 さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくしてもよい (第 5発明)。
[0041] 走行負荷が高い状態であるとの判断は、駆動輪 5に伝達される走行負荷を実際に 計測し、計測された走行負荷が所定のしき 、値以上であることを判断することによつ て、行うことができる (第 6発明)。
[0042] 具体的には、コントローラ 18で、トルコン入力軸回転数 N1と、トランスミッション出力 軸回転数 N2と、トランスミッション 3で現在選択されている速度段とに基づいて走行負 荷を演算し、この演算した走行負荷が所定のしきい値以上である力否かを判断し、演 算した走行負荷が所定のしきい値以上であると判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8 、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくすればよい (第 7 発明)。
[0043] また、車体が減速状態であるカゝ否かを判断し、車体が減速状態にあると判断された 場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御を解除してもよい。すなわ ち、車体が減速状態にあると判断されると、図 4において、油圧ポンプの最大吸収ト ルクを矢印 D方向に低下させる制御を解除する力 図 5において、油圧ポンプの容量 を矢印 E方向に低下させる制御を解除して、図 2に示すように、作業油圧負荷が小さ くなる (走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3から、作業油圧負荷が大きくなる(走 行負荷が小さくなる)マッチング点 V2に戻すようにする(第 8発明)。
[0044] 上述した各しき!ヽ値は、選択した走行モードによって変更してもよ!/ヽ。すなわち、「 ノ ヮ一モード」が選択された場合は、オペレータが高い走行負荷で走行しょうとする 意思をもっている場合であるので、しきい値を低い値に設定する。たとえばアクセル ペダル 17の踏み込み量のしき!/、値を低!、値に設定して、アクセルペダル踏み込み 量が少ない状態でも、即座に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的 に、トルコン吸収トルクを大きくする制御を実行する。これにより、高い走行負荷に早 めに対応することができる。逆に、「通常モード」が選択された場合は、オペレータは それほど高 、走行負荷で走行しょうとする意思はもって 、な 、場合であるので、しき V、値を高 、値に設定する。たとえばアクセルペダル 17の踏み込み量のしき 、値を高 い値に設定して、アクセルペダル踏み込み量が大きく踏み込まれたときをもって、油 圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくす る制御を実行する。これにより、作業油圧負荷を優先しながら、高い走行負荷にも対 応することができる(第 10発明)。
[0045] また、操作盤 30上のスィッチ操作のみで、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さく する制御を実行してもよい。すなわち、「パワーモード」が選択されると、図 4において 、油圧ポンプの最大吸収トルクを矢印 D方向に低下させる制御を実行する力、図 5に おいて、油圧ポンプの容量を矢印 E方向に低下させる制御を実行して、図 2に示すよ うに、作業油圧負荷が小さくなる(走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3に、移行さ せる。
[0046] 一方、「通常モード」が選択されると、図 4にお 、て、油圧ポンプの最大吸収トルクを 矢印 D方向に低下させる制御を解除する力 図 5において、油圧ポンプの容量を矢 印 E方向に低下させる制御を解除して、図 2に示すように、作業油圧負荷が小さくな る(走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3から、作業油圧負荷が大きくなる (走行負 荷が小さくなる)マッチング点 V2に戻すようにする(第 11発明)。
[0047] ところで、作業車両の種類によっては、エンジン 1の出力力トルクコンバータ 2、トラ ンスミッション 3を介して駆動輪 5に伝達される構成ではなぐエンジン 1の出力が走行 用油圧ポンプ、走行用油圧モータを介して駆動輪 5に伝達される構成のものもある。 このような構成の作業車両に対しても、本発明を適用することができる(第 12発明)。 発明を実施するための最良の形態
[0048] 以下図面を参照して本発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置の実施の形 態について説明する。
[0049] 図 1は、実施形態のホイールローダの構成を、本発明に係る部分につ!ヽて示して!/ヽ る。
[0050] 同図 1に示すように、ホイールローダ 100のエンジン 1の出力軸は、 PTO軸 6に連 結されている。 PTO軸 6は、トルクコンバータ 2に連結されているとともに、ステアリング 用油圧ポンプ 7、ローダ用油圧ポンプ 8、ファン用油圧ポンプ 9、トルコン潤滑用油圧 ポンプ 10に連結されている。
[0051] ステアリング用油圧ポンプ 7、ローダ用油圧ポンプ 8、ファン用油圧ポンプ 9
は、可変容量型油圧ポンプであり、それぞれ斜板 7a、 8a、 9aの傾転角が変化される ことにより、ポンプ容量 q (cc/rev)が変化される。
[0052] エンジン 1の出力は、トルクコンバータ 2、トランスミッション 3、ディファレンシャルギア 4を介して駆動輪 5に伝達される。トランスミッション 3は、前進用油圧クラッチ、後進用 油圧クラッチ、速度段クラッチ、つまり 1速用油圧クラッチ、 2速用油圧クラッチ、 3速用 油圧クラッチ、 4速用油圧クラッチからなり、車速等に応じて、前進用油圧クラッチ、後 進用油圧クラッチのいずれかが選択されるとともに、速度段クラッチのいずれかのクラ ツチが選択されて、変速が行われる。
[0053] また、エンジン 1の出力は、ステアリング用油圧ポンプ 7、ローダ用油圧ポンプ 8、フ アン用油圧ポンプ 9、トルコン潤滑用油圧ポンプ 10に伝達される。 [0054] ステアリング用油圧ポンプ 7が駆動されると、吐出圧油がステアリング用制御弁 11を 介してステアリング用油圧シリンダ 13に供給される。
[0055] ステアリング用油圧シリンダ 13はステアリング機構に接続されている。ステアリング 用油圧シリンダ 13に圧油が供給されると、ステアリング機構が作動し、車体が旋回さ れる。ステアリング用制御弁 11のスプールは、図示しないステアリングハンドルの操 作に応じて、移動され、それに応じて制御弁 11の開口面積が変化し、ステアリング用 油圧シリンダ 13に供給される流量が変化される。
[0056] ローダ用油圧ポンプ 8が駆動されると、吐出圧油がローダ用制御弁 12を介してロー ダ用油圧シリンダ 14に供給される。
[0057] ローダ用油圧シリンダ 14は、車体前部のローダに接続されている。ローダ用油圧シ リンダ 14に圧油が供給されると、ローダが作動される。つまり、ローダを構成するブー ムが上昇ないしは下降し、パケットがチルトする。ローダ用制御弁 12のスプールは、 図示しないローダ用操作レバーの操作に応じて、移動され、それに応じて制御弁 12 の開口面積が変化し、ローダ用油圧シリンダ 14に供給される流量が変化される。
[0058] ファン用油圧ポンプ 9が駆動されると、吐出圧油がファン用油圧モータ 15に供給さ れ、冷却用ファン 16が作動される。
[0059] トルコン潤滑用油圧ポンプ 10が駆動されると、吐出圧油がトルクコンバータ 2に供給 され、トルクコンバータ 2が潤滑される。
[0060] エンジン 1の出力軸には、エンジン 1の実際の回転数 Nrを検出するエンジン回転数 検出センサ laが設けられている。エンジン回転数検出センサ laで検出されたェンジ ン回転数 Nrは、コントローラ 18に入力される。
[0061] トルクコンバータ 2の入力軸(エンジン 1の出力軸)には、トルクコンバータ 2の入力 軸の回転数 N1を検出するトルコン入力軸回転数検出センサ 2aが設けられている。ト ルコン入力軸回転数検出センサ 2aで検出された回転数 N1は、コントローラ 18に入 力される。
[0062] トランスミッション 3の出力軸には、トランスミッション 3の出力軸の回転数 N2を検出 するトランスミッション出力軸回転数検出センサ 3aが設けられている。トランスミツショ ン出力軸回転数検出センサ 3aで検出された回転数 N2は、コントローラ 18に入力さ れる。
[0063] アクセルペダル 17は、オペレータによって操作され、アクセルペダル 17に設けられ たストロークセンサ 17aによって操作量 (踏み込み量)が検出され、操作量を示す信 号がコントローラ 18に入力される。
[0064] 駆動輪 5には、駆動輪 5を制動する油圧ブレーキが設けられている。ブレーキぺダ ル 29は、オペレータによって操作され、ブレーキペダル 29に設けられたストロークセ ンサ 29aによって操作量 (踏み込み量)が検出され、操作量を示す信号がコントロー ラ 18に入力される。コントローラ 18は、ブレーキペダル 29の踏み込み量に応じたブ レーキ圧となるように、油圧ブレーキを制御する。
[0065] コントローラ 18は、アクセルペダル 17の操作量に応じた目標回転数となるようにェ ンジン 1を制御する。
[0066] 操作盤 30には、パワーモードスィッチ 31、変速モードスィッチ 32、前後進スィッチ 3 3、速度段スィッチ 34が設けられている。
[0067] 変速モードスィッチ 32は、トランスミッション 3の自動変速のタイミングを選択するスィ ツチであり、前後進スィッチ 33は、トランスミッション 3の前進用油圧クラッチ、後進用 油圧クラッチを選択するスィッチであり、速度段スィッチ 34は、速度段クラッチ(1速用 油圧クラッチ、 2速用油圧クラッチ、 3速用油圧クラッチ、 4速用油圧クラッチ)を選択 するスィッチである。
[0068] コントローラ 18は、変速モードスィッチ 32で選択された変速タイミングで速度段が変 化するように、トランスミッション 3を制御する。また、コントローラ 18は、前後進スィッチ 33で選択された前進方向または後進方向に、速度段スィッチ 34で選択された速度 段の範囲で自動変速するように、トランスミッション 3を制御する。
[0069] ノ^ 7—モードスィッチ 31は、走行負荷が高ぐ走行に対して大きなエンジン出力を 必要とする走行状態 (パワーモード)を選択するスィッチである。パワーモードスィッチ 31で「パワーモード」が選択されていない場合 (スィッチオフ時)には、走行負荷が低 ぐ走行にそれほど大きなエンジン出力を必要としない走行状態 (通常モード)が選 択される。
[0070] エンジン 1はディーゼルエンジンであり、その出力の制御は、シリンダ内に噴射する 燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン 1の燃料噴射ポンプに付設し たガバナを制御することで行われる。ガバナとしては、一般的にオールスピード制御 方式のガバナが用いられ、アクセルペダル踏み込み量に応じた目標回転数となるよ うに、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわちガバナは目 標回転数と実際のエンジン回転数との差がなくなるよう燃料噴射量を増減する。ェン ジン 1の出力特性は、図 2で表される。図 2の横軸は、エンジン回転数 Nであり、縦軸 がエンジントルク Teである。
[0071] 図 2において最大トルク線 R1で規定される領域がエンジン 1が出し得る性能を示す 。ガバナはトルクが最大トルク線 R1を超えて排気煙限界とならないように、またェンジ ン回転数 Nがハイアィドル回転数 NHを超えて過回転とならないようにエンジン 1を制 御する。
[0072] (第 1実施例)
本実施例では、可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9に、吸収トルクを変化させる吸収ト ルク変化手段が設けられる。コントローラ 18では、走行負荷が高い状態である力否か が判断され、走行負荷が高い状態であると判断された場合に、可変容量型油圧ボン プ 7、 8、 9の吸収トルクを低下させる制御を実行する。この制御は、パワーモードスィ ツチ 31によって「パワーモード」が選択されていることを条件に、実行される。
[0073] 図 2において、トルコンマッチングカーブ Ltは、トルクコンバータ 2の吸収トルク線で あり、走行負荷を示している。矢印 Aに示すように、アクセルペダル 17を踏み込むに つれて、エンジン回転数 Nとエンジントルク Teが上昇し、トルコン吸収馬力が上昇す る。
[0074] トルコン吸収馬力は、エンジン出力から、可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9 (更にはト ルコン潤滑用油圧ポンプ 10を含む)のポンプ吸収馬力を差し引いたものとなる。作業 油圧負荷が高くなると、走行負荷は相対的に少なくなり、牽引力、加速が小さくなる。
[0075] 走行負荷が低い状態であると判断された場合には、同図 2の最大トルク線 R1から、 作業油圧負荷を差し引いたトルク線 R2上のトルクが走行負荷に使用される。トルコン 吸収馬力とエンジン出力とのマッチング点は、トルク線 R2上の V2点となる。
[0076] 走行負荷が高い状態であると判断された場合には、可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクが小さな値に変化される。これにより作業油圧負荷力 、さくなり、同図 2 の最大トルク線 R1から、小さな作業油圧負荷を差し引いたトルク線 R3上のトルクが走 行負荷に使用される。トルコン吸収馬力とエンジン出力とのマッチング点は、トルク線 R3上の V3点となる。
[0077] このように走行負荷が高 、状態であると判断された場合には、そうでな!/ヽ場合と較 ベて、マッチング点が、 V2から、よりトルコン吸収馬力の大きな点 V3に移動するため 、作業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例えば大きな牽引力や、坂道で 加速が必要になったときに、大きな牽引力を得ることができ、車速を短時間で上昇さ せることができる。
[0078] いいかえれば、従来は、図 3に示すように、走行負荷が高いときでも走行負荷が低 いときと同様に一律に、同図 3に斜線で示すエンジン出力が作業油圧負荷が配分さ れており、走行負荷に回せるエンジン出力は小さ力つたため(マッチング点 V2)、作 業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例えば大きな牽引力や、坂道でカロ 速が必要になったときに、十分な牽引力を得られな力つたり、長時間かけても車速を 上昇させることができな力つた力 本実施例によれば、図 2に示すように、走行負荷が 高いときには、同図 2に斜線で示す、より小さいエンジン出力を作業油圧負荷に配分 するようにして、走行負荷に回せるエンジン出力を相対的に大きくしたので (マツチン グ点 V3)、従来と比較して、作業を行いながら、走行中に高負荷となった場合、例え ば大きな牽引力や、坂道で加速が必要になったときに、より大きな牽引力を得ること ができ、車速をより短時間で上昇させることができるようになる。
[0079] なお、ローダやステアリング機構が作動していない状態、つまり作業油圧負荷がなく 、走行負荷が高い状態では、最大トルク線 R1上のマッチング点 VIでトルコン吸収馬 力とエンジン出力がマッチングし、エンジン出力のすべてを走行負荷に使用すること ができる。このため、大きな牽引力が必要なときや、坂道で加速が必要なときに、十 分な牽引力を得ることができ、車速を短時間で上昇させることができる。
[0080] つぎに、油圧ポンプの吸収トルクを変化させる手段の具体的な構成例にっ 、て、説 明する。
[0081] 図 6は、ローダ用油圧ポンプ 8を PC制御するための構成を示している。図 6では、口 ーダ用油圧ポンプ 8を代表させて示している力 他の可変容量型油圧ポンプ 7、 9を P C制御する場合も同様に構成される。
[0082] PC弁 19は、油圧ポンプ 8の吐出圧 Pp (kg/cm2)と油圧ポンプ 8の容量 q (cc/rev) の積が一定トルクを超えないように、油圧ポンプ 8の斜板 7aの傾転角を制御する。ェ ンジン 1の回転数が一定であれば、油圧ポンプ 8の吐出圧 Pp (kg/cm2)と油圧ポン プ 8の流量 Q (1/min)の積が一定の馬力を超えないように、油圧ポンプ 8の斜板 8aを 制御することになる。
[0083] また、油圧ポンプ 7、 8、 9をまとめて PC制御する場合は、これらポンプ 7、 8、 9の吐 出圧の平均値力 SPC弁 19に入力される。
[0084] PC弁 19は、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppをパイロット圧として入力し、吐出圧 Ppに応じ た駆動圧油をサーボ弁 20に供給することで、油圧ポンプ 8の容量 qを制御する。
[0085] PC制御の内容は、図 4を用いて説明される。図 4の横軸は油圧ポンプ 8の吐出圧 P p (kg/cm2)であり、縦軸は油圧ポンプ 8の容量 q (cc/rev)、つまり斜板 8aの傾転角 である。
[0086] 同図 4に示すように、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppがー定圧以下であれば、油圧ポンプ 8の斜板 8aの傾転角が最大に設定され、最大容量 qmaxとなっている。作業油圧負荷 が大きくなり、ポンプ吐出圧 Ppがー定圧を超えると、特性 LN1にしたがいポンプ容量 qを減少させて、斜板傾転角を最小、最小容量 qminにする。
[0087] 以上のようにして、油圧ポンプ 8では、作業油圧負荷、つまり吸収トルク力 最大吸 収トルク Tplを超えな 、範囲で、ポンプ吐出圧 Ppに応じてポンプ容量 qが制御される
[0088] PC弁 19には、コントローラ 18から制御信号 ilが加えられており、この制御信号 ilに 応じて、最大吸収トルクが変化される。
[0089] 今、走行負荷が低い状態であると判断された場合には、油圧ポンプ 8の最大吸収ト ルクが Tplという大きな値に設定され、油圧ポンプ 8は、特性 LN1にした力^、、制御さ れる。また、走行負荷が高い状態にあると判断された場合には、矢印 Dに示すように 、特性 LN1から特性 LN2に変化して、ポンプ容量の減少を開始するポンプ吐出圧の 値が小さくなり、最大吸収トルク値力 、さな値 Tp2に設定される。 [0090] 図 7 (a)は、ローダ用油圧ポンプ 8を LS制御するための構成を示している。図 7 (a) では、ローダ用油圧ポンプ 8を代表させて示している力 他の可変容量型油圧ポンプ
7、 9を LS制御する場合も同様に構成される。
[0091] LS弁 22は、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppと、ローダ用油圧シリンダ 14の負荷圧 PLSと の差圧 Δ Pが一定差圧 Δ PLSとなるように、油圧ポンプ 8の斜板 8aの傾転角を制御 する。
[0092] LS弁 22には、一定差圧 Δ PLSを設定するパネが付与されて!、る。 LS弁 22のパネ 側と反対側のパイロットポートには、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppがパイロット圧として加 えられ、パネ側のパイロットポートには、ローダ用油圧シリンダ 14の負荷圧 PLSがパイ ロット圧としてカ卩えられる。 LS弁 22から駆動圧油がサーボ弁 20に供給されることで、 油圧ポンプ 8の容量 qが制御される。
[0093] ローダ用制御弁 12の開口面積を A、抵抗係数を cとすると、油圧ポンプ 8の吐出流 量 Qは、
Q = c 'A. (Δ Ρ)
で表される。差圧 Δ Ρは、 LS弁 22により一定になるのでポンプ流量 Qは制御弁 12の スプールの開口面積 Aによってのみ変化する。
[0094] ローダ用操作レバーを操作すると操作量に応じてローダ用制御弁 12の開口面積 A が増加し、開口面積 Aの増加に応じてポンプ流量 Qが増加する。このときポンプ流量 Qは作業油圧負荷の影響を受けずローダ用操作レバーの操作量のみによって定ま る。このように LS弁 22を設けたことにより、ポンプ流量 Qは作業油圧負荷によって増 減することなくオペレータの意思通りに(ローダ用操作レバーの操作位置に応じて) 変化しファインコントロール性つまり中間操作領域における操作性が向上する。
[0095] し力し、ファインコントロール時など、油圧ポンプ 8の最大流量を超えない領域でも、 常にローダ用油圧シリンダ 14が要求する通りの流量を供給するために、エンジン 1が 低回転域でも高回転域と同じ吐出流量となってしまう。
[0096] このためコントローラ 18では、エンジン 1の回転数が低い場合には、差圧設定値 Δ PLSを下げて、吐出流量を下げる制御が行われる。 LS弁 22には、パネの設定パネ 力を変化させる差圧設定部 23が付設され、コントローラ 18から差圧設定部 23に対し て制御信号 i2を出力すると、差圧設定部 23は、 LS弁 22のパネの設定パネ力を変化 させ、差圧設定値 A PLSを変更する。
[0097] なお、図 7 (b)に示すように、 LS弁 22の電磁ソレノイドに制御信号 i2をカ卩えることで 、 LS弁 22のパネの設定パネ力を変化させ、差圧設定値 A PLSを変更してもよい。
[0098] このような差圧設定値変更制御の内容は、図 5を用いて説明される。図 5の横軸は 油圧ポンプ 8の吐出圧 Pp (kg/cm2)であり、縦軸は油圧ポンプ 8の容量 q (cc/rev)、 つまり斜板 8aの傾転角である。
[0099] 同図 5に示すように、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppが、ある値 Pplになっており、ポンプ 容量 qが最大値 qmaxとなって 、るときに、差圧設定値 Δ PLSを小さ 、値に変更すると 、上記式 (Q = c 'A' ( A P) )の右辺が小さくなつたことに相当し、これにより矢印 E に示すように、ポンプ容量 qは、最大値 qmaxから小さな値 qlに変更される。ポンプ容 量 qが小さくなることで、油圧ポンプ 8の吸収トルク、つまり作業油圧負荷が小さくなる
[0100] コントローラ 18は、走行負荷が低い状態であると判断した場合には、 LS弁 22に対 して、差圧設定値 Δ PLSを大きな値に設定し油圧ポンプ 8の吸収トルクを大きくする 制御信号 i2を出力する。また、走行負荷が高い状態であると判断した場合には、 LS 弁 22に対して、差圧設定値 Δ PLSを小さな値に設定し油圧ポンプ 8の吸収トルクを 小さくする制御信号 i2を出力する。
[0101] なお、図 4に示す油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御と、図 5に示す油圧 ポンプのポンプ容量を変更する制御を組み合わせて、作業油圧負荷が高!、状態で ある場合に油圧ポンプの吸収トルクを低下させる制御を実施してもよい。
[0102] なお、全ての可変容量型油圧ポンプ 7、 8、 9について、最大吸収トルクまたは容量 を小さくしてもよく、可変容量形油圧ポンプ 7、 8、 9のうちの 1つまたは 2つの可変容 量型油圧ポンプについて、最大吸収トルクまたは容量を小さくしてもよい。
[0103] 以上のように本実施例によれば、高い走行負荷がかかった場合に、十分な牽引力 が得られ、短時間で車速を上昇させることができるようになる。し力も、固定容量型油 圧ポンプの容量を一律に低く設定しているわけではなぐ可変容量型油圧ポンプの 容量あるいは最大吸収トルクを、走行負荷が高い状態のときに一時的に低下させて いるだけであるので、車体 ¾能のダウンを招くことがない。し力も、エンジン出力を増 大させるためにエンジンを大型化する必要もないので、燃費悪化、エネルギーの無 駄と 、う問題を生じさせることもな 、。
[0104] (第 2実施例)
第 1実施例では、走行負荷が高い状態であると判断された場合に、油圧ポンプの 吸収トルクを小さくして、相対的にトルコン吸収トルクを大きくしているが、走行負荷が 高い状態であるとの判断は、ホイールローダ 100が加速状態にあることを判断するこ とによって、行うことができる。
[0105] 具体的には、コントローラ 18で、車体の加速度が所定のしきい値以上であるか否か を判断し、車体の加速度が所定のしきい値以上であると判断された場合に、油圧ポ ンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくする。車 体の加速度は、エンジン回転数検出センサ laまたはトルコン入力軸回転数センサ 2a またはトランスミッション出力軸回転数センサ 3aで検出される回転数の単位時間当た りの変化量として演算してもよぐ車体に加速度センサを設け、その加速度センサの 出力として得るようにしてもょ 、。
[0106] また、コントローラ 18で、車体の加速度が所定のしきい値以上である力否かを判断 するとともに、車体が減速状態にないか否かを判断し、車体の加速度が所定のしきい 値以上であり、かつ車体が減速状態にないと判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9 の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくしてもよい。車体が 減速状態にないか否かは、ブレーキペダル 29が踏み込まれていないか否かで、ある いはブレーキペダル 29の踏み込み量が所定のしきい値以下である力否かで判断す ればよい。また、油圧ブレーキの作動油の圧力を検出して、油圧が所定のしきい値以 下であることをもって、車体が減速状態にはないと判断してもよい。
[0107] また、コントローラ 18で、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしきい値以上で ある力否かを判断し、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしき 、値以上である と判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコ ン吸収トルクを大きくしてもょ 、。
[0108] また、コントローラ 18で、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしきい値以上で あるカゝ否かを判断するとともに、車体が減速状態にないか否かを判断し、アクセルぺ ダル 17の踏み込み量が所定のしきい値以上であり、かつ車体が減速状態にないと 判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン 吸収トルクを大きくしてもょ 、。
[0109] また、コントローラ 18で、エンジン 1の目標回転数と実際のエンジン回転数 Nrとの差 を演算し、この回転数差が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、回転数差が 所定のしきい値以上である判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小 さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくしてもよい。
[0110] また、コントローラ 18で、エンジン 1の目標回転数と実際のエンジン回転数 Nrとの差 を演算し、この回転数差が所定のしきい値以上であるか否かを判断するとともに、車 体が減速状態にないか否かを判断し、回転数差が所定のしきい値以上であり、かつ 車体が減速状態にないと判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さ くして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくしてもよい。
[0111] (第 3実施例)
第 1実施例では、走行負荷が高い状態であると判断された場合に、油圧ポンプの 吸収トルクを小さくして、相対的にトルコン吸収トルクを大きくしているが、走行負荷が 高い状態であるとの判断は、駆動輪 5に伝達される走行負荷を実際に計測し、計測さ れた走行負荷が所定のしきい値以上であることを判断することによって、行うことがで きる。
[0112] 具体的には、コントローラ 18で、トルコン入力軸回転数 N1と、トランスミッション出力 軸回転数 N2と、トランスミッション 3で現在選択されている速度段とに基づいて走行負 荷を演算し、この演算した走行負荷が所定のしきい値以上である力否かを判断し、演 算した走行負荷が所定のしきい値以上であると判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8 、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくすればよい。
[0113] また、コントローラ 18で、トルコン入力軸回転数 N1と、トランスミッション出力軸回転 数 N2と、トランスミッション 3で現在選択されている速度段とに基づいて走行負荷を演 算し、この演算した走行負荷が所定のしきい値以上である力否かを判断するとともに 、車体が減速状態にないか否かを判断し、演算した走行負荷が所定のしきい値以上 であり、かつ車体が減速状態にないと判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収 トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きくしてもよい。
[0114] なお、走行負荷を上述したように演算によって求めてもよぐトルクコンバータ 2の出 力軸、トランスミッション 3の出力軸等に、応力ゲージ等を取り付けて、直接、走行負 荷を検出してもよい。
[0115] (第 4実施例)
以上の実施例では、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御を実行する 条件について説明したが、逆に、車体が減速状態である力否かを判断し、車体が減 速状態にあると判断された場合に、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御 を解除してもよい。すなわち、車体が減速状態にあると判断されると、図 4において、 油圧ポンプの最大吸収トルクを矢印 D方向に低下させる制御を解除する力、図 5に おいて、油圧ポンプの容量を矢印 E方向に低下させる制御を解除して、図 2に示すよ うに、作業油圧負荷が小さくなる(走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3から、作業 油圧負荷が大きくなる(走行負荷力 、さくなる)マッチング点 V2に戻すようにする。
[0116] (第 5実施例)
上述した第 1実施例〜第 4実施例では、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくす る制御を、パワーモードスィッチ 31によって「パワーモード」が選択されていることを条 件に、実行するものとして説明した。しかし、パワーモードスィッチ 31によって「パワー モード」が選択されて 、な 、場合であっても (「通常モード」が選択されて 、る場合で あっても)、走行負荷が高い状態であると判断されれば (車体が加速状態にあると判 断されるか、あるいは計測した走行負荷が高いと判断されれば)、油圧ポンプ 7、 8、 9 の吸収トルクを低下させるようにしてもょ 、。
[0117] (第 6実施例)
上述した第 2実施例、第 3実施例では、しきい値以上になったことをもって、油圧ポ ンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御を実行するようにしている力 しきい値の大 きさは、選択した走行モードの種類に応じて変更してもよい。
[0118] この実施例では、「パワーモード」が選択された場合、「通常モード」が選択された場 合のいずれの場合でも、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御を実行す るものとする。ただし、「パワーモード」が選択された場合と、「通常モード」が選択され た場合とで、しきい値の大きさを、変化させるようにする。「パワーモード」が選択され た場合は、オペレータが高 、走行負荷で走行しょうとする意思をもって 、る場合であ るので、しきい値を低い値に設定する。たとえばアクセルペダル 17の踏み込み量のし きい値を低い値に設定して、アクセルペダル踏み込み量が少ない状態でも、即座に 、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン吸収トルクを大きく する制御を実行する。これにより、高い走行負荷に早めに対応することができる。逆 に、「通常モード」が選択された場合は、オペレータはそれほど高い走行負荷で走行 しょうとする意思はもっていない場合であるので、しきい値を高い値に設定する。たと えばアクセルペダル 17の踏み込み量のしき!/、値を高!、値に設定して、アクセルぺダ ル踏み込み量が大きく踏み込まれたときをもって、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを 小さくして、相対的にトルコン吸収トルクを大きくする制御を実行する。これにより、作 業油圧負荷を優先しながら、走行負荷にも対応することができる。
[0119] (第 7実施例)
以上説明した実施例では、走行負荷が高!、状態であると判断された場合 (車体が 加速状態にあると判断された場合あるいは計測した走行負荷が高 、と判断された場 合)に、はじめて、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくして、相対的に、トルコン 吸収トルクを大きくする制御を実行するものとして説明したが、このような判断自体を 省略して、操作盤 30上のスィッチ操作のみで、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小 さくする制御を実行してもよ 、。
[0120] この実施例では、「パワーモード」が選択されると、図 4において、油圧ポンプの最 大吸収トルクを矢印 D方向に低下させる制御を実行する力、図 5において、油圧ボン プの容量を矢印 E方向に低下させる制御を実行して、図 2に示すように、作業油圧負 荷が小さくなる(走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3に、移行させる。
[0121] 一方、「通常モード」が選択されると、図 4において、油圧ポンプの最大吸収トルクを 矢印 D方向に低下させる制御を解除する力 図 5において、油圧ポンプの容量を矢 印 E方向に低下させる制御を解除して、図 2に示すように、作業油圧負荷が小さくな る(走行負荷が大きくなる)マッチング点 V3から、作業油圧負荷が大きくなる (走行負 荷が小さくなる)マッチング点 V2に戻すようにする。
[0122] なお、上述した第 2実施例、第 3実施例で説明した各種判断手法は適宜組み合わ せてよい。たとえば、アクセルペダル 17の踏み込み量が所定のしきい値以上であるこ とと、計測した走行負荷が所定のしき 、値以上であることの 2つの条件が揃ってはじ めて、油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルクを小さくする制御を実行するようにしてもよい。
[0123] また、上述した実施例では、走行モードが「パワーモード」、「通常モード」の 2種類 の場合を例にとり説明したが、走行モードを 3種類以上として、各走行モードに応じて 制御内容、しき 、値の大きさを変更するようにしてもょ 、。
[0124] ところで、作業車両の種類によっては、エンジン 1の出力がトルクコンバータ 2、トラ ンスミッション 3を介して駆動輪 5に伝達される構成ではなぐエンジン 1の出力が走行 用油圧ポンプ、走行用油圧モータを介して駆動輪 5に伝達される構成のものもある。 このような構成の作業車両に対しても、本発明を適用することができる。この場合、各 実施例の「走行負荷」を、走行油圧負荷に置き換えて、同様に、各実施例の制御を 行えばよい。すなわち、走行油圧負荷が高い状態であると判断された場合 (車体が 加速状態にあると判断された場合あるいは計測した走行油圧負荷が高いと判断され た場合)に、作業用油圧ポンプ 7、 8、 9の吸収トルク (作業油圧負荷)を小さくして、相 対的に、走行用油圧ポンプの吸収トルク(走行油圧負荷)を大きくする制御を実行す ればよい。
産業上の利用可能性
[0125] 本発明は、ホイールローダに限定されることなぐエンジン出力(エンジントルク)が、 走行負荷と作業油圧負荷の双方に配分される作業車両であれば、同様に適用する ことができる。
図面の簡単な説明
[0126] [図 1]図 1は、実施形態の作業車両の構成を示す図である。
[図 2]図 2はエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す図である。
[図 3]図 3は従来技術を説明する図で、図 2に対応する図である。
[図 4]図 4は油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を説明する図である。
[図 5]図 5は油圧ポンプの容量を変更する制御を説明する図である。 [図 6]図 6は PC制御を行うための構成例を示した図である。
[図 7]図 7は LS制御を行うための構成例を示した図である。

Claims

請求の範囲
[1] エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
走行負荷が高い状態にあることを判断する走行負荷状態判断手段(18)と、 走行負荷状態判断手段(18)によって、走行負荷が高い状態にあると判断された場 合に、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[2] エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
作業車両が加速状態にあることを判断する加速状態判断手段(18)と、 加速状態判断手段(18)によって、作業車両が加速状態にあると判断された場合に 、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[3] 加速状態判断手段(18)は、
作業車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
加速度検出手段によって検出された作業車両の加速度が所定のしきい値以上で あることを判断する手段と
力 なることを特徴とする請求項 2記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[4] 加速状態判断手段(18)は、
走行用操作子( 17)の操作量を検出する操作量検出手段( 17a)と、
操作量検出手段(17a)によって検出された走行用操作子(17)の操作量が所定の しき!/ヽ値以上であることを判断する手段と 力 なることを特徴とする請求項 2記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[5] 加速状態判断手段(18)は、
エンジン(1)の目標回転数と実際のエンジン回転数との差を演算する回転数差演 算手段と、
回転数差演算手段によって演算された回転数差が所定のしきい値以上であること を判断する手段と
力 なることを特徴とする請求項 2記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[6] エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
駆動輪 (5)に伝達される走行負荷を計測する走行負荷計測手段(18)と、 走行負荷計測手段によって計測された走行負荷が所定のしきい値以上である場合 に、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手段(18)と を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[7] エンジン(1)の出力がトルクコンバータ(2)、トランスミッション(3)を介して駆動輪 (5) に伝達される作業車両のエンジンの負荷制御装置であって、
走行負荷計測手段(18)は、
トルクコンバータ(2)の入力軸回転数と、トランスミッション(3)の出力軸回転数と、ト ランスミッション (3)で現在選択されて 、る速度段とに基づ!/、て走行負荷を演算する ものであること
を特徴とする請求項 6記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[8] 作業車両が減速状態であることを検出する減速状態検出手段と、 減速状態検出手 段によって作業車両が減速状態であることが検出された場合に、可変容量型油圧ポ ンプの吸収トルクを低下させる制御を解除する解除手段(18)と
を備えたことを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の作業車両のエンジンの 負荷制御装置。 [9] 請求項 1〜7のいずれかに記載の作業車両のエンジンの負荷制御装置において、 高い走行負荷で走行するパワーモードを選択する選択手段(31)をさらに備え、 前記制御手段(18)は、前記選択手段(31)によってパワーモードが選択されてい ることを、可変容量型油圧ポンプ(7、 8、
9)の吸収トルクを低下させる制御を実行す る条件とすること
を特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[10] 複数の走行モードを選択する走行モード選択手段(31)と、
走行モード選択手段(31)で選択された走行モードの種類に応じて、前記しき!、値 を、選択された作業モードに対応づけられた大きさに変化させること
を特徴とする請求項 3〜6のいずれかに記載の作業車両のエンジンの負荷制御装 置。
[11] エンジン(1)の出力が駆動輪 (5)に伝達されるとともに、エンジン(1)の出力が可変 容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に伝達される作業車両のエンジンの負 荷制御装置であって、
可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変化手段(1 9、 22)と、
複数の走行モードを選択する走行モード選択手段(31)と、
走行モード選択手段(31)で走行モードの種類に応じて、可変容量型油圧ポンプ( 7、 8、 9)の吸収トルクの大きさを変化させる制御手段と
を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
[12] エンジン(1)の出力が走行用油圧ポンプを介して駆動輪 (5)に伝達されるとともに、 エンジン (1)の出力が作業機用可変容量型油圧ポンプ (7、 8、 9)を介して作業機に 伝達される作業車両のエンジンの負荷制御装置であって、
作業機用可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを変化させる吸収トルク変 化手段(19、 22)と、
走行負荷が高い状態にあることを判断する走行負荷状態判断手段(18)と、 走行負荷状態判断手段(18)によって、走行負荷が高い状態にあると判断された場 合に、作業機用可変容量型油圧ポンプ(7、 8、 9)の吸収トルクを低下させる制御手 段(18)と
を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンの負荷制御装置。
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