WO2008050534A1 - Construction vehicle - Google Patents

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WO2008050534A1
WO2008050534A1 PCT/JP2007/066677 JP2007066677W WO2008050534A1 WO 2008050534 A1 WO2008050534 A1 WO 2008050534A1 JP 2007066677 W JP2007066677 W JP 2007066677W WO 2008050534 A1 WO2008050534 A1 WO 2008050534A1
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WO
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vehicle speed
speed
control
traction force
vehicle
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Application number
PCT/JP2007/066677
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Inventor
Atsushi Shirao
Minoru Wada
Yuuya Kusumoto
Original Assignee
Komatsu Ltd.
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Publication date
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
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    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/435—Pump capacity control by electric actuators

Definitions

  • the present invention relates to a construction vehicle.
  • HST HydroStatic Transmission
  • a traveling hydraulic motor by pressure oil discharged from the hydraulic pump.
  • the speed and traction force of the vehicle can be controlled by controlling the engine speed, the capacity of the hydraulic pump, and the capacity of the traveling hydraulic motor (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-144254
  • the vehicle speed traction characteristic as shown in FIG. 8 is generally obtained.
  • the horizontal axis is the vehicle speed
  • the vertical axis is the traction force.
  • the peak of tractive force appears at a vehicle speed with a low speed range that does not appear when the vehicle speed is zero. For this reason, when working to push earth and sand etc. at low speed as in excavation work, if the speed of the vehicle decreases to a certain speed, the traction force decreases and the workability decreases or the vehicle stops. There is a fear.
  • An object of the present invention is to provide a construction vehicle capable of suppressing a decrease in traction force during low-speed traveling.
  • a construction vehicle includes an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a traveling hydraulic motor driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a driving force of the traveling hydraulic motor And a control unit.
  • the control unit controls the vehicle speed and traction force by controlling the engine speed, the capacity of the hydraulic pump, and the capacity of the traveling hydraulic motor. Further, the control unit increases the maximum capacity of the traveling hydraulic motor as the vehicle speed decreases in a low speed region where the vehicle speed is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the vehicle speed is low in a low speed region where the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined threshold.
  • Control is performed to increase the maximum capacity of the traveling hydraulic motor. As the maximum capacity of the traveling hydraulic motor increases, the traction force increases. Therefore, the above control can be performed to suppress a decrease in traction force during low-speed traveling.
  • a construction vehicle according to a second invention is the construction vehicle according to the first invention, wherein the control unit limits the maximum traction force by limiting the maximum capacity of the traveling hydraulic motor to a predetermined limit value. Attracting force limiting control can be executed. If the vehicle speed is less than or equal to the threshold for traction force limiting control, the maximum capacity of the traveling hydraulic motor is increased to exceed the limiting value as the vehicle speed decreases.
  • a force S for limiting the maximum traction force can be achieved by executing the traction force limitation control.
  • the work can be performed with the maximum traction force appropriate to the work conditions. For example, slip can be made difficult to occur by executing traction force limit control when working on a low friction road surface.
  • the tractive force limit control when the vehicle speed is equal to or lower than the threshold value, the maximum capacity of the traveling hydraulic motor is increased to be equal to or greater than the limit value as the vehicle speed decreases. For this reason, during execution of the traction force limit control, it is possible to suppress the reduction in traction force during low-speed driving. Further, since the traction force when starting from a stopped state can be increased, the occurrence of slip when starting under a high load can be suppressed.
  • the construction vehicle according to the third invention is the construction vehicle according to the second invention, wherein the limit value of the maximum capacity of the traveling hydraulic motor in the traction force limit control is variable, and the threshold value is a set limit. It is determined for each value.
  • a construction vehicle according to a fourth invention is the construction vehicle according to any one of the first invention to the third invention, wherein the control unit increases the upper limit of the engine speed as the vehicle speed decreases at a vehicle speed equal to or lower than a predetermined speed.
  • the control unit increases the upper limit of the engine speed as the vehicle speed decreases at a vehicle speed equal to or lower than a predetermined speed.
  • the maximum capacity of the traveling hydraulic motor is increased as the vehicle speed decreases.
  • the maximum traction force can be exhibited at a lower vehicle speed by lowering the upper limit of the engine speed as the vehicle speed decreases in the slip reduction control. As a result, it is possible to make the slip S more difficult to occur when working on a low friction road surface.
  • FIG. 1 is a side view of a construction vehicle.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a hydraulic drive mechanism.
  • FIG. 3 is a control block diagram of a construction vehicle.
  • FIG. 4 Vehicle speed Graph showing traction force characteristics.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the tilt angle, main circuit oil pressure, and engine speed.
  • FIG. 6 is a graph showing the upper limit of throttle opening (upper limit of engine speed) with respect to vehicle speed.
  • FIG. 7 is a graph showing the maximum capacity and maximum traction force of the second traveling motor with respect to vehicle speed.
  • FIG. 8 is a graph showing vehicle speed and traction force characteristics of a conventional construction vehicle.
  • FIG. 1 shows a side view of a construction vehicle 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the construction vehicle 1 is a wheel loader that can be self-propelled by the tires 4a and 4b and can perform a desired work using the work machine 3.
  • the construction vehicle 1 includes a body frame 2, a work machine 3, tires 4 a and 4 b, and a cab 5.
  • the vehicle body frame 2 includes a front frame 2a arranged on the front side and a rear frame 2b arranged on the rear side.
  • the front frame 2a and the rear frame 2b are the central part of the vehicle body frame 2. In FIG. 1, the two are swingably connected in the left-right direction.
  • a work machine 3 and a pair of front tires 4a are attached to the front frame 2a.
  • the work implement 3 is a device driven by pressure oil from the work implement hydraulic pump 11 (see Fig. 2), and is attached to the front end of the lift arm 37 and the lift arm 37 mounted on the front portion of the front frame 2a. And a work machine cylinder 26 (see FIG. 2) for driving them.
  • the pair of front tires 4a is provided on the side surface of the front frame 2a.
  • the rear frame 2b is provided with a cab 5, a hydraulic oil tank 6, a pair of rear tires 4b, and the like.
  • the cab 5 is placed on the upper part of the vehicle body frame 2 and includes an operation unit such as a handle and an accelerator, a display unit for displaying various information such as speed, a seat, and the like.
  • the hydraulic oil tank 6 is disposed behind the cab 5 and accumulates hydraulic oil pressurized by various hydraulic pumps.
  • the pair of rear tires 4b is provided on the side surface of the rear frame 2b.
  • the vehicle body frame 2 is equipped with a hydraulic drive mechanism 7 for driving the tires 4a, 4b and the work machine 3.
  • a hydraulic drive mechanism 7 for driving the tires 4a, 4b and the work machine 3.
  • the hydraulic drive mechanism 7 is mainly composed of an engine 8, a main pump 9, a charge pump 10, a work machine hydraulic pump 11, a first travel motor 12, a second travel motor 13, a clutch 14, a drive shaft 15, a control unit 16 (Fig. 3) and so-called HST system is adopted.
  • the engine 8 is a diesel engine, and the output torque generated by the engine 8 includes a main pump 9, a charge pump 10, a work machine hydraulic pump 11, and a steering hydraulic pump. Is transmitted to an amplifier (not shown).
  • the engine 8 is provided with a fuel injection device 17 that controls the output torque and the rotational speed of the engine 8, and the throttle opening is adjusted according to the amount of operation of the accelerator (hereinafter referred to as “axenole opening”). And adjust the fuel injection amount.
  • the accelerator is means for instructing the target rotational speed of the engine 8, and an accelerator opening detector 18 (see FIG. 3) is provided.
  • the accelerator opening detection unit 18 is composed of a potentiometer or the like, and detects the accelerator opening.
  • the accelerator opening detection unit 18 sends an opening signal indicating the accelerator opening to the control unit 16, and a control signal is output from the control unit 16 to the fuel injection device 17. For this reason, the operator can control the rotational speed of the engine 8 by adjusting the amount of operation of the accelerator.
  • the engine 8 is provided with an engine speed detector 19 (see FIG. 3), which includes a rotation sensor that detects the actual speed of the engine 8, and the engine speed detector 19 receives the engine speed signal. Input to the control unit 16.
  • the main pump 9 is a variable displacement hydraulic pump driven by the engine 8, and the pressure oil discharged from the main pump 9 passes through the main circuits 20 and 21 and the first traveling motor 12 and To the second traveling motor 13.
  • the hydraulic drive mechanism 7 is provided with a main circuit oil pressure detection unit 22 (see FIG. 3) for detecting the pressure of the pressure oil passing through the main circuits 20 and 21 (hereinafter referred to as “main circuit oil pressure”).
  • the main circuit hydraulic pressure corresponds to the drive hydraulic pressure of the pressure oil that drives the first travel motor 12 and the second travel motor 13.
  • a pump displacement control cylinder 23 and a pump displacement control valve 24 for controlling the displacement of the main pump 9 are connected to the main pump 9! /.
  • the pump capacity control valve 24 is an electromagnetic control valve that controls the pump capacity control cylinder 23 based on a control signal from the control unit 16, and the pump capacity control cylinder 23 controls the main pump 9 by controlling the pump capacity control cylinder 23.
  • the capacity can be changed arbitrarily.
  • the charge pump 10 is a pump that is driven by the engine 8 and supplies pressure oil to the main circuits 20 and 21.
  • the charge pump 10 supplies pressure oil to the pilot circuit of the main pump 9.
  • the work machine hydraulic pump 11 is driven by the engine 8, and the pressure oil discharged from the work machine hydraulic pump 11 is sent to the work machine cylinder 26 of the work machine 3 via the work machine hydraulic circuit 25.
  • the work machine cylinder 26 is driven.
  • the work machine hydraulic circuit 25 is provided with a work machine control valve 27 (see FIG. 3) for controlling the work machine cylinder 26.
  • the work implement cylinder 26 is controlled by controlling the work implement control valve 27 based on this control signal.
  • the first travel motor 12 is a variable displacement hydraulic motor, and is driven by the pressure oil discharged from the main pump 9 to generate a driving force for travel.
  • the first traveling motor 12 is provided with a first motor cylinder 29 that controls the tilt angle of the first traveling motor 12 and a first motor control valve 30 (see FIG. 3) that controls the first motor cylinder 29.
  • the first motor control valve 30 is an electromagnetic control valve that is controlled based on a control signal from the control unit 16, and the capacity of the first traveling motor 12 can be arbitrarily changed by controlling the first motor cylinder 29. it can.
  • the second travel motor 13 is a variable displacement hydraulic motor that is driven by the hydraulic oil discharged from the main pump 9.
  • the second travel motor 13 drives the drive shaft 15 for travel. Generate power.
  • the second travel motor 13 is provided in parallel with the first travel motor 12 on the hydraulic circuit.
  • the second travel motor 13 includes a second motor cylinder 31 that controls the tilt angle of the second travel motor 13 and a second motor control valve 32 that controls the second motor cylinder 31 (see FIG. 3). Is provided.
  • the second motor control valve 32 is an electromagnetic control valve that is controlled based on a control signal from the control unit 16.By controlling the second motor cylinder 31, the capacity of the second travel motor 13 can be arbitrarily set. Can be changed. Further, by adjusting the control signal applied to the second motor control valve 32, the force S can be adjusted by adjusting the maximum tilt angle and the minimum tilt angle.
  • the clutch 14 is a device that switches between transmission and non-transmission of driving force from the second travel motor 13 to the drive shaft 15.
  • the clutch 14 is provided with a clutch control valve 33 (see FIG. 3) that switches engagement / disengagement of the clutch 14.
  • the clutch control valve 33 is an electromagnetic control valve that switches engagement / disengagement of the clutch 14 based on a control signal from the control unit 16.
  • the clutch 14 is engaged, and the driving forces of the first travel motor 12 and the second travel motor 13 are transmitted to the drive shaft 15.
  • high speed travel the clutch 14 is disengaged and only the driving force of the first travel motor 12 is transmitted to the drive shaft 15.
  • the drive shaft 15 uses the driving forces of the first traveling motor 12 and the second traveling motor 13 as tires 4a, 4b.
  • the tires 4a and 4b are rotated by transmitting to (see Fig. 1).
  • the drive shaft 15 has A vehicle speed detection unit 34 (see FIG. 3) including a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed from the rotation speed of the drive shaft 15 is provided, and a vehicle speed signal from the vehicle speed detection unit 34 is input to the control unit 16.
  • the control unit 16 electronically controls each control valve and the fuel injection device 17 based on the output signal from each detection unit, and the engine speed, the capacity of each of the hydraulic pumps 9 to 11; 13 capacity etc. can be controlled.
  • the traction force and the vehicle speed change steplessly, and the gear can be automatically shifted from the vehicle speed zero to the maximum speed without a shifting operation.
  • the control of the traveling motors 12 and 13 by the control unit 16 will be described in detail.
  • the control unit 16 processes output signals from the engine speed detection unit 19 and the main circuit hydraulic pressure detection unit 22 and outputs a tilt angle change command to the travel motors 12 and 13.
  • Figure 5 shows the relationship between the tilt angle, main circuit oil pressure, and engine speed.
  • the solid line in Fig. 5 is a line that defines the tilt angle with respect to the main circuit oil pressure when the engine speed is at a certain value. Until the main circuit hydraulic pressure is below a certain value, the tilt angle is minimum (Min). After that, the tilt angle gradually increases as the main circuit hydraulic pressure rises (the slope of the solid line). After the tilt angle reaches the maximum (Max), the tilt angle maintains the maximum tilt angle Max even if the hydraulic pressure increases.
  • the sloped portion of the solid line is set so as to rise and fall according to the engine speed.
  • the tilt angle increases from a state where the main circuit hydraulic pressure is lower, and is controlled so as to reach the maximum tilt angle when the main circuit hydraulic pressure is lower (see FIG. 5). (See the slanted portion on the broken side).
  • the minimum tilt angle Min is maintained until the main circuit hydraulic pressure becomes higher, and the maximum tilt angle Max is reached at a higher main circuit hydraulic pressure (Fig. 5). (See the sloped portion of the upper broken line in Fig. 4).
  • the construction vehicle 1 includes a maximum traction force selection unit 35 (see FIG. 3), and the control unit 16 performs traction force limit control that limits the maximum traction force when the maximum traction force selection unit 35 is operated.
  • the maximum traction force selection unit 35 is a switch provided in the cab 5 and the control unit 16 determines the second traveling mode based on the output signal from the maximum traction force selection unit 35.
  • the maximum traction force is limited by switching the maximum value of the tilt angle of the motor 13 and limiting the maximum capacity of the second traveling motor 13 to a predetermined limit value.
  • the maximum traction force selector 35 can be switched between an on state and an off state.
  • the maximum traction force in the on state can be changed to three levels: Level A, Level B, and Level C.
  • Level A the maximum traction force selector 35 is in the off state
  • the maximum tilt angle is at the position Max in FIG. 5, and in this state, the vehicle speed-traction force characteristic is the graph L1 in FIG.
  • This maximum tilt angle Max is the maximum value in performance of the second traveling motor 13.
  • the maximum traction force selection unit 35 is turned on, the maximum tilt angle is changed to a size corresponding to the set maximum traction force level. In other words, when the maximum tractive force in the on state is set to level A, the maximum tilt angle is changed to Ma.
  • the driving force of the tires 4a and 4b can be suppressed to prevent slipping even when the accelerator opening is maximized in order to secure the amount of work by the work implement 3. Can be prevented
  • the slip reduction control selection unit 36 is provided, and the operator can operate the slip reduction control selection unit 36 to execute the slip reduction control.
  • the slip reduction control is a control that can further suppress the occurrence of slip by changing the upper limit of the engine speed according to the vehicle speed.
  • the slip reduction control selection unit 36 is a switch provided in the cab 5 and can be switched between an on state and an off state. When the slip reduction control selection unit 36 is turned on, slip reduction control described below is performed.
  • the control unit 16 is based on the graph shown in FIG. Determine the upper limit of the engine speed. This graph defines the upper limit of the throttle opening with respect to the vehicle speed. At a predetermined speed V3 or lower, the lower the vehicle speed, the smaller the upper limit of the throttle opening.
  • the control unit 16 limits the upper limit of the engine speed by limiting the upper limit of the throttle opening according to this table. As a result, as shown in the graph L2 in FIG. 4, the control unit 16 makes the engine speed so that the vehicle speed tractive force characteristic in the low speed region approximates the vehicle speed tractive force characteristic of the vehicle equipped with the torque converter (see graph L3).
  • the vehicle speed and tractive force characteristics of a vehicle equipped with a torque converter are a monotonically decreasing function, and the maximum tractive force is maximized at zero speed.
  • Graph Lc is the vehicle speed-traction force characteristic (accelerator opening 100%) when the upper limit of the engine speed is constant even in the low speed range without performing slip reduction control.
  • Graph L2 shows the vehicle speed vs. bow I force characteristics when slip reduction control is performed together with level C tractive force limit control. In this graph L2, the maximum traction force appears on the lower speed side than the maximum traction force in the vehicle speed-one traction force characteristic shown in the graph Lc.
  • the vehicle speed VI when the maximum bow I force appears in the vehicle speed traction force characteristic when the slip reduction control is performed is the maximum traction force in the vehicle speed traction force characteristic (see Lc) when the slip reduction control is not performed. It is smaller than the vehicle speed V2 that appears, for example, lkm / h.
  • the upper limit of the engine speed by slip reduction control is performed when the main circuit hydraulic pressure is equal to or higher than the pressure at which the tilt angle of the second traveling motor 13 becomes the maximum tilt angle. Is performed when the vehicle speed is lower than V3.
  • the control unit 16 decreases the vehicle speed in a low speed region where the vehicle speed is equal to or less than a predetermined threshold.
  • Control is performed to increase the maximum capacity of the second traveling motor 13.
  • the vehicle speed is set to a predetermined threshold value.
  • Va the maximum capacity of the second traction motor 13 is Ca
  • the force S the maximum speed of the second traction motor 13 becomes a quadratic function as the vehicle speed decreases from zero to a predetermined threshold value Va.
  • the maximum capacity Ca is a capacity corresponding to the maximum tilt angle Ma described above.
  • level B tractive force limit control when level B tractive force limit control is being performed, level C tractive force limit control is being performed !, and when slip reduction control control is being performed, the vehicle speed is also below the predetermined threshold. The smaller the is, the control is performed to increase the maximum capacity of the second traveling motor 13.
  • the threshold value a value corresponding to each level, that is, a value determined for each limit value of the maximum capacity of the second traveling motor 13 set in each control is used.
  • Vb be the threshold when level B tractive force limiting control is being performed
  • Vc be the threshold when level C tractive force limiting control is being performed
  • Vd the threshold when slip reduction control is being performed.
  • the threshold values Va, Vb, Vc, Vd values appropriately determined in advance based on various control conditions are used.
  • the threshold values V a, Vb, and Vc are different values, and Va ⁇ Vb ⁇ Vc.
  • thresholds Va to Vd corresponding to the level of traction force limit control and slip reduction control are used in the control of second traveling motor 13 in the low speed region as described above. As a result, appropriate control according to the traction force speed characteristics in each control can be performed, and a decrease in traction force during low-speed traveling in each control can be suppressed more appropriately.
  • the maximum traction force when the maximum traction force selection unit 35 is on can be changed to three levels of level A, level B, and level C. It may be possible to change continuously.
  • the above embodiment is not limited to the force wheel loader in which the present invention is applied to the wheel loader, but can be applied to any construction vehicle that travels with a hydraulic motor.
  • construction vehicle 1 of the above embodiment is not limited to one that travels with two hydraulic motors, and may travel with one hydraulic motor.
  • the present invention has an effect of suppressing a reduction in traction force during low-speed traveling, and is useful as a construction vehicle.

Description

明 細 書
建設車両
技術分野
[0001] 本発明は、建設車両に関する。
背景技術
[0002] 建設車両には、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された 圧油によって走行用油圧モータを駆動することにより走行を行う、いわゆる HST (Hyd roStatic Transmission)を搭載したものがある。このような建設車両では、エンジン回 転数、油圧ポンプの容量、走行用油圧モータの容量を制御することによって、車両の 速度および牽引力を制御することができる（特許文献 1)。
特許文献 1：特開 2004— 144254号公報
発明の開示
[0003] 上記のような HST方式の建設車両では、一般に図 8に示すような車速 牽引力特 性が得られる。なお、図 8では、横軸が車速であり、縦軸が牽引力である。この車速 牽引力特性に示されているように、牽引力のピークは、車速ゼロの場合に表れるので はなぐ低速域のある車速において表れる。このため、掘削作業のように低速で土砂 等を押し込む作業を行っている場合、車両の速度がある速度まで低下すると牽引力 が低下してしまい、作業性が低下したり、車両が停止したりする恐れがある。
[0004] 本発明の課題は、低速走行時における牽引力の低下を抑えることができる建設車 両を提供することにある。
[0005] 第 1発明に係る建設車両は、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと 、油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、走行用油 圧モータの駆動力によって駆動される走行輪と、制御部とを備える。制御部は、ェン ジン回転数と油圧ポンプの容量と走行用油圧モータの容量とを制御して車速と牽引 力とを制御する。また、制御部は、車速が所定の閾値以下である低速度領域におい て、車速が小さいほど走行用油圧モータの最大容量を増大させる。
[0006] この建設車両では、車速が所定の閾値以下である低速度領域において、車速が小 さいほど走行用油圧モータの最大容量が増大する制御が行われる。走行用油圧モ ータの最大容量が増大すると牽引力が増大するため、上記の制御が行われることに よって、低速走行時における牽引力の低下を抑えることができる。
[0007] 第 2発明に係る建設車両は、第 1発明の建設車両であって、制御部は、走行用油 圧モータの最大容量を所定の制限値に制限することにより最大牽引力を制限する牽 引力制限制御を実行可能であり、牽引力制限制御にお!/、て車速が閾値以下では、 車速が小さいほど走行用油圧モータの最大容量を増大させて制限値以上とする。
[0008] この建設車両では、牽引力制限制御を実行することによって、最大牽引力を制限 すること力 Sできる。これにより、作業条件に応じた適切な最大牽引力で作業を行うこと ができる。例えば、低摩擦路面での作業時において牽引力制限制御を実行すること によって、スリップを起こし難くすることができる。
[0009] また、牽引力制限制御において、車速が閾値以下では、車速が小さいほど走行用 油圧モータの最大容量を増大させて制限値以上とする制御が行われる。このため、 牽引力制限制御の実行中において、低速走行時における牽引力の低下を抑えるこ と力 Sできる。また、停止状態から発進する際の牽引力を増大させることができるため、 高負荷での発進時におけるスリップの発生を抑えることができる。
[0010] 第 3発明に係る建設車両は、第 2発明の建設車両であって、牽引力制限制御にお ける走行用油圧モータの最大容量の制限値は可変であり、閾値は、設定された制限 値ごとに定められている。
[0011] この建設車両では、走行用油圧モータの最大容量の制限値が可変であるため、状 況に応じた適切な最大牽引力を設定することができる。また、車速 牽引力特性は、 走行用油圧モータの最大容量の制限値によって異なるため、閾値が、設定された制 限値ごとに定められることによって、低速走行時における牽引力の低下をより適切に 才卬えること力 Sできる。
[0012] 第 4発明に係る建設車両は、第 1発明から第 3発明のいずれかの建設車両であつ て、制御部は、車速が所定の速度以下では車速が小さいほどエンジン回転数の上 限を低下させるスリップ低減制御を実行可能であり、スリップ低減制御において車速 が閾値以下では、車速が小さいほど走行用油圧モータの最大容量を増大させる。 [0013] この建設車両では、スリップ低減制御において車速が小さいほどエンジン回転数の 上限を低下させることによって、より小さい車速で最大牽引力が表れるようにすること ができる。これにより、低摩擦路面上での作業時においてスリップをより起こし難くす ること力 Sできる。また、スリップ低減制御が行われる場合であっても、エンジン回転数 の上限の低下には限界があるため、最大牽引力が表れる車速を低下させるのにも限 界がある。すなわち、スリップ低減制御が実行されていても、ある車速において最大 牽引力が表れ、この車速以下の速度では牽引力が低下する傾向がある。このため、 車速が小さいほど走行用油圧モータの最大容量を増大させて制限値以上とする制 御がスリップ低減制御と併せて行われることにより、低速走行時における牽引力の低 下をより抑えることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]建設車両の側面図。
[図 2]油圧駆動機構の構成を示す概略図。
[図 3]建設車両の制御ブロック図。
[図 4]車速 牽引力特性を示すグラフ。
[図 5]傾転角と主回路油圧とエンジン回転数との関係を示すグラフ。
[図 6]車速に対するスロットル開度の上限（エンジン回転数の上限）を示すグラフ。
[図 7]車速に対する第 2走行モータの最大容量および最大牽引力を示すグラフ。
[図 8]従来の建設車両の車速 牽引力特性を示すグラフ。
符号の説明
[0015] 1 建設車両
4a, 4b タイヤ（走行輪）
8 エンジン
9 メインポンプ（油圧ポンプ）
13 第 2走行モータ（走行用油圧モータ）
16 制御部
発明を実施するための最良の形態
[0016] <全体構成〉 本発明の一実施形態に係る建設車両 1の側面図を図 1に示す。この建設車両 1は 、タイヤ 4a, 4bにより自走可能であると共に作業機 3を用いて所望の作業を行うことが できるホイールローダである。この建設車両 1は、車体フレーム 2、作業機 3、タイヤ 4a , 4b、運転室 5を備えている。
[0017] 車体フレーム 2は、前側に配置されるフロントフレーム 2aと、後側に配置されるリアフ レーム 2bとを有しており、フロントフレーム 2aとリアフレーム 2bとは車体フレーム 2の中 央部において左右方向に揺動可能に連結されている。
[0018] フロントフレーム 2aには作業機 3および一対のフロントタイヤ 4aが取り付けられて!/ヽ る。作業機 3は、作業機用油圧ポンプ 11 (図 2参照）からの圧油によって駆動される 装置であり、フロントフレーム 2aの前部に装着されたリフトアーム 37と、リフトアーム 37 の先端に取り付けられたパケット 38と、これらを駆動する作業機シリンダ 26 (図 2参照 )とを有する。一対のフロントタイヤ 4aは、フロントフレーム 2aの側面に設けられている
[0019] リアフレーム 2bには、運転室 5、作動油タンク 6、一対のリアタイヤ 4bなどが設けられ ている。運転室 5は、車体フレーム 2の上部に載置されており、ハンドル、アクセル等 の操作部、速度等の各種の情報を表示する表示部、座席等が内装されている。作動 油タンク 6は、運転室 5の後方に配置されており、各種の油圧ポンプによって加圧さ れる作動油を蓄積する。一対のリアタイヤ 4bは、リアフレーム 2bの側面に設けられて いる。
[0020] また、車体フレーム 2には、タイヤ 4a, 4bや作業機 3を駆動するための油圧駆動機 構 7が搭載されている。以下、油圧駆動機構 7の構成について図 2に基づいて説明 する。
[0021] <油圧駆動機構 7〉
油圧駆動機構 7は、主として、エンジン 8、メインポンプ 9、チャージポンプ 10、作業 機用油圧ポンプ 11、第 1走行モータ 12、第 2走行モータ 13、クラッチ 14、駆動軸 15 、制御部 16 (図 3参照）を有しており、いわゆる HSTシステムが採用されている。
[0022] エンジン 8は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン 8で発生した出力トルクが、 メインポンプ 9、チャージポンプ 10、作業機用油圧ポンプ 11、ステアリング用油圧ポ ンプ（図示せず）等に伝達される。エンジン 8には、エンジン 8の出力トルクと回転数と を制御する燃料噴射装置 17が付設されており、アクセルの操作量 (以下、「ァクセノレ 開度」と呼ぶ）に応じてスロットル開度を調整し、燃料の噴射量を調整する。アクセル は、エンジン 8の目標回転数を指示する手段であり、アクセル開度検出部 18 (図 3参 照）が設けられている。アクセル開度検出部 18は、ポテンショメータなどで構成されて おり、アクセル開度を検出する。アクセル開度検出部 18は、アクセル開度を示す開 度信号を制御部 16へと送り、制御部 16から燃料噴射装置 17に制御信号が出力され る。このため、オペレータ一はアクセルの操作量を調整することによってエンジン 8の 回転数を制御すること力できる。また、エンジン 8には、エンジン 8の実回転数を検出 する回転センサからなるエンジン回転数検出部 19 (図 3参照）が設けられており、ェ ンジン回転数検出部 19からの回転数信号が制御部 16に入力される。
[0023] メインポンプ 9は、エンジン 8によって駆動される可変容量型の油圧ポンプであり、メ インポンプ 9から吐出された圧油は、主回路 20, 21を通って第 1走行モータ 12およ び第 2走行モータ 13へ送られる。なお、この油圧駆動機構 7には主回路 20, 21を通 る圧油の圧力（以下、「主回路油圧」 )を検出する主回路油圧検出部 22 (図 3参照）が 設けられている。なお、主回路油圧は、第 1走行モータ 12および第 2走行モータ 13 を駆動する圧油の駆動油圧に相当する。また、メインポンプ 9には、メインポンプ 9の 容量を制御するためのポンプ容量制御シリンダ 23とポンプ容量制御弁 24とが接続さ れて!/、る。ポンプ容量制御弁 24は、制御部 16からの制御信号に基づレ、てポンプ容 量制御シリンダ 23を制御する電磁制御弁であり、ポンプ容量制御シリンダ 23を制御 することにより、メインポンプ 9の容量を任意に変更することができる。
[0024] チャージポンプ 10は、エンジン 8によって駆動され、主回路 20, 21へと圧油を供給 するためのポンプである。また、チャージポンプ 10は、メインポンプ 9のパイロット回路 に圧油を供給する。
[0025] 作業機用油圧ポンプ 11は、エンジン 8によって駆動され、作業機用油圧ポンプ 11 から吐出された圧油は、作業機用油圧回路 25を介して作業機 3の作業機シリンダ 26 に送られ、作業機シリンダ 26を駆動する。また、作業機用油圧回路 25には、作業機 シリンダ 26を制御する作業機制御弁 27 (図 3参照）が設けられており、制御部 16から の制御信号に基づいて作業機制御弁 27が制御されることにより作業機シリンダ 26が 制御される。
[0026] 第 1走行モータ 12は、可変容量型の油圧モータであり、メインポンプ 9から吐出され た圧油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。第 1走行モータ 12には 、第 1走行モータ 12の傾転角を制御する第 1モータシリンダ 29と、第 1モータシリンダ 29を制御する第 1モータ制御弁 30 (図 3参照）とが設けられている。第 1モータ制御 弁 30は制御部 16からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁であり、第 1モ ータシリンダ 29を制御することにより、第 1走行モータ 12の容量を任意に変えることが できる。
[0027] 第 2走行モータ 13は、第 1走行モータ 12と同様に、メインポンプ 9から吐出された圧 油によって駆動される可変容量型の油圧モータであり、駆動軸 15に走行のための駆 動力を生じさせる。第 2走行モータ 13は、油圧回路上において第 1走行モータ 12と 並列に設けられている。また、第 2走行モータ 13には、第 2走行モータ 13の傾転角を 制御する第 2モータシリンダ 31と、第 2モータシリンダ 31を制御する第 2モータ制御弁 32 (図 3参照）とが設けられている。第 2モータ制御弁 32は、制御部 16からの制御信 号に基づいて制御される電磁制御弁であり、第 2モータシリンダ 31を制御することに より、第 2走行モータ 13の容量を任意に変えることができる。また、第 2モータ制御弁 32に加えられる制御信号を調整することにより最大傾転角及び最小傾転角を調整 すること力 Sでさる。
[0028] クラッチ 14は、第 2走行モータ 13から駆動軸 15への駆動力の伝達 '非伝達を切り 替える装置である。クラッチ 14には、クラッチ 14の係合 ·非係合を切り替えるクラッチ 制御弁 33 (図 3参照）が設けられている。クラッチ制御弁 33は、制御部 16からの制御 信号に基づいてクラッチ 14の係合 ·非係合を切り替える電磁制御弁である。低速走 行時にはクラッチ 14が係合状態とされ、第 1走行モータ 12および第 2走行モータ 13 の駆動力が駆動軸 15に伝達される。高速走行時にはクラッチ 14が非係合状態とさ れ第 1走行モータ 12の駆動力のみが駆動軸 15に伝達される。
[0029] 駆動軸 15は、第 1走行モータ 12および第 2走行モータ 13の駆動力をタイヤ 4a, 4b
(図 1参照）に伝達することによりタイヤ 4a, 4bを回転させる。また、駆動軸 15には、 駆動軸 15の回転数から車速を検出する車速センサからなる車速検出部 34 (図 3参 照）が設けられており、車速検出部 34からの車速信号が制御部 16に入力される。
[0030] 制御部 16は、各検出部からの出力信号に基づいて各制御弁や燃料噴射装置 17 を電子制御し、エンジン回転数、各油圧ポンプ 9〜； 11の容量、各走行モータ 12, 13 の容量などを制御することができる。これにより、この建設車両 1では、図 4に示すよう に、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく 自動的に変速することができる。以下、制御部 16による走行モータ 12, 13の制御に ついて詳細に説明する。
[0031] <走行モータの制御〉
制御部 16は、エンジン回転数検出部 19および主回路油圧検出部 22からの出力 信号を処理して、走行モータ 12, 13に傾転角の変更指令を出力する。図 5に傾転角 と主回路油圧とエンジン回転数との関係を示す。図 5の実線は、エンジン回転数があ る値の状態における、主回路油圧に対する傾転角を定めたラインである。主回路油 圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小（Min)であり、その後、主回路油 圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなり（実線の傾斜部分）、傾転角が最大（Ma x)となった後は、油圧が上昇しても傾転角は最大傾転角 Maxを維持する。
[0032] 上記実線の傾斜部分は、エンジン回転数によって上下するように設定されている。
すなわち、エンジン回転数が低ければ、主回路油圧がより低い状態から傾転角が大 きくなり、主回路油圧がより低い状態で最大傾転角に達するように制御される（図 5に おける下側の破線の傾斜部分参照）。反対にエンジン回転数が高ければ、主回路油 圧がより高くなるまで最小傾転角 Minを維持し、主回路油圧がより高い状態で最大傾 転角 Maxに達するように制御される（図 5における上側の破線の傾斜部分参照）。
[0033] 〔牽引力制限制御〕
ここで、この建設車両 1では、最大牽引力選択部 35 (図 3参照）を備えており、制御 部 16は、最大牽引力選択部 35が操作されることにより最大牽引力を制限する牽引 力制限制御を実行する。最大牽引力選択部 35は、運転室 5に設けられたスィッチで あり、制御部 16は、最大牽引力選択部 35からの出力信号に基づいて第 2走行モー タ 13の傾転角の最大値を切り替え、第 2走行モータ 13の最大容量を所定の制限値 に制限することにより最大牽引力を制限する。この建設車両 1では、最大牽引力選択 部 35はオン状態とオフ状態とに切替可能である。また、オン状態での最大牽引力を レベル A,レベル B,レベル Cの 3段階に変更可能である。最大牽引力選択部 35が オフ状態の場合は、最大傾転角は図 5の Maxの位置となり、この状態では車速ー牽 引力特性は図 4のグラフ L1となる。この最大傾転角 Maxは、第 2走行モータ 13の性 能上の最大値である。そして、最大牽引力選択部 35がオン状態にされると、最大傾 転角が、設定されている最大牽引力のレベルに対応する大きさに変更される。すな わち、オン状態での最大牽引力がレベル Aに設定されている場合は、最大傾転角が Maに変更される。同様に、最大牽引力がレベル Bに設定されている場合は最大傾 転角が Mbに変更され、最大牽引力がレベル Cに設定されている場合は最大傾転角 が Mcに変更される。このように、最大傾転角が、 Maxよりも小さい Ma, Mb, Mcに変 更されることにより、図 4のグラフ La, Lb, Lcのように最大牽引力が低下した車速一 牽引力特性が得られる。なお、グラフ LI , La, Lb, Lcはいずれもアクセル開度が全 開の状態における車速 牽引力特性である。これによつて、軟弱路面や雪上路面等 の低摩擦路面において、作業機 3による作業量を確保するためにアクセル開度を最 大としても、タイヤ 4a, 4bの駆動力が抑えられてスリップを防止することが可能となる
[0034] 〔スリップ低減制御〕
この建設車両 1では、スリップ低減制御選択部 36が備えられており、オペレーター がスリップ低減制御選択部 36を操作することにより、スリップ低減制御を実行させるこ と力 Sできる。スリップ低減制御は、車速に応じてエンジン回転数の上限を変更すること により、スリップの発生をより抑えることができる制御である。スリップ低減制御選択部 36は、運転室 5に設けられたスィッチであり、オン状態とオフ状態とに切替可能となつ ている。スリップ低減制御選択部 36がオン状態にされると、以下に説明するスリップ 低減制御が行われる。
[0035] スリップ低減制御では、まず車速が検出され、検出された車速に基づレ、てエンジン 回転数の上限が決定される。ここでは、制御部 16は、図 6に示すグラフに基づいてェ ンジン回転数の上限を決定する。このグラフは、車速に対してスロットル開度の上限 を定めたものであり、所定速度 V3以下では車速が小さいほどスロットル開度の上限も 小さくなつている。制御部 16は、このテーブルに従ってスロットル開度の上限を制限 することにより、エンジン回転数の上限を制限する。これにより、制御部 16は、図 4の グラフ L2に示すように、低速域での車速 牽引力特性が、トルクコンバーターを搭載 した車両の車速 牽引力特性（グラフ L3参照）に近似するようにエンジン回転数の 上限を制御すること力 Sできる。トルクコンバーターを搭載した車両の車速 牽引力特 性は単調減少関数であり、速度ゼロの時点で最大牽引力が最大となる。なお、グラフ Lcは、スリップ低減制御を行わずに低速域でもエンジン回転数の上限を一定とした 場合の車速—牽引力特性（アクセル開度 100%)である。また、グラフ L2は、レベル Cの牽引力制限制御と併せてスリップ低減制御が行われたときの車速ー牽弓 I力特性 を示している。このグラフ L2では、最大牽引力が、グラフ Lcで示す車速一牽引力特 性における最大牽引力よりも低速側に表れる。すなわち、スリップ低減制御が行われ る場合の車速 牽引力特性にお!、て最大牽弓 I力が表れる車速 VIは、スリップ低減 制御が行われない場合の車速 牽引力特性 (Lc参照）において最大牽引力が表れ る車速 V2よりも小さく、例えば、 lkm/hである。なお、スリップ低減制御によるェンジ ン回転数の上限の制限は、主回路油圧が、第 2走行モータ 13の傾転角が最大傾転 角となる圧力以上の場合に行われ、図 4で言えば、車速 V3より低速の場合に行われ
[0036] なお、スリップ低減制御選択部 36がオフ状態とされた場合には、制御部 16はスリツ プ低減制御を終了する。
[0037] 〔低速度領域での走行モータの制御〕
次に、本発明におレ、て特徴的な低速度領域での第 2走行モータ 13の制御につ!/、 て説明する。
[0038] 制御部 16は、上述した牽引力制限制御が行われている場合、及び、スリップ低減 制御が行われている場合、車速が所定の閾値以下である低速度領域において、車 速が小さいほど第 2走行モータ 13の最大容量を増大させる制御を行う。例えば、図 7 に示すように、レベル Aの牽引力制限制御が行われている場合、車速が所定の閾値 Va以上では第 2走行モータ 13の最大容量は Caとされている力 S、車速がゼロから所 定の閾値 Va以下の範囲では車速が小さいほど第 2走行モータ 13の最大容量を二次 関数的に増大させ最大容量を Ca以上とする。なお、最大容量 Caは、上述した最大 傾転角 Maに対応する容量である。また、レベル Bの牽引力制限制御が行われている 場合、レベル Cの牽引力制限制御が行われて!/、る場合、スリップ低減制御制御が行 われている場合も同様に所定の閾値以下では車速が小さいほど第 2走行モータ 13 の最大容量を増大させる制御が行われる。ただし、閾値としては、各レベルごとに対 応した値、すなわち、各制御において設定された第 2走行モータ 13の最大容量の制 限値ごとに定められた値が用いられる。レベル Bの牽引力制限制御が行われている 場合の閾値を Vb、レベル Cの牽引力制限制御が行われている場合の閾値を Vc、ス リップ低減制御が行われている場合の閾値を Vdとすると、閾値 Va, Vb, Vc, Vdは、 各種の制御条件に基づいて予め適切に定められた値が用いられる。例えば、閾値 V a, Vb, Vcはそれぞれ異なる値であり、 Va<Vb<Vcである。
[0039] <特徴〉
(1)
この建設車両 1では、車速が所定の閾値以下である低速度領域において、車速が 小さいほど第 2走行モータ 13の最大容量が増大する制御が行われる。例えば、レべ ノレ Aの牽引力制限制御が行われている場合の車速 牽引力特性を図 7のグラフ La に示す。図 7において、グラフ La'は、第 2走行モータ 13の最大容量が一定である従 来の制御が行われている場合の車速 牽引力特性を示している。このように、この建 設車両 1では、閾値 Va以下の車速では、車速が小さいほど第 2走行モータ 13の最 大容量が増大する制御が行われるため、第 2走行モータ 13の最大容量が一定であ る場合と比べて、低速走行時における牽引力の低下を抑えることができる。これにより 、パケット 38による押し込み作業を行っている際に牽引力が低下して作業性が低下 したり車両が停止したりする恐れを低減することができる。また、高負荷での発進時に おいても最大牽引力に近い牽引力を確保することができるため、発進時のスリップの 発生を低減させることができる。
[0040] (2) この建設車両では、上記のような低速度領域での第 2走行モータ 13の制御におい て、牽引力制限制御のレベルおよびスリップ低減制御制御に応じた閾値 Va〜Vdが 用いられる。これにより、各制御における牽引力 速度特性に応じた適切な制御を 行うことができ、各制御における低速走行時の牽引力の低下をより適切に抑えること ができる。
[0041] <他の実施形態 >
(A)
上記の実施形態では、最大牽引力選択部 35がオン状態における最大牽引力はレ ベル A,レベル B,レベル Cの 3段階に変更可能である力 2段階以下、または 4段階 以上に変更可能であってもよぐ連続的に変更可能であってもよい。
[0042] (B)
上記の実施形態では、ホイールローダに本発明が適用されている力 ホイールロー ダに限らず油圧モータで走行する建設車両であれば適用可能である。
[0043] また、上記の実施形態の建設車両 1のように、 2つの油圧モータで走行を行うものに 限られず、 1つの油圧モータで走行を行うものであってもよい。
産業上の利用可能性
[0044] 本発明は、低速走行時における牽引力の低下を抑えることができる効果を有し、建 設車両として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] エンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、 前記走行用油圧モータの駆動力によって駆動される走行輪と、
エンジン回転数と前記油圧ポンプの容量と前記走行用油圧モータの容量とを制御 して車速と牽引力とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、車速が所定の閾値以下である低速度領域において、車速が小さい ほど前記走行用油圧モータの最大容量を増大させる、
建設車両。
[2] 前記制御部は、前記走行用油圧モータの最大容量を所定の制限値に制限するこ とにより最大牽引力を制限する牽引力制限制御を実行可能であり、前記牽引力制限 制御において車速が前記閾値以下では、車速が小さいほど前記走行用油圧モータ の最大容量を増大させて前記制限値以上とする、
請求項 1に記載の建設車両。
[3] 前記牽弓 I力制限制御における前記走行用油圧モータの最大容量の前記制限値は 可変であり、
前記閾値は、設定された前記制限値ごとに定められている、
請求項 2に記載の建設車両。
[4] 前記制御部は、車速が所定の速度以下では車速が小さいほどエンジン回転数の 上限を低下させるスリップ低減制御を実行可能であり、前記スリップ低減制御におい て車速が前記閾値以下では、車速が小さいほど前記走行用油圧モータの最大容量 を増大させる、
請求項 1から 3の!/、ずれかに記載の建設車両。
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