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図面 (20)

課題

エンジン最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止しながら、高馬力により良好な走行性能を確保する。

解決手段

コントロールユニット80及び電磁比例弁81tp、モータレギュレータ33により、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を第1容量(モータ容量「小」)と第2容量(モータ容量「中」)との間で制御し、コントロールユニット80及びエンジン制御装置82により、エンジン1の最高回転数を増加させる制御を行うことで、油圧ポンプ10の最大吐出流量を第1流量(最大流量Qmax1)と第2流量(最大流量Qmax2)との間で制御する。また、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を前記第2容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第2流量に合うように設定する。

概要

背景

ホイール式油圧ショベル等の油圧式走行車両走行制御装置には、高馬力運転モードを設定可能としたものがあり、必要時に高馬力運転モードを設定してエンジン最高回転数を上げ、高馬力を確保することができる。このような走行制御装置では、高馬力運転モードを設定したときに車速が増加しないように各種の制御を実施している。例えば、特許文献1記載の従来技術では、高馬力運転モードを設定したときに油圧ポンプ傾転(容量)を小さくして、車速が増加しないようにしている。また、特許文献1では、油圧ポンプの吐出圧力所定圧力以上になったときにエンジンの最高回転数を増加させ、かつこれと同時に走行モータの容量を増加させることで、車速の増加を防止している。

特開2001−295682号公報

概要

エンジンの最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止しながら、高馬力により良好な走行性能を確保する。コントロールユニット80及び電磁比例弁81tp、モータレギュレータ33により、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を第1容量(モータ容量「小」)と第2容量(モータ容量「中」)との間で制御し、コントロールユニット80及びエンジン制御装置82により、エンジン1の最高回転数を増加させる制御を行うことで、油圧ポンプ10の最大吐出流量を第1流量(最大流量Qmax1)と第2流量(最大流量Qmax2)との間で制御する。また、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を前記第2容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第2流量に合うように設定する。

目的

本発明の目的は、エンジンの最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止しながら、高馬力により良好な走行性能を確保することができる油圧式走行車両の走行制御装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

原動機により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される可変容量型油圧走行モータと、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め定めた最大トルクを超えないよう前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ制御手段とを備え、走行操作指令に基づいて前記油圧走行モータを駆動する油圧式走行車両走行制御装置において、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を、少なくとも第1容量と、この第1容量より大きい第2容量との間で制御する第1制御手段と、前記原動機の最高回転数を増加させる制御を行うことで、前記油圧ポンプの最大吐出流量を、少なくとも第1流量とこの第1流量より大きい第2流量との間で制御する第2制御手段とを備え、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が前記油圧ポンプの第2流量に合うように設定したことを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項2

請求項1記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、更に、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量を前記油圧ポンプの第1流量に合わせたことを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項3

請求項1又は2記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記油圧式走行車両の走行状態を検出する検出手段と、前記走行状態に基づいて前記油圧式走行車両の運転状態を判定する運転状態判定手段とを更に備え、前記第1及び第2制御手段は、前記運転状態の判定結果に応じて前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量と前記油圧ポンプの最大吐出流量とを制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記第1制御手段は、前記油圧走行モータの容量を制御することで前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項5

請求項1〜3のいずれか1項記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記油圧走行モータの出力部に設けられたトランスミッションを更に備え、前記第1制御手段は、前記トランスミッションの減速比切り換えることで前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項6

請求項3記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と降状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が降坂状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項7

請求項3記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と加速状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が加速状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項8

請求項3記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と登坂状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が登坂状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項9

請求項6〜8のいずれか1項記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記第1及び第2制御手段は、更に、前記走行状態が減速状態にあるかを判定し、前記減速状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とすることを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

請求項10

請求項3〜8のいずれか1項記載の油圧式走行車両の走行制御装置において、前記検出手段は、前記油圧式走行車両の走行状態として、少なくとも、前記油圧式走行車両の走行速度と、前記走行操作指令と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出することを特徴とする油圧式走行車両の走行制御装置。

技術分野

0001

本発明は油圧式走行車両走行制御装置に係わり、特に、走行用の駆動手段として油圧ポンプから供給される圧油により駆動される可変容量型油圧走行モータを有し、この油圧走行モータの容量を変えることで走行トルクの制御を行うホイール式油圧ショベル等の油圧式走行車両の走行制御装置に関する。

背景技術

0002

ホイール式油圧ショベル等の油圧式走行車両の走行制御装置には、高馬力運転モードを設定可能としたものがあり、必要時に高馬力運転モードを設定してエンジン最高回転数を上げ、高馬力を確保することができる。このような走行制御装置では、高馬力運転モードを設定したときに車速が増加しないように各種の制御を実施している。例えば、特許文献1記載の従来技術では、高馬力運転モードを設定したときに油圧ポンプの傾転(容量)を小さくして、車速が増加しないようにしている。また、特許文献1では、油圧ポンプの吐出圧力所定圧力以上になったときにエンジンの最高回転数を増加させ、かつこれと同時に走行モータの容量を増加させることで、車速の増加を防止している。

0003

特開2001−295682号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。

0005

上記従来技術においては、高馬力運転モードの設定時に油圧ポンプの容量又は走行モータの容量を制御することにより、車速が増加することを防止している。しかしながら、油圧ポンプの容量制御は、特許文献1に記載されるように制御システムが複雑で、コスト増を招きやすいという問題がある。また、走行モータの容量制御は、予め設定したポンプ吐出圧力閾値としてエンジンの最高回転数と走行モータの容量を制御するため、設定のバラツキや制御の応答性遅れ不可避であり、油圧ポンプの吐出圧力が低下して吸収トルク制御外となり、油圧ポンプの吐出流量が増加した場合に、一時的に車速が増加する可能性があり、その点を改善するため開発における確認事項が多くなる。

0006

本発明の目的は、エンジンの最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止しながら、高馬力により良好な走行性能を確保することができる油圧式走行車両の走行制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

(1)上記目的を達成するため、本発明は、原動機により駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される圧油により駆動される可変容量型の油圧走行モータと、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め定めた最大トルクを超えないよう前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ制御手段とを備え、走行操作指令に基づいて前記油圧走行モータを駆動する油圧式走行車両の走行制御装置において、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を、少なくとも第1容量と、この第1容量より大きい第2容量との間で制御する第1制御手段と、前記原動機の最高回転数を増加させる制御を行うことで、前記油圧ポンプの最大吐出流量を、少なくとも第1流量とこの第1流量より大きい第2流量との間で制御する第2制御手段とを備え、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が前記油圧ポンプの第2流量に合うように設定するものとする。

0008

このように原動機の最高回転数を増加させる制御を行い、かつ油圧走行モータを含む走行系の等価容量と油圧ポンプの容量をそれぞれ制御するとともに、油圧走行モータを含む走行系の等価容量を第2容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプの第2流量に合うように設定することにより、エンジンの最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止することができる。

0009

また、原動機の最高回転数を増加させる制御を行い、かつ油圧走行モータを含む走行系の等価容量と油圧ポンプの容量をそれぞれ制御することにより、高馬力により良好な走行性能を確保することができる。

0010

例えば、高出力が必要ない運転状況では、走行モータの容量を第2容量より小さい第1容量に制御することにより、設定最高速度で走行するときに必要となる走行系の流量が小さくなり、走行系の配管で生じる圧力損失を低く抑え、燃費を改善することができる。

0011

また、走行モータの容量を第2容量に増加させることで、走行系の等価容量が大きくなり、加速や登時といった牽引力が必要な状況において必要な駆動圧が低くなり、油圧モータを含む走行系からの漏れ流量が減少し、加速、登坂動作中の全体効率が上がるとともに、加速感を向上させることができる。

0012

(2)上記(1)において、好ましくは、更に、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量を前記油圧ポンプの第1流量に合わせる。

0013

(3)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記油圧式走行車両の走行状態を検出する検出手段と、前記走行状態に基づいて前記油圧式走行車両の運転状態を判定する運転状態判定手段とを更に備え、前記第1及び第2制御手段は、前記運転状態の判定結果に応じて前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量と前記油圧ポンプの最大吐出流量とを制御する。

0014

(4)また、上記(1)〜(3)において、好ましくは、前記第1制御手段は、前記油圧走行モータの容量を制御することで前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を制御する。

0015

(5)更に、上記(1)〜(3)において、好ましくは、前記油圧走行モータの出力部に設けられたトランスミッションを更に備え、前記第1制御手段は、前記トランスミッションの減速比切り換えることで前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を制御する。

0016

(6)また、上記(3)において、好ましくは、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と降坂状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が降坂状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御する。

0017

(7)また、上記(3)において、好ましくは、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と加速状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が加速状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御する。

0018

(8)更に、上記(3)において、好ましくは、前記運転状態判定手段は、前記走行状態が少なくとも通常走行状態と登坂状態のいずれにあるかを判定し、前記第1及び第2制御手段は、前記走行状態が通常走行状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第1容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とし、前記走行状態が登坂状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第2流量とするよう制御する。

0019

(9)上記(6)〜(8)において、好ましくは、前記第1及び第2制御手段は、更に、前記走行状態が減速状態にあるかを判定し、前記減速状態にあるときは、前記油圧走行モータを含む走行系の等価容量を前記第2容量としかつ前記油圧ポンプの吐出流量を前記第1流量とするよう制御する。

0020

(10)また、上記(3)〜(8)において、好ましくは、前記検出手段は、前記油圧式走行車両の走行状態として、少なくとも、前記油圧式走行車両の走行速度と、前記走行操作指令と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する。

発明の効果

0021

本発明によれば、エンジンの最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止しながら、高馬力により良好な走行性能を確保することができる。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

0023

図1は、本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す図である。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体101と、下部走行体101の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体102とを有し、上部旋回体102には運転室103と作業用フロントアタッチメント104が設けられている。フロントアタッチメント104は上部旋回体102の本体に上下方向に回動可能に連結されたブーム104aと、ブーム104aに上下・前後方向に回動可能に連結されたアーム104bと、アーム104bに上下・前後方向に回動可能に連結されたバケット104cとを有し、ブーム104aはブームシリンダ104dにより駆動され、アーム104bはアームシリンダ104eにより駆動され、バケット104cはバケットシリンダ104fにより駆動される。下部走行体101には、油圧走行モータ105、トランスミッション106及びプロペラシャフト107f,107rが設けられ、プロペラシャフト107f,107rにより前タイヤ108F及び後タイヤ108Rが駆動される。

0024

図2は、本発明の第1の実施の形態に係わる走行制御装置の全体構成図である。この走行制御装置は、原動機であるディーゼルエンジン(以下単にエンジンという)1と、このエンジン1により駆動される油圧ポンプ10と、油圧ポンプ10の容量(押しのけ容積)を調整するポンプレギュレータ11と、油圧ポンプ10の吐出油の流量と方向を制御する走行制御弁(方向切換弁)12と、この走行制御弁12を操作する走行指令圧を生成する走行パイロット操作回路20と、走行制御弁12に1対のアクチュエータライン13a,13bを介して接続され、走行制御弁12で制御された圧油により駆動される可変容量型の油圧走行モータ14(図1の油圧走行モータ105に相当)を含む走行駆動回路30と、油圧走行モータ14の出力軸に連結され、図示しない油圧シリンダの動作により高速段低速段とに切換可能なトランスミッション15(図1のトランスミッション106に相当)と、パイロット油圧源16の圧油をトランスミッション15の油圧シリンダに選択的に導き、トランスミッション15を高速段と低速段のいずれかに切換えるトランスミッション切換装置40と、油圧ポンプ10の最大吐出圧を制限するメインリリーフ弁17とを備えている。

0025

ポンプレギュレータ11は、油圧ポンプ10の吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないよう油圧ポンプ10の容量を制御することで、油圧ポンプ10の吐出流量を制御し、油圧ポンプ10の最大馬力を制御する(図14及び図15)。

0026

走行パイロット操作回路20は、アクセルペダル21の踏み込み量操作量)と踏み込み方向に応じて前進又は後進の走行指令圧を生成する走行パイロット弁22a,22bを有し、前進の走行指令圧はパイロットライン23aを介して走行制御弁12の前進側受圧部12aに導かれ、走行制御弁12を図示左方にストロークさせ、後進の走行指令圧はパイロットライン23bを介して走行制御弁12の前進側受圧部12bに導かれ、走行制御弁12を図示右方にストロークさせる。

0027

走行駆動回路30は、アクチュエータライン13a,13bを介して油圧走行モータ14を走行制御弁12に接続するメイン管路31a,31bと、走行制御弁12と油圧走行モータ14の間に介装されたカウンタバランス弁32と、油圧走行モータ14の容量(押しのけ容積)を調整するモータレギュレータ33と、アクチュエータライン13a,13b及びメイン管路31a,31bの最高圧力規制するクロスオーバーロードリリーフ弁34a,34bと、アクチュエータライン13a,13bの高圧側の圧力を選択して取り出すシャトル弁35とを備えている。アクチュエータライン13a,13bには補給用チェック弁18a,18bが設けられている。

0028

カウンタバランス弁32はブレーキ弁とも呼ばれるものであり、中立位置と左右の開位置とを有するバルブ本体36と、このバルブ本体36に並列に設けられた絞り37a,37b及びチェック弁38a,38bを有し、降坂走行時等、油圧走行モータ14がポンプ作用をするような運転状態ではバルブ本体36の排出側ポートが閉じ、絞り37aとオーバーロードリリーフ弁34aの作用により油圧走行モータ14の吐出側となるメイン管路31bに背圧ブレーキ圧)を発生させる。

0029

トランスミッション切換装置40は、電源41と、変速切換スイッチ42と、変速切換スイッチ42が開のL位置にあり、スイッチ42が操作されて閉のH位置に切り換えられると励磁され、図示の位置から切換えられる電磁弁43とを有している。電磁弁43が図示の位置にあるときにはトランスミッション15内の図示しないギヤ切換用の油圧シリンダをタンク連絡し、トランスミッション15は高速段に切換えられ、変速切換スイッチ42が操作され電磁弁43が図示の位置から切換えられると、パイロット油圧源16の圧油がトランスミッション15内のギヤ切換え用の油圧シリンダに送られ、トランスミッション15が低速段に切換えられる。

0030

また、本実施の形態の走行制御装置は、その特徴的構成として、トランスミッション15に装着され、トランスミッション15の出力ギヤ回転数を検出する走行速度検出手段としての回転数ピックアップ71と、走行パイロット操作回路20の前進側パイロットライン23aに設けられ、前進の走行指令圧を検出する走行操作検出手段としての油圧センサ72と、油圧ポンプ10の吐出圧力を検出する駆動状況検出手段としての油圧センサ73と、トランスミッション切換装置40の低速ギヤ選択スイッチ42bと電磁弁43の間に接続され、低速ギヤ選択スイッチ42の信号を検出するT/M速度段検出手段としての電圧センサ74と、エンジンコントロールダイヤル75と、シャトル弁35で取り出された高圧側の圧力を検出する油圧センサ76と、走行位置と作業位置とに切替え可能な走行/作業選択スイッチ77と、回転数ピックアップ71、油圧センサ72、油圧センサ73、電圧センサ74、エンジンコントロールダイヤル75、油圧センサ76、走行/作業選択スイッチ77の信号を入力し、所定の演算処理を行うコントロールユニット80と、コントロールユニット80から出力された信号によって駆動する電磁比例弁81と、コントロールユニット80から出力された信号によってエンジン1の燃料噴射量を制御するエンジン制御装置82とを備えている。

0031

電磁比例弁81は、パイロット油圧源16の圧油に基づいてコントロールユニット80の出力信号に応じた制御圧力を生成し、この制御圧力を信号ライン83を介して外部信号としてモータレギュレータ33へと出力する。

0032

図3は、モータレギュレータ33の詳細を示す走行駆動回路30の拡大図である。

0033

モータレギュレータ33はコントロールピストンとしての油圧シリンダ51と、サーボ弁52と、油圧シリンダ51のピストンロッドを油圧走行モータ14の斜板14aに作動的に連結する作動ロッド53とを有している。油圧シリンダ51はピストンロッドを出し入れすることにより作動ロッド53を移動させて油圧走行モータ14の斜板14aを駆動し、その容量を制御する。油圧シリンダ51のロッド室51aは、第1制御管路54a,54bを介してアクチュエータライン13a,13bの高圧側の圧力を選択するシャトル弁35に接続されている。油圧シリンダ51のボトム室51bは、管路55を介してサーボ弁52に接続されている。

0034

サーボ弁52は、サーボ弁スプール52sを図示右方に付勢する第1及び第2受圧部52a,52bと、サーボ弁スプール52sを図示左方に付勢する第1スプリング52c及び第2スプリング52dを有し、第1受圧部52aに第1制御管路54a,54bの圧力(走行負荷圧力)が導かれ、第2受圧部52bに第2制御管路56の圧力(外部信号)が導かれる。

0035

サーボ弁52のスプール52sが図示のP1位置にあるときは、油圧シリンダ51のボトム室51bは管路55、サーボ弁52、管路57aを介して油圧走行モータ14のドレン回路58に連通し、ボトム室51bの圧力はタンク圧となる。このとき、油圧シリンダ51はロッド側51aの圧油の圧力により図示の如く収縮し、油圧走行モータ14を最小容量に制御する。

0036

サーボ弁52のスプール52sが図示左側のP2位置に移動したときは、油圧シリンダ51のボトム室51bは管路55、サーボ弁52、管路57b及び第1制御管路54a,54bを介してシャトル弁35に連通し、ボトム室51bの圧力はシャトル弁35により取り出された走行負荷圧力となる。これにより油圧シリンダ51は最大に伸長し、作動ロッド53を図示左方へと移動して油圧走行モータ14を最大容量に制御する。

0037

サーボ弁52のスプール52sがP1位置とP2位置の間の位置にあるときは、油圧シリンダ51のボトム室51bは管路55、サーボ弁52を介して管路57aと管路57bの両方に連通し、ボトム室51bの圧力はタンク圧と走行負荷圧力の中間圧となる。これにより油圧シリンダ51は中間位置に伸長し、作動ロッド53を図示左方へと移動して油圧走行モータ14を中間容量に制御する。

0038

サーボ弁52のスプール52sの位置は、作動ロッド53に設けられたフィードバックロッド59と第1スプリング52c及び第2スプリング52dの作用により、第1及び第2受圧部52a,52bに導かれる第1制御管路54a,54bの圧力(走行負荷圧力)と第2制御管路56の圧力(外部信号)に応じて制御され、これに応じて油圧走行モータ14の容量が制御される。

0039

ここで、油圧走行モータ14の最小容量を「小」、最大容量を「大」、最小容量と最大容量の間のある容量を「中」と定義した場合、第1受圧部52aに導かれる走行負荷圧力は、サーボ弁52を動作させることで、油圧走行モータ14の容量を「小」、「中」、「大」を含む全範囲に制御可能であり、第2受圧部52bに導かれる第2制御管路56の圧力(外部信号)は、サーボ弁52を動作させることで、油圧走行モータ14の容量を「小」(第1容量)又は「中」(第2容量)に制御可能である。また、第1受圧部52aの受圧面積と第2受圧部52bの受圧面積は予め定められた受圧面積差を有し(第1受圧部52aの受圧面積<第2受圧部52bの受圧面積)、それぞれ別々の制御特性を有している。油圧走行モータ14の容量、は第1受圧部52aに導かれる第1制御管路54a,54bの圧力(走行負荷圧力)により指示される容量と、第2受圧部52bに導かれる第2制御管路56の圧力(外部信号)により指示される容量のうちの大きい方の容量に制御される。

0040

コントロールユニット80の処理機能を説明する。

0041

図4は、コントロールユニット80の処理機能のうち、モータ容量ポンプ流量制御演算部の処理機能の全体概要を示すフローチャートである。まず、コントロールユニット80はホイール式油圧ショベルの走行状態に関する各種データを入力する(ステップS100)。走行状態に関する各種データは、回転数ピックアップ71により検出されるトランスミッション15の出力ギヤの回転数、油圧センサ72により検出される前進の走行指令圧、油圧センサ73により検出される油圧ポンプ10の吐出圧力(以下適宜ポンプ圧という)、電圧センサ74により検出される低速ギヤ選択スイッチ42の指示信号(以下適宜T/M速度段という)、油圧センサ76により検出される走行負荷圧力等を含む。回転数ピックアップ71により検出されるトランスミッション15の出力ギヤの回転数は、ホイール式油圧ショベルの走行速度に変換され、走行速度として用いられる。

0042

次いで、コントロールユニット80は、走行状態に関する各種データを用いてホイール式油圧ショベルの運転状態を判定し(ステップS120)、その運転状態に基づいて油圧走行モータ14の必要容量(モータ容量)と油圧ポンプ10の必要流量(ポンプ流量)を選択する(ステップS130)。

0043

図5は、ステップS120及びS130における判断及び選択処理の詳細を示す図である。ステップS120及びS130では次のように運転状態を判定し、モータ容量及びポンプ流量を選択する。
<走行状態1>
走行速度(Km/h) 問わず
走行指令圧>最高指令圧力Ptmaxの2/3(以下同)
ポンプ圧(Mpa) >20
T/M速度段問わず
この場合は加速動作と判定し、モータ容量及びポンプ流量を下記のように選択する。

0044

モータ容量中(第2容量)
ポンプ流量大(第2流量)
<走行状態2>
走行速度(Km/h) >10
走行指令圧>2/3
ポンプ圧(Mpa) >25
T/M速度段問わず
この場合は登坂状態と判定し、モータ容量及びポンプ流量を下記のように選択する。

0045

モータ容量中(第2容量)
ポンプ流量大(第2流量)
<走行状態3>
走行速度(Km/h) >10
走行指令圧<1/3
ポンプ圧(Mpa) 問わず
T/M速度段Hi
この場合は減速動作と判定し、モータ容量及びポンプ流量を下記のように選択する。

0046

モータ容量中(第2容量)
ポンプ流量小(第1流量)
<走行状態4>
走行速度(Km/h) >10
走行指令圧>2/3
ポンプ圧(Mpa) <3
T/M速度段Hi
この場合は降坂状態と判定し、モータ容量及びポンプ流量を下記のように選択する。

0047

モータ容量中(第2容量)
ポンプ流量大(第2流量)
<走行状態5>
上記組み合わせ以外の状態
この場合は加速、登坂、減速、降坂以外の運転状態にあると判定し、モータ容量及びポンプ流量を下記のように選択する。

0048

モータ容量小(第1容量)
ポンプ流量小(第1流量)
図4戻り、コントロールユニット80は、油圧走行モータ14を必要流量となるよう制御するとともに(ステップS140)、油圧ポンプ10を必要流量となるよう制御する(ステップS150)。

0049

図6は、ステップS140における油圧走行モータ14の制御処理の詳細を示すフローチャートである。コントロールユニット80は、ステップS130で選択した油圧走行モータ14の必要容量が「中」かどうかを判断し(ステップS142)、「中」でなければ何もせず、その判断処理を繰り返す。このとき、電磁比例弁81は図示のOFF位置にあり、モータレギュレータ33のサーボ弁52の第2受圧部52bには外部信号としてタンク圧が導かれる。これによりシャトル弁35により検出され第2受圧部52aに印加される走行負荷圧がモータ容量小に対応する圧力より低い場合は、サーボ弁52は図示のP1位置にて作動し、油圧走行モータ14を小容量に切り換える。ステップS130で選択した油圧走行モータ14の必要容量が「中」であれば、油圧走行モータ14の容量を「中」に制御するのに必要な電磁比例弁81から出力される制御圧力(外部信号)の目標値を計算し、その目標値に対応する駆動信号(モータ容量指令信号電圧信号)Emを出力する(ステップS144)。

0050

ここで、サーボ弁52の第1及び第2受圧部52a,52bは、上述したようにそれぞれ受圧面積に応じた別々の制御特性を有しており、第1受圧部52aには走行負荷圧力が導かれ、サーボ弁52のスプール52sを制御している。そこで、電磁比例弁81から出力される制御圧力(外部信号)の目標値の計算に際しては、第1受圧部52aにおける走行負荷圧力分を補正するため、次のように制御圧力の目標値を求める。

0051

制御圧力の目標値をPcとし、電磁比例弁81から出力される制御信号のみで目標容量「中」を得るための制御圧力をPo、走行負荷圧力の制御圧力への換算値をPtとすると、
Po=Pt+Pc
よって、
Pc=Po−Pt (1)
ここで、Poは事前に計算した値であり、Ptは油圧センサ35により検出した走行負荷圧力から求めることができる。

0052

電磁比例弁81は、上記のようにして求めた制御圧力の目標値に対応する駆動信号EmによりPc相当の制御圧力を生成し、この制御圧力は外部信号としてモータレギュレータ33のサーボ弁52の第2受圧部52bに導かれる。これによりサーボ弁52は図示の位置からP1位置からP2位置側に作動し、油圧走行モータ14を中容量に切り換える。

0053

図7は、ステップS150におけるポンプ流量制御の制御処理の詳細を示すフローチャートである。ステップS150におけるポンプ流量制御は、エンジン1の最高回転数を増加させることにより油圧ポンプ10の吐出流量を増加させるものである。

0054

まず、コントロールユニット80は、ステップS130で選択した油圧ポンプ10の必要流量(ポンプ流量)が「大」であるかどうかを判断し(ステップS152)、「大」でなければ何もせず、その判断処理を繰り返す。ステップS130で選択したポンプ流量が「大」であれば、そのときの走行指令圧をメモリに記憶してあるテーブルに参照してエンジン回転数増分ΔNを演算する(ステップS154)。

0055

図8はエンジン回転数増分ΔNの計算に用いる走行指令圧とエンジン回転数増分ΔNとの関係を示す図である。走行指令圧がフルペダル操作時の最高指令圧力Ptmaxの2/3の値より低いときは、エンジン回転数増分ΔNは0であり、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの2/3以上(高速走行指令領域)になると、あるパイロット圧力(例えばPtmaxの5/6)までは、走行指令圧の上昇に従ってエンジン回転数増分ΔNが増加し、その後走行指令圧の上昇に従ってエンジン回転数増分ΔNが減少するように、走行指令圧とエンジン回転数増分ΔNとの関係が設定されている。

0056

次いで、コントロールユニット80は、ステップS154において演算したエンジン回転数増分ΔNをコントロールユニット80のエンジン制御演算部に出力する(ステップS156)。

0057

図9は、エンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。エンジン制御演算部は、走行目標回転数演算部90、作業目標回転数演算部91、基準目標回転数演算部92、切換部97、最大値選択部98、目標回転数補正部99の各機能を有している。

0058

走行目標回転数演算部90は走行指令圧(アクセルペダル踏み込み量)に比例した走行用目標エンジン回転数Ntを出力し、作業目標回転数演算部91は走行指令圧(アクセルペダル踏み込み量)に比例した作業用目標エンジン回転数Nwを出力し、基準目標回転数演算部92はエンジンコントロールダイヤル75の操作量に比例した目標エンジン回転数Ncを出力する。

0059

すなわち、走行目標回転数演算部90及び作業目標回転数演算部91は、圧力センサ72で検出される走行指令圧Ptとエンジン1の目標回転数を対応付け関数回転数特性)L1,L2によって定まる走行目標回転数Ntと作業目標回転数Nwを出力する。基準目標回転数演算部92は、エンジンコントロールダイヤル75aの操作量に依存した信号Fcとエンジン1の目標回転数を対応づけた関数(回転数特性)L3によって定まる基準目標回転数Ncを出力する。

0060

選択部97は、走行/作業選択スイッチ77の選択指令に応じて、走行目標回転数演算部90から出力される特性L1に基づく走行目標回転数Ntと、作業目標回転数演算部91から出力される特性L2に基づく作業目標回転数Nwの一方を選択し、出力する。すなわち、走行/作業選択スイッチ77が走行位置に切換えられているときは特性L1を選択し、作業位置に切換えられているときは特性L2を選択する。選択部97で選択された目標回転数Nf1は最大値選択部98に入力され、最大値選択部98はその目標回転数Nf1と基準目標回転数演算部92から出力される特性L3に基づく目標回転数Ncのうち大きい方を選択し、出力する。

0061

目標回転数補正部99は最大値選択部98から出力された目標回転数Nf2に図7のステップS156において出力されたエンジン回転数増分ΔNを加算して最終的な目標回転数Nf3を求め、これをエンジン制御装置82に出力する。

0062

図10は、特性L1〜L3とエンジン回転数増分ΔNとの関係を示す図である。

0063

特性L1はアクセルペダル21の踏み込み量に依存する走行に適した走行用目標回転数特性であり、特性L2はアクセルペダル21の踏み込み量に依存する作業に適した作業用目標回転数特性である。作業とは、作業用アタッチメントを使用する掘削作業などをいう。特性L1は特性L2よりも目標回転数の増加率、すなわち特性の傾きが急峻となっている。特性L3はエンジンコントロールダイヤル75の操作量に依存する作業に適した基準回転数特性である。特性L2,L3は、その傾き、すなわち操作量に対するエンジン回転数の変化量を等しくするとともに、アイドル回転数Ncidと、フル操作に対する目標回転数Ncmaxも等しくされている。

0064

また、走行時、走行HPモードが選択されたときの上記ポンプ流量制御演算処理(図のステップS120,S130,S150)においてエンジン回転数増分ΔNが出力されると、走行HPモード目標回転数補正部99において、最大値選択部98から出力された目標回転数Nf2にその増分ΔNが加算される。その結果、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの2/3以上(高速走行指令領域)になると、走行用目標回転数特性L1の対応する部分の特性はL1AからL1Bに切り換わる。すなわち、ステップS130においてポンプ流量「小」が選択されたとき、高速走行指令領域の走行用目標回転数特性として特性L1Aが設定され、ポンプ流量「大」が選択されたときは、高速走行指令領域の走行用目標回転数特性として特性L1Bが設定される。

0065

ここで、特性L1Bは特性L1Aよりも目標回転数の増加率、すなわち特性の傾きが急峻となっており、かつ特性L1Bの最高回転数Ntmax2は特性L1Aの最高回転数Ntmax1よりも高く設定されている。例えば、最高回転数Ntmax1は1650rpmであり、最高回転数Ntmax2は2000rpmである。また、特性L1Bの傾きが急峻である結果、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxに達する前に(例えばPtmaxの5/6で)最高回転数Ntmax2達する。この特性L1Bの特性L1Aに対する目標回転数の変化(増加)は図8に示した走行指令圧Ptとエンジン回転数増分ΔNとの関係に対応している。

0066

図11はポンプレギュレータ11のトルク制御特性を示す図である。横軸は油圧ポンプ10の吐出圧力(ポンプ圧)であり、縦軸は油圧ポンプ10の容量(押しのけ容積或いは斜板の傾転)である。

0067

油圧ポンプ10の吐出圧力がP0〜P1の範囲内にあるときはポンプレギュレータ11は吸収トルク制御を行わず、油圧ポンプ10の容量は最大の一定値qmaxである。油圧ポンプ10の吐出圧力がP1を超えるとポンプレギュレータ11は吸収トルク制御を行い、油圧ポンプ10の容量は特性線Aに沿って減少する。これにより油圧ポンプ10の吸収トルクはトルク一定曲線TAで示される規定トルク(最大トルク)を超えないよう制御される。油圧ポンプ10の吐出圧力がPmaxまで上昇すると、メインリリーフ弁17が作動し、それ以上のポンプ吐出圧力の上昇は制限される。

0068

図12は、上記のようにポンプレギュレータ11により油圧ポンプ10の容量が制限制御される結果得られるポンプ圧とポンプ流量の関係を示す図(PQ線図)である。横軸は油圧ポンプ10の吐出圧力(ポンプ圧)であり、縦軸は油圧ポンプ10の吐出流量(ポンプ流量)である。

0069

油圧ポンプの吐出流量は油圧ポンプの容量と回転数の積の関数であり、ポンプ容量が同じでも、エンジン回転数が増加すると、それに応じてポンプ流量も増加する。図9において、実線は、エンジン回転数が最高回転数Ntmax1にあるときのPQ線図であり、破線は、エンジン回転数が最高回転数Ntmax2にあるときのPQ線図である。エンジン回転数が最高回転数Ntmax1にあるとき、油圧ポンプ10の吐出圧力がP0〜P1の範囲内にあるときは、ポンプ流量は油圧ポンプ10の最大容量qmaxに対応した最大流量Qmax1であり、油圧ポンプ10の吐出圧力がP1を超えるとポンプ流量は、ポンプ容量の減少に応じて特性線A1に沿って減少する。これにより油圧ポンプ10の吸収馬力はンジン回転数が最高回転数Ntmax1にあるときの割り当て馬力を超えないよう制御される。エンジン回転数が最高回転数Ntmax2にあるときは、油圧ポンプ10の吐出圧力がP0〜P1の範囲内にあるときは、ポンプ流量は油圧ポンプ10の最大容量qmaxに対応した最大流量Qmax2(>Qmax1)であり、油圧ポンプ10の吐出圧力がP2を超えるとポンプ流量は、ポンプ容量の減少に応じて特性線A2に沿って減少する。これにより油圧ポンプ10の吸収馬力はエンジン回転数が最高回転数Ntmax2にあるときの割り当て馬力を超えないよう制御される。また、エンジン回転数が最高回転数Ntmax2にあるときは、エンジン回転数が最高回転数Ntmax1にあるときに比べ、最高回転数の増加分に応じて流量ΔQだけ全体的にポンプ流量が増加し、最大流量Qmax2も最大流量Qmax1よりもΔQだけ増えている。

0070

このように本実施の形態では、ポンプ流量制御演算処理において、ポンプ流量「小」が選択されると、高速指令領域の走行用目標回転数特性として特性L1Aが設定され、このときのエンジン1の最高回転数はNtmax1となり、かつ油圧ポンプ10の最大流量はその最高回転数Ntmax1に対応するQmax1となり、ポンプ流量「大」が選択されると、高速指令領域の走行用目標回転数特性として特性L1Bが設定され、このときのエンジン1の最高回転数はNtmax2に増加し、かつ油圧ポンプ10の最大流量を最高回転数Ntmax2に対応するQmax2へと増加させる。

0071

ここで、本実施の形態では、モータ容量「小」が選択されたときに車両が設定された最高速度で走行するのに必要な油圧走行モータ14の流量が、ポンプ流量「小」が選択されたときの油圧ポンプ10の最大流量Qmax1に等しくなる(適合する)ように、油圧走行モータ14のモータ容量「小」と油圧ポンプ10の最大流量Qmax1との関係が設定されるとともに、モータ容量「中」が選択されたときに車両が設定された最高速度で走行するのに必要な油圧走行モータ14の流量が、ポンプ流量「大」が選択されたときの油圧ポンプ10の最大流量Qmax2に等しくなる(適合する)ように、油圧走行モータ14のモータ容量「中」と油圧ポンプ10の最大流量Qmax2との関係が設定されている。言い換えれば、油圧走行モータ14がモータ容量「小」に制御され、油圧ポンプ10の最大吐出流量がポンプ流量「小」に制御されたときの車両の最高走行速度が設定された最高速度となるように、油圧走行モータ14のモータ容量「小」と油圧ポンプ10の最大流量Qmax1との関係が設定されるとともに、油圧走行モータ14がモータ容量「中」に制御され、油圧ポンプ10の最大吐出流量がポンプ流量「大」に制御されたときの車両の最高走行速度が設定された最高速度となるように、油圧走行モータ14のモータ容量「中」と油圧ポンプ10の最大流量Qmax2との関係が設定されている。

0072

そしてその結果、モータ容量「小」を選択しポンプ流量「小」を選択したときの車両の最高走行速度と、モータ容量「中」を選択しポンプ流量「大」を選択したときの車両の最高走行速度がほぼ等しくなるように、油圧走行モータ14の容量「小」及び「大」と油圧ポンプ10の最大流量Qmax1,Qmax2との関係が設定されている。

0073

以上において、コントロールユニット80の図4に示すステップS120,S130,S140の機能及び電磁比例弁81tpモータレギュレータ33は、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を、少なくとも第1容量(モータ容量「小」)と、この第1容量より大きい第2容量(モータ容量「中」)との間で制御する第1制御手段を構成し、コントロールユニット80の図4に示すステップS120,S130,S150の機能と図9に示す目標回転数補正部99の機能及びエンジン制御装置82は、エンジン1(原動機)の最高回転数を増加させる制御を行うことで、油圧ポンプ10の最大吐出流量を、少なくとも第1流量(ポンプ流量「小」時の最大流量Qmax1)とこの第1流量より大きい第2流量(ポンプ流量「大」時の最大流量Qmax2)との間で制御する第2制御手段を構成する。そして、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を前記第2容量(モータ容量「中」)に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第2流量(ポンプ流量「大」時の最大流量Qmax2)に合うように設定され、かつ油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を前記第1容量(モータ容量「小」)に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第1流量(ポンプ流量「小」時の最大流量Qmax1)に合うように設定されている。

0074

また、回転数ピックアップ71(走行速度検出手段)、油圧センサ72(走行操作検出手段)、油圧センサ73(駆動状況検出手段)、電圧センサ74(T/M速度段検出手段)は、油圧式走行車両の走行状態を検出する検出手段を構成し、上記第1及び第2制御手段は、その運転状態の判定結果に応じて油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量と油圧ポンプ10の吐出流量とを制御する。

0075

次に、本実施の形態の動作を説明する。
<加速時>
まず、車体が停止状態から運転者の操作により加速を行う場合を説明する。

0076

車体の加速時、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの2/3を超え、油圧ポンプ10の吐出圧力が20Mpaより高い状態では、コントロールユニット80は加速動作と判定し、モータ容量「中」(第2容量)及びポンプ流量「大」(第2流量)を選択し、油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の吐出流量(エンジン回転数)をそれぞれその選択した容量及び流量となるように制御する。このとき、前述した(1)式において、走行負荷圧力の制御圧力への換算値Ptが電磁比例弁81から出力される制御信号のみで目標容量「中」を得るための制御圧力Poより高くなるような急加速時は、制御圧力の目標値Pcはマイナスの値となるため、電磁比例弁81に駆動信号は出力されず、サーボ弁52は第1受圧部52aに導かれる走行負荷圧力のみにより制御される。これにより油圧走行モータ14の容量は走行負荷圧力に応じた「中」よりも大きな容量に制御される。

0077

これにより油圧走行モータ14の容量は、予め定められた容量である「中」かそれよりも大きな容量に制御されるため、加速に必要な駆動圧が低くなり、油圧走行モータ14を含む走行系からの漏れ流量が減少し、加速動作中の全体効率が上がるとともに、加速感を向上させることができる。

0078

また、油圧走行モータ14の容量が増加することにより最高速度に必要となる走行系の必要流量が一時的に大きくなるが、エンジン回転数の増加によりエンジン出力が増加するとともにポンプ流量が増加し、設定した最高速度までスムーズに加速することができる。

0079

更に、加速動作が終了し、油圧ポンプ10の吐出圧力が低下すると、コントロールユニット80は「通常」と判定し、モータ容量及びポンプ流量をそれぞれ「小」に切り換えようとする。このとき、仮に制御の遅れで、油圧ポンプ10の吐出圧力が低下したときにモータ容量及びポンプ流量が切り換え前の状態(ポンプ流量「大」でモータ容量「中」)が維持されたとしても、ポンプ流量「大」でモータ容量「中」のときの最高走行速度が設定された最高速度に等しくなるように最大流量Qmax2とモータ容量「中」との関係を設定した(つまり、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を第2容量(モータ容量「中」)に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第2流量(ポンプ流量「大」時の最大流量Qmax2)に合うように設定した)ので、設定された最高速度以上の車速の増加を防ぎながら高馬力により良好な車体加速性能を確保することができる。
<登坂>
次に車体が登坂状態に入った場合を説明する。

0080

登坂走行時、走行速度が10Km/hよりも低下し、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの2/3を超え、油圧ポンプ10の吐出圧力が25Mpaより高くなると、コントロールユニット80は登坂状態と判定し、モータ容量「中」(第2容量)及びポンプ流量「大」(第2流量)を選択し、油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の吐出流量(エンジン回転数)をそれぞれその選択した容量及び流量となるように制御する。この場合も、急勾配坂道の登坂時のように走行負荷圧力が高いときは、サーボ弁52の第1受圧部52aに導かれる走行負荷圧力により油圧走行モータ14の容量は「中」よりも大きな容量に制御される。

0081

これにより油圧走行モータ14の容量は、少なくとも予め定められた容量である「中」に増加するとともに、エンジン回転数が増加し、エンジン出力が増加するとともにポンプ流量が増加するため、高馬力により良好な登坂時の車速を確保することができる。

0082

また、登坂動作が終了し、油圧ポンプ10の吐出圧力が低下すると、コントロールユニット80は「通常」と判定し、モータ容量及びポンプ流量をそれぞれ「小」に切り換えようとする。このとき、仮に制御の遅れで、油圧ポンプ10の吐出圧力が低下したときにモータ容量及びポンプ流量が切り換え前の状態(ポンプ流量「大」でモータ容量「中」)が維持されたとしても、ポンプ流量「大」でモータ容量「中」のときの最高走行速度が設定された最高速度に等しくなるように最大流量Qmax2とモータ容量「中」との関係を設定した(つまり、油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量を第2容量(モータ容量「中」)に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の第2流量(ポンプ流量「大」時の最大流量Qmax2)に合うように設定した)ので、高馬力により良好な登坂時の車速を確保するととともに、設定された最高速度以上の車速の増加を防止することができる。
<減速>
次に、平坦路の走行時或いは降坂時に減速した場合を説明する。

0083

減速時、走行速度が10Km/hよりも高く、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの1/3より低下し、かつT/M速度段がHi(高速段)にあるときは、コントロールユニット80は減速状態と判定し、モータ容量「中」(第2容量)及びポンプ流量「小」(第1流量)を選択し、油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の吐出流量(エンジン回転数)をそれぞれその選択した容量及び流量となるように制御する。

0084

このようにコントロールユニット80は走行減速状態を検出すると直ちに走行モータの容量を予め定められた容量である「中」に増加させる。これにより車体は降坂状況であっても十分な油圧ブレーキ力を得ることができる。また、車両の走行速度及びT/M速度段に応じ、必要時のみ、走行系の等価容量を増加させることにより、十分な油圧ブレーキ力を確保するとともに、ブレーキ力過大による減速ショック等、操作性能の悪化を防止することができる。
<降坂>
次に、運転者が減速操作を行わないまま降坂動作に入った場合を説明する。

0085

降坂時、走行速度が10Km/hよりも速く、走行指令圧が最高指令圧力Ptmaxの2/3より高く、油圧ポンプ10の吐出圧力が3Mpaより低く、かつT/M速度段がHi(高速段)にあるときは、コントロールユニット80は降坂状態と判定し、モータ容量「中」(第2容量)及びポンプ流量「大」(第2流量)を選択し、油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の吐出流量(エンジン回転数)をそれぞれその選択した容量及び流量となるように制御する。

0086

これにより降坂動作が検出されると走行モータ14の容量を予め定められた容量である「中」まで増加させるととともに、エンジン回転数が増加して油圧ポンプ10の吐出流量も予め定められた値「大」まで増加する。これにより最高速度を維持したまま降坂動作を行うことができるとともに、油圧ブレーキ力が増大することにより車体が自重により予め定められた最高速度を超えて加速するのを防止することができる。
<効果>
以上のように本実施の形態によれば、エンジン1の最高回転数を増加させる制御を行い、かつ油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の容量をそれぞれ制御するとともに、油圧走行モータ14の容量を「中」に制御したときに車両が設定最高速度で走行するのに必要な流量が油圧ポンプ10の流量「大」に合うように設定したので、エンジン1の最高回転数を増加させたときの車速の増加を簡単かつ確実に防止することができる。

0087

また、エンジン1の最高回転数を増加させる制御を行い、かつ油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の容量をそれぞれ制御したので、高馬力により良好な走行性能を確保することができる。

0088

また、車両の走行状態を検出して車両の運転状態を判定し、その判定結果に応じて油圧走行モータ14の容量と油圧ポンプ10の吐出流量とを制御するので、燃費を悪化させることなく良好な走行性能を確保することができる。

0089

すなわち、減速が必要な状態では予め油圧走行モータ14の容量を「中」と大きくし、車両が予め定められた最高速度を超過することを防止することができる。

0090

また、単純に油圧走行モータ14の容量を大きくするだけでは降坂状態で最高速度を確保することができなくなるが、油圧走行モータ14の容量を大きくすると同時に油圧ポンプ10の吐出流量を「大」に制御して走行系の最大流量を大きくすることにより、安定した速度で坂道を降坂することができる。

0091

更に、最高速度に至るまでの加速動作中においても、油圧走行モータ14の容量を大きくとることにより加速に必要な駆動圧が低くなり、油圧走行モータ14を含む走行系からの漏れ流量が減少し、加速動作中の全体効率が上がるとともに、加速感を向上させることができる。

0092

また、減速が必要ない状態及び加速が必要ない状態では、油圧走行モータ14の容量を通常必要となる容量よりも「小」に下げることにより、速度を維持するために必要な流量をより小さくし、走行系の配管で生じる圧力損失を低く抑え、燃費を改善するとともに、圧力損失で生じる発熱も低くなるため、車体に必要な冷却装置も小型化することができる。

0093

本発明の他の実施の形態を図13図17を用いて説明する。本実施の形態は、加速動作以外の運転状態は、第1の実施の形態と同様、図5に示す判断選択機能を用いてモータ容量とポンプ流量を制御し、加速動作時については、車速偏差を用いてモータ容量とポンプ流量を制御するものである。

0094

まず、車速偏差を用いた加速動作におけるポンプ流量制御について説明する。本実施の形態においても、ポンプ流量制御は、エンジンの最高回転数を変えることにより行うものとする。

0095

図13は、車速偏差を用いて加速動作時にポンプ流量を制御するための機能を組み込んだエンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。図中、図9に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。

0096

本実施の形態におけるエンジン制御演算部は、図9に示した走行目標回転数演算部90、作業目標回転数演算部91、基準目標回転数演算部92、切換部97、最大値選択部98、目標回転数補正部99に加え、目標車速演算部93、車速偏差演算部94、加速回転数増分演算部95、加速目標回転数補正部96の各機能を有している。

0097

目標車速演算部93は走行指令圧(アクセルペダル踏み込み量)に応じた目標車速Vtを出力し、車速偏差演算部94はその目標車速Vtから実際の走行速度Vrを減算して車速偏差ΔVを演算し、加速回転数増分演算部95はその車速偏差ΔVに応じた加速用補正回転数増分ΔNsを演算し、加速目標回転数補正部96はその増分ΔNsを走行目標回転数Ntに加算して補正し、走行目標回転数Nt1を出力する。

0098

図14は、目標車速演算部93に設定された走行指令圧(アクセルペダル踏み込み量)Ptと目標車速Vtとの関係を示す図である。走行指令圧Ptが上昇するに従って目標車速Vtが増加する。

0099

図15は、加速回転数増分演算部95に設定された車速偏差ΔVと加速用補正回転数増分ΔNsとの関係を示す図である。速度偏差ΔVが第1の値ΔV1に達するまでは、エンジン回転数増分ΔNsは0であり、第1の値ΔV1を超えると、加速動作であると判定し、速度偏差ΔVの増加に比例して増分ΔNsを急峻に増加させ、速度偏差ΔVが第2の値ΔV2を超えると、増分ΔNsを最大ΔNsmaxとする。

0100

図16は車速偏差ΔVと加速用補正回転数増分ΔNsとの関係の変形例を示す図である。速度偏差ΔVが値ΔV3に達するまでは、増分ΔNsは最小値Nsminであり、値ΔV3を超えると、増分ΔNsをステップ的に最大ΔNsmaxまで増加させる。

0101

増分ΔNsは、上記のように加速目標回転数補正部96において走行目標回転数Ntに加算され、その分、最終的な目標回転数Nf3は増大する。これにより第1の実施の形態と同様、増分ΔNsを出力したときは、エンジン1の最高回転数はNtmax1からNtmax2に上昇して、油圧ポンプ10の最大吐出流量はQmax1からQmax2に増加し、増分ΔNsの出力を停止すると、エンジン1の最高回転数はNtmax1に戻り、油圧ポンプ10の最大吐出流量はQmax2に減少する。

0102

次に、車速偏差を用いた加速動作におけるモータ容量制御について説明する。

0103

図17は車速偏差ΔVとモータ容量指令との関係を示す図である。速度偏差ΔVが第2の値ΔV2に達するまでは、モータ容量指令は「小」であり、第2の値ΔV1を超えると、加速動作であると判定し、モータ容量指令を「中」に切り換える。また、モータ容量指令の切り換えにはヒステリシスを持たせてあり、速度偏差ΔVの減少時は、速度偏差ΔVが第1の値ΔV1に達するまでは、モータ容量指令は「中」であり、第1の値ΔV1より小さくなると、加速動作が終了したと判定し、モータ容量指令を「小」に切り換える。

0104

モータ容量指令を「中」に切り換えたとき、図6のステップS144の処理と同様、電磁比例弁81に対応する駆動信号(モータ容量指令信号;電圧信号)Emを出力する。これによりモータ容量指令は「中」に切り換えたときは油圧走行モータ14の容量は「中」に増加し、モータ容量指令は「小」に切り換えたときは油圧走行モータ14の容量は「小」に減少する。

0105

以上のように構成した本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。

0106

本発明の更に他の実施の形態を図18図20を用いて説明する。本実施の形態は、登坂動作以外の運転状態は、第1の実施の形態と同様、図5に示す判断選択機能を用いてモータ容量とポンプ流量を制御し、登坂動作時については、油圧ポンプ10の吐出圧力(ポンプ圧)のみを用いてモータ容量とポンプ流量を制御するものである。

0107

まず、ポンプ圧を用いた登坂動作におけるポンプ流量制御について説明する。本実施の形態においても、ポンプ流量制御は、エンジンの最高回転数を変えることにより行うものとする。

0108

図18は、ポンプ圧を用いて登坂動作時にポンプ流量を制御するための機能を組み込んだエンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。図中、図9に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。

0109

本実施の形態におけるエンジン制御演算部は、図9に示した走行目標回転数演算部90、作業目標回転数演算部91、基準目標回転数演算部92、切換部97、最大値選択部98、目標回転数補正部99に加え、登坂回転数増分演算部95A及び登坂目標回転数補正部96Aの各機能を有している。

0110

登坂回転数増分演算部95Aは圧力センサ73により検出した油圧ポンプ10の吐出圧力(ポンプ圧)Ppに応じた登坂用補正回転数増分ΔNsを演算し、登坂目標回転数補正部96Aはその増分ΔNsを走行目標回転数Ntに加算して補正し、走行目標回転数Nt1を出力する。

0111

図18は、登坂回転数増分演算部95Aに設定されたポンプ圧Ppと登坂用補正回転数増分ΔNsとの関係を示す図である。油圧ポンプ10の吐出圧力(ポンプ圧)Ppが第1の値Paに達するまでは、エンジン回転数増分ΔNsは0であり、第1の値Paを超えると、登坂動作であると判定し、ポンプ圧Ppの増加に比例して増分ΔNsを急峻に増加させ、ポンプ圧Ppが第2の値Pbを超えると、増分ΔNsを最大ΔNsmaxとする。

0112

増分ΔNsは、上記のように登坂目標回転数補正部96Aにおいて走行目標回転数Ntに加算され、その分、最終的な目標回転数Nf3は増大する。これにより第1の実施の形態と同様、増分ΔNsを出力したときは、エンジン1の最高回転数はNtmax1からNtmax2に上昇して、油圧ポンプ10の最大吐出流量はQmax1からQmax2に増加し、増分ΔNsの出力を停止すると、エンジン1の最高回転数はNtmax1に戻り、油圧ポンプ10の最大吐出流量はQmax2に減少する。

0113

次に、ポンプ圧を用いた登坂動作におけるモータ容量制御について説明する。

0114

図20はポンプ圧Ppとモータ容量指令との関係を示す図である。ポンプ圧Ppが第2の値Pbに達するまでは、モータ容量指令は「小」であり、第2の値Pbを超えると、登坂動作であると判定し、モータ容量指令を「中」に切り換える。また、モータ容量指令の切り換えにはヒステリシスを持たせてあり、ポンプ圧Ppの低下時は、ポンプ圧Ppが第1の値Paに達するまでは、モータ容量指令は「中」であり、第1の値Paより低くなると、登坂動作が終了したと判定し、モータ容量指令を「小」に切り換える。

0115

モータ容量指令を「中」に切り換えたとき、図6のステップS144の処理と同様、電磁比例弁81に対応する駆動信号(モータ容量指令信号;電圧信号)Emを出力する。これによりモータ容量指令は「中」に切り換えたときは油圧走行モータ14の容量は「中」に増加し、モータ容量指令は「小」に切り換えたときは油圧走行モータ14の容量は「小」に減少する。

0116

以上のように構成した本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。

0117

以上において、本発明の幾つかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。

0118

例えば、上記実施の形態では、油圧ポンプ10と油圧走行モータ14を接続する走行系の油圧回路開回路式で説明したが、閉回路式の走行系油圧回路にも同様の構成にて本発明を適用することができる。

0119

また、上記実施の形態では、油圧走行モータ14の容量を外部指令により増加させたが、走行系のトランスミッション15等の変速機を切り換えて減速比を増加させることにより走行系の等価容量(油圧走行モータ14を含む走行系の等価容量)を増加させるようにしてもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。

0120

また、上記実施の形態では、油圧パイロット式の方向切換弁の場合を説明したが、電気レバー等を利用しコントローラで方向切換弁を操作するフライバイワイヤー式の車両においても適用することができる。

0121

更に、上記実施の形態では、油圧ポンプ10が走行駆動回路のみに使用される例を説明したが、多連式の方向切換弁により走行以外のアクチュエータを駆動する場合でも、ポンプ圧及び他のアクチュエータの操作信号より走行単独動作複合操作かを判断することにより、最適に実施することができる。

図面の簡単な説明

0122

本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す図である。
本発明の第1の実施の形態に係わる走行制御装置の全体構成図である。
図2に示したモータレギュレータの詳細を示す走行駆動回路の拡大図である。
コントロールユニットの処理機能のうち、モータ容量・ポンプ流量制御演算部の処理機能の全体概要を示すフローチャートである。
図4のステップS120及びS130における判断及び選択処理の詳細を示す図である。
図4のステップS140における油圧モータの制御処理の詳細を示すフローチャートである。
図4のステップS150におけるポンプ流量制御の制御処理の詳細を示すフローチャートである。
エンジン回転数増分ΔNの計算に用いる走行指令圧とエンジン回転数増分ΔNとの関係を示す図である。
コントロールユニットの処理機能のうち、エンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。
走行用目標回転数特性L1、作業用目標回転数特性L2、基準回転数特性L3との関係及び走行用目標回転数特性L1とエンジン回転数増分ΔNとの関係を示す図である。
ポンプレギュレータのトルク制御特性を示す図である。
ポンプレギュレータにより油圧ポンプの容量が制限制御される結果得られるポンプ圧とポンプ流量の関係を示す図(PQ線図)である。
本発明の他の実施の形態におけるコントロールユニットの処理機能のうち、エンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。
目標車速演算部に設定された走行指令圧(アクセルペダル踏み込み量)Ptと目標車速Vtとの関係を示す図である。
加速回転数増分演算部に設定された車速偏差ΔVと加速用補正回転数増分ΔNsとの関係を示す図である。
車速偏差ΔVと加速用補正回転数増分ΔNsとの関係の変形例を示す図である。
速度偏差ΔVを用いて加速動作を判定し、モータ容量を制御する場合の速度偏差ΔVとモータ容量制御指令との関係を示す図である。
本発明の更に他の実施の形態におけるコントロールユニットの処理機能のうち、エンジン制御演算部の概要を示す機能ブロック図である。
登坂回転数増分演算部に設定されたポンプ圧とエンジン回転数増分ΔNsとの関係を示す図である。
ポンプ圧を用いて登坂動作を判定し、モータ容量を制御する場合のポンプ圧とモータ容量制御指令の関係を示す図である。

符号の説明

0123

1エンジン(原動機)
10油圧ポンプ
11ポンプレギュレータ
12走行制御弁(方向切換弁)
14油圧走行モータ
15トランスミッション
16パイロット油圧源
20走行パイロット操作回路
21アクセルペダル
22a,22b 走行パイロット弁
23a,23bパイロットライン
30走行駆動回路
31a,31bメイン管路
32カウンタバランス弁
33モータレギュレータ
34a,34bクロスオーバーロードリリーフ弁
35シャトル弁
36バルブ本体
37a,37b絞り
38a,38bチェック弁
40 トランスミッション切換装置
41電源
42変速切換スイッチ
43電磁弁
51油圧シリンダ
52サーボ弁
52a,52b 第1及び第2受圧部
52c,52d 第1及び第2スプリング
52s サーボ弁スプール
53作動ロッド
54a,54b 第1制御管路
55管路
71回転数ピックアップ(走行速度検出手段)
72油圧センサ(走行操作検出手段)
73 油圧センサ(駆動状況検出手段)
74電圧センサ(T/M速度段検出手段)
75エンジンコントロールダイヤル
76 油圧センサ(走行負荷圧力検出手段)
77 走行/作業選択スイッチ
80コントロールユニット
81電磁比例弁
82エンジン制御装置
83信号ライン
90走行目標回転数演算部
91作業目標回転数演算部
92基準目標回転数演算部
93目標車速演算部
94車速偏差演算部
95加速回転数増分演算部
96加速目標回転数補正部
97 切換部
98最大値選択部
99 目標回転数補正部

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