(57)【要約】【課題】ポンプ容量低減モードであることを確実に検出し、駆動力を増加させると共に，パワーロスを低減する作業車両の油圧ポンプ容量制御装置を提供する。【解決手段】バケットの高さおよび傾き角度を検出するバケット姿勢検出手段（５１）と、変速機（２３）を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチ（６１）と、および可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を制御する容量制御装置（４１）をコントローラ（５０）に接続する。コントローラ（５０）はバケット姿勢検出手段（５１）からの検出値を入力して演算し、前記バケットが地表付近にあって、バケット底面（１２ａ）　がほぼ水平の位置な掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウンスイッチ（６１）からのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を最大容量以下の所定容量に低減する制御を行なう。【選択図】　　　　図５
2004100156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプ（２６）と、
掘削モードスイッチとを備え、
前記掘削モードスイッチから掘削モード信号が発信された時に、
ポンプ容量低減モードであると判断し、
次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、
次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法。
【請求項２】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）に所定の圧油を供給する油圧ポンプと、
変速機（２３）を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチ（６１）　を備え、
前記キックダウン信号が発信された時に、
ポンプ容量低減モードであると判断し、
次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、
次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法。
【請求項３】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプ（２６）と、
変速機（２３）を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチ（６１）　を備え、
前記バケット（１２）の高さおよびバケット底面（１２ａ）の傾き角度を検出し、前記バケット（１２）が地表付近にあって、前記バケット底面（１２ａ）がほぼ水平な掘削姿勢にあり、
かつ前記キックダウン信号が発信された時に、
ポンプ容量低減モードであると判断し、
次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、
次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、
前記作業車両は、前後進操作手段（３０）を備え、
前記前後進操作手段（３０）が、前進から中立または後進操作位置に変化したときに掘削作業終了であると判断し、前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を停止する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法。
【請求項５】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置（４０）において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）に所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ（２６）とを備え、
前記制御装置（４０）は、
掘削モードスイッチと、
前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を制御する容量制御装置（４１）と、
前記掘削モードスイッチからの掘削モード信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置（４１）に、前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラ（５０）と
を有することを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項６】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置（４０）において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）に所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ（２６）とを備え、
前記制御装置（４０）は、
変速機（２３）を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチ（６１）と、
前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を制御する容量制御装置（４１）と、
前記キックダウンスイッチ（６１）のキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置（４１）に、前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラ（５０）と
を有することを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項７】
作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置（４０）において、
前記作業車両は、バケット（１２）を備えた作業機（１０）を作動するリフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）と、
前記リフトシリンダ（１３）およびチルトシリンダ（１５）に所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ（２６）とを備え、
前記制御装置（４０）は、
前記バケットの高さおよび傾き角度を検出するバケット姿勢検出手段（５１）を構成するリフト高さ検出手段（５２）およびチルト角度検出手段（５３）と、
変速機（２３）を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチ（６１）と、
前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を制御する容量制御装置（４１）と、
前記バケット姿勢検出手段（５１）　からの検出値を入力して演算し、前記バケットが地表付近にあって、バケット底面（１２ａ）がほぼ水平の位置な掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウンスイッチ（６１）からのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置（４１）に、前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラ（５０）と
を有することを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記掘削モードスイッチまたは前記キックダウンスイッチ（６１）を作業機操作レバーに設けた
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記作業車両は、
前後進操作手段（３０）と、
前記前後進操作手段（３０）の操作位置を検出する前後進検出手段（５５）と、
前記前後進検出手段からの検出信号を入力し、操作位置が前進から中立または後進位置に変化したときに、前記容量制御装置（４１）に出力する容量制御信号の発信を停止するコントローラ（５０）とを有する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記作業車両はアーティキュレート式構造であり、
前記制御装置（４０）は、
車両の操向屈折角度を検出する操向屈折角検出器（５６）と、
前記操向屈折角検出器（５６）の検出値を入力し、操向屈折角度が所定の角度を越えた時に、前記容量制御装置（４１）に出力する容量制御信号の発信を停止するコントローラ（５０）とを有する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記作業車両は、アーティキュレート式構造で、操向のための左右一対のステアリングシリンダ（９，９）を備え、
前記制御装置（４０）は、
前記左右のステアリングシリンダ（９，９）の油圧力を、それぞれ検出するステアリング油圧検出器（５７，５７）と、
前記ステアリング油圧検出器（５７，５７）の検出値を入力し、左右の油圧力の差が所定の値を越えた時に、前記容量制御装置（４１）に出力する容量制御信号の発信を停止するコントローラ（５０）とを有する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記制御装置（４０）は、前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量を制御可能な手動式容量制御手段（３２）を有する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【請求項１３】
請求項５〜１２のいずれかに記載の、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、
前記制御装置（４０）は、前記可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量制御を実施するか否かを選択可能な容量制御選択手段（３３）を有する
ことを特徴とする作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両、特には土木作業車両の作業機用油圧ポンプの容量制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば土木作業車両であるホイールローダの作業機を駆動する油圧装置において、掘削作業時等では油圧力は必要とするが、吐出量は少量でよい場合がある。このような場合、固定容量型油圧ポンプを使用すると多量の圧力油がタンクに還流されることとなり、多大のパワーロスを発生する。このパワーロスを低減するために、油圧ポンプを可変容量型にして掘削作業時にはポンプ吐出量を低減する方法が提案されている。その一例としてＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｕｍｂｅｒ　６，０７３，４４２号に開示されたものがある。これによれば、１．変速機は前進第１速度段位置にあること、２．作業機が掘削位置にあること、３．車両走行速度は設定速度以下であること、のうち少なくとも１つの条件を満足した時に作業車両はポンプ容量低減モードであると判断し、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するように制御する方法としている。上記のうち、作業機の掘削位置は図１０に示すように規定している。図１０は掘削位置における作業機７０の側面図である。図１０において、車体７１にはリフトアーム７２の基端部がアームピン７３により揺動自在に取付けられ、車体７１とリフトアーム７２とはリフトシリンダ７４により連結されている。リフトシリンダ７４を伸縮するとリフトアーム７２はアームピン７３を中心として揺動する。リフトアーム７２の先端部にはバケット７５がバケットピン７６により揺動自在に取付けられ、車体７１とバケット７５とは、チルトシリンダ７７およびリンク装置７８を介して連結されている。チルトシリンダ７７を伸縮するとバケット７５はバケットピン７６を中心として揺動する。作業機７０の掘削位置はアームピン７３とバケットピン７６とを結ぶ線Ｙ−Ｙの基準位置を定め、リフトアーム７２がそれ以下に位置する場合を掘削位置にあると定めている。
他の例として本発明者の出願した特願２００１−３８６９５０号がある。これによれば、車両の走行駆動力、および／またはリフトシリンダのボトム側油圧力、および／またはチルトシリンダの油圧力が所定の値を超えたときに掘削作業中と判断して、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の例においては、以下のような問題点がある。
第１に、変速機が前進第１速にある場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。しかしながら、この場合必ずしも掘削作業をしているとは限らず、作業機を操作しながら前進第１速で所定の場所に接近している場合もある。このようなときに作業機の速度が遅くなり、作業効率が低下する場合がある。また、土質によっては前進２速で作業する場合もあり、そのときにはポンプ容量は低減されないのでパワーロスが発生する。
第２に、作業機が掘削位置にある場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしているが、リフトアームが前記基準位置より高い位置で掘削する場合も有る。そのような時にはポンプ容量は低減されず、パワーロスの低減ができない。
第３に、車両走行速度が設定速度以下である場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしているが、掘削作業をせずに作業機を操作しながら目的地に向かって設定速度以下で移動する場合も有る。このような場合にもポンプ容量は低減され、作業機の速度が遅くなって作業効率が低下する場合がある。第４に、変速機が前進第１速で、作業機が掘削位置で、かつ車両走行速度が設定速度以下である場合、ポンプ容量を最大容量以下の所定容量に低減するようにしている。通常掘削時、対象物の直前までは、バケットが接地して走行抵抗が大きくなるのを防ぐためバケットを地上から少し浮かせておき、対象物に突っ込む直前に素早くバケットを接地させる。その場合、作業機の応答速度が遅くなり、操作が遅れるとともに、作業者は違和感を覚えるという問題がある。
第５に、作業機の掘削位置はアームピンとバケットピンとを結ぶ線Ｙ−Ｙの基準位置を定め、リフトアームがそれ以下に位置する場合を掘削位置としているが、バケットがチルトしている場合はバケットの刃先が上を向いており、掘削することができない等の問題がある。つまり、掘削作業が可能であるか、又は掘削作業が効率的にできるかはバケットの掘削角度で決まるのに対して、リフトアームの位置のみで掘削位置とするのは、作業機が掘削作業を行う姿勢としては無理がある。
また後者の例では、バケットが掘削対象物に突っ込み、シリンダを操作した後にシリンダの油圧が所定の値に達するため、掘削作業中とコントローラが判定する時期に関して、運転者に違和感を抱かせる場合がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、作業車両が掘削作業状態にあることを確実に検出した後ポンプ容量を低減させ、パワーロスを低減するとともに、作業効率を低下させたり、あるいは作業者に違和感を与えたりしない、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプと、掘削モードスイッチとを備え、前記掘削モードスイッチから掘削モード信号が発信された時に、ポンプ容量低減モードであると判断し、次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う方法としている。
【０００６】
第１発明によると、掘削モード信号が発信された時に、作業車両がポンプ容量低減モードであると判断して、油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としているので、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中に油圧ポンプ容量が低減されることがないため、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
【０００７】
第２発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプと、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチを備え、前記キックダウン信号が発信された時に、ポンプ容量低減モードであると判断し、次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う方法としている。
【０００８】
第２発明によると、キックダウン信号が発信された時に、作業車両が確実にポンプ容量低減モードであると判断して、バケットの姿勢にかかわりなく油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としている。そのため油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時に、キックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中に油圧ポンプ容量が低減されることがないため、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
【０００９】
第３発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する油圧ポンプと、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチを備え、前記バケットの高さおよびバケット底面の傾き角度を検出し、前記バケットが地表付近にあって、前記バケット底面がほぼ水平な掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウン信号が発信された時に、ポンプ容量低減モードであると判断し、次に前記油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減することに定め、次に前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を行う方法としている。
【００１０】
第３発明によると、バケットの高さが地表付近にあって、バケット底面をほぼ水平とする掘削姿勢であり、かつキックダウン信号が発信された時に、作業車両がポンプ容量低減モードであると判断して、油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としているので、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中に油圧ポンプ容量が低減されることがないため、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
【００１１】
第４発明は、第１または第２または第２発明において、前記作業車両は、前後進操作手段を備え、前記前後進操作手段が、前進から中立または後進操作位置に変化したときに掘削作業終了であると判断し、前記油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を停止する方法としている。
【００１２】
第４発明によれば、作業者が前後進操作手段を前進から中立または後進位置にしたときに掘削作業終了と判断し、ポンプ容量低減制御を停止する制御方法としている。そのため、掘削作業終了の判断が確実になり、掘削作業終了後は作業機の操作速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。
【００１３】
第５発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプとを備え、前記制御装置は、掘削モードスイッチと、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置と、前記掘削モードスイッチからの掘削モード信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置に、前記可変容量型油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラとを有する構成としている。
【００１４】
第５発明によると、掘削モードスイッチからの掘削モード信号が入力されると、ポンプ容量低減モードと判定して、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させることができる。すなわち、作業車両がポンプ容量低減モードであることを確実に検出し、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。
【００１５】
第６発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプとを備え、前記制御装置は、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチと、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置と、前記キックダウンスイッチのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置に、前記可変容量型油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラとを有する構成としている。
【００１６】
第６発明によると、キックダウンスイッチのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させることができる。掘削作業中に作業車両の駆動力を増加させるためのキックダウン操作と連動させて、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させることができる。すなわち、バケットの姿勢にかかわりなく、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。
【００１７】
第７発明は、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置において、前記作業車両は、バケットを備えた作業機を作動するリフトシリンダおよびチルトシリンダと、前記リフトシリンダおよびチルトシリンダに所定の圧油を供給する可変容量型油圧ポンプとを備え、前記制御装置は、前記バケットの高さおよび傾き角度を検出するバケット姿勢検出手段を構成するリフト高さ検出手段およびチルト角度検出手段と、変速機を前進第１速に強制的に変速させるキックダウン信号を発信するキックダウンスイッチと、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御する容量制御装置と、前記バケット姿勢検出手段からの検出値を入力して演算し、前記バケットが地表付近にあって、バケット底面がほぼ水平の位置な掘削姿勢にあり、かつ前記キックダウンスイッチからのキックダウン信号が入力された時に、ポンプ容量低減モードと判定して、前記容量制御装置に、前記可変容量型油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる容量制御信号を出力するコントローラとを有する構成としている。
【００１８】
第７発明によると、バケットが地表付近にあって、バケット底面がほぼ水平な掘削姿勢にあり、かつキックダウンスイッチからのキックダウン信号が入力されると、ポンプ容量低減モードと判定して、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させることができる。すなわち、作業車両がポンプ容量低減モードであることを確実に検出し、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。
【００１９】
第８発明は、第５〜第７のいずれかの発明において、前記掘削モードスイッチまたは前記キックダウンスイッチを作業機操作レバーに設けた構成としている。
【００２０】
第８発明によると、前記キックダウンスイッチを作業機操作レバーに設けているので、オペレータは作業機を操作しながらキックダウンスイッチを操作できるるので作業性が良い。
【００２１】
第９発明は、第５〜第８のいずれかの発明において、前記作業車両は、前後進操作手段と、前記前後進操作手段の操作位置を検出する前後進検出手段と、前記前後進検出手段からの検出信号を入力し、操作位置が前進から中立または後進位置に変化したときに、前記容量制御装置に出力する可変容量型油圧ポンプの容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２２】
第９発明によれば、前後進操作手段の操作位置が中立または後進位置にあるときに、コントローラが容量制御装置に出力する、可変容量型油圧ポンプの容量を低減させる容量制御信号の発信を停止することができる。そのため、掘削作業終了時点を確実に検出でき、非掘削作業時にはポンプ容量が低減することはない。したがって作業効率が低下する恐れはない。
【００２３】
第１０発明は、第５〜第９のいずれかの発明において、前記作業車両はアーティキュレート式構造であり、前記制御装置は、車両の操向屈折角度を検出する操向屈折角検出器と、前記操向屈折角検出器の検出値を入力し、操向屈折角度が所定の角度を越えた時に、前記容量制御装置に出力する容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２４】
第１０発明によると、アーティキュレート角度が所定の角度を越えると油圧ポンプの容量制御を停止するため、油圧ポンプが消費する動力が大きくなり、車両の走行駆動力が低減され、車両各部に無理な力が加わらず、耐久性を低下させる恐れはない。
【００２５】
第１１発明は、第５〜第１０のいずれかの発明において、前記作業車両は、アーティキュレート式構造で、操向のための左右一対のステアリングシリンダを備え、前記制御装置は、前記左右のステアリングシリンダの油圧力を、それぞれ検出するステアリング油圧検出器と、前記ステアリング油圧検出器の検出値を入力し、左右の油圧力の差が所定の値を越えた時に、前記容量制御装置に出力する容量制御信号の発信を停止するコントローラとを有する構成としている。
【００２６】
第１１発明によると、左右のステアリングシリンダの油圧力の差が、所定の値を越えるとポンプの容量制御を停止するため、油圧ポンプが消費する動力が大きくなり、車両の走行駆動力が低減され、車両各部に無理な力が加わらず、耐久性を低下させる恐れはない。
【００２７】
第１２発明は、第５〜第１１のいずれかの発明において、前記制御装置は、前記可変容量型油圧ポンプの容量を制御可能な手動式容量制御手段を有する構成としている。
【００２８】
第１２発明によれば、ポンプ容量制御可能な手動式容量制御手段を設けたため、例えば土質により作業者がポンプ容量を任意に設定したい場合、所望の容量に設定でき、作業効率を向上することができる。
【００２９】
第１３発明は、第５〜第１２のいずれかの発明において、前記制御装置は、前記可変容量型油圧ポンプの容量制御を実施するか否かを選択可能な容量制御選択手段を有する構成としている。
【００３０】
第１３発明によれば、容量制御選択手段を設けたため、運転者は状況に応じてポンプ容量低減モードに油圧ポンプの容量制御を行うか否かを選択できる。したがって、効率的な作業を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る　作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置
の実施形態について、図面を参照して詳述する。
【００３２】
図１は作業車両の一例であるホイールローダ１の側面図であり、図２は平面図である。図１、図２において、運転室２、エンジンルーム３および後輪４，４を有する後部車体５の前部には、前輪６，６を有する前部フレーム７がセンタピン８により左右に揺動自在に取付けられ、アーティキュレート構造を構成している。図２において、後部車体５と前部フレーム７とは左右一対のステアリングシリンダ９，９により連結され、左右のステアリングシリンダ９，９を伸縮することにより後部車体５と前部フレーム７とはセンタピン８を中心とし、２点鎖線に示すように左右に揺動し、操向するようになっている。図の角度θを操向屈折角度と称する。
【００３３】
図１、図２において、前部フレーム７には作業機１０が取付けられている。すなわち、アームピン１９により前部フレーム７に基端部を揺動自在に取付けられたリフトアーム１１の先端部には、バケットピン１８により、バケット１２が揺動自在に取付けられている。前部フレーム７とリフトアーム１１とは一対のリフトシリンダ１３，１３により連結され、リフトシリンダ１３，１３を伸縮することによりリフトアーム１１は揺動する。リフトアーム１１にはチルトアーム１４のほぼ中央部が揺動自在に支持され、その一端部と前部フレーム７とはチルトシリンダ１５により連結されている。チルトアーム１４の他端部とバケット１２とはチルトロッド１６により連結され、チルトシリンダ１５を伸縮するとバケット１２は揺動する。
【００３４】
図１において、後部車体５には動力装置２０が搭載されている。動力装置２０は、エンジン２１、トルクコンバータ２２、前後進切り換え、複数段の変速段切り換えが可能な変速機２３、分配機２４および後輪４および前輪６を駆動する減速機２５，２５等から構成されている。また、エンジン２１はリフトシリンダ１３、チルトシリンダ１５に圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ２６を駆動する。
【００３５】
運転室２内には、図３に示すように、変速機２３の前後進操作手段３０および速度段選択手段３１と、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を手動で制御可能な手動式容量制御手段３２（図示しない）と、作業機操作レバーであるリフトアーム操作レバー３４と、作業機操作レバーであるバケット操作レバー３５と、自動的にポンプの容量制御を行わせるか否かを選択可能な容量制御選択手段３３（図示しない）と、リフトアーム操作レバー３４の握り部３４Ｎに取付けられた、変速機を強制的に前進第１速に変速させるキックダウンスイッチ６１を備えている。上記それぞれの手段は、レバー式でも、スイッチ式でも、ダイヤル式でも良く、その他の形式であっても良い。また、キックダウンスイッチ６１は掘削モードスイッチとしても機能するが、キックダウンスイッチ６１に代えて、別個に設けたポンプ容量削減スイッチを掘削モードスイッチとして用いても良い。また、キックダウンスイッチ６１はバケット操作レバー３５の握り部３４Ｎに取付けても良いし、運転室２内の適当な場所に設けても良い。
【００３６】
図４は作業機１０の掘削姿勢における側面図である。リフトアーム１１、チルトアーム１４を介して保持されるバケット１２が所望の高さと傾きとなるように、リフトシリンダ１３，チルトシリンダ１５が操作され、バケット姿勢検出手段５１によりバケット１２の高さおよびバケット底面１２ａの角度が検出される。
【００３７】
バケット姿勢検出手段５１は、前記リフトシリンダ１３に設けられたリフトシリンダポジションセンサ５２、および前記チルトシリンダ１５に設けられたチルトシリンダポジションセンサ５３を有している。リフトシリンダポジションセンサ５２およびチルトシリンダポジションセンサ５３は、例えばシリンダのストロークセンサである。
【００３８】
リフトシリンダポジションセンサ５２はリフトシリンダ１３のストロークを検出し、リフトシリンダ１３のストローク信号を後述するコントローラ５０に入力し、チルトシリンダポジションセンサ５３はチルトシリンダ１５のストロークを検出し、リフトシリンダ１３のストローク信号をコントローラ５０に入力する。コントローラ５０は、これらのストローク信号により求めたリフトシリンダ１３の長さとチルトシリンダ１５の長さ、および作業機１０のリンク寸法から、バケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算し、バケット１２の作業姿勢を求める。
【００３９】
ホイールローダ１は水平面である地表面ＧＬ上にあり、前記のようにバケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算することで、バケット１２の地表からの高さがどの位か、またバケット１２の底面１２ａが水平となっているか否かを判断することができる。
【００４０】
作業機姿勢検出手段であるバケット姿勢検出手段５１のリフトシリンダポジションセンサ５２およびチルトシリンダポジションセンサ５３の代わりに、リフトアーム１１の基端部に、リフトアーム１１の前部フレーム７に対する角度を検出する手段を設け、リフトアーム１１のチルトアーム１４の支持部に、チルトアーム１４のリフトアーム１１に対する角度を検出する手段を設けて、それぞれ検出された角度信号により、コントローラ５０が、バケット１２のバケットピン１８の前部フレーム７に対する高さ、およびバケット１２の底面１２ａの前部フレーム７に対する傾き角度を演算しても良い。
【００４１】
次にホイールローダ１の掘削、積込作業について説明する。運転者は変速機２３の前後進操作手段３０を操作して車両を前進させ、速度段選択手段３１により速度段を選択する。この場合通常は車両の慣性力によって突入力を高めるため前進第２速を選択する。バケット１２はバケット底面１２ａをほぼ水平とした掘削姿勢に位置させる。車両を走行させてバケット１２の刃先を対象物に突っ込み、速度が低下して慣性力の効果が薄れた時点で、キックダウンスイッチ６１を操作して速度段を前進第１速に強制的に変速する（この変速操作をキックダウンという）。車両の駆動力によってバケットを対象物に食い込ませ、チルトシリンダを操作してバケット１２をチルトバックさせ、バケット１２内に対象物をすくいこむ。次にリフトシリンダ１３を伸張させてリフトアーム１１を上昇させ、バケット１２を上げながら前後進操作手段３０を操作して車両を後進させる。次に前進、操向してダンプトラックに接近し、所定の位置でバケット１２をダンプして対象物をダンプトラックの荷台に積み込む。
【００４２】
図５は制御装置４０の一例の第１実施形態を示す系統図である。図５において、可変容量型油圧ポンプ２６には容量制御装置４１が接続されている。可変容量型油圧ポンプ２６の吐出回路４２上にはチルトシリンダ１５に接続するチルト操作弁４３と、リフトシリンダ１３に接続するリフト操作弁４４とが介装されている。容量制御装置４１、バケット姿勢検出手段５１を構成するリフト高さ検出手段５２およびチルト角度検出手段５３、前後進操作手段３０の操作位置を検出する前後進検出手段５５、およびキックダウンスイッチ６１は、それぞれコントローラ５０に接続している。コントローラ５０はリフト高さ検出手段５２とチルト角度検出手段５３とを用いて、バケット１２の高さとバケット底面１２ａの傾きを算出する。また、コントローラ５０は、キックダウンスイッチ６１および前後進操作手段３０の操作位置を検出する前後進検出手段５５と接続し、変速機２３が前進第１速にキックダウンされたか、前進、中立、後進のいずれの状態にあるかを検出する。
【００４３】
また、ポンプから吐出される流量はエンジン２１の回転速度により変動するが、ポンプ容量を所定容量に低減する制御において、エンジン出力回転速度（トルクコンバータ入力回転速度）検出手段（図示せず）を設け、検出されたエンジン出力回転の回転速度検出値を制御装置４０に入力し、エンジン回転速度にかかわらずポンプ吐出量を低減された一定の流量に制御する構成とすることも可能である。前記回転速度検出値を容量制御装置４１に入力して、前記制御装置４０の指令によりポンプ吐出量を低減された一定の流量に制御する構成としても良い。
【００４４】
次に制御方法について図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０１で運転者は、バケットを所望の姿勢に操作する。
ステップ１０２で運転者は、変速機２３の前後進操作手段３０を操作して前進させ、速度段選択手段３１を操作して変速機の速度段を選択する。ステップ１０１とステップ１０２とは逆の順序となる場合もある。
ステップ１０３で掘削作業を開始する。
ステップ１０４でコントローラ５０はリフト高さ検出手段５２、チルト角度検出手段５３の検出値からバケット１２が地表付近、例えばバケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜８００ｍｍの範囲にあって、バケット底面１２ａをほぼ水平とする掘削姿勢であるか否かを判定する。地表付近の定義はホイールローダ１の大きさによって適正な値とすればよく、小型機種であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜４００ｍｍ、中型であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜８００ｍｍ、大型機種であれば、バケット底面１２ａが地表面ＧＬから０〜１６００ｍｍとして使い分ければ良い。
ステップ１０４でＮＯの場合にはステップ１０４の前に戻る。
ステップ１０４でＹＥＳの場合にはステップ１０５に進む。
ステップ１０５でキックダウンスイッチ６１から掘削モード信号である入力信号があることを判定し、
８）ステップ１０５でＮＯの場合にはステップ１０４の前に戻る。
９）ステップ１０６でＹＥＳの場合にはポンプ容量低減モードであると判断して、ステップ１０６に進む。
１０）ステップ１０６でコントローラ５０は、可変容量型油圧ポンプ２６の最大容量より低減した所定の容量（例えば走行駆動力や油圧力の大きさに対応して最大容量の０．５〜０．９倍の容量）を設定する。
１１）ステップ１０７でコントローラ５０は、容量制御装置４１に制御信号を出力し、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を前記所定容量に低減する。
１２）掘削作業が終了した時点で運転者は、ステップ１０８で前後進操作手段３０を操作して変速機２３を中立または後進に切り換える。
１３）ステップ１０９でコントローラ５０は、前後進検出手段５５からの検出信号を入力し、変速機２３が中立または後進位置にあるか否かを判定する。
１４）ステップ１０９でＮＯの場合にはステップ１０７に戻り、ポンプ容量低減制御を続行する。
１５）ステップ１０９でＹＥＳの場合にはステップ１１０で掘削作業終了と判断し、ステップ１１１に進む。
１６）ステップ１１１でコントローラ５０はポンプ容量制御を中止し、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を制御前に戻す。
【００４５】
またステップ１０５に記載した掘削モードスイッチとしてのキックダウンスイッチ６１は、別個に設けたポンプ容量削減スイッチを掘削モードスイッチとしても良い。この場合にはステップ１０５では、ポンプ容量削減スイッチからの入力信号があるかを掘削モード信号として判断することになる。なお、ステップ１０４でコントローラ５０はバケット姿勢検出手段５１から検出結果を入力して、バケット高さ、バケットの傾き角度を演算してバケットが掘削姿勢であるかを判定しているが、ステップ１０４は省略して、ステップ１０５で掘削モード信号が入力信号としてあるかを判定しても良い。
【００４６】
本発明に係る作業車両の可変容量型油圧ポンプの制御方法と制御装置は、上記のような方法および構成にしたため、以下のような効果が得られる。
バケットが地表付近にあってバケット底面をほぼ水平とする掘削姿勢であり、かつキックダウン信号が発信された時に、作業車両がポンプ容量低減モードであると判断して、油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減させる制御方法としているので、油圧ポンプ容量を所定容量に低減してパワーロス低減ができ、駆動力を必要とする時にキックダウン操作と連動してエンジン出力を有効に駆動力に活用できるため、運転者に違和感を与える恐れがなく、効率的に作業できる作業車両が得られる。また、非掘削作業中にもかかわらずに油圧ポンプ容量を低減させ、作業効率を低下させ、あるいは運転者に違和感を与える恐れもない。
掘削作業終了後、作業者が前後進操作手段を中立または後進位置にしたときにポンプの容量制御を停止するようにしたため、掘削作業終了時点が明確に判断できる。掘削作業終了後は作業機の操作速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。
【００４７】
図７は第２実施形態の制御装置４０ａの系統図である。第１実施形態のものと同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。図７において、コントローラ５０は、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を運転者が手動で任意に設定できる手動式容量制御手段３２、およびポンプ容量制御を自動的に行わせるか否かを運転者が選択できる容量制御選択手段３３と接続している。手動式容量制御手段３２、容量制御選択手段３３は例えばスイッチ式またはダイヤル式である。またコントローラ５０は、操向屈折角検出器５６、および左右のステアリングシリンダ９，９の油圧をそれぞれ検出するステアリング油圧検出器５７，５７と接続している。
【００４８】
次に制御方法について説明する。運転者は手動式容量制御手段３２により所望の油圧ポンプ容量を設定するとコントローラ５０はその信号を入力し、第１実施形態で述べた容量制御に優先して容量制御装置４１に制御信号を出力し、可変容量型油圧ポンプ２６を設定された容量に制御する。
【００４９】
運転者が容量制御選択手段３３を操作して容量制御しない（例えばスイッチＯＦＦ）と選択した場合には、コントローラ５０はその信号を入力し、第１実施形態で述べた容量制御信号の発信を停止する。運転者が容量制御選択手段３３を操作して容量制御する（例えばスイッチＯＮ）と選択した場合には、コントローラ５０は第１実施形態で述べた容量制御信号を発信する。
【００５０】
コントローラ５０は操向屈折角検出器５６、およびステアリング油圧検出器５７，５７から検出結果を入力し、いずれかが所定の値を越えた場合、第１実施形態で述べた容量制御信号の発信を停止する。
【００５１】
上記の制御の結果、下記のような効果が得られる。
ポンプ容量制御可能な手動式容量制御手段を設けたため、土質等により作業者が任意にポンプ容量を設定できる。例えば対象物が軽量物であればポンプ容量の低減量を少なくし、重量物であれば低減量を多くする。これにより作業効率を向上することができる。
容量制御選択手段を設けたため、運転者は作業状況に応じ、ポンプ容量低減モードに油圧ポンプの容量低減制御を行うか否かを選択できる。したがって、効率的な作業を行うことができる。
図８はホイールローダ１を、操向屈折角度θの状態で、バケット１２の歯先を対象物Ｚに対してほぼ平行に当接させた状態を示す平面図である。このような姿勢でポンプ容量低減制御を行うと、エンジン出力の多くが車両駆動側に加わり、駆動力が大きくなる。その結果、後部車体５は矢印方向に大きな力で進もうとし、車両の各部に無理な力が作用し、車両寿命を縮める恐れがある。この傾向はθが大きいほど大きくなる。図９は対象物Ｚに対して、操向屈折角がほぼ０のホイールローダ１が、斜めに当接した状態を示す平面図である。この場合、ホイールローダ１を矢印Ｅ方向に駆動するとバケット１２に横方向の力Ｆが作用し、及びホイールローダ１にはモーメントＭが作用する。この状態でポンプ容量低減制御を行うと駆動力が大きくなって車両各部に無理な力が作用し、車両寿命を縮める恐れがある。本図の場合、左右のステアリングシリンダ９，９の油圧力に差が生じ、その差が大きいほどＦは大きくなる。上述の制御方法によれば、コントローラ５０は操向屈折角度θ、または左右のステアリングシリンダ９，９の、油圧の差が所定の値を越えた場合には容量制御信号の発信を停止する。これにより油圧ポンプの消費動力は増大し、駆動力は減少して車両各部に加わる無理な力は低減し、車両寿命を短くする恐れは低減する。
【００５２】
なお、本発明の制御機能および制御手段は、任意に組み合わせの変更、あるいは廃止が可能である。図５で示した制御装置４０の第１実施形態、また図７で示した制御装置４０ａの第２実施形態において、コントローラ５０はキックダウンスイッチ６１と接続しているが、前記キックダウンスイッチ６１は別個に設けたポンプ容量削減スイッチ６２に代えても良く、また容量制御選択手段３３をポンプ容量削減スイッチ６２に代えて用いても良い。また、図７において、コントローラ５０は、操向屈折角検出器５６、および左右のステアリングシリンダ９，９の油圧をそれぞれ検出するステアリング油圧検出器５７，５７と接続しているが、操向屈折角検出器５６、またはステアリング油圧検出器５７，５７のどちらか一方とだけ接続していても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置を有する、作業車両の一例の、ホイールローダの側面図である。
【図２】同、平面図である。
【図３】本発明のホイールローダの、運転室内の立体視図である。
【図４】本発明のホイールローダの、作業機の側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の、制御装置の系統図である。
【図６】本発明の制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の、制御装置の系統図である。
【図８】ホイールローダの、アーティキュレート角度θのときの作業姿勢を示す平面図である。
【図９】ホイールローダが地山を斜め方向から掘削するときの状態を示す平面図である。
【図１０】従来の作業車両の作業機の、掘削位置を示す側面図である。
【符号の説明】
１…ホイールローダ、２…運転室、４…後輪、５…後部車体、６…前輪、７…前部フレーム、８…センタピン、９…ステアリングシリンダ、１０…作業機、１１…リフトアーム、１２…バケット、１２ａ…バケット底面、１３…リフトシリンダ、１５…チルトシリンダ、１８…バケットピン、１９…アームピン、２０…動力装置、２１…エンジン、２２…トルクコンバータ、２３…変速機、２６…可変容量型油圧ポンプ、３０…前後進操作手段、３１…速度段選択手段、３２…手動式容量制御手段、３３…容量制御選択手段、３４…リフトアーム操作レバー、３５…バケット操作レバー、４０…制御装置、４１…容量制御装置、４２・・・吐出回路、４３…チルト操作弁、４４…リフト操作弁、５０…コントローラ、５１…バケット姿勢検出手段、５２…リフトシリンダポジションセンサ、５３…チルトシリンダポジションセンサ、５５…前後進検出手段、５６…操向屈折角検出器、５７…ステアリング油圧検出器、６１…キックダウンスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004100156.tif 000009
【図８】
2004100156.tif 000010
【図９】
2004100156.tif 000011
【図１０】
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