(57)【要約】【課題】掘削作業中であることを確実に検出し、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】シリンダのボトム圧検出器（４５）、操作位置検出手段（３１）、および可変容量型油圧ポンプ（２６）の容量制御装置（４１）をシーケンス回路で構成したコントローラ（５０）に接続する。コントローラ（５０）はボトム圧検出器（４５）から検出信号を入力し、シリンダボトム圧が所定時間、所定値以下の状態が続き、その後所定値を越えた時に掘削作業開始と判断し、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う。また、操作位置検出手段（３１）からの信号で、変速機が中立又は後進になった時には掘削作業終了と判断し、ポンプ容量制御を中止する。【選択図】        図５
2004232737.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装置において、
前記作業車両は、作業機（１０）を作動するシリンダと、
前記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（２６）とを備え、
前記制御装置（４０）は、
前記シリンダのボトム側の油圧を検出するボトム圧検出器（４５）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、
前記ボトム圧検出器（４５）からの検出値を入力し、その値が所定の値以下の状態で第１設定時間を経過し、その後、前記検出値が所定の値を越えた時に掘削作業開始と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラ（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２】
請求項１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）を備え、
前記制御装置（４０）は、
前記前後進操作手段（３０）の操作位置を検出する操作位置検出手段（３１）と、
前記操作位置検出手段（３１）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ようにシーケンス回路で構成したコントローラ（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３】
請求項１または２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、
掘削作業開始と判断した後、前記ボトム圧検出器（４５）からの検出値を入力し、その値が所定の値以下になり、その状態が予め定めた第２設定時間を越えたときに掘削作業終了と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラ（５０）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装置において、
前記制御装置（４０）は、
バケット高さ検出手段を有し、
掘削作業開始と判断した後、作業機（１０）のバケット高さが所定の値以上となったときに掘削作業終了と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラ（５０）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５】
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、作業機（１０）を作動するシリンダと、
前記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（２６）と、
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操作位置検出手段（３１）とを備え、
前記制御装置（４０）は、
前記シリンダのボトム側の油圧を検出するボトム圧検出器（４５）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）とを備えるとともに、
前記操作位置検出手段（３１）が前記前後進操作手段（３０）の操作位置が前進位置であることを検出することにより作動する前進リレー（７１）と、
前記ボトム側の油圧が所定圧を越えたことを前記ボトム圧検出器（４５）が検出すると作動する第１リレー（７２）と、
前記前進リレー（７１）が作動し、前記第１リレー（７２）が非作動の場合に時間計測を開始する第１タイマー（８１）と、
前記第１タイマー（８１）が第１設定時間を計測すると作動する第２リレー（７３）と、
前記ボトム側の油圧が所定圧を越えて前記第１リレー（７２）が作動することにより作動する第３リレー（７４）と、
前記第２リレー（７３）および前記第３リレー（７４）が作動すると作動し、前記容量制御装置（４１）に容量制御信号を発信する第４リレー（７５）と、
前記ボトム側の油圧が所定圧以下となって前記第１リレー（７２）が非作動となり第３リレー（７４）が非作動となることにより時間計測を開始し、第２設定時間を計測すると前記第４リレー（７５）を非作動とする第２タイマー（８２）とを備えたシーケンス回路で構成されるコントローラ（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】
請求項５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、
バケット高さ検出手段を有し、
作業機（１０）のバケット高さが所定の値以上になると前記第４リレー（７５）を非作動とするシーケンス回路で構成されるコントローラ（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。
【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。その一例として特許文献１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掘削作業中であると判断し、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８に示すように規定している。図８は掘削位置における作業機９０の側面図である。図８において、車体９１にはリフトアーム９２の基端部がアームピン９３により揺動自在に取付けられ、車体９１とリフトアーム９２とはリフトシリンダ９４により連結されている。リフトシリンダ９４を伸縮するとリフトアーム９２はアームピン９３を中心として揺動する。リフトアーム９２の先端部にはバケット９５がバケットピン９６により揺動自在に取付けられ、車体９１とバケット９５とは、チルトシリンダ９７およびリンク装置９８を介して連結されている。チルトシリンダ９７を伸縮するとバケット９５はバケットピン９６を中心として揺動する。作業機９０の掘削位置はアームピン９３とバケットピン９６とを結ぶ線Ｙ−Ｙの基準位置を定め、リフトアーム９２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。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６，０７３，４４２号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法においては、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、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３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。
【０００５】
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ることのない、作業車両の作業機用油圧ポンプの制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【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装置において、前記作業車両は、作業機を作動するシリンダと、前記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、前記シリンダのボトム側の油圧を検出するボトム圧検出器と、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、前記ボトム圧検出器からの検出値を入力し、その値が所定の値以下の状態で第１設定時間を経過し、その後、前記検出値が所定の値を越えた時に掘削作業開始と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラとを有する構成としている。
【０００７】
第１発明によると、シリンダのボトム側の油圧が所定の値以下の状態で第１設定時間を経過し、その後、所定の値を越えた時に、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、作業車両が確実に掘削作業中であることを検出し、ポンプ容量を所定容量に低減できるため、有効なパワーロス低減ができ、効率的に作業できる作業車両が得られる。
【０００８】
第２発明は、第１発明において、前記作業車両は、前後進操作手段を備え、前記制御装置は、前記前後進操作手段の操作位置を検出する操作位置検出手段と、前記操作位置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ようにシーケンス回路で構成したコントローラとを有する構成としている。
【０００９】
第２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、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を低下させる恐れのない作業車両が得られる。
【００１０】
第３発明は、第１または第２発明において、前記制御装置は、掘削作業開始と判断した後、前記ボトム圧検出器からの検出値を入力し、予め定めた第２設定時間以内で、前記検出値が所定の値以下になったときに掘削作業終了と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラを有する構成としている。
【００１１】
第３発明によると、ボトム圧検出器からの検出値を入力し、その値が予め定めた第２設定時間以内で所定の値以下になったときに掘削作業終了であると判断し、油圧ポンプの容量制御信号の発信を停止することができる。そのため、一時的にシリンダのボトム側の油圧が所定の値以上になり、短時間で油圧が低下した場合には、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御は停止することができる。したがって作業効率を低下させる恐れのない作業車両が得られる。
【００１２】
第４発明は、第１または第２または第３発明において、前記制御装置は、バケット高さ検出手段を有し、掘削作業開始と判断した後、作業機のバケット高さが所定の値以上となったときに掘削作業終了と判断し、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ようにシーケンス回路で構成したコントローラを有する構成としている。
【００１３】
第４発明によると、作業機のバケット高さが所定の値以上となったときに掘削作業終了であると判断し、油圧ポンプの容量制御信号の発信を停止することができる。そのため掘削作業中に、リフトシリンダを操作して、バケットを上昇させ、対象物をかきあげ、より多くの対象物をバケット内にすくいこむ場合に、バケットの上昇速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。したがって作業効率を低下させる恐れのない作業車両が得られる。
【００１４】
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、作業機を作動するシリンダと、前記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、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操作位置検出手段とを備え、前記制御装置は、前記シリンダのボトム側の油圧を検出するボトム圧検出器と、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を備えるとともに、前記操作位置検出手段が前記前後進操作手段の操作位置が前進位置であることを検出することにより作動する前進リレーと、前記ボトム側の油圧が所定圧を越えたことを前記ボトム圧検出器が検出すると作動する第１リレーと、前記前進リレーが作動し、前記第１リレーが非作動の場合に時間計測を開始する第１タイマーと、前記第１タイマーが第１設定時間を計測すると作動する第２リレーと、前記ボトム側の油圧が所定圧を越えて前記第１リレーが作動することにより作動する第３リレーと、前記第２リレーおよび前記第３リレーが作動すると作動し、前記容量制御装置に容量制御信号を発信する第４リレーと、前記ボトム側の油圧が所定圧以下となって前記第１リレーが非作動となり第３リレーが非作動となることにより時間計測を開始し、第２設定時間を計測すると前記第４リレーを非作動とする第２タイマーとによるシーケンス回路で構成されるコントローラとを有する構成としている。
【００１５】
第５発明によると、シリンダのボトム側の油圧が所定の値以下の状態で第１設定時間を経過し、その後、所定の値を越えた時に、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、作業車両が確実に掘削作業中であることを検出し、ポンプ容量を所定容量に低減できるため、有効なパワーロス低減ができ、効率的に作業できる作業車両が得られる。さらに、ボトム圧検出器からの検出値を入力し、その値が所定の値以下になり、その状態が予め定めた第２設定時間を越えたときに掘削作業終了であると判断し、油圧ポンプの容量制御信号の発信を停止することができる。そのため、例えば誤信号でポンプ容量低減制御を開始しても、短時間で誤信号であることを判断でき、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ができる。したがって作業効率を低下させる恐れのない作業車両が得られる。さらに、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、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を低下させる恐れのない作業車両が得られる。さらに、コントローラをリレーおよびタイマーによるシーケンス回路により構成したので、コントローラを簡単な構造にでき、また製作コストが低コストとなる。
【００１６】
第６発明は、第５発明において、前記制御装置は、バケット高さ検出手段を有し、作業機のバケット高さが所定の値以上になると前記第４リレーを非作動とするシーケンス回路で構成されるコントローラとを有する構成としている。
【００１７】
第６発明によると、作業機のバケット高さが所定の値以上となったときに掘削作業終了であると判断し、油圧ポンプの容量制御信号の発信を停止することができる。そのため掘削作業中に、リフトシリンダを操作して、バケットを上昇させ、対象物をかきあげ、より多くの対象物をバケット内にすくいこむ場合に、バケットの上昇速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。したがって作業効率を低下させる恐れのない作業車両が得られる。さらに、コントローラをリレーおよびタイマーによるシーケンス回路により構成したので、コントローラを簡単な構造にでき、また製作コストが低コストとなる。
【００１８】
【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装置の実施形態について、図面を参照して詳述する。
【００１９】
図１は作業車両の一例であるホイールローダ１の側面図である。図１において、作業車両１は、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と、前輪６，６を有する前部フレーム７とを有する。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、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。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。運転室２内には前後進操作手段３０が設けられている。
【００２０】
前部フレーム７には、リフトアーム１１の基端部の上面の前部フレーム７に対する位置を検出するバケット高さ検出手段であるバケット高さ検出器８３が備えられている。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１２がバケットヒンジピン１２Ｐにより揺動自在に取付けられており、バケットヒンジピン１２Ｐの中心の地表面ＧＬからの高さＨが所定の高さ、例えば１．５ｍとなったときにバケット高さ検出器８３の内部スイッチが作動してＯＦＦ状態となる。つまり、作業機１０のバケット１２の高さが所定の値以上のときにバケット高さ検出器８３は、内部スイッチが作動してＯＦＦ状態となることでバケット高さ検出手段としての信号を発生するようになっている。バケット高さ検出器８３は例えば近接センサであり、リフトアーム１１の基端部の上面が近接センサに所定距離以内に接近すると作動し内部スイッチの接点が開放するＯＦＦ状態となるようになっている。
【００２１】
次にホイールローダ１の掘削、積込作業の工程の一例について説明する。
前進工程：  運転者はリフトシリンダ１３およびチルトシリンダ１５を操作してバケット１２を掘削姿勢にし、前後進操作手段３０を操作して車両を掘削、積込対象物に向けて前進させる。このとき、バケット１２の地表面ＧＬからの高さは前記の所定の高さ未満とする。
掘削工程：  バケット１２の刃先を対象物に突っ込み、チルトシリンダ１５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。
後進工程：  バケット１２に対象物をすくいこんだ後、車両を後進させる。
前進、ブーム上昇工程：  車両を前進させながら、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を積込位置まで上昇させながら、ダンプトラックに接近する。
排土工程：  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。
後進、ブーム下降工程：  車両を後進させながらリフトアーム１１を下げ、バケット１２を掘削姿勢にする。
上記の工程を繰り返して掘削、積込を行う。
【００２２】
図２はバケット１２で掘削している状態を示す側面図である。車両を矢印Ａの方向に前進させ、バケット１２の刃先を対象物Ｚに突っ込み、チルトバックするとバケット１２には矢印Ｂ、Ｃの方向に力が加わる。そのため、リフトシリンダ１３およびチルトシリンダ１５のボトム側には高い油圧が発生する。また、作業姿勢によってはバケット１２には矢印Ｄの方向の力が加わり、この場合にはチルトシリンダ１５のヘッド側に高い油圧が発生する。これらの油圧は掘削作業時と非掘削作業時とでは明らかに異なる。したがって、リフトシリンダボトム圧の基準値を定め、掘削作業中であるか否かを確実に判断することができる。また、同様にチルトシリンダ１５のボトム側にも高い油圧が発生するので、チルトシリンダボトム圧の基準値を定め、掘削作業中であるか否かを確実に判断することもできる
【００２３】
図３は前述の、ホイールローダ１の掘削、積込作業時の各工程で、リフトシリンダ１３のボトム側に発生する油圧の変化の一例を示すグラフである。図３の縦軸はリフトシリンダ１３のボトム側の油圧であり、横軸は時間である。図３に示すように、リフトシリンダ１３のボトム圧は前進工程では低く、掘削工程では高くなり、掘削終了して後進になると共に低くなる。今、所定の圧力Ｐを設定した場合、リフトシリンダ１３のボトム圧は、前進工程では全域にわたりＰより低く、掘削工程では全域にわたりＰより大幅に高く、その差は明瞭である。また、後進工程、前進、ブーム上昇工程、排土工程の前半ではＰより高く、その後はＰより低くなっている。前進工程の時間は、必ず数秒間（例えば５秒）存在する。したがって、リフトシリンダ１３のボトム圧が所定の時間（例えば１秒）、所定の圧力Ｐより低く、その後、Ｐより高くなった時点を検出することにより、確実に掘削作業開始時点を検知できる。前後進操作手段３０を後進にしたときを掘削作業終了とし、掘削作業開始点と掘削作業終了点との間の掘削工程で油圧ポンプの容量低減制御を行うのが最も効率的である。
【００２４】
以下に油圧ポンプの制御装置について説明する。
図４は制御装置４０の一例を示す系統図である。図４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。リフトシリンダ１３のボトム側にはボトム圧検出器４５が設けられている。ボトム圧検出器４５は例えば圧力スイッチである。容量制御装置４１とボトム圧検出器４５とは、それぞれコントローラ５０に接続している。また、コントローラ５０は、前後進操作手段３０の操作位置を検出する操作位置検出手段３１と接続し、変速機２３が前進、中立、後進のいずれの状態にあるかを検出する。バケット高さ検出器８３はコントローラ５０に接続している。コントローラ５０は後述するように、バケット高さ検出手段であるバケット高さ検出器８３からの信号を受けて、バケット１２が所定高さ以上となったか否かを判断する。
【００２５】
図５はコントローラ５０の回路構成図である。図５においてコントローラ５０は一点鎖線で囲まれた部分で示されている。コントローラ５０は、リレー、タイマー、等を組み合わせたシーケンス回路により構成されている。以下コントローラ５０の回路構成を図５により説明する。
【００２６】
コントローラ５０の電源ライン５１には前進リレー７１（ＲＹ０）の接点７１Ｓが設けられている。前進リレー７１の図示しないコイルに電流が流れると接点７１Ｓは開く。前進リレー７１のコイルの入力側には前記の操作位置検出手段３１からの信号ライン５３が接続しており、操作位置検出手段３１からの電気信号が前進リレー７１のコイルに流れると接点７１Ｓは開く。前後進操作手段３０の操作位置が中立位置Ｎまたは後進位置Ｒであると操作位置検出手段３１からは電気信号が前進リレー７１のコイルに流れる。図５には前後進操作手段３０が前進位置Ｆの状態が示されており、この状態では電気信号が前進リレー７１のコイルに流れないので接点７１Ｓは閉じた状態が示されている。
【００２７】
接点７１Ｓの下流の電源ライン５２から分岐したライン５４が第１リレー７２（ＲＹ１）に接続している。第１リレー７２はライン５５によりボトム圧検出器４５に接続している。ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓはライン５６によりアースラインＧＮＤに接続している。図５にはボトム圧検出器４５の接点４５Ｓは開いた状態を示している。
【００２８】
電源ライン５２から分岐したライン５７が第１リレー７２の接点７２Ｓの端子７２ｃに接続している。図５では接点７２Ｓは端子７２ａ側に閉じた状態を示し、端子７２ａはライン５９により第１タイマ８１（Ｔ１）の入力側に接続し、第１タイマ８１の出力側はアースラインＧＮＤに接続している。接点７２Ｓの端子７２ｂはライン６２により第３リレー７４（ＲＹ３）の図示しないコイルの入力側に接続している。第１リレー７２の図示しないコイルに電流が流れると接点７２Ｓは端子７２ｂ側に閉じる。
【００２９】
電源ライン５２から分岐したライン５８が、第１タイマー８１の接点８１Ｓおよび第２リレーの接点７３Ｓに接続している。接点８１Ｓはライン６１により第２リレー７３（ＲＹ２）の図示しないコイルの入力側に接続し、第２リレー７３のコイルの出力側はアースラインＧＮＤに接続している。図５には接点８１Ｓおよび接点７３Ｓが開いた状態を示している。第１タイマー８１に電流が流れると第１タイマー８１は時間計測を開始し、第１所定時間（例えば１秒）経過すると接点８１Ｓを閉じる。第２リレー７３の図示しないコイルに電流が流れると接点７３Ｓは閉じる。
【００３０】
接点８１Ｓおよび接点７３Ｓは、ライン６３により第３リレー７４（ＲＹ３）の接点７４Ｓの端子７４ｂおよび第４リレー７５（ＲＹ４）の第１接点７５Ｓ１に接続している。図５では接点７４Ｓは端子７４ａ側に閉じた状態を示し、端子７４ａはライン６４により第２タイマ８２（Ｔ２）の入力側に接続し、第２タイマ８２の出力側はアースラインＧＮＤに接続している。図５には第１接点７５Ｓ１が開いた状態を示している。第３リレー７４のコイルの出力側はアースラインＧＮＤに接続している。第３リレー７４の図示しないコイルに電流が流れると接点７４Ｓは端子７４ｂ側に閉じる。第４リレー７５の図示しないコイルに電流が流れると第１接点７５Ｓ１および第２接点７５Ｓ２は閉じる。
【００３１】
第４リレー７５のコイルの出力側はライン６８によりバケット高さ検出器８３の図示しない内部スイッチの入力端子に接続している。バケット高さ検出器８３の図示しない内部スイッチの出力端子はアースラインＧＮＤに接続している。バケット高さ検出器８３は図示しないラインにより電源ライン５２と接続され、バケット高さ検出器８３の図示しない内部スイッチが作動できるように電気が供給されるようになっている。前記のように、バケット１２の地表面ＧＬからの高さＨが所定の高さ以上となったときにバケット高さ検出器８３の内部スイッチが作動してＯＦＦ状態となり、第４リレー７５のコイルの出力側はアースラインＧＮＤに非接続となる。また、バケット１２の地表面ＧＬからの高さＨが所定の高さ未満であればバケット高さ検出器８３の内部スイッチが作動してＯＮ状態となり、第４リレー７５のコイルの出力側はアースラインＧＮＤに接続する。
【００３２】
接点７４Ｓの端子７４ｃは第４リレー７５の第１接点７５Ｓ１および第２タイマー８２の接点８２Ｓと接続している。図５には接点８２Ｓが閉じた状態を示している。第２タイマー８２に電流が流れると第２タイマー８２は時間計測を開始し、第２所定時間（例えば１秒）経過すると接点８２Ｓを開く。
【００３３】
電源ライン５２は第４リレー７５の第２接点７５Ｓ２と接続している。図５には第２接点７５Ｓ２が開いた状態を示している。第２接点７５Ｓ２はライン６６により容量制御装置４１との入力側と接続し、容量制御装置４１の出力側はアースラインＧＮＤに接続している。
【００３４】
次に制御について図６のフローチャートに基づいて説明する。
前後進操作手段３０を中立位置Ｎまたは後進位置Ｒから前進位置Ｆに切換えて作業を開始した後は、電気信号が前進リレー７１のコイルに流れておらず接点７１Ｓは閉じた状態となっており、ステップ１０１でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐ以下であると、ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓは開いたままなので第１リレー７２の出力側のライン５５はアースラインＧＮＤに接続せず、接点７２Ｓは端子７２ａ側に閉じており、タイマー８１には電流が流れつづけており、時間計測を行う。ステップ１０１でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越えていると、ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓは閉じ、第１リレー７２の出力側のライン５５はアースラインＧＮＤに接続し、接点７２Ｓは端子７２ｂ側に閉じ、タイマー８１には電流が流れず、時間計測は行わない。
従って、ステップ１０１でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越える場合、つまりＮＯの場合にはステップ１０１の前に戻る。
ステップ１０１でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐ以下である場合、つまりＹＥＳの場合にはステップ１０２に進み、コントローラ５０の第１タイマー８１は時間計測を開始する。
ステップ１０３でコントローラ５０の第１タイマー８１は、所定時間（例えば１秒）経過するまでは、接点８１Ｓを開いており、所定時間（例えば１秒）経過すると接点８１Ｓを閉じる。つまり、コントローラ５０の第１タイマー８１はリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐ以下の状態が所定時間（例えば１秒）以上続いたか否かを判定する。
ステップ１０３で所定時間（例えば１秒）経過していなければ、つまりＮＯの場合にはステップ１０３の前に戻る。
ステップ１０３で所定時間（例えば１秒）経過した場合、つまりＹＥＳの場合にはステップ１０４に進み、リフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越え、ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓが閉じると、第１リレー７２の出力側のライン５５はアースラインＧＮＤに接続し、接点７２Ｓは端子７２ｂ側に閉じ、第１タイマー８１には電流が流れず、時間計測は停止され、接点８１Ｓは開く。リフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越えていないと、ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓは開いたままであり、第１リレー７２の出力側のライン５５はアースラインＧＮＤに接続せず、接点７２Ｓは端子７２ａ側に閉じ、第１タイマー８１には電流が流れ続け、時間計測は引き続き行われる。
従って、ステップ１０４でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越えていない、つまりＮＯの場合にはステップ１０４の前に戻る。
ステップ１０４でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越える場合、つまりＹＥＳの場合にはステップ１０５に進み、ステップ１０５でバケット１２が所定の高さが所定値以上となっていない、つまりＮＯの場合にはステップ１０６に進み、コントローラ５０の第２リレー７３は接点８１Ｓが閉じているので電流が流れ、接点７３Ｓを閉じる。接点７３Ｓが閉じると第２リレー７３には自己保持回路が形成され、第２リレー７３の図示しないコイルには電流が流れつづける。また、接点７２Ｓが端子７２ｂ側に切換わり閉じているので、第３リレー７４に電流が流れ、接点７４Ｓは端子７４ｂ側に切換わり閉じる。このときバケット高さ検出器８３の内部スイッチはＯＮ状態であり、閉じているので第４リレー７５の出力側のライン６８は、バケット高さ検出器８３の内部スイッチを介してアースラインＧＮＤに接続している。従って、電流が接点７３Ｓおよび接点７４Ｓおよび接点８２Ｓを介して第４リレー７５に流れ、第１接点７５Ｓ１および第２接点７５Ｓ２を閉じる。その結果電流が第２接点７５Ｓ２を介して容量制御装置４１に流れる。つまり、コントローラ５０は掘削作業開始と判断し、容量制御信号である電流を容量制御装置４１に送る。また、第１接点７５Ｓ１は閉じているので、第４リレー７５には自己保持回路が形成され、第４リレー７４の図示しないコイルには電流が流れつづける。
従って、掘削作業中にバケット高さが所定値以上の場合、つまりステップ１０５で、ＮＯの場合には、バケット高さ検出器８３の内部スイッチはＯＦＦ状態であり、開いているので第４リレー７５の出力側のライン６８は、アースラインＧＮＤとは接続していないので第４リレー７５は非作動となり、電流が容量制御装置４１には流れず、ステップ１１０に進む。つまり、掘削作業中にバケット高さが所定値以上の場合には、バケット高さ検出手段であるバケット高さ検出器８３が作動し、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を後述する所定容量に低減する容量制御を停止する。
ステップ１０７で容量制御装置４１は、可変容量型油圧ポンプ２６の容量を、可変容量型油圧ポンプ２６の最大容量Ｑｍａｘより低減した所定の容量ＱをＱ＝α＊Ｑｍａｘとして設定する制御を行う。ここでαは、例えば、ホイールローダ１が作業する場合の走行駆動力や油圧力の大きさに対応して決められる係数であっても、ホイールローダ１が作業する現場の土質等（土、岩石等の種類、密度、粘度）により決まる係数であっても良く、αは通常０．５〜０．９である。従って例えば、αが０．７であれば所定の容量Ｑは最大容量Ｑｍａｘの０．７倍の容量に設定する。
従って、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。
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を操作して中立位置Ｎまたは後進位置Ｒにし、変速機２３を中立または後進に切り換える。
前後進操作手段３０が操作されて中立位置Ｎまたは後進位置Ｒになり、変速機３２が中立または後進になると、操作位置検出手段３１からは電流がコントローラ５０に送られ、前進リレー７１が接点７１Ｓを開き、電源ライン５２へ通じていた電流が切れ、容量制御装置４１に送られている電流が切れるので容量制御装置４１は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制御を停止し、前後進操作手段３０が前進位置Ｆであり、変速機３２が前進の場合には、容量制御装置４１は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制御を継続する。つまり、ステップ１０９でコントローラ５０は操作位置検出手段３１からの信号により、変速機２３が中立または後進位置にあるか否かを判定し、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制御を継続するか停止する。
ステップ１０９で前後進操作手段３０が中立位置Ｎまたは後進位置Ｒにならない場合、つまりＮＯの場合にはステップ１０８の前に戻る。
ステップ１０９で前後進操作手段３０が中立位置Ｎまたは後進位置Ｒになる場合、つまりＹＥＳの場合にはステップ１１０に進み、コントローラ５０は掘削作業終了と判断し、ステップ１１１に進む。
ステップ１１１で、前記のように前後進操作手段３０が操作されて中立位置Ｎまたは後進位置Ｒになり、変速機３２が中立または後進になると、電源ライン５２へ通じていた電流が切れ、容量制御装置４１に送られている電流が切れるので容量制御装置４１は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制御を停止し、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。
リフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐより下がった場合には、ボトム圧検出器４５の接点４５Ｓが開き、第１リレー７２の出力側のライン５５はアースラインＧＮＤに接続が切れ、接点７２Ｓは端子７２ａ側に閉じ、第３リレー７４への電流が切れ、接点７４Ｓが端子７４ａ側に閉じ、第１接点７５Ｓ１を介して第２タイマー８２に電流が流れ、第２タイマー８２は時間計測を開始する。つまり、コントローラ５０は、ステップ１０６で掘削作業開始と判断した後、ステップ１１２でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐより下がったか否かを判定する。
ステップ１１２でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐを越える場合、つまりＮＯの場合にはステップ１１２の前に戻る。
ステップ１１２でリフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐより下がった場合、つまりＹＥＳの場合には前記のようにコントローラ５０の第２タイマー８２はステップ１１３で時間計測を開始する。
コントローラ５０の第２タイマー８２は、所定の第２設定時間を経過すると接点８２Ｓを開き、第４リレー７５への電流を切り、第１接点７５Ｓ１および第２接点７５Ｓ２を開き、前記の自己保持回路を切り、容量制御装置４１への電流を切る。第２タイマー８２は、所定の第２設定時間を経過するまでは接点８２Ｓを閉じた状態を継続する。つまり、ステップ１１４でコントローラ５０は、リフトシリンダボトム圧が所定圧力Ｐより下がった時間が予め定めた第２設定時間（例えば１秒）以上続いたか否かを判定する。
ステップ１１４で第２タイマー８２が所定の第２設定時間を計測するまで、つまりＮＯの場合にはステップ１１４の前に戻り、接点８２Ｓを閉じた状態を継続する。
ステップ１１４で第２タイマー８２が、所定の第２設定時間を経過すると、つまりＹＥＳの場合には接点８２Ｓを開き、第４リレー７５への電流を切り、第１接点７５Ｓ１および第２接点７５Ｓ２を開き、前記の自己保持回路を切り、容量制御装置４１への電流を切り、ステップ１１０に進む。つまり、ステップ１１４でコントローラ５０は掘削作業中ではないと判断し、ステップ１１０に進んで掘削作業終了と判断する。
【００３５】
本発明に係る作業車両の可変容量型油圧ポンプの制御装置は、上記のような構成にしたため、以下のような効果が得られる。
リフトシリンダのボトム側油圧が、所定の第１設定時間、所定値以下で、その後、所定の値を越えた時に、作業車両は掘削作業開始したと判断し、ポンプの容量を最大容量より少ない所定容量に低減させるようにしている。リフトシリンダのボトム側油圧は掘削作業前の車両前進中と、掘削作業中とでは明らかに異なるため、確実に掘削作業開始であることを判断できる。したがって、有効なパワーロス低減を行える。また、バケットが対象物に突っ込むまで油圧ポンプの容量は低減しないため、作業速度が低下して作業者が違和感を覚えることはない。
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。
掘削開始と判断した後、リフトシリンダのボトム側の油圧が所定の値以下になり、その状態が予め定めた第２設定時間を越えたときに掘削作業終了であると判断し、ポンプ容量低減制御を停止するようにしている。そのため、例えば誤信号でポンプ容量低減制御を開始しても、短時間で誤信号であることを判断でき、油圧ポンプの容量を所定容量に低減させる制御を停止でき、作業能率の低下を防止できる。
コントローラ５０をリレーおよびタイマーによるシーケンス回路により構成したので、コントローラ５０を簡単な構造にでき、また製作コストが低コストとなる。
図７に示すように、掘削工程で、バケット１２の刃先を対象物に突っ込み、チルトシリンダ１５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場合に、リフトシリンダ１３を操作して、バケット１２を矢印Ｙの方向のように上昇させ、対象物をかきあげ、より多くの対象物をバケット１２内にすくいこむことがある。この場合、油圧ポンプの容量制御を行ったままであると、油圧ポンプの吐出量が少ないためリフトシリンダ１３の伸長速度が遅く、従って、バケット１２の上昇速度が遅くなり、作業の効率が低下する。そこで、本実施形態ではバケット１２が所定の高さとなったときには、油圧ポンプの容量制御を停止して、バケット１２の上昇速度を早くするようにしている。従って、掘削作業中に、リフトシリンダ１３を操作して、バケット１２を上昇させ、対象物をかきあげ、より多くの対象物をバケット１２内にすくいこむ場合に、バケット１２が所定の高さ以上となったときに、ポンプの容量制御を停止するようにしたため、バケット１２の上昇速度が速くなり、作業性が低下する恐れはない。
【００３６】
以上の説明では、リフトシリンダ１３のボトム側にボトム圧検出器４５を設け、リフトシリンダ１３のボトム側油圧が、所定の第１設定時間、所定値以下で、その後、所定の値を越えた時に、作業車両は掘削作業開始したと判断し、ポンプの容量を最大容量より少ない所定容量に低減させるようにしているが、チルトシリンダ１５のボトム側にボトム圧検出器を設け、チルトシリンダ１５のボトム側油圧が、所定の第１設定時間、所定値以下で、その後、所定の値を越えた時に、作業車両は掘削作業開始したと判断し、ポンプの容量を最大容量より少ない所定容量に低減させるようにしても同様の作用及び効果が得られることは言うまでも無い。
【００３７】
また、バケット高さ検出器８３は、一例として近接センサとしているが、リフトアーム１１の角度を検出して、バケット１２のバケットヒンジピン１２Ｐの高さを検出するようにしても良いし、リフトシリンダ１３のストロークを検出して、バケット１２のバケットヒンジピン１２Ｐの高さを検出するようにしても良い。
【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】本発明のホイールローダの、作業機の側面図である。
【図３】ホイールローダの掘削、積込作業時の各工程で、リフトシリンダのボトム側に発生する油圧の変化の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の制御装置の系統図である。
【図５】コントローラの回路構成図である。
【図６】本発明の制御装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明のホイールローダの作業状態を示す側面図である。
【図８】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、１０…作業機、１１…リフトアーム、１２…バケット、１３…リフトシリンダ、１５…チルトシリンダ、２０…動力装置、２１…エンジン、２３…変速機、２６…可変容量型油圧ポンプ、３０…前後進操作手段、３１…操作位置検出手段、４０…制御装置、４１…容量制御装置、４３…チルト操作弁、４４…リフト操作弁、４５…ボトム圧検出器、５０…コントローラ、７１…前進リレー、７２…第１リレー、７３…第２リレー、７４…第３リレー、７５…第４リレー、８１…第１タイマー、８２…第２タイマー、８３…バケット高さ検出器。
【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】
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【図８】
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