(57)【要約】【課題】前進時と後進時で制御特性を切り換えることで前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができる作業車両のポンプ制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ１０は、エンジン回転数に基づいて油圧ポンプ１５の最大吸収トルクを決定するための２つのテーブル１０ａ，１０ｂと、この２つのテーブル１０ａ，１０ｂで決定された最大ポンプ吸収トルクを前進時か後進時かによって切り換える選択部１０ｃと、選択部１０ｃで切り換えられ選択された最大ポンプ吸収トルクが得られるようトルク制御電磁弁２２に指令信号を出力する出力部１０ｄとを備え、前進時は全回転域を通じて最大ポンプ吸収トルクＢは一定であるテーブル１０ａの最大ポンプ吸収トルクＢを選択し、後進時は中回転領域から高回転領域にかけての最大ポンプ吸収トルクＢが従来よりも大きいテーブル１０ｂの最大ポンプ吸収トルクＢを選択する。【選択図】  図３
2005023870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンの最大トルクと回転数を制御する燃料噴射装置と、前記エンジンにより駆動される走行トランスミッションと、この走行トランスミッションの前後進の切り換えを指示する前後進切換指示手段と、前記エンジンにより駆動される可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの吸収トルクが最大吸収トルクを超えないよう制御するポンプトルク制御手段と、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを前記走行トランスミッションの前後進の切り換えに応じて可変とするポンプトルク切換手段とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業車両の制御装置において、前記ポンプトルク切換手段は、前記走行トランスミッションが前進にあるときより後進にあるときの方が前記油圧ポンプの最大吸収トルクを大きくすることを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の作業車両の制御装置において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、前記ポンプトルク切換手段は、前記回転数検出手段の検出値に基づき、前記エンジンが高回転域にあるときに前記走行トランスミッションが前進にあるときより後進にあるときの方が前記油圧ポンプの最大吸収トルクを大きくするとともに、前記走行トランスミッションが後進にあるときの最大吸収トルクを前記エンジンが高回転域にあるときよりも低回転域にあるときの方が小さくすることを特徴とする作業車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンにより走行トランスミッションを駆動し、走行を行うとともに、エンジンにより油圧ポンプを駆動し、作業アクチュエータを作動して所定の作業を行うホイールローダやテレスコピックハンドラー等の作業車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の作業車両における制御装置の従来技術として特公平８−６６１３号公報や特許第２９６８５５８号公報に記載のものがある。
【０００３】
特公平８−６６１３号公報に記載の従来技術は、作業時に適合するエンジン出力特性と、走行時に適合するエンジン出力特性の２種類のエンジン出力特性を用意し、作業状態か走行状態かに応じてエンジン出力特性を切り換えて使用しエンジン出力を制御をするものにおいて、走行状態にありトルクコンバータ速度比小（低速）のときはトランスミッショントルクが作業状態でのトルクを超えないように燃料噴射量を制御し、トルクコンバータに加わる過大トルクの発生を防止するものである。
【０００４】
特許第２９６８５５８号公報に記載の従来技術は、走行駆動装置とアクチュエータの負荷の和がエンジンの出力トルクより小さいときはポンプ吸収トルクを大きくして作業量を確保し、負荷の和がエンジンの出力トルクより大きいときはポンプ吸収トルクを小さくして大きな走行トルクを確保し、大きな牽引力を維持するようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特公平８−６６１３号公報
【特許文献２】
特許第２９６８５５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ホイールローダやテレスコピックハンドラー等の作業車両による作業例として地山などの土砂の掘削作業がある。この掘削作業では、前進によって掘削を行い、掘削後は掘削した土砂を持ち上げながら後進する。前進時の掘削は、走行力（走行の牽引力）によりフロント作業装置の掘削具を土砂に押し込み、掘削具に上向きの力を加えながら行う。この場合、前進時は走行力で掘削具を土砂に押し付けるので、走行力をできるだけ大きくすることが望ましく、そのためにはエンジン回転数の低下を少なくすることが望ましい。一方、後進時は掘削はしないので、大きな走行力は不要である一方、後進しながら掘削した土砂を持ち上げるのでフロント作業装置の動作速度（フロント速度）を速くする方が望ましい。
【０００７】
特公平８−６６１３号公報及び特許第２９６８５５８号公報に記載の従来技術は、何れも、前進時と後進時を区別して制御しておらず、前進時と後進時で最適な走行力とフロント速度とを得ることができない。
【０００８】
本発明の目的は、前進時と後進時で制御特性を切り換えることで、前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができる作業車両のポンプ制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの最大トルクと回転数を制御する燃料噴射装置と、前記エンジンにより駆動される走行トランスミッションと、この走行トランスミッションの前後進の切り換えを指示する前後進切換指示手段と、前記エンジンにより駆動される可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの最大吸収トルクを制御するポンプトルク制御手段と、前記ポンプトルク制御手段により制御される前記油圧ポンプの最大吸収トルクを前記走行トランスミッションの前後進の切り換えに応じて可変とするポンプトルク切換手段とを備えるものとする。
【００１０】
このようにポンプトルク切換手段を設け、走行トランスミッションの前後進の切り換えに応じて油圧ポンプの最大吸収トルクを可変とすることにより、前進時と後進時で制御特性が切り換えられるため、前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ポンプトルク切換手段は、前記走行トランスミッションが前進にあるときより後進にあるときの方が前記油圧ポンプの最大吸収トルクを大きくする。
【００１２】
これにより前進時は走行用のエンジン出力トルク及びエンジン回転数は適度に低下して大きな走行力が得られ、後進時は最大ポンプ吸収トルクが大きくなるため、油圧ポンプの吐出流量が増大し、フロント速度を速くすることができる。
【００１３】
（３）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、前記ポンプトルク切換手段は、前記回転数検出手段の検出値に基づき、前記エンジンが高回転域にあるときに前記走行トランスミッションが前進位置にあるときより後進位置にあるときの方が前記油圧ポンプの最大吸収トルクを大きくするとともに、前記走行トランスミッションが後進にあるときの最大吸収トルクを前記エンジンが高回転域にあるときよりも低回転域にあるときの方が小さくする。
【００１４】
これにより上記（１）又は（２）での述べたように前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができるとともに、アイドル回転数からの加速走行時にはオーバートルクすることなく良好な加速性能が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係わる作業車両の制御装置を含む駆動装置全体のシステム構成図である。
【００１７】
図１において、本実施の形態に係わる作業車両は、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を備え、エンジン１には電子燃料噴射装置２が設けられ、この電子燃料噴射装置２によりエンジン１の最大トルクと回転数が制御される。エンジン１の出力軸にはトルクコンバータ４を備えた走行トランスミッション５が連結され、走行トランスミッション５をエンジン１により駆動することによりアクスル６を駆動し走行を行う。エンジン１の目標回転数を指示する手段として走行ペダル８が設けられている。走行ペダル８の信号はコントローラ１０に入力され、その入力に基づいてコントローラ１０から電子燃料噴射装置２に制御信号を出力し、燃料噴射量を制御する。また、走行トランスミッション５は前後進切り換え可能であり、その前後進の切り換えを指示する手段として前後進切換スイッチ１１が設けられている。前後進切換スイッチ１１の信号はコントローラ１０に入力され、その入力に基づいてコントローラ１０が走行トランスミッション５に制御信号を出力し、前後進の切り換えを行う。
【００１８】
また、エンジン１の出力軸には可変容量型の油圧ポンプ１５が連結され、油圧ポンプ１５はエンジン１により駆動され圧油を吐出する。油圧ポンプ１５の吐出油路にはコントロールバルブ１６が接続されている。コントロールバルブ１６は操作レバー等の操作手段により操作され、アクチュエータ１７に圧油を供給する。アクチュエータ１７は例えばホイールローダのフロント作業装置を駆動する油圧シリンダである。
【００１９】
油圧ポンプ１５にはトルク制御レギュレータ２１が備えられている。トルク制御レギュレータ２１は、油圧ポンプ１５の吐出圧力が上昇するとき、それに応じて油圧ポンプ１５の傾転（容量）が減少し、油圧ポンプ１５の吸収トルクが設定値（最大ポンプ吸収トルク）を超えないよう油圧ポンプ１５の傾転（容量）を制御する。トルク制御レギュレータ２１の設定値（最大ポンプ吸収トルク）は可変であり、トルク制御電磁弁２２により制御される。トルク制御電磁弁２２は油圧ポンプ１５の吐出圧を油圧源として動作する電磁比例弁であり、コントローラ１０から出力される制御信号により作動する。
【００２０】
また、エンジン１にはエンジン回転数を検出する回転センサ２５が設けられ、回転センサ２５の信号もコントローラ１０に入力される。
【００２１】
図２に本発明が適用される作業車両の一例であるホイールローダの外観を示す。図２において、１００はホイールローダであり、ホイールローダ１００は、車体前部１０１と車体後部１０２とで構成され、車体前部１０１と車体後部１０２は連結装置１０３を介して屈曲可能に連結されている。車体前部１０１にはフロント作業装置１０５と車輸（前輪）１０６が設けられ、車体後部１０２には運転室１０７と車輪（後輪）１０８が設けられ、運転室１０７には運転席１１０、ハンドル１１１、操作レバー１１２が設けられている。フロント作業装置１０５はバケット１２０とリフトアーム１２１からなり、バケット１２０はバケットシリンダ１２２の伸縮によりチルト・ダンプ動作し、リフトアーム１２１はアームシリンダ１２３の伸縮により上下に動作する。
【００２２】
また、図１に示したエンジン１及び油圧ポンプ１５はコントロールバルブ１６、トルク制御レギュレータ２１及びトルク制御弁２２と共に車体後部１０２に配置され、後輪１０８は走行トランスミッション５及びアクスル６を介してエンジン１により駆動される。走行ペダル８は運転室１０７の床上に設けられ、前後進切換スイッチ１１は運転室１０７の前部キャビネット１１３に設けられ、コントローラ１０は運転室１０７内の適所、例えば運転席２４の下側に配置されている。
【００２３】
図１に示したアクチュエータ１７はバケットシリンダ１２２及びアームシリンダ１２３を代表したものであり、これらを駆動することによりフロント作業装置１０５を操作することができる。
【００２４】
図３にコントローラ１０のポンプ制御に係わる制御内容を機能ブロック図で示す。
【００２５】
コントローラ１０は、エンジン回転数に基づいて油圧ポンプ１５の最大吸収トルク（最大ポンプ吸収トルク）を決定するための２つのテーブル１０ａ，１０ｂと、この２つのテーブル１０ａ，１０ｂで決定された最大ポンプ吸収トルクを前進時か後進時かによって切り換える選択部１０ｃと、選択部１０ｃで切り換えられ選択された最大ポンプ吸収トルクが得られるようトルク制御電磁弁２２に指令信号を出力する出力部１０ｄとを備えている。
【００２６】
２つのテーブル１０ａ，１０ｂのうちテーブル１０ａは前進時用であり、テーブル１０ｂは後進時用である。前進時用のテーブル１０ａには、エンジン回転数に係わらず一定の最大ポンプ吸収トルクが設定されている。その一定の最大ポンプ吸収トルクは例えば従来のトルク制御レギュレータの設定値と同程度の大きさＴＡである。後進時用のテーブル１０ｂには、低回転領域では前進時用のテーブル１０ａの最大ポンプ吸収トルクと同程度の大きさＴＡであり、高回転領域では前進時用のテーブル１０ａの最大ポンプ吸収トルクよりも大きいＴＢであり、中回転領域ではＴＡからＴＢへと徐々に増大する最大ポンプ吸収トルクが設定されている。
【００２７】
２つのテーブル１０ａ，１０ｂはそれぞれ回転センサ２５により検出されたエンジン１の回転数を入力しそれに応じた最大吸収トルクを決定する。選択部１０ｃは前後進切換スイッチ１１からの信号を入力し、その信号が前進時を示しているときは前進時用のテーブル１０ａで決定された最大ポンプ吸収トルクを選択し、前後進切換スイッチ１１からの信号が後進時を示しているときは後進時用のテーブル１０ｂで決定された最大ポンプ吸収トルクを選択する。
【００２８】
以上において、トルク制御レギュレータ２１は油圧ポンプ１５の吸収トルクが最大吸収トルクを超えないよう制御するポンプトルク制御手段を構成し、コントローラ１０のテーブル１０ａ，１０ｂ、選択部１０ｃ、出力部１０ｄとトルク制御電磁弁２２は、油圧ポンプ１５の最大吸収トルクを走行トランスミッション５の前後進の切り換えに応じて可変とするポンプトルク切換手段を構成する。
【００２９】
図４にコントローラ１０及びトルク電磁弁２２により可変制御される設定値に基づきトルク制御レギュレータ２１が作動するときの油圧ポンプ１５の吐出圧力（ポンプ圧力）と油圧ポンプ１５の傾転（ポンプ傾転）との関係を示す。前進時用のテーブル１０ａが選択されたとき及び後進時用のテーブル１０ｂが選択されエンジン１が低回転域にあるとき、油圧ポンプ１５の最大ポンプ吸収トルクはＴＡとなり、後進時用のテーブル１０ｂが選択されエンジン１が高回転域にあるとき、油圧ポンプ１５の最大ポンプ吸収トルクはＴＢとなる。トルク制御レギュレータ２１は、ポンプ吐出圧力が上昇するとき、それに応じて最大ポンプ吸収トルクの特性線に沿ってポンプ傾転を減少し、油圧ポンプ１５の吸収トルクが設定値（最大吸収トルク）ＴＡ又はＴＢを超えないよう油圧ポンプ１５の傾転（容量）を制御する。また、同じポンプ圧力Ｐ１であっても、最大ポンプ吸収トルクがＴＡからＴＢに増大するとポンプ傾転はｑ１からｑ２に増大し、それに応じてポンプ吐出流量も増大する。
【００３０】
図５に前進時のエンジン１の出力トルク（エンジン出力トルク）Ａと油圧ポンプ１５の最大吸収トルク（最大ポンプ吸収トルク）ＢとトランスミッショントルクＣとの関係を示し、図６に後進時のエンジン出力トルクＡと最大ポンプ吸収トルクＢとトランスミッショントルクＣとの関係を示す。前進時の最大ポンプ吸収トルクＢの大きさはＴＡであり、後進時の最大ポンプ吸収トルクＢの大きさは低回転域ではＴＡ、高回転域ではＴＢである。
【００３１】
なお、トランスミッショントルクＣとはエンジン１によりトランスミッション５が駆動されるときのトランスミッション５の入力トルクであり、エンジン回転数が上昇するに従ってトランスミッショントルクＣも増大する。また、トランスミッション速度比＝トランスミッション５の出力回転数／トランスミッション５の入力回転数（＝エンジン回転数）と定義するとき、速度比が小さくなるに従ってトランスミッショントルクＣは大きくなる。図５及び図６に示すトランスミッショントルクＣはあるトランスミッション速度比におけるものである。
【００３２】
図５及び図６において、エンジン出力ルクＡに対して最大ポンプ吸収トルクＢの分だけ走行トランスミッション５で使用可能なトルク（走行用エンジン出力トルク）Ｄは低くなる。この走行用エンジン出力トルクＤとトランスミッショントルクＣとの交点Ｍがマッチング点であり、そこがエンジン回転数である。
【００３３】
前進時は最大ポンプ吸収トルクＢとして、図３に示したテーブル１０ａで決定される従来と同程度の大きさＴＡの最大ポンプ吸収トルクが選択される。また、全回転域を通じて最大ポンプ吸収トルクＢは一定である。このため従来と同様の速度でフロント作業装置を動かすことができる。また、走行用のエンジン出力トルクＤの低下も従来と同程度であり、マッチング点Ｍにおける走行用エンジン出力トルクＤ及びエンジン回転数は従来と同様に適度に低下する。このため前進時は従来と同様の大きな走行力が得られ、掘削作業を効率良く行うことができる。
【００３４】
後進時は最大ポンプ吸収トルクＢとして、図３にテーブル１０ｂで決定される最大ポンプ吸収トルクが選択されるため、高回転領域での最大ポンプ吸収トルクＢは従来よりも大きいＴＢとなり、低回転領域での最大ポンプ吸収トルクＢはＴＡとなり、中回転領域ではＴＡとＴＢの中間となる。
【００３５】
よって、後進時の中回転領域から高回転領域にかけては、図４で説明したようにポンプ圧力Ｐ１において油圧ポンプ１５の最大傾転はｑ１からｑ２に増大し、油圧ポンプ１５の吐出流量も増大する。その結果、アクチュエータ７の駆動速度が速くなり、フロント作業装置の動作速度（フロント速度）が速くなる。よって、後進時は掘削土砂を持ち上げながら素速く移動することができる。なお、中回転領域から高回転領域にかけての走行用のエンジン出力トルクＤの低下はその分大きくなり、マッチング点Ｍにおける走行用エンジン出力トルクＤ及びエンジン回転数は従来より低下する。しかし、後進時は掘削をしないので問題がない。
【００３６】
また、低回転領域では最大ポンプ吸収トルクＢは高回転領域よりも低めのＴＡとしているので、走行ペダル８の踏み込みによるアイドル回転数からの加速走行時にはオーバートルクすることなく良好な加速性能が得られる。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、前進時と後進時で制御特性を切り換えることで、前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができ、その結果掘削作業を効率良く行うことができる。また、アイドル回転数からの加速走行時にはオーバートルクすることなく良好な加速性能が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、前進時と後進時で制御特性を切り換えることで、前進時には大きな走行力が得られ、後進時にはフロント速度を速くすることができ、その結果掘削作業を効率良く行うことができる。
【００３９】
また、本発明によれば、アイドル回転数からの加速走行時にはオーバートルクすることなく良好な加速性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる作業車両の制御装置を含む駆動装置全体のシステム構成図である。
【図２】本発明が適用される作業車両の一例であるホイールローダの外観を示す。
【図３】コントローラのポンプ制御に係わる制御内容を機能ブロック図で示す。
【図４】トルク制御レギュレータによりトルク制御されるときのポンプ圧力とポンプ傾転との関係を示す図である。
【図５】前進時のエンジントルクとポンプトルクとトランスミッショントルクの関係を示す図である。
【図６】後進時のエンジントルクとポンプトルクとトランスミッショントルクの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  電子燃料噴射装置
４  トルクコンバータ
５  トランスミッション
６  アクスル
８  走行ペダル
１０  コントローラ
１０ａ，１０ｂ  テーブル
１０ｃ  選択部
１０ｄ  出力部
１１  前後進切換スイッチ
１５  油圧ポンプ
１６  コントロールバルブ
１７  アクチュエータ
２１  トルク制御レギュレータ
２２  トルク制御電磁弁
２５  回転センサ
【図１】
2005023870.tif 000003
【図２】
2005023870.tif 000004
【図３】
2005023870.tif 000005
【図４】
2005023870.tif 000006
【図５】
2005023870.tif 000007
【図６】
2005023870.tif 000008