JP2520771B2 - 積み込み作業車両の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は積み込み作業を主とするホイールローダ等
の建設車両の制御方法，及び装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の積み込み作業を主とするホイールローダにおい
て，可変容量油圧ポンプを用いた作業機制御システム図
を第７図に示す。図を参照してエンジンＥはアクセルペ
ダルapを操作することによりリンケージliを介してガバ
ナgvにより制御される。そしてエンジンＥの出力はトル
クコンバータＴと歯車装置Ｇとに伝達され，歯車装置Ｇ
へ伝達された出力は，可変容量油圧ポンプPVを駆動す
る。可変容量油圧ポンプPVはサーボシリンダSCを介して
可変容量ポンプ制御バルブpcによって圧油量が制御され
る。バケット操作パイロット弁ALを操作すると，バケッ
トメイン操作弁AVが操作されて，バケットシリンダACを
介してバケットＡが回動した後方にチルトまたは前方に
ダンプされる。またブーム操作パイロット弁BLを操作す
ると，ブームメイン操作弁BVが操作されて，ブームシリ
ンダBCを介してブームＢが回動して上方にリフト，また
は下方にダウンされる。PPはパイロットポンプである。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の作業機制御システムにおける可変容量油圧
ポンプの圧力−流量特性図を第８図に示す。図に示すよ
うに最大油圧トルクT_X1,またはT_X2に相当するポンプ吐
出油圧Ｐに従ってポンプ流量Ｑを変化させることによっ
て，高圧時の油圧トルクを必要かつ十分な量に制限する
ものである。しかし上記第８図に示したような油圧ポン
プPVと，駆動系の動力伝達装置（トルクコンバータＴ）
とがエンジンＥの出力を分配する車両においては，第９
図に示すように油圧による消費出力の減少分は駆動系に
よって吸収されるため，駆動力がその分上昇して作業機
出力に対する駆動系出力の割合が大きくなり，土砂等の
すくい込みを行なう車両においては作業性を損なうとい
う大きい問題点があった。すなわち第８図及び第９図を
参照して， （１） 作業機ポンプの油圧トルク特性をT_X1からT_X2に
低減すると，トルクコンバータの吸収トルクが逆にT_tx1
からT_tx2に増加し，油圧出力と駆動出力の配分が逆転し
てしまう。

（２） 作業機油圧が高圧になるとX₁点,X₂点の油圧ト
ルクT_X1,T_X2からＹ点の油圧トルクT_Yへ油圧トルクが減
少するため，トルクコンバータの吸収トルクがT_tx1,T
_tx2からT_tyへ増加し，駆動力が過大になる。

（課題を解決するための手段及び作用） この発明は上記問題点を解消するためになされたもの
であって，作業機作動用可変容量油圧ポンプと車両駆動
用トルクコンバータを備えた積み込み作業車両におい
て，エンジン出力特性を段階的に選択可能な電子制御式
ガバナを設け，及び上記可変容量ポンプの最大容量及び
出力トルクを段階的に設定する電磁パイロット弁，ポン
プ容量検出器，油圧検出器を設けることにより，エンジ
ンの出力特性及び可変容量ポンプの出力特性の選択スイ
ッチ（以下においてＭモード操作スイッチと記す）を設
け，エンジン出力特性をコントロールする電子ガバナコ
ントローラと，可変容量ポンプの最大容量及び出力トル
ク特性を選択設定する可変ポンプコントローラとを設
け，前記Ｍモード操作スイッチの選択によって油圧出力
及び駆動出力の大きさと配分を制御し，作業性の改善を
行う。

また，可変容量油圧ポンプの吐出圧力または出力トル
クに応じて上記電子制御式ガバナの最高回転設定（以下
においてレギュレーション特性と記す），またはエンジ
ントルク設定を低下させることによりトルクコンバータ
の吸収トルク変動幅をおさえて，土砂のすくい込み時の
駆動力の過大な増加を防止する。

さらに，上記制御装置において可変容量ポンプの吐出
流量のカットオフ圧力の設定を段階的に選択可能な選択
スイッチ（以下においてＬモード操作スイッチと記す）
を設け，該Ｌモード操作スイッチの選択段と，上記Ｍモ
ード操作スイッチの選択段とによって，作業機力と駆動
力との動力配分の選択がマトリックス的に可能になるよ
うにしたものである。

（実施例） 次にこの発明による実施例について図面を用いて説明
する。

第１図はこの発明による積み込み作業車両の制御シス
テムの一実施例であって，上記第７図について説明した
従来の制御システムと同様な作用をする装置には同一の
符号を付してある。そしてエンジンＥには出力特性を段
階的に選択可能な電子制御式ガバナ10を装着し，電子カ
バナコントローラ11を設けて，次の（１）〜（４）の入
力信号に応じて電子制御式ガバナ10をコントロールす
る。

（１） 歯車装置Ｇに設けた回転センサ12によるエンジ
ン回転数N_E （２） 可変ポンプコントローラ41からの可変容量ポン
プPVの制御情報（を入力信号として受け取るとともに，
電子ガバナコントローラ11から可変容量ポンプコントロ
ーラ41へ情報を送る） （３） 電子ペダル41からの踏角信号θ_Ａ （４） Ｍモード操作スイッチ２からのＭモード選択信
号 可変ポンプコントローラ41は電子ガバナコントローラ
11との間で信号の受授をすると同時に，次の（５）〜
（８）の入力信号に応じて，電磁パイロットバルブ46へ
該バルブ46を切換える。

（５） Ｍモード操作スイッチ42からのＭモード選択信
号 （６） Ｌモード操作スイッチ43からのＬモード選択信
号 （７） 可変容量ポンプPVの吐出油路に設けて吐出圧を
検出する圧力検出器44からの油圧信号 （８） 可変容量ポンプPVのポンプ容量を検出するポン
プ容量検出器45からの圧油吐出量信号 次に作用について説明する。

（Ａ）第２図は可変容量ポンプPVの圧力−流量特性曲線
の一実施例であって,Mモード操作スイッチ42を操作する
ことにより,M1モード,M2モード,M3モードのような複数
個のＭモードを段階的に設定可能とし，それに合わせて
電子制御式ガバナ10によりエンジンＥのトルク特性を第
３図（イ），（ロ），（ハ）においてそれぞれM1,M2,M3
モード時エンジントルク曲線で示したように設定する
し，またＬモード操作スイッチ43を操作することによ
り，作業機最高油圧力をL1モード,L2モード,L3モードの
ような複数個のＬモードを段階的に設定可能とする。

それによって，例えばM1モードとL1モード,M2モード
とL2モード,M3モードとL3モードを各々組合せた場合，
最大トルク点はB₁,B₂,B₃,その油圧トルクはそれぞれ
T_B1,T_B2,T_B3となり，その時のトルクコンバータの吸収
トルク点がそれぞれ第３図（イ），（ロ），（ハ）の
B₁′,B₂′,B₃′となって，油圧トルクの大小関係T_B1＞T
_B2＞T_B3と，駆動力（トルクコンバータの吸収トルク
量）の大小関係（B₁′点のトルク）＞（B₂′点のトル
ク）＞（B₃′点のトルク）とを合わせることが可能とな
る。

（Ｂ）可変容量ポンプPVの吐出圧力が高圧時（この実施
例ではP_A以上）で，第２図に示したように油圧トルクが
油圧に比例しなくなると，トルクコンバータの吸収トル
ク変動を少なくするため，第３図（イ），（ロ），
（ハ）に示すように電子制御式ガバナ10によりエンジン
Ｅの最高回転数（オールスピードガバナのレギュレーシ
ョン）をN_C1,N_C2,N_C3からそれぞれN_C1′,N_C2′,N_C3′に
変更する。たとえば第２図，第３図（イ），（ロ），
（ハ）の実施例では油圧P_Aの油圧トルクT_A1,T_A2,T_A3前
後でエンジンの最高回転を切替えており，油圧トルクT
_A1,T_A2,T_A3の時がトルクコンバータの吸収トルクがそれ
ぞれA₁′,A₂′,A₃′になる。また、第２図の同一油圧ト
ルク点A₄,A₅,A₆とB₄,B₅,B₆とでは，それぞれ第３図
（イ），（ロ），（ハ）におけるA₄′,A₅′,A₆′と
B₄′,B₅′,B₆′とにトルクコンバータの吸収トルク量を
変化させている。このようにすることで可変容量油圧ポ
ンプPVの吐出圧が高圧時に，油圧トルクが変動しても，
第３図（イ），（ロ），（ハ）におけるB₄′,B₅′,B₆′
のようにトルクコンバータの吸収トルク変動幅をおさえ
ることができ，土砂のすくい込み時の駆動力の過大な増
加を防ぐことができるものである。

次にこの制御方法の実施例を第４図（イ）及び（ロ）
に示すフローチャートで説明する。

第４図（イ）は作業機油圧がP_A1（またはP_A2,P_A3）以
上でのポンプ容量カットオフ時，油圧トルクがT_A1（ま
たはT_A2,T_A3）以下となるとエンジン最高回転セットを
減少させるときの電子制御式ガバナ10の制御フローを示
し，第４図（ロ）は作業機油圧がP_B1（またはP_B2,P_B3）
以上でのポンプ容量カットオフ時，油圧トルクがT
_B1（またはT_B2,T_B3）以下となると，作業機油圧に従っ
て目標エンジン回転数を制御するときの電子制御式ガバ
ナ10の制御フローである。

また，以上の作用は可変容量ポンプPVの油圧トルクの
大きさに応じて，エンジントルクを低下させても同様の
効果が得られるものである。

これを第５図を用いて説明する。上記第２図に示した
ポンプ吐出圧力P_A以上で，ポンプ油圧トルクがT_A1より
低下した場合，例えば第２図のB₄点の油圧トルクT
_B4（＝T_A4）ではｋ（T_A1−T_B4）分だけエンジントルク
を低減させると,A₄′点をB₄′点へ移動させることがで
きるものである。

（Ｃ）このように作業機油圧の高圧時のトルクコンバー
タの吸収トルク量の変動を少なくし，エンジン出力選択
段での油圧トルクと駆動トルクの大小関係を合わせるよ
うにしたこと，及び可変容量ポンプPVの吐出流量をカッ
トオフ圧力を段階的に選択可能としたことにより，第６
図（イ）に示すように作業機油圧力の選択段によって決
まる作業機力L1,L2,L3と，エンジン出力選択段によって
バランスする駆動力M1,M2,M3との動力配分の選択がマト
リックス的に可能になる。なお，第６図（ロ）は作業機
装置における作業機油圧力Ｌと駆動力Ｍの作用を説明す
る図面である。

（発明の効果） この発明は以上詳述したようにして成るので，可変容
量油圧ポンプの高圧時に油圧トルクが変動してもトルク
コンバータの吸収トルク変動幅をおさえることができ，
土砂のすくい込み時の駆動力の過大な増加を防止でき
て，すくい込み作業が容易に，かつ効率良く実施でき，
また，さらに作業機力と駆動力の動力配分の選択がマト
リックス的に可能となるので，多様な作業形態に容易に
対応できるという大きい効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による積み込み作業車両の制御システ
ムの一実施例，第２図は可変容量ポンプPVの圧力−流量
特性曲線の説明図，第３図（イ），（ロ），（ハ）はＭ
モードとＬモードの組合せによるパワー配分の説明図，
第４図（イ），（ロ）はこの発明による作業機制御方法
のフローチャート，第５図は油圧トルクに応じてエンジ
ントルク設定を低下させる制御方法の説明図，第６図
（イ），（ロ）は作業機油圧力Ｌと駆動力Ｍとの間の動
力配分マトリックスを説明する図面，第７図，第８図，
及び第９図は従来のものの説明用図面である。 10……電子制御式ガバナ 11……電子ガバナコントローラ 12……回転センサ、14……電気ペダル 41……可変ポンプコントローラ 41……Ｍモード操作スイッチ 43……Ｌモード操作スイッチ 44……圧力検出器、45……ポンプ容量検出器 46……電磁パイロットバルブ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機作動用可変容量油圧ポンプと車両駆
   動用トルクコンバータを備えた積み込み作業車両におい
   て，出力特性を段階的に選択可能な電子制御式ガバナを
   備えたエンジンと；作業機作動用の可変容量油圧ポンプ
   の最大容量及び出力トルクを段階的に設定する手段と；
   ポンプ容量及び油圧を検出する手段と；を設け，エンジ
   ンの出力特性選択スイッチと，該選択スイッチによって
   選択された出力特性に制御するガバナコントローラと；
   該選択スイッチによって選択されたエンジン出力特性に
   合わせ，可変容量油圧ポンプの最大容量及び出力トルク
   特性を選択設定するポンプコントローラを設けたことを
   特徴とする積み込み車両の制御装置。
2. 【請求項２】上記請求項第１項における制御装置におい
   て，可変容量油圧ポンプの吐出圧力または出力トルクに
   応じて，上記電子制御式ガバナの最高回転設定（レギュ
   レーション特性），またはエンジントルク設定を低下さ
   せることを特徴とする積み込み車両のエンジン及び可変
   容量油圧ポンプの制御方法。
3. 【請求項３】上記請求項第１項における制御装置におい
   て，可変容量油圧ポンプの吐出流量のカットオフ圧力の
   設定を段階的に選択可能な選択スイッチを設け，該カッ
   トオフ圧力選択スイッチの選択段と上記請求項第１項に
   おける最大容量及び出力トルクの選択スイッチの選択段
   とによって，可変容量油圧ポンプの吐出流量−吐出圧力
   特性を決定するように制御することを特徴とする，可変
   容量油圧ポンプの制御方法。