JP5960585B2 - オートブレーキ装置とそれを備えた産業用車両 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールローダ等の産業用車両のブレーキに対して自動的に制動力を作用させるオートブレーキ装置と、それを備えた産業用車両に関する。

従来、ホイールローダやクレーン車等の産業用車両において、それぞれの車両に適した作業が行われている。産業用車両によって作業は異なるが、例えば、ホイールローダによる作業としては、土砂すくい込み作業と、その土砂をトラックなどに積込む作業とを繰り返し行う作業がある。

この作業は、ホイールローダを前進させて前部のバケットに土砂をすくい込み、バケットを持上げた状態で後進し、その後、トラックに向けて前進してバケット内の土砂をトラックに積込み、その後、後進して次のすくい込み作業を行う、という動作を繰り返して行う。そのため、ホイールローダの前進と後進とを頻繁に切替えて作業を行う。

このような作業を行う場合、前進と後進との切替えをオーバースピードの状態で行うとトランスミッションを傷める可能性がある。そのため、運転者が前進から後進、後進から前進に切替えたとしても、トランスミッション保護のために制御装置からの制御によってブレーキに対して自動的に制動力を作用させるオートブレーキ装置が備えられることがある。

このオートブレーキ装置は、運転者がブレーキペダルを踏み込まなくても自動的にブレーキに対して制動力を作用させるものである。そのため、ある速度段で走行しているときにオーバースピードとなった場合なども、制御装置からの制御によって自動的にブレーキに対して制動力を作用させるようになっている。

この種の先行技術として、例えば、機体を走行操作する走行操作手段を操作していないときにアームを揺動させると、そのアームの揺動に連動して車輪を制動させるオートブレーキを備えさせたホイールローダがある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の先行技術として、走行操作手段を操作していないときで且つアームを揺動さたときに連動して車輪を制動させるオートブレーキを、デフ装置へと入力される動力を制動するように設けたホイールローダもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２６２８２７号公報 特開２００７−２６２８２８号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に記載されたオートブレーキ装置は、走行せずに作業している状態で車輪を制動させて機体の動きを防止するものである。そのため、例えば、上記したように前進と後進との切替えを頻繁に行うような作業を行っているときに、前進と後進との切替え時にブレーキに対して自動的に制動力を作用させることはできない。

また、産業用車両の場合、その作業内容などによって車速等の車両状況が変化する。そのため、その変化する車両状況に応じてオートブレーキの制動力を調整して最適に制御したい、という要望もある。しかし、従来の産業用車両の場合、エンジンで駆動されるポンプから吐出される作動油により、オートブレーキの制動力が生じるため、通常、ブレーキの制動力を調整するために複雑な油圧回路構成が備えられている。なお、上記先行技術では、このような要望に対応できるように制動力を最適に制御することはできない。

そこで、本発明は、簡素な油圧回路構成で、車両状況に応じて適した制動力を作用させることができるオートブレーキ装置と、それを備えた産業用車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るオートブレーキ装置は、元圧の作動油を減圧する電磁比例減圧弁と、車両状況に応じて前記電磁比例減圧弁の開度を制御する制御装置と、前記電磁比例減圧弁で減圧した作動油の一部を低圧側に逃がしながら所定の設定圧をブレーキ弁側に作用させる絞りと、前記絞りで作用させる所定の設定圧でタイヤに制動力を与えるブレーキ圧を制御するブレーキ弁と、を備えている。

この構成により、制御装置からの開度指令に基づいて電磁比例減圧弁で作動油の元圧を所定の圧力に減圧し、その減圧した作動油を絞りで更に減圧した所定の設定圧としてブレーキ弁側に作用させるので、オートブレーキとしてタイヤに作用させる制動力を車速等の車両状況に応じて最適に制御することができる。

一方、本発明に係る産業用車両は、上記オートブレーキ装置を備えている。この構成により、車速等の車両状況に応じて最適に制御した制動力をタイヤに作用させることができるオートブレーキ装置を備えた産業用車両を構成することができる。

本発明によれば、電磁比例減圧弁によって、車両状況に応じて適切な制動力をタイヤに作用させることができるオートブレーキ装置を提供することが可能となる。

図１は本発明を備えさせる産業用車両の一例であるホイールローダの側面図である。 図２は本発明の一実施形態に係るオートブレーキ装置を示す回路図である。 図３は図２に示すオートブレーキ装置の二段絞りを示す拡大図である。 図４は図２に示すオートブレーキ装置の設定圧力調整範囲を示す線図である。 図５は図２に示すオートブレーキ装置の車速変化を示す線図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。産業用車両の一例としてホイールローダを例に説明する。

図１に示すホイールローダ１は、制御装置が設けられた運転室２の後方にエンジン３が設けられている。このエンジン３の前部には、トルクコンバータ４を有するトランスミッション５が設けられている。トランスミッション５には、前部ドライブシャフト６と後部ドライブシャフト７とが設けられている。前部ドライブシャフト６は、前部デファレンシャル（以下、「フロントアクスル」ともいう）８と連結され、前部タイヤ９を駆動している。後部ドライブシャフト７は、後部デファレンシャル（以下、「リアアクスル」ともいう）１０と連結され、後部タイヤ１１を駆動している。また、前記エンジン３の後方にはラジエータ１２が設けられ、上部には排気管１３が設けられている。

このホイールローダ１の前部には、バケット１４が設けられている。バケット１４は、車体１５に軸支されたブーム１６の先端に設けられている。ブーム１６は、車体１５に設けられた油圧シリンダ１７で上下方向に揺動させられる。バケット１４は、先端を油圧シリンダ１８で上下方向に傾けて回動させられる。

図２は、上記ホイールローダ１に設けられたオートブレーキ装置２０を示す油圧回路図である。このオートブレーキ装置２０は、エンジン３で駆動されるポンプ２１から吐出されて、リリーフ弁２４で元圧Ｐ０に圧力調整された作動油を減圧する電磁比例減圧弁２２と、この電磁比例減圧弁２２で減圧された出力圧Ｐ１を更に減圧して所定の設定圧（以下、「パイロット圧」ともいう）Ｐ２にする二段絞り２５とを有している。なお、本実施形態では、電磁比例弁２２に供給される作動油の圧力を調整するものとして、リリーフ弁２４を用いているが、これに限定されず、例えば減圧弁等の制御弁を用いてもよい。

上記電磁比例減圧弁２２は、制御部２３に入力される開度指令によってスプールを移動させて元圧Ｐ０を減圧して出力圧Ｐ１の作動油を出力する。電磁比例減圧弁２２が未作動のときは、ポンプ２１から供給される元圧Ｐ０の作動油を遮断し、出力側をタンク４０に開放している（図示する状態）。制御部２３には、ホイールローダ１の制御装置（図示略）から、車両状況に応じた開度指令が入力される。車両状況としては、例えば、車速、トランスミッションの入力段等の条件に応じた状況をいう。この電磁比例減圧弁２２により、元圧Ｐ０の作動油が出力圧Ｐ１に減圧される。

上記二段絞り２５は、電磁比例減圧弁２２で減圧された出力圧Ｐ１の作動油を減圧して所定の設定圧Ｐ２としている。この所定の設定圧Ｐ２となった作動油が、ブレーキ弁３０にパイロット圧として作用させられる。これにより、ブレーキ弁３０のスプールがパイロット圧に応じて開放され、ブレーキ弁３０に作用しているブレーキ１次圧ＰＢを圧源にフロントアクスル８及びリアアクスル１０のブレーキピストン３１にパイロット圧に応じたブレーキ圧が供給される。このようにして供給されたブレーキ圧により、フロントアクスル８及びリアアクスル１０に所定の制動力が自動的に作用させられる。

このようなオートブレーキ装置２０によってタイヤに作用させる制動力は、ブレーキ弁３０に作用させるパイロット圧Ｐ２によって決まる。このパイロット圧Ｐ２は、上記電磁比例減圧弁２２の開度指令と二段絞り２５による絞り量とによって決まる。

上記二段絞り２５は、図３に示すように、上記電磁比例減圧弁２２で減圧された出力圧（以下、「一次圧」ともいう）Ｐ１の作動油を絞る一次絞り２６と、この一次絞り２６で絞った作動油を所定の設定圧（パイロット圧であり、以下、「二次圧」ともいう）Ｐ２にしてブレーキ弁側に作用させながら一部をタンク４０側（低圧側であり、タンク圧Ｐ３）に逃がす二次絞り２７とを有している。

このような二段絞り２５を設けることにより、電磁比例減圧弁２２から出力圧Ｐ１で出力された作動油を一次絞り２６で減圧し、その減圧した作動油を二次絞り２７で所定の設定圧Ｐ２に安定して保ち、その設定圧Ｐ２をブレーキ弁３０に作用させている。

つまり、この二段絞り２５は、二次圧である所定の設定圧Ｐ２が、一次圧（出力圧）Ｐ１＞二次圧（パイロット圧）Ｐ２＞タンク圧（低圧側）Ｐ３となるようになっている。従って、ブレーキ弁３０に作用させる二次圧（パイロット圧）Ｐ２は、電磁比例減圧弁２２からの一次圧Ｐ１とタンク圧Ｐ３との中間圧となる。

また、上記二段絞り２５は、上記電磁比例減圧弁２２で減圧した一次圧Ｐ１の作動油を１／８〜１／２に減圧した所定の設定圧Ｐ２をブレーキ弁側に作用させるように設定されていてもよい。このように二段絞り２５を構成すれば、電磁比例減圧弁２２で減圧した一次圧Ｐ１の作動油を車両状況に応じて適切な制動力となる所定の設定圧Ｐ２に設定することができる。

さらに、上記二段絞り２５は、上記元圧Ｐ０の作動油の圧力を１／２に減圧するように設定されていてもよい。このように二段絞り２５を構成すれば、上記電磁比例減圧弁２２が故障したとしても元圧Ｐ０を二段絞り２５で１／２に減圧することができる。従って、オートブレーキ装置によってブレーキ弁３０に作用させる設定圧Ｐ２の最大圧を元圧Ｐ０の１／２に抑えることができる。この最大圧は、二段絞り２５を交換することにより、容易に変更することができる。

以上のように構成されたオートブレーキ装置２０によれば、電磁比例減圧弁２２によって二段絞り２５を介してブレーキ弁３０に作用させる所定の設定圧（パイロット圧）Ｐ２を最適に調整することができる。従って、図４に示すように、車両状況に応じて電磁比例減圧弁２２の開度指令を適切にコントロールすることで、車両状況に応じて適切な制動力がタイヤに作用するように所定の設定圧Ｐ２を調整することができる。例えば、車速が速い場合には制動力を大きくし、車速が遅い場合には制動力を小さくしたオートブレーキ装置２０とすることができる。そのため、電磁比例減圧弁２２と、制御装置と、二段絞り２５と、ブレーキ弁３０と、を備えた簡素な油圧回路構成で、所定の設定圧Ｐ２を車速等の車両状況により最適に制御でき、オートブレーキ装置２０による車体制動を滑らかに行うことが可能となる。

また、上記二段絞り２５によって、元圧Ｐ０の作動油の圧力を最大で１／２に減圧するように設定されている。そのため、電磁比例減圧弁２２が故障したとしても二段絞り２５を介してブレーキ弁３０に供給される所定の設定圧（パイロット圧）Ｐ２は、最大で元圧Ｐ０の１／２の圧力となる。従って、電磁比例減圧弁２２が故障したとしても、ブレーキ弁３０に高圧のパイロット圧Ｐ２が作用して急ブレーキが作用することはない。

さらに、図５に示すように，異なる車速においてオートブレーキを作用させた場合でも、制動力の強さを最適に調整することが可能となる。従って、異なる車速であっても、同様の制動力を作用させることができる。

しかも、電磁比例減圧弁２２の開度変化によって制動力が変化するので、図示するＡ部で示す車速変化部分を滑らかに変化させることができる。このように、オートブレーキ装置２０の作動時と解除時におけるショックを和らげることができる。

なお、上記実施形態では、産業用車両としてホイールローダ１を例に説明したが、他の産業用車両においても適用することはできる。

また、上記実施形態では、フロントアクスル８及びリアアクスル１０のブレーキピストン３１に制動力を作用させる構成を例に説明したが、制動力を作用させる構成も上記実施形態に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。

さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係るオートブレーキ装置は、前後進が頻繁に行われる産業用車両や、急な斜面での走行が多い産業用車両において利用できる。

１ ホイールローダ
３ エンジン
８ 前部デファレンシャル（フロントアクスル）
９ 前部タイヤ
１０ 後部デファレンシャル（リアアクスル）
１１ 後部タイヤ
２０ オートブレーキ装置
２１ ポンプ
２２ 電磁比例減圧弁
２３ 制御部
２４ リリーフ弁
２５ 二段絞り
２６ 一次絞り
２７ 二次絞り
３０ ブレーキ弁
３１ ブレーキピストン
４０ タンク

Claims (5)

1. 元圧の作動油を減圧する電磁比例減圧弁と、
   車両状況に応じて前記電磁比例減圧弁の開度を制御する制御装置と、
   前記電磁比例減圧弁で減圧した作動油の一部を低圧側に逃がしながら所定の設定圧をブレーキ弁側に作用させる絞りと、
   前記絞りで作用させる所定の設定圧でタイヤに制動力を与えるブレーキ圧を制御するブレーキ弁と、
   を備えたことを特徴とするオートブレーキ装置。
2. 前記絞りが、前記電磁比例減圧弁で減圧した一次圧の作動油を絞る一次絞りと、前記一次絞りで減圧した作動油を所定の設定圧にしてブレーキ弁側に作用させながら一部を低圧側に逃がす二次絞りと、を有する二段絞りで構成されている請求項１記載のオートブレーキ装置。
3. 前記二段絞りが、前記電磁比例減圧弁で減圧した一次圧の作動油を１／８〜１／２に減圧した所定の設定圧をブレーキ弁側に作用させるように設定されている請求項２に記載のオートブレーキ装置。
4. 前記二段絞りが、前記元圧の作動油の圧力を１／２に減圧するように設定されている請求項２に記載のオートブレーキ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のオートブレーキ装置を備えた産業用車両。

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