JP5072926B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に関する。

いわゆるＨＳＴ（ハイドロ・スタティック・トランスミッション）回路を備える作業車両では、エンジンによって油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプから吐出された作動油が油圧モータに供給される。そして、油圧モータによって走行輪が駆動されることにより、車両が走行する。また、このような作業車両には、インチング操作部を備えたものがある。例えば、特許文献１に示される作業車両では、インチングペダルが踏まれることによってインチング弁が開放され、これによって油圧ポンプによる作動油の吐出が低減される。これにより、油圧モータの回転数が減少して、車両を減速させることができる。このようなインチング操作は、例えば、作業機の出力を低下させないようにエンジン回転数を高く維持しながら車両を減速させたい場合に行われる。

また、ＨＳＴ回路を備える作業車両には、特許文献２に示されるように、油圧モータの容量を電子制御する作業車両がある。この作業車両では、電磁制御弁であるモータ制御弁を有しており、制御部からの指令信号がモータ制御弁に入力されることにより、油圧モータの容量が制御される。従って、この作業車両では、モータ制御弁を電子制御することによって、油圧モータの容量を任意に制御することができる。

特開２００１−２７３１９２号公報 特開２００８−２７５０１２号公報

上記のように油圧モータの容量を電子制御する作業車両では、ポンプ容量制御シリンダに供給されるパイロット圧を減圧するインチング弁を設けることにより、上記のようなインチング操作が可能となる。つまり、インチング弁によってポンプ容量制御シリンダに供給されるパイロット圧が減圧され、ポンプ容量を低下させるようにポンプ容量制御シリンダが駆動される。これにより、車両に制動力を生じさせることができる。しかし、油圧ポンプの容量の低減による制動力は小さいため、より大きな制動力を要する場合には不十分である。

本発明の課題は、インチング操作によって大きな制動力を生じさせることができる作業車両を提供することにある。

第１発明に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、ポンプ容量制御部と、パイロット圧供給部と、油圧モータと、走行輪と、モータ容量制御部と、インチング操作部材と、パイロット圧検知部と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される可変容量型のポンプである。ポンプ容量制御部は、供給されるパイロット圧に応じて油圧ポンプの容量を制御する。パイロット圧供給部は、ポンプ容量制御部にエンジンの回転数に応じたパイロット圧を供給する。油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される可変容量型のモータである。走行輪は、油圧モータによって駆動される。モータ容量制御部は、油圧モータの容量を制御する。インチング操作部材は、操作されることにより、ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧を低減させる。パイロット圧検知部は、ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧を検知する。制御部は、モータ容量制御部を電子制御することにより油圧モータの容量を制御する。また、制御部は、インチング操作部材が操作されている場合には、油圧モータの最小容量をパイロット圧検知部が検知したパイロット圧が小さいほど大きな値に設定するインチング制御を実行する。

この作業車両では、インチング操作部材が操作されると、ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧が低減する。これにより、油圧ポンプの容量が低減される。また、インチング操作部材が操作されると、インチング制御が実行される。インチング制御では、油圧モータの最小容量が、ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧が小さいほど大きな値に設定される。従って、油圧モータの最小容量は、インチング操作部材が操作されていない場合よりも大きな値に設定される。油圧モータの容量が大きいと、ＨＳＴブレーキによる制動力が大きくなる。従って、油圧ポンプの容量の低減のみによる制動力よりも大きな制動力を発生させることができる。

第２発明に係る作業車両は、第１発明の作業車両であって、エンジンの回転数を検知するエンジン回転数検知部をさらに備える。制御部は、エンジン回転数検知部が検知したエンジンの回転数に対応するパイロット圧を算出する。そして、制御部は、パイロット圧検知部が検知したパイロット圧が、算出したパイロット圧よりも小さい場合に、インチング操作部材が操作されていると判定する。

インチング操作部材が操作されると、ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧が低減される。このため、エンジン回転数に対応するパイロット圧の計算値よりも実際のパイロット圧が小さくなる。従って、この作業車両では、上記のように判定することにより、インチング操作部材が操作されていることを精度よく認識することができる。

第３発明に係る作業車両は、第１発明または第２発明の作業車両であって、制御部は、油圧モータの最大容量を低下させることにより、車両の牽引力を低下させるトラクション制御を実行可能である。そして、制御部は、インチング制御における油圧モータの最小容量がトラクション制御における油圧モータの最大容量より大きい場合にはインチング制御を行わない。

この作業車両では、トラクション制御が実行されると最大容量が低下するが、インチング制御における油圧モータの最小容量がトラクション制御における油圧モータの最大容量より大きい場合にはインチング制御を行わない。これにより、最小容量が最大容量よりも大きな値に設定されることを防止することができる。

第４発明に係る作業車両は、第１発明から第３発明のいずれかの作業車両であって、制御部は、インチング制御の開始時又はインチング制御の終了時において油圧モータの容量を変更するときには、油圧モータの容量を徐々に変化させるようにモータ容量制御部を制御する。

この作業車両では、インチング制御の開始時又はインチング制御の終了時において油圧モータの容量が急激に変化することを抑えることができる。これにより、車両にショックが発生することを抑えることができる。

本発明に係る作業車両では、インチング操作によって油圧ポンプの容量の低減のみによる制動力よりも大きな制動力を発生させることができる。

作業車両の側面図。 作業車両が備える油圧駆動機構の構成を示す図。 モータ容量−駆動油圧特性の一例を示す図。 車速−牽引力特性を示す図。 制御部の負荷制御に関する機能ブロック図。 インチング制御のフローチャート。 エンジン回転数−主パイロット回路圧特性マップの一例を示す図。 主パイロット回路圧−インチング制御モータ最小容量マップの一例を示す図。 パイロット圧制御弁への指令電流のモジュレーションを示す図。

＜全体構成＞
本発明の第１実施形態に係る建設車両１の側面図を図１に示す。この建設車両１は、タイヤ４ａ，４ｂにより自走可能であると共に作業機３を用いて所望の作業を行うことができるホイールローダである。この建設車両１は、車体フレーム２、作業機３、タイヤ４ａ，４ｂ、運転室５を備えている。

車体フレーム２は、前側に配置されるフロントフレーム２ａと、後側に配置されるリアフレーム２ｂとを有しており、フロントフレーム２ａとリアフレーム２ｂとは車体フレーム２の中央部において左右方向に揺動可能に連結されている。

フロントフレーム２ａには作業機３および一対のフロントタイヤ４ａが取り付けられている。作業機３は、第２油圧ポンプ１４（図２参照）からの作動油によって駆動される装置であり、フロントフレーム２ａの前部に装着されたリフトアーム３ａと、リフトアーム３ａの先端に取り付けられたバケット３ｂと、リフトアーム３ａを駆動するリフトシリンダ（図示せず）と、バケット３ｂを駆動するチルトシリンダ３ｃとを有する。一対のフロントタイヤ４ａは、フロントフレーム２ａの側面に設けられている。

リアフレーム２ｂには、運転室５や一対のリアタイヤ４ｂなどが設けられている。運転室５は、車体フレーム２の上部に載置されており、ハンドル、アクセルペダル等の操作部、速度等の各種の情報を表示する表示部、座席等が内装されている。一対のリアタイヤ４ｂは、リアフレーム２ｂの側面に設けられている。

また、車体フレーム２には、走行輪としてのタイヤ４ａ，４ｂや、作業機３を駆動するための油圧駆動機構が搭載されている。以下、油圧駆動機構の構成について図２に基づいて説明する。

＜油圧駆動機構＞
油圧駆動機構は、主として、エンジン１０、走行用の第１油圧ポンプ１１、ポンプ容量制御部３０、パイロット圧供給部２８、カットオフ弁３３、作業機用の第２油圧ポンプ１４、走行用の油圧モータ１５、モータ容量制御部１６、インチング操作部１７、前後進切換操作部１８、制御部１９などを有している。この油圧駆動機構では、第１油圧ポンプ１１と油圧モータ１５とによって閉回路のＨＳＴ回路が構成されている。

エンジン１０は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン１０で発生した出力トルクが、第１油圧ポンプ１１、チャージポンプ１３、第２油圧ポンプ１４等に伝達される。エンジン１０には、エンジン１０の出力トルクと回転数とを制御する燃料噴射装置２１が付設されている。燃料噴射装置２１は、アクセルペダル２２の操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）に応じてエンジン１０の回転数指令値を調整し、燃料の噴射量を調整する。アクセルペダル２２は、エンジン１０の目標回転数を指示する手段であり、アクセル操作量検知部２３が設けられている。アクセル操作量検知部２３は、ポテンショメータなどで構成されており、アクセル操作量を検知する。アクセル操作量検知部２３は、アクセル操作量を示す開度信号を制御部１９へと送り、制御部１９から燃料噴射装置２１に指令信号が出力される。このため、オペレータはアクセルペダル２２の操作量を調整することによってエンジン１０の回転数を制御することができる。また、エンジン１０には、エンジン１０の実回転数を検知する回転センサからなるエンジン回転数検知部２５が設けられている。エンジン回転数検知部２５からエンジン回転数を示す検知信号が制御部１９に入力される。

第１油圧ポンプ１１は、斜板の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧ポンプであり、エンジン１０によって駆動される。第１油圧ポンプ１１から吐出された作動油は、走行回路２６，２７を通って油圧モータ１５へ送られる。走行回路２６は、車両を前進させる方向に油圧モータ１５を駆動させるように油圧モータ１５に作動油を供給する流路（以下「前進走行回路２６」と呼ぶ）である。走行回路２７は、車両を後進させる方向に油圧モータ１５を駆動させるように油圧モータ１５に作動油を供給する流路（以下「後進走行回路２７」と呼ぶ）である。

ポンプ容量制御部３０は、第１油圧ポンプ１１の斜板の傾転角を変更することにより、第１油圧ポンプ１１の容量を制御する。ポンプ容量制御部３０は、後述する主パイロット回路３５を介して供給される作動油によるパイロット圧（以下、「主パイロット回路圧」と呼ぶ）に応じて第１油圧ポンプ１１の容量を制御する。ポンプ容量制御部３０は、ポンプ容量制御シリンダ３１及び電磁方向制御弁３２などを有する。

ポンプ容量制御シリンダ３１は、供給される作動油の圧力に応じて、ピストン３４を移動させる。ポンプ容量制御シリンダ３１は、第１油室３１ａと第２油室３１ｂとを有しており、第１油室３１ａ内の油圧と第２油室３１ｂ内の油圧とのバランスによってピストン３４の位置が変更される。ピストン３４は、第１油圧ポンプ１１の斜板に連結されており、ピストン３４が移動することにより、斜板の傾転角が変更される。

電磁方向制御弁３２は、制御部１９からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ３１を制御する電磁制御弁である。電磁方向制御弁３２は、制御部１９からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ３１への作動油の供給方向を制御することができる。従って、制御部１９は、電磁方向制御弁３２を電気的に制御することにより、第１油圧ポンプ１１の作動油の吐出方向を変更することができる。電磁方向制御弁３２は、前進状態Ｆと後進状態Ｒと中立状態Ｎとに切り替わる。

電磁方向制御弁３２は、前進状態Ｆでは、後述する第１パイロット回路３６と主パイロット回路３５とを連通させると共に、第２パイロット回路３７とドレン回路３９とを接続する。ドレン回路３９はタンク４０に接続されている。第１パイロット回路３６はポンプ容量制御シリンダ３１の第１油室３１ａに接続されている。第２パイロット回路３７はポンプ容量制御シリンダ３１の第２油室３１ｂに接続されている。このため、電磁方向制御弁３２が前進状態Ｆである場合、作動油が主パイロット回路３５、第１パイロット回路３６を介して第１油室３１ａに供給されると共に、第２油室３１ｂから作動油が排出される。これにより、第１油圧ポンプ１１の傾転角は、前進走行回路２６への容量が増大する方向に変更される。

また、電磁方向制御弁３２は、後進状態Ｒでは、第２パイロット回路３７と主パイロット回路３５とを連通させると共に、第１パイロット回路３６とドレン回路３９とを接続する。このため、電磁方向制御弁３２が後進状態Ｒである場合、作動油が主パイロット回路３５、第２パイロット回路３７を介して第２油室３１ｂに供給される。これにより、第１油圧ポンプ１１の傾転角は、後進走行回路２７への容量が増大する方向に変更される。なお、電磁方向制御弁３２が中立状態Ｎである場合には、第１パイロット回路３６と第２パイロット回路３７とが共に、ドレン回路３９に接続される。

パイロット圧供給部２８は、ポンプ容量制御部３０にエンジン回転数に応じたパイロット圧を供給する。パイロット圧供給部２８は、チャージポンプ１３とエンジンセンシング弁４３とを有する。

チャージポンプ１３は、エンジン１０によって駆動され、作動油を吐出する固定容量ポンプである。チャージポンプ１３から吐出された作動油は、チャージ回路４２、エンジンセンシング弁４３および主パイロット回路３５を介して、電磁方向制御弁３２に供給される。チャージポンプ１３は、電磁方向制御弁３２に対してポンプ容量制御シリンダ３１を作動させるための作動油を供給する。すなわち、チャージポンプ１３は、ポンプ容量制御部３０に主パイロット回路圧を供給する。

エンジンセンシング弁４３は、チャージポンプ１３からの油圧をエンジン回転数に応じた油圧に変換する。従って、エンジンセンシング弁４３は、エンジン回転数に応じて主パイロット回路３５の圧力を変化させる。具体的には、エンジンセンシング弁４３は、エンジン回転数が増大すると、主パイロット回路３５の圧力を増大させる。エンジンセンシング弁４３によって主パイロット回路３５の圧力が変化することによって、上述した第１油圧ポンプ１１の容量が増減する。

カットオフ弁３３は、主パイロット回路３５に接続されている。カットオフ弁３３の第１パイロットポート３３ａは、チェック弁４５を介して前進走行回路２６と接続されており、チェック弁４６を介して後進走行回路２７と接続されている。カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂは、後述するカットオフパイロット回路４８およびカットオフ圧制御弁５１を介してチャージ回路４２に接続されている。カットオフ弁３３は、走行回路２６，２７の油圧（以下「駆動油圧」と呼ぶ）に応じて、閉鎖状態と開放状態とに切り替えられる。これにより、カットオフ弁３３は、駆動油圧を設定されたカットオフ圧力値を越えないように制限する。具体的には、カットオフ弁３３は、駆動油圧が、設定されたカットオフ圧力値以上になった場合に、主パイロット回路３５とドレン回路３９とを接続して、主パイロット回路３５の油圧すなわち主パイロット回路圧を減圧する。主パイロット回路圧が減圧されると、電磁方向制御弁３２を介してポンプ容量制御シリンダ３１に供給されるパイロット圧が減圧される。その結果、第１油圧ポンプ１１の容量が低減され、駆動油圧が低減される。これにより、駆動油圧が所定のカットオフ圧力値を超えないように第１油圧ポンプ１１の容量が制御される。また、カットオフ弁３３は、第２パイロットポート３３ｂに供給されるパイロット圧に応じてカットオフ圧を変更することができる。

カットオフ圧制御弁５１は、制御部１９からの指令信号により電気的に制御される電磁制御弁であり、励磁状態と非励磁状態との２段階に切り換えられる。カットオフ圧制御弁５１は、励磁状態では、カットオフパイロット回路４８とドレン回路３９とを接続する。これにより、カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂから作動油が排出され、カットオフ弁３３のカットオフ圧が所定の低圧値に設定される。カットオフ圧制御弁５１は、非励磁状態では、チャージ回路４２とカットオフパイロット回路４８とを接続する。これにより、カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂに作動油が供給され、カットオフ弁３３のカットオフ圧が所定の高圧値に設定される。このように、カットオフ圧制御弁５１は、制御部１９から入力される指令信号に応じてカットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂに供給されるパイロット圧を制御することができる。

なお、チャージ回路４２は第１リリーフ弁５２を介してドレン回路３９に接続されている。第１リリーフ弁５２は、チャージ回路４２の油圧が所定のリリーフ圧を越えないように制限する。また、チャージ回路４２は、第２リリーフ弁５３及びチェック弁５４，５５を介して走行回路２６，２７と接続されている。第２リリーフ弁５３は、駆動油圧が所定のリリーフ圧に達した場合にチャージ回路４２と走行回路２６，２７とを接続する。これにより、走行回路２６，２７が所定のリリーフ圧を超えないように制限される。

第２油圧ポンプ１４は、エンジン１０によって駆動される。第２油圧ポンプ１４から吐出された作動油は、作業機回路４９を介してチルトシリンダ３ｃ等（図１参照）に送られ、チルトシリンダ３ｃ等を駆動する。

油圧モータ１５は、斜軸の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧モータ１５である。油圧モータ１５は、第１油圧ポンプ１１から吐出され走行回路２６，２７を介して供給される作動油によって駆動される。これにより、油圧モータ１５は、走行のための駆動力を生じさせる。油圧モータ１５は、前進走行回路２６を介して作動油を供給されることにより、車両を前進させる方向に駆動される。油圧モータ１５は、後進走行回路２７を介して作動油を供給されることにより、車両を後進させる方向に駆動される。

油圧モータ１５の駆動力は、トランスファ５６を介して、出力軸５７に伝達される。これにより、タイヤ４ａ，４ｂが回転して車両が走行する。また、出力軸５７には、出力軸５７の回転数および回転方向を検知する回転センサからなる出力回転数検知部５８が設けられている。出力回転数検知部５８が検知した情報は、検知信号として制御部１９に送られる。制御部１９は、出力回転数検知部５８が検知した出力軸５７の回転数に基づいて、車両が前進しているのか、後進しているのか、または停止しているかを判定することができる。従って、出力回転数検知部５８は、車両が前進しているのか又は後進しているのかを検知する前後進検知部として機能する。

モータ容量制御部１６は、油圧モータ１５の斜軸の傾転角を制御することにより、油圧モータ１５の容量（以下、「モータ容量」と呼ぶ）を制御する。モータ容量制御部１６は、モータ容量制御シリンダ６１、モータ容量制御弁６２、パイロット圧制御弁６３、前後進切換弁６４などを有する。

モータ容量制御シリンダ６１は、供給される作動油の圧力に応じてピストン６５を移動させる。モータ容量制御シリンダ６１は、第１油室６１ａと第２油室６１ｂとを有しており、第１油室６１ａ内の油圧と第２油室６１ｂ内の油圧とのバランスによってピストン６５の位置が変更される。ピストン６５は、油圧モータ１５の斜軸に連結されており、ピストン６５が移動することにより、斜軸の傾転角が変更される。

モータ容量制御弁６２は、供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ６１を制御する。モータ容量制御弁６２は、パイロットポート６２ａに供給されるパイロット圧に基づいて第１状態と第２状態との間で切り換えられる。モータ容量制御弁６２は、第１状態では、第１モータシリンダ回路６６と第２モータシリンダ回路６７とを接続する。第１モータシリンダ回路６６は前後進切換弁６４とモータ容量制御シリンダ６１の第１油室６１ａとを接続する回路である。第２モータシリンダ回路６７はモータ容量制御弁６２とモータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂとを接続する回路である。モータ容量制御弁６２が第１状態である場合、モータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂに作動油が供給される。これにより、モータ容量が低下するように、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５が移動する。モータ容量制御弁６２が第２状態である場合、モータ容量制御弁６２は、第２モータシリンダ回路６７とドレン回路４１とを接続する。ドレン回路４１はチェック弁４４を介してタンク４０に接続されている。このため、モータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂから作動油が排出される。これにより、モータ容量が増大するように、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５が移動する。以上のように、モータ容量制御弁６２は、パイロットポート６２ａに供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ６１への作動油の供給方向及び供給流量を制御する。これにより、モータ容量制御弁６２は、パイロット圧に基づいてモータ容量を制御することができる。

パイロット圧制御弁６３は、制御部１９からの指令信号によって電気的に制御される電磁比例制御弁である。パイロット圧制御弁６３は、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａへの作動油の供給と排出とを制御する。パイロット圧制御弁６３は、チャージ回路４２の作動油をパイロットポート６２ａに供給する。また、パイロット圧制御弁６３は、パイロットポート６２ａからタンク４０へ作動油を排出する。パイロット圧制御弁６３は、制御部１９からの指令信号に応じて、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａに供給する油圧を任意に制御することができる。従って、制御部１９は、パイロット圧制御弁６３を電気的に制御することにより、油圧モータ１５の作動油の容量を任意に制御することができる。なお、低圧切換弁６９は、走行回路２６，２７のうち低圧側の走行回路をリリーフ弁９０を介してタンク４０に接続する。

前後進切換弁６４は、走行回路２６，２７のうち高圧側の走行回路の作動油をモータ容量制御シリンダ６１に供給する。具体的には、電磁方向制御弁３２が前進状態Ｆである場合、第１パイロット回路３６に接続された前進パイロット回路７１を介して前後進切換弁６４の前進パイロットポート６４ａに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁６４は前進状態Ｆとなる。前後進切換弁６４は、前進状態Ｆにおいて、前進走行回路２６と第１モータシリンダ回路６６とを接続すると共に、前進パイロット回路７１と油圧検知回路７３とを接続する。これにより、前進走行回路２６の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、油圧検知回路７３は油圧センサからなるパイロット回路油圧検知部７４に接続されている。従って、パイロット回路油圧検知部７４によって前進パイロット回路７１の油圧が検知される。また、電磁方向制御弁３２が後進状態Ｒである場合、第２パイロット回路３７に接続された後進パイロット回路７２を介して前後進切換弁６４の後進パイロットポート６４ｂに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁６４は後進状態Ｒとなる。前後進切換弁６４は、後進状態Ｒにおいて、後進走行回路２７と第１モータシリンダ回路６６とを接続すると共に後進パイロット回路７２と油圧検知回路７３とを接続する。これにより、後進走行回路２７の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、後進パイロット回路７２の油圧がパイロット回路油圧検知部７４によって検知される。パイロット回路油圧検知部７４は、前進パイロット回路７１の油圧又は後進パイロット回路７２の油圧、すなわち主パイロット回路圧を検知して、検知信号として制御部１９に送る。

なお、第１モータシリンダ回路６６の油圧、すなわち、油圧モータ１５を駆動する高圧側の走行回路の駆動油圧は、駆動油圧検知部７６によって検知される。駆動油圧検知部７６は、検知した駆動油圧を検知信号として制御部１９に送る。

インチング操作部１７は、インチングペダル８１とインチング弁８２とを有する。インチングペダル８１は、運転室５内に設けられており、オペレータによって操作される。インチング弁８２は、インチングペダル８１が操作されと、主パイロット回路３５とドレン回路３９とを接続する。これにより、インチング弁８２は、インチングペダル８１の操作量に応じて主パイロット回路圧を低下させる。インチング操作部１７は、例えば、エンジン１０の回転数を上昇させたいが走行速度の上昇は抑えたいときなどにおいて使用される。すなわち、アクセルペダル２２の踏み込みによってエンジン１０の回転数を上昇させると、主パイロット回路圧も上昇する。このとき、インチングペダル８１を操作してインチング弁８２を開放することにより、主パイロット回路圧の上昇を制御することができる。これにより、第１油圧ポンプ１１の容量の増大を抑え、油圧モータ１５の回転速度の上昇を抑えることができる。

また、インチング弁８２には、ブレーキ弁８３がバネを介して連結されている。ブレーキ弁８３は、油圧ブレーキ装置８６への作動油の供給を制御する。インチングペダル８１は油圧ブレーキ装置８６の操作部材を兼ねている。インチングペダル８１の操作量が所定量に達するまではインチング弁８２のみが操作される。そして、インチングペダル８１の操作量が所定量に達すると、ブレーキ弁８３の操作が開始され、これにより油圧ブレーキ装置８６において制動力が発生する。インチングペダル８１の操作量が所定量以上では、インチングペダル８１の操作量に応じて油圧ブレーキ装置８６の制動力が制御される。

前後進切換操作部１８は、前後進切換操作部材としての前後進切換レバー８４と、レバー操作検知部８５とを有する。前後進切換レバー８４は、運転室５内に設けられており、車両の前進と後進との切換を指示するためにオペレータによって操作される。前後進切換レバー８４は、前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる。レバー操作検知部８５は、前後進切換レバー８４が前進位置、後進位置、中立位置のいずれに位置しているのかを検知して、検知結果を検知信号として制御部１９に送る。

また、運転室５内には、トラクション制御操作部８７が設けられている。トラクション制御操作部８７は、例えばダイヤル式のトラクション選択部材８９と、トラクション選択部材８９による選択位置を検知する第１位置検知部９１とを有する。第１位置検知部９１は、検知した選択位置を検知信号として制御部１９に送る。トラクション選択部材８９は、後述するトラクション制御による最大牽引力を設定するために操作される。

制御部１９は、ＣＰＵや各種のメモリなどを有する電子制御部であって、各検知部からの出力信号に基づいて各種の電磁制御弁や燃料噴射装置２１を電気的に制御する。これにより、制御部１９は、エンジン回転数、モータ容量などを制御する。例えば、制御部１９は、エンジン回転数検知部２５および駆動油圧検知部７６からの検知信号を処理して、モータ容量の指令信号をパイロット圧制御弁６３に出力する。ここでは、制御部１９は、後述する負荷制御により、図３に示されるようなモータ容量−駆動油圧特性が得られるように、エンジン回転数と駆動油圧の値とから指令信号を設定してパイロット圧制御弁６３に出力する。図３において実線Ｌ２１は、エンジン回転数がある値の状態における、駆動油圧に対するモータ容量を示すラインである。駆動油圧がある一定の値以下の場合まではモータ容量は最小（Ｍｉｎ）であり、その後、駆動油圧の上昇に伴ってモータ容量も次第に大きくなる（実線の傾斜部分Ｌ２２）。モータ容量が最大（Ｍａｘ）となった後は、油圧が上昇してもモータ容量は最大容量Ｍａｘを維持する。上記実線の傾斜部分Ｌ２２は、エンジン回転数に応じて上下するように設定されている。すなわち、エンジン回転数が低ければ、駆動油圧がより低い状態からモータ容量が大きくなり、駆動油圧がより低い状態で最大容量に達するように制御される（図３における下側の破線の傾斜部分Ｌ２３参照）。反対にエンジン回転数が高ければ、駆動油圧がより高くなるまで最小容量Ｍｉｎを維持し、駆動油圧がより高い状態で最大容量Ｍａｘに達するように制御される（図３における上側の破線の傾斜部分Ｌ２４参照）。これにより、この建設車両１では、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる（図４のラインＬ１参照）。

例えば、前後進切換レバー８４によって前進が選択されると、チャージポンプ１３から吐出された作動油は、チャージ回路４２、エンジンセンシング弁４３、主パイロット回路３５および電磁方向制御弁３２を介して第１パイロット回路３６に供給される。第１パイロット回路３６からの作動油によって、ポンプ容量制御シリンダ３１のピストン３４が、図２の左方向に移動して第１油圧ポンプ１１の斜板角を変更する。このとき、第１油圧ポンプ１１の斜板の傾転角は、前進走行回路２６への容量が増大する方向に変更される。また、この状態では、第２パイロット回路３７は電磁方向制御弁３２によってドレン回路３９と接続されている。

第１パイロット回路３６の作動油は、前進パイロット回路７１を介して、前後進切換弁６４の前進パイロットポート６４ａに供給される。これにより、前後進切換弁６４は前進状態Ｆとなる。この状態では、前進走行回路２６と第１モータシリンダ回路６６とが接続され、前進走行回路２６の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、前進走行回路２６の油圧が駆動油圧検知部７６によって検知され、検知信号として制御部１９に送られる。また、前後進切換弁６４が前進状態Ｆでは、前進パイロット回路７１と油圧検知回路７３とが接続され、前進パイロット回路７１の油圧がパイロット回路油圧検知部７４によって検知される。パイロット回路油圧検知部７４は、検知した前進パイロット回路７１の油圧を検知信号として制御部１９に送る。上述したように、制御部１９は、エンジン回転数と、駆動油圧すなわち前進走行回路２６の油圧とに基づいて、指令信号の電流値を算出する（図５参照）。そして、制御部１９は、算出した電流値を有する指令信号をパイロット圧制御弁６３に送る。パイロット圧制御弁６３は、制御部１９からの指令信号に基づいて、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａに供給する作動油の圧力を制御する。これにより、モータ容量制御弁６２が制御され、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５の位置が調整される。その結果、実際のモータ容量が指令信号に対応する指令容量となるように斜軸の傾転角が調整される。

＜トラクション制御＞
制御部１９は、トラクション選択部材８９が操作されることにより、トラクション制御を実行する。トラクション制御は、油圧モータ１５の最大容量を変更することによって車両の最大牽引力を複数段階に変化させる制御である。制御部１９は、トラクション選択部材８９の操作に応じて、油圧モータ１５の最大容量を複数段階に低下させる。具体的には、図３に示すように、最大容量をＭａｘからＭａ，Ｍｂ，Ｍｃのいずれかに変更するように、パイロット圧制御弁６３に指令信号を出力する。最大容量がＭａに変更されると、車速−牽引力特性は図４のラインＬａのように変化する。このように、トラクション制御が行われていない状態の車速−牽引力特性を示すラインＬ１と比べて最大牽引力が低下する。最大容量がＭｂに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｂのように変化して、最大牽引力がさらに低下する。また、最大容量がＭｃに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｃのように変化して、さらに最大牽引力が低下する。

＜負荷制御＞
次に、制御部１９によって上述した指令信号を設定するために行われる負荷制御について説明する。負荷制御は、駆動油圧検知部７６によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにモータ容量制御部１６を制御するフィードバック制御である。

制御部１９は、図５に示すように、目標駆動油圧算出部７７と、ＰＩＤ制御部７８と、指令電流算出部７９とを有する。目標駆動油圧算出部７７は、エンジン回転数検知部２５が検知したエンジン回転数から目標駆動油圧を算出する。具体的には、目標駆動油圧算出部７７は、図５に示すようなエンジン回転数−目標駆動油圧変換マップを記憶しており、この変換マップから目標駆動油圧を算出する。

ＰＩＤ制御部７８は、目標駆動油圧算出部７７によって算出された目標駆動油圧と、駆動油圧検知部７６によって検知された実際の駆動油圧とを入力値としてパイロット圧制御弁６３に入力する指令電流を出力値としてＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤ制御部７８は、以下の式に基づいて出力値を算出する。

（出力値）＝（−１）×（（P_gain × 偏差）＋（I_gain × 積算偏差量）＋（D_gain × （今回の偏差−前回の偏差））
ここで、ＰＩＤ制御部７８は、Ｐ，Ｉ，Ｄの３つのゲイン（P_gain、I_gain、D_gain）として予め定められた定数を用いる。

指令電流算出部７９は、図５に示すように、ＰＩＤ制御部７８からの出力値を所定の最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの間の範囲に制限する。例えば、トラクション制御の実行時には、最小値Ｉｍｉｎは、トラクション制御によって設定される最大容量に対応した値に設定される。なお、指令電流は、モータ容量が大きいほど小さくなる。そして、指令電流算出部７９で算出された指令電流を有する指令信号がパイロット圧制御弁６３に入力される。これにより、駆動油圧検知部７６によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにモータ容量制御部１６が制御される。

＜インチング制御＞
上述したように、作業車両１は、インチング操作部１７を備えており、インチングペダル８１が操作されることによって主パイロット回路圧が低下する。これによって、第１油圧ポンプ１１の容量が低下して、制動力を生じさせることができる。また、インチングペダル８１が操作されると、制御部１９は、油圧モータ１５の最小容量を主パイロット回路圧が小さいほど大きな値に設定するインチング制御を実行する。以下、インチング制御について図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１では、エンジン回転数の実測値が取得される。ここでは、エンジン回転数検知部２５からの検知信号に基づいて、エンジン回転数の実測値が取得される。

ステップＳ２では、エンジン回転数の実測値から主パイロット回路圧を算出する。ここでは、ステップＳ１において取得されたエンジン回転数の実測値と、図７に示すエンジン回転数−主パイロット回路圧特性マップとから、主パイロット回路圧が算出される。すなわち、エンジン回転数検知部２５が検知した実際のエンジンの回転数に対応する主パイロット回路圧が算出される。なお、エンジン回転数−主パイロット回路圧特性マップは、エンジン回転数と主パイロット回路圧との関係を示すマップであり、実験的又はシミュレーションによって予め求められて、制御部１９に記憶されている。

ステップＳ３では、主パイロット回路圧（ＭＰ圧）の実測値が取得される。ここでは、パイロット回路油圧検知部７４からの検知信号に基づいて主パイロット回路圧が取得される。

ステップＳ４では、主パイロット回路圧の実測値が、主パイロット回路圧の算出値よりも小さいか否かが判定される。ここでは、パイロット回路油圧検知部７４が検知した実際の主パイロット回路圧が、ステップＳ２において算出した主パイロット回路圧の算出値よりも小さいか否かが判定される。主パイロット回路圧の実測値が、主パイロット回路圧の算出値よりも小さい場合には、インチングペダル８１が操作されていると判定されて、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、駆動油圧が取得される。ここでは、駆動油圧検知部７６からの検知信号に基づいて駆動油圧が取得される。

ステップＳ６では、主パイロット回路圧の実測値と駆動油圧とからインチング制御モータ最小容量が算出される。ここでは、図８に示す主パイロット回路圧−インチング制御モータ最小容量マップを用いて、主パイロット回路圧の実測値と駆動油圧とからインチング制御モータ最小容量が算出される。図８において、ラインＬｐ１〜Ｌｐ５は、駆動油圧の変化に応じた、主パイロット回路圧とインチング制御モータ最小容量との関係の変化を示している。ラインＬｐ１〜Ｌｐ５の順に駆動油圧が低い場合を示しており、ラインＬｐ１が駆動油圧が最も低い場合であり、ラインＬｐ５は駆動油圧が最も高い場合である。このマップから分かるように、主パイロット回路圧が小さいほどインチング制御モータ最小容量として大きな値が算出される。なお、図８において、インチング制御モータ最小容量は、主パイロット回路圧が所定値以上で下限値Ａで一定となる。また、インチング制御モータ最小容量は、主パイロット回路圧が所定値以下で上限値Ｂで一定となる。下限値Ａは、インチング制御が行われない通常制御（負荷制御）での最小容量に一致している。上限値Ｂは、インチング制御が行われない通常制御での最小容量より大きく且つ通常制御での最大容量より小さい値である。

次に、ステップＳ７では、インチング制御モータ最小容量が、トラクション制御モータ最大容量以下であるか否かが判定される。ここでは、ステップＳ６で算出されたインチング制御モータ最小容量が、トラクション制御において低下させられたモータ最大容量（図３のＭａ〜Ｍｃ参照）以下であるか否かが判定される。インチング制御モータ最小容量が、トラクション制御モータ最大容量以下である場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、インチング制御モータ最小容量が油圧モータ１５の最小容量として設定される。ここでは、ステップＳ６で算出されたインチング制御モータ最小容量を油圧モータ１５の最小容量として、モータ容量の制御が行われる。従って、上述した負荷制御によって設定されるモータ容量が、ステップＳ８において設定されたインチング制御モータ最小容量よりも大きい場合には、負荷制御によって算出された指令電流がパイロット圧制御弁６３に入力される。しかし、負荷制御によって設定算出されるモータ容量がインチング制御モータ最小容量よりも小さい場合には、インチング制御モータ最小容量に対応する指令電流がパイロット圧制御弁６３に入力される。

なお、インチング制御が実行される場合、指令電流は、インチング制御が行われる直前の負荷制御によって算出されたモータ容量に対応する値から、インチング制御モータ最小容量に対応する値に変更される。このとき制御部１９は、図９に示すように、インチング制御実行前のモータ容量ａ１からインチング制御実行後のモータ容量ｂ１に達するまでモータ容量が徐々に増大するように、指令電流にモジュレーションをかけて出力する。なお、図９は、モータ容量が増大する場合の指令電流のモジュレーションを示している。インチング制御実行中のモータ容量からインチング制御の終了後のモータ容量に減少させる場合にも同様に、モータ容量が徐々に減少するように指令電流にモジュレーションをかけて出力する。

なお、ステップＳ４において主パイロット回路圧の実測値が主パイロット回路圧の算出値以上であった場合には、インチング制御は行われない。すなわち、インチング制御モータ最小容量は油圧モータ１５の最小容量として設定されない。また、ステップＳ７において、インチング制御モータ最小容量が、トラクション制御モータ最大容量より大きい場合にも、インチング制御は行われない。

＜特徴＞
この作業車両１では、インチングペダル８１が操作されると、ポンプ容量制御部３０に供給される主パイロット回路圧が低減する。これにより、第１油圧ポンプ１１の容量が低減される。また、インチングペダル８１が操作されている場合には、上述したインチング制御が実行される。これにより、油圧モータ１５の最小容量が、主パイロット回路圧が小さいほど大きな値に設定される。従って、インチングペダル８１の操作量が大きいほど、油圧モータ１５の最小容量が大きな値に設定される。これにより、ＨＳＴブレーキによる制動力が大きくなる。従って、第１油圧ポンプ１１の容量の低減のみによる制動力よりも大きな制動力を発生させることができる。

また、インチングペダル８１が操作されたか否かの判定は、主パイロット回路圧の実測値と、エンジン回転数に対応した主パイロット回路圧の計算値とが比較されることによって行われる。これにより、インチングペダル８１が操作されていることを制御部１９によって精度よく認識することができる。

この作業車両１では、インチング制御モータ最小容量がトラクション制御モータ最大容量より大きい場合にはインチング制御を行わない。これにより、最小容量が最大容量よりも大きな値に設定されることを防止することができる。

この作業車両１では、上記のように指令電流にモジュレーションをかけることにより、インチング制御の開始時およびインチング制御の終了時に油圧モータ１５の容量が急激に変化することを抑えることができる。これにより、車両にショックが発生することを抑えることができる。

また、この作業車両１では、インチングペダル８１が所定量以上、操作されることによって油圧ブレーキ装置８６による制動が開始される。第１油圧ポンプ１１の容量の低減による制動力は、油圧ブレーキ装置８６による制動力と比べて非常に小さい。このため、従来の作業車両のように、インチング操作によって油圧ポンプの容量の低減のみが行われた場合には、制動力の違いによって車両にショックが生じる。すなわち、インチングペダル８１が所定量まで操作される前の第１油圧ポンプ１１のみによる制動力と、インチングペダル８１が所定量まで操作されたときの油圧ブレーキ装置８６による制動力との差が大きいので、制動力が大きく変化してショックが発生する。しかし、この作業車両１では、上述したように、インチングペダル８１の操作時には、第１油圧ポンプ１１の容量の低減と共に、油圧モータ１５によるＨＳＴブレーキが併用される。これにより、制動力が大きくなるため、上記のようなショックの発生を抑えることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）上記の実施形態では、ホイールローダに本発明が採用されているが、他の種類の作業車両に採用されてもよい。

（ｂ）制御部１９による各種のパラメータの算出方法はマップに限らず、テーブルまたは計算式であってもよい。

（ｃ）インチングペダル８１が操作されているかの判定は、上記の実施形態の方法に限られない。例えば、インチングペダル８１の位置を検出する位置検出部が設けられて、この位置検出部からの検知信号に基づいて判定が行われてもよい。

（ｄ）上記の実施形態では、トラクション選択部材８９としてダイヤル式の部材が用いられているが、スライド式のスイッチやレバーなどの他の操作部材が用いられてもよい。また、トラクション制御において選択可能な最大牽引力の段階数は上記のものに限られない。さらに、トラクション選択部材８９の操作量に応じて最大牽引力が連続的に変更可能とされてもよい。

本発明は、インチング操作によって大きな制動力を生じさせることができる効果を有し、作業車両として有用である。

１０ エンジン
１１ 第１油圧ポンプ
３０ ポンプ容量制御部
１５ 油圧モータ
１６ モータ容量制御部
４ａ，４ｂ タイヤ（走行輪）
１９ 制御部
２８ パイロット圧供給部
８１ インチングペダル（インチング操作部材）
７４ パイロット回路油圧検知部（パイロット圧検知部）
２５ エンジン回転数検知部

Claims (4)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   供給されるパイロット圧に応じて前記油圧ポンプの容量を制御するポンプ容量制御部と、
   前記ポンプ容量制御部に前記エンジンの回転数に応じたパイロット圧を供給するパイロット圧供給部と、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される可変容量型の油圧モータと、
   前記油圧モータによって駆動される走行輪と、
   前記油圧モータの容量を制御するモータ容量制御部と、
   操作されることにより、前記ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧を低減させるインチング操作部材と、
   前記ポンプ容量制御部に供給されるパイロット圧を検知するパイロット圧検知部と、
   前記モータ容量制御部を電子制御することにより前記油圧モータの容量を制御し、前記インチング操作部材が操作されている場合には、前記油圧モータの最小容量を前記パイロット圧検知部が検知したパイロット圧が小さいほど大きな値に設定するインチング制御を実行する制御部と、
   を備える作業車両。
2. 前記エンジンの回転数を検知するエンジン回転数検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記エンジン回転数検知部が検知した前記エンジンの回転数に対応する前記パイロット圧を算出し、前記パイロット圧検知部が検知した前記パイロット圧が、算出した前記パイロット圧よりも小さい場合に、前記インチング操作部材が操作されていると判定する、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御部は、前記油圧モータの最大容量を低下させることにより、車両の牽引力を低下させるトラクション制御を実行可能であり、前記インチング制御における前記油圧モータの最小容量が前記トラクション制御における前記油圧モータの最大容量より大きい場合には前記インチング制御を行わない、
   請求項１または２に記載の作業車両。
4. 前記制御部は、前記インチング制御の開始時又は前記インチング制御の終了時において前記油圧モータの容量を変更するときには、前記油圧モータの容量を徐々に変化させるように前記モータ容量制御部を制御する、
   請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。

Images