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JP6309817B2 - 作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、デテント機能を有する操作レバーを備えた作業車両に関する。
特許文献1に記載された作業車両は、リフトアームの上げ下げを操作する操作レバーを所定の操作位置(上げ操作端位置および下げ操作端位置)に操作すると、その操作位置に操作レバーを保持するデテント機能を備えている。このようなデテント機能を備えることで、例えば、リフトアームを上げた状態で走行する場合に、上げ操作端位置にデテントさせる(保持させる)ことで、必ずしもリフトアーム上げ操作と走行操作とを両方同時に行う必要がなく、走行操作に専念することができる。
特開2013−167099号公報
ところで、操作レバーを上げ操作端位置にデテントさせた場合、リフトアームの角度が所定の上限角度を超えると自動的にデテント機能が解除される。操作レバーには、操作レバーを中立位置に保持するためのバネ等が設けられており、上げ操作端位置のデテントが解除されると、操作レバーがバネ等の力によって中立位置方向に戻される。
しかしながら、操作レバーが中立位置で停止せずに反対側の操作端(下げ操作端位置)付近まで移動することがある。そのような場合、下げ側のデテント機能によって操作レバーが下げ操作端位置にデテントされ、オペレータの意図とは逆のリフトアーム下げ動作となってしまう。そのため、オペレータに違和感を与えてしまい、作業車両の操作性が損なわれてしまう。
請求項1に係る作業車両は、作業車両の車両本体の前部に、上下方向に回動可能に連結されたリフトアームと、上げ操作端位置と下げ操作端位置との間で操作可能であって、前記リフトアームの上げ下げを操作する操作レバーと、前記上げ操作端位置に操作された前記操作レバーを、該上げ操作端位置に保持する保持機能を有する上げデテント機構と、前記下げ操作端位置に操作された前記操作レバーを、該下げ操作端位置に保持する保持機能を有する下げデテント機構と、を備え、前記リフトアームの角度が所定上限を超えると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能が解除され、前記上げデテント機構は、前記操作レバーを磁力により前記上げ操作端位置に保持する上げデテントコイルを有し、前記下げデテント機構は、前記操作レバーを磁力により前記下げ操作端位置に保持する下げデテントコイルを有し、前記リフトアームの角度が前記所定上限を下回っている場合には前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルを通電状態とし、前記リフトアームの角度が前記所定上限を超えると前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルの通電を遮断するデテント制御回路を備えることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の作業車両において、前記リフトアームの角度を検出するアーム角度センサと、前記アーム角度センサで検出された角度が所定上限を超えると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能を第1の所定時間だけ解除し、前記第1の所定時間が経過した後に前記下げデテント機構の保持機能を再び動作させる制御部と、を備えることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2に記載の作業車両において、前記制御部は、前記アーム角度センサで検出された角度が所定下限を下回ると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能を第2の所定時間だけ解除し、前記第2の所定時間が経過した後に前記上げデテント機構の保持機能を再び動作させることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載の作業車両において、前記デテント制御回路は、前記所定上限を下回っているとオンし、前記所定上限を超えるとオフするスイッチと、前記スイッチのオンオフに連動して前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルの通電を制御するリレーと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、作業車両の操作性向上を図ることができる。
図1は、本発明に係る作業車両の一実施の形態を示す図であり、ホイールローダの側面図である。 図2はホイールローダ100の運転室121内に配置される操作部材を示す模式図である。 図3は、ホイールローダ100の作業用油圧回路を示す図である。 図4は、デテントコイルC1,C2を用いたデテント機構141a,141bを説明する図である。 図5は、デテントコイルC1,C2の通電制御に関する制御系のブロック図である。 図6は、コントロールユニット10におけるデテントコイルC1,C2の通電制御を説明するフローチャートである。 図7は、変形例におけるデテントコイルC1,C2の通電回路を示す図である。 図8は、変形例におけるデテント作動範囲を示す図である。 図9は、変形例における通電制御を示すフローチャートである。
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明に係る作業車両の一実施の形態を示す図であり、ホイールローダの側面図である。ホイールローダ100は、リフトアーム111、バケット112、タイヤ113等を有する前部車体110と、運転室121、エンジン室122、タイヤ123等を有する後部車体120とを備えている。
リフトアーム(以下、単にアームと呼ぶ)111は前部車体110に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、アームシリンダ114の駆動により回動駆動される。バケット112はアーム111の先端において、アーム111に対して前後傾方向(上下方向)に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ115の駆動により回動駆動される。前部車体110と後部車体120はセンタピン101により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ(不図示)の伸縮により後部車体120に対し前部車体110が左右に屈
折する。
アーム111の回動部には、アーム111の前部車体110に対する回動角度を検出するアーム角度センサ56が設けられ、バケットシリンダ115には、バケット112のアーム111に対する回動角度を表すバケットシリンダ115のストローク量を検出するストローク量検出装置58が設けられている。
図2はホイールローダ100の運転室121内に配置される操作部材を示す模式図である。運転室121には、運転者がホイールローダ100を操舵するためのステアリングホイール191と、アクセルペダル192と、左右で連動する一対のブレーキペダル193と、アーム111を上方向あるいは下方向に回動させるためのアーム操作レバー141と、バケット112を後傾方向(上方向)あるいは前傾方向(下方向)に回動させるためのバケット操作レバー142とが配設されている。バケット112が後傾方向に回動されることをバケット112がチルトされる、とも言う。バケット112が前傾方向に回動されることをバケット112がダンプされる、とも言う。
本願発明に係る作業車両は、アーム操作レバー141のデテント機能に特徴を有している。まず、図3を用いて、アーム111を上方向あるいは下方向に回動させるための油圧回路について説明する。図3は、ホイールローダ100の作業用油圧回路を示す図であり、アーム111に関する油圧回路と、バケット112に関する油圧回路とを含む。
図3の油圧回路には、メインポンプ6からアームシリンダ114に供給される圧油の方向と流量を制御してアームシリンダ114の駆動を制御するアーム用コントロールバルブ41と、メインポンプ6から不図示のバケットシリンダに供給される圧油の方向と流量を制御してバケットシリンダの駆動を制御するバケット用コントロールバルブ42とが設けられている。アーム用コントロールバルブ41の動作は、パイロットバルブ14に設けられたアーム操作レバー141を操作することによって制御される。バケット用コントロールバルブ42の動作は、パイロットバルブ14に設けられたバケット操作レバー142を操作することによって制御される。
以下では、アーム111に関する油圧回路について説明する。パイロットバルブ14は、パイロットポンプ46から吐出される圧油をアーム操作レバー141の操作量に応じたパイロット圧の圧油とし、それをアーム用コントロールバルブ41に供給する。アーム用コントロールバルブ41は、パイロット圧(アーム上げパイロット圧力およびアーム下げパイロット圧力)に応じてスプールのストローク量を変更して、アームシリンダ114に供給される圧油の方向および流量を制御する制御バルブである。
図3に示すようにアーム操作レバー141が中立位置とされると、アーム用コントロールバルブ41は図3に示す中立位置に制御される。図3の状態からアーム操作レバー141を上げ操作端位置(U)側に操作すると、アーム用コントロールバルブ41は中立位置からアーム上昇位置(Uv)に向かって切り換わる。その結果、アームシリンダ114のシリンダロッドが伸長されて、図1に示すアーム111が上方向に回動駆動される。
図3の状態からアーム操作レバー141を下げ操作端位置(F)側(中立位置と下げ操作端位置(F)との間の位置)に操作すると、アーム用コントロールバルブ41は中立位置からアーム下降位置(Dv)に向かって切り換わる。その結果、アームシリンダ114のシリンダロッドが縮退されて、アーム111が下方向に回動駆動される。
図3の状態からアーム操作レバー141を下げ操作端位置(F)に操作すると、アーム用コントロールバルブ41はフロート位置(Fv)に切り換わる。その結果、アーム111は自由落下して、バケット112が地上に接すると外力のまま自由に上下動するようになる。
図3に示すように、アーム操作レバー141は、アーム操作レバー141を所定の操作位置で保持するためのデテント機構141a,141bを備えている。デテント機構には様々な構造のものがあるが、本実施の形態のデテント機構141a,141bでは、図4に示すように、電磁石の磁力によってアーム操作レバー141を吸着保持するようにしている。C1,C2はデテント機構141a,141bの電磁石のソレノイドコイルであり、本実施の形態ではデテントコイルC1,C2と呼ぶことにする。
図4に示すように、アーム操作レバー141には、アーム操作レバー141を中立位置に保つためのバネ144a,144bが設けられており、アーム111の上下動作を行わない停止状態の場合には、図4(b)に示すような中立位置とされている。
デテント機構141a,141bに設けられたデテントコイルC1,C2には電流が通電されており、図4(a)のようにアーム操作レバー141が中立位置から上げ操作端位置(U)またはその近傍位置まで操作されると、被吸引部143aがデテント機構141aの電磁石に吸引保持され、アーム操作レバー141が上げ操作端位置(U)に保持される。その結果、アーム用コントロールバルブ41がアーム上昇位置(Uv)で保持され、アーム操作レバー141を離してもアーム111は上方向に回動駆動される。
このとき、アーム操作レバー141には、パイロット1次圧および2次圧による油圧反力F1と、バネ144aの反発力F2およびデテント機構141aによる電磁吸引力F3が作用しており、F3>F1+F2のように磁力が設定されているため、アーム操作レバー141が上げ操作端位置(U)に保持される。
一方、図4(c)のようにアーム操作レバー141が中立位置から下げ操作端位置(D)またはその近傍位置まで操作されると、被吸引部143bがデテント機構141bの電磁石に吸引保持され、アーム操作レバー141が下げ操作端位置(F)に保持される。アーム操作レバー141が下げ操作端位置(F)に保持されると、アーム用コントロールバルブ41はフロート位置(Fv)に切り換えられ、その状態に保持される。その結果、アーム111は自由落下して、バケット112が地上に接すると外力のまま自由に上下動するようになる。この場合も、アーム操作レバー141には、パイロット圧による油圧反力F1と、バネ144bの反発力F2およびデテント機構141bによる電磁吸引力F3が作用しており、F3>F1+F2のように磁力が設定されている。
デテント機構141aによる電磁保持は、アーム111が所定上限高さを超えると、すなわちアーム角度が所定上限値を超えると解除される。また、デテント機構141bによる電磁保持は、アーム111が下降して所定下限高さを下回ると、すなわちアーム角度が所定下限値を下回ると解除される。
アーム操作レバー141が電磁保持されている状態でデテントコイルC1またはデテントコイルC2への通電が断たれると、電磁吸引力F3がゼロとなってデテント機構141a,141bによる電磁保持が解除され、アーム操作レバー141は力(F1+F2)によって中立位置に戻される。アーム操作レバー141が中立位置となると、アーム用コントロールバルブ41は中立位置(Nv)に切り換えられ、アーム111の回動が停止する。
ところで、前述したように、操作レバー141,142の先端は握り等が設けられているため比較的質量が大きく、デテントコイルC1,C2の通電を停止したときに、慣性のために操作レバー141,142が中立位置で停止せずに反対側の操作端位置付近まで移動することがある。
例えば、図4(a)に示すようにアーム操作レバー141が上げ操作端位置(U)に保持されている場合に、デテントコイルC1の通電を停止して保持が解除されると、アーム操作レバー141が中立位置を越えて下げ操作端位置(F)付近まで移動する。このときデテントコイルC2は通電されているので、被吸引部143bがデテントコイルC2の磁力より吸引保持されてしまう。その結果、アーム用コントロールバルブ41がフロート位置(Fv)に切り換えられ、アーム111が自由落下することになる。
そこで、本実施の形態では、コントロールユニット10によるデテントコイルC1,C2の通電制御を以下に説明するような制御とすることにより、デテント機能が解除された際に、アーム操作レバー141が反対側の操作端位置に保持されてしまうのを防止するようにした。
図5は、デテントコイルC1,C2の通電制御に関する制御系のブロック図である。ホイールローダ100のコントロールユニット10には、アーム角度センサ56からの信号が入力されている。コントロールユニット10は、アーム角度センサ56からの信号に基づいてデテントコイルC1,C2の通電を制御する。アーム111の角度が所定上限値と所定下限値との間にある場合には、コントロールユニット10はデテントコイルC1,C2を通電させる。
そして、アーム角度が所定上限値を超えた場合、および、アーム角度が所定下限値を下回った場合には、図6に示すような制御を行う。図6は、コントロールユニット10におけるデテントコイルC1,C2の通電制御を説明するフローチャートである。
ステップS10ではアーム角度αが所定範囲内(α(U)≧α≧α(F))であるか否かを判定する。ここで、角度α(U)は上述した所定上限値であり、角度α(F)は上述した所定下限値である。ステップS10において所定範囲外であると判定されると図6の処理を終了する。
ステップS10においてアーム角度αが所定範囲内であると判定されると、ステップS20へ進んでデテントコイルC1,C2の両方が通電状態とされる。ステップS30では、アーム角度αが所定上限値α(U)を超えたか、アーム角度αが所定下限値α(F)を下回ったか、その他の場合(すなわち、所定範囲内(α(U)≧α≧α(F)))かのいずれであるかを判定する。ここで、その他の場合(N)と判定されると、再びステップS30の処理を実行する。
ステップS30においてアーム角度αが所定上限値α(U)を超えたと判定されると、ステップS40へ進む。ステップS40では、デテントコイルC1,C2の通電を遮断する。続くステップS50では、ステップS40の通電遮断から所定時間Δtが経過したか否かを判定する。ここで、所定時間Δtとは、デテントコイルC1,C2の通電を遮断してからアーム操作レバー141が中立位置に戻るまでの時間や、アーム操作レバー141の中立位置を中心とする振れ幅が反対側の操作端位置にデテントされない程度まで小さくなるまでの時間などに設定される。通電遮断から所定時間Δtが経過するとステップS50からステップS60へ進み、デテントコイルC2への通電を再開し、図6の処理を終了する。所定時間Δtは、例えば1秒程度であるが、この時間に限定されない。
一方、ステップS30においてアーム角度αが所定下限値α(F)を下回ったと判定されると、ステップS70へ進む。ステップS70では、デテントコイルC1,C2の通電を遮断する。続くステップS80では、通電遮断から所定時間Δtが経過したか否かを判定する。ステップS80において通電遮断から所定時間Δtが経過したと判定されると、ステップS90へ進んで、デテントコイルC1への通電を再開し、図6の処理を終了する。
以上のように、本実施の形態の作業車両においては、アーム111の上げ下げを操作するアーム操作レバー141は、上げ操作端位置(U)と下げ操作端位置(F)との間で操作可能であって、上げ操作端位置(U)に操作されたアーム操作レバー141を、該上げ操作端位置(U)に保持する保持機能を有するデテント機構141aと、下げ操作端位置(F)に操作されたアーム操作レバー141を、該下げ操作端位置(F)に保持する保持機能を有するデテント機構141bと、を備え、アーム角度が所定上限値α(U)を超えると、デテント機構141aの保持機能およびデテント機構141bの保持機能が解除されるようにした。
すなわち、アーム角度が所定上限値α(U)を超えてデテント機構141aの保持機能が解除された時、下げ操作端位置(F)のデテント機構141bも保持機能が解除されるので、アーム操作レバー141が中立位置を越えて下げ操作端位置(F)側に大きく振れた場合であっても、アーム操作レバー141が下げ操作端位置(F)のデテント機構141bに保持されることがない。
実施形態では、アーム角度を検出するアーム角度センサ56と、アーム角度センサ56で検出された角度が所定上限値α(U)を超えると、上げデテント機構141aの保持機能および下げデテント機構141bの保持機能を所定時間Δtだけ解除し、所定時間Δtが経過した後に下げデテント機構141bの保持機能を再び動作させるコントロールユニット10と、を備えるようにした。所定時間Δtが経過するとアーム操作レバー141の振れが小さくなるので、アーム操作レバー141が下げデテント機構141bに保持されるのを防止することができる。
加えて、アーム角度が所定下限値α(F)を下回ったときに、上げデテント機構141aの保持機能および下げデテント機構141bの保持機能を所定時間Δtだけ解除し、所定時間Δtが経過した後に上げデテント機構141aの保持機能を再び動作させるようにする。その結果、アーム角度が所定下限値α(F)を下回って下げデテント機構141bの保持機能を解除した時に、アーム操作レバー141が上げ操作端位置(U)のデテント機構141aに保持されてしまうのを防止することができる。
(変形例)
なお、上述した実施の形態では、コントロールユニット10によってデテントコイルC1,C2の通電を図6の様に制御することで、アーム操作レバー141が反対側の操作端位置に保持されてしまうのを防止した。しかし、コントロールユニット10により通電を制御する代わりに、デテントコイルC1,C2の通電回路を図7のように構成した場合でも、同様の作用効果が得られる。
図7に示す通電回路では、アーム角度が所定上限値α(U)を越えたか否かをアーム111に設けられた近接スイッチ201で検出する。例えば、アーム111の回転軸に固定された円弧状の検出対象部材を、アーム111と共に回動する近接スイッチ201で検出する。円弧状の検出対象部材は、図8に示す上げデテント作動範囲(=下げデテント作動範囲)に対応する円弧を成し、上げデテント作動範囲では、図7に示した近接スイッチ201が検出対象部材と対向してオン状態となる。さらに、アーム角度が所定上限値α(U)となる位置(図8の上げデテント解除設定位置)を超えると、近接スイッチ201が検出対象部材と対向しなくなって、近接スイッチ201がオフ状態となる。
近接スイッチ201がオン状態の場合にはリレー200が閉じて、デテントコイルC1,C2が通電状態となる。一方、近接スイッチ201がオフ状態になるとリレー200が開いてデテントコイルC1,C2の通電が遮断される。上げデテント解除設定位置においてデテントコイルC1の通電が遮断され、アーム操作レバー141が中立位置を越えて反対側の操作端位置(下げ操作端位置)側に大きく振れた場合でも、デテントコイルC2の通電が遮断されているので、アーム操作レバー141が下げ操作端位置に保持されるのを防止することができる。
図7に示す変形例では、並列接続されたデテントコイルC1,C2のグランド側にリレー200を接続し、そのリレー200の開閉を近接センサ201のオンオフすることで、回路的に図8の動作を実現するようにしたが、リレー200をデテントコイルC1,C2のプラス側に配置しても良い。リレー回路で構成するので、高価なコントロールユニット10が不要となり、コストを抑制することができる。
さらに、近接センサ201のオンオフ信号をコントロールユニット10に入力し、コントロールユニット10によりデテントコイルC1,C2の通電をオンオフするようにしても良い。この場合、図5のブロック図に示したアーム角度センサ56を近接センサ201に置き換えれば良い。
図9はその場合の制御を示すフローチャートであり、この制御が所定時間間隔で繰り返し実行される。ステップS110では、近接スイッチ201がオン状態か否か、すなわち、図8の下げデテント作動範囲(=上げデテント作動範囲)であるか否かを判定する。ステップS110においてオン状態と判定されるとステップS120ヘ進み、デテントコイルC1,C2を通電状態とする。一方、ステップS110で近接センサ201がオン状態でない(すなわち、オフ状態)であると判定されると、ステップS130へ進んでデテントコイルC1,C2の通電を遮断する。このように、アーム111の角度が上げデテント解除設定値を超えると、デテントコイルC1,C2の両方が通電遮断されるので、上げデテントが解除されたときに、アーム操作レバー141が反対側の下げ操作端位置に保持されてしまうのを防止することができる。
なお、上述した実施の形態のホイールローダでは、上げデテント機構141aおよび下げデテント機構141bを備えるアーム操作レバーを例に説明したが、操作レバーの両方の操作端位置にデテント機構を備える構成の作業車両であれば、本発明を同様に適用することができる。
また、操作レバーが油圧式減圧弁である場合には、操作レバーの操作角度またはストロークに応じた油圧が減圧弁から2次圧として出力され、その2次圧に応じてコントロールバルブのスプールが変位するが、電気式の操作レバーの場合には、操作レバーの操作角度またはストロークに応じた油圧が電磁比例弁から出力され、その油圧に応じてコントロールバルブのスプールが変位することになる。
上述したように、アーム操作レバー141は握りが設けられたグリップタイプであるため、デテント解除時の中立点から反対側への振れが大きくなる傾向がある。さらに、握り部にアーム操作とは別の操作に関するスイッチ(単数または複数)が設けられる場合もあり、そのような場合には慣性による反対側への振れがさらに大きくなる。そのようなスイッチとしては、例えば、作業車両の進行方向を切り替える前後進切り替えスイッチ等がある。また、操作レバーを前後に倒すことでアーム操作が行われ、操作レバーを左右に倒すことでバケット操作が行われるような操作レバーにも、本発明は適用できる。
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、上述した実施形態では、図6に示すようにアーム角度αが所定上限値α(U)を超えた場合と、所定下限値α(F)を下回った場合の両方に本願発明を適用しているが、いずれか一方のみに適用しても良い。
10…コントロールユニット、14…パイロットバルブ、41…アーム用コントロールバルブ、56…アーム角度センサ、100…ホイールローダ、111…リフトアーム(アーム)、141…アーム操作レバー、141a,141b…デテント機構、144a,144b…バネ、200…リレー、201…近接スイッチ、C1,C2…デテントコイル

Claims (4)

  1. 作業車両の車両本体の前部に、上下方向に回動可能に連結されたリフトアームと、
    上げ操作端位置と下げ操作端位置との間で操作可能であって、前記リフトアームの上げ下げを操作する操作レバーと、
    前記上げ操作端位置に操作された前記操作レバーを、該上げ操作端位置に保持する保持機能を有する上げデテント機構と、
    前記下げ操作端位置に操作された前記操作レバーを、該下げ操作端位置に保持する保持機能を有する下げデテント機構と、を備え、
    前記リフトアームの角度が所定上限を超えると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能が解除され、
    前記上げデテント機構は、前記操作レバーを磁力により前記上げ操作端位置に保持する上げデテントコイルを有し、
    前記下げデテント機構は、前記操作レバーを磁力により前記下げ操作端位置に保持する下げデテントコイルを有し、
    前記リフトアームの角度が前記所定上限を下回っている場合には前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルを通電状態とし、前記リフトアームの角度が前記所定上限を超えると前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルの通電を遮断するデテント制御回路を備える作業車両。
  2. 請求項1に記載の作業車両において、
    前記リフトアームの角度を検出するアーム角度センサと、
    前記アーム角度センサで検出された角度が所定上限を超えると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能を第1の所定時間だけ解除し、前記第1の所定時間が経過した後に前記下げデテント機構の保持機能を再び動作させる制御部と、を備える作業車両。
  3. 請求項2に記載の作業車両において、
    前記制御部は、
    前記アーム角度センサで検出された角度が所定下限を下回ると、前記上げデテント機構の保持機能および前記下げデテント機構の保持機能を第2の所定時間だけ解除し、前記第2の所定時間が経過した後に前記上げデテント機構の保持機能を再び動作させる作業車両。
  4. 請求項1に記載の作業車両において、
    前記デテント制御回路は、
    前記所定上限を下回っているとオンし、前記所定上限を超えるとオフするスイッチと、
    記スイッチのオンオフに連動して前記上げデテントコイルおよび前記下げデテントコイルの通電を制御するリレーと、を備える作業車両。

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