装卸作业车辆的制作方法

文档序号:21007423发布日期:2020-06-05 23:15阅读:248来源:国知局
装卸作业车辆的制作方法

本发明涉及搭载有无级变速式的行驶驱动系统的装卸作业车辆。



背景技术:

作为在轮式装载机或叉式升降机等具有装卸作业机的装卸作业车辆中搭载的无级变速式的行驶驱动系统,已知例如将通过由发动机驱动液压泵所产生的液压利用液压马达转换为旋转力的hst(hydraulicstatictransmission)式或hmt(hydraulicmechanicaltransmission)式、以及将通过由发动机驱动发电机所产生的电力利用电动马达转换为旋转力的emt(electronicallymechanicaltransmission)式等。

例如在专利文献1中公开了一种轮式装载机,其具有发动机、由发动机驱动的液压泵、由从液压泵排出的工作油驱动的装卸作业机、用于操作装卸作业机的作业机操作部件、由发动机驱动的行驶装置、将来自发动机的驱动力向行驶装置传递的动力传递装置、和控制发动机以及动力传递装置的控制部。

在该轮式装载机中,控制部随着作业机操作部件的操作量增大而使发动机的旋转速度增大,并且控制动力传递装置的马达的输出扭矩来限制车辆的牵引力,由此在使装卸作业机的速度上升的同时抑制车速的上升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2015/093477号



技术实现要素:

在轮式装载机的装载作业中,需要在到达自卸车之前的有限距离内一边前进行驶一边使装卸作业机向上方动作,但在专利文献1所述的轮式装载机中,由于与作业机操作部件的操作量对应地控制发动机的旋转速度而使装卸作业机的速度逐渐上升,所以难以使装卸作业机迅速动作。因此会在装卸作业机的上扬动作中耗费时间,导致需要将从轮式装载机到自卸车的距离设置得更长。伴随该情况,作业循环时间变长,作业效率降低。

因此,本发明的目的是提供一种能够一边前进行驶一边使装卸作业机向上方迅速动作的装卸作业车辆。

为了实现上述目的,本发明的装卸作业车辆具有:发动机;由所述发动机驱动的可变容量型的行驶用液压泵;与所述行驶用液压泵以闭回路状连接并将所述发动机的驱动力向车轮传递的可变容量型的行驶用液压马达;设于车身的前部并能够在上下方向上转动的装卸作业机;由所述发动机驱动而向所述装卸作业机供给工作油的装卸用液压泵;和用于操作所述装卸作业机的操作装置,所述装卸作业车辆的特征在于,具有:检测所述车身的行驶状态的行驶状态检测器;检测基于所述操作装置实现的所述装卸作业机的操作状态的操作状态检测器;和控制所述发动机、所述行驶用液压泵、以及所述行驶用液压马达的控制器,所述控制器基于由所述行驶状态检测器检测到的行驶状态、以及由所述操作状态检测器检测到的所述装卸作业机的操作状态来判断是否满足对所述车身的前进行驶中的所述装卸作业机的上扬动作进行确定的确定条件,在判断为满足所述确定条件的情况下,所述控制器使所述发动机的最高旋转速度上升至比所述装卸作业机处于非操作状态下的所述车身平地行驶时的所述发动机的最高旋转速度大的规定的值,并且调整所述行驶用液压泵的排油容积或所述行驶用液压马达的排油容积而将所述车身的最高车速限制为比所述装卸作业机的上扬操作前的所述车身的最高车速小的规定的值。

发明效果

根据本发明,能够一边前进行驶一边使装卸作业机向上方迅速动作。上述以外的课题、构成以及效果根据以下实施方式的说明所明确。

附图说明

图1是表示本发明各实施方式的轮式装载机的外观的侧视图。

图2是说明基于轮式装载机进行的v型装载的说明图。

图3是说明轮式装载机的上升运行操作的说明图。

图4是表示第1实施方式轮式装载机的液压回路以及电路的图。

图5是表示加速踏板踏入量与目标发动机旋转速度的关系的图表。

图6中,(a)是表示发动机旋转速度与hst泵的排油容积的关系的图表,(b)是表示发动机旋转速度与hst泵的输入扭矩的关系的图表,(c)是表示发动机旋转速度与hst泵的排出流量的关系的图表。

图7是表示每个速度档的车速与牵引力的关系的图表。

图8是表示举升臂操作杆的上扬操作量与滑阀的开口面积的关系的图表。

图9是表示控制器所具有的功能的功能框图。

图10是表示由控制器执行的处理流程的流程图。

图11中,(a)是表示装卸用液压泵的排出压与发动机的最高旋转速度的上升量的关系的图表,(b)是表示装卸用液压泵的排出压与hst马达的最小排油容积的增加量的关系的图表。

图12是表示基于控制器的控制被执行的情况下的加速踏板踏入量与目标发动机旋转速度的关系的图表。

图13是表示基于控制器的控制被执行的情况下的行驶负载压力与hst马达的最小排油容积的关系的图表。

图14是表示基于控制器的控制被执行的情况下的车速与牵引力的关系的图表。

图15是说明伴随基于控制器的控制而进行的各设备的动作的图。

图16是表示变形例的轮式装载机的液压回路以及电路的图。

图17是表示第2实施方式轮式装载机的液压回路以及电路的图。

具体实施方式

以下,作为本发明各实施方式的装卸作业车辆的一个方式来说明轮式装载机。首先参照图1~3来说明本发明的各实施方式的轮式装载机的整体构成及其动作。

图1是表示本发明各实施方式的轮式装载机1的外观的侧视图。

轮式装载机1具有由前车架1a以及后车架1b构成的车身、和设于车身的前部的装卸作业机2。轮式装载机1是通过使车身在中心附近折曲来转向的关节型作业车辆。前车架1a和后车架1b通过中央联结件10而能够向左右方向转动自如地连结,前车架1a相对于后车架1b向左右方向折曲。

在前车架1a设有左右一对前轮11a,在后车架1b设有左右一对后轮11b。此外,在图1中,仅表示左右一对前轮11a以及后轮11b中的、左侧的前轮11a以及后轮11b。

另外,在后车架1b上设有供操作员搭乘的驾驶室12、将发动机和控制器、液压泵等各设备收容于内部的机械室13、和用于以不会使车身倾倒的方式保持与装卸作业机2的平衡的配重14。在后车架1b中,驾驶室12配置于前部,配重14配置于后部,机械室13配置于驾驶室12与配重14之间。

装卸作业机2具有:安装于前车架1a的举升臂21;通过伸缩而使举升臂21对于前车架1a在上下方向上转动的一对举升臂液压缸22;安装于举升臂21的前端部的铲斗23;通过伸缩而使铲斗23对于举升臂21在上下方向上转动的铲斗液压缸24;与举升臂21能够转动地连结并构成铲斗23与铲斗液压缸24之间的连杆机构的钟锤杠杆25;和向一对举升臂液压缸22和铲斗液压缸24引导液压油的多个配管(未图示)。此外,在图1中,由虚线仅表示一对举升臂液压缸22中的、配置于左侧的举升臂液压缸22。

举升臂21通过各举升臂液压缸22的活塞杆220伸长而向上方转动,通过各活塞杆220缩回而向下方转动。铲斗23通过铲斗液压缸24的活塞杆240伸长而倾转(对于举升臂21向上方转动),通过活塞杆240缩回而卸载(对于举升臂21向下方转动)。

该轮式装载机1是例如在露天开采矿山等中,用于进行挖掘土砂或矿物等并向自卸车等装载的装卸作业的装卸作业车辆。接下来,参照图2以及图3来说明作为轮式装载机1进行挖掘作业以及装载作业时的方法之一的v型装载。

图2是说明基于轮式装载机1进行的v型装载的说明图。图3是说明轮式装载机1的上升运行操作的说明图。

首先,轮式装载机1朝向作为挖掘对象的土堆100a前进(图2所示的箭头x1),使铲斗23在突进至土堆100a的状态下倾转,由此进行挖掘作业。当挖掘作业结束后,轮式装载机1在所挖掘的土砂或矿物等载货堆积于铲斗23内的状态下暂时后退至原来的位置(图2所示的箭头x2)。

接下来,轮式装载机1朝向作为铲斗23内的载货的装载目标的自卸车100b前进(图2所示的箭头y1),在自卸车100b的近前停止。在图2中,由虚线表示在自卸车100b的近前停止的状态下的轮式装载机1。

当轮式装载机1朝向自卸车100b前进时,如图3所示,操作员将加速踏板踏入至最大程度而全加速,并且操作举升臂操作杆而使举升臂21向上方上升(图3所示的右侧的状态)。接下来,操作员在保持全加速的状态下使举升臂21进一步向上方上升(图3所示的中央的状态)。接着,操作员使制动器工作以使轮式装载机1在自卸车100b的近前停止的方式减速,并操作铲斗操作杆而使铲斗23卸载并将铲斗23内的载货装载至自卸车100b(图3所示的左侧的状态)。将图3所示的这一系列操作称为“上升运行操作”。

轮式装载机1当向自卸车100b的装载作业结束后,在铲斗23内没有堆积载货的状态下后退至原来的位置(图2所示的箭头y2)。这样地,轮式装载机1在土堆100a与自卸车100b之间以v字形反复行驶,进行挖掘作业以及装载作业。

接下来,按各实施方式来说明轮式装载机1的驱动系统。

<第1实施方式>

参照图4~15来说明本发明的第1实施方式的轮式装载机1的驱动系统。

(关于行驶驱动系统)

首先,参照图4~7来说明轮式装载机1的行驶驱动系统。

图4是表示本实施方式的轮式装载机1的液压回路以及电路的图。图5是表示加速踏板踏入量与目标发动机旋转速度的关系的图表。图6的(a)是表示发动机旋转速度与hst泵41的排油容积的关系的图表,图6的(b)是表示发动机旋转速度与hst泵41的输入扭矩的关系的图表,图6的(c)是表示发动机旋转速度与hst泵41的排出流量的关系的图表。图7是表示每个速度档的车速与牵引力的关系的图表。

本实施方式的轮式装载机1具备hst式行驶驱动装置,该hst式行驶驱动装置具有为闭回路的液压回路,如图4所示,该hst式行驶驱动装置的构成具有:发动机3;由发动机3驱动的作为行驶用液压泵的hst泵41;对用于控制hst泵41的液压油进行补给的hst补给泵41a;经由一对管路400a、400b与hst泵41以闭回路状连接的作为行驶用液压马达的hst马达42;和控制发动机3和hst泵41以及hst马达42等各设备的控制器5。

hst泵41是排油容积根据倾转角而控制的斜盘式或斜轴式的可变容量型的液压泵。倾转角依照从控制器5输出的指令信号并由泵用调节器410调整。

hst马达42是排油容积根据倾转角而控制的斜盘式或斜轴式的可变容量型的液压马达,将发动机3的驱动力向车轮(前轮11a以及后轮11b)传递。倾转角与hst泵41的情况同样地,依照从控制器5输出的指令信号并由马达用调节器420调整。

在hst式行驶驱动装置中,首先,当操作员踏入设于驾驶室12内的加速踏板61时,发动机3旋转,由发动机3的驱动力驱动hst泵41。而且,hst马达42通过从hst泵41排出的液压油而旋转,来自hst马达42的输出扭矩经由驱动轴15向前轮11a以及后轮11b传递,由此轮式装载机1行驶。

具体地,加速踏板61的踏入量由安装于加速踏板61的踏入量传感器610检测,检测到的踏入量输入至控制器5。而且,与所输入的踏入量对应的目标发动机旋转速度作为指令信号而从控制器5对于发动机3输出。发动机3的转速依照该目标发动机旋转速度而控制。如图4所示,发动机3的旋转速度由设于发动机3的输出轴的发动机旋转速度传感器71来检测。

如图5所示,加速踏板61的踏入量和目标发动机旋转速度处于比例关系,当加速踏板61的踏入量变大时目标发动机旋转速度变快。而且,当加速踏板61的踏入量为s2时目标发动机旋转速度成为最高旋转速度nmax1。该发动机3的最高旋转速度nmax1是在装卸作业机2(举升臂21)没有被操作的状态(非操作状态)下轮式装载机1在平地行驶的情况下所设定的值,是发动机3的油耗效率为良好的设定值。

因此,在轮式装载机1中,在装卸作业机2以非操作状态行驶于平地的情况下,将发动机3的最高旋转速度(以下称为“发动机最高旋转速度”)限制为nmax1来减少向装卸作业机2侧的损失马力而改善行驶时的油耗。此外,在以下的说明中,将“装卸作业机2处于非操作状态下车身平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1”仅称为“平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1”。

在图5中,加速踏板61的踏入量0~s1的范围(例如0%~20或30%的范围)设定为非反应带,该非反应带是指不管加速踏板61的踏入量,目标发动机旋转速度都以规定的最低旋转速度nmin成为不变的范围。此外,该非反应带的范围能够任意地设定变更。

接下来,发动机3和hst泵41的关系为如图6的(a)~(c)所示。

如图6的(a)所示,在发动机旋转速度从n1到n2的期间内,发动机3的旋转速度n与hst泵41的排油容积q处于比例关系,随着发动机3的旋转速度从n1变快直到成为n2(n1<n2),排油容积从0变大直到为规定的值qc。当发动机旋转速度为n2以上时,hst泵41的排油容积不管发动机旋转速度都以规定的值qc成为不变。

hst泵41的输入扭矩是对排油容积乘以排出压力得到的值(输入扭矩=排油容积×排出压力)。如图6的(b)所示,在发动机旋转速度从n1到n2的期间内,发动机3的旋转速度n与hst泵41的输入扭矩t处于比例关系,随着发动机3的旋转速度从n1变快直到成为n2,输入扭矩从0变大直到为规定的值tc。当发动机旋转速度为n2以上时,hst泵41的输入扭矩不管发动机旋转速度都以规定的值tc成为不变。

如图6的(c)所示,在发动机旋转速度从n1到n2的期间内,hst泵41的排出流量q与发动机3的旋转速度n处于二维曲线的比例关系,随着发动机3的旋转速度从n1变快直到成为n2,hst泵41的排出流量从0增加至q1。当发动机旋转速度为n2以上时,发动机3的旋转速度n与hst泵41的排出流量q处于一维直线的比例关系。

因此,当发动机3的旋转速度n变快时hst泵41的排出流量q增加,从hst泵41向hst马达42流入的液压油的流量增加,由此hst马达42的转速增大,车速变快。车速作为hst马达42的旋转速度而由马达旋转速度传感器72检测(参照图4)。

这样地,在hst式行驶驱动装置中,通过使hst泵41的排出流量连续地增减来控制(变速)车速,由此轮式装载机1能够实现顺畅的起步以及冲击小的停止。此外,在控制车速时,不需要必须调整hst泵41的排出流量,也可以调整hst马达42的排油容积。

轮式装载机1的行进方向、即前进或后退的选择通过设于驾驶室12的前进后退切换开关62(参照图4)进行。具体地,当操作员通过前进后退切换开关62切换至前进的位置时,表示前进的前进后退切换信号向控制器5输入,控制器5以通过从hst泵41排出的液压油使车身成为前进方向的方式,对于hst泵41输出使泵倾转成为前进侧的指令信号。而且,从hst泵41排出的液压油被引导至hst马达42,hst马达42向与前进对应的方向旋转而使车身前进。关于车身的后退,通过同样的构成来切换。

在本实施方式中,设有能够将最高车速设定为如图7所示的1~4速度档的速度档开关63(参照图4)。如图7所示,在1速度档中,最高车速设定为v1,在2速度档中最高车速设定为v2,在3速度档中最高车速设定为v3,在4速度档中最高车速设定为v4。此外,v1、v2、v3以及v4之间的大小关系为v1<v2<v3<v4。在图7中表示每个速度档的最高车速与牵引力的关系,当最高车速为v1时牵引力设定为f1,当最高车速为v2时牵引力设定为f2,当最高车速为v3时牵引力设定为f3,当最高车速为v4时牵引力设定为0。f1、f2、以及f3之间的大小关系为f1>f2>f3。

另外,1~4速度档中,1速度档以及2速度档相当于“低速度档”,3速度档以及4速度档相当于“中~高速度档”。在装载作业中轮式装载机1朝向载货的装载目标、即自卸车100b行驶的情况(图2所示的箭头y1)下选择为“低速度档”,此时的最高车速例如设定为9~15km/h。

(关于装卸作业机2的驱动系统)

接下来,参照图4以及图8来说明装卸作业机2的驱动系统。

图8是表示举升臂操作杆210的上扬操作量与滑阀的开口面积的关系的图表。

如图4所示,轮式装载机1具有:由发动机3驱动并对装卸作业机2供给工作油的装卸用液压泵43;储藏该工作油的工作油油箱44;用于操作举升臂21的举升臂操作杆210;用于操作铲斗23的铲斗操作杆230;设于举升臂液压缸22以及铲斗液压缸24的各自与装卸用液压泵43之间并控制液压油从装卸用液压泵43分别向举升臂液压缸22以及铲斗液压缸24供给的流动的控制阀64。

装卸用液压泵43在本实施方式中使用了固定式的液压泵,通过第1管路401与控制阀64连接。来自装卸用液压泵43的排出压由设于第1管路401上的排出压传感器73检测,关于检测到的排出压的信号向控制器5输入。排出压传感器73是检测装卸用液压泵43的排出压的排出压检测器的方式之一。

举升臂操作杆210以及铲斗操作杆230均是用于操作装卸作业机2的操作装置的一个方式,设于驾驶室12(参照图1)内。例如,当操作员对举升臂操作杆210进行操作时,与该操作量成比例的先导压作为操作信号而生成。

如图4所示,生成后的先导压被与控制阀64的一对受压室连接的一对先导管路64l、64r引导而对控制阀64作用。由此,控制阀64内的滑阀与该先导压对应地行程移动,决定工作油流动的方向以及流量。控制阀64通过第2管路402与举升臂液压缸22的缸底室连接,通过第3管路403与举升臂液压缸22的活塞杆室连接。

从装卸用液压泵43排出的工作油被引导至第1管路401,并经由控制阀64引导至第2管路402或第3管路403。当工作油被引导至第2管路402时,向举升臂液压缸22的缸底室流入,由此举升臂液压缸22的活塞杆220伸长且举升臂21上升。另一方面,当工作油被引导至第3管路403时,向举升臂液压缸22的活塞杆室流入,举升臂液压缸22的活塞杆220缩回且举升臂21下降。

此外,在本实施方式中,举升臂操作杆210以及铲斗操作杆230分别为液压式杆,但也可以使用电气式杆,在该情况下,与操作量对应的电流值作为操作信号而生成。

如图4所示,举升臂操作杆210的上扬操作量由安装于举升臂操作杆210的操作量传感器74检测。另外,先导压由设于与举升臂21的上扬操作对应的先导管路(在图4中为先导管路64r)上的先导压传感器75检测。操作量传感器74是对作为操作装置的举升臂操作杆210的操作量进行检测的操作量检测器的一个方式,先导压传感器75是对来自作为操作装置的举升臂操作杆210的操作信号进行检测的操作信号检测器的一个方式。

如图8所示,举升臂操作杆210的上扬操作量和控制阀64的滑阀的开口面积处于比例关系,当举升臂操作杆210的上扬操作量增大时滑阀的开口面积也变大。因此,当将举升臂操作杆210向将举升臂21上扬的方向大幅操作时,向举升臂液压缸22的缸底室流入的工作油量变多,活塞杆220快速伸长。即,随着举升臂操作杆210的操作量增大,举升臂21的动作速度变快。

在图8中,举升臂操作杆210的上扬操作量0~10%的范围设定为非反应带,该非反应带内,即使操作举升臂操作杆210,滑阀也不开口而开口面积为0%。另外,在举升臂操作杆210的上扬操作量85~100%的范围内,滑阀的开口面积为100%并为不变,维持全杆操作状态。此外,这些设定范围能够任意变更。

在此,装卸用液压泵43的排出压、举升臂操作杆210的操作量、以及先导压分别是表示举升臂21的操作状态的指标,排出压传感器73、操作量传感器74、以及先导压传感器75均是对基于举升臂操作杆210实现的举升臂21的操作状态进行检测的操作状态检测器的一个方式。

为了高精度地检测举升臂21的操作状态,希望使用由排出压传感器73、操作量传感器74、以及先导压传感器75分别检测到的全部的值,但作为操作状态检测器只要使用了排出压传感器73、操作量传感器74、以及先导压传感器75中的至少某个即可。

关于铲斗23的操作,也与举升臂21的操作同样地,与铲斗操作杆230的操作量对应地生成的先导压作用于控制阀64,由此控制控制阀64的滑阀的开口面积,调整向铲斗液压缸24流出流入的工作油量。此外,虽在图4中省略了图示,但用于检测铲斗23的操作状态的传感器等也设于液压回路的各管路上。

(控制器5的构成)

接下来,参照图9来说明控制器5的构成。

图9是表示控制器5所具有的功能的功能框图。

控制器5以使cpu、ram、rom、hdd、输入i/f、以及输出i/f经由总线彼此连接的方式构成。而且,以前进后退切换开关62和速度档开关63为代表的各种操作装置、以及以排出压传感器73和踏入量传感器610为代表的各种传感器等与输入i/f连接,发动机3和hst马达42的马达用调节器420等与输出i/f连接。

在这种硬件构成中,cpu读取存储于rom和hdd或光盘等记录介质中的运算程序(软件)并将其展开于ram上,并执行展开后的运算程序,由此运算程序和硬件协作来实现控制器5的功能。

此外,在本实施方式中,通过软件和硬件的组合说明了控制器5的构成,但并不限于此,也可以使用集成电路而构成,该集成电路实现由轮式装载机1侧执行的运算程序的功能。

如图9所示,控制器5包括数据取得部51、判断部52、运算部53、存储部54、和指令部55。

数据取得部51分别取得如下数据,这些数据涉及从前进后退切换开关62输出的前进或后退的前进后退切换信号、由踏入量传感器610检测到的加速踏板61的踏入量、由排出压传感器73检测到的装卸用液压泵43的排出压、以及从速度档开关63输出的速度档信号。

判断部52基于由数据取得部51取得的前进后退切换信号以及加速踏板61的踏入量,来判断轮式装载机1是否处于前进行驶中,并且基于由数据取得部51取得的排出压,来判断是否正在进行举升臂21的上扬操作。以下,将用于对轮式装载机1的前进行驶中的举升臂21向上方的动作进行确定的条件称为“确定条件”,满足该“确定条件”的情况是指正在进行上述的上升运行操作的情况。

在此,前进后退切换开关62以及踏入量传感器610分别是检测轮式装载机1的车身的行驶状态的行驶状态检测器的一个方式。此外,在本实施方式中,通过从前进后退切换开关62输出的表示前进的前进后退切换信号、以及由踏入量传感器610检测到的加速踏板61的踏入量来判断车身的前进行驶,但并不限于此,例如也可以根据传动轴的旋转方向来检测车身的行进方向为前进或后退的哪一个等,考虑由搭载于车身的其他的行驶状态检测器检测到的行驶状态来综合性地判断车身的前进行驶。

另外,在本实施方式中,通过由排出压传感器73检测到的排出压来判断基于举升臂操作杆210实现的举升臂21的上扬操作,但并不限于此,也可以使用由操作量传感器74检测到的举升臂操作杆210的操作量和由先导压传感器75检测到的先导压。

判断部52在本实施方式中基于由数据取得部51取得的速度档信号来判断是否由速度档开关63选择了低速度档,并且基于由数据取得部51取得的排出压,来判断举升臂21的上扬操作是否已经停止。此外,“举升臂21的上扬操作已经停止的状态”是指操作员将举升臂操作杆210恢复至中立位置后的状态。

运算部53包括第1运算部53a和第2运算部53b。第1运算部53a在由判断部52判断为满足确定条件(上升运行操作中)的情况下,运算比平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1大的值nmax2(nmax2>nmax1)。第2运算部53b在由判断部52判断为满足确定条件(上升运行操作中)的情况下,运算比举升臂21的上扬操作前的hst马达42的最小排油容积qmin1大的值qmin2(qmin2>qmin1)。

存储部54分别存储有进行轮式装载机1的行驶判断和举升臂21的上扬操作判断等关于轮式装载机1的动作的判断时的阈值。另外,存储部54分别存储有平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1以及举升臂21的上扬操作前的hst马达42的最小排油容积qmin1。

指令部55包括第1指令部55a和第2指令部55b。第1指令部55a对于发动机3输出基于由第1运算部53a运算出的值nmax2得到的指令信号。第2指令部55b对于马达用调节器420输出基于由第2运算部53b运算出的值qmin2得到的指令信号。

(控制器5内的处理)

接下来,参照图10来说明在控制器5内执行的具体的处理流程。

图10是表示由控制器5执行的处理流程的流程图。

首先,数据取得部51分别取得从前进后退切换开关62输出的前进后退切换信号、从踏入量传感器610输出的加速踏板61的踏入量、以及从排出压传感器73输出的装卸用液压泵43的排出压(步骤s501)。

接下来,判断部52基于步骤s501中取得的前进后退切换信号、以及加速踏板61的踏入量来判断轮式装载机1是否正在前进行驶(步骤s502)。

在步骤s502中判断为处于前进行驶中的情况(步骤s502/是)下,数据取得部51取得从速度档开关63输出的速度档信号(步骤s503)。接下来,判断部52基于由步骤s503取得的速度档信号来判断速度档是否为低速度档(步骤s504)。

在步骤s504中判断为速度档为低速度档的情况(步骤s504/是)下,判断部52基于由步骤s501取得的排出压,判断是否正在进行举升臂21的上扬操作(步骤s505)。

在步骤s505中判断为正在进行举升臂21的上扬操作的情况(步骤s505/是)下,第1运算部53a运算对平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1加上规定的上升量nup得到的值nmax2(=nmax1+nup)(步骤s506),第2运算部53b运算对hst马达42的最小排油容积qmin1加上规定的增加量qup得到的值qmin2(=qmin1+qup)(步骤s507)。

接下来,第1指令部55a对于发动机3输出基于由步骤s506运算出的值nmax2得到的指令信号(步骤s508),第2指令部55b对于马达用调节器420输出基于由步骤s507运算出的值qmin2得到的指令信号(步骤s509)。

由此,发动机最高旋转速度从在装卸作业机2为非操作状态且车身行驶于平地时设定的值、即nmax1设定变更为比nmax1大的值、即nmax2。另外,hst马达42的最小排油容积从在装卸作业机2的上扬操作前设定的值、即qmin1设定变更为比qmin1大的值、即qmin2。

此外,在本实施方式中,在步骤s504中判断为速度档不是低速度档的情况(步骤s504/否)下,返回至步骤s503,在速度档成为低速度档之前不向之后的处理前进。这是由于在进行上升运行操作时低速度档(尤其图7中的2速度档)是合适的,希望仅在选择了低速度档的情况下进行发动机最高旋转速度的上升以及车速的限制。

接下来,数据取得部51再次取得从排出压传感器73输出的装卸用液压泵43的排出压(步骤s510)。接下来,判断部52基于由步骤s510取得的排出压来判断举升臂21的上扬操作是否已经停止(步骤s511)。

在步骤s511中判断为举升臂21的上扬操作已经停止的情况(步骤s511/是)下,第1指令部55a对于发动机3输出使上升至nmax2的发动机最高旋转速度恢复至平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1的指令信号(步骤s512),第2指令部55b对于马达用调节器420输出使增大至qmin2的hst马达42的最小排油容积恢复至举升臂21的上扬操作前的hst马达42的最小排油容积qmin1的指令信号(步骤s513),控制器5中的处理结束。

此外,在步骤s511中没有判断为举升臂21的上扬操作已经停止的情况下,即、继续判断为举升臂21的上扬操作正在进行的情况(步骤s511/否)下,返回至步骤s510。

另外,在步骤s502中判断为没有处于前进行驶中(停车中或后退行驶中)的情况(步骤s502/否)下,以及在步骤s505中判断为没有进行举升臂21的上扬操作的情况(步骤s505/否)下,由于均不满足确定条件,所以控制器5中的处理结束。即,“满足确定条件的情况”是指在步骤s502中为是且在步骤s505中为是的情况。

在本实施方式中,在判断是否满足确定条件时,使用由排出压传感器73检测到的装卸用液压泵43的排出压来判断有无举升臂21的上扬操作,由此例如与使用举升臂液压缸22的缸底压的情况相比,能够减少举升臂21的上扬操作的误判断。这是因为即使在没有进行举升臂21的上扬操作的状态、即举升臂操作杆210处于中立位置的状态下,在举升臂液压缸22的缸底室侧也会作用保持铲斗23重量以及载货重量的压力,但相对于此,通过检测装卸用液压泵43的排出压,能够可靠地判断举升臂21的上扬操作时。

(关于伴随基于控制器5的控制起到的作用)

接下来,参照图11~15来说明伴随基于控制器5的控制起到的作用。

图11的(a)是表示装卸用液压泵43的排出压与发动机最高旋转速度的上升量的关系的图表,图11的(b)是表示装卸用液压泵43的排出压与hst马达42的最小排油容积的增加量的关系的图表。图12是表示基于控制器5的控制执行后的情况下的加速踏板踏入量与目标发动机旋转速度的关系的图表。图13是表示基于控制器5的控制执行后的情况下的行驶负载压力与hst马达42的最小排油容积的关系的图表。图14是表示基于控制器5的控制执行后的情况下的车速与牵引力的关系。

如图11的(a)所示,在由排出压传感器73检测到的排出压成为与举升臂21的上扬操作开始有关的压力(例如,对于溢流压为10%程度)的情况下,即当在判断部52中判断为进行了举升臂21的上扬操作时(图10所示的步骤s505/是),发动机最高旋转速度的上升量不间断地变大至规定的值nup,然后,与排出压的增大无关地为规定的值nup成为不变。

如图12所示,在轮式装载机1开始了上升运行操作的情况下,发动机最高旋转速度从平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1(图12中由单点划线表示)向nmax2不间断地上升。由此,装卸用液压泵43的排出流量不间断地增大,能够使举升臂21向上方迅速动作。此外,最高旋转速度nmax2时的加速踏板61的踏入量成为比与平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1对应的踏入量s2大的s3(s3>s2)。

另外,如图11的(b)所示,当判断部52中判断为进行了举升臂21的上扬操作时(图10所示的步骤s505/是),hst马达42的最小排油容积的增加量不间断地变大至规定的值qup,然后,与排出压的增大无关地为规定的值qup成为不变。

如图13所示,在轮式装载机1开始了上升运行操作的情况下,hst马达42的最小排油容积从举升臂21的上扬操作前的最小排油容积qmin1(图13中由单点划线表示)向qmin2不间断地增大。由此,如图14所示,轮式装载机1的最高车速从举升臂21的上扬操作前的最高车速vmax1(图14中由单点划线表示)被限制(减速)为比vmax1小的值vmax2。此外,图14所示的车速与牵引力的关系是速度档为低速度档的情况下的关系。

这样地,通过使举升臂21在短时间内向上方迅速动作,且对车速施加限制(使车速减速),而与不进行基于控制器5的该控制的情况相比,能够缩短从轮式装载机1到自卸车100b的行驶距离(图2中从由实线所示的轮式装载机1到由虚线所示的轮式装载机1的距离),即使在例如作业现场狭窄并只能确保有限的行驶距离的情况下也能够进行装载作业。

此外,通过使举升臂21在短时间向上方迅速动作,与相对于举升臂21的上扬动作速度仅对车速施加限制的控制相比,能够缩短v型装载中的作业的循环时间,因为能够提高作业效率,并且在装卸作业中也能够谋求轮式装载机1的油耗的降低。

此外,在本实施方式中,通过使hst马达42的最小排油容积增大来限制车速,但并不限于此,也可以通过使hst泵41的最大排油容积减少来限制车速。

接下来,使用图15来说明执行基于控制器5的控制的情况下的各设备的一系列动作。

图15是说明伴随基于控制器5的控制进行的各设备的动作的图。

首先,当操作员踏入加速踏板61时(踏入开始),发动机3的旋转速度上升而车速向着最高车速vmax1逐渐变快。此外,此时,发动机最高旋转速度被限制为nmax1,hst马达42的最小排油容积被限制为qmin1。

接下来,当操作员将举升臂操作杆210向上扬的方向操作时(上扬操作开始),通过控制器5的控制,发动机最高旋转速度从nmax1不间断地上升至nmax2,并且hst马达42的最小排油容积从qmin1不间断地增大至qmin2。由此,装卸用液压泵43的排出流量不间断地增大至规定的排出流量,举升臂21的上扬动作速度与时间成比例地变快,并且最高车速从vmax1限制(减速)为vmax2。

而且,当操作员将举升臂操作杆210恢复至中立位置而停止举升臂21的上扬操作时(上扬操作停止),通过控制器5的控制,发动机最高旋转速度从nmax2下降恢复至nmax1,并且hst马达42的最小排油容积从qmin2恢复至qmin1。由此,装卸用液压泵43的排出流量减少至举升臂21的上扬操作前的排出流量,举升臂21在向上方扬起的状态下动作停止,并且最高车速从vmax2恢复至vmax1。

这样地,在本实施方式中,当操作员停止举升臂21的上扬操作时,立刻将发动机最高旋转速度恢复至平地行驶时的发动机最高旋转速度nmax1,并且将最高车速恢复至举升臂21的操作前的最高车速vmax1,解除基于控制器5执行的发动机最高旋转速度的上升以及车速的限制。

若假设当操作员停止了举升臂21的上扬操作时继续执行基于控制器5的发动机最高旋转速度的上升以及车速的限制,则发动机3在发动机最高旋转速度为比nmax1大的nmax2的状态下旋转,车速会瞬间变高。但是,如本实施方式那样,当操作员停止举升臂21的上扬操作时立刻解除基于控制器5的限制,由此能够避免车速瞬间变高的问题。

(变形例)

接下来,参照图16来说明本发明的第1实施方式的轮式装载机1的变形例。在图16中,对于与说明第1实施方式的轮式装载机1时相同的构成要素,标注相同的附图标记并省略其说明。

图16是表示变形例的轮式装载机1的液压回路以及电路的图。

本变形例的轮式装载机1通过hmt式的行驶驱动系统来控制车身的行驶。hmt式行驶驱动装置具有:使hst泵41以及hst马达42经由一对管路400a、400b以闭回路状连接的hst4;和机械传动部80,发动机3的驱动力经由行星齿轮机构81向hst4以及机械传动部80平行地传递。

行星齿轮机构81具有:固定于输入轴82的太阳齿轮811;与太阳齿轮811的外周啮合的多个行星齿轮812;将多个行星齿轮812分别轴支承的行星齿轮架813;与多个行星齿轮812的外周啮合的环形齿轮814;和与环形齿轮814的外周啮合的泵输入齿轮815。

发动机3的输出扭矩经由具有前进用液压离合器83a、后退用液压离合器83b、以及离合器轴83c的离合器装置83向输入轴82传递,并从输入轴82向行星齿轮机构81传递。

在此,行星齿轮机构81的行星齿轮架813固定于输出轴84,由此,发动机3的驱动力向机械传动部80传递。传递至机械传动部80的发动机3的驱动力经由与输出轴84连接的传动轴85向驱动轴15传递,由此前轮11a以及后轮11b被驱动。

另外,行星齿轮机构81的泵输入齿轮815固定于hst泵41的旋转轴,发动机3的驱动力也向hst4传递。在hst马达42的旋转轴上固定有马达输出齿轮86,马达输出齿轮86与输出轴84的齿轮840啮合。因此,传递至hst4的发动机3的驱动力也经由与输出轴84连接的传动轴85而向驱动轴15传递,由此,前轮11a以及后轮11b被驱动。

这样地,通过使hst4与机械传动部80组合来构成变速机,能够与第1实施方式所说明的hst式的行驶驱动系统相比提高传递效率。此外,在图16中,表示了将来自行星齿轮机构81的输出向hst4输入的输入分配型的hmt式行驶驱动系统,但并不限于此,也可以为将来自hst4的输出向行星齿轮机构81输入的输出分配型的hmt式行驶驱动系统。

在本变形例中,也与第1实施方式同样地,控制器5在满足确定条件的情况下,使发动机最高旋转速度从nmax1向nmax2不间断地上升而使举升臂21向上方迅速动作,并且使hst马达42的最小排油容积从qmin1向qmin2不间断地增大来限制车速。由此,能够得到与第1实施方式所述的作用以及效果同样的作用以及效果。

<第2实施方式>

接下来,参照图17来说明第2实施方式的轮式装载机1。在图17中,对于与说明第1实施方式以及变形例的轮式装载机1时相同的构成要素,标注相同的附图标记并省略其说明。

图17是表示第2实施方式的轮式装载机1的液压回路以及电路的图。

本实施方式的轮式装载机1通过emt式的行驶驱动系统来控制车身的行驶。对于emt式行驶驱动装置,在上述的hmt式行驶驱动装置中代替hst泵41而设有发电机91,并代替hst马达42而设有电动马达92。

在本实施方式中,控制器5在满足确定条件的情况下使电动马达92的转速不间断地减少直到规定的转速来限制车速。此外,电动马达92的转速通过使向电动马达92的电流值或电压值变化来调整。

具体地,在相当于图10所示的步骤s507的步骤中,第2运算部53b以使电动马达92的转速成为与举升臂21的上扬操作前的转速n1相比减少了规定的减少量ndown后的转速n2(=n1-ndown)的方式运算向电动马达92的电流值或电压值。

即,控制器5以使与图11的(b)所示的关系同样的关系也成立于装卸用液压泵43的排出压与电动马达92的转速的减少量之间的方式限制电动马达92的转速。由此,能够得到与第1实施方式所述的作用以及效果同样的作用以及效果。

以上,说明了本发明的实施方式以及变形例。此外,本发明并不限定于上述实施方式和变形例,包括各种其他的变形例。例如,上述实施方式以及变形例为了易于理解本发明而进行了详细说明,但并非限定于必须具有所说明的全部构成的方案。另外,能够将本实施方式的构成的一部分与其他实施方式的构成置换,另外,也能够在本实施方式的构成中增加其他实施方式的构成。而且,对于本实施方式的构成的一部分能够进行其他的构成的追加、删除、置换。

例如,在上述各实施方式以及变形例中,作为装卸作业车辆的一个方式说明了轮式装载机,但并不限于此,只要是例如叉式升降机等具有装卸作业机的作业车辆,就能够适用本发明。

另外,在上述各实施方式以及变形例中,装卸用液压泵43使用了固定容量型的液压泵,但并不限于此,也可以使用可变容量型的液压泵。

附图标记的说明

1:轮式装载机(装卸作业车辆)

2:装卸作业机

3:发动机

5:控制器

11a:前轮

11b:后轮

41:hst泵(行驶用液压泵)

42:hst马达(行驶用液压马达)

43:装卸用液压泵

62:前进后退切换开关(行驶状态检测器)

73:排出压传感器(排出压检测器,操作状态检测器)

74:操作量传感器(操作量检测器,操作状态检测器)

75:先导压传感器(操作信号检测器,操作状态检测器)

91:发电机

92:电动马达

100b:自卸车(装载目标)

210:举升臂操作杆(操作装置)

610:踏入量传感器(行驶状态检测器)

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