专利名称：牵引力控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及行驶车辆的驱动力控制装置，进一步具体而言，涉及控制设置在各车轮上的制动机构和调整前后车轮之间的差动的差动调整机构的建筑机械的牵引力控制装置。
背景技术：
建筑机械就其特性而言，与通常的乘用车相比，常使用在路面状况恶劣的场所，并且，建筑机械的种类不同采用四轮驱动方式或者六轮驱动方式。即使是这种车辆，例如在矿山、建设现场等的软地面上，由于在各车轮的位置与路面的摩擦系数不同，因此，也导致使一部分驱动轮滑移，驱动转矩传递不到其他驱动轮上。在这种情况下，发动机的大部分输出被滑移的驱动轮的驱动消耗，因此，在路面上传递不到足够的驱动力，导致加速性下降。另外，在车轮的驱动转矩相比路面与车轮的摩擦力过大时，由于车轮的侧向力减少因发生滑移而消耗的驱动力的量，因此导致旋转行驶时的道路跟踪性(二一7卜>一;^ 性)下降。因此，需要根据路面状况控制各车轮的驱动转矩，调整从车轮传递到路面的驱动力达到合适的大小。作为这种建筑机械中的控制车轮的驱动力的装置，已知如下装置调整各车轮的驱动转矩的牵引力控制(以下称为TCS)装置(例如，参照专利文献1)、差动机构中的将左右驱动轮之间的差动和前后轮之间的差动锁止的差速锁止控制机构(例如，参照专利文献 2)。在记载于专利文献1的具有前后独立的车架的铰接式建筑机械中，对于每个车轮分别算出在各车轮的平均速度上相加(旋转外轮)或减去(旋转内轮)根据铰接角算出的车辆的公转速度而得到的稳定状态的速度成分、随着根据铰接角的变化量算出的临时弯曲状态的变化而变化的速度成分。然后，将稳定状态的速度成分和随着临时弯曲状态的变化而变化的速度成分相加而算出各车轮的位置的目标速度，当目标速度和实际的车轮速度之差超过规定值时，在该车轮上施加制动。另外，在记载于专利文献2的具有作为将发动机输出分别给前轮和后轮的差动装置的轴间差速器(4 >夕一7々7>〒7 )的建筑机械中，根据变速装置输出轴的转速、轴间差速器的前侧输出轴的转速及轴间差速器的后侧输出轴的转速检测前轮滑移的征兆，当检测到该征兆时控制轴间差速器的差速锁量(口 7々量)。专利文献1 (日本)特开2004-175347号公报专利文献2 (日本)特开2001-277896号公报但是，在专利文献1中，算出各车轮的目标速度时考虑了铰接角及其变化量，但是，成为目标速度的基础的速度为各车轮的速度平均值。因此，例如在铰接角为一定的状态下多个车轮滑移时，所有车轮的目标速度因各车轮的平均速度上升而上升，结果难以进入 TCS控制。因此，发动机输出被滑移的车轮的驱动消耗，导致使加速性下降。另外，由于TCS 控制的开始延迟，导致旋转行驶时的道路跟踪性下降。另外，在专利文献2中，通过轴间差速控制只是将前轮和后轮直接联结，例如在与前后轮一同右侧或者左侧车轮同时滑移时无法抑制滑移。因此，有可能仍然不能确保足够的加速性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牵引力控制装置，能够根据驱动轮的滑移状况合适地分配各车轮的驱动力，能够确保足够的加速性及旋转行驶时的道路跟踪性。本发明的牵引力控制装置，其控制建筑机械的制动机构和差动调整机构，所述制动机构设置在各车轮上，所述差动调整机构调整前后车轮之间的差动，该牵引力控制装置的特征在于，包括转速检测装置，其检测所述各车轮的转速；控制开始判断装置，其根据检测到的所述各车轮的转速判断是否进行所述制动机构和所述差动调整机构的控制；制动机构控制装置，其根据所述控制开始判断装置的判断结果进行所述制动机构的控制；差动调整机构控制装置，其根据所述控制开始判断装置的判断结果进行所述差动调整机构的控制；所述控制开始判断装置包括左右轮转速差算出部，其算出左右轮的转速差；前后轮转速差算出部，其算出前后轮的转速差；控制开始判断部，其判断当左右轮和前后轮中的至少任一方的转速差在预先储存的规定阈值以上时所述制动机构和所述差动调整机构中的至少任一机构的控制是否开始。在此，前后车轮是指具有相对的前后关系的前侧的车轮和后侧的车轮，并不一定限于设置在最前方的车轮和设置在最后方的车轮。另外，左右轮转速差是指在与建筑机械的前后方向大致正交的方向上相对的车轮之间的转速差，前后轮转速差是指沿建筑机械的前后方向设置的车轮之间的转速差。在本申请中，左右轮转速差和前后轮转速差不包括相对建筑机械的前后方向位于对角位置的车轮之间的转速差。根据这样的本发明，当左右轮和前后轮中的至少任一方的转速差在预先储存的规定阈值以上时，由于制动机构和差动调整机构中的至少任一机构的控制开始，因此，即使在多个车轮滑移而各车轮的平均速度上升，或者右侧或者左侧的车轮与前后轮同时滑移的情况下，也能够使制动机构或者差动调整机构的控制可靠地开始。因此，不管车轮的滑移状况如何，能够确保足够的加速性和道路跟踪性。而且，由于根据检测到的各车轮的转速判断是否进行制动机构和差动调整机构的控制，因此，能够采用共同的指标一元地判断是否需要进行制动机构和差动调整机构的控制。因此，可以谋求调整制动机构的控制和差动调整机构的控制，能够合理地分配各车轮的驱动力。在本发明的牵引力控制装置中，优选前后轮用阈值和左右轮用阈值被分别设定， 当所述左右轮转速差在左右轮用阈值以上时，所述控制开始判断部判断为所述制动机构的控制开始并且所述差动调整机构的控制开始，当所述前后轮转速差在前后轮用阈值以上时，所述控制开始判断部判断为所述差动调整机构的控制开始。
根据这样的本发明，能够根据左右轮转速差和前后轮转速差中的哪一值超过了控制开始阈值，判断是否将制动机构和差动调整机构中的任一机构或者两个机构的控制开始。因此，能够根据哪个车轮发生何种程度的滑移而选择性地设定制动机构的制动控制实施与否、制动控制的对象车轮以及差动调整机构的控制实施与否。因此，能够进行适合于车轮滑移状况的合适的控制。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述控制开始判断装置具有通过以下公式 (1)算出左右轮转速比的左右轮转速比算出部，当左右轮转速比在预先储存的规定阈值以上时，所述控制开始判断部判断为所述制动机构和所述差动调整机构的控制开始，[公式1]ωθθ = (ω 1-ω r) / (ω 1+ω r) ......(1)式中，ω ee为转速比，ω 1为左车轮转速，ω r为右车轮转速。根据这样的本发明，当左右轮转速比在规定阈值以上时，判断为制动机构和差动调整机构的控制开始。这里，左右轮转速差随着旋转半径和车速变化而变化，因此，随着行驶条件的不同，仅利用左右轮转速差难以确定合适的控制开始时机。与此相对，由于本发明采用相比左右轮转速差对应于不同的行驶条件变化相对较小的左右轮转速比，因此，即使在利用右轮转速差难以判断控制开始的行驶条件下，也能够进行合适的控制开始判断。因此，能够根据行驶条件在合适的时机开始TCS控制，能够防止TCS的提前启动或者控制开始延迟。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述控制开始判断部根据变速装置的锁止状态判断所述制动机构和所述差动调整机构中的至少任一机构的控制开始。根据这样的本发明，根据变速装置的锁止状态判断所述制动机构和差动调整机构中的至少任一机构的控制开始。这里，特别是在发车时，由于发动机的输出转矩通过变矩器大幅地放大，因此，在锁止的实施前后，驱动轮的滑移的发生频率、程度大不一样。因此，通过根据锁止状态变更制动机构和差动调整机构的控制开始条件，能够进一步谋求合适地切换制动机构的控制和差动调整机构的控制。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述建筑机械是具有前后独立的车架的铰接式建筑机械，左右轮用的所述规定阈值随着前后车架的弯曲角变化而变化。根据这样的本发明，制动机构的控制开始阈值和差动调整机构的控制开始阈值随着前后车架的弯曲角变化而变化。因此，即使在因旋转行驶时的内外轮速度差而左右轮转速差或者左右轮转速比变大的情况下，控制开始阈值也相应地被设定成大值。因此，能够利用内外轮速度差防止TCS开始，并且能够避免不必要的TCS提前启动。在本发明的牵引力控制装置中，优选包括取得所述建筑机械的车速的车速取得装置，所述制动机构控制装置包括滑移率算出部，其根据由所述转速检测装置检测到的任一车轮的转速和由所述车速取得装置取得的车速算出该车轮的滑移率；以及制动机构控制部，其控制所述制动机构以使算出的滑移率成为预先设定的目标滑移率。根据这样的本发明，由于控制制动机构以使车轮的滑移率达到对每个车轮设定的目标滑移率，因此，能够调整每个车轮的来自发动机的驱动力。而且，由于车轮与路面之间的摩擦力随着车轮滑移率变化而变化，因此，通过监视滑移率而使制动力变化，能够将车轮的驱动力合适地传递到路面上。因此，能够有效地提高加速性。
在本发明的牵引力控制装置中，优选所述建筑机械是具有前后独立的车架的铰接式建筑机械，所述目标滑移率随着前后车架的弯曲角变化而变化。根据这样的本发明，目标滑移率随着前后车架的弯曲角变化而变化。由此，即使在看上去外轮的滑移率因旋转行驶时的内外轮速度差而变大的情况下，该车轮的目标滑移率也变高。因此，能够防止旋转行驶时的外轮的制动力变得过大。因此，能够防止因过度制动而加速性下降。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述制动机构控制装置根据滑模控制律(卞 7 rM K制御則)运算向所述制动机构供给的制动量。根据这样的本发明，由于根据滑模控制律运算提供到制动机构的控制量，因此可以提高制动控制中的鲁棒性和目标跟踪性。因此，可以得到抑制干扰的影响而实现高精度且高稳定性的牵引力控制装置。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述差动调整机构控制装置在所述制动机构的控制结束后的规定时间内使所述差动调整机构的控制继续，在所述规定时间经过后使所述差动调整机构的控制结束。根据这样的本发明，差动调整机构控制装置在制动机构的控制结束后也继续进行差动调整机构的控制，在制动机构的控制结束后经过了规定时间后结束差动调整机构的控制。这里，如果制动机构的控制结束的同时使差动调整机构的控制结束，则各车轮之间的差动限制力消失得唐突，因此，与其他车轮相比与路面的摩擦系数不同的车轮在结束制动机构的控制后立即突然开始大的滑移。这种现象的发生导致使加速性急剧下降，或者给操作人员带来不适感。根据本发明，在制动机构的控制结束之后，在规定时间内继续进行差动调整机构的控制，因此，能够抑制制动机构的控制结束后立即再度发生滑移。因此，能够抑制加速性下降，能够防止给操作人员带来不适感。在本发明的牵引力控制装置中，优选所述各车轮具有由所述制动机构控制装置控制且调整所述各车轮的制动力的比例电磁控制阀。根据这样的本发明，由于各车轮具有被制动机构控制装置控制且调整各车轮的制动力的比例电磁控制阀，因此能够连续且独立地控制各车轮的制动力。因此，不会给操作人员带来不适感，能够有效且顺利地实施牵弓I力控制。
图1是表示本发明一实施方式的建筑机械结构的示意图；图2是所述实施方式的建筑机械的液压回路图；图3是所述实施方式的TCS控制器的功能框图；图4是详细表示图3的局部结构的功能框图；图5是表示所述实施方式的TCS控制的控制偏差与滑模控制的控制增益之间关系的图；图6是用于说明所述实施方式的TCS控制器作用的流程图；图7是用于说明所述实施方式的TCS控制器作用的流程图8是用于说明所述实施方式的TCS控制器作用的流程图；图9是用于说明所述实施方式的TCS控制器作用的图；图10是用于说明所述实施方式的TCS控制器作用的流程图；图11是用于说明所述实施方式的制动机构控制装置作用的图；图12是用于说明所述实施方式的差动调整机构控制装置作用的流程。附图标记说明1自卸车辆(建筑机械)IC差动机构4 车轮5制动液压回路(制动装置)6TCS控制用液压回路(制动装置)7TCS 控制器41前制动器(制动装置)42中央制动器(制动装置)43FL，43FR，43CL，43CR转速传感器(转速检测装置)80车速取得装置(车速推定装置)82控制开始判断装置84制动机构控制装置85差动调整机构控制装置612，613，622，623比例电磁控制阀821左右轮转速比算出部822左右轮转速差算出部823前后轮转速差算出部825控制开始判断部841实际滑移率算出部843控制偏差算出部(控制偏差算出装置)844牵引力推定部(牵引力推定装置)844A控制状态判断部844B牵引力初始值设定部844C牵引力修正部845制动机构控制部845A目标制动转矩算出部845B目标制动转矩判断部845C基准车轮判断部845D目标制动转矩降低部
具体实施例方式下面，参照
本发明的实施方式。〔1〕自卸车辆1的结构
在图1中表示有本发明实施方式的自卸车辆1。自卸车辆1是具有前后独立的车架的铰接式车辆，构成自卸车辆1的车辆本体包括发动机1A、变速装置1B、差动机构IC IF及差动调整机构1CA。发动机IA的输出由发动机控制器2控制而传递到变速装置1B。 变速装置IB包括未图示的变矩器和锁止机构，由变速装置控制器3进行变速装置IB的变速控制、锁止控制。另外，从发动机IA传递到变速装置IB的旋转驱动力经由差动机构IC IF使全部车轮4旋转并传递到路面上。在此，差动机构IC具有差动调整机构1CA，差动机构IC中的差动能够由差动调整机构ICA来限制。而且，差动机构1D，1E，IF只允许左右轮的差动。因此，差动机构IE只允许左右轮的差动，而不允许前后轮的差动，处于所谓的直接联结状态。在这样的车辆本体的车轮4上设置有前制动器41和中央制动器42，前制动器41 和中央制动器42与制动液压回路5和TCS控制用液压回路6液压连接。本发明的制动机构包括前制动器41、中央制动器42、制动液压回路5及TCS控制用液压回路6。另外，在各车轮4上设置有用于检测车轮4的转速的转速传感器(转速检测装置)43FL，43FR，43CL，43CR，对此将在后面详述。由各转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR检
测到的转速信号以及由铰接角传感器—〒〃 * - >一卜角七检测到的前后车架之间的铰接角(弯曲角)作为电信号输出到TCS控制器7。另外，在TCS控制器7上电连接有用于取消TCS控制的TCS系统开关7B。TCS控制器7将经由液压回路5，6控制前制动器41和中央制动器42的制动转矩的TCS制动控制和调整差动调整机构ICA的差动限制力的轴间差速控制这两个控制作为 TCS控制来进行。另外，TCS控制器7兼作缓速控制用的控制器，根据来自缓速器速度设定用的缓速器操纵杆7C的操作信号进行缓速控制。〔2〕制动液压回路5的结构在图2中表示有自卸车辆1的制动液压回路5。在此，前制动器41和中央制动器 42包括多片制动器411，421和间隙调整器412，422。间隙调整器412，422是自动地调整前制动器41和中央制动器42的因旋转部分的磨损而产生的间隙的装置，间隙调整器412，422 与制动液压回路5和TCS控制用液压回路6液压连接。前制动器41和中央制动器42均通过液压来控制，如果从制动液压回路5输出压力油，则压力油经由TCS控制用液压回路6供给到前制动器41和中央制动器42的各部位， 各部位通过液压来动作。该制动液压回路5包括液压供给系统51、脚踏式制动阀52、驻车制动阀53。液压供给系统51具有作为液压源的多个液压储能器511，512，513、液压泵514及油箱515，这些液压储能器511，512，513的压力油经由TCS控制用液压回路6输送到前制动器41和中央制动器42用于分别控制车轮4。液压储能器511，512，513通过由作为驱动源的发动机IA驱动的液压泵514来提高油箱515内的液压油压力，并承接该液压泵514的压力油而蓄压到规定的压力。如果达到规定的压力，通过设置于液压泵514和液压储能器513之间的卸荷装置516对液压泵514 的压力油进行卸荷。脚踏式制动阀52由前轮用制动阀521和中央轮用制动阀522构成，如果制动踏板523被操作，前轮用制动阀521将液压储能器511的压力油输送到前制动器41进行制动，中央轮用制动阀522将液压储能器512的压力油输送到中央制动器42进行制动。具体而言，操作制动踏板523以使前轮用制动阀521的阀芯位置变更，液压储能器 511的压力油从前轮用制动阀521输出。该压力油经由TCS控制用液压回路6的前轮用液压回路61供给到前制动器41，由前制动器41进行制动。在此，自前轮用制动阀521输出的压力油经由换向阀614，615以大致相同的压力作用在左右的前制动器41上。因此，在左右以相同的制动力进行制动。此时，中央轮用制动阀522的阀芯位置也同时被变更，液压储能器512的压力油从中央轮用制动阀522输出。该压力油经由中央轮用液压回路62供给到中央制动器42，由中央制动器42进行制动。与前轮的情况相同，从中央轮用制动阀522输出的压力油经由换向阀624，625以大致相同的压力作用在左右的中央制动器42上，因此，在左右以相同的制动力进行制动。驻车制动阀53是操作驻车制动器M的阀，包括螺线管531和弹簧部532。如果将图示省略的驾驶室内的驻车用开关切换到驻车位置，则该驻车制动阀53的位置通过螺线管531切换，将驻车制动器M的液压缸室Ml的压力油返回到液压供给系统51的油箱 515，使驱车制动压力变为零。由此，在驻车时通过驻车制动器M的弹簧力保持制动状态。在行驶时，通过将未图示的驻车用开关切换到行驶位置，该驻车制动器53的位置被切换。由此，将液压储能器513的压力油供给到驻车制动器M的液压缸室M1，使驻车制动压力变高。因此，在行驶时，驻车制动器M的制动被解除，车辆处于可行驶的状态。虽然简单地记载在图2中，但是，驻车制动器M与前制动器41或者中央制动器42并联设置，或者设置在附设于传递驱动力的驱动轴的制动器上。〔3〕TCS控制用液压回路6的结构如图2所示，在从制动液压回路5到前制动器41和中央制动器42的液压回路的中途设置有TCS控制用液压回路6，该TCS控制用液压回路6包括前轮用液压回路61和中央轮用液压回路62。前轮用液压回路61构成为进行前制动器41的TCS制动控制的液压回路，包括前轮用TCS切换阀611、两个比例电磁控制阀612，613、两个换向阀614，615及压力传感器 616,617。前轮用TCS切换阀611能够通过向构成该切换阀611的螺线管611A输出来自TCS 控制器7的电信号，切换前制动器41侧的TCS制动控制的实施与否。比例电磁控制阀612，613是在与前轮用TCS切换阀611的输出侧连接的配管路线中途分支的配管线路上分别设置基端，以在TCS制动控制时控制前制动器41的制动压力的控制阀。另外，比例电磁控制阀612是控制向前制动器41的左侧供给的压力油的阀，比例电磁控制阀613是控制向前制动器41的右侧供给的压力油的阀。各比例电磁控制阀612，613由螺线管612A，613A来调整开度，被减压并排出的液压油的一部分返回到前述的液压供给系统51的油箱515中。换向阀614，615分别设置在比例电磁控制阀612，613的输出侧，一侧的输入与比例电磁控制阀612，613的输出连接，而另一侧的输入由将换向阀614，615的输入彼此连接的配管来连接。在该配管中途连接有前轮用制动阀521的输出配管。
压力传感器616，617分别设置在换向阀614，615与比例电磁控制阀612，613之间的配管中途，用于检测前制动器41的制动压力，将检测到的信号作为电信号输出到TCS控制器 。中央轮用液压回路62构成为进行中央制动器42的TCS制动控制的液压回路，与前轮用液压回路61相同，包括中央轮用TCS切换阀621、两个比例电磁控制阀622，623、两个换向阀624，625及压力传感器626，627。另外，也可以将压力传感器616，617分别设置在换向阀614，615与前制动器41之间的配管中途，将压力传感器626，627分别设置在换向阀 624，625与中央制动器42之间的配管中途。在中央轮用TCS切换阀621中设置有螺线管621A，中央轮用TCS切换阀621同样根据从TCS控制器7输出的电信号切换中央制动器42侧的TCS的动作可否。另外，在比例电磁控制阀622，623中也设置有螺线管622A，623A，各比例电磁控制阀622，623根据从TCS控制器7输出的电信号调整开度。这样的TCS控制用液压回路6通过变更构成前述的前轮用液压回路61、中央轮用液压回路62的各阀的位置而作为TCS发挥作用。在图2中前轮用TCS切换阀611的阀芯位于上侧位置，并且中央轮用TCS切换阀 621的阀芯位于上侧位置时，TCS功能被切断。与之相对，在图2中前轮用TCS切换阀611的阀芯位于下侧位置，并且中央轮用 TCS切换阀621的阀芯位于下侧位置时，TCS功能有效地发挥。此时，在前轮用液压回路61中，从前轮用TCS切换阀611输出的压力油供给到比例电磁控制阀612，613，根据来自TCS控制器7的电信号调整比例电磁控制阀612，613的开度，从比例电磁控制阀612，613输出的压力油经由换向阀614，615供给到前制动器41。另外，在中央轮用液压回路62中，从中央轮用TCS切换阀621输出的压力油供给到比例电磁控制阀622，623，从比例电磁控制阀622，623输出的压力油经由换向阀624，625 供给到中央制动器42。此时，在TCS控制器7中，监视由转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR检测的车轮4 的转速，根据各车轮4的滑移率的状态，向螺线管612A，613A，622A，623A输出电信号，对此， 将在后面详述。由此，调整各比例电磁控制阀612，613，622，623的开度，调整前制动器41 和中央制动器42的制动力。这样，TCS控制器7执行能够将各车轮4的驱动力调整到最佳值，并且确保旋转行驶时的道路跟踪性的控制。另外，在制动踏板523被操作的情况下，在前侧，从前轮用制动阀521输出的压力油经由换向阀614，615供给到前制动器41，使前制动器41作为根据制动踏板523的踩踏量增大制动力的通常的制动器来动作。而且，在后侧，从中央轮用制动阀522输出的压力油经由换向阀6M，625供给到中央制动器42，同样使中央制动器42作为通常的制动器发挥作用。另外，比例电磁控制阀612，613，622，623也作为缓速控制用的控制阀来使用，根据来自TCS控制器7的缓速指令信号，调整各比例电磁控制阀612，613，622，623的开度。〔4〕TCS控制器7的结构在图3和图4中表示有进行前述的TCS控制的TCS控制器7的结构。TCS控制器7包括作为储存装置的储存器71及运算处理装置72。
在储存器71中，除了在运算处理装置72中运行的程序以外，还储存有TCS滑模控制用的映射表等，根据来自运算处理装置72的要求被读出。在运算处理装置72的输入侧，电连接有转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR、铰接角传感器7A、TCS系统开关7B、缓速器操纵杆7C及压力传感器616，617，626，627。其中，转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR经由LPW(Low Pass Filler,低通滤波器)73与运算处理装置72连接，从转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR输出的转速信号在除去干扰等高频成分的状态下作为各车轮4的转速cofl，cofr，cocl，ω cr输入到运算处理装置72。另一方面，在运算处理装置72的输出侧，电连接有TCS切换阀611，621的螺线管 611A，621A及TCS控制用液压回路6的比例电磁控制阀612，613，622，623的螺线管612A， 613A，622A，623A。另外，运算处理装置72与发动机控制器2和变速装置控制器3电连接，彼此之间能够进行信息交换。由此，运算处理装置72能够从发动机控制器2和变速装置控制器3取得来自发动机控制器2的发动机的输出转矩值、来自变速装置控制器3的挡位信息、锁止信息等TCS控制所需的各种信息。这样的运算处理装置72包括车速取得装置(车速推定装置)80、控制许可判断装置81、控制开始判断装置82、控制结束判断装置83、制动机构控制装置84、差动调整机构控制装置85及缓速控制装置86。车速取得装置80是取得建筑机械的车速的部分。在本实施方式中，车速取得装置 80根据来自转速传感器43 1^，43 1 ，43(^，430 的各车轮4的转速0^1，cofr，ω01, ω cr 推定任意时刻的车速V。控制许可判断装置81判断TCS控制是否处于被许可的状态。具体而言，控制许可判断装置81根据TCS系统开关7B的接通和断开状况、制动踏板523的操作状况、变速装置 IB的挡位信息、缓速控制的控制状况及未图示的油门踏板的操作状况，判断TCS控制是否处于被许可的状态。控制开始判断装置82是判断TCS控制的开始条件是否被满足的部分，根据通过以下公式(1) ( 算出的左右轮的转速比《ee、左右轮的转速差COlr及前后轮的转速差 ω fc，判断是否将TCS制动控制及轴间差速控制开始。具体而言，控制开始判断装置82包括左右轮转速比算出部821、左右轮转速差算出部822、前后轮转速差算出部823、控制阈值设定部拟4及控制开始判断部825。其中，左右轮转速比算出部821通过以下公式(1)算出前轮和中央轮的左右轮转速比ω ee，左右轮转速差算出部822通过以下公式( 算出前轮和中央轮的左右轮转速差 ω Ir。另外，前后轮转速差算出部823通过以下公式( 算出前后轮的转速差《fc。[公式1]ω ee = (ω 1-ω r) / (ω 1+ω r) ......(1)[公式2]ω1Γ = I (ω -ωι·) |......(2)[公式3]Qfc = (ω f 1+ ω fr) /2- (ω cl+ ω cr) /2......(3)控制阈值设定部拟4根据铰接角和铰接角的变化量修正预先储存在储存器71的规定阈值，设定控制开始阈值。具体而言，控制阈值设定部拟4根据铰接角和铰接角的变化量修正储存在储存器71的左右轮转速比用的规定阈值和左右轮转速差用的规定阈值，设定左右轮转速比用的控制开始阈值和左右轮转速差用的控制开始阈值。另外，控制阈值设定部拟4根据车速设定前后轮转速差用的控制开始阈值。控制开始判断部825判断算出的左右轮的转速比ω ee、左右轮的转速差ω Ir、前后轮的转速差《fc中的至少任一个是否在由控制阈值设定部拟4设定的阈值以上。然后， 控制开始判断部825根据判断结果判断是否开始TCS制动控制和轴间差速控制。控制结束判断装置83是判断是否将TCS控制结束的部分。在本实施方式中，控制结束判断装置83参照后述的各车轮4的控制偏差S，进行前轮的TCS制动控制、中央轮的 TCS制动控制及轴间差速控制的结束判断。制动机构控制装置84是生成并输出TCS控制指令的部分，包括实际滑移率算出部 841、目标滑移率设定部842、控制偏差算出部(控制偏差算出装置)843、牵引力推定部(牵引力推定装置)844及制动机构控制部845。实际滑移率算出部841根据由车速取得装置80得到的车速V、车轮4的半径及各车轮4的转速ωΠ， fr, ωο , cocr，通过以下公式⑷算出各车轮4的实际的滑移率λ。[公式4]λ = (r · ω-V)/(r ‘ ω)......(4)目标滑移率设定部842通过以下公式( 算出每个车轮4的目标滑移率η。在此， ns是基准目标滑移率，在本实施方式中采用预先储存于储存器71的规定值。另外，Jla是在设定旋转行驶时的外轮的目标滑移率时相加在基准目标滑移率ns的修正目标滑移率， 根据铰接角进行设定。由此，随着铰接角增大，修正目标滑移率na也被设定为大值。[公式5]η = η s+ η a......(5)控制偏差算出部843算出生成控制指令时的控制偏差S，即有关控制量的目标值与实际值的偏差。在本实施方式中，以滑模控制进行TCS控制，采用滑移率λ和目标滑移率η，通过以下公式(6)算出控制偏差S。[公式6]S= λ - η......(6)牵引力推定部844根据从发动机控制器2发送的发动机的输出转矩、从变速装置控制器3发送的挡位信息及预先储存在储存器71的自卸车辆1的诸多数据，推定从车轮4 传递到路面的力即牵引力。另外，牵引力推定部844根据来自控制偏差算出部843的控制偏差S修正牵引力，以便即使在牵引力的推定误差大的情况下也使TCS控制稳定。具体而言，牵引力推定部844包括控制状态判断部844Α、牵引力初始值设定部 844Β及牵引力修正部844C。其中，控制状态判断部844Α根据控制开始判断装置82的判断结果判断TCS控制的控制状态。牵弓I力初始值设定部844Β根据控制状态判断部844Α的判断结果设定牵弓I力的初始值。在设定初始值时，在TCS制动控制和轴间差速控制均未进行的情况下，牵引力初始值设定部844Β取得通过以下公式(7)求得的车轮4的输入驱动力Finl。另外，当仅在前轮4或者中央轮4进行TCS制动控制时，牵引力初始值设定部844B对于未进行TCS制动控制的一方继续取得通过以下公式(8)求得的输入驱动力Fin2。然后，牵引力初始值设定部844B 使用输入驱动力Finl或者输入驱动力Fin2对牵引力进行初始化。[公式7]Finl = (Ts/2—J · (dco/dt))/r......(7)[公式8]Fin2 = (Finl · r-J · (dco/dt))/r......(8)在此，J为车轮4的惯性，Ts为来自前轮4的差动机构ID或者中央轮4的差动机构IE的输出转矩，输出转矩Ts根据预先储存在储存器71中的差动机构IC IF的减速比等自卸车辆1的诸多数据、从发动机控制器2发送的发动机的输出转矩及从变速装置控制器3发送的挡位信息算出。牵引力修正部844C根据TCS控制的控制偏差S修正牵引力。在本实施方式中，由于以滑模控制进行TCS控制，因此，本实施方式的牵引力修正部844C根据由控制偏差算出部843算出的控制偏差S，当在牵引力初始值设定部844B牵引力被初始化时以该初始值为基础修正牵引力，否则，以之前的运算周期的牵引力为基础修正牵引力。制动机构控制部845生成并输出用于TCS制动控制的控制指令。在本实施方式中， 通过在自卸车辆1的车辆模型上适用滑模控制的控制律，制动机构控制装置84将控制指令生成并输出到TCS控制用液压回路6。具体而言，制动机构控制部845包括目标制动转矩算出部845A、目标制动转矩判断部845B、基准车轮判断部845C、目标制动转矩降低部845D及控制指令生成部845E。目标制动转矩算出部845A根据自卸车辆1的车辆模型算出TCS制动控制中的各车轮4的目标制动转矩。自卸车辆1的车辆模型使用车轮的惯性J、车轮的转速ω、从差动机构1C，IE输出并输入到车轮的转矩Tin、牵引力F、制动转矩Tb由以下公式(9)来表示。[公式9]J · (dco/dt) = Tin/2-r · F-Tb......(9)在此，使用公式(4)对公式(6)进行变形而得到S’，并对S’进行微分得到以下公式(10)。[公式10]dS，/dt = (ι- η) · r · ( ω/dt)-dV/dt......(10)另外，通过滑模控制的控制律得到以下公式(11)。这里，K为滑模控制的控制增益，例如被设定为具有图5所示的特性。[公式11]dS' /dt = -K · S......(11)进而，当α = (I-Ii) T/J时，从公式(9) 公式(11)得到以下公式(12)。[公式12]Tb = Tin/2-r · F- (dV/dt) / α + (K/ α ) .S......(12)在此，当考虑二轮模型时，以下关系式(1 成立。[公式13]Tin = r · (Fr+Fl) + (Tbl+Tbr) +J · (d ω 1/dt) + (d ω r/dt)......(13)
根据公式(12)和公式(13)，得到以下公式(14)和公式(15)。[公式14]Tbl = Tin/2-r · Fl-(dV/dt) / α + (K/ α ) .S......(14)[公式15]Tbr = Tin/2-r · Fr- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S......(15)因此，最终通过以下公式(16)和公式(17)得到制动转矩。目标制动转矩算出部 845A通过公式(16)和公式(17)算出各车轮4的目标制动转矩。[公式16]Tbl = J · (d ω 1/dt+d ω r/dt) /2+r · (Fr-Fl) /2+ (Tbl+Tbr) /2- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S......(16)[公式17]Tbr = J · (d ω 1/dt+d ω r/dt) /2+r · (Fl-Fr) /2+ (Tbl+Tbr) /2
- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S......(17)在此，制动转矩Tb与制动压力P成正比，制动转矩Tb与制动压力P之间成立以下公式(18)的关系(k:制动转矩换算系数)。[公式18]Tb = k · P......(18)S卩，制动压力P是相对制动转矩惟一地确定的值，制动转矩Tb和制动压力P作为调整制动量的参数具有等价关系。另外，本实施方式的目标制动转矩算出部845A通过公式 (18)将各车轮4的目标制动转矩分别换算成目标制动压力。目标制动扭矩判断部845B判断各车轮4的目标制动转矩是否在预先储存在储存器71的阈值以上。S卩，目标制动转矩判断部845B判断两前轮4和两中央轮4的目标制动转矩是否分别在前轮用阈值以上和后轮用阈值以上。在此，如前所述，由于制动转矩Tb和制动压力P具有等价关系，因此，本实施方式的目标制动转矩判断部845B利用目标制动压力进行判断。与之相伴，对应于目标制动压力的前轮用及后轮用的压力阈值以及前轮用及后轮用的制动转矩换算系数预先储存在储存器71中。即，对应于目标制动转矩的阈值预先分为压力阈值和制动转矩换算系数被储存， 在压力阈值上相乘制动转矩换算系数得到的值成为对应于目标制动转矩的阈值。基准车轮判断部845C根据各车轮4的目标制动转矩判断TCS制动控制的基准车轮。如前所述，由于目标制动压力与目标制动转矩相对应，因此，本实施方式的基准车轮判定部845C使用目标制动压力判断基准车轮。如果各车轮4的目标制动转矩在阈值以上，则目标制动转矩降低部845D根据基准车轮的目标制动转矩与其阈值之差，降低各车轮4的目标制动转矩。在本实施方式的情况下，目标制动转矩降低部845D与目标制动转矩判断部845B、基准车轮判断部845C的情况相同，当面临该处理时采用目标制动压力。控制指令生成部845E针对比例电磁控制阀612，613，622，623分别生成车轮4的制动状态成为与目标制动转矩对应的制动压力P的控制指令，并对构成各比例电磁控制阀 612，613，622，623的螺线管612A，613A，622A，623A输出控制信号。由此，比例电磁控制阀 612，613，622，623的开度被调整，各车轮4的制动力被控制。
差动调整机构控制装置85生成用于控制差动机构IC的差动限制力的控制指令， 并将生成的控制指令输出到差动调整机构1CA。即，在由控制开始判断装置82判断进行轴间差速控制的情况下，差动调整机构控制装置85生成限制差动机构IC的差动的控制指令， 并输出到差动调整机构ICA0缓速控制装置86根据来自缓速器操纵杆7C的操作信号进行缓速控制。即，缓速控制装置86根据来自缓速器操纵杆7C的操作信号生成并输出发送到前述的螺线管612A， 613A，622A，623A的控制信号。〔5〕TCS控制器7的作用及效果〔 5-1〕TCS控制器7作用的概要接着，根据图6所示的流程图，概述具有前述的结构的TCS控制器7的作用。(1) TCS控制器7取得从转速传感器43FL，43FR，43CL，43CR输出的各车轮4的转速 cofl， fr, ωο , ω cr、从铰接角传感器7Α输出的铰接角、来自发动机控制器2的发动机转矩信息、来自变速装置控制器3的挡位信息及锁止工作信号等各种输入信号(处理Si)(2)车速取得装置80根据各车轮4的转速ω fl，ω fr，ω cl，ω cr推定任意时刻的车速V (处理S2)。(3)在制动机构控制装置84中，实际滑移率算出部841根据由车速取得装置80取得的车速V、车轮4的半径r及各车轮4的转速ωΠ，ω Γ, ω01, ω cr，算出每个车轮4的实际的滑移率λ。另外，目标滑移率设定部842根据储存在储存器71的基准目标滑移率 η s、根据铰接角设定的修正目标滑移率na，算出每个车轮4的目标滑移率处理S3)。(4)控制偏差算出部843从滑移率λ和目标滑移率η算出各车轮4的控制偏差 S (处理S4)。( 牵引力推定部844根据从发动机控制器2发送的发动机输出转矩、从变速装置控制器3发送的挡位信息及自卸车辆1的诸多数据，推定前轮4和中央轮4的牵引力(处理S5)。牵引力F的推定只要在后述的处理SlO之前进行，就不一定在该阶段进行。(6)控制许可判断装置81在判断TCS控制是否处于被许可状态之时，首先确认 TCS系统开关7B的接通和断开状况(处理S6)。当TCS系统开关7B处于TCS控制取消状态时，控制许可判断装置81不许可TCS控制。此时，由于TCS控制未进行，因此，从发动机 IA经由变速装置IB和差动机构IC IF传递到的驱动力就原封不动地传递到车轮4。(7)另一方面，当TCS系统开关7B未处于TCS控制取消状态时，控制许可判断装置 81根据缓速控制的指令值、制动踏板的断续状况、变速装置IB的挡位位置及油门踏板的被踩与否状况，判断TCS控制是否处于被许可的状态(处理S7)。具体而言，控制许可判断装置81根据以下表1判断TCS控制是否处于被许可的状态。如果在处理S7中判断为处于不许可TCS的状况，则不实施TCS控制，如果判断为处于许可的状态，则进入下一步处理中。[表1]
权利要求
1.一种牵引力控制装置，其控制建筑机械的制动机构和差动调整机构，所述制动机构设置在各车轮上，所述差动调整机构调整前后车轮之间的差动，该牵引力控制装置的特征在于，包括转速检测装置，其检测所述各车轮的转速；控制开始判断装置，其根据检测到的所述各车轮的转速判断是否进行所述差动调整机构的控制；差动调整机构控制装置，其根据所述控制开始判断装置的判断结果进行所述差动调整机构的控制；所述控制开始判断装置包括 左右轮转速差算出部，其算出左右轮的转速差； 左右轮转速比算出部，其通过下式(1)算出左右轮的转速比； 控制开始判断部，当左右轮的转速差大于等于预先储存的规定的左右轮转速差用阈值，或者左右轮的转速比大于等于预先储存的规定的左右轮转速比用阈值时，该控制开始判断部判断为开始所述差动调整机构的控制， [式1]ω ee = | (ω 1-ω r) / (ω 1+ω r) |......(1)式中，ωβθ为转速比，ω 1为左车轮转速，ωι·*右车轮转速。
2.如权利要求1所述的牵引力控制装置，其特征在于， 所述建筑机械是具有前后独立的车架的铰接式建筑机械，所述控制开始判断装置具有控制阈值设定部，该控制阈值设定部根据前后车架的弯曲角补正所述左右轮转速差用阈值和所述左右轮转速比用阈值。
3.如权利要求1所述的牵引力控制装置，其特征在于，具有进行设置于所述各车轮的制动机构的控制的制动机构控制装置， 当所述控制开始判断装置判断为开始所述差动调整机构的控制时，所述制动机构控制装置开始所述制动机构的控制。
4.如权利要求2所述的牵引力控制装置，其特征在于，具有进行设置于所述各车轮的制动机构的控制的制动机构控制装置， 当所述控制开始判断装置判断为开始所述差动调整机构的控制时，所述制动机构控制装置开始所述制动机构的控制。
全文摘要
一种牵引力控制装置，包括转速检测装置，其检测所述各车轮的转速；控制开始判断装置，其根据检测到的所述各车轮的转速判断是否进行所述差动调整机构的控制；差动调整机构控制装置，其根据所述控制开始判断装置的判断结果进行所述差动调整机构的控制；所述控制开始判断装置包括左右轮转速差算出部，其算出左右轮的转速差；左右轮转速比算出部，其通过下式(1)算出左右轮的转速比；控制开始判断部，其判断为在左右轮的转速差大于等于预先储存的左右轮转速差用的规定阈值，或者左右轮的转速比大于等于预先储存的左右轮转速比用规定阈值的情况下，开始所述差动调整机构的控制，ωee＝|(ωl-ωr)/(ωl+ωr)|(1)式中，ωee为转速比，ωl为左车轮转速，ωr为右车轮转速。
文档编号B60K17/35GK102320300SQ201110189459
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月25日 优先权日2008年12月26日
发明者植松弘治, 楠本悠也, 畠一寻 申请人:株式会社小松制作所