轮式装载机及轮式装载机的控制方法
【专利摘要】在轮式装载机中，通过简单的控制，抑制发动机旋转引起的振动，从而抑制给操作人员带来不快的振动。该轮式装载机包括检测前进后退切换用杆（33）位于空挡位置的位置传感器（34）、检测动臂（6）被操作的动臂操作检测传感器（32）及控制部（19）。当前进后退切换用杆（33）位于空挡位置并且动臂操作杆（31）被操作时，控制部（19）将发动机的最高转速限制在规定的转速。
【专利说明】轮式装载机及轮式装载机的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轮式装载机及轮式装载机的控制方法。
【背景技术】
[0002]在轮式装载机中，通常在将燃料控制杆设定到最高旋转位置的状态下操作操作杆等进行挖掘等作业。在这样的作业状态下，因为行驶时产生振动或者伴随挖掘等作业不可避免地产生振动，所以发动机旋转引起的振动相对较小。因而发动机旋转引起的振动不会给操作人员带来不快感。
[0003]另一方面，例如在挖掘砂土等之后操作动臂向自卸卡车等装载砂土等时，在停止行驶的状态下并且在将发动机转速设定到最高转速的情况下进行作业的情况较多。因此，发动机旋转引起的振动变大，该状况下的发动机旋转引起的振动在没有来自外部的因素的情况下就给操作人员带来不快感。
[0004]在此，为了抑制建筑机械的振动，提出了如专利文件I所述的发动机控制装置。在该装置中，未操作作业时，首先将发动机转速设定在比最大共振点的转速高的第一低速转速。经过规定时间后，将发动机转速设定在比第一低速转速更低的反共振点转速附近的第二低速转速。这样，通过控制低速空转转速来避开发动机的共振，从而实现低燃油费和低噪
曰?
[0005]另外，在专利文件2中公开的控制装置中，当判断为发动机转速进入了预先设定的特定转速域内时，发动机转速自动变更成比特定转速域高的转速或者低的转速。由此，能够防止发动机在噪音和振动大的特定转速值域中运转，从而提高车辆的舒适性和耐久性。
[0006]现有技术文献`
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:(日本)特开2000-303872号公报
[0009]专利文件2:(日本)特开09-32596号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的技术课题
[0011]在专利文件I的装置中，将发动机转速控制在比最大共振点的转速低的转速，从而抑制振动。但是，在轮式装载机中，在车体前部安装有动臂、铲斗等重物，在这些重物的工作状态下，最大共振点的转速发生变化。另外，根据作用在前后车轮上的载荷情况，最大共振点的转速也会发生变化。因此，控制发动机转速使其总是低于最大共振点的转速是困难的。
[0012]另外，在专利文件2的装置中，使发动机的转速自动地变更到特定转速域外的转速，但是由于与上述理由相同的理由，根据车辆及工作装置的状况，特定转速域发生变化。因此，在专利文件2的装置中，控制发动机转速使其总能避开特定转速域也是困难的。
[0013]需要说明的是，通过限制发动机的最高转速来抑制发动机旋转引起的振动是可能的，但是单纯地限制发动机的最高转速时，会存在使泵的排出量减少、工作装置的动作迟缓、润滑油不足等问题。
[0014]本发明的课题在于，通过简单的发动机控制，在不损失操作性的情况下抑制发动机旋转引起的振动，从而抑制给操作人员带来不快感的振动。
[0015]解决技术课题的技术手段
[0016]本发明第一方面的轮式装载机具有车架、搭载在车架上的发动机、工作装置、驾驶室、第一传感器、第二传感器及发动机控制部。工作装置被配置在车架的前方，具有动臂和设置于动臂前端的铲斗。驾驶室的内部配置有操作人员座位、操作动臂的动臂操作部件及前进后退切换用的操作部件。第一传感器检测前进后退切换用操作部件位于空挡位置。第二传感器检测动臂被操作。发动机控制部在前进后退切换用的操作部件位于空挡位置并且动臂操作部件被操作时，将发动机的最高转速控制在规定转速。
[0017]在此，如前所述，在行驶时或者在进行挖掘等作业时，发动机旋转引起的振动以外的振动比较大，所以发动机旋转引起的振动不会给操作人员带来不快感。但是，例如在操作动臂向自卸卡车等装载砂土等时，即使没有来自外部的振动原因，发动机旋转引起的振动也会给操作人员带来不快感。
[0018]于是，在本装置中，检测操作人员不快地感觉到发动机旋转引起的转动的状况，并在该状况下控制发动机的转速。具体而言，由第一传感器检测前进后退切换用操作部件位于空挡位置，由第二传感器检测动臂被操作。即，检测在车辆处于停止的状态下或者在利用惯性低速行驶的状态下工作装置被操作的状况，在该状况下将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0019]在此，当处于操作人员不快地感觉到发动机旋转引起的振动的状况时，限制发动机的最高转速。因此，与单纯地抑制发动机转速的情况相比，能够抑制作业效率下降并抑制带给操作人员的不快感。
[0020]本发明第二方面的轮式装载机在第一方面的轮式装载机的基础上，还包括检测动臂的操作角度的第三传感器。当前进后退切换用操作部件位于空挡位置并且动臂操作部件被操作时，发动机控制部进一步根据动臂的操作角度将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0021]需要说明的是，如图4所示，在侧视图中，所谓“动臂操作角度”是将水平方向设定为O度时动臂销Pl与铲斗销P2的连线与水平方向之间所成的角0。水平方向下方的角度设为负值，水平方向上方的角度设为正值。因此，动臂的操作角度被定义为朝着上方增大。
[0022]在此，通过检测动臂的操作角度来控制发动机的转速，从而更加有效地抑制不快的振动。
[0023]本发明第三方面的轮式装载机在第二方面的轮式装载机的基础上，当前进后退切换用操作部件处于空挡位置且动臂被操作而动臂的操作角度为表示铲斗的底板从地面离开的角度时，发动机控制部将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0024]在此，在铲斗的底板与地面接触的状态下，车体安定并且车体的振动被抑制。但是，当铲斗从地面离开时，由于工作装置向前方突出，因此容易产生振动。特别是，由于轮式装载机为行驶轮式车辆，因此以前轮为中心容易向前后振动。
[0025]于是，在第三方面的轮式装载机中，检测动臂的操作角度并且检测铲斗从地面离开时控制发动机的转速。由此，能够有效地抑制带给操作人员的不快感。
[0026]本发明第四方面的轮式装载机在第一至第三方面中任一方面的轮式装载机的基础上，还包括检测车速的车速检测机构。当车速在规定值以下时，发动机控制部将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0027]根据作业形态，有时在行驶途中将前进后退切换用操作部件切换到空挡位置，利用惯性一边行驶一边进行作业。在该情况下，如果限制发动机的最高转速，则导致作业效率降低。
[0028]于是，在第四方面的轮式装载机中，只在前进后退切换用操作部件位于空挡位置并且车速在规定值以下时，限制发动机的最高转速，因此能够抑制作业效率降低。
[0029]本发明第五方面的轮式装载机在第一至第四方面中任一方面的轮式装载机的基础上，还包括模式切换控制部。模式切换控制部在以第一马力使用发动机的动力模式和以比第一马力低的第二马力使用发动机的经济模式之间切换发动机的输出模式。当发动机的输出模式被切换到动力模式时，发动机控制部将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0030]在轮式装载机中，作为发动机的输出模式，具有重视操作性的动力模式和重视燃油费的经济模式。在动力模式下，发动机的最高转速被设定为比较高的转速，因此发动机旋转引起的振动较大。但是，在经济模式下，发动机的最高转速被限制，因此发动机旋转引起的振动较小。因此，在经济模式下，由于发动机旋转引起的振动比较小而无需进一步限制发动机的最高转速。另外，如果在经济模式下进一步限制发动机的最高转速，则有时操作性会急剧降低。
[0031]于是,在第五方面的轮式装载机中，只在发动机的输出模式为动力模式时限制发动机的最高转速。因此，能够抑制带给操作人员的不快感并且能够抑制操作性急剧降低。
[0032]本发明第六方面的轮式装载机在第一至第五方面中任一方面的轮式装载机，还包括操作铲斗的铲斗操作部件和检测铲斗操作部件被操作的第四传感器。当铲斗操作部件没有被操作时，发动机控制部将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0033]在轮式装载机中，为了除掉附着在铲斗上的砂土等，有时进行使铲斗在上下方向上以短周期多次旋转的作业。在进行这样的作业时，为了驱动铲斗，需要比较大的发动机输出功率。
[0034]因此，在本发明第五方面的轮式装载机中，检测铲斗被操作人员操作，该情况下不限制发动机的最高转速。即，检测铲斗没有被操作而抑制发动机的最高转速。因此，不会使除去附着在铲斗上的砂土等的作业效率下降。
[0035]本发明的轮式装载机的发动机控制方法为控制包括车架、安装于车架上的发动机、工作装置、驾驶室及发动机控制部的轮式装载机的发动机的控制方法。工作装置被配置在车架的前方，具有动臂及安装于动臂前端的铲斗。驾驶室的内部配置有操作人员座位、操作动臂的动臂操作部件及前进后退切换用操作部件。发动机控制部通过以下的方法控制发动机转速。
[0036]接收表示前进后退切换用操作部件处于空挡位置的信号和表示动臂操作部件被操作的信号，将发动机的最高转速限制在规定转速。
[0037]在本发明其他方面的轮式装载机的发动机控制方法中，表示动臂操作部件被操作的信号为表示动臂的操作角度的信号。[0038]发明效果
[0039]在如上所述的本发明中，通过简单的控制，能够在不损失操作性的情况下抑制发动机旋转引起的振动，从而抑制给操作人员带来不快感的振动。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为本发明一实施方式的轮式装载机的侧视图。
[0041]图2为表示轮式装载机的构成的简略框图。
[0042]图3为用于控制发动机的流程图。
[0043]图4为用于说明动臂的操作角度的视图。
【具体实施方式】
[0044][构成]
[0045]图1为作为作业车辆的轮式装载机I的外观图，图2为轮式装载机I的构成的简略框图。轮式装载机I包括车架2、工作装置3、前轮4a、后轮4b和驾驶室5。该轮式装载机I通过前轮4a和后轮4b的旋转驱动可自行驶，可以利用工作装置3进行所需要的作业。
[0046]车架2具有前车体部2a和后车体部2b。前车体部2a与后车体部2b之间被连接成在左右方向上可摆动。前车体部2a上设有工作装置3和前轮4a。后车体部2b上设有驾驶室5和后轮4b。工作装置3配置于前车体部2a的前方，具有动臂6、铲斗7、摇臂8等。动臂6通过一对提升液压缸10上下摆动。铲斗7安装于动臂6的前端，经由摇臂8通过铲斗液压缸11上下摆动。
[0047]另外,如图2所示,该轮式装载机I具有发动机15,动力取出部16、动力传递机构
17、液压缸驱动部18及控制部19。
[0048]发动机15搭载于后车体部4b，通过调整向气缸内喷射的燃料量来控制输出功率。燃料量的调整是通过由控制部19控制电子调速器21来进行的，该电子调速器21附设在发动机15的燃料喷射泵20上。
[0049]动力取出部16是将发动机15的输出功率分配给动力传递机构17和液压缸驱动部18的装置。
[0050]动力传递机构17为将发动机15的驱动力传递给前轮4a和后轮4b的机构。该动力传递机构17具有变矩器22和变速器23。变速器23具有前进后退用离合器和对应于多个速度挡的多个速度挡离合器。例如，在变速器23中设有四个速度挡离合器，可以使速度挡在第一速度到第四速度的四个挡之间切换。
[0051]液压缸驱动部18具有液压泵25和控制阀26。发动机15的输出功率经由动力取出部16传递到液压泵25。由液压泵25排出的液压油经由控制阀26供给到提升液压缸10和铲斗液压缸11中。
[0052]控制部19由微型电子计算机构成，主要接收以下传感器发来的信号。
[0053](I)检测加速踏板28的开度的加速开度传感器29。
[0054](2)检测用于操作动臂6的动臂操作杆31被操作的动臂操作检测传感器32。
[0055](3)检测前进后退切换用杆33的位置的位置传感器34。
[0056](4)检测用于切换发动机输出模式的切换开关35的切换位置的输出模式检测传感器36。
[0057](5)作为车速传感器的变速器23的输出轴转速传感器38。
[0058](6)检测用于操作铲斗7的铲斗操作部件39被操作的铲斗操作检测传感器40。
[0059](7)用于检测动臂6的操作角度的动臂操作角度传感器41。
[0060]需要说明的是，如前述所述，如图4所示，在侧视图中，所谓“动臂的操作角度”是以水平方向为O度时动臂销Pl和铲斗销P2的连线与水平方向所成的角Θ。
[0061]控制部19根据上述各传感器发来的信号，执行发动机15的转速控制及最高转速的限制控制，并且执行工作装置驱动部18的驱动控制和变速器23的变速控制等。
[0062]需要说明的是，发动机的输出模式切换开关35是由操作人员将发动机15的输出模式在动力模式和经济模式之间进行切换控制的开关。动力模式是在行驶或者作业时需要较大的发动机输出功率时选择的模式。经济模式是为了降低燃料费而将发动机输出功率抑制为较低时选择的模式。这样的发动机15的输出模式的控制是通过控制向发动机15喷射的燃料喷射量的上限值来进行的。
[0063][发动机的最高转速的控制]
[0064]这里。“控制处理”是指在操作人员容易感觉到发动机旋转引起的振动的状况下，通过限制发动机的最高转速来抑制随着发动机转速的上升而增大的振动的处理。通过该控制处理，能够抑制操作人员的不快感并提高舒适性。
[0065]作为操作人员由于发动机的旋转所带来的振动而感到不快的具体例，可以举出这样一种状况:在铲斗7中装载有砂土等，停下来等待自卸卡车时，将发动机转速设定成最高转速并使动臂6上升。特别是，在轮式装载机中工作装置向前方突出，并且该轮式装载机是行驶轮式车辆，所以铲斗7的底板7a从地面离开时容易产生振动。
[0066]图3表示检测到上述状况并限制发动机最高转速的处理的流程图。
[0067]在图3的步骤SI中，判断作为发动机的输出模式是否选择了动力模式。如果没有选择动力模式即选择了经济模式，则将发动机的最高转速限制在例如2000rpm以下。在这样的经济模式中，由于发动机转速不会上升到2000rpm以上，所以发动机旋转引起的振动比较小。因此，此时从步骤SI进入到步骤S2，不进行发动机的控制处理。即，作为发动机的最高转速，使用设定成经济模式用的最高转速。
[0068]当作为发动机的输出模式选择了动力模式时，因为发动机的最高转速设定成例如2000rpm以上的转速，所以发动机旋转引起的振动变大。因此，此时从步骤SI进入到步骤S3。
[0069]在步骤S3中，判断前进后退切换用杆33是否被操作到空挡位置。当前进后退切换用杆33处于空挡位置以外时，由于处于行驶中就需要发动机的动力，因此不优选限制发动机的最高转速。于是，当前进后退切换用杆33处于空挡位置以外时，从步骤S3进入到步骤S2并结束该发动机控制处理。因此，作为发动机的最高转速，使用设定成动力模式用的最高转速。
[0070]当前进后退切换用杆33处于空挡位置时，因为处于停止或者基于惯性的低速行驶状态，从步骤S3进入到步骤S4。在步骤S4中，判断铲斗7是否未被操作。如前述所述，在要除去附着在铲斗7上的砂土等时，停止车辆进行使铲斗7以短周期上下旋转的操作。此时，需要发动机的动力，因此不优选限制发动机的最高转速。此时，从步骤S4进入到步骤S2，不进行发动机控制处理。该情况下，与上述同样地，作为发动机的最高转速，使用设定为动力模式的最高转速。
[0071]当铲斗7未被操作时，从步骤S4进入到步骤S5。在步骤S5中，判断动臂6是否被操作。当动臂6没有被操作时，因为发动机的转速没有被设定成最高转速，所以此时发动机旋转引起的振动比较小。因此，从步骤S5进入到步骤S2，不进行发动机控制处理。[0072]在步骤S6中，判断动臂6的操作角度Θ是否在容易产生振动的阈值θ α以上。在此，作为动臂操作角度的阈值θ α，例如设定在一 30°。该阈值θ α通过如下方式设定。
[0073]即，在动臂6下降而铲斗7的底板7a与地面接触时，动臂6的操作角度达到一40°~一 45°。于是，作为阈值θ α，设定从铲斗7与地面接触的状态上升5°~10°状态的角度，以此作为铲斗7的底板7a从地面确实离开的状态。因此，作为阈值θ α的一个例子设定一 30°。
[0074]当动臂6的操作角度在-30°以下时，视作铲斗7的底板7a没有从地面离开，此时发动机旋转引起的振动比较小。因此，从步骤S6进入到步骤S2，不执行发动机控制处理。
[0075]当把铲斗7内的砂土等装载在自卸卡车内时操作动臂6。此时，为了有效地进行作业，多数情况下操作人员将发动机转速设定在最高转速。接着，铲斗7的底板7a从地面离开。此时，发动机旋转引起的振动变大。于是，当操作动臂6使操作角度Θ达到θ α以上时，从步骤S6进入到步骤S7。
[0076]在步骤S7中，判断车速是否在例如4km/h以下。根据作业的形态，有时要在行驶中使前进后退切换用杆处于空挡位置，利用惯性一边行驶一边进行作业。此时，为了驱动工作装置需要发动机的动力，因此不优选限制发动机的最高转速。于是，当车速超过4km/h时，从步骤S7进入到步骤S2，不进行发动机控制处理。此时，如前述同样，作为发动机的最高转速，使用设定成动力模式的最高转速。
[0077]当车速例如在4km/h以下时，车辆处于停止，或者处于利用惯性使车辆移动的状态。此时，如果发动机的转速上升到预先设定的最高转速，则发动机旋转引起的振动变大，并且振动给操作人员带来不快感。于是，当车速在4km/h以下时，从步骤S7进入到步骤S8。在步骤S8中，将发动机的最高转速控制使其达到2000rpm。
[0078]如上所述，在该控制处理中满足以下的全部条件时，发动机的最高转速被限制。
[0079].作为发动机输出模式选择了动力模式。
[0080].前进后退切换用杆33位于空挡位置。
[0081]?伊斗7没有被操作。
[0082].动臂6被操作而铲斗7的底板7a从地面离开。
[0083].车速在4km/h以下。
[0084]通过以上的控制处理，能够抑制发动机旋转引起的振动，从而抑制带给操作人员的不快感。
[0085][特征]
[0086](I)检测给操作人员带来不快感的状况，在带来不快感的状况下限制发动机的最高转速，因而不需要复杂的控制。并且，根据该控制处理，不会受限于车辆的规格等，总是能够有效地抑制发动机旋转引起的带给操作人员的不快感。此外，由于将发动机转速控制为不损失操作性，因此可以防止作业效率下降。[0087](2)在利用惯性一边行驶一边作业时，不限制发动机的最高转速。因此，能够进一步避免作业效率下降。
[0088](3)只有在发动机输出模式为动力模式时才限制发动机的最高转速。因此能够防止进行不必要的控制。此外，能够防止经济模式下操作性急剧降低。
[0089](4)当进行除去附着在铲斗7上的砂土等作业时，检测铲斗的操作而不执行限制发动机的最高转速的处理。因此，不会使附着在铲斗7上的砂土等的除去作业效率降低。
[0090][其他实施方式]
[0091 ] 本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的范围内可以进行各种变形或修正。
[0092]在所述实施方式中，作为限制发动机的最高转速的条件之一，列举有动臂的操作角度是否在阈值θ α以上的条件(图3的步骤S6)，但是也可以排除该条件。即，当动臂被操作时，不管操作角度如何，都可以限制发动机的最高转速。
[0093]在所述实施方式中，作为用于检测车速的传感器，设有输出轴转速传感器，但是用于检测车速的机构不限于此。例如，可以通过检测变速器的输入轴转速和变速挡来求出车速。
[0094]另外，在实施方式中列举的数值只是示例用的数值，不限于这些数值。
[0095]工业实用性
[0096]在本发明的轮式装载机中，通过简单的发动机控制，能够在不损失操作性的情况下抑制发动机旋转引起的振动，从而抑制给操作人员带来不快的振动。
[0097]符号说明
[0098]I轮式装载机
[0099]2工作装置
[0100]6 动臂
[0101]7 铲斗
[0102]7a铲斗的底板
[0103]15发动机
[0104]19控制部
[0105]31动臂操作杆
[0106]32动臂操作检测传感器(第二传感器)
[0107]33前进后退切换用杆
[0108]34位置传感器(第一传感器)
[0109]35输出模式切换开关
[0110]36输出模式检测传感器
[0111]38输出轴转速传感器
[0112]39铲斗操作部件
[0113]40铲斗操作部件传感器(第四传感器)
[0114]41动臂操作角度检测传感器(第三传感器)
【权利要求】
1.一种轮式装载机，其特征在于，包括: 车架； 搭载于所述车架的发动机； 工作装置，其配置于所述车架的前方，具有动臂及设置在所述动臂的前端的铲斗； 驾驶室，其内部配置有操作人员座位、操作所述动臂的动臂操作部件及前进后退切换用操作部件； 第一传感器，其检测所述前进后退切换用操作部件位于空挡位置； 第二传感器，其检测所述动臂被操作； 发动机控制部，当所述前进后退切换用操作部件位于空挡位置并且所述动臂操作部件被操作时，其将所述发动机的最高转速限制在规定转速。
2.如权利要求1所述的轮式装载机，其特征在于，还包括检测所述动臂的操作角度的第三传感器， 当所述前进后退切换用操作部件位于空挡位置并且所述动臂操作部件被操作时，所述发动机控制部进一步根据所述动臂的操作角度将所述发动机的最高转速限制在规定转速。
3.如权利要求2所述的轮式装载机，其特征在于，当所述前进后退切换用操作部件位于空挡位置并且所述动臂被操作而所述动臂的操作角度达到表示所述铲斗的底板从地面离开的角度时，所述发动机控制部将所述发动机的最高转速限定在规定转速。`
4.如权利要求1至3中任一项所述的轮式装载机，其特征在于，还包括检测车速的车速检测机构， 当车速在规定值以下时，所述发动机控制部将所述发动机的最高转速限制在所述规定转速。
5.如权利要求1至4中任一项所述的轮式装载机，其特征在于，还包括模式切换控制部，其在以第一马力使用所述发动机的动力模式和以比所述第一马力低的第二马力使用所述发动机的经济模式之间切换所述发动机的输出模式； 当所述发动机的输出模式被切换为所述动力模式时，所述发动机控制部将所述发动机的最高转速限制在所述规定转速。
6.如权利要求1至5中任一项所述的轮式装载机，其特征在于，还包括操作所述铲斗的铲斗操作部件和检测所述铲斗部件被操作的第四传感器； 当所述铲斗操作部件未被操作时，所述发动机控制部将所述发动机的最高转速限制在所述规定转速。
7.一种轮式装载机的发动机控制方法，其特征在于，该轮式装载机包括: 车架； 搭载于所述车架的发动机； 工作装置，其配置于所述车架的前方，具有动臂及设置在所述动臂的前端的铲斗； 驾驶室，其内部配置有操作人员座位、操作所述动臂的动臂操作部件及前进后退切换用操作部件； 控制所述发动机的转速的发动机控制部； 接收所述前进后退切换用操作部件位于空挡位置的信号和所述动臂操作部件被操作的信号，并将所述发动机的最高转速限制在规定转速。
8.如权利要求7所述的轮式装载机的发动机控制方法，其特征在于，表示所述动臂操作部件被操作的信号为表示所述 动臂的操作角度的信号。
【文档编号】E02F9/00GK103608570SQ201280003634
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】宫坂久 申请人:株式会社小松制作所