专利名称：作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法
技术领域：
本发明涉及作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法，其能够实现轮式装载机或叉车等进行装卸搬运作业的作业车辆的省油化。
背景技术：
以往，作为经常使用轮式装载机的典型作业，以V形装载为例进行说明。V形装载指的是如下作业，即相对于砂土或砂石构成的土石堆和自卸卡车，反复进行以描绘V形轨迹的方式进行移动的装载。在该情况下，轮式装载机因反复进行前进/后退且反复进行挖掘/排土，不仅存在加速时的燃料消耗量增多的问题，而且因减速时的制动器负荷增大而导致存在制动器加热(过热)的问题，还会因制动器磨损而导致保养费用也很大。因此，在专利文献1中公开有如下结构，其具有能够向驱动轮传递转矩的电动机、在其与该电动机之间进行电能的接收传送的蓄电机构，控制装置对在车辆减速操作时接收自驱动轮传递的转矩而发电的电动机的发电动作进行控制，并将发出的电能蓄积于蓄电机构。即，在车辆减速操作时，进行利用了电动机的再生制动，将车辆所具有的动能转换为电能并进行蓄积，因此，可以减少为减速而使用制动器的频率，由此，不仅可以抑制制动器的过热，还可以减少因制动器磨损而花费的保养费用。另外，在车辆加速操作时，进行如下的辅助动作，即接收蓄积于蓄电机构的电能并向驱动轮传递转矩的辅助动作，因此，不仅可以提高车辆的加速性，还可以抑制发动机的输出，从而可以减少燃料消耗量。专利文献1 日本特开2002-315105号公报然而，在上述专利文献1的装置中，暂时将车辆所具有的动能转换为电能，并进行将该电能导出的转换，因此，会产生能量转换损失。具体而言，会产生如下损失将来自车辆的动能转换为电能时的损失、将该转换的电能蓄积于蓄电机构时的损失、自该蓄电机构导出电能时的损失、以及将该导出的电能转换为动能时的损失。即，能量的回收及再生效率差，其结果是，存在阻碍实现省油化效果的问题。另外，存在如下问题，即，将车辆的动能转换为电能并反之将电能转换为动能的电动机、蓄积电能的蓄电装置、以及用于控制上述两部件的控制装置的成本非常高。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法，其不仅可以提高能量的回收/再生效率并进一步促进省油化，而且结构简单。为了解决上述课题以实现上述目的，本发明的作业车辆的省油控制装置的特征在于，具有行驶检测部，其检测是否处于行驶过程中；油门操作检测部，其检测是否处于油门操作部件未被操作的状态；作业操作检测部，其检测是否存在进行装卸搬运作业的工作装置的抬起操作指
3不；控制部，当所述行驶检测部检测为处于行驶过程中、所述油门操作检测部检测为处于油门操作部件未被操作的状态、且所述作业操作检测部检测为存在所述工作装置的抬起操作指示时，所述控制部进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。而且，本发明的作业车辆的省油控制装置在上述发明的基础上，其特征在于，所述作业操作检测部检测所述工作装置的抬起操作指示量，所述控制部根据所述工作装置的抬起操作指示量，改变所述行驶变速器的减速比及/或所述工作装置所使用的液压泵的容量。而且，本发明的作业车辆的省油控制装置在上述发明的基础上，其特征在于，具有设定开关，该设定开关设定是否利用所述控制部进行增大行驶变速器的减速比的控制及/ 或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制，当进一步存在利用所述设定开关进行的设定时，所述控制部进行增大所述行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。另外，本发明的作业车辆的省油控制方法的特征在于，包括如下步骤检测步骤，其检测是否处于行驶过程中、是否处于油门操作部件未被操作的状态、 是否存在进行装卸搬运作业的工作装置的抬起操作指示；控制步骤，当检测为处于行驶过程中、处于油门操作部件未被操作的状态、且存在所述工作装置的抬起操作指示时，进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。而且，本发明的作业车辆的省油控制方法在上述发明的基础上，其特征在于，在所述检测步骤中，检测所述工作装置的抬起操作指示量，在所述控制步骤中，根据所述工作装置的抬起操作指示量，改变所述行驶变速器的减速比及/或所述工作装置所使用的液压泵的容量。而且，本发明的作业车辆的省油控制方法在上述发明的基础上，其特征在于，包括设定检测步骤，在该设定检测步骤中检测是否存在基于所述控制步骤进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制的设定，当进一步利用所述设定检测步骤检测到存在上述的设定时，所述控制步骤进行增大所述行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。根据本发明，当行驶检测部检测为处于行驶过程中、油门操作检测部检测为处于油门操作部件未被操作的状态、且作业操作检测部检测为存在工作装置的抬起操作指示时，控制部进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制，将车体的动能直接转换为工作装置的液压泵的吸收能量以辅助工作装置的抬起操作，因此，能够提高能量的回收/再生效率并进一步促进省油化。
图1是表示应用本发明实施方式1的作业车辆的省油控制装置的轮式装载机的简要结构的示意图。图2是包括应用于图1所示的轮式装载机的作业车辆的省油控制装置的结构的框图。图3是表示基于本发明实施方式1的控制器的省油控制处理顺序的流程图。图4是表示基于本发明实施方式1的省油控制处理的时序图。图5是包括作为本发明实施方式2的作业车辆的省油控制装置的结构的框图。图6是表示基于本发明实施方式2的控制器的省油控制处理顺序的流程图。图7是表示基于本发明实施方式2的省油控制处理的时序图。图8是表示基于本发明实施方式3的省油控制处理的时序图。
具体实施例方式以下，参照附图，对作为用于实施本发明的方式的作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法进行说明。需要说明的是，在该实施方式中，作为应用作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法的作业车辆，以轮式装载机为一例进行说明。作业车辆只要具有工作装置的抬起动作即可应用本发明的作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法，例如也可应用于叉车等。(实施方式1)图1是表示应用本发明实施方式1的作业车辆的省油控制装置的轮式装载机的简要结构的示意图。图2是包括应用于图1所示的轮式装载机的作业车辆的省油控制装置的结构的框图。在图1及图2中，轮式装载机在车体10的后方搭载发动机1，经由将该发动机 1的旋转力导出到外部的PTO 2而与行驶变速器4及固定容量型液压泵3连结。行驶变速器4是无级变速器，利用HST (Hydro-Matic Transmission 静液压变速器)或带式无级变速器等来实现。行驶变速器4基于控制器8的指示来进行旋转轴的减速、 增速。行驶变速器4的输出侧与驱动轴5连接，并经由差速器6向轮胎7传递动力。另外， 在车体10内设置有车速检测器11，检测到的车速Sl被输出到控制器8。需要说明的是，该无级变速器也可以是在闭合回路形成液压泵和液压马达、并在PTO 2侧连结有液压泵、在驱动轴5侧连结有液压马达的动力转换器。在该情况下，通过控制液压泵及/或液压马达的斜盘斜度来改变闭合回路内的油的流量，由此进行车速变换。另一方面，液压泵3向液压回路12供给油，并经由控制阀25 J6分别驱动斗杆工作缸21及铲斗工作缸22。来自斗杆操作杆23及铲斗操作杆M的先导压力被分别供给到控制阀25、26，利用各先导压力分别控制斗杆工作缸21及铲斗工作缸22的驱动。斗杆操作杆23能够在抬起(Up)、中立(N)、下降(Down)、浮动(Flow)这四个位置之间进行切换。铲斗操作杆M能够在挖掘(Tilt)、中立(N)、卸料(Dump (装载))这三个位置之间进行切换。根据斗杆操作杆23及铲斗操作杆M的位置切换，斗杆工作缸21及铲斗工作缸22进行驱动，以进行斗杆的抬起(Up)、中立(N)、下降(Down)、浮动(Flow)动作、 及铲斗20的挖掘(Tilt)、中立(N)、卸料(Dump(装载))动作。在此，当斗杆操作杆23进行抬起操作时，抬起的操作量S3自斗杆操作杆23经由压力传感器17输出到控制器8。压力传感器17将与杆操作量成比例的先导压力转换为电气信号并输出。变速杆30能够在Fl (前进1挡)、F2 (前进2挡)、F3 (前进3挡)、中立(N)、R1 (后退1挡)、R2 (后退2挡)、R3 (后退3挡)这七个位置之间进行切换，并经由控制器8及车速变换器4向轮胎7传递动力。
油门操作部件15经由油门操作检测器16将油门操作部件15的操作量即油门开度S2输出到控制器8，控制器8基于该油门开度S2，控制未图示的调速器以控制发动机1 的转速。省油设定开关31是用于设定是否进行省油控制的开关，当设定了进行省油控制时，表示进行省油控制的省油设定信号SO被输出到控制器8。在此，参照图3所示的流程图，说明基于控制器8进行的省油控制处理。在图3中， 首先，控制器8判断省油设定开关31是否接通(步骤S101)。当省油设定开关31未接通时(步骤SlOl为“否”时)，转到步骤S104，只要控制器8的处理未结束，则反复进行步骤 SlOl的判断处理。需要说明的是，当省油设定开关31未接通、即断开时，根据未图示的并行处理，控制器8进行正常的行驶控制及工作装置控制。另一方面，当省油设定开关31接通时(步骤SlOl为“是”时)，基于车速Sl判断是否处于行驶过程中，而且基于油门开度S2判断是否处于油门操作部件15未被操作的状态(以下称为“松开油门”)，进而基于工作装置即斗杆抬起的操作量S3判断是否已进行斗杆抬起操作，最后判断是否处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作(步骤S102)。当判断为处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作时(步骤S102为“是”时)， 控制器8对行驶变速器4进行增大到比正常行驶控制时的减速比大的减速比的控制(步骤 S103)。此时的减速比的变化优选对应于操作量S3的大小。此后，转到步骤S104，只要控制器8的处理未结束，则转到步骤S101。另一方面，当判断为不是行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作时(步骤S102为“否”时)，转到步骤S104，只要控制器8的处理未结束(步骤 S104为“是”)，则转到步骤S101。在此，参照图4所示的时序图，说明进行省油控制处理时的各部分的动作。需要说明的是，图4所示的虚线表示不进行本实施方式1的省油控制处理的现有控制处理，实线表示基于本实施方式1的省油控制处理。在图4中，首先，在时刻tl之前，松开油门(参照图 4(a))、车速V(Sl)为固定值Vth以上且处于行驶过程中(参照图4(c))，但斗杆抬起操作量S3为零(参照图4(b))。因此，控制器8不进行省油控制处理。另外，当车速处于固定值 Vth以上时，图4(d)的行驶信号Iv导通，表示处于行驶过程中。在时刻tl，若斗杆抬起操作量S3超过零，则满足如下条件，即处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作的条件，因此，在满足该条件的期间内(时刻tl t2)，控制器8的控制信号Ic导通(参照图4(d))。当该控制信号Ic处于导通状态时，控制器8对行驶减速器4进行增大减速比的控制(参照图4(f))。于是，发动机转速Ne也与之相应地增大(参照图4 (e))，泵压力1 增高(参照图4 (g))、斗杆工作缸21的流量Qb增大(参照图4 (h))。 其结果是，对斗杆工作缸21的驱动进行辅助，图1所示的斗杆重心G的高度(斗杆重心高度)Hb与正常控制相比，抬起动作被加速(参照图4(i))。另外，由于液压泵3为固定容量型液压泵，因此，即便在进行省油控制处理时，容量也不改变(参照图4(j))。在该实施方式1中，当处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作时，与正常情况相比，增大行驶变速器4的减速比，并提高发动机1的转速，从而将车体的动能直接转换为工作装置的液压泵3的吸收能量，以对斗杆抬起操作进行辅助，因此，可以将车体的动能再生为斗杆抬起的液压能量、进而再生为斗杆的势能。其结果是，不需要蓄电机构等结构， 能够以简单结构进一步促进作业时的省油。
(实施方式2)接着，说明本发明的实施方式2。在上述实施方式1中，液压泵3为固定容量型液压泵，但在该实施方式2中，作为工作装置的液压泵采用可变容量型液压泵33。S卩，如图5所示，替代固定容量型液压泵3而设置可变容量型液压泵33。该液压泵33利用控制器8来控制液压泵33的斜盘斜度，由此可以改变液压泵33的容量。而且， 在处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作的情况下，与实施方式1同样地，控制器8进行与正常情况相比增大行驶变速器4的减速比的控制，并且进行增大液压泵33的容量的控制。在该情况下，液压泵33的容量变化优选与操作量S3相应地进行变化。需要说明的是， 对于与正常情况相比增大行驶变速器4的减速比的控制和增大液压泵33的容量的控制而言，既可以进行上述两种控制，也可以仅进行上述两种控制中的任一种控制。其他结构与实施方式1相同。图6是表示基于本发明实施方式2的工作装置的省油控制装置的省油控制处理顺序的流程图。与图3所示的流程图的不同之处在于，替代步骤S103，进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大工作装置的液压泵容量的控制(步骤S203)。在此，按照图7所示的时序图说明进行省油控制处理时的各部分的动作。需要说明的是，图7所示的虚线表示基于本实施方式2的使用了可变容量型液压泵33的省油控制处理，实线表示基于本实施方式1的使用了固定容量型液压泵3的省油控制处理。在图7 中，首先，在时刻tl之前，松开油门(参照图7(a))、车速V(Sl)在固定值Vth以上且处于行驶过程中(参照图7(c))，但斗杆抬起操作量S3为零(参照图7(b))。因此，控制器8不进行省油控制处理。另外，当车速V在固定值Vth以上时，图7(d)的行驶信号Iv导通，表示处于行驶过程中。在时刻tl，若斗杆抬起操作量S3超过零，则满足如下条件，即处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作的条件，因此，在满足该条件的期间内(时刻tl tl2)，控制器8 的控制信号Ic导通(参照图7(d))。当该控制信号Ic处于导通状态时，控制器8对行驶减速器4进行增大减速比的控制(参照图7 (f))，并且进行增大液压泵33的斜盘角以增大斗杆工作缸21的流量Qb的控制(参照图7 (h))。于是，发动机转速Ne也与上述情况相应地增大(参照图7 (e))，泵压力1 增高(参照图7 (g))。其结果是，对斗杆工作缸21的驱动进行辅助，图1所示的斗杆重心高度Hb与正常控制相比，抬起动作被加速(参照图7(i))。特别是，在该实施方式2中，由于进行增大液压泵33的容量的控制，因此，与仅进行增大行驶减速器4的减速比的控制相比，可以在短时间内生成较大的泵容量，抬起动作的加速性进一步增强。另外，与实施方式1中的省油控制处理期间tl t2相比，省油控制处理期间tl tl2变短。另外，由于液压泵3是可变容量型液压泵，因此，在省油控制处理期间tl tl2中，泵容量Dp增大(参照图7(j))。在该实施方式2中，将工作装置的液压泵33设为可变容量型液压泵，控制器8进行增大行驶变速器4的减速比的控制，并且，直接使液压泵33的容量变化，因此，可以进一步提高能量转换效率，从而可以进一步促进省油化。(实施方式3)接着，对本发明的实施方式3进行说明。在上述实施方式1、2中，行驶变速器4为无级变速器，但在该实施方式3中，将行驶变速器4设为有级变速器。其他结构与实施方式
71相同。在此，参照图8所示的时序图，对进行基于本发明实施方式3的省油控制处理时的各部分的动作进行说明。需要说明的是，图8中所示的虚线表示基于本实施方式3的有级变速器的省油控制处理，实线表示基于本实施方式1的无级变速器的省油控制处理。在图 8中，首先，在时刻tl之前，松开油门(参照图8(a))、车速V(Sl)在固定值Vth以上且处于行驶过程中(参照图8(c))，但斗杆抬起操作量S3为零(参照图8(b))。因此，控制器8不进行省油控制处理。另外，当车速V在固定值Vth以上时，图8(d)的行驶信号Iv导通，表示处于行驶过程中。在时刻tl，若斗杆抬起操作量S3超过零，则满足如下条件，即处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作的条件，因此，在满足该条件的期间内(时刻tl t3)，控制器8的控制信号Ic导通(参照图8(d))。在该控制信号Ic处于导通状态时，控制器8对行驶减速器4进行逐级增大减速比的控制(参照图8(f))。即，进行如下控制紧接着时刻tl之后增大减速比以从3挡变换到2挡，此后，紧接着时刻tl3之后进一步增大减速比以从2挡变换到1挡(参照图8(f))。于是，发动机转速Ne也与上述情况相应地增大(参照图8(e))， 泵压力1 也增高(参照图8(g))，斗杆工作缸21的流量Qb也增大(参照图8(h))。其结果是，对斗杆工作缸21的驱动进行辅助，图1所示的斗杆重心高度Hb与正常控制相比，抬起动作被加速(参照图8 (i))。另外，由于液压泵3为固定容量型液压泵，因此，即便在省油控制处理时，容量也不变化(参照图8(j))。在该实施方式3中，即便行驶变速器4为有级变速器，在处于行驶过程中、松开油门、且斗杆抬起操作的情况下，与正常情况相比也增大行驶变速器4的减速比并提高发动机1的转速，从而将车体的动能直接转换成工作装置的液压泵3的吸收能量，对斗杆抬起操作进行辅助，因此，能够显著提高能量效率。其结果是，不需要蓄电机构等结构，能够以简单的结构进一步促进作业时的省油。另外，行驶变速器4也可以是将无级变速器和有级变速器组合在一起的变速器。 在该情况下，当需要较大的减速比时，一并使用有级变速即可。工业实用性如上所述，本发明的作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法在建筑机械中很有用，特别适用于轮式装载机或叉车等进行装卸搬运作业的作业车辆的省油化。附图标记说明1发动机2PT03、33 液压泵4行驶变速器5驱动轴6差速器7 轮胎8控制器10 车体11车速检测器
8
12液压回路
15油门操作部件
16油门操作检测器
17压力传感器
20铲斗
21斗杆工作缸
22铲斗工作缸
23斗杆操作杆
24铲斗操作杆
25,26控制阀
30变速杆
31省油设定开关
权利要求
1.一种作业车辆的省油控制装置，其特征在于，具有 行驶检测部，其检测是否处于行驶过程中；油门操作检测部，其检测是否处于油门操作部件未被操作的状态； 作业操作检测部，其检测是否存在进行装卸搬运作业的工作装置的抬起操作指示； 控制部，当所述行驶检测部检测为处于行驶过程中、所述油门操作检测部检测为处于油门操作部件未被操作的状态、且所述作业操作检测部检测为存在所述工作装置的抬起操作指示时，所述控制部进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。
2.如权利要求1所述的作业车辆的省油控制装置，其特征在于， 所述作业操作检测部检测所述工作装置的抬起操作指示量，所述控制部根据所述工作装置的抬起操作指示量，改变所述行驶变速器的减速比及/ 或所述工作装置所使用的液压泵的容量。
3.如权利要求1或2所述的作业车辆的省油控制装置，其特征在于，具有设定开关，该设定开关设定是否利用所述控制部进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制，当进一步存在利用所述设定开关进行的设定时，所述控制部进行增大所述行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。
4.一种作业车辆的省油控制方法，其特征在于，包括如下步骤检测步骤，其检测是否处于行驶过程中、是否处于油门操作部件未被操作的状态、是否存在进行装卸搬运作业的工作装置的抬起操作指示；控制步骤，当检测为处于行驶过程中、处于油门操作部件未被操作的状态、且存在所述工作装置的抬起操作指示时，进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。
5.如权利要求4所述的作业车辆的省油控制方法，其特征在于， 在所述检测步骤中，检测所述工作装置的抬起操作指示量，在所述控制步骤中，根据所述工作装置的抬起操作指示量，改变所述行驶变速器的减速比及/或所述工作装置所使用的液压泵的容量。
6.如权利要求4或5所述的作业车辆的省油控制方法，其特征在于，包括设定检测步骤，在该设定检测步骤中检测是否存在基于所述控制步骤进行增大行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制的设定， 当进一步利用所述设定检测步骤检测到存在上述的设定时，所述控制步骤进行增大所述行驶变速器的减速比的控制及/或增大所述工作装置所使用的液压泵的容量的控制。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种作业车辆的省油控制装置及作业车辆的省油控制方法，其可以提高能量的回收/再生效率并进一步促进省油化。该作业车辆的省油控制装置具有车速检测器(11)，其检测是否处于行驶过程中；油门操作检测器(16)，其检测是否处于油门操作部件未被操作的状态；斗杆操作杆(23)，其检测是否存在进行装卸搬运作业的斗杆的抬起操作指示；控制器(8)，当车速检测器(11)检测为处于行驶过程中、油门操作检测器(16)检测为处于油门操作部件未被操作的状态、且斗杆操作杆(23)检测为存在斗杆的抬起操作指示时，所述控制器(8)进行增大行驶变速器(4)的减速比的控制。
文档编号B66F9/22GK102365227SQ201080013738
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月27日
发明者小松健浩, 金山登 申请人:株式会社小松制作所