具体实施方式
以下使用附图说明本发明的实施方式。
图1是本发明的一个实施方式的轮式装载机的侧视图。
图1所示的轮式装载机100具备车身110和安装于该车身110的前部的作业机120。
车身110包括前部车身111与后部车身112。这些前部车身111以及后部车身112分别具有前轮(轮胎)113以及后轮(轮胎)114,并经由在铅垂方向上延伸的中央销115以能够弯曲的方式互相连结。虽然图中未示出,但在前部车身111与后部车身112上连结有转向液压缸,伴随着该转向液压缸的伸缩驱动,前部车身111相对于后部车身112左右弯曲。另外,在后部车身112上,在前部搭载有驾驶室116,在后部搭载有发动机室117。在发动机室117中收纳有后述的作为原动机的发动机131、由该发动机131驱动的液压泵134、控制从该液压泵134喷出的液压油的方向以及流量的控制阀135等。
作业机120具有斗杆121和铲斗122、以及驱动这些斗杆121和铲斗122的斗杆液压缸123和铲斗液压缸124。斗杆121伴随着斗杆液压缸123的伸缩驱动而在上下方向上转动(俯仰运动),铲斗122伴随着铲斗液压缸124的伸缩驱动而在上下方向上转动(倾倒动作或者铲装动作)。
图2是表示轮式装载机100的驱动系统的概略结构的框图。
如图2所示,轮式装载机100的驱动系统130包括:发动机131、液力变矩器132、变速器133、液压泵134、控制阀135、控制器136、发动机控制部137、变速器控制部138等。
在发动机131的输出轴上连结有液力变矩器132的输入轴,液力变矩器132的输出轴连结于变速器133。液力变矩器132为公知的由叶轮、涡轮、定子构成的流体离合器,发动机131的旋转经由液力变矩器132传递至变速器133。变速器133具有对其变速级进行变速的液压离合器,液力变矩器132的输出轴的旋转通过变速器133而被变速。变速后的旋转经由传动轴141以及轮轴142而传递至前轮113以及后轮114,由此,轮式装载机100能够行驶。
液压泵134为可变容量型,由发动机131驱动而喷出液压油。来自液压泵134的喷出油经由控制阀135控制方向及流量并供给至斗杆液压缸123、铲斗液压缸124等作业用执行机构,以驱动这些作业用执行机构。控制阀135由斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12(后述)操作,分别根据来自斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12的操作信号控制液压油向斗杆液压缸123以及铲斗液压缸124的流动。另外,液压泵134的泵容量由调节器(未图示)改变。调节器根据泵喷出压变更泵容量,进行例如使得作业转矩变为一定那样的定转矩控制。另外,在液压泵134中也能够使用齿轮泵等固定容量型泵。
控制器136包含具有CPU、ROM、RAM、其他周边电路等的运算处理装置而构成。针对控制器136,分别输入来自下述构件的信号:检测油门踏板13的操作量的油门操作量检测器143、将变速器133的输出轴(或者传动轴141)的转速作为车速检测出的车速检测器144、检测液力变矩器132的输入轴的转速Ni的转速检测器145、检测液力变矩器132的输出轴的转速Nt的转速检测器146、对轮式装载机100的前进(F)·后退(R)·空档(N)进行切换的前进后退切换开关14、在1速至4速之间指令速度级的上限的速度级开关15、指令速度级向低速侧的切换的强制降档开关16、17、选择重视作业性的动力模式(以下,称为“P模式”)或者重视燃料效率的经济模式(以下,称为“E模式”)的某一种行驶模式的主模式切换开关18(以下,称为“主开关18”)、以及同样对P模式或者E模式的某一种行驶模式进行选择的副模式切换开关(以下,称为“副开关19”)。
另外,在本实施方式中,强制降档开关16、17、副开关19都是按钮型开关。此时,为了不会在操作者的手指、手掌跨着它们进行覆盖时稍被下压时就输出操作信号(为了避免操作者的无意中的操作),强制降档开关16、17和副开关19只有在确保一定的游隙地按下所需行程时才会输出操作信号。
液力变矩器132具有相对于输入转矩使输出转矩增大的功能,即将转矩比设为1以上的功能。转矩比伴随着液力变矩器132的输入轴与输出轴的转速之比、即液力变矩器速度比e(输出转速Nt/输入转速Ni)的增加而变小。例如当在发动机转速为一定的状态下行驶中行驶负载变大时,液力变矩器132的输出转速Nt即车速减小,液力变矩器速度比e变小。此时,转矩比增加,所以车辆能够以更大的行驶驱动力(牵引力)行驶。即车速较慢时行驶驱动力变大(低速高转矩),车速较快时行驶驱动力变小(高速低转矩)。
变速器133是具有与1速至4速的各速度级相对应的离合器以及电磁阀的自动变速器。这些电磁阀由从控制器136向变速器控制部138输出的控制信号驱动,使液压油作用于对应的离合器而切换离合器。在控制器136中,预先储存有作为升档基准的液力变矩器速度比e1和作为降档基准的液力变矩器速度比e2。在自动变速模式下,控制器136通过来自转速检测器145、146的信号计算出液力变矩器速度比e,并在计算出的速度比e比基准速度比e1大时向变速器控制部138输出升档信号,在计算出的速度比e比基准速度比e2小时向变速器控制部138输出降档信号。由此变速器133的变速级根据液力变矩器速度比e而在1速至4速之间自动改变。
此时,关于速度级,将由速度级开关15选择的速度级作为上限而自动变速。例如,在由速度级开关15选择2速的情况下,速度级根据速度比e而变为1速或者2速,在选择1速的情况下,速度级被固定为1速。另外,虽然没有特别图示,但也可以考虑设置从这样的自动变速模式切换为手动变速模式的功能,在手动变速模式下能够通过速度级开关15或者另外设置的开关的手动操作来变速为任意的速度级。
另外,强制降档开关16、17是用于使速度级强制降档的开关,每当强制降档开关16或者17的某一个被操作1次,控制器136就向变速器控制部138输出降档信号,使速度级与此时的速度比e无关地强制降1级。在自动变速模式中,通过例如在车速为低速时操作强制降档开关16或者17,能够将速度级强制降档。
以上,当液力变矩器速度比e跨过规定值e1或者e2时变速,但也能够是在车速达到规定值的情况下变速的结构。在该情况下,例如,通过根据来自车速检测器144的信号向变速器控制部138输出升档信号或者降档信号的结构就能够实现。
另外,控制器136将发动机转速控制为与油门踏板13的操作量相应的目标发动机速度。即在油门踏板13的踩踏量变大时目标发动机速度变大,控制器136向发动机控制部137输出与该目标发动机速度相对应的控制信号,以控制发动机转速。
图3是表示将油门踏板13最大程度踏入时的发动机转速与转矩的关系的行驶性能线图(转矩线图)。
在图3中,特性Ap、Ae分别是将行驶模式设为P模式、E模式时的转矩线图。在P模式下发动机最高转速没有限制,而在E模式下相对于P模式将发动机最高转限制为低速侧。
特性B0-B2是通过发动机131驱动变速器133时的输入转矩的一例,随着发动机转速上升,输入转矩增大。该输入转矩包括液压泵134的输入转矩,根据液力变矩器速度比e与液压泵134的吸收转矩,输入转矩如特性B0-B2那样变化。具体地说,在液力变矩器速度比e变小时输入转矩变大(特性B0),在液力变矩器速度比e变大时输入转矩变小(特性B2)。
特性Ap、Ae与特性B0-B2的交点为匹配点,发动机转速变为该匹配点的值。因此,与规定的输入转矩相对的发动机转速在P模式下比在E模式下高。在发动机转速位于匹配点时,行驶驱动力与该发动机转速N的平方成比例。因此,在P模式下行驶驱动力比在E模式下大,各速度级下的最高车速也变快发动机转速所提高的量。
图4是表示各速度级下的车速与行驶驱动力的关系的图。图中,实线表示P模式的特性,虚线表示E模式的特性。
在图4中如果在同一速度级下比较,车速较慢则行驶驱动力变大(低速高转矩),车速较快则行驶驱动力变小(高速低转矩)。另外,速度级越小,则能够在同一车速下得到越大的行驶驱动力。即,P模式下的最大行驶驱动力比E模式大,最高车速也较快。例如2速度级下的P模式的最大行驶驱动力F2比E模式的最大行驶驱动力F2’大,P模式的最高车速V2hi比E模式的最高车速V2’hi快。
图5是表示驾驶室116内的结构的俯视图。
在驾驶席21的右侧设有侧仪表面板22与作业机操作装置20。另外,在驾驶席21前方的前面板23上设有转向把手27、所述前进后退切换开关14以及监视面板24,在监视面板24上具备显示选择了E模式与P模式的哪一个的显示部25。在前进后退切换开关14的前端部设有所述速度级开关15。进而,在驾驶席21的前方且前面板23的下方设有油门踏板13和左右的制动踏板26。
在所述侧仪表面板22上配置有所述的模式切换用的主开关18(也参照图6)。主开关18是能够切换操作为指示P模式的P位置或者指示E模式的E位置的某一个的交替式开关。作业机操作装置20位于侧仪表面板22的前方,包括:铲斗液压缸124的动作指示用的所述铲斗操作杆12,斗杆液压缸123的动作指示用的所述斗杆操作杆11,切换发动机最大转速的上限值不同的E模式/P模式的所述副开关19,和使速度级强制降档的两个所述强制降档开关16、17。
图7是表示作业机操作装置20的从后方观察到的外观概略图。
如图7所示,斗杆操作杆11并列设置在设于驾驶席21右侧的铲斗操作杆12的右侧。在斗杆操作杆11的手柄11a的上表面(顶部)以及左侧面(驾驶席21侧的侧面)上,设有所述强制降档开关16、17。另一方面,在铲斗操作杆12的手柄12a的左侧面(驾驶席21侧的侧面)上,设有模式切换用的所述副开关19。代替铲斗操作杆12的手柄12a的左侧面,该副开关19可以设置于该手柄12a的上表面,或者可以除了左侧面还设置于该手柄12a的上表面(即,可以仅设置于手柄12a的上表面(顶部),也可以如强制降档开关16、17那样设置于手柄12a的上表面以及左侧面)。另外,在斗杆操作杆11上具有在指示斗杆上扬动作的位置维持其姿势的止动机构11b(在图2中示意性图示)。
如上所述,强制降档开关16、17、副开关19为按钮型的开关,但在本实施方式中都是交替式的按钮。因此,在以1速以外的速度级行驶的情况下(存在更低速的速度级的情况下),每当强制降档开关16、17的某一个被操作1次,就根据该操作信号从控制器136向变速器控制部138输出降档信号,每次向低速降1级,当在1级下操作强制降档开关16、17时,返回到通过速度级开关15选择的速度级。但是,在通过速度级开关15选择1速时,则不管有无强制降档开关16、17的操作,速度级都不从1速变速。另外,对于副开关19,仅在通过主开关18选择了E模式时其操作才被控制器136接受。即,在通过主开关18选择P模式时,行驶模式固定为P模式,即使操作副开关19,也不会从控制器136向发动机控制部137输出行驶模式的切换信号,行驶模式也不会切换为E模式。此时,发动机131的最高转速没有限制,能够在其能力范围内增大行驶驱动力,并且能够提高最高车速。另一方面,在通过主开关18选择了E模式的情况下,在行驶中将副开关19按下时从控制器136向发动机控制部137输出模式切换信号,行驶模式切换为P模式,当再一次将副开关19按下时返回到E模式。在E模式中,发动机131的最高转速被限制为低速侧,抑制本来的最大行驶驱动力以及最高车速从而燃料效率提高。然后也是在主开关18位于E模式的状态下每操作1次副开关19,行驶模式就反复切换为P模式、E模式、P模式...。
接下来,对上述结构的轮式装载机进行典型的挖掘动作的一例进行说明。
图8是表示通过轮式装载机100将砂土或者砂砾等装入料车等时被挖掘物的挖入作业的状态的模式图。
如图8所示,在挖入被挖掘物时,典型地,首先(A)以例如2速度级的程度向被挖掘物的堆积体P(以下,简称为“堆积体P”)前进,接近堆积体P。此时,主开关18设置于E位置,行驶模式事先选择为E模式。接下来(B)操作斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12而使斗杆121下降并使铲斗122的开口朝向前方,并且在即将插入堆积体P之前按下强制降档开关16或者17而从2速强制降档为1速。强制降档为1速是因为在将被挖掘物装入铲斗122时需要大的行驶驱动力。
在插入堆积体P后,接下来(C)使用斗杆操作杆11的止动机构11b保持斗杆上升动作。由此操作者将手离开斗杆操作杆11后斗杆121也继续斗杆上升动作。另外,在斗杆上升动作中,通过使铲斗操作杆12动作而使铲斗122进行铲装动作从而将被挖掘物挖入铲斗122内。在挖入该被挖掘物时,通过油门踏板13的踏入加减来调整行驶驱动力(牵引力)。此时,在被挖掘物的挖入作业中根据被挖掘物的性状、路面的状态而存在行驶驱动力不上升到必要以上的较好的情况和要求更大的行驶驱动力的情况,所以操作者通过状况判断而适时切换E模式与P模式,一边避免路面由于打滑而凹陷,一边将被挖掘物挖入铲斗122。在这样将被挖掘物堆积于铲斗122后,操作者(D)操作前进后退切换开关14而将行驶方向切换为后方,后退着从堆积体P离开,并再次将行驶方向切换为前方而向翻斗车(未图示)附近移动,操作斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12而将被挖掘物投入翻斗车的车斗等。
另外,作为行驶模式,选择E模式与P模式的某一个这一情况,通过基于来自主开关18以及副开关19的操作信号而从控制器136输出的显示信号,显示于驾驶席21的前方的显示部25上。
根据本实施方式,能够起到以下那样的作用效果。
(1)操作性的提高
在如上所述那样暂时需要大的行驶驱动力的情况下,如果按压操作副开关19则行驶模式切换为P模式,所以不需要在挖掘作业中将手从作业机操作装置20离开以将侧仪表面板22的主开关18切换操作为P模式,所以能够确保良好的作业性。另外,能够通过副开关19的按压操作而与速度级无关地立即将行驶模式切换为P模式,所以对于例如以2速爬坡行驶时使行驶驱动力暂时增大的情况下也有用。另外,在通过副开关19的操作将行驶模式切换为P模式后,如果再一次操作副开关19则能够使行驶模式返回到E模式。因此能够在将主开关18操作为E模式的状态下,按操作者的喜好任意切换行驶模式,能够迅速且容易地进行模式切换的操作,柔性地控制行驶驱动力。
在这里,通常对于斗杆操作杆11,是紧握手柄11a还是轻轻将手放在上面或者从上边握还是从横向握,具有根据状况、操作者的喜好而不同的倾向。因此在本实施方式中,将铲斗操作杆12配置于接近操作者的左侧,将斗杆操作杆11配置于距离操作者较远的右侧,并且在斗杆操作杆11的手柄11a的上表面与左侧面(即接近驾驶席21侧的侧面)2个部位设置将速度级强制降档的强制降档开关16、17,哪一个强制降档开关16、17都能够进行强制降档操作。因此,在从上边握手柄11a的情况下容易通过从手柄11a的左侧来的右手拇指操作配置于手柄11a左侧面的强制降档开关17,在从横向(右侧)握手柄11a的情况下,容易通过右手拇指操作配置于手柄11a的上表面的强制降档开关16。通过这样在斗杆操作杆11的手柄11a的上表面与左侧面分别设置2个强制降档开关16、17,与手柄11a的握紧方法无关地都能够容易地进行降档操作。
另外,在通过铲斗122挖起被挖掘物时,需要并行进行铲斗铲装、斗杆上升、机体前进的动作,但在斗杆上升操作中利用斗杆操作杆11的止动机构11b的情况下,具有操作者将手离开斗杆操作杆11而从上方握住手柄12a操作铲斗操作杆12的倾向。在该铲斗操作杆12的操作过程中,根据状况会适时要求较大的行驶驱动力,在这样的情况下,由于在操作中的铲斗操作杆12上具有模式切换用的副开关19,所以能够保持手持铲斗操作杆12的状态直接操作副开关19,不需要为了切换行驶模式而将手从作业机操作装置20离开或者换为操作另一个操作杆。而且,由于在手柄12a的左侧面设置副开关19,所以容易通过放置在手柄12a上的右手的拇指进行行驶模式的切换操作。
这样,能够一边考虑被挖掘物的挖掘作业的实际情况而将强制降档开关16、17、行驶模式切换用的副开关19分配给斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12,一边通过将它们的位置、个数设为适当而进一步提高操作性。另外,通过将强制降档开关16、17与行驶模式切换用的副开关19分配给斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12,能够使得不容易弄错强制降档操作与行驶模式的切换操作,能够抑制误操作。
这样,根据本实施方式,能够进一步提高操作性。
此外,在这样的挖掘作业以外的行驶时等不操作作业机操作装置20的情况下,也存在当例如爬坡行驶时暂时提高行驶驱动力的情况,在该情况下也一样,由于模式切换用的副开关19设置于接近操作者的铲斗操作杆12上,所以行驶模式的切换操作变得容易。这也对确保良好的操作性有用。
(2)交替式开关的效果
通过将强制降档开关16、17、模式切换用的副开关19设为交替式开关,各开关16、17、19能够分别以单体任意选择速度级、行驶模式,所以能够抑制强制降档操作以及行驶模式的切换操作的各机构的设置空间,能够将这些开关16、17、19合适地配置于斗杆操作杆11、铲斗操作杆12的各手柄11a、12a的小的设置空间中。这样在手柄11a、12a上配置开关16、17、19大大地有助于上述的高操作性的实现。另外,这些开关16、17、19为交替式,所以与例如为了分别直接选择各速度级而设置多个强制降档开关或者设置E模式以及P模式选择用的2个副开关的情况相比,通过1个开关就能够任意设定行驶模式、速度级,所以操作也简单。
(3)确保行驶模式的判别性
由于所选择的行驶模式随时显示于监视面板24的显示部25,所以即使通过副开关19频繁切换行驶模式,操作者也能够适当通过显示部25确认行驶模式。由此操作者能够一边适当确认行驶模式一边进行操作,能够容易地进行按自己意图的行驶模式的设定操作,能够抑制例如在行驶模式为P模式时,误以为选择了E模式而踏入了油门踏板13时等行驶驱动力违背操作者的意愿上升而导致路面凹陷等误操作。
另外,在以上例示的实施方式中,列举出了行驶模式切换用的副开关19仅设置于铲斗操作杆12的手柄12a的左侧面的情况的例子进行了说明,但并不限定于该方式,可以采用将副开关19仅在手柄12a的上表面设置1个、或者在上表面及左侧面各设置1个(2个)的结构。当假设从横向握铲斗操作杆12的手柄12a时,如果行驶模式切换用的副开关19位于铲斗操作杆12的手柄12a的上部,则容易通过右手拇指按压。另外,如果根据操作者而铲斗操作杆12的手握方法不同,则只要副开关19位于铲斗操作杆12的手柄12a的上表面以及左侧面双方就有用。
另外,例示了在副开关19中使用交替式开关的情况,但由于假设副开关19用于行驶模式的暂时并且短时间的切换用的操作,所以既可以考虑同是按钮型的开关也可以考虑设为瞬时式开关。在采用瞬时式开关的情况下,如果在通过主开关18选择了E模式时将副开关19按下,则根据该操作信号从控制器136向发动机控制部137输出模式切换信号,仅在将副开关19按下期间行驶模式切换为P模式,在副开关19的按下被停止时行驶模式返回到E模式。
此外,虽然根据从控制器136向发动机控制部137的控制信号的输出,使得在选择了P模式时发动机131的最高转速不受限制,在选择了E模式时发动机131的最高转速被限制在低速侧,但是由于只要P模式的发动机最高转速为与E模式时的发动机最高转速相比位于高速侧即可,所以在P模式时没必要使发动机最高转速无限制。此外,例示出了行驶模式为E模式和P模式两个模式的情况,但是也可以准备发动机最高转速的上限不同的3个以上的行驶模式。在该情况下,优选的是,每操作1次副开关19,行驶模式就顺次切换,以使得每操作1次强制降档开关16或17,速度级就变化1级。
另外,虽然是通过转速检测器145、146检测液力变矩器速度比e,但速度比检测单元的结构可以是任意的。虽然经由液力变矩器132、变速器133、传动轴141、轮轴142将发动机131的旋转传递至前轮113及后轮114,但行驶驱动力传递机构的结构可以是任意的。
另外,不仅将强制降档开关16、17、还可以将如上所述作为模式切换开关的副开关19也设置于操作杆的手柄的上表面以及驾驶席21侧的侧面这两个部位。与由强制降档开关16、17进行的降档操作同样,由副开关19进行的变速操作也作为与牵引力有关的操作而共用,如果副开关19设置于手柄的2个部位,则根据操作者、状况,能够有助于砂土等的挖入作业时的操作性的提高。
此外,列举出了将斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12设置于驾驶席21的右侧的情况进行了说明,但也可以具有设置于驾驶席21的左侧的情况。另外,优选将铲斗操作杆12配置于斗杆操作杆11的驾驶席21侧,但也能够是将铲斗操作杆12设置于驾驶席侧的结构。
此时,假设强制降档开关16、17以及副开关19中配置于斗杆操作杆11的手柄11a的侧面或者铲斗操作杆12的手柄12a的侧面的开关如上所述由从上握手柄时的拇指操作,因此配置于手柄11a、12a的驾驶席21侧的侧面。因此,在将斗杆操作杆11以及铲斗操作杆12设置于驾驶席21的左侧的情况下,强制降档开关16、17配置于斗杆操作杆11的手柄11a的上表面以及右侧面。同样,在将副开关19设置于配置于驾驶席21的左侧的铲斗操作杆12的手柄12a的侧面的情况下,该副开关19配置于手柄12a的驾驶席21侧的侧面即右侧面。
附图标记说明
11:斗杆操作杆
11a:手柄
11b:止动机构
12:铲斗操作杆
12a:手柄
16、17:强制降档开关
19:副开关(模式切换开关)
20:作业机操作装置
21:驾驶席
25:显示部(显示机构)
100:轮式装载机
110:车身
113:前轮
114:后轮
120:作业机
121:斗杆
122:铲斗
123:斗杆液压缸
124:铲斗液压缸