JP4436647B2

JP4436647B2 - 油圧駆動車両の走行制御装置および油圧駆動車両

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Publication number: JP4436647B2
Application number: JP2003339859A
Authority: JP
Inventors: 至洋立野; 和弘一村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-30
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Description

本発明は、ホイール式油圧ショベルなどの油圧駆動車両の走行制御装置、および油圧駆動車両に関する。

ホイール式油圧ショベルのように、原動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油の流量と方向を制御弁で制御し、その制御された圧油で走行モータを駆動して走行する油圧駆動車両が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の車両では、アクセルペダルを踏み込むことにより制御弁を切り換えるとともに、走行モータの負荷圧力が大きくなると走行モータの押除け容積を大きくしてモータ速度を制御する。また、制御弁と走行モータを接続する管路にカウンタバランス弁を設け、モータ駆動圧の低下によるカウンタバランス弁の中立位置への切換により、走行モータの吐出側管路にブレーキ圧を発生させ、降坂走行時等のモータ過回転を阻止する。

特開平８−２７０７８８号公報

上記特許文献１記載の装置では、車両が平地走行から降坂走行に移行し、モータ負荷圧が低下すると、カウンタバランス弁が中立位置に切り換わり、モータの吐出側管路にブレーキ圧が発生する。しかしながら、カウンタバランス弁の切換には応答遅れがあり、降坂走行の開始後、カウンタバランス弁が効き始めるまでの間にモータが過回転し、モータ寿命を悪化させるおそれがある。

本発明による油圧駆動車両の走行制御装置は、原動機により駆動される油圧ポンプと、原動機の目標回転数を指令する目標回転数指令手段と、この油圧ポンプから供給される圧油により駆動されるとともに、原動機の回転数が所定の回転数のときに許容回転数以下の最高速度で駆動するように設定された走行モータと、油圧ポンプから走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、制御弁を介して供給されるモータ負荷圧により切り換わり、負荷圧の低下により走行モータの戻り側管路にブレーキ圧を発生させるカウンタバランス弁と、走行モータの許容回転数を超える過回転状態を検出する過回転検出手段と、目標回転数指令手段による指令値が所定値以上または原動機の所定の回転数以上を指令し、かつ、過回転検出手段により走行モータの過回転状態が検出されると、カウンタバランス弁の切換によるブレーキ圧の発生により走行モータの過回転状態が解消されるまで、走行モータの回転を抑制するモータ過回転抑制手段とを備えることを特徴とする。
走行モータの回転数を検出し、モータ回転数が所定値以上になると過回転状態を検出するようにしてもよい。または、走行モータの加速度を検出し、モータ速度が一定以上でモータ加速度が所定値以上になると過回転状態を検出するようにしてもよい。
この場合、検出されたモータ回転数またはモータ加速度が大きいほど原動機の回転数を大きく低減することが好ましい。または、油圧ポンプを可変容量型油圧ポンプとして構成し、検出されたモータ回転数またはモータ加速度が大きいほど油圧ポンプの傾転量を大きく低減することもできる。
以上の走行制御装置を有する油圧駆動車両とすることが、油圧駆動車両にとって好ましい。

本発明によれば、カウンタバランス弁の応答遅れがあってもモータ回転数を許容回転数以下に抑えることができ、モータ寿命の悪化を防ぐことができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図８を参照して本発明による走行制御装置の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用されるホイール式油圧ショベルを示す。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体８１と、下部走行体８１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体８２とを有する。上部旋回体８２には運転室８３と作業用フロントアタッチメント８４が設けられている。フロントアタッチメント８４は上部旋回体８２の本体に回動可能に連結されたブーム８４ａと、ブーム８４ａに回動可能に連結されたアーム８４ｂと、アーム８４ｂに回動可能に連結されたバケット８４ｃからなる。ブーム８４ａはブームシリンダ８４ｄにより昇降され、アーム８４ｂはアームシリンダ８４ｅにより昇降され、バケット８４ｃはバケットシリンダ８４ｆによりクラウドとダンプ操作が行われる。下部走行体８１には、走行用油圧モータ８５、トランスミッション８６およびプロペラシャフト８７が設けられ、プロペラシャフト８７により前タイヤ８８Ｆおよび後タイヤ８８Ｒが駆動される。９０はフェンダーカバーである。

本発明の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路を図２に示す。この油圧回路はエンジン１により駆動される可変容量型油圧ポンプ１０と、パイロット油圧回路２０で操作され、油圧ポンプ１０の吐出油の流量と方向を制御する走行用制御弁１１と、走行用制御弁１１で制御された圧油で駆動される走行用可変容量型油圧モータ１２（図１の８５）と、走行用制御弁１１と油圧モータ１２の間に介装されたカウンタバランス弁１３と、油圧ポンプ１０の押除け容積を調整するポンプレギュレータ１０Ａと、油圧モータ１２の押除け容積を調整するモータレギュレータ１４と、制御弁１１と油圧モータ１２を接続するメイン管路Ｌ１Ａ,Ｌ１Ｂの最高圧力を規制するクロスオーバーロードリリーフ弁１５,１６とを備える。

カウンタバランス弁１３は油圧モータ１２の走行駆動圧（負荷圧ともいう）に応じて切り換わる。すなわちメイン管路Ｌ１ＡまたはＬ１Ｂ内の圧力が大きくなるとカウンタバランス弁１３は中立位置（Ｎ位置）からＦ位置またはＲ位置に切り換わり、メイン管路Ｌ１ＡまたはＬ１Ｂ内の圧力が小さくなると中立位置に切り換わる。カウンタバランス弁１３が中立位置では、油圧モータ１２からの戻り油の流れは絞り１３ａまたは１３ｂにより制限され、油圧モータ１２の下流の戻り側管路Ｌ１ＢまたはＬ１Ａの圧力が上昇し、ブレーキ圧が発生する。

ポンプレギュレータ１０Ａはトルク制限部を備え、このトルク制限部にポンプ吐出圧力（走行駆動圧）がフィードバックされ、馬力制御が行われる。馬力制御とは図３に示すようないわゆるＰ−ｑｐ制御である。この馬力制御により、ポンプ吐出圧とポンプ傾転量で決定される負荷がエンジン出力を上回らないように、ポンプ傾転量が制御される。すなわち、上記フィードバック圧力Ｐがレギュレータ１０Ａに導かれると、図３のＰ−ｑｐ線図に沿ってポンプ傾転量ｑｐが制御される。

また、レギュレータ１０Ａには最大傾転制限部が設けられ、この最大傾転制限部によりポンプ最大傾転量が所定値ｑｐmaxに制限される。所定値ｑｐmaxはポンプ最大吐出量を規定するものである。なお、走行駆動圧Ｐは路面の勾配によって変化する。図３において、例えば降坂走行時はＰ≦Ｐ１、登坂走行時や走行開始時はＰ＞Ｐ２であり、通常の平地走行時はＰ１＜Ｐ≦Ｐ２である。また、ポンプ最大傾転量ｑｐmaxは、例えばエンジン１を定格回転数Ｎ１で駆動した場合に油圧モータ１２が過回転とならないような値に設定される。なお、平地走行時にエンジン１を定格回転数Ｎ１で駆動した場合のモータ最高速度はＮｍ１であり、Ｎｍ１は油圧モータ１２の許容回転数Ｎｍ０よりも小さい。モータ回転数が許容回転数Ｎｍ０以下ならばモータ１２の寿命に及ぼす悪影響は少ない。

モータレギュレータ１４は、ピストン１４１とサーボ弁１４２とを備えている。ピストン１４１のロッド室１４１ａは、管路Ｌ１１を介してメイン管路Ｌ１ＡとＬ１Ｂの高圧油を選択するシャトル弁１８に接続されている。ピストン１４１のボトム室１４１ｂは、管路Ｌ１２を介してサーボ弁１４２に接続されている。サーボ弁１４２はシャトル弁１８により選択された走行駆動圧によって切り換わる。

パイロット油圧回路２０は、パイロット油圧ポンプ２１と、アクセルペダル２２ａで操作される走行用パイロット弁２２と、図示しない前後進切換スイッチの操作により前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる前後進切換弁２３とを備えている。制御弁１１はパイロット油圧回路２０からの走行パイロット圧によってその切換方向とストローク量が制御される。走行パイロット圧は、パイロット圧Ｐｔとして圧力センサ４１で検出されて出力される。

油圧ポンプ１０から吐出される圧油は、制御弁１１によりその方向および流量が制御され、カウンタバランス弁１３を経て油圧モータ１２に供給される。これにより油圧モータ１２が回転する。油圧モータ１２の回転はトランスミッション８６に伝達されて所定のギヤ比で減速された後、プロペラシャフト８７を介してタイヤ８８Ｆ,８８Ｒに伝達される。これにより油圧ショベルが走行する。

図２は前後進切換弁２３が中立（Ｎ位置）、パイロット弁２２が操作されていない状態を示している。この状態では制御弁１１にパイロット圧が作用せず、制御弁１１は中立位置に保たれる。したがって、油圧ポンプ１０からの圧油は油圧モータ１２に供給されず、車両は停止している。

図２の油圧回路は以下のように動作する。
前後進切換弁２３を前進（Ｆ位置）または後進（Ｒ位置）に切り換え、アクセルペダル２２ａを踏み込み操作すると、パイロット弁２２から出力されるパイロット圧油が制御弁１１のパイロットポートに達し、制御弁１１がパイロット圧に応じたストローク量でＦ位置側またはＲ位置側に切り換わる。これにより油圧ポンプ１０からの圧油が油圧モータ１２に供給される。このとき、制御弁１１とカウンタバランス弁１３との間の管路Ｌ１ＡまたはＬ１Ｂには負荷に応じた走行駆動圧が発生し、走行駆動圧によりカウンタバランス弁１３はＦ位置またはＲ位置に切り換わる。この切換により戻り油側の管路Ｌ１ＢまたはＬ１Ａが開放され、油圧モータ１２からの圧油はカウンタバランス弁１３、制御弁１１を介してタンクに戻る。これにより油圧モータ１２が駆動され、車両が走行する。

車両走行開始時の走行駆動圧は、トルク制御圧力としてシャトル弁１８から管路Ｌ１１を介してレギュレータ１４に導かれ、これによりサーボ弁１４２がイ位置側に切り換わる。このサーボ弁１４２の切換によりピストン１４１のロッド室１４１ａとボトム室１４１ｂが連通し、その双方にトルク制御圧力が導かれる。その結果、ボトム室１４１ｂの受圧面積はロッド室１４１ａの受圧面積よりも大きいので、ピストン１４１は伸長し、油圧モータ１２の押除け容積ｑは大きくなり、低速高トルクで車両が走行する。

車両の定速走行により走行駆動圧が減少すると、レギュレータ１４に作用するトルク制御圧が低下し、サーボ弁１４２がばね１４２ｃによりロ位置側に切り換わる。この切換によりボトム室１４１ｂが管路ＬＤを介してドレン回路に連通され、ピストンは縮退する。これにより油圧モータ１２の押除け容積ｑは小さくなり、高速低トルクで車両が走行する。

降坂走行時には慣性力によって車両が加速されるため走行負荷が減少し、それに伴いカウンタバランス弁１３は中立位置に切り換わり、戻り油側管路Ｌ１ＢまたはＬ１Ａにブレーキ圧が発生する。この場合、カウンタバランス弁１３の切換には多少の応答遅れがあるため、降坂走行の開始後、油圧モータ１２に十分な油圧ブレーキ力が作用するまでには時間がかかる。

ところで、降坂走行時にエンジン１を定格回転Ｎ１で駆動している場合には、図４のエンジン特性に示すように、負荷の減少した分だけエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎ１を超えて増速するおそれがある（Ｎ１→Ｎ２）。エンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎ１を上回ると、ポンプ吐出量が定格最大吐出量（Ｎ１×ｑｐmａx）を上回る。このとき、上述したように油圧ブレーキ力の発生には時間がかかるため、降坂走行の開始後、カウンタバランス弁１３が効き始めるまでの間に油圧モータ１２が過回転するおそれがある。モータ１２の過回転によりモータ回転数が許容回転数Ｎｍ０をオーバーすると、モータ寿命を低下させる。このようなカウンタバランス弁１３の応答遅れに起因する油圧モータ１２の過回転を抑制するため、本実施の形態では以下のようにエンジン回転数を制御する。

図５は、エンジン回転数を制御する制御回路のブロック図である。エンジン（原動機）１のガバナ５１は、リンク機構５２を介してパルスモータ５３に接続され、パルスモータ５３の回転によりエンジン回転数が制御される。すなわち、パルスモータ５３の正転でエンジン回転数が上昇し、逆転で低下する。このパルスモータ５３の回転は、ＣＰＵなどで構成されるコントローラ５０からの制御信号により制御される。ガバナ５１にはリンク機構５２を介してポテンショメ−タ５４が接続され、このポテンショメ−タ５４によりエンジン回転数に応じたガバナレバー角度を検出し、エンジン制御回転数Ｎθとしてコントローラ５０に入力される。コントローラ５０には走行パイロット圧Ｐｔを検出する圧力センサ４１と、モータ回転数Ｎｍを検出する回転数センサ４２とが接続されている。

図６は第１の実施の形態に係わるコントローラ５０の詳細を説明するブロック図である。関数発生器５０１はアクセルペダル踏み込み量に応じた目標エンジン回転数Ｎｔ、すなわち、圧力センサ４１で検出される走行パイロット圧力Ｐｔとエンジン１の目標回転数を対応付けた関数（目標回転数特性）Ｌ１によって定まる目標回転数Ｎｔを出力する。関数Ｌ１によれば、パイロット圧Ｐｔの増加に伴い目標回転数Ｎｔは定格回転数Ｎ１まで比例的に増加する。

関数発生器５０２はモータ回転数Ｎｍに応じた補正エンジン回転数Ｎｓ（以下、補正回転数Ｎｓという）、すなわち、回転数センサ４２で検出されるモータ回転数Ｎｍとエンジン１の補正回転数とを対応付けた関数（補正回転数特性）Ｌ２によって定まる補正回転数Ｎｓを出力する。関数Ｌ２によれば、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａ以下の範囲では、補正回転数は一定（Ｎｓ＝０）であり、モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａを越えるとモータ回転数の増加に伴い補正回転数は徐々に増加する。所定値Ｎａは、例えば平地走行の最高速度Ｎｍ１より大きくモータ許容回転数Ｎｍ０より小さな値に設定される。なお、モータ回転数Ｎｍと車速は相関関係があるため、回転数センサ４２の代わりに車速センサを用い、車速に応じて補正回転数Ｎｓを求めてもよい。

関数発生器５０３は、アクセルペダル２２ａが所定値以上操作されたとき、例えばフル操作されたときハイレベル信号を出力し、スイッチ５０４を閉じる。スイッチ５０４を閉じた状態では、減算器５０５は目標回転数Ｎｔから補正回転数Ｎｓを減算したものを目標回転数指令値Ｎｙとして出力する。スイッチ５０４を開放した状態では、減算器５０５は目標回転数Ｎｔをそのまま目標回転数指令値Ｎｙとして出力する。

目標回転数指令値Ｎｙはサーボ制御部５１０でポテンショメータ５４により検出したガバナレバーの変位量に相当する制御回転数Ｎθと比較され、図７に示す手順にしたがって両者が一致するようにパルスモータ５３が制御される。

図７において、まずステップＳ２１で目標回転数指令値Ｎｙと制御回転数Ｎθとをそれぞれ読み込み、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、Ｎθ−Ｎｙの結果を回転数差Ａとしてメモリに格納し、ステップＳ２３において、予め定めた基準回転数差Ｋを用いて、｜Ａ｜≧Ｋか否かを判定する。肯定されるとステップＳ２４に進み、回転数差Ａ＞０か否かを判定し、Ａ＞０ならば制御回転数Ｎθが目標回転数指令値Ｎｙよりも大きい、つまり制御回転数が目標回転数よりも高いから、エンジン回転数を下げるためステップＳ２５でモータ逆転を指令する信号をパルスモータ５３に出力する。これによりパルスモータ５３が逆転しエンジン１の回転数が低下する。

一方、Ａ≦０ならば制御回転数Ｎθが目標回転数指令値Ｎｙよりも小さい、つまり制御回転数が目標回転数よりも低いから、エンジン回転数を上げるためステップＳ２６でモータ正転を指令する信号を出力する。これにより、パルスモータ５３が正転し、エンジン１の回転数が上昇する。ステップＳ２３が否定されるとステップＳ２７に進んでモータ停止信号を出力し、これによりエンジン１の回転数が一定値に保持される。ステップＳ２５〜Ｓ２７を実行すると始めに戻る。

以上のように構成された第１の実施の形態に係わる走行制御装置の動作をより具体的に説明する。
（１）平地走行、登坂走行
平地走行時および登坂走行時のエンジン回転数は定格回転数Ｎ１以下である。この状態ではモータ回転数Ｎｍは最高速度Ｎｍ１以下となり、所定値Ｎａより小さい（Ｎｍ＜Ｎａ）。したがって、関数発生器５０２から出力される補正回転数Ｎｓは０となり、スイッチ５０４の開閉、すなわちアクセルペダル２２ａがフル操作か否かに拘わらず、関数発生器５０１から出力される目標回転数Ｎｔが目標回転数指令値Ｎｙとして出力される。これによりエンジン回転数は、関数Ｌ１で規定されるアクセルペダル２２ａの操作量に応じた回転数Ｎｔに制御される。

（２）降坂走行
アクセルペダル２２ａをフル操作し、モータ最高速度Ｎｍ１で平地走行している状態から降坂走行に移行した際の、坂の傾斜角に対するモータ回転数Ｎｍの特性を図８に示す。なお、図中、実線はモータ回転数に応じてエンジン回転数を制御する本実施の形態の走行制御装置の特性であり、点線はエンジン回転数を一定とした場合の特性である。

降坂走行開始時には、カウンタバランス弁１３の応答遅れによってブレーキ圧はすぐに大きくならないため重力によって車両は加速され、図８に示すようにモータ回転数Ｎｍが上昇する。モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａを越えると（図８の時間ｔ１）、関数発生器５０２からモータ回転数Ｎｍに応じた補正回転数Ｎｓ（＞０）が出力され、目標回転数Ｎｔから補正回転数Ｎｓを減算したものが目標回転数指令値Ｎｙとして出力される。その結果、エンジン回転数は目標回転数Ｎｔよりも補正回転数分Ｎｓだけ小さくなるように制御される。したがって、ポンプ吐出量が定格最大吐出量以下に抑えられ、降坂走行開始直後の油圧モータ１２の回転数Ｎｍが図８の点線のものより小さくなる。これによりモータ回転数Ｎｍを許容回転数Ｎｍ０以下に抑えることができる。

この場合、坂の勾配が急なほどモータ回転は増速され、モータ回転数Ｎｍが増加し、関数発生器５０２からの補正回転数Ｎｓは大きくなる。したがって、加速の度合いが強いほどエンジン回転数は小さくなり、油圧モータ１２の過回転を効果的に抑制することができる。

降坂走行開始から所定時間が経過すると（図８の時間ｔ２）、カウンタバランス弁１３は中立位置に切り換わり、モータ１２に油圧ブレーキ力が作用する。これによりモータ回転数Ｎｍが減少し、エンジン１の補正回転数Ｎｓも小さくなる。さらにモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａ以下になると補正回転数Ｎｓは０になる。このときモータ１２の過回転状態は解消する。以降、エンジン回転数は目標回転数Ｎｔに制御され、降坂走行時にエンジン回転数を減少させなくても、カウンタバランス弁１３のブレーキ作用によってモータ回転数Ｎｍの増加が抑えられる。

降坂走行時にアクセルペダル２２ａがフル操作されていないときは、スイッチ５０４は開放され、関数発生器５０１からの目標回転数Ｎｔ（＜Ｎ１）が目標回転数指令値Ｎｙとして出力される。この場合、目標回転数Ｎｔは定格回転数Ｎ１よりも小さく、エンジン回転数は定格回転数Ｎ１以下となる。その結果、ポンプ吐出量が定格最大吐出量以下に抑えられ、モータ回転数Ｎｍを許容回転数Ｎｍ０以下に抑えることができる。このようにペダル２２ａのフル操作以外ではエンジン回転数の補正を行わないので、必要以上にエンジン回転数を低減することがなく、良好な走行性能を発揮することができる。なお、降坂走行時にエンジン回転数を確実に定格回転数Ｎ１以下とするため、アクセルペダル２２ａをフル操作する前にスイッチ５０４を閉じるように関数発生器５０３の出力を調整してもよい。

以上説明した第１の実施の形態によれば以下のような効果を奏する。
（１）モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａを越えるとモータ１２の過回転状態を検出し、エンジン回転数指令値Ｎｙをペダル操作による目標回転数Ｎｔよりも低減するようにした。これにより降坂走行時にエンジン回転数が定格回転数Ｎ１を超えることを阻止することができ、カウンタバランス弁１３の応答遅れによって走行モータ１２が許容回転数Ｎｍ０を超えて過回転することを抑制できる。
（２）カウンタバランス弁１３のブレーキ作用によりモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａ以下になると、すなわちモータ１２の過回転状態が解消されると、エンジン回転数を目標回転数Ｎｔに制御するので、エンジン回転数の減少は短時間に抑えられ、走行性に与える悪影響は小さい。
（３）アクセルペダル２２ａがフル操作されているときにスイッチ５０４を閉じてエンジン回転数指令値Ｎｙを低減するようにしたので、必要以上にエンジン回転数を低減することがなく、良好な走行性能を発揮することができる。
（４）モータ回転数Ｎｍが大きいほど補正回転数Ｎｓが大きくなるように関数Ｌ２を定め、モータ回転数Ｎｍが大きいほどエンジン回転数指令値Ｎｙを大きく減少させるようにした。これにより坂の勾配が急でモータ回転数Ｎｍの増加が著しい場合であっても、モータ回転数Ｎｍを確実に許容回転数Ｎｍ０以下に抑えることができる。
（５）回転数センサ４２によりモータ回転数Ｎｍを直接検出するので、モータ回転数Ｎｍを精度よく検出することができ、過回転抑制制御の精度が高まる。

−第２の実施の形態−
図９を参照して本発明による走行制御装置の第２の実施の形態について説明する。
第１の実施の形態ではモータ回転数Ｎｍに応じてエンジン回転数を目標回転数Ｎｔよりも低減するようにしたが、第２の実施の形態ではモータ加速度Ａｍに応じてエンジン回転数を低減する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、コントローラ５０内でのモータ過回転抑制の処理の内容である。図９は、第２の実施の形態に係わるコントローラ５０の詳細を説明するブロック図である。なお、図６と同一の箇所には同一の符号を付す。回転数センサ４２により検出されたモータ回転数Ｎｍはスイッチ５２１を経て加速度演算部５２２に入力される。スイッチ５２１はモータ回転数Ｎｍが最高速度Ｎｍ１以上のときに閉じられ、最高速度Ｎｍ１未満のときに開放される。スイッチ５２１が閉じられると加速度演算部５２２はモータ回転数Ｎｍを時間微分してモータ加速度Ａｍを演算する。

関数発生器５２３はモータ加速度Ａｍとエンジン１の補正回転数とを対応付けた関数Ｌ２によって定まる補正回転数Ｎｓを出力する。関数Ｌ２によれば、モータ加速度Ａｍが所定値Ａａ以下の範囲では、補正回転数は一定（Ｎｓ＝０）であり、モータ加速度Ａｍが所定値Ａａを越えるとモータ回転数の増加に伴い補正回転数は徐々に増加する。所定値Ａａは、カウンタバランス弁１３が切り換わるまでの間にモータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を越える程度まで上昇するか否かを予測するための閾値であり、モータ加速度Ａｍが所定値Ａａを越えると、モータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を超えると予測する。なお、モータ加速度は坂の勾配と相関関係を有するため、モータ加速度の代わりに傾斜センサを用いて同様な処理を行ってもよい。

第２の実施の形態に係わる走行制御装置の特徴的な動作を説明する。
平地走行時にモータ回転数Ｎｍが最高速度Ｎｍ１未満のとき、スイッチ５２１は開放される。このとき、補正回転数Ｎｓは出力されず、エンジン回転数はペダル操作に応じた目標回転数Ｎｔに制御される。この場合、モータ回転数Ｎｍが小さいため、平地走行から降坂走行に移行しても、カウンタバランス弁１３の応答遅れの間にモータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を超えることはない。したがって、エンジン回転数を減少させる必要はない。

一方、モータ最高速度Ｎｍ１で平地走行をしているときはスイッチ５２１が閉じられ、加速度演算部５２２はモータ加速度Ａｍを演算する。ここで、平地走行から降坂走行に移行すると、坂の傾斜に応じてモータ加速度Ａｍが増加する。勾配が比較的緩やかなときはモータ加速度Ａｍは所定値Ａａ以下であり、補正回転数Ｎｓ＝０となる。この場合、カウンタバランス弁１３の応答遅れの間にモータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を越えないと予測されるため、エンジン回転数を減少させない。これに対し、勾配が急でモータ加速度Ａｍが所定値Ａａより大きくなると、モータ１２の過回転により許容回転数Ｎｍ０を超えると予測されるため、関数発生器５２３から補正回転数Ｎｓ（＞０）が出力され、エンジン回転数は目標回転数Ｎｔよりも補正回転数Ｎｓだけ小さくなる。これによりモータ１２の過回転により許容回転数Ｎｍ０を超えることを未然に防ぐことができる。

第２の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏する。
（１）モータ回転数Ｎｍよりモータ加速度Ａｍを演算し、モータ加速度Ａｍが所定値Ａａを越えると、モータ１２の過回転状態を検出してモータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を超えると予測し、エンジン回転数指令置Ｎｙをペダル操作による目標回転数Ｎｔよりも低減するようにした。これによりモータ回転数Ｎｍが許容回転数Ｎｍ０を超えることを未然に防ぐことができる。
（２）モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａより大きい場合であってもモータ加速度Ａｍが所定値Ａａ以下のときはエンジン回転数を低下させないので、車両には必要最小限の減速力が作用し、走行フィーリングがよい。
（３）モータ１２が最高速度Ｎｍ１で回転しているときにスイッチ５２１をオンし、加速度Ａｍに応じたエンジン回転数制御を行うので、低速走行時に加速度Ａｍが所定値Ａａを越えてもエンジン回転数は低下せず、低速時の加速性を確保できる。

なお、以上ではモータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａを越えたとき、またはモータ加速度Ａｍが所定値Ａａを越えたときにエンジン回転数を低減して油圧モータ１２の過回転を抑制するようにしたが、油圧ポンプ１０の最大傾転量を低減して油圧モータ１２の過回転を抑制するようにしてもよい。この場合、例えば図１０に示すようにポンプレギュレータ１０Ａを形成すればよい。以下、この点について説明する。

図１０では、ポンプレギュレータ１０Ａにトルク制限部１１０と最大傾転制御部１２０が設けられている。トルク制限部１１０には、ポンプ斜坂１１１に連結されたピストン１１２を最大傾転制限部１１４に付勢するバネ１１３が介装され、トルク制限部１１０にポンプ吐出圧力Ｐがフィードバックされて、前述した馬力制御が行なわれる。すなわち、上記フィードバック圧力Ｐがトルク制限部１１０に導かれると、バネ力に抗してピストン１１２が駆動され、図３のＰ―ｑｐ線図に沿ってポンプ傾転量ｑｐが低減される。一方、ポンプ圧力ＰがＰ２以下の領域では、ピストン１１２はバネ力により最大傾転制限部１１４で制限され、ポンプ傾転は最大傾転ｑｐmaxとなる。

最大傾転制御部１２０には、ピストン１１２と直列にピストン１２１が配設され、ピストン１２１はばね１２２によりピストン１１２の反対方向に付勢されている。最大傾転制御部１２０は電磁比例減圧弁３１を介して油圧源３０に接続され、電磁比例減圧弁３１はコントローラ５０からの制御信号によって切り換えられる。すなわちモータ回転数Ｎｍまたはモータ加速度Ａｍが所定値ＮａまたはＡａ以下のときは電磁比例減圧弁３１は位置ロ側に切り換えられる。これにより最大傾転制御部１２０はタンクに連通し、ポンプ最大傾転量はｑｐmaxとなる。

一方、モータ回転数Ｎｍまたはモータ加速度Ａｍが所定値Ｎａまたは所定値Ａａを越えると、電磁比例減圧弁３１は位置イ側に切り換えられる。これにより油圧源３０からの圧油が最大傾転制御部１２０に作用し、ピストン１２１はバネ力に抗して図の右方へ移動し、ピストン１１２の移動範囲の上限をより小さい値に制限する。その結果、図１１の点線に示すようにポンプ最大傾転量をｑｐmaxよりも所定量Δｑｐだけ低減する。この場合、モータ回転数Ｎｍまたはモータ加速度Ａｍが大きいほどポンプ最大傾転量が小さくなるように電磁比例減圧弁３１の切換量を制御すればよい。

なお、エンジン回転数を低減またはポンプ最大傾転量を低減することで、走行モータ１２の過回転を抑制するようにしたが、原動機回転数低減手段およびポンプ傾転量低減手段以外のモータ過回転抑制手段を用いてもよい。例えば走行モータ１２の傾転量制御、制御弁１１の駆動制御、リリーフ弁１５,１６のリリーフ圧制御等により走行モータ１２の過回転を抑制するようにしてもよい。スイッチ５０４を省略し、アクセルペダル２２ａの操作量に拘わらず常に補正回転数Ｎｓを出力するようにしてもよい。

制御弁１１をアクセルペダル２２ａ以外で操作してもよい。上記ではアクセルペダル２２ａの操作量に応じて制御弁１１とエンジン回転数を制御するようにしたが（アクセル制御）、アクセルペダル２２ａの操作量に応じて制御弁１１のみを制御してもよい（バルブ制御）。油圧モータ１２を固定容量型油圧モータとしてもよい。油圧ポンプ１０を固定容量型油圧ポンプとしてもよい。エンジン１の目標回転数Ｎｔをアクセルペダル２２ａにより設定するようにしたが、他の操作部材（例えばレバーやスイッチ）により設定してもよい。

モータ回転数Ｎｍが所定値Ｎａを越えると、またはモータ加速度Ａｍが所定値Ａａを越えるとモータ１２の過回転状態、すなわちモータ回転数Ｎｍが最高速度Ｎｍ１を越えて許容回転数Ｎｍ０に達するおそれがある状態を検出するようにしたが、他の検出手段を用いて過回転状態を検出してもよい。また、回転数検出手段として回転数センサ４２を用いたが、他の回転数検出手段を用いてもよい。回転数センサ４２からの信号を加速度演算部４２２で時間微分して加速度を求めるようにしたが、他の加速度検出手段を用いてもよい。

以上ではホイール式油圧ショベルについて説明したが、カウンタバランス弁１３を有し、走行モータ１２で走行駆動する他の作業車両にも本発明を同様に適用することができる。

本発明が適用されるホイール式油圧ショベルの側面図。本発明の第１の実施の形態に係わる油圧駆動車両の走行用油圧回路図。第１の実施の形態に係わる油圧ポンプのＰ−ｑｐ特性を示す図。_ 図２に示すエンジンの回転数と負荷の関係を示す図。第１の実施の形態に係わる走行制御装置の制御回路のブロック図。図５に示すコントローラの詳細を説明する概念図。図６のサーボ制御部で行われる処理の一例を示すフローチャート。第１の実施の形態に係わる走行制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。第２の実施の形態に係わる走行制御装置の制御回路のブロック図。本発明の変形例としての油圧ポンプのレギュレータの構成を示す図。図１０の油圧ポンプのＰ−ｑｐ特性を示す図。

符号の説明

１エンジン１０油圧ポンプ
１０Ａポンプレギュレータ１１走行用制御弁
１２走行用油圧モータ１３カウンタバランス弁
３１電磁比例弁４２回転数センサ
５０コントローラ５３パルスモータ
５４ポテンショメータＬ１Ａ,Ｌ１Ｂメイン管路

Claims

原動機により駆動される油圧ポンプと、
前記原動機の目標回転数を指令する目標回転数指令手段と、
この油圧ポンプから供給される圧油により駆動されるとともに、前記原動機の回転数が所定の回転数のときに許容回転数以下の最高速度で駆動するように設定された走行モータと、
前記油圧ポンプから前記走行モータへ供給される圧油の流量を制御する走行用制御弁と、
前記制御弁を介して供給されるモータ負荷圧により切り換わり、負荷圧の低下により前記走行モータの戻り側管路にブレーキ圧を発生させるカウンタバランス弁と、
前記走行モータの前記許容回転数を超える過回転状態を検出する過回転検出手段と、
前記目標回転数指令手段による指令値が所定値以上または前記原動機の前記所定の回転数以上を指令し、かつ、前記過回転検出手段により前記走行モータの過回転状態が検出されると、前記カウンタバランス弁の切換によるブレーキ圧の発生により前記走行モータの過回転状態が解消されるまで、前記走行モータの回転を抑制するモータ過回転抑制手段とを備えることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記走行モータの回転数を検出する回転数検出手段を有し、
前記過回転検出手段は、前記回転数検出手段により検出されたモータ回転数が所定値以上になると前記過回転状態を検出することを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記走行モータの加速度を検出する加速度検出手段を有し、
前記過回転検出手段は、モータ速度が一定以上で前記加速度検出手段により検出されたモータ加速度が所定値以上になると前記過回転状態を検出することを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項２または３に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記モータ過回転抑制手段は、検出された前記モータ回転数または前記モータ加速度が大きいほど前記原動機の回転数を大きく低減する原動機回転数低減手段であることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項２または３に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、
前記油圧ポンプは可変容量型油圧ポンプであり、
前記モータ過回転抑制手段は、検出された前記モータ回転数または前記モータ加速度が大きいほど前記油圧ポンプの傾転量を大きく低減するポンプ傾転量低減手段であることを特徴とする油圧駆動車両の走行制御装置。
請求項１〜５のいずれか１項記載の走行制御装置を有することを特徴とする油圧駆動車両。