JP6648296B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール式作業機械等の作業車両に関する。

従来、オペレータによるオートクルーズ走行モードの選択に応じて作業車両を予め設定された一定速度で自動走行させる、オートクルーズ制御部を備えた作業車両が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載された従来の作業車両は、オペレータがオートクルーズ走行モードを選択したときの走行モードが通常走行モードである場合には、予め設定された通常モードテーブルの最大車速をオートクルーズ走行の維持速度として決定する。また、オペレータがオートクルーズ走行モードを選択したときの走行モードが作業走行モードである場合には、予め設定された作業モードテーブルの最大車速をオートクルーズ走行の維持速度として決定する。作業モードテーブルの最大車速は、オペレータが作業車両に備えられた速度上限ダイヤルスイッチを操作することにより設定される。

なお、通常走行モードとは、一般道を走行可能な作業車両の走行モードであり、作業走行モードとは、何らかの作業を行う際の作業車両の走行モードである。作業走行モードにおける作業車両の最大車速は、通常走行モードにおける作業車両の最大車速よりも低速に設定される。

従来の作業車両は、このように構成されているので、一般道を走行可能な高速度でオートクルーズ走行することもできるし、何らかの作業を行うことが可能な低速度でもオートクルーズ走行することもできる。

特開２０１２−６７８２９号公報

しかしながら、従来の作業車両は、作業走行モードで走行中にオペレータがオートクルーズ走行モードを選択したとき、オートクルーズ走行の維持速度が、予め設定された作業モードテーブルに基づいて自動的に決定されるので、実行しようとする作業に作業車両の走行速度が適合しない場合がある。

この場合、オペレータは、オートクルーズ走行を解除した上で、速度上限ダイヤルスイッチを操作して作業モードテーブルの最大車速の設定をやり直し、しかる後に、再度作業車両を作業走行モードで走行させてオートクルーズ走行モードを選択する、という作業を行わなくてはならず、作業車両の稼働効率が悪いものとなる。

本発明は、このような従来技術の実情を考慮してなされたものであり、その目的は、作業内容に合わせてオートクルーズ走行の維持速度を設定可能な作業車両を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するため、車体と、前記車体の下方に設けられた車輪と、前記車体に対し上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業装置と、前記車体上に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により伸縮され、前記フロント作業装置を動作させる油圧シリンダと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動し前記車輪を回転させる走行モータと、前記走行モータの回転数に基づき車速を検出する車速センサと、前記油圧シリンダを操作する操作レバーと、前記走行モータを操作量に基づき操作する操作ペダルと、前記車速を走行単独操作時の速度である第１の速度に維持するオートクルーズ機能を有効もしくは無効に切換える指示装置と、を備えた作業車両において、前記指示装置により前記オートクルーズ機能が有効に切換え操作され、かつ、前記走行モータが駆動されている状態で、前記操作レバーにより前記フロント作業装置を動作させるための操作がされたとき、前記車速を、前記第１の速度から、走行と前記フロント作業装置とを複合的に操作したときの速度である第２の速度に変更し、その速度を維持する制御を行う制御装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、実行しようとする作業に合わせてオートクルーズ走行の維持速度を設定することができ、作業車両の稼働効率を改善できる。なお、上述した以外の課題、構成及び効果については、以下に記載する実施形態の説明により明らかにされる。

実施形態に係るホイール式油圧ショベルの外観図である。 実施形態に係るホイール式油圧ショベルの油圧制御装置を示す油圧回路図である。 実施形態に係るオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るオートクルーズ制御装置によらない走行単独操作時における走行操作量と比例弁圧力との関係を示すグラフ図である。 実施形態に係るオートクルーズ制御装置の動作手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る作業車両の実施形態を、ホイール式油圧ショベルを例にとり、図を参照しながら説明する。

図１に示すように、実施形態に係るホイール式油圧ショベル１は、タイヤ２ａを備えた４輪構造のホイール式走行体２を備えている。また、ホイール式走行体２上には、運転室３ａ等を有する旋回体３が旋回可能に設けられている。更に、旋回体３の前部には、ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃからなる３節リンク構造のフロント作業装置４が設けられている。

ホイール式走行体２、旋回体３、ブーム４ａ、アーム４ｂ及びバケット４ｃは、油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される。図２に、実施形態に係るホイール式油圧ショベル１の油圧制御装置１００を示す。

図２に示すように、実施形態に係る油圧制御装置１００は、走行体２を駆動するための走行用油圧モータ１１、ブーム４ａを駆動するためのブーム用油圧シリンダ１２及びアーム４ｂを駆動するためのアーム用油圧シリンダ１３を備えている。なお、旋回体３を駆動するための旋回用油圧モータと、バケット４ｃを駆動するためのバケット用油圧シリンダについては、説明を簡略化するために図示を省略している。本明細書においては、ブーム用油圧シリンダ１２、アーム用油圧シリンダ１３及び図示しないバケット用油圧シリンダを総称して「作業用油圧アクチュエータ」と言うことがある。

走行用油圧モータ１１の出力軸は、トランスミッション１４に接続されており、トランスミッション１４の出力軸は、アクセルシャフト等の図示しない動力伝達機構を介してタイヤ２ａに伝達されている。また、走行用油圧モータ１１の出力軸には、車速検出センサ１５が設置されている。

トランスミッション１４は、２段変速式の減速装置であり、運転室３ａ内に設置された図示しない走行モード切換スイッチを切り換えることによって、減速比が高速段及び低速段に切り換えられる。即ち、走行モード切換スイッチが微速モード側に切り換えられた場合には、トランスミッション１４の減速比を高速段から低速段に切り換え、走行モード切換スイッチが通常走行モード側に切り換えられた場合には、トランスミッション１４の減速比を低速段から高速段に切り換える。

走行用油圧モータ１１及び作業用油圧アクチュエータには、メインポンプ２０から吐出された圧油がメイン管路２１を介して供給される。メインポンプ２０は、可変容量型油圧ポンプであり、原動機（エンジン）２２により駆動される。また、原動機２２は、定容量形油圧ポンプからなるパイロットポンプ２３も駆動している。

メインポンプ２０と走行用油圧モータ１１との間には、走行用油圧モータ１１の動作を制御する走行用方向制御弁２４が設けられている。また、メインポンプ２０とブーム用油圧シリンダ１２との間には、ブーム用油圧シリンダ１２の動作を制御するブーム用方向制御弁２５が設けられている。更に、メインポンプ２０とアーム用油圧シリンダ１３との間には、アーム用油圧シリンダ１３の動作を制御するアーム用方向制御弁２６が設けられている。これらの各方向制御弁２４、２５、２６は、油圧パイロット式のスプール弁であり、それぞれ走行操作用比例電磁弁ユニット２７、ブーム用操作装置２８及びアーム用操作装置２９から出力される操作パイロット圧力によって駆動される。

なお、走行操作用比例電磁弁ユニット２７は、運転室３ａに備えられた図示しないアクセルペダル等の走行用操作装置を踏み込むことによって操作される。また、ブーム用操作装置２８及びアーム用操作装置２９も運転室３ａ内に備えられる。ブーム用操作装置２８には、オペレータによって操作されるオートクルーズスイッチ３０が備えられる。

本明細書においては、ブーム用方向制御弁２５、アーム用方向制御弁２６及び図示しないバケット用方向制御弁を総称して「作業用方向制御弁」と言うことがある。また、本明細書においては、ブーム用操作装置２８、アーム用操作装置２９及び図示しないバケット操作装置を総称して「作業用操作装置」と言うことがある。

走行操作用比例電磁弁ユニット２７、ブーム用操作装置２８及びアーム用操作装置２９には、パイロットポンプ２３から吐出されたパイロット圧が供給管路３１を介して供給される。走行操作用比例電磁弁ユニット２７、ブーム用操作装置２８及びアーム用操作装置２９は、その操作量及び操作方向に応じたパイロット圧を生成し、走行用方向制御弁２４、ブーム用方向制御弁２５及びアーム用方向制御弁２６の切り換えを行う。

即ち、走行操作用比例電磁弁ユニット２７と走行用方向制御弁２４の油圧パイロット部とは、パイロット管路３２、３３を介して接続されており、各パイロット管路３２、３３には、シャトル弁３４の両端が接続されている。シャトル弁３４は、パイロット管路３２内の圧力とパイロット管路３３内の圧力のうち、いずれか高い方を選択して走行用方向制御弁２４を操作するパイロット圧として選択する高圧優先形のシャトル弁である。シャトル弁３４により選択されたパイロット圧は、走行操作量用圧力センサ３５により検出される。

また、ブーム用操作装置２８とブーム用方向制御弁２５の油圧パイロット部とは、パイロット管路４１、４２を介して接続されており、各パイロット管路４１、４２には、シャトル弁４３の両端が接続されている。シャトル弁４３は、パイロット管路４１内の圧力とパイロット管路４２内の圧力のうち、いずれか高い方を選択してブーム用方向制御弁２５を操作するパイロット圧として選択する高圧優先形のシャトル弁である。

また、アーム用操作装置２９とアーム用方向制御弁２６の油圧パイロット部とは、パイロット管路５１、５２を介して接続されており、各パイロット管路５１、５２には、シャトル弁５３の両端が接続されている。シャトル弁５３は、パイロット管路５１内の圧力とパイロット管路５２内の圧力のうち、いずれか高い方を選択してアーム用方向制御弁２６を操作するパイロット圧として選択する高圧優先形のシャトル弁である。

シャトル弁４３とシャトル弁５３とは、圧力検出管路５４を介して接続されており、この圧力検出管路５４には、シャトル弁４３が選択したパイロット圧とシャトル弁５３が選択したパイロット圧とのうち、いずれか高い方を選択する高圧優先形のシャトル弁５５が備えられている。シャトル弁５５により選択されたパイロット圧は、フロント操作量用圧力センサ５６により検出される。

車速検出センサ１５の出力信号、オートクルーズスイッチ３０の出力信号、走行操作量用圧力センサ３５の出力信号及びフロント操作量用圧力センサ５６の出力信号は、コントローラ６０に入力される。コントローラ６０は、これらの各出力信号に基づいてホイール式走行体２の走行状態を制御する。

走行用方向制御弁２４並びにブーム用方向制御弁２５及びアーム用方向制御弁２６を含む作業用方向制御弁は、タンデムセンタ形の３位置弁であり、弁位置のノーマル位置は中立位置に設定されている。

また、これらの方向制御弁は、中立位置から第１切替位置方向及び第２切替位置方向に選択的に切替できるように構成されており、弁位置を中立位置から第１切替位置方向又は第２切替位置方向に操作することにより、メインポンプ２０から走行用油圧モータ１１並びにブーム用油圧シリンダ１２及びアーム用油圧シリンダを含む作業用油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れの方向と流量とを制御する。これにより、走行用油圧モータ１１及び作業用油圧アクチュエータが、作業用操作装置を操作することにより指示された方向に、指示された量だけ駆動される。

メインポンプ２０から吐出され、走行用方向制御弁２４及び作業用方向制御弁を通過した圧油は、作動油タンク１６に戻される。

以下、実施形態に係るコントローラ６０の構成及び動作を、図３〜図５を用いて説明する。

図３に示すように、コントローラ６０は、オートクルーズスイッチ３０がオフ状態であって走行単独操作時（フロント複合操作されていないとき）のアクセルペダルの踏み込み量と比例弁圧力との関係を示す走行操作量−比例弁圧力テーブル６１を記憶している。走行操作量−比例弁圧力テーブル６１は、図４に拡大して示すように、横軸に走行操作量、縦軸に比例弁圧力とし、アクセルペダルが非操作状態から最大操作量まで操作されるまでのアクセルペダルの操作量に応じた比例弁圧力の変化が、特性線図としてグラフ形式で記憶されている。
一方で、図３に示すように、コントローラ６０は、ホイール式走行体２を単独で操作し、かつオートクルーズスイッチ３０をオン操作したときに、そのときの実車速を目標車速として記憶する。また、コントローラ６０は、ホイール式走行体２とフロント作業装置４とを複合的に操作し（以下、この操作状態を「フロント複合時」という。）、かつ、オートクルーズスイッチ３０をオン操作したときに、そのときの実車速をフロント複合時の目標車速に記憶するようにしている。さらに、これらの目標車速、及びフロント複合時の目標車速は、外部ツールや車体に設置された入力装置等を用いて設定を変更することができる。

したがって、オペレータは、外部ツールや車体に設置された入力装置等を用いて設定を変更することにより、ホイール式油圧ショベル１の最低速度を、ホイール式走行体２とフロント作業装置４とを複合的に操作可能な所定の車速、例えば１〜２Ｋｍ／ｈに設定できる。

また、コントローラ６０は、図３に示すように、オートクルーズ制御条件判断部６２と、目標車速切替条件判断部６３と、目標車速切替条件判断部６３の判断結果に応じて、オートクルーズ制御の目標車速を、フロント複合時の目標車速又はオートクルーズスイッチ３０をオン操作したときのホイール式油圧ショベル１の車速に切り換える目標車速選択部６４とを有している。

オートクルーズ制御条件判断部６２は、原動機２２が起動されている状態において、走行操作量用圧力センサ３５からの走行操作信号がないか、オートクルーズスイッチ３０がオフ状態であるか、ホイール式油圧ショベル１の実速度が予め定められた所定速度以下、例えばＶｆ≦０．３Ｋｍ／ｈである場合には、オートクルーズ制御条件は「ａ」であると判断する。このとき、コントローラ６０は、ホイール式油圧ショベル１のオートクルーズ制御を行わず、アクセル操作に応じて走行操作用比例電磁弁ユニット２７を制御する。

これに対して、オートクルーズ制御条件判断部６２は、原動機２２が起動されている状態において、走行操作量用圧力センサ３５からホイール式走行体２が走行中であることを示す信号が入力され、オートクルーズスイッチ３０がオン状態であり、かつホイール式油圧ショベル１の実速度が予め定められた所定速度以上、例えばＶａ≧８Ｋｍ／ｈである場合には、オートクルーズ制御条件は「ｂ」であると判断する。このとき、コントローラ６０は、ホイール式油圧ショベル１をオートクルーズ走行させるように走行操作用比例電磁弁ユニット２７を制御する。

目標車速切替条件判断部６３は、オートクルーズ制御条件判断部６２によってオートクルーズ制御条件は「ｂ」であると判断され、かつフロント操作量用圧力センサ５６からフロント作業装置４の操作を示す信号の入力がない場合、目標車速切替条件は「ｃ」であると判断して、ホイール式油圧ショベル１の目標速度をオートクルーズスイッチ３０がオン操作されたときの速度に定める。これにより、ホイール式油圧ショベル１は、８Ｋｍ／ｈ以上最大車速以下の車速でオートクルーズ走行が可能になる。よって、一般道におけるオートクルーズ走行も可能になる。

これに対して、目標車速切替条件判断部６３は、オートクルーズ制御条件判断部６２によってオートクルーズ制御条件は「ｂ」であると判断され、かつフロント操作量用圧力センサ５６からフロント作業装置４の操作を示す信号が入力した場合、目標車速切替条件は「ｄ」であると判断して、ホイール式油圧ショベル１の目標速度を、フロント複合時の目標車速に定める。これにより、ホイール式油圧ショベル１は、８Ｋｍ／ｈ以上最大車速以下の車速で走行している状態から、１〜２Ｋｍ／ｈ程度のフロント複合操作が可能な車速に自動的に減速され、そのフロント複合操作が可能な車速でオートクルーズ走行される。

よって、実施形態に係るホイール式油圧ショベル１のオートクルーズ制御装置は、フロント複合時におけるオートクルーズ走行の車速を、常にフロント複合作業が可能な車速にすることができ、ホイール式油圧ショベル１の作業効率を高めることができる。

なお、目標車速選択部６４で選択された目標速度は、ローパスフィルタ６５を介して減算器６６に入力され、車速検出センサ１５で検出された実車速との偏差が算出される。また、減算器６６によって算出された車速偏差に基づいて、走行操作量用圧力センサ３５の補正圧力が車速偏差−補正圧力算出器６７で算出され、走行操作用比例電磁弁ユニット２７の駆動が制御される。

実施形態に係るホイール式油圧ショベル１のオートクルーズ制御装置は、目標車速選択部６４で選択された目標速度を、ローパスフィルタ６５を介して減算器６６に入力するので、実車速と目標車速との差が大きい場合にも、ホイール式油圧ショベル１の速度変化を緩やかなものにすることができ、オペレータに与える不快感を緩和することができる。

以下、図５に示すフローチャートを用いて、実施形態に係るオートクルーズ制御装置の動作を詳細に説明する。

ホイール式走行体２が走行可能な状態で、オートクルーズ制御条件判断部６２がオートクルーズ制御条件は「ｂ」であると判断したとき（ステップＳ１でＹｅｓ）、コントローラ６０は、ホイール式油圧ショベル１をオートクルーズスイッチ３０がオン操作されたときの車速でオートクルーズ制御を開始する（ステップＳ２）。ステップＳ１でＮｏと判断した場合は、オートクルーズ制御を終了し、ホイール式油圧ショベル１をアクセルペダルの踏み込み量に応じた車速で走行させる。

ホイール式油圧ショベル１が、オートクルーズスイッチ３０がオン操作されたときの車速でオートクルーズ制御されている状態で、図示しないブレーキが操作されるか、オートクルーズスイッチ３０がオフ操作されるか、車速がＶｆ以下になった場合にも（ステップＳ３でＹｅｓ）、オートクルーズ制御を終了する。

ステップＳ３でＮｏと判断した場合であって、フロント作業装置４の操作が行われた場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、フロント複合時の車速でオートクルーズ制御を開始する（ステップＳ５）。ステップＳ４でＮｏと判断した場合は、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３及びステップＳ４を繰り返す。

フロント複合時の車速でオートクルーズ制御を開始した状態で、図示しないブレーキが操作されるか、オートクルーズスイッチ３０がオフ操作されるか、車速がＶｆ以下になった場合にも（ステップＳ６でＹｅｓ）、オートクルーズ制御を終了する。

ステップＳ６でＮｏと判断した場合は、ステップＳ７に移行し、所定時間、例えば２〜３秒以内にフロント作業装置４の駆動が継続されているか否かについて判断する。ステップＳ７でフロント作業装置４の駆動が継続されていると判断した場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）、ステップＳ５に戻ってフロント複合時の車速でのオートクルーズ制御を継続する。ステップＳ７でフロント作業装置４の駆動が中断されたと判断した場合は（ステップＳ７でＮｏ）、ステップＳ３に戻ってホイール式油圧ショベル１をオートクルーズスイッチ３０がオン操作されたときの車速でオートクルーズ制御する。

これにより、例えば道路脇に設けられた緑地帯の地面をバケット４ｃで均す作業を行う場合に、ホイール式油圧ショベル１の走行をフロント複合時の車速でオートクルーズ制御しながら、フロント作業装置４を駆動して、道路脇に設けられた緑地帯の地面をバケット４ｃで均す作業と、次の緑地帯に到着するまでの間、フロント作業装置４の駆動を停止して、ホイール式油圧ショベル１の走行をオートクルーズスイッチ３０がオン操作されたときの車速でオートクルーズ走行させる作業とを、オートクルーズスイッチ３０の切換操作を行うことなく行うことができるので、ホイール式油圧ショベル１の作業効率を良好なものにできる。

なお、上述の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明の範囲を上述の実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

例えば、上述の実施形態では、ホイール式油圧ショベル１のオートクルーズ制御装置を例にとって説明したが、ホイール式油圧ショベル以外のホイール式作業機械の油圧制御装置に適用することができる。

また、上述の実施形態では、オートクルーズスイッチ３０をオン・オフ操作することによってオートクルーズ制御のオン・オフを切り換える構成としたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、運転室３ａ内に設置された図示しない走行モード切換スイッチによりトランスミッション１４を低速段に切り換えることによって、フロント複合時の車速でオートクルーズ制御を開始する構成とすることもできる。この場合、走行モード切換スイッチは、オートクルーズスイッチ３０と同様に、オートクルーズ選択部として機能する。

１ ホイール式油圧ショベル
２ ホイール式走行体
３ 旋回体
４ フロント作業装置
５ 原動機
２７ 走行操作用比例電磁弁ユニット
２８ ブーム用操作装置
２９ アーム用操作装置
３０ オートクルーズスイッチ
３５ 走行操作量用圧力センサ
５６ フロント操作量用圧力センサ
６０ コントローラ
６１ 走行操作量−比例弁圧力テーブル
６２ オートクルーズ制御条件判断部
６３ 目標車速切替条件判断部
６４ 目標車速選択部
６５ ローパスフィルタ
６６ 減算器
６７ 車速偏差−補正圧力器

Claims (2)

1. 車体と、
   前記車体の下方に設けられた車輪と、
   前記車体に対し上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業装置と、
   前記車体上に搭載されたエンジンと、
   前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油により伸縮され、前記フロント作業装置を動作させる油圧シリンダと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動し前記車輪を回転させる走行モータと、
   前記走行モータの回転数に基づき車速を検出する車速センサと、
   前記油圧シリンダを操作する操作レバーと、
   前記走行モータを操作量に基づき操作する操作ペダルと、
   前記車速を走行単独操作時の速度である第１の速度に維持するオートクルーズ機能を有効もしくは無効に切換える指示装置と、
   を備えた作業車両において、
   前記指示装置により前記オートクルーズ機能が有効に切換え操作され、かつ、前記走行モータが駆動されている状態で、前記操作レバーにより前記フロント作業装置を動作させるための操作がされたとき、
   前記車速を、前記第１の速度から、走行と前記フロント作業装置とを複合的に操作したときの速度である第２の速度に変更し、その速度を維持する制御を行う制御装置を
   備えたことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、
   前記指示装置により前記オートクルーズ機能が有効に切換え操作され、かつ、前記走行モータが駆動されている状態で、前記操作レバーが操作されたときを基準とした時間から予め設定された正の値である所定時間の間、前記操作レバーの非操作状態が続いた場合には、
   前記車速を前記第１の速度に変更することを特徴とする作業車両。