KR20100049505A

KR20100049505A - 작업 기계의 주행 시스템

Info

Publication number: KR20100049505A
Application number: KR1020097025756A
Authority: KR
Inventors: 히데노부 쯔까다; 가즈노리 나까무라; 쯔요시 나까무라; 야스오 야마자끼
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤; 티씨엠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2028-07-14
Also published as: JP2009041533A; WO2009022514A1; KR101481195B1; EP2187027A1; CN101680381A; JP5069518B2; US20100138118A1; US8442729B2; EP2187027B8; CN101680381B; EP2187027B1; EP2187027A4

Abstract

작업 기계의 주행 시스템에 있어서, 작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상을 도모한다. 4속 변속 제어 처리 시, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 연계하여 제어하는 동시에, 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량을 제한 틸팅량(q2cmin)으로 제한한다. 또한, 제1 유압 모터(23)의 틸팅량이 최소 틸팅량(q1min)에 도달하면 엔진(10)의 최고 회전수를 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한한다.

작업 기계, 유압 모터, 유압 펌프, 클러치 장치, 주행 장치

Description

작업 기계의 주행 시스템 {TRAVELING SYSTEM FOR WORK MACHINE}

본 발명은 휠 로더 등의 작업 기계의 주행 시스템에 관한 것으로, 특히, 최고 주행 속도에 제한이 있는 상황 하에서 사용하는 데 적합한 작업 기계의 주행 시스템에 관한 것이다.

휠 로더 등의 작업 기계의 주행 시스템으로서, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 것이 있다. 이 주행 시스템은 디젤 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는, HST(Hydro-Static Transmission)라고 불리는 유압 동력 전달 장치를 구비한 주행 장치를 갖고 있다. HST라 함은, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 이 유압 펌프에 폐쇄 회로 접속되고 가변 용량형인 적어도 1개의 유압 모터와, 이 유압 모터의 출력축에 연결되는 클러치 장치를 갖고, 엔진의 동력을 유압 기계적으로 차륜의 차축으로 전달하는 것이다.

또한, 휠 로더 등의 작업 기계의 주행 시스템으로서 실용에 제공되고 있는 것으로서, 토크 컨버터와 트랜스미션을 갖고, 엔진의 동력을 토크 컨버터와 트랜스미션을 통해 차륜의 차축으로 전달하는 것이 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-230333호 공보

현장이나 나라에 따라서, 작업 기계가 갖는 주행의 최고 속도에 제한을 두고 사용되는 경우가 있다.

휠 로더 등의 작업 기계에 사용되는 디젤 엔진은 메커니컬 제어 거버너 방식의 엔진이 주류였으나, 최근, 배기 가스 등의 규제가 엄격해져, 점점 전자 제어 거버너 방식의 엔진으로 대체되고 있다.

엔진이 메커니컬 제어 거버너 방식이고, 주행 장치가 토크 컨버터와 트랜스미션을 구비하는 것인 경우, 작업 기계가 갖는 주행의 최고 속도에 제한을 두는 방법으로서, 액셀러레이터 페달이나 거버너 레버에 기계적인 스토퍼를 설치하여 엔진의 최고 회전수를 기계적으로 제한함으로써, 최고 주행 속도를 제한하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우에는, 주행 시뿐만 아니라 작업 시에도 엔진의 최고 회전수가 제한되므로, 작업 시에 엔진의 출력 마력을 충분히 이용할 수 없게 되어, 작업 효율이 저하된다. 또한, 주행 속도에 상관없이 엔진의 최고 회전수가 제한되므로, 주행 시동 시에 정격 최고 회전수가 얻어지지 않아, 주행 시동 시의 가속 성능이 저하된다.

특허 문헌 1의 기재와 같이 주행 장치가 HST를 구비하는 경우에는, 최고 주행 속도에 제한을 두는 방법으로서, 유압 모터의 틸팅 기구(경사판)에 기계적 스토퍼를 설치하여 유압 모터의 최소 틸팅을 제한하여, 유압 모터의 출력 회전수를 제한하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우에는, 엔진의 최고 회전수는 제한되지 않으므로, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟은 경우에는, 최고 주행 속도의 제한 시에 제한된 차속에 따라서 엔진 출력 마력의 손실이 발생한다.

본 발명의 목적은, 작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상이 도모되는 작업 기계의 주행 시스템을 제공하는 것이다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행 장치와, 상기 주행 장치에 설치되어 복수의 속도단을 갖는 동력 전달 장치와, 상기 동력 전달 장치의 속도단을 선택하는 속도단 선택 수단을 구비한 작업 기계의 주행 시스템에 있어서, 차속 검출 수단과, 상기 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 실차속이 미리 설정한 제한 차속에 근접하면, 상기 엔진의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수로 제한하는 엔진 제어 수단을 구비하는 것으로 한다.

이와 같이 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 실차속이 제한 차속에 근접한 경우에 엔진의 최고 회전수를 제1 제한 회전수로 제한함으로써, 주행 속도는 엔진 회전수에 따른 속도로 되므로, 최고 주행 속도를 제한할 수 있다.

또한, 작업 시에는, 통상, 낮은 속도단을 선택하여 작업을 행하는 경우가 많고, 제어상 엔진의 최고 회전수는 제한 회전수로 제한되지 않는다. 또한, 높은 속도단(가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나)을 선택한 경우라도, 작업 시의 주행 속도는 느리고, 실차속은 제한 차속으로부터 떨어져 있는 경우가 많으므로, 마찬가지로 엔진의 최고 회전수는 제한 회전수로 제한되지 않는다. 이로 인해, 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 정격 최고 회전수까지 상승하여, 작업 효율을 저하시키는 경우가 없다.

또한, 주행 시동 시에도 실차속은 제한 차속으로부터 떨어져 있고, 엔진의 최고 회전수는 제1 제한 회전수로 제한되지 않으므로, 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟으면 정격 최고 회전수가 얻어져, 가속 성능은 저하되지 않는다.

또한, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟아도, 실차속이 제한 차속에 근접하면 엔진의 최고 회전수는 제1 제한 회전수로 제한되므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

(2) 또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행 장치와, 상기 주행 장치에 설치되어, 복수의 속도단을 갖는 동력 전달 장치와, 상기 동력 전달 장치의 속도단을 선택하는 속도단 선택 수단을 구비하고, 상기 동력 전달 장치가, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프 및 이 유압 펌프에 폐쇄 회로 접속되고 가변 용량형인 적어도 1개의 유압 모터를 갖는 HST를 갖는 작업 기계의 주행 시스템에 있어서, 차속 검출 수단과, 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 실차속에 따라서 상기 유압 모터의 용량을 제어하고, 또한 상기 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 실차속이 미리 설정한 제한 차속에 도달하면, 상기 유압 모터의 최소 용량을 미리 설정한 제한 용량으로 제한하는 모터 제어 수단과, 상기 속도단 선택 수단이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 실차속이 상기 제한 차속에 근접하면, 상기 엔진의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수로 제한하는 엔진 제어 수단을 구비하는 것으로 한다.

이와 같이 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 실차속이 제한 차속에 도달한 경우에 유압 모터의 최소 용량을 제한 용량으로 제한하는 동시에, 실차속이 제한 차속에 근접하면 엔진의 최고 회전수를 제1 제한 회전수로 제한함으로써, 엔진의 최고 회전수만을 제한한 경우보다도 고정밀도로 확실하게 최고 주행 속도를 제한할 수 있다.

또한, 상기 (1)에서 서술한 바와 같이, 작업 시에는, 엔진의 최고 회전수는 제한 회전수로 제한되지 않으므로, 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 정격 최고 회전수까지 상승하여, 작업 효율을 저하시키는 일이 없다. 또한, 주행 시동 시에도 실차속은 제한 차속으로부터 떨어져 있고, 엔진의 최고 회전수는 제1 제한 회전수로 제한되지 않으므로, 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟으면 정격 최고 회전수가 얻어져, 가속 성능은 저하되지 않는다. 또한, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟아도, 실차속이 제한 차속에 근접하면 엔진의 최고 회전수는 제1 제한 회전수로 제한되므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 엔진의 기본 목표 회전수를 지시하는 액셀러레이터 페달과, 상기 엔진의 연료 분사량을 제어하는 전자 제어 거버너를 더 구비하고, 상기 엔진 제어 수단은 상기 액셀러레이터 페달이 상기 제1 제한 회전수보다도 높은 목표 회전수를 지시하고 있을 때, 상기 실차속이 상기 제한 차속에 근접함에 따라서 상기 목표 회전수로부터 상기 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 목표 회전수를 연산하여, 이 제어 목표 회전수를 상기 전자 제어 거버너에 출력한다.

이에 의해 실차속이 제한 차속에 근접함에 따라서 엔진 회전수는 제1 제한 회전수로 서서히 내려가, 엔진의 최고 회전수를 원활하게 제1 제한 회전수로 제한할 수 있다.

(4) 상기 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 엔진 제어 수단은 상기 실차속과 상기 제한 차속의 편차를 구하여, 이 차속 편차가 소정의 값보다 작아지면, 상기 차속 편차가 작아지는 것에 따라서 상기 정격 최대 회전수로부터 상기 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 제한 회전수를 연산하는 제1 수단과, 상기 액셀러레이터 페달이 지시하는 목표 회전수가 상기 제어 제한 회전수보다 높을 때에, 상기 제어 제한 회전수를 상기 제어 목표 회전수로서 출력하는 제2 수단을 갖는다.

이에 의해, 실차속이 제한 차속에 근접함에 따라서 엔진 회전수는 제1 제한 회전수로 서서히 내려가, 엔진의 최고 회전수를 원활하게 제1 제한 회전수로 제한할 수 있다.

(5) 또한, 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 HST는 상기 유압 펌프에 폐쇄 회로 접속되고 또한 서로 병렬로 접속된 가변 용량형의 제1 및 제2의 2개의 유압 모터를 갖고, 상기 모터 제어 수단은 상기 속도단 선택 수단이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때, 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 실차속이 증가하는 것에 따라서, 상기 제1 유압 모터의 용량이 서서히 감소하고 또한 상기 제2 유압 모터를 최대 용량으로 고정하고, 상기 제1 유압 모터의 용량이 최소 용량에 도달하면, 상기 제2 유압 모터의 용량이 서서히 감소하고 또한 상기 제1 유압 모터를 최소 용량으로 고정하도록 상기 제1 및 제2 유압 모터의 용량을 제어하는 동시에, 상기 실차속이 상기 제한 차속에 도달하면 상기 제2 유압 모터의 용량을 상기 제한 용량을 초과하지 않도록 제어한다.

이에 의해, 제1 및 제2 유압 모터의 용량을 연계하여 제어할 수 있어, 효율적이고 원활한 차속 제어가 가능해진다.

(6) 또한, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제한 차속은 외부 설정 수단에 의해 변경 가능해도 좋고, 이 경우, 상기 엔진 제어 수단은 상기 제1 제한 회전수를 상기 제한 차속에 따라서 변경 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상황에 따라서 제한 차속을 외부로부터 최적의 값으로 변경할 수 있어, 주행 시스템의 범용성을 높일 수 있다. 또한, 제한 차속에 따라서 제1 제한 회전수를 변경 가능하게 하므로, 제한 차속에 따른 최적의 제한 회전수를 설정할 수 있다.

(7) 또한, 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 모터 제어 수단은 상기 제한 차속을 가장 높은 속도단의 다음으로 높은 속도단의 차속 범위 내로 설정하고, 또한 상기 속도단 선택 수단이 상기 가장 높은 속도단을 선택하고 있을 때와, 그 다음으로 높은 속도단을 선택하고 있을 때의 각각에서, 상기 실차속이 미리 설정한 제한 차속에 도달하면, 상기 유압 모터의 최소 용량을 상기 제한 용량으로 제한하고, 상기 엔진 제어 수단은 상기 속도단 선택 수단이 상기 가장 높은 속도단의 다음으로 높은 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 실차속이 상기 제한 차속에 근접하면, 상기 엔진의 최고 회전수를 상기 제1 제한 회전수로 제한하고, 상기 속도단 선택 수단이 상기 가장 높은 속도단을 선택하고 있을 때에, 상기 엔진의 최고 회전수를 상기 제1 제한 회전수보다도 낮은 제2 제한 회전수로 제한한다.

이에 의해, 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단을 선택하고 있을 때에는 엔진의 최고 회전수를 제1 또는 제2 제한 회전수로 제한하므로, 상기 (2)에서 서술한 바와 같이, 작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여 연비의 향상이 도모된다. 또한, 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단을 선택하고 있을 때에는, 엔진의 최고 회전수를 제1 제한 회전수보다도 낮은 제2 제한 회전수로 제한하므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 더 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

(8) 또한, 상기 (7)에 있어서, 상기 제한 차속은 외부 설정 수단에 의해 변경 가능해도 좋고, 이 경우, 상기 엔진 제어 수단은 상기 제1 및 제2 제한 회전수를 각각 상기 제한 차속에 따라서 변경 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 상기 (5)에서 서술한 바와 같이, 상황에 따라서 제한 차속을 외부로부터 최적의 값으로 변경할 수 있어, 주행 시스템의 범용성을 높일 수 있는 동시에, 제한 차속에 따라서 제1 및 제2 제한 회전수의 각각을 변경 가능하게 하므로, 제1 및 제2 제한 회전수 모두 제한 차속에 따른 최적의 회전수로 설정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 HST 주행 시스템이 적용되는 작업 기계의 일례인 휠 로더의 외관을 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 관한 휠 로더(작업 차량)의 HST 주행 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 3은 HST의 상세를 도시하는 도면이다.

도 4는 HST 컨트롤러와 엔진 컨트롤러의 기능의 상세를 도시하는 도면이다.

도 5는 HST 컨트롤러의 HST 제어부의 처리 개요를 도시하는 도면이다.

도 6은 HST 제어부의 모터 제어부의 연산 처리의 전체를 도시하는 흐름도이다.

도 7은 HST 제어부에 기억된, 제1 및 제2 유압 모터의 목표 틸팅량의 연산에 사용하는 차속과 목표 틸팅량의 관계(목표 틸팅 특성)를 나타내는 도면이다.

도 8은 속도단 변속 스위치가 1속(속도단 1)을 선택하고 있을 때의 연산 처리를 도시하는 흐름도이다.

도 9는 속도단 변속 스위치가 2속(속도단 2)을 선택하고 있을 때의 연산 처리를 도시하는 흐름도이다.

도 10은 속도단 변속 스위치가 3속(속도단 3)을 선택하고 있을 때의 연산 처리를 도시하는 흐름도이다.

도 11은 속도단 변속 스위치가 4속(속도단 4)을 선택하고 있을 때의 연산 처리를 도시하는 흐름도이다.

도 12는 도 5에 도시한 HST 제어부의 제한 회전수 연산부의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다.

도 13은 엔진 컨트롤러의 엔진 제어부의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다.

도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 제1 및 제2 유압 모터의 목표 틸팅 특성을 나타내는 도면이다.

도 15는 제2 실시 형태에 있어서의 HST 제어부의 모터 제어부의 연산 처리의 전체를 도시하는 흐름도이다.

도 16은 속도단 변속 스위치가 3속(속도단 3)을 선택하고 있을 때의 처리 내용을 도시하는 흐름도이다.

도 17은 제2 실시 형태에 있어서의 HST 제어부의 제한 회전수 연산부의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다.

도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 HST 컨트롤러와 엔진 컨트롤러의 기능의 상세를 도시하는 도면이다.

도 19는 제3 실시 형태에 있어서의 HST 제어부의 제한 회전수 연산부의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다.

도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 HST 제어부의 제한 회전수 연산부의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다.

[부호의 설명]

10 : 엔진

11 : 폐쇄 회로 유압 구동 장치

12 : 클러치 장치

13 : HST

14 : 프로펠러 샤프트

15 : 주행 장치

20 : 유압 펌프

21a, 22a, 21b, 22b, 21c, 22c : 주관로

23 : 제1 유압 모터

24 : 제2 유압 모터

25, 26 : 틸팅 제어 액추에이터

27, 28 : 전자기 비례 밸브

30 : 제1 클러치(모터 클러치)

31 내지 34 : 제1 내지 제4 기어

35 : 제2 클러치(전진 클러치)

36, 37 : 제5 및 제6 기어

38 : 제3 클러치(후진 클러치)

39, 40 : 제7 및 제8 기어

42, 43, 44 : 전자기 절환 밸브

50 : 액셀러레이터 페달

51 : 전후진 절환 스위치

52 : 속도단 변속 스위치

54 : 엔진 회전 센서

55 : HST 출력축 회전 센서

56 : HST 컨트롤러

56A : HST 컨트롤러

56a : 엔진 회전 연산부

56b : HST 출력축 회전 연산부

56c : 차속 연산부

56d : 전후진 스위치 판정부

56e : 속도단 스위치 판정부

56f : 센서/스위치 에러 판정부

56g : 파라미터 기억부

56h : HST 제어부

56j : 통신부

56m : 입력 단자

57 : 엔진 컨트롤러

58 : 통신 라인

61 : 외부 설정 장치

100 : 휠 로더

111 : 전륜

112 : 후륜

561 : 주행 제어부

561a : 모터 제어부

561b : 전후진 제어부

562 : 제한 회전수 연산부

562a : 제한 차속 취득부

562b : 차속 편차 연산부

562c : 제1 보정 회전수 연산부

562d : 제1 제한 회전수 취득부

562e : 제한 회전수 보정부

562f : 최대 회전수 취득부

562g : 제1 절환부

562j : 제2 보정 회전수 연산부

562k : 제2 절환부

562m : 제2 제한 회전수 취득부

562n : 제3 절환부

562p : 제1 제한 회전수 연산부

562q : 제2 제한 회전수 연산부

571 : 기본 목표 회전수 연산부

572 : 목표 회전수 결정부

Scmax : 제한 차속

q2cmin : 제한 틸팅량

Ncmax1 : 제1 제한 회전수

Ncmax2 : 제2 제한 회전수

Ncmaxb : 제어용 제한 회전수

Ncmaxa : 보정 제한 회전수

ΔS : 차속 편차

ΔNa : 보정 회전수

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 HST 주행 시스템이 적용되는 작업 기계의 일례인 휠 로더의 외관을 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 휠 로더(100)는 서로 회전 가능하게 핀 결합된 차체 전방부(101)와 차체 후방부(102)를 구비하고, 차체 전방부(101)와 차체 후방부(102)로 차체를 구성하고 있다. 차체 전방부(101)에는 붐(104a)과 버킷(104b)으로 이루어지는 프론트 작업 장치(104)가 설치되고, 차체 후방부(102)에는 운전실(캐빈)(106)이 설치되고, 운전실(106)에는 프론트 조작 장치(104)를 조작하기 위한 조작 레버 장치(107), 차체의 방향을 바꾸기 위한 핸들(108), 엔진 회전수를 제어하는 액셀러레이터 페달(50), 후술하는 전후진 절환 스위치(51) 및 속도단 변속 스위치(52)(도 3 및 도 4 참조) 등의 조작 수단이 설치되어 있다. 또한, 차체 전방부(101) 및 차체 후방부(102)에는 각각 전륜(111) 및 후륜(112)이 설치되어 있다.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 관한 휠 로더(작업 차량)(100)의 HST 주행 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2에 있어서, 휠 로더(100)의 HST 주행 시스템은 엔진(10)과, 이 엔진(10)에 의해 구동되는 주행 장치(15)를 구비하고, 주행 장치(15)는 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11) 및 클러치 장치(12)를 구비한 유압 동력 전달 장치(이하, HST라고 함)(13)와, 프로펠러 샤프트(14)와, 상기한 전륜(111) 및 후륜(112)을 갖고, 엔진(10)의 동력이 HST(13)로 전달되고, 또한 HST(13)로부터 프로펠러 샤프트(14)를 통해 전륜(111) 및 후륜(112)으로 전달된다.

도 3은 HST(13)의 상세를 도시하는 도면이다.

도 3에 있어서, HST(13)는 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11)와 클러치 장치(12)를 구비하고 있다. 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11)는 엔진(10)에 의해 구동되는 양 틸팅형(double tilting type)의 가변 용량형 유압 펌프(20)와, 이 유압 펌프(20)에 한 쌍의 주관로(21a, 22a 및 21b, 22b)를 통해 폐쇄 회로 접속된 가변 용량형의 제 1 유압 모터(23), 유압 펌프(10)에 한 쌍의 주관로(21a, 22a 및 21c, 22c)를 통해 폐쇄 회로 접속되고 또한 제1 유압 모터(23)에 병렬로 접속된 가변 용량형의 제2 유압 모터(24)를 갖고 있다. 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)는 각각 그 틸팅 제어 수단으로서, 틸팅 제어 액추에이터(25, 26) 및 전자기 비례 밸브(27, 28)를 구비하여, 전자기 비례 밸브(27, 28)를 제어함으로써 틸팅 제어 액추에이터(25, 26)가 제어되고, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 틸팅량(용량)이 제어된다.

클러치 장치(12)는 제1 유압 모터(23)의 출력축에 제1 클러치(30)를 통해 연결된 제1 기어(31)와, 제2 유압 모터(24)에 연결된 제2 기어(32)와, 제1 및 제2 기어(31, 32)에 맞물리는 제3 기어(33)와, 제3 기어(33)의 출력축에 연결된 제4 기어(34)와, 제4 기어(34)의 출력축에 제2 클러치(35)를 통해 접속된 제5 기어(36)와, 제4 기어(34)에 맞물리는 제6 기어(37)와, 제6 기어(37)에 제3 클러치(38)를 통해 접속된 제7 기어(39)와, 제5 기어(36)와 제7 기어(39)와 맞물리는 제8 기어(40)를 갖고, 제8 기어(40)의 출력축이 프로펠러 샤프트(14)에 연결되어 있다.

제1 클러치(30)는 제1 유압 모터(23)와 프로펠러 샤프트(14)의 접속을 절환하는 모터 클러치이고, 제2 클러치(35)는 전진 클러치이고, 제3 클러치(38)는 후진 클러치이다. 제1 내지 제3 클러치(30, 35, 38)에 대해, 각각 전자기 절환 밸브(42, 43, 44)가 설치되고, 전자기 절환 밸브(42, 43, 44)의 온/오프에 의해 제1 내지 제3 클러치(30, 35, 38)의 접속이 절환된다.

도 2로 돌아가, 휠 로더(100)의 HST 주행 시스템은 상기 엔진(10)과 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11)와 클러치 장치(12)의 조작 수단으로서 액셀러레이터 페 달(50), 전후진 절환 스위치(51), 속도단 변속 스위치(52)를 구비하고, 또한 엔진(10)과 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11)와 클러치 장치(12)의 제어 수단으로서, 엔진 회전 센서(54), HST 출력축 회전 센서(55), HST 컨트롤러(56), 엔진 컨트롤러(57)를 구비하고 있다. HST 컨트롤러(56)와 엔진 컨트롤러(57)는 통신 라인(58)을 통해 접속되어, 차체 네트워크를 구성하고 있다.

HST 컨트롤러(56)는 전후진 절환 스위치(51) 및 속도단 변속 스위치(52)로부터의 조작 신호, 엔진 회전 센서(54) 및 HST 출력축 회전 센서(55)로부터의 검출 신호를 입력하여, 소정의 연산 처리를 행하여, 전자기 비례 밸브(27, 28) 및 전자기 절환 밸브(42, 43, 44)에 제어 신호를 출력한다. 엔진 컨트롤러(57)는 액셀러레이터 페달(50)의 조작 신호 및 HST 컨트롤러(56)로부터 지령 신호를 입력하여, 소정의 연산 처리를 행하고, 엔진(10)에 구비되는 전자 제어 거버너(10a)를 제어하여, 엔진(10)의 출력 토크와 회전수를 제어한다.

도 4는 HST 컨트롤러(56)와 엔진 컨트롤러(57)의 기능의 상세를 도시하는 도면이다.

HST 컨트롤러(56)는 그 연산 처리 기능으로서, 엔진 회전 연산부(56a), HST 출력축 회전 연산부(56b), 차속 연산부(56c), 전후진 스위치 판정부(56d), 속도단 스위치 판정부(56e), 센서/스위치 에러 판정부(56f), 파라미터 기억부(56g), HST 제어부(56h), 통신부(56j)를 갖고 있다.

엔진 컨트롤러(57)는 그 연산 처리 기능으로서, 엔진 제어부(57a) 및 통신부(57b)를 갖고 있다.

HST 컨트롤러(56)에 있어서, 엔진 회전 연산부(56a)는 엔진 회전 센서(54)로부터의 검출 신호를 입력하여, 엔진(10)의 회전수(실회전수)를 연산한다. HST 출력축 회전 연산부(56b)는 HST 출력축 회전 센서(55)로부터의 검출 신호를 입력하여, HST 출력축의 회전수를 연산하고, 차속 연산부(56c)는 그 HST 출력축의 회전수에 기초하여 차속(휠 로더의 주행 속도)을 연산한다. 전후진 스위치 판정부(56d)는 전후진 절환 스위치(51)로부터의 조작 신호를 입력하여 전후진 절환 스위치(51)의 전후진을 판정하고, 속도단 스위치 판정부(56e)는 속도단 변속 스위치(52)로부터의 조작 신호를 입력하여 속도단 변속 스위치(52)의 속도단을 판정한다. 엔진 회전 연산부(56a), 차속 연산부(56c), 전후진 스위치 판정부(56d), 속도단 스위치 판정부(56e)는 그 연산 결과 및 판정 결과를 센서/스위치 에러 판정부(56f) 및 HST 제어부(56h)에 입력한다. 센서/스위치 에러 판정부(56f)는 엔진 회전 연산부(56a), 차속 연산부(56c), 전후진 스위치 판정부(56d), 속도단 스위치 판정부(56e)로부터의 연산 결과 및 판정 결과에 기초하여 전후진 절환 스위치(51), 속도단 변속 스위치(52), 엔진 회전 센서(54), HST 출력축 회전 센서(55)의 에러 판정을 행하여, 그 판정 결과를 HST 제어부(56h)에 입력한다. 파라미터 기억부(56g)는 후술하는 제한 차속(Scmax), 제1 제한 회전수(Ncmax1)나 엔진(10)의 정격 최대 회전수(Nmax) 등의 제어 연산에 사용하는 파라미터를 기억하고 있다. 통신부(56j)는 엔진 컨트롤러(57)의 통신부(57b)와 통신 라인(58)을 통해 접속되어, HST 제어부(56h)로부터의 정보를 엔진 컨트롤러(57)로 송신하거나, 엔진 컨트롤러(57)로부터의 정보를 수신하여 HST 제어부(56h)에 부여한다.

도 5는 HST 제어부(56h)의 처리 개요를 도시하는 도면이다. HST 제어부(56h)는 주행 제어부(561)와 제한 회전수 연산부(562)의 2부분으로 구성되고, 주행 제어부(561)는 모터 제어부(561a)와 전후진 제어부(561b)를 갖고 있다.

모터 제어부(561a)는 엔진 회전 연산부(56a)와 차속 연산부(56c)의 연산 결과, 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과 및 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제한 차속(Scmax)을 입력하여, 소정의 연산 처리를 행하여, 전자기 비례 밸브(27, 28) 및 전자기 절환 밸브(42)에 제어 신호를 출력한다. 전후진 제어부(561b)는 전후진 스위치 판정부(56d)의 판정 결과를 입력하여, 그 판정 결과가 전진인 경우에는, 전진 클러치용 전자기 절환 밸브(43)에 제어 신호를 출력하고, 그 판정 결과가 후진인 경우에는, 후진 클러치용 전자기 절환 밸브(44)에 제어 신호를 출력한다. 제한 회전수 연산부(562)는 차속 연산부(56c)의 연산 결과, 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과 및 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제한 차속(Scmax) 및 제1 제한 회전수(Ncmax1)를 입력하여, 소정의 연산 처리를 행하여, 통신부(56j)에 후술하는 제어용 제한 회전수(Ncmaxb)를 출력한다. 이 제한 회전수(Ncmaxb)는 통신 라인(58)을 통해 엔진 컨트롤러(57)로 송신된다.

도 4로 돌아가, 엔진 컨트롤러(57)에 있어서 엔진 제어부(57a)는 액셀러레이터 페달(50)의 조작 신호를 입력하여, 엔진(10)의 목표 회전수를 연산하고, 그 목표 회전수와 통신 라인(58)을 통해 통신부(57b)에 의해 수신한 제어용 제한 회전수(Ncmaxb) 중 작은 쪽의 회전수를 선택하여, 그 회전수를 지령 신호로서 전자 제어 거버너(10a)에 출력한다.

도 5에 도시한 HST 제어부(56h)에 있어서의 모터 제어부(561a)의 연산 처리의 상세를 도 6 내지 도 11을 사용하여 설명한다.

도 6은 모터 제어부(561a)의 연산 처리의 전체를 도시하는 흐름도이다. 도 6에 있어서, 모터 제어부(561a)는, 우선 파라미터 기억부(56g)로부터 제한 차속(Scmax)을 판독하고(스텝 S2), 이 제한 차속(Scmax)을 도 7에 나타낸 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제2 유압 모터(24)의 제한 틸팅량(q2cmin)을 산출하고, 그 제한 차속(S2cmax)과 제한 틸팅량(q2cmin)을 RAM 등의 기억부에 보존한다(스텝 S4). 제한 차속은, 예를 들어 32㎞/시이다.

계속해서, 모터 제어부(561a)는 속도단 변속 스위치(52)가 1속(속도단 1), 2속(속도단 2), 3속(속도단 3), 4속(속도단 4) 중 어느 것을 선택하고 있는지를 판정하여(스텝 S10 내지 S40), 1속을 선택하고 있는 경우에는 도 8에 도시하는 1속 변속 제어 처리를 행하고(스텝 S10 → S50), 2속을 선택하고 있는 경우에는 도 9에 도시하는 2속 변속 제어 처리를 행하고(스텝 S20 → S60), 3속을 선택하고 있는 경우에는 도 10에 도시하는 3속 변속 제어 처리를 행하고(스텝 S30 → S70), 4속을 선택하고 있는 경우에는 도 11에 도시하는 4속 변속 제어 처리를 행하고(스텝 S40 → S80), 1속 내지 4속 중 어느 것도 선택하고 있지 않다고 판정된 경우에는 에러 처리를 행한다(스텝 S40 → S90). 에러 처리에서는, 예를 들어 강제적으로 2속 변속 제어 처리를 행한다.

도 7은 1속 내지 4속 변속 제어 처리에 있어서, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량을 연산하는 데 사용하는 차속과 목표 틸팅량의 관계(이하, 적절 하게 목표 틸팅 특성이라고 함)를 나타내는 도면이다. 도 7에 있어서, 차속과 목표 틸팅량의 관계는 다음과 같이 설정되어 있다.

차속이 소정의 값(S0) 이하일 때에는, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량(q1, q2)은 모두 최대 틸팅량(q1max, q2max)으로 일정하다.

차속이 소정의 값(S0)을 초과하면, 차속이 증가하는 것에 따라서 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 서서히 감소한다. 이때 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 여전히 최대 틸팅량(q2max)으로 일정하다. 차속이 더욱 증가하여, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)(0)에 도달하면, 그 후의 차속의 증가에 대해 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)은 최소 틸팅량(q1min)으로 유지되고, 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 차속이 증가하는 것에 따라서 최대 틸팅량(q2max)으로부터 서서히 감소한다.

1속 변속 제어 처리에서는, 도 7 중의 화살표 A의 범위 내에서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량(q1, q2)을 연산하고, 2속 변속 제어 처리에서는, 도 7 중의 화살표 B의 범위 내에서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량(q1, q2)을 연산하고, 3속 변속 제어 처리에서는, 도 7 중의 화살표 C의 범위 내에서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량(q1, q2)을 연산하고, 4속 변속 제어 처리에서는, 도 7 중의 화살표 D의 범위 내에서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 목표 틸팅량(q1, q2)을 연산한다.

본 실시 형태에서는, 4속 선택 시의 고유의 차속 범위 내로 제한 차속(Scmax)이 설정되어 있다. 주행 시스템의 최대 차속(Smax)을, 예를 들어 40㎞/ 시로 하면, 제한 차속(Scmax)은, 예를 들어 32㎞/시이다.

또한, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)(0)에 도달하면, 제1 클러치(30)의 접속은 개방되어, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속은 분리된다.

도 8은 1속 변속 제어 처리의 처리 내용을 도시하는 흐름도이고, 도 9는 2속 변속 제어 처리의 처리 내용을 도시하는 흐름도이고, 도 10은 3속 변속 제어 처리의 처리 내용을 도시하는 흐름도이고, 도 11은 4속 변속 제어 처리의 처리 내용을 도시하는 흐름도이다.

<1속 변속 제어 처리>

1속 변속 제어 처리에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 우선 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 7에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)을 산출하고(스텝 S510), 그 목표 틸팅량(q1)이 1속 변속 제어의 최소치로서 미리 설정한 중간 틸팅량(q1mid)에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S515), 중간 틸팅량(q1mid)에 도달하고 있지 않으면(q1 ＜ q1mid), 목표 틸팅량(q1)에 대응하는 전자기 비례 밸브(27)의 제어 전류치(I1)를 산출하고(스텝 S520), 중간 틸팅량(q1mid)에 도달하고 있으면(q1 ＝ q1mid), 중간 틸팅량(q1mid)에 대응하는 전자기 비례 밸브(27)의 제어 전류치(I1)를 산출한다(스텝 S525). 계속해서, 전자기 비례 밸브(27)에 전류치(I1)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에, 미리 구해 둔 제2 유압 모터(24)의 최대 틸팅량(q2max)에 대응하는 전류치(I2)(Imax)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S530).

<2속 변속 제어 처리>

2속 변속 제어 처리에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 1속 변속 제어 처리와 동일한 처리를 행한다. 즉, 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 7에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)을 산출하고(스텝 S610), 그 목표 틸팅량(q1)이 미리 설정한 제1 유압 모터(23)의 최소 틸팅량(q1min)에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S615), 최소 틸팅량(q1min)에 도달하고 있지 않으면(q1 ＜ q1min), 목표 틸팅량(q1)에 대응하는 전자기 비례 밸브(27)의 제어 전류치(I1)를 산출하고(스텝 S620), 최소 틸팅량(q1min)에 도달하고 있으면(q1 ＝ q1min), 최소 틸팅량(q1min)에 대응하는 전자기 비례 밸브(27)의 제어 전류치(I1)를 산출한다(스텝 S625). 계속해서, 전자기 비례 밸브(27)에 전류치(I1)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에, 미리 구해 둔 제2 유압 모터(24)의 최대 틸팅량(q2max)에 대응하는 전류치(I2)(Imax)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S630).

<3속 변속 제어 처리>

3속 변속 제어 처리에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 우선 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 7에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)을 산출하여(스텝 S710), 그 목표 틸팅량(q1)이 미리 설정한 제1 유압 모터(23)의 최소 틸팅량(q1min)에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S715), 최소 틸팅량(q1min)에 도달하고 있지 않으면, 목표 틸팅량(q1)에 대응하는 전자기 비례 밸브(27)의 제어 전류치(I1)를 산출하고(스텝 S720), 전자기 비례 밸브(27)에 전류치(I1)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에, 미리 구해 둔 제2 유압 모터(24)의 최대 틸팅량(q2max)에 대응하는 전류치(I2)(Imax)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S730).

스텝 S715에서 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달하고 있으면(q1 ＝ q1min), 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 7에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)을 산출하여(스텝 S750), 그 목표 틸팅량(q2)이 3속 변속 제어의 최소치로서 미리 설정한 중간 틸팅량(q2mid)에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S755), 중간 틸팅량(q2mid)에 도달하고 있지 않으면(q2 ＜ q2mid), 목표 틸팅량(q2)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출하고(스텝 S760), 중간 틸팅량(q2mid)에 도달하고 있으면(q2 ＝ q2mid), 중간 틸팅량(q2mid)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출한다(스텝 S765). 계속해서, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속을 분리하기 위해, 제1 클러치(30)의 전자기 절환 밸브(42)에 클러치 오프의 제어 신호를 출력하고(스텝 S770), 전자기 비례 밸브(27)에 미리 구해 둔 제1 유압 모터(23)의 최소 틸팅량(q1min)에 대응하는 전류치(I1)(Imin)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에 전류치(I2)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S780).

<4속 변속 제어 처리>

4속 변속 제어 처리에서도, 도 11에 도시한 바와 같이 스텝 S810으로부터 스텝 S850까지는 도 9에 도시한 3속 변속 제어 처리에 있어서의 스텝 S710으로부터 스텝 S750까지와 동일한 처리를 행한다. 스텝 S850에 있어서 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 7에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)을 산출한 후, 그 목표 틸팅량(q2)이 도 6의 스텝 S4에서 연산한 제2 유압 모터(24)의 제한 틸팅량(q2cmin)[＜ 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량(q2cmin)]에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S855), 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하고 있지 않으면(q2 ＜ q2cmin), 목표 틸팅량(q2)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출하고(스텝 S860), 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하고 있으면(q2 ＝ q2cmin), 제한 틸팅량(q2cmin)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출한다(스텝 S865). 계속해서, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속을 분리하기 위해, 제1 클러치(30)의 전자기 절환 밸브(42)에 클러치 오프의 제어 신호를 출력하고(스텝 S870), 전자기 비례 밸브(27)에 미리 구해 둔 제1 유압 모터(23)의 최소 틸팅량(q1min)에 대응하는 전류치(I1)(Imin)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에 전류치(I2)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S880).

여기서, 제한 틸팅량(q2cmin)은 엔진(10)의 회전수가 후술하는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)에 있을 때에 제한 차속(Scmax)이 얻어지는 틸팅량이다.

이상과 같이 HST 제어부(56h)에 있어서의 모터 제어부(561a)의 연산 처리에 의해 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 틸팅량은 다음과 같이 제어된다.

1속 변속 제어 처리에서는, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)은 도 7의 화살표 A의 범위 내에서 차속이 증가하는 것에 따라서 최대 틸팅(q1max)으로부터 중간 틸팅량(q1mid)까지 감소하고, 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 최대 틸팅량(q2max)으로 고정된다. 그 결과, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량을 최대 틸팅량(q2max)으로 고정한 상태로, 제1 유압 모터(23)의 틸팅량은 차속이 증가하는 것에 따라서 중간 틸팅량(q1mid)까지 감소하고, 이 제1 유압 모터(23)의 틸팅량의 감소에 따라서 제1 유압 모터(23)의 회전수는 상승하여, 차속이 증가한다.

2속 변속 제어 처리에서는, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)은 도 7의 화살표 B의 범위 내에서 차속이 증가하는 것에 따라서 최대 틸팅(q1max)으로부터 중간 틸팅량(q1min)까지 감소하고, 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 최대 틸팅량(q2max)으로 고정된다. 그 결과, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량을 최대 틸팅량(q2max)으로 고정한 상태로, 제1 유압 모터(23)의 틸팅량은 차속이 증가하는 것에 따라서 최소 틸팅량(q1min)까지 감소하고, 이 제1 유압 모터(23)의 틸팅량의 감소에 따라서 제1 유압 모터(23)의 회전수는 상승하여 차속이 증가한다.

3속 변속 제어 처리에서는, 차속이 도 7의 속도단(2)의 화살표 B의 범위 내에 있을 때에는, 2속 변속 제어 처리와 동일한 제어가 행해진다. 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달하면, 제1 클러치(30)의 접속은 개방되어, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속은 분리되는 동시에, 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 도 7의 속도단(3)의 화살표 C의 범위 내에서 차속이 증가하는 것에 따라서 최대 틸팅량(q2max)으로부터 중간 틸팅량(q2mid)까지 감소하고, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)은 최소 틸팅 량(q1min)으로 고정된다. 그 결과, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달할 때까지는, 2속 변속 제어 처리의 경우와 마찬가지로 제1 유압 모터(23)의 틸팅량은 감소하고, 이 제1 유압 모터(23)의 틸팅량의 감소에 따라서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 회전수는 상승하여, 차속이 증가한다. 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달한 후에는, 제1 유압 모터(23)의 틸팅량을 최소 틸팅량(q1min)으로 고정하고 또한 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속이 분리된 상태로, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량은 차속이 증가하는 것에 따라서 중간 틸팅량(q2mid)까지 감소한다. 이에 의해 제2 유압 모터(24)의 틸팅량의 감소에 따라서 제2 유압 모터(24)만의 회전수가 상승하여, 차속이 더욱 증가한다. 이때, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속은 분리되어 있으므로, 제2 유압 모터(24)는 제1 유압 모터(23)의 저항을 받지 않고, 효율적으로 차속을 증가시킬 수 있다.

4속 변속 제어 처리에서도, 차속이 도 7의 속도단(2)의 화살표 B의 범위 내에 있을 때에는, 2속 변속 제어 처리와 동일한 제어가 행해진다. 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달하면, 제1 클러치(30)의 접속은 개방되어, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속은 분리되는 동시에, 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)은 도 7의 속도단(3)의 화살표 D의 범위 내에서 차속이 증가하는 것에 따라서 최대 틸팅량(q2max)으로부터 제한 틸팅량(q2cmin)까지 감소하고, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)은 최소 틸팅량(q1min)으로 고정된다. 그 결과, 이 경우에도 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅 량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달할 때까지는, 2속 변속 제어 처리의 경우와 마찬가지로 제1 유압 모터(23)의 틸팅량은 감소하고, 이 제1 유압 모터(23)의 틸팅량의 감소에 따라서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 회전수는 상승하여, 차속이 증가한다. 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달한 후에는 제1 유압 모터(23)의 틸팅량을 최소 틸팅량(q1min)으로 고정하고 또한 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속이 분리된 상태로, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량은 차속이 증가하는 것에 따라서 감소한다. 여기서, 4속 차속 범위 내로 제한 차속(Scmax)이 설정되어 있지 않은 경우에는, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량은 최소 틸팅량(q2min)까지 감소한다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 4속 차속 범위 내로 제한 차속(Scmax)이 설정되고, 그것에 대응하여 제한 틸팅량(q2cmin)이 설정되어 있으므로, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량이 제한 틸팅량(q2cmin)까지 감소하면, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량은 제한 틸팅량(q2cmin)으로 고정되어, 그 이상은 감소하지 않는다. 이와 같이 제2 유압 모터(24)의 틸팅량이 감소하는 동안, 그 제2 유압 모터(24)의 틸팅량의 감소에 따라서 제2 유압 모터(24)만의 회전수가 상승하여, 차속이 더욱 증가한다. 이때, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속은 분리되어 있으므로, 제2 유압 모터(24)는 제1 유압 모터(23)의 저항을 받지 않고, 효율적으로 차속을 증가시킬 수 있다.

도 12는 도 5에 도시한 제한 회전수 연산부(562)의 처리 내용을 도시하는 도면이다.

도 12에 있어서, 제한 회전수 연산부(562)는 제한 차속 취득부(562a), 차속 편차 연산부(562b), 제1 보정 회전수 연산부(562c), 제1 제한 회전수 취득부(562d), 제한 회전수 보정부(562e), 최대 회전수 취득부(562f), 제1 절환부(562g)의 각 기능을 갖고 있다.

제한 차속 취득부(562a)는 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제한 차속(Scmax)(예를 들어, 32㎞/시)을 판독하고, 차속 편차 연산부(56b)는 그 판독한 제한 차속(Scmax)으로부터 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속(실차속)을 감산하여, 차속 편차(ΔS)를 연산한다.

제1 보정 회전수 연산부(562c)는 차속 편차(ΔS)를 메모리에 기억하고 있는 테이블에 참조하여 제1 보정 회전수(ΔNa)를 연산한다. 메모리의 테이블에는, 예를 들어 차속 편차(ΔS)가 미리 설정한 제한 개시 차속 편차(예를 들어, 10㎞/시) 이상일 때에는, 제1 보정 회전수(ΔNa)는 최대치(ΔNmax1)(예를 들어, 200rpm)이고, 차속 편차(ΔS)가 제한 개시 차속 편차(10㎞/시)보다 작아지면, 차속(ΔS)이 작아지는 것에 따라서 제1 보정 회전수(ΔNa)가 작아져, 차속(ΔS)이 0 부근의 소정의 값보다도 작아지면, 제1 보정 회전수(ΔNa)는 0으로 되도록, 차속 편차(ΔS)와 제1 보정 회전수(ΔNa)의 관계가 설정되어 있다.

제1 제한 회전수 취득부(562d)는 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제1 제한 회전수(Ncmax1)를 판독하고, 제한 회전수 보정부(562e)는 그 제1 제한 회전수(Ncmax1)에 제1 보정 회전수 연산부(562c)에서 연산한 제1 보정 회전수(ΔNa)를 가산하여 보정 제한 회전수(Ncmaxa)(＝ Ncmax1 ＋ ΔNa)를 산출한다. 엔진(10)의 정격 최고 회전수를 2000rpm으로 한 경우, 제1 제한 회전수(Ncmax1)는, 예를 들어 1800rpm이다. 여기서, 제1 보정 회전수 연산부(562c)에 설정되는 보정 회전수(Na)의 최대치(ΔNmax1)(예를 들어, 200rpm)는, 바람직하게는 ΔNmax1을 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)에 가산한 값이 엔진(10)의 정격 최대 회전수(Nmax)(예를 들어, 2000rpm)와 동등해지는 값이다.

최대 회전수 취득부(562f)는 파라미터 기억부(56g)에 기억한 엔진(10)의 정격 최대 회전수(Nmax)(예를 들어, 2000rpm)를 판독하고, 제1 절환부(562g)는 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 3속 이하이면, 최대 회전수 취득부(562f)에서 판독한 정격 최대 회전수(Nmax)를 선택하여 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 출력하고, 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 4속이면, 제한 회전수 연산부(562f)에서 연산한 보정 제한 회전수(Ncmaxa)를 선택하여 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 출력한다. 제1 절환부(562g)로부터 출력한 제어 제한 회전수(Ncmaxb)는 전술한 바와 같이 통신 라인(58)을 통해 엔진 컨트롤러(57)로 송신된다.

도 13은 엔진 컨트롤러(57)의 엔진 제어부(57a)의 처리 내용을 도시하는 도면이다.

엔진 제어부(57a)는 기본 목표 회전수 연산부(571)와 목표 회전수 결정부(572)를 갖고 있다.

기본 목표 회전수 연산부(571)는 액셀러레이터 페달(50)의 조작 신호를 입력하여, 그 전압(액셀러레이터 페달 전압)을 메모리에 기억하고 있는 테이블에 참조하여 엔진(10)의 기본 목표 회전수(Ntb)를 연산한다. 메모리의 테이블에는, 예를 들어 액셀러레이터 페달 전압이 0.5V 이하에서는, 기본 목표 회전수(Ntb)가 로우 아이들 회전수(예를 들어, 800rpm)이고, 액셀러레이터 페달 전압이 0.5V를 초과하면 액셀러레이터 페달 전압이 증가하는 것에 따라서 기본 목표 회전수(Ntb)가 증가하여, 액셀러레이터 페달 전압이 4.5V 이상으로 되면 기본 목표 회전수(Ntb)가 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)로 되도록, 액셀러레이터 페달 전압과 기본 목표 회전수(Ntb)의 관계가 설정되어 있다.

목표 회전수 결정부(572)는 최소치 선택부로, HST 제어부(56h)의 제한 회전수 연산부(562)에서 연산된 제어 제한 회전수(Ncmaxb)와 기본 목표 회전수 연산부(571)에서 연산된 기본 목표 회전수(Ntb) 중 작은 쪽을 제어 목표 회전수(Nta)로서 선택하고, 이 제어 목표 회전수(Nta)를 지령 신호로서 전자 거버너(10a)에 출력한다.

이상에 있어서, HST 출력축 회전 센서(55), HST 출력축 회전 연산부(56b) 및 차속 연산부(56c)는 차속 검출 수단을 구성하고, 속도단 변속 스위치(52)는 속도단 선택 수단을 구성한다.

또한, HST 제어부(56h)의 주행 제어부(561)에 있어서의 모터 제어부(561a)는 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 실차속에 따라서 유압 모터(23, 24)의 용량을 제어하고, 또한 속도단 선택 수단[속도단 변속 스위치(52)]이 가장 높은 속도단(4속)이거나 그 다음으로 높은 속도단(3속) 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 실차속이 미리 설정한 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 제2 유압 모터(24)의 최소 용량을 미리 설정한 제한 용량(제한 틸팅량)(q2cmin)으로 제한하는 모터 제어 수단을 구성하고, HST 제어부(56h)의 주행 제어부(561)에 있어서의 제한 회전수 연산부(562)와 HST 엔진 컨트롤러(57)는 속도단 선택 수단[속도단 변속 스위치(52)]이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 실차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하면, 엔진(10)의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수(Ncmax1)로 제한하는 엔진 제어 수단을 구성한다.

또한, 엔진 제어 수단인 HST 제어부(56h)의 주행 제어부(561)에 있어서의 제한 회전수 연산부(562)와 HST 엔진 컨트롤러(57)는 액셀러레이터 페달(50)이 제1 제한 회전수보다도 높은 목표 회전수를 지시하고 있을 때, 실차속이 제한 차속에 근접함에 따라서 목표 회전수로부터 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 목표 회전수를 연산하여, 이 제어 목표 회전수를 전자 제어 거버너(10a)에 출력한다.

엔진 제어 수단의 제한 회전수 연산부(562)는 실차속과 제한 차속의 편차를 구하여, 이 차속 편차가 소정의 값보다 작아지면, 차속 편차가 작아지는 것에 따라서 정격 최대 회전수로부터 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 제한 회전수를 연산하는 제1 수단을 구성하고, HST 엔진 컨트롤러(57)는 액셀러레이터 페달(50)이 지시하는 목표 회전수가 상기 제어 제한 회전수보다 높을 때에, 제어 제한 회전수를 제어 목표 회전수로서 출력하는 제2 수단을 구성한다.

또한, 모터 제어 수단인 HST 제어부(56h)의 주행 제어부(561)에 있어서의 모터 제어부(561a)는 속도단 선택 수단이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때, 차속 검출 수단에 의해 검출된 실차속이 증가하는 것에 따라서, 제1 유압 모터(23)의 용량이 서서히 감소하고 또한 제2 유압 모터(24)를 최대 용량으로 고정하고, 제 1 유압 모터(23)의 용량이 최소 용량에 도달하면, 제2 유압 모터(24)의 용량이 서서히 감소하고 또한 제1 유압 모터(23)를 최소 용량으로 고정하도록 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 제어하는 동시에, 실차속이 제한 차속에 도달하면 제2 유압 모터(24)의 용량을 상기 제한 용량(제한 틸팅량)(q2cmin)을 초과하지 않도록 제어한다.

다음에, 이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 동작을 설명한다.

<주행 시동시>

오퍼레이터가 주행을 의도하여 전후진 절환 스위치(51)를 전진 위치로 조작하고, 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟으면, 액셀러레이터 페달(50)의 조작 신호가 엔진 컨트롤러(57)의 엔진 제어부(57a)에 입력되어, 도 13의 엔진 제어부(57a)의 기본 목표 회전수 연산부(571)에 있어서 로우 아이들 회전수(예를 들어, 800rpm)로부터 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)로 변화되는 기본 목표 회전수(Ntb)가 연산된다.

한편, 이때, 속도단 변속 스위치(52)가 1 내지 3속 중 어느 하나를 선택하고 있는 경우에는, 도 12의 제한 회전수 연산부(562)의 제1 절환부(562g)에 있어서 최대 회전수 취득부(562f)에서 판독한 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)가 선택되어, 이 정격 최고 회전수가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다. 또한, 속도단 변속 스위치(52)가 4속을 선택하고 있는 경우에는, 도 12의 제한 회전수 연산부(562)의 제1 절환부(562g)에 있어서 제한 회전수 보정부(562e)에서 연산된 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 선택되지만, 주행 시동 시에는 차속 편차(ΔS)는 크기 때문에, 제한 회전수 보정부(562e)에서는 Ncmax1(예를 들어, 1800rpm) ＋ ΔNmax1(예를 들어, 200rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 연산되고, 이때에도 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)가 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다.

그 결과, 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에서는 제어 목표 회전수(Nta)로서 기본 목표 회전수 연산부(571)에서 연산된 기본 목표 회전수(Ntb)가 선택되어, 엔진(10)의 전자 제어 거버너(10a)에는 액셀러레이터 페달(50)의 스테핑량에 따라서 증대되는 제어 목표 회전수(Nta)가 입력되고, 엔진(10)의 회전수는 액셀러레이터 페달(50)의 스테핑량에 따라서 로우 아이들 회전수(예를 들어, 800rpm)로부터 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)까지 증대된다.

엔진(10)의 회전수가 증대되면, 도 3에 도시하는 폐쇄 회로 유압 구동 장치(11)의 유압 펌프(20)의 토출 유량이 증대되어, 이 펌프 토출 유량의 증대에 따라서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)가 회전하기 시작하고, 그 회전이 프로펠러 샤프트(14)를 통해 전륜(111) 및 후륜(112)으로 전해져 차체는 주행을 개시한다.

주행 시동 시에는 HST(13)의 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)는 모두 최대 틸팅에 있으므로(도 7 참조), 저속 대(大) 토크에서의 주행이 가능하다. 이에 의해 휠 로더는 가속성 좋게 시동한다.

또한, 차체의 주행 속도(차속)가 증가하면, 그때의 속도단 변속 스위치(52)의 속도단에 따라서 도 8 내지 도 11에 흐름도로 도시한 1속 내지 4속 변속 제어 처리에 의해 제1 유압 모터(23)(1속 및 2속 변속 제어 처리) 혹은 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)(3속 및 4속 변속 제어 처리)의 틸팅량이 감소하여, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)는 그 틸팅량의 감소에 의해 회전수가 더욱 상승하여, 차속이 더욱 증가한다.

이와 같이 주행 시동 시에는, 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 제1 제한 회전수로 제한되지 않고 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)까지 빠르게 상승하는 동시에, 차속이 증가하는 것에 따라서 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 틸팅량은 감소하므로, 양호한 가속 성능을 얻을 수 있다.

또한, 3속 혹은 4속 선택 시에는 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달하면, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속이 분리되므로, 제2 유압 모터(24)는 제1 유압 모터(23)의 저항을 받지 않고 회전수가 상승하여, 효율적으로 차속을 증가시킬 수 있다.

또한, 3속 혹은 4속 선택 시에는, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달할 때까지는, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량을 최대 틸팅량(q2max)으로 고정한 상태로 제1 유압 모터(23)의 틸팅량을 감소하고, 제1 유압 모터(23)의 목표 틸팅량(q1)이 최소 틸팅량(q1min)에 도달한 후에는, 제1 유압 모터(23)의 틸팅량을 최소 틸팅량(q1min)으로 고정한 상태로, 제2 유압 모터(24)의 틸팅량을 감소시키도록, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 연계하여 제어하므로, 효율적이고 원활한 차속 제어가 가능해진다.

<고속 주행시>

4속 선택 시에는 도 11의 4속 변속 제어 처리에 의해 제2 유압 모터(24)의 목표 회전량(q2)이 연산되어, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하여 목표 회전량(q2)이 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하면, 목표 틸팅량(q2)은 그 이상 감소하지 않고, 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량은 제한 틸팅량(q2cmin)으로 제한된다.

한편, 4속 선택 시에는 도 12의 제한 회전수 연산부(562)의 제1 절환부(562g)에 있어서 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 선택되고, 이 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다.

여기서, 4속 선택 시에 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하여, 차속 편차(ΔS)가 제한 개시 차속 편차(예를 들어, 10㎞/시)보다 작아지면, 그것에 따라서 작아지는 제1 보정 회전수(ΔNa)가 연산되어, 제한 회전수 보정부(562e)에서 연산되는 보정 제한 회전수(Ncmaxa)[Ncmax1(예를 들어, 1800rpm) ＋ ΔNa(예를 들어, 0 내지 200rpm)]도, 차속(ΔS)이 작아지는 것에 따라서 작아져, 차속(ΔS)이 0 부근의 소정의 값 이하로 되면 제1 보정 회전수(ΔNa)는 0으로 되어, 보정 제한 회전수(Ncmaxa)는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)와 동등해진다.

그 결과, 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟고 있는 경우에는, 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에서는 제어 목표 회전수(Nta)로서 제어 제한 회전수(Ncmaxb)[보정 제한 회전수(Ncmaxa)]가 선택되어, 그 제어 제한 회전수(Ncmaxb)가 엔진(10)의 전자 제어 거버너(10a)에 입력된다. 이에 의해, 엔진(10)의 회전수는 제어 제한 회전수(Ncmaxb)의 감소에 따라서 저하되고, 제어 제한 회전수(Ncmaxb)가 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)까지 감소하면, 엔 진(10)의 회전수는 그 회전수로 유지된다. 즉, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접함에 따라서 엔진(10)의 회전수는 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)로부터 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 서서히 저하되고, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한된다.

이상과 같이 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량이 제한 틸팅량(q2cmin)으로 제한되고, 엔진(10)의 최고 회전수가 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한되는 결과, 휠 로더의 최고 주행 차속을 고정밀도로 확실하게 제한 차속(Scmax)으로 제한할 수 있다.

또한, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟아도, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한되므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여 연비의 향상이 도모된다.

<작업시>

작업 시에는, 통상, 1 내지 3속 중 어느 하나의 낮은 속도단을 선택하여 작업을 행하는 경우가 많고, 이 경우에는 전술한 바와 같이 도 12의 제한 회전수 연산부(562)의 제1 절환부(562g)에 있어서 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)가 선택되므로, 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한되지 않는다. 또한, 4속을 선택한 경우라도, 작업 시의 주행 속도는 느리고, 실차속은 제한 차속으로부터 크게 떨어져 있는 경우가 많으므로, 마찬 가지로 엔진(10)의 최고 회전수가 제한 차속에 의해 제한되는 경우는 없다. 이로 인해, 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 정격 최고 회전수까지 상승하여, 작업 효율을 저하시키는 경우가 없다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 연계하여 제어하므로, 효율적이고 원활한 차속 제어를 행할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태를, 도 14 내지 도 16을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는 제한 차속(Scmax)을 3속(속도단 3)의 차속 범위 내로 설정하여, 속도단 변속 스위치(52)가 3속(속도단 3)을 선택하고 있는 경우와 4속(속도단 4)을 선택하고 있을 경우에, 제한 회전수를 다르게 하여, 제한 차속 도달 시의 엔진 성능에 차를 갖게 한 것이다.

도 14는 본 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)(도 2 및 도 3 참조)의 목표 틸팅량을 연산하는 데 사용하는 차속과 목표 틸팅량의 관계(목표 틸팅 특성이라고 함)를 나타내는 도면으로, 그 목표 틸팅 특성은 도 7에 나타낸 제1 실시 형태의 것과 동일하게 설정되어 있다. 단, 본 실시 형태에서는, 제한 차속(Scmax)은 3속(속도단 3)의 차속 범위 내로 설정되어 있다. 제한 차속(Scmax)은, 예를 들어 26㎞/시이다.

도 15는 본 실시 형태에 있어서의 HST 제어부(56h)의 모터 제어부(561a)(도 5 참조)의 연산 처리의 전체를 도시하는 흐름도이다. 스텝 S2에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제한 차속(Scmax)을 파라미터 기억부(56g)로부터 판독하지만, 제한 차속(Scmax)은 3속(속도단 3)의 차속 범위 내의 값(예를 들어, 26㎞/시)으로, 스텝 S4에서는 그 제한 차속(Scmax)을 도 14에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제2 유압 모터(24)의 제한 틸팅량(q2cmin)을 산출한다. 속도단 변속 스위치(52)가 1속(속도단 1), 2속(속도단 2), 4속(속도단 4)을 선택하고 있을 때의 스텝 S50, S60, S80의 처리 내용은 도 7 및 도 8에 도시한 제1 실시 형태의 것과 동일하지만, 3속(속도단 3)을 선택하고 있을 때의 스텝 S70A의 처리 내용이 제1 실시 형태의 것과 상이하다.

도 16은 속도단 변속 스위치(52)가 3속(속도단 3)을 선택하고 있을 때의 처리 내용을 도시하는 흐름도이고, 도면 중, 도 9에 도시한 부분과 동등한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 16의 스텝 S70A에 있어서, 스텝 S710으로부터 스텝 S750까지의 처리 내용은 도 9에 도시한 제1 실시 형태의 3속 변속 제어 처리에 있어서의 스텝 S710으로부터 스텝 S750까지의 것과 동일하다. 스텝 S750에 있어서 차속 연산부(56c)에서 연산한 차속을 도 14에 도시한 목표 틸팅 특성에 참조하여 대응하는 제2 유압 모터(24)의 목표 틸팅량(q2)을 산출한 후, 그 목표 틸팅량(q2)이 도 6의 스텝 S4에서 연산한 제2 유압 모터(24)의 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하였는지 여부를 판정하여(스텝 S790), 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하고 있지 않으면(q2 ＜ q2cmin), 목표 틸팅량(q2)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출하고(스텝 S760), 제한 틸팅량(q2cmin)에 도달하고 있으면(q2 ＝ q2cmin), 제한 틸팅량(q2cmin)에 대응하는 전자기 비례 밸브(28)의 제어 전류치(I2)를 산출한다(스텝 S795). 계속해서, 제1 유압 모터(23)와 제2 유압 모터(24)의 접속을 분리하기 위해, 제1 클러치(30)의 전자기 절환 밸브(42)에 클러치 오프의 제어 신호를 출력하고(스텝 S770), 전자기 비례 밸브(27)에 미리 구해 둔 제1 유압 모터(23)의 최소 틸팅량(q1min)에 대응하는 전류치(I1)(Imin)의 제어 신호를 출력하는 동시에, 전자기 비례 밸브(28)에 전류치(I2)의 제어 신호를 출력한다(스텝 S780).

여기서, 제한 틸팅량(q2cmin)은 엔진(10)의 회전수가 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm) 및 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm) 중 어느 하나에 있을 때에 제한 차속(Scmax)이 얻어지는 틸팅량이다.

도 17은 본 실시 형태에 있어서의 HST 제어부(56h)의 제한 회전수 연산부(562)(도 5 참조)의 연산 처리의 상세를 도시하는 도면이다. 도면 중, 도 12에 도시한 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 제한 회전수 연산부(562)는 제한 차속 취득부(562a), 차속 편차 연산부(562b), 제1 보정 회전수 연산부(562c), 제1 제한 회전수 취득부(562d), 제한 회전수 보정부(562e), 최대 회전수 취득부(562f), 제1 절환부(562g)에 추가하여, 제2 보정 회전수 연산부(562j), 제2 절환부(562k), 제2 제한 회전수 취득부(562m), 제3 절환부(562n)의 각 기능을 갖고 있다.

제2 보정 회전수 연산부(562j)는 차속 편차(ΔS)를 메모리에 기억하고 있는 테이블에 참조하여 제2 보정 회전수(ΔNb)를 연산한다. 메모리의 테이블에는, 예를 들어 차속 편차(ΔS)가 미리 설정한 제한 증가 개시 차속(예를 들어, 10㎞/시) 이상일 때에는, 제2 보정 회전수(ΔNb)는 최대치(ΔNmax2)(예를 들어, 100rpm)이고, 차속 편차(ΔS)가 제한 증가 개시 차속 편차(10㎞/시)보다 작아지면, 차속(ΔS)이 작아지는 것에 따라서 제2 보정 회전수(ΔNb)가 작아져, 차속(ΔS)이 0 부근의 소정의 값보다도 작아지면, 제2 보정 회전수(ΔNb)는 0으로 되도록 차속 편차(ΔS)와 제2 보정 회전수(ΔNb)의 관계가 설정되어 있다. 제2 보정 회전수(ΔNb)의 최대치(ΔNmax2)(예를 들어, 100rpm)는, 바람직하게는 제1 보정 회전수 연산부(562c)에 있어서의 제1 보정 회전수(Na)의 최대치(ΔNmax1)(예를 들어, 200rpm)보다 작은 값이다.

제2 절환부(562k)는 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 3속 이하이면, 제1 보정 회전수 연산부(562c)에서 산출한 제1 보정 회전수(ΔNa)를 선택하여 보정 회전수(ΔNc)로서 출력하고, 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 4속이면, 제2 보정 회전수 연산부(562j)에서 산출한 제2 보정 회전수(ΔNb)를 선택하여 보정 회전수(ΔNc)로서 출력한다.

제2 제한 회전수 취득부(562m)는 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제2 제한 회전수(Ncmax2)를 판독하고, 제3 절환부(562n)는 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 3속 이하이면, 제1 제한 회전수 취득부(562d)에서 판독한 제1 제한 회전수(Ncmax1)를 선택하여 제한 회전수(Ncmaxc)로서 출력하고, 속도단 스위치 판정부(56e)의 판정 결과가 4속이면, 제2 보정 회전수 연산부(562m)에서 판독한 제2 제 한 회전수(Ncmax2)를 선택하여 제한 회전수(Ncmaxc)로서 출력한다. 제한 회전수 보정부(562e)는 그 제한 회전수(Ncmaxc)에 제2 절환부(562k)로부터 출력되는 보정 회전수(ΔNc)[＝ 제1 보정 회전수(ΔNa) 또는 제2 보정 회전수(ΔNb)]를 가산하여 보정 제한 회전수(Ncmaxa)(＝ Ncmaxc ＋ ΔNc)를 산출한다. 엔진(10)의 정격 최고 회전수를 2000rpm으로 하고, 제1 제한 회전수(Ncmax1)는 1800rpm으로 한 경우, 제2 제한 회전수(Ncmax2)는, 예를 들어 1600rpm이다.

여기서, 제2 보정 회전수 연산부(562j)에 설정되는 제2 보정 회전수(ΔNb)의 최대치(ΔNmax2)(예를 들어, 100rpm)는, 바람직하게는 ΔNmax2를 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)에 가산한 값이 엔진(10)의 정격 최대 회전수(Nmax)(예를 들어, 2000rpm)보다도 작아지는 값이다.

제한 회전수 연산부(562)의 그 이후의 처리 내용은 도 12에 도시한 제1 실시 형태와 동일하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 엔진 컨트롤러(57)의 엔진 제어부(57a)의 처리 내용도 도 13에 도시한 제1 실시 형태의 것과 동일하다.

이상과 같이 본 실시 형태의 모터 제어 수단은 제한 차속(Scmax)을 가장 높은 속도단의 다음으로 높은 속도단(3속)의 차속 범위 내로 설정하고, 또한 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단을 선택하고 있을 때와, 그 다음으로 높은 속도단을 선택하고 있을 때의 각각에서, 실차속이 미리 설정한 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 제2 유압 모터(24)의 최소 용량을 제한 용량(제한 틸팅량)(q2cmin)으로 제한하고, 엔진 제어 수단은 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단의 다음으로 높은 속도 단(3속)을 선택하고 있을 때에 실차속이 제한 차속에 근접하면, 엔진의 최고 회전수를 제1 제한 회전수(Ncmax1)로 제한하고, 속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단(4속)을 선택하고 있을 때에 엔진(10)의 최고 회전수를 제1 제한 회전수보다도 낮은 제2 제한 회전수(Ncmax2)로 제한하는 것이다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서는, 속도단 변속 스위치(52)(도 4 참조)가 3속을 선택하고 있는 경우에는, 도 17의 제1 절환부(562g)에 있어서 제한 회전수 보정부(562e)에서 연산된 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 선택되는 동시에, 제2 절환부(562k)에 있어서 제1 보정 회전수 연산부(562c)에서 산출한 제1 보정 회전수(ΔNa)가 보정 회전수(ΔNc)로서 선택되고, 제3 절환부(562n)에 있어서 제1 제한 회전수 연산부(562d)에서 판독한 제1 제한 회전수(Ncmax1)가 제한 회전수(Ncmaxc)로서 선택된다. 그 결과, 제한 회전수 보정부(562e)에서는 Ncmax1(예를 들어, 1800rpm) ＋ ΔNa(예를 들어, 0 내지 200rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 연산되어, 이 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다.

이에 의해, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하여, 차속 편차(ΔS)가 제한 개시 차속 편차(예를 들어, 10㎞/시)보다 작아지면, 그것에 따라서 보정 제한 회전수(Ncmaxa)는 Ncmax1(예를 들어, 1800rpm) ＋ ΔNmax1(예를 들어, 200rpm)로부터 Ncmax1(예를 들어, 1800rpm)로 작아져, 제1 실시 형태에서 4속을 선택한 경우와 마찬가지로, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접함에 따라서 엔진(10)의 회전수는 정격 최고 회전수(예를 들어, 2000rpm)로부터 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 서서히 저하되어, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한된다.

이와 같이 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량이 제한 틸팅량(q2cmin)으로 제한되었을 때에, 엔진(10)의 최고 회전수가 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한되는 결과, 제한 틸팅량(q2cmin)을 엔진(10)의 회전수가 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)에 있을 때에 제한 차속(Scmax)이 얻어지는 값으로 설정한 경우에는, 휠 로더의 최고 주행 차속을 고정밀도로 확실하게 제한 차속(Scmax)으로 제한할 수 있다.

또한, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟아도, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)로 제한되므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

또한, 주행 시동 시나 작업 시에 있어서, 주행 속도가 느리고, 실차속은 제한 차속으로부터 크게 떨어져 있을 때에는, 엔진(10)의 최고 회전수가 제한 차속에 의해 제한되는 경우는 없으므로, 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 정격 최고 회전수까지 상승하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가속 성능 및 작업 효율을 저하시키는 경우가 없다.

한편, 속도단 변속 스위치(52)가 4속을 선택하고 있는 경우에는, 도 17의 제1 절환부(562g)에 있어서 제한 회전수 보정부(562e)에서 연산된 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 선택되는 동시에, 제2 절환부(562k)에 있어서 제2 보정 회전수 연산부(562j)에서 산출한 제2 보정 회전수(ΔNb)가 보정 회전수(ΔNc)로서 선택되고, 제3 절환부(562n)에 있어서 제2 제한 회전수 연산부(562m)에서 판독한 제2 제한 회전수(Ncmax2)가 제한 회전수(Ncmaxc)로서 선택된다. 그 결과, 제한 회전수 보정부(562e)에서는 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm) ＋ ΔNb(예를 들어, 0 내지 100rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 연산되어, 이 보정 제한 회전수(Ncmaxa)가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다.

이에 의해 차속이 느리고, 제한 차속(Scmax)으로부터 제한 증가 개시 차속 편차(10㎞/시) 이상 떨어져 있을 때에는, 엔진(10)의 최고 회전수는 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm) ＋ ΔNmax2(예를 들어, 100rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)로 제한되는 동시에, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하여 차속 편차(ΔS)가 제한 증가 개시 차속 편차(10㎞/시)보다 작아지면, 그것에 따라서 보정 제한 회전수(Ncmaxa)는 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm) ＋ ΔNmax2(예를 들어, 100rpm)로부터 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm)로 작아져, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접함에 따라서 엔진(10)의 회전수는 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm) ＋ ΔNmax2(예를 들어, 100rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)(예를 들어, 1700rpm)로부터 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)로 서서히 저하되고, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 엔진(10)의 최고 회전수는 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)로 제한된다.

이와 같이 제2 유압 모터(24)의 최소 틸팅량이 제한 틸팅량(q2cmin)으로 제한되었을 때에, 엔진(10)의 최고 회전수가 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)로 제한되는 결과, 제한 틸팅량(q2cmin)을 엔진(10)의 회전수가 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)에 있을 때에 제한 차속(Scmax)이 얻어지는 값으로 설정한 경우에는, 휠 로더의 최고 주행 차속을 제한 차속(Scmax)으로 제한할 수 있다.

또한, 오퍼레이터가 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟아도, 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하기 전에는, 엔진(10)의 최고 회전수는 Ncmax2(예를 들어, 1600rpm) ＋ ΔNmax2(예를 들어, 100rpm)의 보정 제한 회전수(Ncmaxa)로 제한되고, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm)보다도 낮은 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)로 제한되므로, 3속을 선택했을 때보다도 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 더욱 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

속도 변속 스위치(52)가 3속 및 4속 이외(1속 또는 2속)를 선택하고 있는 경우에는, 최대 회전수 취득부(562f)에서 판독한 정격 최대 회전수(Nmax)(예를 들어, 2000rpm)가 선택되어, 이 정격 최고 회전수가 제어 제한 회전수(Ncmaxb)로서 도 13의 목표 회전수 결정부(572)에 입력된다.

이에 의해, 주행 시동 시나 작업 시에 1속 또는 2속의 속도단을 선택하여 작업을 행하는 경우에는, 엔진(10)의 최고 회전수는 제1 제한 회전수(Ncmax1)(예를 들어, 1800rpm) 또는 제2 제한 회전수(Ncmax2)(예를 들어, 1600rpm)로 제한되는 경우는 없으므로, 액셀러레이터 페달(50)을 끝까지 밟으면 엔진 회전수는 정격 최고 회전수까지 상승하여, 작업 효율을 저하시키는 경우가 없다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 1속 또는 2속 선택 시에는 제1 실시 형태에 있어서 1속 내지 3속 중 어느 하나를 선택한 경우와 동일한 효과가 얻어지고, 3속 또는 4속 선택 시에는 제1 실시 형태에 있어서 4속을 선택한 경우와 실질적으로 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 4속 선택 시에는 차속이 제한 차속(Scmax)에 근접하기 전에도 엔진(10)의 최고 회전수는 제한되는 동시에, 차속이 제한 차속(Scmax)에 도달하면 3속 선택 시보다도 엔진(10)의 최고 회전수는 낮게 제한되므로, 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 더욱 억제하여, 연비의 향상이 도모된다.

본 발명의 제3 실시 형태를, 도 18 및 도 19를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태에 있어서, 제한 차속을 컨트롤러의 외부로부터 설정 가능하고, 또한 그 제한 차속에 따라서 제한 회전수를 변경 가능하게 한 것이다.

도 18은 본 실시 형태에 관한 HST 컨트롤러와 엔진 컨트롤러의 기능의 상세를 나타내는, 도 4와 동일한 도면이다. 도면 중, 도 4에 도시한 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, HST 컨트롤러(56A)는 입력 포트(56m)를 갖고, 이 입력 포트(56m)에 간이 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 설정 장치(61)에 접속된 케이블의 입력 단자를 접속함으로써, 외부 설정 장치(61)가 접속 가능하다.

외부 설정 장치(61)는 터치 패널 등의 조작 수단을 조작함으로써 임의의 제한 차속을 입력 가능하고, 외부 설정 장치(61)에 입력된 제한 차속은 입력 단자(56m)를 통해 HST 제어부(56h)에 입력되어, 파라미터 기억부(56g)에 기억된다.

도 19는 본 실시 형태에 있어서의 HST 제어부(56h)의 제한 회전수 연산부(562)(도 5 참조)의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다. 도면 중, 도 12에 도시한 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 제한 회전수 연산부(562)는 도 12에 도시한 제1 실시 형태의 것과 마찬가지로, 제한 차속 취득부(562a), 차속 편차 연산부(562b), 제1 보정 회전수 연산부(562c), 제한 회전수 보정부(562e), 최대 회전수 취득부(562f), 제1 절환부(562g)를 갖는 동시에, 제1 실시 형태에 있었던 제1 제한 회전수 취득부(562d) 대신에, 제1 제한 회전수 연산부(562p)를 갖고 있다.

제한 차속 취득부(562a)는 상기와 같이 외부 설정 장치(61)로부터 입력되어, 파라미터 기억부(56g)에 기억한 제한 차속(Scmax)(예를 들어, 32㎞/시)을 판독하고, 제1 제한 회전수 연산부(562p)는 그 판독한 제한 차속(Scmax)을 메모리에 기억하고 있는 테이블에 참조하여 제1 제한 회전수(Ncmax1)를 연산한다. 메모리의 테이블에는, 예를 들어 제한 차속(Scmax)이 제1 소정치(예를 들어, 20㎞/시) 이하일 때에는, 제1 제한 회전수(Ncmax1)는 제1 값(예를 들어, 1200rpm)이고, 제한 차속(Scmax)이 제1 소정치(예를 들어, 20㎞/시)보다도 커지면, 제한 차속(Scmax)이 증대되는 것에 따라서 제1 제한 회전수(Ncmax1)가 증대되고, 제한 차속(Scmax)이 제2 소정치(예를 들어, 40㎞/시) 이상으로 되면, 제1 제한 회전수(Ncmax1)는 엔진(10)의 정격 최대 회전수(예를 들어, 2000rpm)로 되도록, 제한 차속(Scmax)과 제1 제한 회전수(Ncmax1)의 관계가 설정되어 있다.

제한 회전수 연산부(562)의 그 이외의 처리 내용은 도 12에 도시한 제1 실시 형태와 동일하다.

본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어지는 동시에, 현장이나 나라에 따라서 제한 차속이 다른 경우라도, 제한 차속(Scmax)을 외부로부터 최적의 값으로 변경할 수 있어, 주행 시스템의 범용성을 높일 수 있다.

또한, 제한 차속(Scmax)의 증감에 따라서 제한 회전수[제1 제한 회전수(Ncmax1)]가 증감하므로, 제한 차속에 따른 최적의 제한 회전수를 설정할 수 있다.

본 발명의 제4 실시 형태를 도 20을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는, 제2 실시 형태에 있어서, 제한 차속을 컨트롤러의 외부로부터 설정 가능하게 하고, 또한 그 제한 차속에 따라서 제한 회전수를 변경 가능하게 한 것이다.

본 실시 형태에 있어서도, 제3 실시 형태와 마찬가지로, HST 컨트롤러(56A)는 입력 포트(56m)를 갖고(도 18 참조), 이 입력 포트(56m)에 간이 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 설정 장치(61)에 접속된 케이블의 입력 단자를 접속함으로써 임의의 제한 차속이 입력되어, 파라미터 기억부(56g)에 기억되어 있다.

도 20은 본 실시 형태에 있어서의 HST 제어부(56h)의 제한 회전수 연산부(562)(도 5 참조)의 처리 내용의 상세를 도시하는 도면이다. 도면 중, 도 12 및 도 17에 도시한 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시 형태에 있어서, 제한 회전수 연산부(562)는 도 17에 도시한 제3 실 시 형태의 것과 마찬가지로, 제한 차속 취득부(562a), 차속 편차 연산부(562b), 제1 보정 회전수 연산부(562c), 제한 회전수 보정부(562e), 최대 회전수 취득부(562f), 제1 절환부(562g), 제2 보정 회전수 연산부(562j), 제2 절환부(562k), 제3 절환부(562n)를 갖는 동시에, 제1 실시 형태에 있었던 제1 제한 회전수 취득부(562d) 및 제2 제한 회전수 취득부(562m) 대신에, 제1 제한 회전수 연산부(562p) 및 제2 제한 회전수 연산부(562q)를 갖고 있다.

제1 제한 회전수 연산부(562p)의 처리 내용은 도 19에 도시한 제3 실시 형태의 것과 동일하다.

제2 제한 회전수 연산부(562q)는 제한 차속 취득부(562a)에 있어서 판독한 제한 차속(Scmax)(예를 들어, 26㎞/시)을 메모리에 기억하고 있는 테이블에 참조하여 제2 제한 회전수(Ncmax2)를 연산한다. 메모리의 테이블에는, 예를 들어 제한 차속(Scmax)이 제1 소정치(예를 들어, 20㎞/시) 이하일 때에는, 제2 제한 회전수(Ncmax2)는 제1 값(예를 들어, 1200rpm)이고, 제한 차속(Scmax)이 제1 소정치(예를 들어, 20㎞/시)보다도 커지면, 제한 차속(Scmax)이 증대되는 것에 따라서 제2 제한 회전수(Ncmax2)가 증대되고, 제한 차속(Scmax)이 제2 소정치(예를 들어, 40㎞/시) 이상으로 되면, 제2 제한 회전수(Ncmax2)는 엔진(10)의 정격 최대 회전수(예를 들어, 1800rpm)로 되도록, 제한 차속(Scmax)과 제2 제한 회전수(Ncmax2)의 관계가 설정되어 있다.

본 실시 형태에 따르면, 제2 실시 형태와 동일한 효과가 얻어지는 동시에, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 현장이나 나라에 따라서 제한 차속이 다른 경우라도, 제한 차속(Scmax)을 외부로부터 최적의 값으로 변경할 수 있어, 주행 시스템의 범용성을 높일 수 있다.

또한, 제한 차속(Scmax)의 증감에 따라서 제1 및 제2 제한 회전수의 각각이 증감하므로, 제1 및 제2 제한 회전수 모두 제한 차속에 따른 최적의 회전수로 설정할 수 있다.

이상에 있어서, 본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명하였지만, 그들은 본 발명의 정신의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는 HST의 폐쇄 회로 유압 구동 장치가 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 2개의 유압 모터를 갖고, 모터 제어 수단에 의해 그 2개의 유압 모터의 용량을 연계하여 제어하는 것으로 하였지만, 유압 모터는 단일의 유압 모터라도 좋고, 2개의 유압 모터를 사용하는 경우라도 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 동시에 제어해도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는 주행 시스템이 모터 제어 수단과 엔진 제어 수단의 양쪽을 갖는 것으로 하였지만, 엔진 제어 수단만을 갖고, 그 엔진 제어 수단만의 제어(속도단 선택 수단이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 실차속이 미리 설정한 제한 차속에 근접하면, 엔진의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수로 제한함)를 행해도 좋다. 특히, 상기 실시 형태에서는 주행 장치가 HST를 갖는 것으로 하였지만, 주행 장치가 토크 컨버터와 트랜스미션으로 이루어지는 동력 전달 장치를 갖는 것인 경우에는, 주행 시스템이 엔진 제어 수단만을 갖고, 속도단과 차속에 따라서 엔진 회전수를 제어하면 되며, 이것에 의해서도 최고 주행 속도를 제한할 수 있어, 본 발명의 과제(작업 시의 작업 효율이나 주행 시동 시의 가속 성능을 저하시키지 않고 최고 주행 속도를 제한할 수 있고, 또한 최고 주행 속도의 제한 시의 엔진 출력 마력의 손실을 억제하여, 연비의 향상이 도모됨)를 해결할 수 있다.

Claims

엔진(10)과, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행 장치(15)와, 상기 주행 장치에 설치되어, 복수의 속도단을 갖는 동력 전달 장치(13)와, 상기 동력 전달 장치의 속도단을 선택하는 속도단 선택 수단(52)을 구비한 작업 기계의 주행 시스템에 있어서,

차속 검출 수단(55, 56b, 56c)과,

상기 속도단 선택 수단(52)이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 차속 검출 수단(55, 56b, 56c)에 의해 검출된 실차속이 미리 설정한 제한 차속(Scmax)에 근접하면, 상기 엔진의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수(Ncmax1)로 제한하는 엔진 제어 수단(562, 57)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 주행 시스템.
엔진(10)과, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행 장치(15)와, 상기 주행 장치에 설치되어, 복수의 속도단을 갖는 동력 전달 장치(13)와, 상기 동력 전달 장치의 속도단을 선택하는 속도단 선택 수단(52)을 구비하고, 상기 동력 전달 장치가, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프(20) 및 이 유압 펌프에 폐쇄 회로 접속되고 가변 용량형인 적어도 1개의 유압 모터(24)를 갖는 HST(13)를 갖는 작업 기계의 주행 시스템에 있어서,

차속 검출 수단(55, 56b, 56c)과,

상기 차속 검출 수단(55, 56b, 56c)에 의해 검출된 실차속에 따라서 상기 유압 모터(24)의 용량을 제어하고, 또한 상기 속도단 선택 수단(52)이 가장 높은 속도단이거나 그 다음으로 높은 속도단 중 어느 하나의 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 실차속이 미리 설정한 제한 차속(Scmax)에 도달하면, 상기 유압 모터(24)의 최소 용량을 미리 설정한 제한 용량(q2cmin)으로 제한하는 모터 제어 수단(561a)과,

상기 속도단 선택 수단(52)이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때에 상기 실차속이 상기 제한 차속(Scmax)에 근접하면, 상기 엔진의 최고 회전수를 정격 최고 회전수보다도 낮은 미리 설정한 제1 제한 회전수(Ncmax1)로 제한하는 엔진 제어 수단(562, 57)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 주행 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 엔진의 기본 목표 회전수를 지시하는 액셀러레이터 페달(50)과,

상기 엔진의 연료 분사량을 제어하는 전자 제어 거버너(10a)를 더 구비하고,

상기 엔진 제어 수단(562, 57)은 상기 액셀러레이터 페달(50)이 상기 제1 제한 회전수보다도 높은 목표 회전수를 지시하고 있을 때, 상기 실차속이 상기 제한 차속에 근접함에 따라서 상기 목표 회전수로부터 상기 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 목표 회전수를 연산하여, 이 제어 목표 회전수를 상기 전자 제어 거버너(10a)에 출력하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 주행 시스템.
제3항에 있어서, 상기 엔진 제어 수단(562, 57)은 상기 실차속과 상기 제한 차속의 편차를 구하여, 이 차속 편차가 소정의 값보다 작아지면, 상기 차속 편차가 작아지는 것에 따라서 상기 정격 최대 회전수로부터 상기 제1 제한 회전수로 감소하는 제어 제한 회전수를 연산하는 제1 수단(562)과, 상기 액셀러레이터 페달(50)이 지시하는 목표 회전수가 상기 제어 제한 회전수보다 높을 때에, 상기 제어 제한 회전수를 상기 제어 목표 회전수로서 출력하는 제2 수단(57)을 갖는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 주행 시스템.
제2항에 있어서, 상기 HST(13)는 상기 유압 펌프에 폐쇄 회로 접속되고 또한 서로 병렬로 접속된 가변 용량형의 제1 및 제2의 2개의 유압 모터(23, 24)를 갖고,

상기 모터 제어 수단(561a)은 상기 속도단 선택 수단(52)이 상기 소정의 속도단을 선택하고 있을 때, 상기 차속 검출 수단(55, 56b, 56c)에 의해 검출된 실차속이 증가하는 것에 따라서, 상기 제1 유압 모터(23)의 용량이 서서히 감소하고 또한 상기 제2 유압 모터(24)를 최대 용량으로 고정하고, 상기 제1 유압 모터(23)의 용량이 최소 용량에 도달하면, 상기 제2 유압 모터(24)의 용량이 서서히 감소하고 또한 상기 제1 유압 모터(23)를 최소 용량으로 고정하도록 상기 제1 및 제2 유압 모터(23, 24)의 용량을 제어하는 동시에, 상기 실차속이 상기 제한 차속에 도달하면 상기 제2 유압 모터의 용량을 상기 제한 용량(q2cmin)을 초과하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 주행 시스템.