WO2007066602A1

WO2007066602A1 - 作業車両のエンジン負荷制御装置

Info

Publication number: WO2007066602A1
Application number: PCT/JP2006/324144
Authority: WO
Inventors: Nobuo Matsuyama
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2007-06-14
Also published as: JP2007162754A; US20090163318A1; DE112006003119B4; SE533622C2; CN101310113A; US8082082B2; SE0801028L; DE112006003119T5; CN101310113B; JP4804137B2

Abstract

　本発明の装置は、回転数指示装置によって回転数が制御されるエンジンの出力が、駆動輪に伝達されるとともに複数の可変容量型油圧ポンプを介して作業機用油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータに伝達される作業車両のエンジン負荷制御装置である。そして、この制御装置は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、回転数指示装置の指示内容を検出する指示内容検出手段と、複数の可変容量型油圧ポンプのうちの少なくともいずれか１つの負荷検出油圧ポンプの負荷を検出する油圧ポンプ負荷検出手段と、吸収トルク制御手段とを備えている。吸収トルク制御手段は、エンジン回転数検出手段、指示内容検出手段及び油圧ポンプ負荷検出手段の検出結果に基づいて、負荷検出油圧ポンプ以外の少なくとも１つの制御油圧ポンプの吸収トルクを制御する。

Description

明細書

作業車両のエンジン負荷制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、作業車両のエンジン負荷制御装置、特に、エンジンの出力が、駆動輪に伝達されるとともに複数の可変容量型油圧ポンプを介して作業機用油圧ァクチュエータを含む複数の油圧ァクチユエータに伝達される作業車両のエンジン負荷制御装置に関する。

背景技術

[0002] 以下では、作業車両として、ホイールローダを例にとって説明する。ホイールローダは、エンジンが走行用駆動源及び作業機用駆動源となっている。すなわち、エンジンの出力はトルクコンバータを介して駆動輪に伝達され、車両が走行する。また、ェンジンによって作業機の油圧ポンプを含む各種の油圧ポンプが駆動され、この油圧ポンプにより油圧ァクチユエータを介して作業機等の各種の装置が駆動される。具体的には、例えば、エンジンによってステアリング用油圧ポンプが駆動され、ステアリング油圧ポンプから吐出された圧油がステアリング用油圧シリンダに供給されてステアリング機構が駆動される。また、エンジンによってローダ用油圧ポンプが駆動され、ローダ用油圧ポンプから吐出された圧油がローダ用油圧シリンダに供給されてローダが駆動される。

[0003] このようにホイールローダでは、 1つのエンジンの出力が走行駆動用及び作業機等の各種装置の駆動用の双方に用いられる。このため、作業機等の負荷の大きさによつて、走行に使用することができるエンジン出力が左右されることになる。

[0004] 例えば、エンジン回転数がローアイドル回転数 (アイドリング状態）にある場合は、ェンジン回転数が高回転域にあるときと比較して、急激な油圧負荷の上昇に対するェンジントルクの上昇が鈍くなる。したがって、アイドリング状態で、ステアリングを切りな力積み荷が積み込まれたローダを持ち上げるという、高油圧負荷が急激にかかる作業を行うと、急激な油圧負荷上昇にエンジンのトルク上昇が追いつかず、エンジンが停止する場合がある。 [0005] また、走行しながらローダやステアリング機構を作動させる状況下では、エンジン出力が作業機用及びステアリング用油圧負荷として消費されるために、それを差し引いたエンジン出力分しか走行負荷に対して使用することができない。このため、十分な牽引力が得られな力つたり、あるいは車速を上昇させるために長時間を要したりする等、オペレータのアクセル操作に対するレスポンスが低下する。

[0006] そこで、実用新案登録第 2514319号公報ゃ特開平 10— 219733号公報に示された装置では、走行側が所定の条件にある場合は、作業機側のポンプ容量を抑え、走行性能が低下しなヽようにして、る。

特許文献 1：実用新案登録第 2514319号公報

特許文献 2：特開平 10— 219733号公報

発明の開示

[0007] 前述のような従来の装置では、走行側の負荷を検出して作業機側の負荷としての油圧ポンプを制御するようにしている。すなわち、エンジンによって駆動される負荷を、単純に走行側の負荷と作業機側の負荷 (ポンプ)の 2種類に分けて、走行側の状況を検出して作業機側を制御するようにしている。しかし、エンジンの負荷としては、走行負荷及び作業機の負荷だけではなぐ各種の装置を駆動するための負荷が存在する。したがって、走行負荷及び作業機の負荷のみを考慮して作業機用ポンプを制御する従来装置では、作業機用ポンプの容量を必要以上に低下させる場合がある。また、同様に従来装置では、作業機用ポンプ以外のポンプに余力があるにもかかわらず、そのポンプ駆動のための動力を有効に活用できていないと言った問題がある。

[0008] したがって、車両全体のエンジン負荷を総合的に考慮して、バランスのとれた制御を行うことにより、走行性能及び作業性能の両方を向上させることが望まれている。

[0009] 本発明の課題は、エンジン負荷をよりきめ細力べ把握して、ノ《ランスのとれた適切なエンジン負荷制御を行うことにある。

[0010] 第 1発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、回転数指示装置によって回転数が制御されるエンジンの出力力駆動輪に伝達されるとともに複数の可変容量型油圧ポンプを介して作業機用油圧ァクチユエータを含む複数の油圧ァクチユエ一タに伝達される作業車両のエンジン負荷制御装置である。そして、この制御装置は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、回転数指示装置の指示内容を検出する指示内容検出手段と、複数の可変容量型油圧ポンプのうちの少なくともいずれか 1つの負荷検出油圧ポンプの負荷を検出する油圧ポンプ負荷検出手段と、吸収トルク制御手段とを備えている。吸収トルク制御手段は、エンジン回転数検出手段、指示内容検出手段及び油圧ポンプ負荷検出手段の検出結果に基づいて、負荷検出油圧ポンプ以外の少なくとも 1つの制御油圧ポンプの吸収トルクを制御する

[0011] この制御装置は、エンジン回転数と、アクセル開度等の回転数指示内容とが検出されるとともに、複数の可変容量型油圧ポンプのうちの少なくともいずれか 1つの負荷検出油圧ポンプの負荷が検出される。そして、これらの検出結果に基づいて、負荷検出油圧ポンプ以外の少なくとも 1つの制御油圧ポンプの吸収トルクが制御される。

[0012] ここでは、走行条件としてのエンジン回転数だけではなぐオペレータの意思としてのアクセル開度等の回転数指示内容に加えて、少なくとも 1つの油圧ポンプ (負荷検出油圧ポンプ)の負荷を検出して、他の油圧ポンプ (制御油圧ポンプ)の吸収トルクを制御しているので、従来装置に比較してより適切な制御を行うことができる。したがつて、エンジンのパワーを有効に使用することができる。例えば、走行性能の劣化を防止する際に、作業機のパワーを従来に比較してあまり低下させることなく実現することができる。

[0013] 第 2発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 1発明の制御装置において、吸収トルク制御手段は、エンジン回転数が第 1エンジン回転数以下の場合に制御処理を実行する。

[0014] エンジンの回転数が比較的高い領域では、作業機側の負荷による走行性能の低下を考慮する必要がない場合が多い。そこでこの制御装置では、エンジン回転数が第 1エンジン回転数以下 (例えば 1400rpm以下）の場合にのみ制御油圧ポンプの吸収トルクを制御するようにしている。このため、制御負荷が軽くなる。

[0015] 第 3発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 1又は第 2発明の制御装置において、吸収トルク制御手段は、第 1低下率決定手段と、第 2低下率決定手段と、第 3低下率決定手段と、第 4低下率決定手段と、最小低下率選択手段と、最大低下率選択手段と、吸収トルク低下手段とを備えている。第 1低下率選択手段は、ェンジン回転数がエンジン停止防止用として設定されたローアイドル回転数以下の第 2ェンジン回転数以下にならないように、制御油圧ポンプの吸収トルクを小さくするための第 1低下率を決定する。第 2低下率選択手段はエンジン回転数に応じて制御油圧ポンプの吸収トルクの第 2低下率を決定する。第 3低下率選択手段はエンジン回転数の指示内容に応じて制御油圧ポンプの吸収トルクの第 3低下率を決定する。第 4低下率選択手段は負荷検出油圧ポンプの負荷に応じて制御油圧ポンプの吸収トルクの第 4低下率を決定する。最小低下率選択手段は第 2、第 3及び第 4低下率のうちから最小の低下率を選択する。最大低下率選択手段は第 1低下率及び最小低下率のうちの大き!ヽ低下率を選択する。吸収トルク低下手段は最大低下率選択手段で選択された低下率に応じて制御用油圧ポンプの吸収トルクを低下させる。

[0016] この制御装置では、第 1低下率選択手段によって、エンジン停止しないように、すなわち、エンジン回転数がローアイドル回転数以下の第 2エンジン回転数以下にならないように第 1低下率が決定される。また、第 2、第 3及び第 4低下率選択手段によって、それぞれ、エンジン回転数、エンジン回転数指示内容、負荷検出油圧ポンプの負荷に応じて、第 2、第 3及び第 4低下率が決定される。ここで、低下率とは、制御油圧ポンプの吸収トルクをどの程度小さくするかを決定するためのものであり、具体的には制御油圧ポンプへの制御信号である。次に、最小低下率選択手段によって、第 2 〜第 4低下率のうちの最小の低下率が選択され、さらに、最大低下率選択手段によつて、第 1低下率及び最小低下率のうちの大きい方の低下率が選択される。そして、最終的に選択された低下率に応じて、制御用油圧ポンプの吸収トルクが低下させられる。

[0017] ここでは、第 2〜第 4低下率のうちの最小の低下率が選択されるので、制御油圧ポンプのパワーの低下を最小限に抑えることができる。したがって、作業機用油圧ボンプの吸収トルクを制御する場合は、作業機での作業効率の低下を最小限に抑えることができる。また、第 1低下率及び最小低下率のうちの大きい方の低下率が選択されるので、エンジン回転数がローアイドル回転数以下の第 2エンジン回転数以下になるのを防止でき、エンジン停止を避けることができる。すなわち、エンジンが停止しないことを最優先とし、エンジンが停止しな、最小限の範囲で制御油圧ポンプの吸収トルクを低下させて、作業効率の低下を極力避けるようにしてヽる。

[0018] 第 4発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 1から第 3発明のいずれかの制御装置において、吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ポンプの吸収トルクを制御する。

[0019] ここでは、一般的に最も負荷の力かる作業機用油圧ポンプの吸収トルクが制御されるので、本制御によって走行性能に最も影響を与えることができ、走行性能の低下を素早く回復させることができる。

[0020] 第 5発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 1から第 4発明のいずれかの制御装置において、油圧ポンプ負荷検出手段は、ステアリング機構に含まれるステアリング用油圧ァクチユエータを駆動するためのステアリング用油圧ポンプの吐出圧を検出する。

[0021] ここでは、ステアリング用油圧ポンプの吐出圧 (負荷)を検出して、作業機用油圧ポンプ等の制御油圧ポンプの吸収トルクを制御している。ステアリング機構は、この機構が機能しない場合には走行に重大な影響を与える。したがって、このステアリング機構を駆動するためのステアリング用油圧ポンプの負荷を考慮し、ステアリング機構が必ず機能するように考慮した上で制御油圧ポンプを制御し、走行性能の向上を図つている。

[0022] 第 6発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 1から第 5発明のいずれかの制御装置において、指示内容検出手段はアクセル装置の開度を検出する。

[0023] ここでは、オペレータの意思が最も良く現れているアクセルペダル等のアクセル装置の開度を検出し、このアクセル開度を考慮して制御油圧ポンプを制御している。このため、オペレータの意思に対してより忠実に走行制御することができる。

[0024] 第 7発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 3発明の制御装置において、作業モードが、パワー重視のパワーモードに設定されている力省エネルギ重視のエコノミーモードに設定されているかを判断する作業モード判断手段をさらに備え、吸収トルク制御手段は、作業モードに応じて制御油圧ポンプの吸収トルクの低下率を制御する。 [0025] 作業モードとして、パワーモードとエコノミーモードとを選択できるようになって!/、る車両では、例えばアクセル開度に対して目標のエンジン回転数が異なる。したがって、この場合は、作業モードに応じて制御油圧ポンプの吸収トルクの低下率を制御している。したがって、適切な制御を行うことができる。

[0026] 第 8発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 3発明の制御装置において、吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ボンプの吸収トルクを制御するものであり、吸収トルク低下手段は作業機用油圧ポンプの最大吸収トルクを制御する。

[0027] 第 9発明に係る作業車両のエンジン負荷制御装置は、第 3発明の制御装置において、吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ボンプの吸収トルクを制御するものであり、吸収トルク低下手段は、作業機用油圧ポンプの吐出圧と作業機用油圧ァクチユエータの負荷圧との差圧が所定の設定差圧になるように作業機用油圧ポンプの容量を制御する。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明の一実施形態による制御装置が搭載された作業車両のブロック構成図

[図 2]ローダ用油圧ポンプの PC制御ブロック図。

[図 3]前記実施形態の制御機能図。

[図 4]EPC出力電流を決定するためのテーブルの一例を示す図。

[図 5]エンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す図。

[図 6]エンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す図。

[図 7]制御フローチャート。

[図 8]油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を説明するための図。

[図 9]ローダ用油圧ポンプの LS制御ブロック図。

[図 10]LS制御の他の実施形態の一部を示す図。

[図 11]油圧ポンプの容量を変更する制御を説明するための図。

符号の説明

[0029] 1 エンジン la エンジン回転数センサ

2 トルクコンバータ

3 トランスミッション

7 ステアリング用油圧ポンプ

7b 吐出圧センサ

8 ローダ用油圧ポンプ

9 ファン用油圧ポンプ

11 ステアリング用制御弁

12 ローダ用制御弁

13 ステアリング用油圧シリンダ

14 ローダ用油圧シリンダ

17 アクセルペダル

17a ストロークセンサ

18 コントローラ

発明を実施するための最良の形態

[0030] [第 1実施形態]

<全体構成 >

図 1は、本発明の一実施形態による制御装置を搭載した作業車両としてのホイールローダの制御ブロック図である。この図に示すように、ホイールローダ 100は、主に、エンジン 1と、このエンジン 1によって駆動される走行側の機構及び作業機側の機構と、これらの機構を制御するためのコントローラ 18とを有している。そして、エンジン 1 と各機構との間には、歯車及び軸力もなる PTO (パワー ·テイク'オフ)機構 6が設けられている。

[0031] エンジン 1はディーゼルエンジンであり、その出力の制御は、シリンダ内に噴射する燃料の量を調整することで行われる。この調整はエンジン 1の燃料ポンプに付設されたガバナを制御することで行われる。ガバナとしては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられる。すなわち、ガバナによって、アクセルペダル 17の踏み込み量に応じた目標回転数と実際のエンジン回転数との差がなくなるように、燃料噴射量が増減される。

[0032] 走行側機構は、エンジン 1の出力が入力されるトルクコンバータ 2と、トルクコンパ一タ 2に連結されたトランスミッション 3と、トランスミッション 3の出力軸に連結されたデフアレンシャルギア 4と、駆動輪 5とを有している。トランスミッション 3は、前進用油圧クラツチ、後進用油圧クラッチ、複数の変速用クラッチ等を備えており、各油圧クラッチをオン、オフ制御することにより、前後進の切り換え及び変速が行われる。

[0033] このホイールローダ 100は、エンジン 1によって駆動される機構として、走行系の機構以外に、主に、ステアリング機構、車体の前部に設けられたローダ（ともに図示せず )及びファン 16を有して!/、る。

[0034] これらの各機構を駆動するために、油圧ポンプ及びァクチユエータが設けられている。すなわち、ステアリング機構を駆動するために、ステアリング用油圧ポンプ 7、ステァリング用制御弁 11及びステアリング機構に接続されたステアリング用油圧シリンダ 1 3が設けられている。また、ローダを駆動するために、ローダ用油圧ポンプ 8、ローダ用制御弁 12及びローダに接続されたローダ用油圧シリンダ 14が設けられている。さらに、ファン 16を駆動するために、ファン用油圧ポンプ 9及びファン用油圧モータ 15 が設けられている。そして、これらの各ポンプ 7, 8, 9は、 PTO機構 6を介してェンジン 1に連結されている。また、トルクコンバータ用として、トルコン潤滑用油圧ポンプ 10 も設けられており、このポンプ 10も PTO機構 6を介してエンジン 1に連結されている。

[0035] なお、ステアリング用油圧ポンプ 7、ローダ用油圧ポンプ 8及びファン用油圧ポンプ 9は、それぞれ斜板 7a, 8a, 9aを有する可変容量型油圧ポンプであり、それぞれ斜板 7a, 8a, 9aの傾転角を変更することにより、ポンプ容量 q (cc/rev)を制御することが可能である。

[0036] <エンジン負荷制御のための構成 >

このホイールローダ 100は、エンジンの負荷制御のために、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ laと、アクセルペダル 17の開度を検出するストロークセンサ 17aと、ステアリング油圧ポンプ 7aの吐出圧を検出する吐出圧センサ 7bと、コント口ーラ 18とを有している。

[0037] コントローラ 18は CPU、 RAM, ROM等からなるマイクロコンピュータであり、図 1に示すように、コントローラ 18には、エンジン回転数センサ laのセンサ出力、アクセルペダル 17のストロークセンサ 17aのセンサ出力、ステアリング油圧ポンプ 7aの油圧センサ 7bのセンサ出力が入力されている。そして、コントローラ 18はエンジン 1、各油圧ポンプ 7, 8, 9に対して制御信号を出力するようになっている。

[0038] 図 2にローダを制御するための制御ブロック図を示している。なお、図 2では、ローダ用油圧ポンプ 8を制御するための構成を示している力他の可変容量型油圧ボンプ 7, 9についても同様の構成である。

[0039] この図 2に示すように、油圧ポンプ 8の斜板 8aを制御するために、 PC弁（馬力制御弁） 19及びサーボ弁 20が設けられている。 PC弁 19には、油圧ポンプ 8の吐出圧 Pp (kg/cm²)がノィロット圧として入力されるとともに、コントローラ 18からの制御信号 il が入力されている。サーボ弁 20には PC弁 19からの圧油が供給されており、これにより油圧ポンプ 8の容量 qを制御している。より詳細には、 PC弁 19によって、油圧ボンプ 8の吐出圧 Ppと油圧ポンプ 8の容量 qの積が一定トルクを越えないように、油圧ポンプ 8の斜板 8aが制御される。したがって、エンジン 1の回転数が一定であれば、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppと油圧ポンプ 8の容量 qの積が一定の馬力を越えないように、油圧ポンプ 8の斜板 8aが制御されることになる。

[0040] 次に、コントローラ 18の機能を図 3にブロック図で示す。図 3に示すように、コント口ーラ 18は第 1〜第 6演算機能部 18a〜18fを有している。

[0041] 第 1演算機能部 18aは、図 4 (a)及び (b)に示すテーブル IP, IEを参照して、作業モード及びエンジン回転数に応じて、始動性向上及びエンスト防止機能を実現するための EPC出力電流 (mA)を決定する。なお、 EPC出力電流とは、図 2に示すコントローラ 18から PC弁 19に出力される信号 iに対応しており、電流値が大きいほど斜板 8aの傾転角度が小さくなつてポンプ吐出量が絞られ、ポンプの吸収トルクが小さくなる（ポンプ容量が小さくなる）。また、図 4において、「パワーモード」とは、出力優先の作業モードであり、「エコノミーモード」とは、省エネルギ優先の作業モードである。

[0042] 第 2演算機能部 18bは、図 4 (c)及び (d)に示すテーブル 2P, 2Eを参照して、作業モード及びエンジン回転数に応じて EPC出力電流を選択し、第 3演算機能部 18cは、図 4 (e)及び (f)に示すテーブル 3P, 3Eを参照して、作業モード及びアクセル開度 (%)に応じて EPC出力電流を選択し、第 4演算機能部 18dは、図 4 (g)及び (h)に示すテーブル 4P, 4Eを参照して、作業モード及びステアリング用油圧ポンプ 7の吐出圧に応じて EPC出力電流を選択する。

[0043] また、第 5演算機能部 18eは、第 2〜第 4演算機能部 18b〜18dによって選択された EPC出力電流のうちから最小の電流値を選択する。ここで、第 5演算機能部 18e にお、て最小の電流値を選択するのは、走行側の条件を考慮する場合であっても、油圧ポンプ 8の吸収トルクの低下率をもっとも少なくして、作業を効率よく行えるようにするためである。そして、第 6演算機能部 18fでは、第 1演算機能部 18aで選択された電流値と第 5演算機能部 18eで選択された電流値のうち大きい方の電流値を選択して PC弁 19に出力する。ここで、第 6演算機能部 18fで大きい方の電流値を選択するのは、エンジン停止を避けることを最優先するためである。

[0044] <各機構の動作 >

エンジン 1の出力は、トルクコンバータ 2を介してトランスミッション 3に入力され、このトランスミッション 3において、前後進用油圧クラッチのオン、オフ制御によって前後進が切り換えられ、また変速用油圧クラッチのオン、オフ制御によって変速制御がなされる。そして、トランスミッション 3の出力はデフアレンシャルギア 4を介して駆動輪 5に伝達される。

[0045] 一方、エンジン 1の出力は PTO機構 6を介して各油圧ポンプ 7, 8, 9, 10に伝達されて、各油圧ポンプが駆動される。

[0046] ステアリング油圧ポンプ 7が駆動されると、その吐出圧油がステアリング用制御弁 11 を介してステアリング用油圧シリンダ 13に供給される。このステアリング油圧用シリンダ 13に圧油が供給されると、ステアリング機構が作動し、車体が旋回する。なお、ステアリング用制御弁 11のスプールは図示しな!ヽステアリングノヽンドルの操作に応じて移動し、それに応じて制御弁 11の開口面積が変化し、ステアリング用油圧シリンダ 1 3に供給される流量が変化する。

[0047] また、ローダ用油圧シリンダ 8が駆動されると、その吐出圧油がローダ用制御弁 12 を介してローダ用油圧シリンダ 14に供給される。ローダ用油圧シリンダ 14に圧油が供給されると、ローダが作動する。すなわち、ローダを構成するブームが上昇あるいは下降し、パケットがチルトする。なお、ローダ用制御弁 12のスプールは図示しないローダ用操作レバーの操作に応じて移動し、それに応じて制御弁 12の開口面積が変化し、ローダ用油圧シリンダ 14に供給される流量が変化する。

[0048] ファン用油圧ポンプ 9が駆動されると、その吐出圧油がファン用油圧モータ 15に供給され、冷却用ファン 16が作動する。

[0049] トルコン潤滑用油圧ポンプ 10が駆動されると、吐出圧油がトルクコンバータ 2に供給され、トルクコンバータ 2が潤滑される。

[0050] <エンジン制御 >

次にアクセルペダル 17によるエンジン制御について説明する。図 5はエンジン回転数 N、エンジントルク Te及び油圧負荷の関係を示したものである。図 5において、最大トルク線で規定される領域力エンジン 1が出力し得る性能を示している。エンジン 1は、ガバナによって、エンジントルクが最大トルク線を越えて排気煙限界とならないように、またエンジン回転数 Nがノ、ィアイドル回転数 N を越えて過回転とならないよう

H

に制御される。

[0051] 例えば、アクセルペダル 17が最大限に踏み込まれると、コントローラ 18によって最大目標回転数が設定され、ガバナによって、定格点とハイアイドル点 N とを結ぶ最

H

高速レギュレーションライン Fe上で調速が行われる。アクセルペダル 17の踏み込み量が小さくなり、目標回転数が小さくなるに伴って、レギュレーションライン Fe-1, Fe- 2, · · -Fe-n- · -Fが順次定められ、各レギュレーションライン上で調速が行われる。

し

[0052] アクセルペダル 17の踏み込み量が最小、つまり踏み込まれていないときは、目標回転数としてローアイドル回転数 Nが設定され、ローアイドル点 Nを結ぶレギユレ

しし一シヨンライン F上で調速が行われる。このとき、油圧負荷 Tpが矢印 Aに示すように変

し

動すると、エンジン 1の出力とポンプ吸収馬力とが釣り合うマッチング点 Vは、その変動に従いレギュレーションライン上を移動する。

[0053] ここで、エンジン 1の特性上、レギュレーションライン上でマッチング点が低負荷から高負荷まで移動する時間は、高回転数域 (ハイアィドル回転数 N )よりも低回転数域

H

(ローアイドル回転数 N )の方が長くかかる。すなわち、高回転数域よりも低回転数域

し

の方がエンジン 1のレスポンスが悪い。このため、従来装置では、油圧負荷が低負荷であってマッチング点 VOでマッチングしていた状態で、高油圧負荷 Tplが急激にか力つたときに、エンジントルクはマッチング点 VI (図 6参照）まで上昇する必要があるところ、エンジンのトルク上昇が間に合わず、図 6の Bで示すように、エンジンが停止する場合がある。

[0054] また、作業機側に高い油圧負荷が力かった状態でアクセルペダル 17を踏み込んでも、エンジン回転数の上昇に時間が力かる等、レスポンスが悪くなり、オペレータにストレスを与える。

[0055] <エンジン負荷制御 >

そこで本実施形態では、エンジン回転数、オペレータの意思としてのアクセル開度に加えて、ステアリング油圧の情報をもコントローラ 18に入力し、これらの情報に基づいてローダ用油圧ポンプ 8の吸収トルクを低下させる制御を実行している。以下、この制御について図 7に示すフローチャート等を用いて説明する。

[0056] まず、図 7のステップ S1では、エンジン回転数が 1400rpm以下であるか否かを判断する。エンジン回転数が 1400rpmを越えているときは、エンストの可能性は低いし、またアクセルペダル 17の踏み込みに対するレスポンスの悪さは目立たないので、本制御は実行されない。

[0057] エンジン回転数が 1400rpm以下の場合は、ステップ S1からステップ S2に移行する。ステップ S2では、作業モードがパワーモードに設定されている力否かを判断する。パワーモードに設定されている場合は、ステップ s 2からステップ S3aに移行し、ェコノミーモードに設定されている場合は、ステップ S2からステップ S3bに移行する。

[0058] ステップ S3aでは、テーブル 1Pを参照して、エンジン回転数に対する EPC出力電流を決定する。なお、テーブル 1Pには「800rpm」、「880rpm」、「900rpm」、「920rp m」、「930rpm」に対する電流値しか設定されていないが、これらの回転数の間の電流値については、データ補間を行って求める。なお、この各データ間の補間については、以下の処理についても同様である。

[0059] 次にステップ S4aでは、テーブル 2Pを参照してエンジン回転数に対する EPC出力電流を決定し、ステップ S 5aではテーブル 3Pを参照してアクセル開度に対する EPC 出力電流を決定し、ステップ S6aはテーブル 4Pを参照してステアリング油圧に対する EPC出力電流を決定する。なお、各ステップで決定された電流値については、バッファ等に一時的に蓄えられる。次にステップ S7aでは、以上の各ステップ S3a〜6aで決定された電流値の最小値を選択する。すなわち、前述のように、ポンプ容量の低下率が最も少なくなるように電流値を選択する。

[0060] 次にステップ S8aでは、ステップ S3aで決定された電流値と、ステップ S7aで選択された電流値のうち、大きい方の電流値を選択する。これは、エンストの防止を最優先させるためである。

[0061] また、エコノミーモードの場合は、ステップ S3b〜ステップ S8bの処理を実行する。このステップ S3b〜8bの処理は、パワーモードの場合と比較して、参照するテーブル力テーブル 1P〜4Pではなくテーブル 1E〜4Eである点を除いて、全く同様の処理である。

[0062] 以上のようにして得られた電流値に相当する制御信号 ilが、ステップ S9において、 PC弁 19に対して出力される。

[0063] 以上のような制御により、エンストしない範囲で、ステアリング機構が作動不可能になることがなぐし力もアクセルペダル 17の踏み込み量 (オペレータの意思)も考慮した上で、ローダ用油圧ポンプ 8が制御される。具体的には、以上の各条件を考慮した上で、ローダ用油圧ポンプ 8は最も小さい低下率で吸収トルクが低下される。

[0064] <吸収トルク制御動作 >

以上の制御によってローダ用油圧ポンプ 8の吸収トルクが低下する動作について以下に詳細に説明する。

[0065] 前述のように、 PC弁 19は、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppをパイロット圧として入力し、吐出圧 Ppに応じた駆動圧油をサーボ弁 20に供給することで、油圧ポンプ 8の容量 qを制御している。

[0066] 図 8に、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppと油圧ポンプ 8の容量 q (=斜板 8aの傾転角）の関係を示す。この図 8に示すように、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppがー定圧以下であれば、油圧ポンプ 8の斜板 8aの傾転角が最大に設定され、油圧ポンプ 8は最大容量 qm axとなっている。油圧負荷が大きくなり、ポンプ吐出圧 Ppがー定圧を越えると、特性し N1にしたがってポンプ容量 qを減少させて斜板傾転角を最小にし、ポンプ容量を最 zj、容量 qminにする。

[0067] このようにして、油圧ポンプ 8では、油圧負荷、すなわち吸収トルクが最大吸収トルク Tplを越えな、範囲で、ポンプ吐出圧 Ppに応じてポンプ容量 qが制御される。

[0068] ここで、 PC弁 19には、前述の制御処理によってコントローラ 18から制御信号 ilが入力されており、この制御信号 ilに応じて最大吸収トルクが制御される。この制御信号 ilによって PC弁 19に与えられる電流値（図 7の制御処理で得られた電流値）が高くなればなるほど、図 8の矢印 Dに示すように、特性 LN1から特性 LN2側に変化し、ポンプ容量の減少を開始するポンプ吐出圧の値が小さくなり、最大吸収トルク値が小さな値 Tp2に設定される。

[0069] したがって、図 7の制御処理によって得られた電流値を PC弁 19に与えることにより、エンジン回転数、アクセル開度及びステアリング油圧を参照して、ローダ用油圧ポンプ 8の吸収トルクを、最小の低下率で小さくすることができる。したがって、エンストを防止できるとともにアクセルペダル 17の踏み込みに対するレスポンスの悪化を抑えることができ、し力もローダを有効に機能させることができる。

[0070] [第 2実施形態]

前記実施形態では、 PC 19による PC制御によってローダ用油圧ポンプ 8を制御した力 LS弁（ロードセンシング弁）による LS制御によって制御するようにしても良い。以下に、 LS制御を行う場合の実施形態を説明する。

[0071] <LS制御 >

図 9はローダ用油圧ポンプ 8を LS制御するための構成を示しており、前記実施形態の図 2に相当する構成である。ここでは、前記実施形態の PC弁 19に代わって、 LS 弁 22と差圧設定部 23とが設けられて、る。

[0072] LS弁 22は、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppとローダ用油圧シリンダ 14の負荷圧 PLSとの差圧 Δ Pが一定差圧 Δ PLSとなるように、油圧ポンプ 8の斜板 8aの傾転角を制御するものである。すなわち、 LS弁 22には一定差圧 A PLSを設定するためのパネが設けられている。そして、 LS弁 22のパネ側と反対側のパイロットポートには、油圧ボンプ 8の吐出圧 Ppがパイロット圧として加えられ、パネ側のパイロットポートには、ローダ用油圧シリンダ 14の負荷圧 PLSがパイロット圧としてカ卩えられる。そして、 LS弁 22力ら駆動圧油がサーボ弁 20に供給されることで、油圧ポンプ 8の容量 qが制御される。

[0073] また、ローダ用制御弁 12の開口面積を A、抵抗係数を cとすると、油圧ポンプ 8の吐出流量 Qは、

Q = c 'A. （Δ Ρ)

で表される。差圧 Δ Ρは LS弁 22により一定になるので、ポンプ流量 Qは制御弁 12のスプールの開口面積 Aによってのみ変化する。

[0074] 具体的操作としては、ローダ用操作レバーを操作すると、その操作量に応じてローダ用制御弁 12の開口面積 Aが増加し、開口面積 Aの増加に応じてポンプ流量 Qが増加する。このとき、ポンプ流量 Qは、油圧負荷の影響を受けず、ローダ用操作レバ一の操作量のみによって定まる。このように LS弁 22を設けることによって、ポンプ流量 Qは油圧負荷によって増減することなぐオペレータの意思通りに（ローダ用操作レバーの操作位置に応じて)変化し、ファインコントロール性、すなわち中間操作領域における操作性が向上する。

[0075] し力し、ファインコントロール時など、油圧ポンプ 8の最大流量を超えない領域でも、常にローダ用油圧シリンダ 14が要求する通りの流量を供給するために、エンジン 1が低回転域でも高回転域と同じ吐出流量となってしまう。

[0076] <本実施形態 >

そこで、この第 2実施形態では、前記第 1実施形態と同様の処理（図 7の処理）によつて得られたコントローラ 18からの制御信号 i2により、差圧設定値 Δ PLSを下げて、吐出流量を抑える制御を実行する。具体的には、 LS弁 22には、パネの設定パネ力を変化させるための差圧設定部 23が設けられており、この差圧設定部 23にコント口ーラ 18からの制御信号 i2が与えられると、差圧設定部 23は LS弁 22のパネの設定バネカを変化させ、差圧設定値 A PLSを変更する。

[0077] なお、図 10に示すように、 LS弁 22の電磁ソレノイドに制御信号 i2を与えることで、 L S弁 22のパネの設定パネ力を変化させ、差圧設定値 A PLSを変更するようにしても良い。

[0078] <差圧設定値の変更制御 >

以上のような差圧設定値の変更制御について、図 11を用いて説明する。図 11は、油圧ポンプ 8の吐出圧力 Ppと油圧ポンプ 8の容量 q (斜板 8aの傾転角）の関係を示す図である。

[0079] 図 11に示すように、油圧ポンプ 8の吐出圧 Ppが Pplであり、このときのポンプ容量 q が最大値 qmaxになっているときに、差圧設定値 Δ PLSを小さい値に変更すると、上記式 (Q = c 'A* （Δ Ρ) )の右辺が小さくなつたことに相当する。これにより、図 11の矢印 Eで示すように、ポンプ容量 qは最大値 qmax力も小さな値 qlに変更される。ボンプ容量 qが小さくなることで、油圧ポンプ 8の吸収トルク、つまり油圧負荷が小さくなる

[0080] 以上のような制御によって、第 1実施形態と同様に、エンジン回転数、アクセル開度及びステアリング油圧を参照して、ローダ用油圧ポンプ 8の吸収トルクを、最小の低下率で小さくすることができる。したがって、エンストを防止できるとともにアクセルペダル 17の踏み込みに対するレスポンスの悪化を抑えることができ、しかもローダを有効に機會させることができる。

[0081] [他の実施形態]

(a)前記各実施形態では、エンジン回転数、アクセルペダルのストローク (アクセル開度)及びステアリング用油圧ポンプの吐出圧を検出し、これらの情報に基づ!/、て口ーダ用油圧ポンプの吸収トルクを制御するようにしたが、制御のための情報はこれらの機器力の情報に限定されない。

[0082] すなわち、オペレータの意思としてのアクセルレバー等、回転数をオペレータが指示するものであれば、アクセルペダルに限定されない。また、ステアリング用油圧ボンプの吐出圧に代わって他の機器を駆動する油圧ポンプの吐出圧を検出するようにしても良いし、ステアリング用油圧ポンプの吐出圧にカ卩えて他の機器の油圧ポンプの吐出圧を検出するようにしても良ヽ。

[0083] (b)制御すべき油圧ポンプとして、前記実施形態ではローダ用油圧ポンプを例にとつた力他の作業機用の油圧ポンプの吸収トルクを制御するようにしても良い。

[0084] (c)油圧ポンプの吸収トルクを制御する構成としては、 PC制御及び LS制御に限定されるものではなく、他の制御によって吸収トルクを低下させるようにしても良、。産業上の利用可能性以上のように本発明では、車両全体のエンジン負荷を総合的に考慮して、バランスのとれた適切なエンジン負荷制御を行うことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 回転数指示装置によって回転数が制御されるエンジンの出力が、駆動輪に伝達されるとともに複数の可変容量型油圧ポンプを介して作業機用油圧ァクチユエータを含む複数の油圧ァクチユエータに伝達される作業車両のエンジン負荷制御装置であつて、

エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、

前記回転数指示装置の指示内容を検出する指示内容検出手段と、

前記複数の可変容量型油圧ポンプのうちの少なくともいずれか 1つの負荷検出油圧ポンプの負荷を検出する油圧ポンプ負荷検出手段と、

前記エンジン回転数検出手段、前記指示内容検出手段及び前記油圧ポンプ負荷検出手段の検出結果に基づいて、前記負荷検出油圧ポンプ以外の少なくとも 1つの制御油圧ポンプの吸収トルクを制御する吸収トルク制御手段と、

を備えた作業車両のエンジン負荷制御装置。

[2] 前記吸収トルク制御手段は、エンジン回転数が第 1エンジン回転数以下の場合に制御処理を実行する、請求項 1に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[3] 前記吸収トルク制御手段は、

エンジン回転数がエンジン停止防止用として設定されたローアイドル回転数以下の第 2エンジン回転数以下にならないように前記制御油圧ポンプの吸収トルクを小さくするための第 1低下率を決定する第 1低下率決定手段と、

エンジン回転数に応じて前記制御油圧ポンプの吸収トルクの第 2低下率を決定する第 2低下率決定手段と、

前記エンジン回転数の指示内容に応じて前記制御油圧ポンプの吸収トルクの第 3 低下率を決定する第 3低下率決定手段と、

前記負荷検出油圧ポンプの負荷に応じて前記制御油圧ポンプの吸収トルクの第 4 低下率を決定する第 4低下率決定手段と、

前記第 2、第 3及び第 4低下率のうちから最小の低下率を選択する最小低下率選択手段と、

前記第 1低下率及び前記最小低下率のうちの大きい低下率を選択する最大低下率選択手段と、

前記最大低下率選択手段で選択された低下率に応じて前記制御用油圧ポンプの吸収トルクを低下させる吸収トルク低下手段と、

を備えた、請求項 1に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[4] 前記吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ポンプの吸収トルクを制御する、請求項 1に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[5] 前記油圧ポンプ負荷検出手段は、ステアリング機構に含まれるステアリング用油圧ァクチユエータを駆動するためのステアリング用油圧ポンプの吐出圧を検出する、請求項 1に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[6] 前記指示内容検出手段はアクセル装置の開度を検出する、請求項 1に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[7] 作業モードが、パワー重視のパワーモードに設定されている力省エネルギ重視のエコノミーモードに設定されているかを判断する作業モード判断手段をさらに備え、前記吸収トルク制御手段は、作業モードに応じて前記制御油圧ポンプの吸収トルクの低下率を制御する、

請求項 3に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[8] 前記吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ポンプの吸収トルクを制御するものであり、

前記吸収トルク低下手段は前記作業機用油圧ポンプの最大吸収トルクを制御する請求項 3に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。

[9] 前記吸収トルク制御手段は、作業機用油圧ァクチユエータを駆動するための油圧ポンプの吸収トルクを制御するものであり、

前記吸収トルク低下手段は、前記作業機用油圧ポンプの吐出圧と前記作業機用油圧ァクチユエータの負荷圧との差圧が所定の設定差圧になるように前記作業機用油圧ポンプの容量を制御する、

請求項 3に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置。