JP2022111710A - work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業用車両に関し、特に作業機を備えた作業用車両に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a working vehicle, and more particularly to a working vehicle equipped with a working machine.
作業機を備えた作業用車両として、例えばリフトアームの先端に傾動可能に取り付けられたバケットを備え、土砂などをバケットで掬って掘削移動及び積み込み作業を行うホイールローダが知られている。このような作業用車両では、作業機とともに車両を走行させるための走行装置も備えられており、作業機及び走行装置はともにエンジンからの駆動力によって駆動される。このため、例えば作業用車両のオペレータは、作業機のバケットによって掬い取られた土砂を運搬車両であるダンプトラックの荷台の高さまで持ち上げて積み込むときに、アクセルペダルとリフトレバーとを同時に操作し、これによって作業用車両は、前進すると同時にリフトアーム上げを行う、いわゆる「ライズラン」と呼ばれる動作を実現する。 2. Description of the Related Art As a working vehicle equipped with a working machine, for example, a wheel loader is known which has a bucket attached to the tip of a lift arm so as to be able to tilt, scoops up earth and sand, etc., and performs excavation, movement and loading work. Such a working vehicle includes a traveling device for traveling the vehicle together with the working machine, and both the working machine and the traveling device are driven by the driving force from the engine. For this reason, for example, an operator of a working vehicle simultaneously operates the accelerator pedal and the lift lever when lifting the earth and sand scooped up by the bucket of the working machine to the height of the loading platform of the dump truck, which is the transport vehicle. As a result, the work vehicle realizes a so-called "rise run" operation in which the lift arm is raised at the same time as moving forward.
ライズランの際に、アクセルペダルの踏み込みによるエンジン回転数の上昇で、車両の前進速度のみならず、リフトアームの上げ速度も同時に増加させることができる。このような積み込み作業は、「ダンプアプローチ」とも呼ばれている。しかし、ダンプアプローチでの積み込み作業において、作業用車両とダンプトラックとの間の距離が十分でない場合には、バケットをダンプトラックの荷台よりも高い位置に上昇させる前に、作業用車両がダンプトラックの直前に到達してしまう可能性がある。 During a rise run, by depressing the accelerator pedal to increase the engine speed, not only the forward speed of the vehicle but also the lifting speed of the lift arm can be increased at the same time. Such a loading operation is also called a "dump approach". However, in loading work in the dump approach, if the distance between the work vehicle and the dump truck is not sufficient, the work vehicle must move to the dump truck before the bucket is raised to a position higher than the dump truck bed. may arrive just before
そこで、オペレータは、リフトアームの上げに要する時間を考慮し、アクセルペダル及びブレーキペダルを操作することによって、バケットを上昇させる速度と車両の前進速度とをバランスさせ、作業用車両がダンプトラックの傍に到着するまでの時間を調整することが必要である。すなわち、オペレータは、車両の前進速度とリフトアームの上げ速度を調整してダンプアプローチを実現するために、リフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダルの3つを微妙なバランスを保ちながら操作を行うことを強いられている。 Therefore, the operator considers the time required to raise the lift arm, and operates the accelerator pedal and brake pedal to balance the speed at which the bucket is raised and the forward speed of the vehicle, so that the work vehicle can move to the side of the dump truck. It is necessary to adjust the time to arrive at In other words, the operator must operate the lift lever, accelerator pedal, and brake pedal while maintaining a delicate balance in order to adjust the forward speed of the vehicle and the lifting speed of the lift arm to realize dump approach. Forced.
ダンプアプローチに関する従来技術として、例えば特許文献1には、エンジンと走行装置との間にコントローラによって任意に係合できる前進クラッチを設けた作業用車両が記載されている。この特許文献に記載の作業用車両では、少なくともアクセルペダルが操作されている状態でブレーキペダルが操作されたことを条件に、前進クラッチに供給される圧油の油圧をブレーキペダルの操作量に応じて低下させるクラッチ油圧制御が行われている。
As a prior art related to the dump approach,
更に特許文献2には、エンジンに接続された可変容量型のHSTポンプと、HSTポンプと油圧により閉回路状に接続された可変容量型のHSTモータを備えた作業用車両が記載されている。この特許文献に記載の作業用車両では、アクセルペダルの踏み込み量及びリフトレバーの上げ操作に係るパイロット圧の増加に応じて、HSTモータの押し退け容積を制御することにより車速が制限されている。
Further,
しかしながら、上記特許文献1のような従来技術にあっては、車両の走行装置に半係合可能な前進クラッチを追加する必要があり、部品点数の増加によるコストの上昇や搭載スペースの確保が必要となる。また、前進クラッチの係合度合いを変化させるために、ブレーキペダルの操作が必要であり、車両の前進速度の抑制に伴う燃費の低下やブレーキ部材の摩耗は避けられるものの、オペレータに対する操作性という観点では従来技術から変化していないという問題がある。
However, in the prior art such as the above-mentioned
一方、特許文献2のような従来技術にあっては、走行装置にHST式走行駆動システムを搭載することにより、HSTモータの押し退け容積を制御することで走行装置と作業機のパワー配分を自由に変更可能な車両を対象にしているので、駆動システムを持たずにエンジンと走行装置が直接接続された構造の、一般的なトルコン式走行駆動システムを搭載した車両には適用できないという問題がある。更に、ダンプアプローチでの車速の抑制を判定するために、本来は車速決定には関係ないリフトレバーを大きく操作することを用いており、オペレータの操作が直感的でなく、オペレータに負担がかかる問題がある。
On the other hand, in the prior art such as
そこで、本発明は、ダンプアプローチでのライズラン操作時に必要となるアクセルペダルとブレーキペダルの同時操作を無くし、オペレータへの負担を軽減することができる作業用車両を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a work vehicle that eliminates the simultaneous operation of an accelerator pedal and a brake pedal, which is required when a rise run operation is performed on a dump approach, thereby reducing the burden on the operator.
本発明に係る作業用車両は、車輪を備える車体と、前記車体に搭載された駆動源と、前記駆動源により駆動される油圧ポンプと、前記車体の前側に備えられ先端に作業具を有し上下方向に回動可能なリフトアームと、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動され、前記リフトアームの上げ又は下げを行うリフトシリンダと、前記リフトアームの上げ操作を操作するリフトレバーと、車両の車速を調整するアクセルペダルと、前記駆動源の回転数を制御する制御装置と、を備える作業用車両において、前記制御装置は、前記リフトレバーの操作量に基づいて、前記リフトアームの上げ方向に対応する目標リフト速度を算出すると共に、前記アクセルペダルの操作量に基づいて、目標車速を算出し、算出された前記目標リフト速度と算出された前記目標車速とに基づいて前記駆動源の目標回転数を算出し、この算出した前記目標回転数に従い前記駆動源の回転数を制御することを特徴としている。 A work vehicle according to the present invention includes a vehicle body having wheels, a drive source mounted on the vehicle body, a hydraulic pump driven by the drive source, and a working tool provided at the front end of the vehicle body. a lift arm rotatable in the vertical direction; a lift cylinder driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump to raise or lower the lift arm; a lift lever for operating the raising operation of the lift arm; A work vehicle comprising an accelerator pedal that adjusts the vehicle speed of the vehicle and a control device that controls the rotation speed of the drive source, wherein the control device raises the lift arm based on the amount of operation of the lift lever. A target lift speed corresponding to the direction is calculated, a target vehicle speed is calculated based on the operation amount of the accelerator pedal, and the drive source is operated based on the calculated target lift speed and the calculated target vehicle speed. A target rotation speed is calculated, and the rotation speed of the drive source is controlled according to the calculated target rotation speed.
本発明に係る作業用車両では、制御装置は、リフトレバーの操作量に基づいてリフトアームの上げ方向に対応する目標リフト速度を算出すると共に、アクセルペダルの操作量に基づいて目標車速を算出し、算出された目標リフト速度と算出された目標車速とに基づいて駆動源の目標回転数を算出し、この算出した目標回転数に従い駆動源の回転数を制御する。このため、リフトレバーの操作量及びアクセルペダルの操作量の両方を考慮して駆動源の回転数を制御することができるので、リフトアームの上げ速度を速めるためにアクセルペダルを操作するといった余計な操作を省くことができる。その結果、ダンプアプローチでのライズラン時に必要となるアクセルペダルとブレーキペダルの同時操作という煩雑な操作を無くし、簡単な操作が可能になるので、オペレータへの負担を軽減することができる。 In the work vehicle according to the present invention, the control device calculates the target lift speed corresponding to the lifting direction of the lift arm based on the operation amount of the lift lever, and calculates the target vehicle speed based on the operation amount of the accelerator pedal. , a target rotation speed of the drive source is calculated based on the calculated target lift speed and the calculated target vehicle speed, and the rotation speed of the drive source is controlled according to the calculated target rotation speed. Therefore, the number of revolutions of the drive source can be controlled in consideration of both the amount of operation of the lift lever and the amount of operation of the accelerator pedal. Operation can be saved. As a result, the troublesome operation of simultaneously operating the accelerator pedal and the brake pedal, which is required during a rise run on a dump approach, is eliminated, and simple operation becomes possible, thereby reducing the burden on the operator.
本発明によれば、ダンプアプローチでのライズラン操作時に必要となるアクセルペダルとブレーキペダルの同時操作を無くし、オペレータへの負担を軽減することができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate the simultaneous operation of the accelerator pedal and the brake pedal, which is required during the rise run operation in the dump approach, and to reduce the burden on the operator.
以下、図面を参照して本発明に係る作業用車両の実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複説明は省略する。また、以下の説明において、作業用車両がホイールローダである例を挙げて説明するが、本発明はホイールローダに限定されず、フォークリフト、リフトトラック、テレハンドラなどの作業用車両にも適用される。更に、以下の説明では、上下、左右、前後の方向及び位置は、作業用車両の通常の使用状態、すなわち車輪が地面に接地する状態を基準とする。 An embodiment of a work vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. Further, in the following description, an example in which the work vehicle is a wheel loader will be described, but the present invention is not limited to the wheel loader, and can also be applied to work vehicles such as forklifts, lift trucks, and telehandlers. . Furthermore, in the following description, the vertical, horizontal, front and rear directions and positions are based on the normal operating condition of the work vehicle, that is, the condition in which the wheels are in contact with the ground.
[第1実施形態]
図1は第1実施形態に係る作業用車両を示す側面図であり、図2は第1実施形態に係る作業用車両の構成図である。本実施形態の作業用車両(ここでは、ホイールローダ)1は、車両の前部に配置された作業機11と、車両の略中央部に配置された運転室5と、車両の後部に配置されたエンジン室6と、車両全体を支える車輪4とを備えている。この作業機11、運転室5、エンジン室6及び車輪4は、特許請求の範囲に記載の「車体」を構成する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a side view showing the work vehicle according to the first embodiment, and FIG. 2 is a configuration diagram of the work vehicle according to the first embodiment. A working vehicle (here, a wheel loader) 1 of this embodiment includes a working
作業機11は、上下方向に回動可能に取り付けられた左右一対のリフトアーム2と、リフトアーム2の上げ又は下げを行う左右一対のリフトシリンダ7と、リフトアーム2の先端部分に連結されて上下方向に回動可能に取り付けられたバケット3と、バケット3を駆動するためのバケットシリンダ8とを備えている。バケット3は、特許請求の範囲に記載の「作業具」に相当するものであって、車体の前側に配置されている。このバケット3はベルクランク9を介してバケットシリンダ8の伸縮により回動し、これによってバケット3の向きが上下することができる。
The
リフトシリンダ7とバケットシリンダ8とは、それぞれ油圧ポンプ12から供給される圧油によって駆動される油圧アクチュエータである。例えば、油圧ポンプ12によって圧油がリフトシリンダ7のボトム室に供給されると、リフトシリンダ7のロッド7aが伸長し、これによってリフトアーム2は上方向に回動する(すなわち、リフトアーム上げ)。一方、圧油がリフトシリンダ7のロッド室に供給されると、ロッド7aが縮退し、これによってリフトアーム2は下方向に回動する(すなわち、リフトアーム下げ)。
The
また、油圧ポンプ12によって圧油がバケットシリンダ8のボトム室に供給されると、バケットシリンダ8のロッド8aが伸長し、これによってバケット3は上方向に回動する。一方、圧油がバケットシリンダ8のロッド室に供給されると、ロッド8aが縮退し、これによってバケット3は下方向に回動する。
Further, when pressure oil is supplied to the bottom chamber of the
なお、リフトシリンダ7及びバケットシリンダ8のボトム室、ロッド室への圧油の供給は、それぞれのシリンダに対応する制御弁が変位することにより行われ、各制御弁は、オペレータのレバー操作により変位するパイロット弁によって生成されたパイロット圧によって駆動される。油圧ポンプ12は、エンジン室6内に配置されたエンジン等の駆動源13によって駆動されている。駆動源13としては、エンジンのみに限定するものではなく、例えば電動モータやこれらを併用したハイブリッドシステム等も挙げられる。
The supply of pressure oil to the bottom chambers and rod chambers of the
作業用車両1は、例えばトルコン式走行駆動システムを搭載したものであり、前後の車輪4を回転させることで走行を行う。車輪4は、エンジン等の駆動源13及びドライブトレーン、すなわちトルクコンバータ14、トランスミッション15、プロペラシャフト(図示せず)、及びディファレンシャル16を介して回転自在に接続されている。また、上述の駆動源13は、トルクコンバータ14と油圧ポンプ12の両方に接続されており、各々の回転数を個別に変更することができないようになっている。
The working
また、作業用車両1は、ブレーキペダル17の操作によって車両に制動力を付与するブレーキ10を備えている。ブレーキ10は、例えば図3に示すように、油圧等を用いて摩擦材を車輪と一体で回転する回転部材に押し付け、その際の摩擦力(すなわち、制動力)で回転部材の回転を止める構造を有する。より具体的には、図3に示すブレーキ10を有するブレーキシステムでは、タンク102内の圧油は補機用の油圧ポンプ101によりブレーキ10に供給され、圧油の流量はブレーキペダル17で駆動される制御弁103によって制御されている。
The
このようなブレーキシステムでは、ブレーキペダル17が操作されると(すなわち、ブレーキペダル17が踏み込まれると)、タンク102内の圧油がブレーキシリンダ10aに供給され、ピストンの付勢力によって摩擦材10bが車輪4と一体で回転する回転部材10cへ押し付けられる。これによって、制動力が生じ、車輪4の回転が抑制され、作業用車両1は減速される。
In such a brake system, when the
従って、本実施形態の作業用車両1では、エンジン等の駆動源13によって発生したトルクをトルクコンバータ14等で構成されるパワートレーンを介して車輪4に伝達し、これによって作業用車両1を加速することができる一方、ブレーキ10により車輪4の回転を制動力で抑制することで作業用車両1を減速することができる。駆動源13の回転数及びブレーキ10のトルクは、それぞれアクセルペダル18及びブレーキペダル17の操作量(言い換えれば、踏み込み量)によってオペレータの操作が可能に構成されている。
Therefore, in the
また、駆動源13としてエンジンを用いた作業用車両1では、アクセルペダル18の操作量に応じたエンジンの回転数が目標値に達するよう、エンジンECUが燃料噴射量等を制御してエンジン出力トルクを調整する。これによって、オペレータはアクセルペダル18の操作量を加減することで車速の調整が可能となっている。
Further, in the
ここで、図4を基に上述した従来の作業用車両の問題点を詳細に説明する。図4は従来の作業用車両の構成を示す図である。従来では、アクセルペダル18は駆動源13と接続され、上述のようにアクセルペダル18の操作量に応じた回転数になるように駆動源13が駆動される。駆動源13は、油圧ポンプ12とトルクコンバータ14に接続されており、両方を同時に回転駆動する。トルクコンバータ14の出力は、更にトランスミッション15によって減速され、ディファレンシャル16を介して車輪4へと回転力が伝えられる。この回転力によって、作業用車両は加速される。
Here, based on FIG. 4, the problems of the conventional working vehicle described above will be described in detail. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a conventional working vehicle. Conventionally, the
一方、油圧ポンプ12は駆動源13の駆動力によって圧油を圧送し、その圧油は制御弁19を介してリフトシリンダ7へと供給される。制御弁19は、リフトレバー20の操作量に応じて開弁され、上記油圧ポンプ12の回転数に比例した圧油の供給量と上記制御弁19の開弁量に応じた速度で、リフトシリンダ7が伸長又は縮退される。なお、リフトレバー20は、リフトアーム2の上げ操作又は下げ操作を行うものである。
On the other hand, the
すなわち、従来の作業用車両においては、アクセルペダル18の操作量は駆動源13の回転数を決めるものであるので、リフトシリンダ7の伸縮速度と車速の両方を変化させることになる。このため、オペレータはリフトシリンダ7の伸縮速度を速めたい時にも、アクセルペダル18を踏み込んで駆動源13の回転数を上昇させる。
That is, in the conventional work vehicle, the amount of operation of the
しかしながら、この場合、車速も同時に上昇してしまうため、例えばダンプアプローチでのライズラン時のように車速を低く抑えたいようなときに、オペレータはブレーキペダル17も同時に踏み込んでブレーキ10を作動させ、車体が加速しないように抑える操作を行う必要がある。すなわち、オペレータは、車速を上げる操作であるアクセルペダル18の踏み込みと、車速を下げる操作であるブレーキペダル17の踏み込みとの相反する操作を同時にバランスさせながら車速を低く抑えつつ、リフトレバー20を操作するという煩雑な操作を強いられる。このため、特に非熟練のオペレータにとって、その負担は大きい。
However, in this case, the vehicle speed also increases at the same time. Therefore, when the operator wants to keep the vehicle speed low, such as during a rise run on a dump approach, the operator also depresses the
このような従来の問題を解決するために、本実施形態に係る作業用車両1は、リフトレバー20の操作量に基づいてリフトアーム2の上げ方向に対応する目標リフト速度を算出すると共に、アクセルペダル18の操作量に基づいて目標車速を算出し、算出された目標リフト速度及び目標車速に基づいて駆動源13の目標回転数を算出し、この算出した目標回転数に従い駆動源13の回転数を制御する制御装置27を更に備えている。図2に示すように、制御装置27は、リフトレバー20の操作量に応じてリフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度を決定する(言い換えれば、算出する)目標リフト速度決定装置21と、アクセルペダル18の操作量に応じて車両の目標車速を決定する(言い換えれば、算出する)目標車速決定装置22と、目標車速決定装置22によって決定された目標車速に追従する(言い換えれば、一致する)ように車両の車速を制御する車速制御装置23と、駆動源13の回転数を制御する駆動回転数制御装置24と、を更に備えている。
In order to solve such a conventional problem, the
目標リフト速度決定装置21、目標車速決定装置22、車速制御装置23及び駆動回転数制御装置24は、それぞれ、例えば演算を実行するCPU(Central Processing Unit)と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのROM(Read Only Memory)と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのRAM(Random Access Memory)とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって各決定などの制御処理を行う。
The target lift
具体的には、目標リフト速度決定装置21は、リフトレバー20と接続され、リフトレバー20の操作量に応じてリフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度を決定する。リフトレバー20は、運転室5内に配置され、オペレータの操作に従ってリフトアーム2の上げ又は下げを行う。そして、本実施形態では、リフトレバー20は、制御弁19に加えて目標リフト速度決定装置21と更に接続されている。
Specifically, the target lift
目標車速決定装置22は、アクセルペダル18と接続され、アクセルペダル18の操作量に応じて車両の目標車速を決定する。目標リフト速度決定装置21と目標車速決定装置22とは、それぞれ入力される操作量(すなわち、リフトレバー20の操作量又はアクセルペダル18の操作量)が大きくなるとそれぞれの目標値(すなわち、リフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度、或いは車両の目標車速)を大きくする処理を行う。
The target vehicle
このような処理は、入力に対し出力が単調増加となる何らかの関数処理を行うことにより実現できるが、処理の一例として、例えば入力値と出力値を対応付けたテーブルを用意しておき、それを参照して目標値を決定するような構成にしても良い。このテーブルに設定する操作量と目標値の関係の一例を図5に示す。図5では横軸に入力される操作量(例えば、リフトレバーの操作量又はアクセルペダルの操作量)を、縦軸に出力となる目標値(例えば、リフトアームの上げ又は下げの目標リフト速度、或いは車両の目標車速)を示しており、例えば線201のような値を定義することが考えられる。線201は操作量に対し1次関数的な目標値となるような例であり、操作量が微少である時の不感帯や、操作量が過大な時の上限値を設定している。
Such processing can be realized by performing some function processing in which the output monotonically increases with respect to the input. A configuration may be adopted in which the target value is determined by reference. FIG. 5 shows an example of the relationship between the manipulated variable and the target value set in this table. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the input operation amount (for example, the lift lever operation amount or the accelerator pedal operation amount), and the vertical axis indicates the target value to be output (for example, the target lift speed for raising or lowering the lift arm, Alternatively, the target vehicle speed of the vehicle), and it is conceivable to define values such as the
このようなテーブルの他の例としては、例えば線202、線203のような値を定義することも考えられる。線202のような上に凸の曲線状のテーブルは、初期の操作量に対して敏感な特性となり、オペレータの操作に対して応答性が良いと感じさせるような目標値が得られる。逆に線203のような下に凸の曲線状のテーブルは、初期の操作量に対して穏やかな特性となり、オペレータが微妙な調整をし易い操作特性となるような目標値が得られる。
Other examples of such a table may define values such as
このように、目標リフト速度決定装置21の目標リフト速度、目標車速決定装置22の目標車速の決定に対してテーブル処理を行うことにより操作特性を任意に設定することが可能になり、例えばオペレータの好みにより切り替えたり、作業状況に応じて切り替えたりするなどの応用が考えられる。
By performing table processing for determining the target lift speed of the target lift
駆動回転数制御装置24は、例えば目標リフト速度決定装置21と駆動源13との間に配置され、それぞれ目標リフト速度決定装置21と駆動源13と接続されている。駆動回転数制御装置24は、目標リフト速度決定装置21によって決定された目標リフト速度に基づいて、駆動源13への第2要求回転数を算出し、算出した第2要求回転数と車速制御装置23から出力される第1要求回転数(後述する)に基づいて、駆動源13の目標回転数を更に算出し、算出した目標回転数に従って駆動源13の回転数を制御する。駆動源13への第2要求回転数を算出する方法としては、例えば、リフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度を実現するためにリフトシリンダ7に供給される必要な圧油の油量を供給できるだけの油圧ポンプ12の回転数を算出することにより得られる。
The drive rotation
具体的には、目標リフト速度に対応するリフトシリンダ7の伸縮速度をvc、リフトシリンダ7のピストン面積をS、この場合の油圧ポンプ1回転当たりの吐出流量をQとしたときに、駆動源13への第2要求回転数rpは式(1)により求められる。
rp=(vc・S)/Q (式1)
Specifically, when the expansion and contraction speed of the
rp = (vc · S) / Q (Equation 1)
車速制御装置23は、目標車速決定装置22とブレーキ10との間に配置され、車両の車速を制御する。具体的には、車速制御装置23は、目標車速決定装置22によって出力された目標車速に対し、車両の車速を目標車速に追従するように駆動源13への第1要求回転数を算出する。駆動源13への第1要求回転数を算出する方法としては、例えば上述のリフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度と同様に、車両の目標車速に対応する駆動源13の回転数を算出することにより得られる。
The vehicle
具体的には、定速走行時においてトルクコンバータ14の回転数比は1に近づいていくので、最終回転数比をGc≒1程度とし、トランスミッション15のギア比をGt、ディファレンシャル16のギア比をGf、車輪4の半径をRt、目標車速をvとしたときに、駆動源13への第1要求回転数reは、式(2)で求められる。
re=(v・Gc・Gt・Gf)/(2π・Rt) (式2)
Specifically, since the rotational speed ratio of the
re = (v · Gc · Gt · Gf) / (2π · Rt) (Formula 2)
図2に示すように、車速制御装置23は、駆動回転数制御装置24と更に接続され、算出した駆動源13への第1要求回転数reを駆動回転数制御装置24に出力し、車両の目標車速に追従するように駆動回転数制御装置24を介して駆動源13に要求する。このようにすることで、車速制御装置23は、目標車速決定装置22によって決定された目標車速に追従するように車両の車速を制御する。
As shown in FIG. 2, the vehicle
そして、車速制御装置23より目標車速を実現するために必要な駆動源回転数の要求値(すなわち、第1要求回転数)が入力されるので、駆動回転数制御装置24は、リフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度を実現するために必要な駆動源回転数の要求値(すなわち、第2要求回転数)に加えて、これら2つの要求回転数に基づいて駆動源の目標回転数を算出し、算出した目標回転数に従い駆動源13の回転数を制御する。
Then, the vehicle
なお、車速制御装置23は、更にブレーキ10と接続され、例えば駆動源13の実際の回転数が第1要求回転数reよりも高い場合、車速は最終的に車両の目標車速よりも高くなってしまうため、適宜ブレーキ10へ制動要求を出力して車速を抑制する。この場合、図3に示すブレーキシステムは、車速制御装置23による制動要求でも制動力を発生するように、例えば制御弁103にソレノイド103aを追加し、電気信号によっても制動力を発生できるように構成される。
The vehicle
以上のように構成された本実施形態の作業用車両1では、車速制御装置23は、車両の車速を目標車速決定装置22によって決定された目標車速に追従するように駆動源13への第1要求回転数を算出し、算出した第1要求回転数を駆動回転数制御装置24に出力し、駆動回転数制御装置24は、目標リフト速度決定装置21によって決定された目標リフト速度に基づいて駆動源13への第2要求回転数を算出し、算出した第2要求回転数と車速制御装置23から出力された第1要求回転数に基づいて、駆動源13の目標回転数を算出し、この算出した目標回転数に従い駆動源13の回転数を制御する。
In the
すなわち、図4で説明したように従来の作業用車両ではアクセルペダル18のみで駆動源13の回転数を制御していたのに対し、本実施形態の作業用車両1では、リフトレバー20の操作量及びアクセルペダル18の操作量の両方を考慮して駆動源13の回転数を制御することができる。これによって、リフトアーム2の上げ速度を速めるためにアクセルペダル18を操作するといった余計な操作を省くことができる。その結果、ダンプアプローチでのライズラン時に必要となるアクセルペダル18とブレーキペダル17の同時操作という煩雑な操作を無くし、簡単な操作が可能になるので、オペレータへの負担を軽減することができる。
That is, as described with reference to FIG. 4, in the conventional work vehicle, the rotation speed of the
また、リフトレバー20の操作量、アクセルペダル18の操作量でそれぞれリフトアーム2の上げ又は下げ速度、車速を直接指示できるため、オペレータの操作がより直感的な操作になる。これらの効果により、作業用車両1において作業性及び安全性の更なる向上が期待できる。
Further, the operation amount of the
[第2実施形態]
以下、図6を参照して本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態の作業用車両1Aは、ブレーキペダル17の操作によるブレーキ10への制動要求を更に有する点において、上述した第1実施形態と異なっている。その他の構造は第1実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。
[Second embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The
具体的には、本実施形態の作業用車両1Aにおいて、第1実施形態と同様に車速制御装置23によるブレーキ10への制動要求機能に加えて、ブレーキペダル17の操作によるブレーキ10への制動要求機能を更に備える。
Specifically, in the
本実施形態の作業用車両1Aによれば、上述の第1実施形態と同様な作用効果を得られるほか、ブレーキペダル17の操作によるブレーキ10への制動要求機能を更に備えるため、例えばライズラン操作時に歩行者の飛び出しのような場合に、オペレータがブレーキペダル17を操作することにより車速を制限することができるので、安全性をより高めることができる。
According to the
[第3実施形態]
以下、図7を参照して本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態の作業用車両1Bは、車速検出装置25を更に備える点において、上述した第1実施形態と異なっている。その他の構造は第1実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The
すなわち、上述の第1実施形態では、車速制御装置23は目標車速決定装置22によって決定された目標車速に対し、車両の車速を目標車速に追従するように駆動源13への第1要求回転数を算出することにした。具体的には、目標車速に対応する車輪、ドライブトレーン及び駆動源の各回転数を算出することで第1要求回転数を算出した。一方、本実施形態では、車速を検出するための車速検出装置25を設けることにより、目標車速に対してより即応性の高い駆動源回転数の制御が可能になる。
That is, in the above-described first embodiment, the vehicle
図7に示すように、車速検出装置25は、例えばトランスミッション15の付近に取り付けられ、トランスミッション15の出力軸の回転パルスを検出することで車速を検出し、検出した結果を車速制御装置23に出力するように構成されている。なお、車速検出装置25は、4つの車輪4の回転パルスを直接検出してそれらを平均化処理することで車速を検出するように構成されても良い。
As shown in FIG. 7 , the vehicle
そして、車速制御装置23は、車速検出装置25により検出された車速に対し、目標車速との関係に基づいて駆動源13への第1要求回転数を算出する。算出方法としては、例えばフィードバック制御として分類される制御値算出方法、すなわち検出された車速と目標車速との差分を算出し、それに適切な制御ゲインを積算して駆動源13への第1要求回転数を算出する方法が挙げられる。
Then, the vehicle
また、フィードバック併用フィードフォワード制御として分類される制御値算出方法、すなわち検出された車速と目標車速との差分に基づく要求回転数と、第1実施形態で示した回転数比に基づく要求回転数とを組み合わせて、駆動源13への第1要求回転数とする方法も挙げられる。この方法は、上述のフィードバック制御として分類される制御値算出方法と比べて、応答性をより良くできる効果を奏する。
In addition, a control value calculation method classified as feedback combined feedforward control, that is, a required rotation speed based on the difference between the detected vehicle speed and the target vehicle speed, and a required rotation speed based on the rotation speed ratio shown in the first embodiment. are combined to obtain the first required rotation speed for the
本実施形態の作業用車両1Bによれば、上述の第1実施形態と同様な作用効果を得られるほか、更に以下の作用効果を得られる。すなわち、車速を検出するための車速検出装置25を備えることにより、目標車速に対してより即応性の高い駆動源回転数の制御が可能になる。また、車速制御装置23は検出された車速と目標車速との差分に基づいて駆動源13への第1要求回転数を算出するので、応答性を良くすることができる。同様に、この場合、ブレーキ10へ出力する制動力制御についても検出された車速と目標車速との差分を用いるので、より精度の高い制御が可能となる。このように、車速検出装置25を設けて検出された車速と目標車速との差分に基づいて駆動源13への第1要求回転数や制動要求を算出することにより、車速制御誤差及び静定時間の低減を図ることができる。
According to the working
[第4実施形態]
以下、図8を参照して本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態の作業用車両1Cは、リフト速度検出装置26を更に備える点において、上述した第1実施形態と異なっている。その他の構造は第1実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The
すなわち、上述の第1実施形態では、駆動回転数制御装置24は目標リフト速度決定装置21によって決定された目標リフト速度に対し、必要となる圧油の流量を確保できる油圧ポンプ回転数となるように駆動源13への第2要求回転数を算出するとした。具体的には、目標リフト速度に対応するリフトシリンダ7の伸縮速度にピストン面積を積算して単位時間当たり必要な圧油流量を算出し、油圧ポンプ1回転当たりの吐出流量で除算することで第2要求回転数を算出した。一方、本実施形態では、リフト速度検出装置26を備えることでフィードバック制御を実施することにより、リフトアーム2の上げ又は下げの目標リフト速度に対してより即応性の高い駆動源回転数の制御が可能になる。
That is, in the above-described first embodiment, the drive rotation
図8に示すように、リフト速度検出装置26は、例えばリフトシリンダ7の変位量(ストローク)を検出するストロークセンサであり、該ストロークセンサの単位時間の変化に基づいてリフトシリンダ7の伸縮速度を算出することにより、リフトアーム2の上げ又は下げ速度を検出する。そして、リフト速度検出装置26は、検出した結果を駆動回転数制御装置24に出力する。なお、リフト速度検出装置26は、例えば図1のリフトアーム2における基端側の回転軸11aに設けられるアングルセンサであって、上記ストロークセンサと同様に単位時間の変化に基づいてリフトアーム2の角速度を算出することでリフトアーム2の上げ又は下げの速度を検出するように構成されても良い。
As shown in FIG. 8, the lift
そして、駆動回転数制御装置24は、リフト速度検出装置26により検出されたリフトアーム2の上げ又は下げ速度に対し、目標リフト速度との関係に基づいて駆動源13への第2要求回転数を算出する。算出方法としては、例えば第3実施形態と同様に、検出されたリフトアーム2の上げ又は下げ速度と目標リフト速度との差分を算出し、それに適切な制御ゲインを積算して駆動源13への第2要求回転数を算出する方法が挙げられる。
Then, the drive rotation
本実施形態の作業用車両1Cによれば、上述の第1実施形態と同様な作用効果を得られるほか、更に以下の作用効果を得られる。すなわち、リフト速度検出装置26を備えることにより、リフトの上げ又は下げの目標リフト速度に対してより即応性の高い駆動源回転数の制御が可能になる。また、駆動回転数制御装置24は検出されたリフトアーム2の上げ又は下げ速度と目標リフト速度との差分に基づいて駆動源13への第2要求回転数を算出するので、応答性を良くすることができる。このように、リフト速度検出装置26を設けて検出されたリフトアーム2の上げ又は下げ速度と目標リフト速度との差分に基づいて駆動源13への第2要求回転数を算出することにより、リフトアーム2の上げ又は下げ速度の制御誤差及び静定時間の低減を図ることができる。
According to the working
[第5実施形態]
上述の第1~第4実施形態のいずれにおいても、駆動回転数制御装置24は、算出した第2要求回転数と車速制御装置23から出力された第1要求回転数に基づいて、駆動源13の目標回転数を算出するが、本実施形態では、駆動回転数制御装置24は、第1要求回転数と第2要求回転数のうち値が大きい方を採用して駆動源13の目標回転数を算出する。
[Fifth embodiment]
In any of the above-described first to fourth embodiments, the drive rotation
このように、駆動回転数制御装置24は、第1要求回転数と第2要求回転数のうち、値が大きい方を採用して駆動源13の目標回転数を算出し、更に算出した目標回転数に従い駆動源13の回転数を制御することにより、目標リフト速度及び目標車速のどちらに対しても、不足なく駆動力を供給することができるので、操作の応答性を高く保つことができ、より効率的な作業が可能になる。
In this way, the drive rotation
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims. Changes can be made.
1,1A,1B,1C 作業用車両
2 リフトアーム
3 バケット
4 車輪
5 運転室
6 エンジン室
7 リフトシリンダ
8 バケットシリンダ
10 ブレーキ
11 作業機
12 油圧ポンプ
13 駆動源
17 ブレーキペダル
18 アクセルペダル
20 リフトレバー
21 目標リフト速度決定装置
22 目標車速決定装置
23 車速制御装置
24 駆動回転数制御装置
25 車速検出装置
26 リフト速度検出装置
27 制御装置
1, 1A, 1B,
Claims (7)
前記車体に搭載された駆動源と、
前記駆動源により駆動される油圧ポンプと、
前記車体の前側に備えられ先端に作業具を有し上下方向に回動可能なリフトアームと、
前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動され、前記リフトアームの上げ又は下げを行うリフトシリンダと、
前記リフトアームの上げ操作を操作するリフトレバーと、
車両の車速を調整するアクセルペダルと、
前記駆動源の回転数を制御する制御装置と、を備える作業用車両において、
前記制御装置は、
前記リフトレバーの操作量に基づいて、前記リフトアームの上げ方向に対応する目標リフト速度を算出すると共に、
前記アクセルペダルの操作量に基づいて、目標車速を算出し、
算出された前記目標リフト速度と算出された前記目標車速とに基づいて前記駆動源の目標回転数を算出し、この算出した前記目標回転数に従い前記駆動源の回転数を制御することを特徴とする作業用車両。 a vehicle body with wheels;
a driving source mounted on the vehicle body;
a hydraulic pump driven by the drive source;
a lift arm provided on the front side of the vehicle body and having a working tool at its tip and capable of rotating in the vertical direction;
a lift cylinder driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump to raise or lower the lift arm;
a lift lever for operating the lifting operation of the lift arm;
an accelerator pedal for adjusting the speed of the vehicle;
A work vehicle comprising a control device that controls the rotation speed of the drive source,
The control device is
calculating a target lift speed corresponding to the lifting direction of the lift arm based on the amount of operation of the lift lever;
calculating a target vehicle speed based on the amount of operation of the accelerator pedal;
A target rotation speed of the drive source is calculated based on the calculated target lift speed and the calculated target vehicle speed, and the rotation speed of the drive source is controlled according to the calculated target rotation speed. work vehicle.
前記制御装置は、前記車速検出装置によって検出された車速と前記目標車速との差分に基づいて、前記駆動源への第1要求回転数を算出する請求項2又は3に記載の作業用車両。 Further comprising a vehicle speed detection device for detecting the vehicle speed of the vehicle,
The work vehicle according to claim 2 or 3, wherein the control device calculates the first required rotation speed for the drive source based on the difference between the vehicle speed detected by the vehicle speed detection device and the target vehicle speed.
前記制御装置は、前記リフト速度検出装置によって検出された前記リフトアームの上げ又は下げ速度と算出された目標リフト速度との差分に基づいて、前記駆動源への第2要求回転数を算出する請求項2又は5に記載の作業用車両。
further comprising a lift speed detection device that detects the speed of raising or lowering the lift arm;
The control device calculates a second requested rotation speed for the drive source based on a difference between the lift arm raising or lowering speed detected by the lift speed detecting device and the calculated target lift speed. 6. A working vehicle according to Item 2 or 5.
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