JP4136488B2 - 油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法 - Google Patents
油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法に係り、特に、タイヤで走行する油圧駆動車で坂道を下るときの車速制御装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータあるいは固定容量形油圧モータとを閉回路で構成したものが一般的に用いられている。
特にタイヤ式の油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを用いて、操作性、作業性等を向上している。このようなタイヤ式の油圧駆動車では平地あるいは坂道等で暴走しないように、速度制御を行なうとともに、閉回路にチャージ圧を供給し減速走行時あるいは下り坂走行時における油圧モータのキャビテーションを防止している。
【０００３】
タイヤ式の油圧駆動車で速度制御を行なう場合には、走行速度を車速センサで検出し所定の車速Ｖｒｍになるように油圧モータの容積を電気回路あるいは油圧回路で制御している。
例えばタイヤ式の油圧駆動車が所定の車速Ｖｒｍよりも早いときには油圧モータの容積を大きくするように制御し、また反対に所定の車速Ｖｒｍよりも遅いときには油圧モータの容積を小さくするように制御して所定の車速になるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の車速に制御する方法では、平地あるいは坂道を登るときには油圧モータの容積を制御することで所定の車速を得ることは比較的に容易であるが、下り坂走行時には所定の車速に制御することは、次に述べるように困難が伴なう。下り坂走行時では油圧駆動車の車体重量によるトルクが足回り（タイヤ）より油圧モータに作用するため、所定の車速Ｖｒｍ近辺の制御では、図９に示すように車速のハンチングが生じ易くなっている。
【０００５】
このハンチングを小さくするために油圧モータの容積の変化を少なくすると、坂道の角度が大きくなった場合に逆駆動トルクが大きくなりオーバラン状態が生じ易いため所定の車速に制御することが困難になる。
このように下り坂走行時では坂道の勾配により車速が異なるため、全ての勾配の領域でハンチングを生じないように制御することは困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法に係り、特に、タイヤで走行する油圧駆動車で坂道を下るとき車速差に応じた油圧モータの容積を得ているため、坂道の勾配に係らず、精度良く、ハンチングの少ない、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置の発明では、油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御装置であって、
前記油圧駆動車の車速を可変とする可変容量形油圧モータと、前記可変容量形油圧モータの容積を可変とするモータ用傾転角制御機構と、前記油圧駆動車の車速を検出する前後進車速センサと、車速に対して予め設定された複数の制限速度と、前記制限速度毎に設定した容量ゲインと、前記モータ用傾転角制御機構を制御し、可変容量形油圧モータを所定の容積に制御する制御手段と、を備え、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御してなり、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記制御手段は、前記前後進車速センサからの検出車速から前記複数の各制限速度を減じた速度差が正の速度差となったものに対して、前記各正の速度差にそれぞれ対応した前記容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記モータ用傾転角制御機構を制御してなる構成としている。
【０００８】
この場合において、前記各制限速度間毎に設定した容量ゲインの値が、前記複数の制限速度のうち制限速度の低いものから制限速度の高いものになるのに従って、順次大きな値となるように設定すると良い。
【０００９】
また、前記複数の制限速度間における速度間隔が、制限速度の低いものから制限速度の高いものとなるのに従って、速度間隔を狭めて設定すると良い。
【００１０】
また、前記前後進車速センサから受けた車速が最高制限速度を超えたときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御すると良い。
【００１１】
本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法の発明では、油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御方法であって、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記油圧駆動車を駆動する可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように制御してなり、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記検出した車速から予め設定した複数の各制限速度を減じた速度差が正の値となる速度差を求めるとともに、前記各正の値となった速度差に前記制限速度毎に設定した容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記可変容量形油圧モータの容積を制御すると良い。
【００１３】
上記構成によれば、油圧駆動車はオペレータの操作量に応じた走行速度で走行している。この走行速度は出力軸に配設されている前後進車速センサにより車速信号として検出され、所定形状の車速信号として制御手段に送信されている。またオペレータの操作量はポテンショメータで検出され、操作量に応じた速度指令信号が制御手段に送信されている。
制御手段は、ポテンショメータの操作量に応じて可変容量形モータのモータ傾転角制御機構を制御して操作量に応じた可変容量形モータの容積とし、その回転速度を得て油圧駆動車を走行させている。
また、制御手段は、予め設定された複数の制限速度と、前記制限速度毎に設定した容量ゲインとを記憶しており、前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御する。
そして、前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記制御手段は、前記前後進車速センサからの検出車速から前記複数の各制限速度を減じた速度差が正の速度差となったものに対して、前記各正の速度差にそれぞれ対応した前記容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記モータ用傾転角制御機構を制御して、油圧駆動車を走行させている。
【００１４】
制御手段は、前記各制限速度間毎に設定した容量ゲインの値が、前記複数の制限速度のうち制限速度の低いものから制限速度の高いものになるのに従って、順次大きな値となるように設定している。
油圧駆動車は坂道を下るとき、油圧駆動車はその自重により足回りから駆動トルクを受けて車速が早くなることがある。しかしながら、油圧駆動車が坂道を下るときに前記のように正の車速差の大きさに応じた制御信号がモータ傾転角制御機構に出力されてモータの容積を得ているため、制限速度に沿った車速で精度良く走行できるとともに、ハンチングが生じることがほとんどなくなる。
【００１５】
この制限速度は、複数の車速の制限速度が設けられているため、それぞれの制限速度範囲を狭くでき、細かい制御信号Ｐで制御ができ、制限速度に沿った車速が容易に得られる。また複数の制限速度で制御しているため坂道の大小の勾配に係らずハンチングがなく、精度良く、油圧駆動車を走行することができる。
また、複数の車速の制限速度が行なわれるとともに制限速度内のゲインをそれぞれ変更しているため、勾配が大きくなってもそれに適したゲインが選定できるので迅速に制限速度に沿って車速を制御することができる。これにより油圧駆動車は勾配の大小に係らず全領域で迅速に制限速度に、かつハンチングを少なくして制御することが可能となっている。
制御手段は、車速センサからの車速信号が最高速度より非常に早い車速信号であるとき、あるいは所定形状の波形でないときに車速センサ系統に異常が生じたと判断して可変モータを最大容積にして安全性の向上を図っている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、実施例である油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法について図１から図８を用いて説明する。図１は油圧駆動車の車速制御装置１の回路図、図２は車速信号の正常の波形形状を説明する図、図３は車速制御装置１のブロック図、図４は車速の制限速度を説明する図、図５は油圧駆動車の車速制御方法のフローチャート図、図６は車速信号の異常の波形形状を説明する図、図７は車速信号、制御圧、可変モータの容積の関係を説明する図、図８は制御圧と可変モータの容積の関係を説明する図である。
【００１７】
図１において、油圧駆動車の車速制御装置１はエンジン３により駆動される可変容積形ポンプ４（以下、可変ポンプ４という）が可変容積形モータ５（以下、可変モータ５という）に配管６，７で接続され、閉回路を構成している。
可変ポンプ４はポンプ用傾転角制御機構９に接続されており、可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆方向に傾転し、例えば圧油を前進用として配管６に、または後進用として配管７に吐出している。以下では配管６，７は前進用配管６と後進用配管７にするとともに、前進にｆ、後進にｂを付与して区別する。
【００１８】
ポンプ用傾転角制御機構９はポンプ用傾転角シリンダ１０（以下、ポンプ用シリンダ１０という）とポンプ用切換弁１１とにより形成されており、ポンプ用切換弁１１は前進用ソレノイド１２ｆと後進用ソレノイド１２ｂ、および前進用ポート１３ｆと後進用ポート１３ｂが設けられている。
ポンプ用切換弁１１はエンジン３により駆動されるチャージポンプ１５に接続されており、チャージポンプ１５からのチャージ圧を受け、シリンダ用配管１６ｆ、１６ｂを経てポンプ用シリンダ１０に供給して図示しない斜板を傾転している。これにより可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆方向に傾転して圧油を前進用配管６または後進用配管７に吐出している。
【００１９】
ポンプ用切換弁１１は制御部１７に接続されており、制御部１７からの前進指令あるいは後進指令を受けて切り替わる。
チャージポンプ１５はチャージ用配管１８ｆにより前進用配管６に、またチャージ用配管１８ｂにより後進用配管７に接続してチャージ圧を供給し、キャビテーションの発生を防止している。チャージ用配管１８ｆ、１８ｂには、安全弁付逆止め弁１９ｆ、１９ｂがそれぞれ配設されている。
【００２０】
可変モータ５はモータ用傾転角制御機構２１に接続されており、可変モータ５の斜板がモータ用傾転角制御機構２１により傾転し、可変モータ５の容積ｄｍ（ｃｃ／ｒｅｖ）を可変としている。
モータ用傾転角制御機構２１はモータ用傾転角シリンダ２４（以下、モータ用シリンダ２４という）とモータ用サーボ弁２５と電磁比例弁３１により形成されている。モータ用傾転角制御機構２１は、モータ用サーボ弁２５が電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐを受けて作動し、モータ用シリンダ２４を縮小したときに斜板を最大傾転角Θｍａｘにして最大容積ｄｍｍａｘに、また伸長したときに斜板を最小傾転角Θｍｉｎにして最小容積ｄｍｍｉｎにしている。
【００２１】
モータ用シリンダ２４のボトム室２４ａはモータ用サーボ弁２５に接続されており、またロッド室２４ｂは前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６および後進用配管７に接続している。モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａおよびロッド室２４ｂに圧油を受けたとき面積差により伸長して斜板を最小傾転角Θｍｉｎ方向に揺動して容積ｄｍを少なくする。
また、モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａがモータ用サーボ弁２５を介してタンク２８に接続しているときには、最縮小になり斜板を最大傾転角Θｍａｘに揺動し最大容積ｄｍｍａｘにしている。
【００２２】
モータ用シリンダ２４は、シリンダロッド２４ｃがばね３０を介してモータ用サーボ弁２５に連結している。シリンダロッド２４ｃは移動に伴ってばね３０を経てモータ用サーボ弁２５の図示しないスプールを移動し、ボトム室２４ａの圧力とロッド室２４ｂによるシリンダロッド２４ｃに作用する力が均等になったときに停止し、モータ用サーボ弁２５を経た圧油の供給を遮断している。
これによりモータ用シリンダ２４はシリンダロッド２４ｃがバランスした位置で保たれて斜板の傾転角を一定にして置き、可変モータ５を所定の回転速度に維持して回転を続けさせる。
【００２３】
モータ用サーボ弁２５は、一面側が前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６と後進用配管７、およびタンク２８に接続されており、作動時には前進用配管６と後進用配管７との高い方の配管から圧油を受けている。
また他面側がモータ用シリンダ２４のボトム室２４ａに接続されており、前後進シャトル弁２７からの圧油をボトム室２４ａに供給してモータ用シリンダ２４を伸長している。
モータ用サーボ弁２５は、一端部にばね３０およびパイロット圧としてロッド室２４ｂに供給する圧油を、また他端部には電磁比例弁３１、前後進シャトル弁２７およびポンプ用切換弁１１を介してチャージポンプ１５に接続されパイロット圧として減圧されたチャージ圧油を受けている。
【００２４】
モータ用サーボ弁２５は電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐにより作動し、高い制御圧Ｐｐを受けたときにはＭ位置に切り替わり、前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油をボトム室２４ａに供給し、シリンダロッド２４ｃを伸長している。シリンダロッド２４ｃはその伸長に伴い、前記のごとくバランスした位置で停止しモータ用サーボ弁２５からボトム室２４ａへの圧油の供給を遮断している。
前後進シャトル弁２７は、一面側で前進用配管６、後進用配管７、シリンダ用配管１６ｆからの前進用分岐配管３３ｆおよびシリンダ用配管１６ｂからの後進用分岐配管３３ｂに接続している。また他面側ではモータ用シリンダ２４のロッド室２４ｂと、電磁比例弁３１を介してモータ用サーボ弁２５に接続している。
【００２５】
前後進シャトル弁２７は、その一端部が前進用分岐配管３３ｆからの圧油を受けてＮｆ位置に切り替わり、前進用ポート１３ｆから電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。また前後進シャトル弁２７は、前進用配管６の圧油をロッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
同様に前後進シャトル弁２７は他端部に後進用分岐配管３３ｂからの圧油を受けてＮｒ位置に切り替わり、後進用ポート１３ｂから電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。
また、前後進シャトル弁２７は、後進用配管７の圧油をロッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
【００２６】
電磁比例弁３１は、一面側が前後進シャトル弁２７に、他面側がモータ用サーボ弁２５およびタンク２８に接続している。電磁比例弁３１は制御部１７からの制御信号Ｐに応じて作動し、前後進シャトル弁２７を経たチャージポンプ１５のチャージ圧Ｐｍａｘを減圧し制御圧Ｐｐとしてモータ用サーボ弁２５に供給している。
電磁比例弁３１は制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に供給して切り替え、前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油を前後進シャトル弁２７からモータ用サーボ弁２５を経てボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を伸長している。これによりモータ用サーボ弁２５は制御部１７の制御信号Ｐに応じて電磁比例弁３１から出された制御圧Ｐｐにより作動し、可変モータ５の回転速度を制御している。
【００２７】
制御部１７は、ポテンショメータ３４、車速センサ３５、電磁比例弁３１およびポンプ用切換弁１１に接続されている。制御部１７は、操作量に応じたポテンショメータ３４の信号を受けて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じて可変モータ５の容積ｄｍを制御している。
また、制御部１７は車速センサ３５から油圧駆動車の車速を受けて設定された車速の制限速度で油圧駆動車が走行するように制御信号Ｐを出力して制御している。例えば、詳細は後述するが、坂道を下るときに車速センサ３５からの車速と設定している車速の制限速度とを比較して制御信号Ｐを求め、その制御信号Ｐを電磁比例弁３１に出力して制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に供給させ、可変モータ５の容積ｄｍを制御部１７の指令により制御している。
これにより制御部１７は、油圧駆動車をハンチングが少なく、安定した制限速度で坂道を下るように制御している。この制御部１７はコントローラにより形成されているが、ＣＰＵあるいはコンピュータで形成しても良い。
【００２８】
ポテンショメータ３４は図示しない運転席に配設された車速設定ダイアル等に付設されており、その操作量を検出して速度指令信号として制御部１７に出力している。
車速センサ３５は、可変モータ５等の出力軸５ａに付設されており、油圧駆動車の走行速度を検出し車速信号Ｖとして制御部１７に出力している。この車速信号Ｖは、図２に示すようなパルス形状の車速信号Ｖを所定信号として出力している。
【００２９】
図３は上記構成における油圧駆動車の車速制御装置１のブロック図である。図３において、制御部１７には油圧駆動車の走行に伴って出力軸５ａに配設されている車速センサ３５から所定形状の車速信号Ｖが送信されている。また制御部１７にはポテンショメータ３４から操作量に応じた速度指令信号が送信されている。
制御部１７は、ポテンショメータ３４の操作量に応じて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、可変モータ５のモータ傾転角制御機構２１を制御して操作量に応じた回転速度とし、油圧駆動車を走行させている。
【００３０】
油圧駆動車が坂道を下るときには、油圧駆動車の自重により足回りから駆動力を受けて走行速度が早くなることがある。制御部１７は油圧駆動車の早くなった走行速度を車速センサ３５から車速信号Ｖとして受け、この車速信号Ｖが最高速度より非常に早い車速信号Ｖを受けたとき、あるいは所定形状の波形でないときに車速センサ系統に異常が生じたと判断して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘとして安全性の向上を図って車速制御を行っている。
また油圧駆動車が坂道を下るとき、制御部１７は設定された車速の制限速度信号Ｖｃと車速信号Ｖとを比較して車速差を求め、その車速差の大きさに応じた制御信号Ｐを電磁比例弁３１に出力し、油圧駆動車を制限速度で走行するようにしている。
このとき電磁比例弁３１は、制御部１７が出力した制御信号Ｐに応じてチャージポンプ１５のチャージ圧Ｐｍａｘを減圧して制御圧Ｐｐとしてモータ傾転角制御機構２１に出力している。
【００３１】
モータ傾転角制御機構２１は制御部１７が出力した制御信号Ｐに応じて可変モータ５の容積ｄｍを可変とし、油圧駆動車が設定された制御速度で走行するようにしている。このとき制御部１７は設定された制限速度と車速の車速差の大きさに応じた制御信号Ｐをモータ傾転角制御機構２１に出力してハンチングが生じないように制御している。
制御部１７は、例えば図４に示すように設定された車速の制限速度を３段階とし、狭い制限速度範囲で制御信号Ｐを制御して出力することにより、油圧駆動車が坂道を図４の実線Ｗに示すようにハンチングがなく、精度良く安定して坂道を下るようにしている。
【００３２】
次に油圧駆動車の車速制御方法について説明する。
油圧駆動車が坂道を下がるときの制御方法について図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップ１で油圧駆動車が坂道を下るときにオペレータは車速設定ダイアルを操作して所定速度で走行する。車速設定ダイアルに付設されたポテンショメータ３４は操作量を検出し操作信号として制御部１７に送信する。制御部１７は、操作量に応じた信号を受けて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じた制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に出力させる。モータ用サーボ弁２５はモータ用シリンダ２４を伸長し、例えば斜板を大きく傾転し可変モータ５の容積ｄｍを小さくして油圧駆動車を所定速度で走行させて坂道を下っている。
【００３３】
ステップ２で油圧駆動車の走行速度は車速センサ３５で検出され、その車速信号Ｖが制御部１７に送信される。
ステップ３で制御部１７は、車速センサ３５からの車速信号Ｖが最大車速信号である第３制限速度信号Ｖｃｍａｘよりも非常に大きい（Ｖ≫Ｖｃｍａｘ）か、否かを判定する。例えば、車速信号Ｖが最大車速信号である第３制限速度信号Ｖｃｍａｘの１．２倍の車速を超えているか、否かを判定する。
ステップ３で非常に大きい場合（ＹＥＳ）には、車速センサ３５およびハーネスショート等の車速センサ系統の故障と判断してステップ４に行く。
【００３４】
ステップ４で制御部１７は電磁比例弁３１に第３制御信号Ｐを出力し、電磁比例弁３１をタンク２８に接続してモータ用サーボ弁２５への制御圧Ｐｐを最小制御圧Ｐｐｍｉｎにする。
モータ用サーボ弁２５は、モータ用シリンダ２４のボトム室２４ａをタンク２８に接続して、モータ用シリンダ２４を縮小して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
ステップ３で非常に大きくない場合（ＮＯ）には正常の車速信号Ｖとしてステップ５に行く。
【００３５】
ステップ５では車速信号Ｖが所定形状の波形信号か、否かを判定する。
ステップ５で車速信号Ｖが図２に示すような正常の波形信号でない場合（ＮＯ）、例えば図６に示すように車速信号Ｖが一定値の場合には車速センサ３５およびハーネスショート等の車速センサ系統の故障と判断してステップ４に行く。
ステップ４では前記のように制御部５が第３制御信号Ｐをモータ傾転角制御機構２１に出力して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
ステップ５で車速信号Ｖが正常の波形信号の場合（ＹＥＳ）にはステップ６に行く。
【００３６】
ステップ６では、車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えているか、否かを判断している。
ステップ６で車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ１に戻り、制御部１７は電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じた制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に出力させ、操作量に応じて油圧駆動車を走行させる。
ステップ６で車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えている場合（ＹＥＳ）にはステップ７に行く。
ステップ７では、車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えているか、否かを判断している。
【００３７】
ステップ７で車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ８に行く。
ステップ８で制御部１７は、車速信号Ｖ、第１制限速度信号Ｖｃｎおよび第１ゲインＫｐｓとから数式１を用いて第１制御信号Ｐｓを求めて電磁比例弁３１に指令を出力する。電磁比例弁３１は制御部１７により作動して第１制御信号Ｐｓをモータ用サーボ弁２５に出力しモータ用シリンダ２４を伸縮し、所定の回転速度になるように可変モータ５の容積ｄｍを制御する。
【００３８】
第１制御信号Ｐｓは、次の数式１で求められる。
Ｐｓ＝Ｐｍａｘ−Ｋｐｓ（Ｖ−Ｖｃｎ） （数式１）
ここで、
Ｐｓ ：第１制御信号
Ｐｍａｘ：最大制御圧（電磁比例弁の最大制御圧信号）
Ｖ ：車速信号
Ｖｃｎ：第１制限速度信号
Ｋｐｓ：第１ゲイン（実験値）
である。
【００３９】
ステップ８では、例えば、図７に示すように、坂道を下る油圧駆動車の車速信号Ｖａが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えて第２制限速度信号Ｖｃｉ以下の場合に、点線で示すように車速信号Ｖａより第１ゲインＫｐｓを用いて引かれた車速信号Ｖと制御圧Ｐｐとの関係線Ｌｓより第１制御信号Ｐｓを求める。
次に、求めた第１制御信号Ｐｓより図８に示す制御圧Ｐｐと容積ｄｍとの関係を用いた線Ｑｓでモータ用サーボ２５を制御して、図７の点線で示すように油圧駆動車を所定走行速度で坂道を下るように可変モータ５の容積ｄｍａを得る。
このとき、第１制限速度信号Ｖｃｎと第２制限速度信号Ｖｃｉとの間隔を適宜に選択するとともに、第２制限速度信号Ｖｃｉ以上も制御することで制限速度範囲を狭くすることができて、油圧駆動車はハンチングが生ずることを防止できるとともに、精度良く、安定した制限速度で走行することができる。
【００４０】
ステップ７で車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えている場合にはステップ９に行く。
ステップ９では、車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えているか、否かを判断している。
ステップ９で車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ１０に行く。
ステップ１０で制御部１７は、車速信号Ｖ、第１制限速度信号Ｖｃｎ、第１ゲインＫｐｓ、第２制限速度信号Ｖｃｉ、第２ゲインＫｐｒとから数式２を用いて第２制御信号Ｐｒを求めて電磁比例弁３１に指令を出力する。電磁比例弁３１は制御部１７により作動して第２制御信号Ｐｒをモータ用サーボ弁２５に出力しモータ用シリンダ２４を伸縮し、所定の回転速度になるように可変モータ５の容積ｄｍを制御する。
【００４１】
第２制御信号Ｐｒは、次の数式２で求められる。
Ｐｒ＝Ｐｍａｘ−Ｋｐｓ（Ｖ−Ｖｃｎ）−Ｋｐｒ（Ｖ−Ｖｃｉ） （数式２）
ここで、
Ｐｒ ：第２制御信号
Ｐｍａｘ：最大制御圧（電磁比例弁の最大制御圧信号）
Ｖ ：車速信号
Ｖｃｎ：第１制限速度信号
Ｖｃｉ：第２制限速度信号
Ｋｐｓ：第１ゲイン（実験値）
Ｋｐｒ：第１ゲイン（第１ゲインより大きい実験値）
である。
【００４２】
ステップ１０では、例えば、図７に示すように、坂道を下る油圧駆動車の車速信号Ｖｂが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えて第３制限速度信号Ｖｃｍａｘ以下の場合に、一点鎖線で示すように車速信号Ｖｂより第１ゲインＫｐｓと第２ゲインＫｐｒを用いて引かれた車速信号Ｖと制御圧Ｐｐとの関係線Ｌｒより第２制御信号Ｐｒを求める。
次に、求めた第２制御信号Ｐｒより制御圧Ｐｐと容積ｄｍとの関係線Ｑｒを用いてモータ用サーボ２５を制御して、図７の一点鎖線で示すように油圧駆動車を所定走行速度で坂道を下るように可変モータ５の容積ｄｍｂを得る。このとき急な勾配あるいは速い速度で走行するときに、第２制御信号Ｐｒが第２制限速度信号Ｖｃｉと第３制限速度信号Ｖｃｍａｘとの間の狭い範囲で制御されるとともに容積ｄｍを大きく変化させて制御することにより、ハンチングが生ずることを防止し、かつ迅速に所定速度を得ている。
ステップ９で車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えている場合にはステップ４に行く。ステップ４では前記のように可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
【００４３】
なお、上記実施例において、可変ポンプ４と可変モータ５とは閉回路で接続したが、開回路で接続しても良い。上記の車速制御装置１はタイヤ式油圧駆動車を用いた車両に適用する例を示したが、無限軌道輪を用いた車両に適用しても良い。制御速度は３段階で制御したが更に多い段階で制御することができる。電磁比例弁３１は、前後進シャトル弁２７を介してチャージポンプ１５のチャージ圧油を受けて制御圧Ｐｐとしたが、直接チャージポンプ１５からの圧油を受けて制御圧Ｐｐとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置の回路図である。
【図２】車速信号の正常の波形形状を説明する図である。
【図３】本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法のブロック図である。
【図４】本発明に係る車速制限速度を説明する図である。
【図５】本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法のフローチャート図である。
【図６】車速信号の異常の波形形状を説明する図である。
【図７】車速信号、制御圧、可変モータの容積の関係を説明する図である。
【図８】制御圧と可変モータの容積の関係を説明する図である。
【図９】従来例の車速を説明する図である。
【符号の説明】
１…油圧駆動車の車速制御装置、３…エンジン、４…可変容積形ポンプ、５…可変容積形モータ、９…ポンプ用傾転角制御機構、１０…ポンプ用傾転角シリンダ、１１…ポンプ用切換弁、１５…チャージポンプ、１７…制御部、２１…モータ用傾転角制御機構、２４…モータ用傾転角シリンダ、２５…モータ用サーボ弁、２７…前後進シャトル弁、２７…タンク、３１…電磁比例弁、３４…ポテンショメータ、３５…車速センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法に係り、特に、タイヤで走行する油圧駆動車で坂道を下るときの車速制御装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータあるいは固定容量形油圧モータとを閉回路で構成したものが一般的に用いられている。
特にタイヤ式の油圧駆動車では可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを用いて、操作性、作業性等を向上している。このようなタイヤ式の油圧駆動車では平地あるいは坂道等で暴走しないように、速度制御を行なうとともに、閉回路にチャージ圧を供給し減速走行時あるいは下り坂走行時における油圧モータのキャビテーションを防止している。
【０００３】
タイヤ式の油圧駆動車で速度制御を行なう場合には、走行速度を車速センサで検出し所定の車速Ｖｒｍになるように油圧モータの容積を電気回路あるいは油圧回路で制御している。
例えばタイヤ式の油圧駆動車が所定の車速Ｖｒｍよりも早いときには油圧モータの容積を大きくするように制御し、また反対に所定の車速Ｖｒｍよりも遅いときには油圧モータの容積を小さくするように制御して所定の車速になるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の車速に制御する方法では、平地あるいは坂道を登るときには油圧モータの容積を制御することで所定の車速を得ることは比較的に容易であるが、下り坂走行時には所定の車速に制御することは、次に述べるように困難が伴なう。下り坂走行時では油圧駆動車の車体重量によるトルクが足回り（タイヤ）より油圧モータに作用するため、所定の車速Ｖｒｍ近辺の制御では、図９に示すように車速のハンチングが生じ易くなっている。
【０００５】
このハンチングを小さくするために油圧モータの容積の変化を少なくすると、坂道の角度が大きくなった場合に逆駆動トルクが大きくなりオーバラン状態が生じ易いため所定の車速に制御することが困難になる。
このように下り坂走行時では坂道の勾配により車速が異なるため、全ての勾配の領域でハンチングを生じないように制御することは困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法に係り、特に、タイヤで走行する油圧駆動車で坂道を下るとき車速差に応じた油圧モータの容積を得ているため、坂道の勾配に係らず、精度良く、ハンチングの少ない、油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置の発明では、油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御装置であって、
前記油圧駆動車の車速を可変とする可変容量形油圧モータと、前記可変容量形油圧モータの容積を可変とするモータ用傾転角制御機構と、前記油圧駆動車の車速を検出する前後進車速センサと、車速に対して予め設定された複数の制限速度と、前記制限速度毎に設定した容量ゲインと、前記モータ用傾転角制御機構を制御し、可変容量形油圧モータを所定の容積に制御する制御手段と、を備え、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御してなり、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記制御手段は、前記前後進車速センサからの検出車速から前記複数の各制限速度を減じた速度差が正の速度差となったものに対して、前記各正の速度差にそれぞれ対応した前記容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記モータ用傾転角制御機構を制御してなる構成としている。
【０００８】
この場合において、前記各制限速度間毎に設定した容量ゲインの値が、前記複数の制限速度のうち制限速度の低いものから制限速度の高いものになるのに従って、順次大きな値となるように設定すると良い。
【０００９】
また、前記複数の制限速度間における速度間隔が、制限速度の低いものから制限速度の高いものとなるのに従って、速度間隔を狭めて設定すると良い。
【００１０】
また、前記前後進車速センサから受けた車速が最高制限速度を超えたときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御すると良い。
【００１１】
本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法の発明では、油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御方法であって、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記油圧駆動車を駆動する可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように制御してなり、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記検出した車速から予め設定した複数の各制限速度を減じた速度差が正の値となる速度差を求めるとともに、前記各正の値となった速度差に前記制限速度毎に設定した容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記可変容量形油圧モータの容積を制御すると良い。
【００１３】
上記構成によれば、油圧駆動車はオペレータの操作量に応じた走行速度で走行している。この走行速度は出力軸に配設されている前後進車速センサにより車速信号として検出され、所定形状の車速信号として制御手段に送信されている。またオペレータの操作量はポテンショメータで検出され、操作量に応じた速度指令信号が制御手段に送信されている。
制御手段は、ポテンショメータの操作量に応じて可変容量形モータのモータ傾転角制御機構を制御して操作量に応じた可変容量形モータの容積とし、その回転速度を得て油圧駆動車を走行させている。
また、制御手段は、予め設定された複数の制限速度と、前記制限速度毎に設定した容量ゲインとを記憶しており、前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御する。
そして、前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記制御手段は、前記前後進車速センサからの検出車速から前記複数の各制限速度を減じた速度差が正の速度差となったものに対して、前記各正の速度差にそれぞれ対応した前記容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記モータ用傾転角制御機構を制御して、油圧駆動車を走行させている。
【００１４】
制御手段は、前記各制限速度間毎に設定した容量ゲインの値が、前記複数の制限速度のうち制限速度の低いものから制限速度の高いものになるのに従って、順次大きな値となるように設定している。
油圧駆動車は坂道を下るとき、油圧駆動車はその自重により足回りから駆動トルクを受けて車速が早くなることがある。しかしながら、油圧駆動車が坂道を下るときに前記のように正の車速差の大きさに応じた制御信号がモータ傾転角制御機構に出力されてモータの容積を得ているため、制限速度に沿った車速で精度良く走行できるとともに、ハンチングが生じることがほとんどなくなる。
【００１５】
この制限速度は、複数の車速の制限速度が設けられているため、それぞれの制限速度範囲を狭くでき、細かい制御信号Ｐで制御ができ、制限速度に沿った車速が容易に得られる。また複数の制限速度で制御しているため坂道の大小の勾配に係らずハンチングがなく、精度良く、油圧駆動車を走行することができる。
また、複数の車速の制限速度が行なわれるとともに制限速度内のゲインをそれぞれ変更しているため、勾配が大きくなってもそれに適したゲインが選定できるので迅速に制限速度に沿って車速を制御することができる。これにより油圧駆動車は勾配の大小に係らず全領域で迅速に制限速度に、かつハンチングを少なくして制御することが可能となっている。
制御手段は、車速センサからの車速信号が最高速度より非常に早い車速信号であるとき、あるいは所定形状の波形でないときに車速センサ系統に異常が生じたと判断して可変モータを最大容積にして安全性の向上を図っている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、実施例である油圧駆動車の車速制御装置およびその制御方法について図１から図８を用いて説明する。図１は油圧駆動車の車速制御装置１の回路図、図２は車速信号の正常の波形形状を説明する図、図３は車速制御装置１のブロック図、図４は車速の制限速度を説明する図、図５は油圧駆動車の車速制御方法のフローチャート図、図６は車速信号の異常の波形形状を説明する図、図７は車速信号、制御圧、可変モータの容積の関係を説明する図、図８は制御圧と可変モータの容積の関係を説明する図である。
【００１７】
図１において、油圧駆動車の車速制御装置１はエンジン３により駆動される可変容積形ポンプ４（以下、可変ポンプ４という）が可変容積形モータ５（以下、可変モータ５という）に配管６，７で接続され、閉回路を構成している。
可変ポンプ４はポンプ用傾転角制御機構９に接続されており、可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆方向に傾転し、例えば圧油を前進用として配管６に、または後進用として配管７に吐出している。以下では配管６，７は前進用配管６と後進用配管７にするとともに、前進にｆ、後進にｂを付与して区別する。
【００１８】
ポンプ用傾転角制御機構９はポンプ用傾転角シリンダ１０（以下、ポンプ用シリンダ１０という）とポンプ用切換弁１１とにより形成されており、ポンプ用切換弁１１は前進用ソレノイド１２ｆと後進用ソレノイド１２ｂ、および前進用ポート１３ｆと後進用ポート１３ｂが設けられている。
ポンプ用切換弁１１はエンジン３により駆動されるチャージポンプ１５に接続されており、チャージポンプ１５からのチャージ圧を受け、シリンダ用配管１６ｆ、１６ｂを経てポンプ用シリンダ１０に供給して図示しない斜板を傾転している。これにより可変ポンプ４の斜板がポンプ用傾転角制御機構９により正逆方向に傾転して圧油を前進用配管６または後進用配管７に吐出している。
【００１９】
ポンプ用切換弁１１は制御部１７に接続されており、制御部１７からの前進指令あるいは後進指令を受けて切り替わる。
チャージポンプ１５はチャージ用配管１８ｆにより前進用配管６に、またチャージ用配管１８ｂにより後進用配管７に接続してチャージ圧を供給し、キャビテーションの発生を防止している。チャージ用配管１８ｆ、１８ｂには、安全弁付逆止め弁１９ｆ、１９ｂがそれぞれ配設されている。
【００２０】
可変モータ５はモータ用傾転角制御機構２１に接続されており、可変モータ５の斜板がモータ用傾転角制御機構２１により傾転し、可変モータ５の容積ｄｍ（ｃｃ／ｒｅｖ）を可変としている。
モータ用傾転角制御機構２１はモータ用傾転角シリンダ２４（以下、モータ用シリンダ２４という）とモータ用サーボ弁２５と電磁比例弁３１により形成されている。モータ用傾転角制御機構２１は、モータ用サーボ弁２５が電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐを受けて作動し、モータ用シリンダ２４を縮小したときに斜板を最大傾転角Θｍａｘにして最大容積ｄｍｍａｘに、また伸長したときに斜板を最小傾転角Θｍｉｎにして最小容積ｄｍｍｉｎにしている。
【００２１】
モータ用シリンダ２４のボトム室２４ａはモータ用サーボ弁２５に接続されており、またロッド室２４ｂは前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６および後進用配管７に接続している。モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａおよびロッド室２４ｂに圧油を受けたとき面積差により伸長して斜板を最小傾転角Θｍｉｎ方向に揺動して容積ｄｍを少なくする。
また、モータ用シリンダ２４は、ボトム室２４ａがモータ用サーボ弁２５を介してタンク２８に接続しているときには、最縮小になり斜板を最大傾転角Θｍａｘに揺動し最大容積ｄｍｍａｘにしている。
【００２２】
モータ用シリンダ２４は、シリンダロッド２４ｃがばね３０を介してモータ用サーボ弁２５に連結している。シリンダロッド２４ｃは移動に伴ってばね３０を経てモータ用サーボ弁２５の図示しないスプールを移動し、ボトム室２４ａの圧力とロッド室２４ｂによるシリンダロッド２４ｃに作用する力が均等になったときに停止し、モータ用サーボ弁２５を経た圧油の供給を遮断している。
これによりモータ用シリンダ２４はシリンダロッド２４ｃがバランスした位置で保たれて斜板の傾転角を一定にして置き、可変モータ５を所定の回転速度に維持して回転を続けさせる。
【００２３】
モータ用サーボ弁２５は、一面側が前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６と後進用配管７、およびタンク２８に接続されており、作動時には前進用配管６と後進用配管７との高い方の配管から圧油を受けている。
また他面側がモータ用シリンダ２４のボトム室２４ａに接続されており、前後進シャトル弁２７からの圧油をボトム室２４ａに供給してモータ用シリンダ２４を伸長している。
モータ用サーボ弁２５は、一端部にばね３０およびパイロット圧としてロッド室２４ｂに供給する圧油を、また他端部には電磁比例弁３１、前後進シャトル弁２７およびポンプ用切換弁１１を介してチャージポンプ１５に接続されパイロット圧として減圧されたチャージ圧油を受けている。
【００２４】
モータ用サーボ弁２５は電磁比例弁３１の制御圧Ｐｐにより作動し、高い制御圧Ｐｐを受けたときにはＭ位置に切り替わり、前後進シャトル弁２７を介して前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油をボトム室２４ａに供給し、シリンダロッド２４ｃを伸長している。シリンダロッド２４ｃはその伸長に伴い、前記のごとくバランスした位置で停止しモータ用サーボ弁２５からボトム室２４ａへの圧油の供給を遮断している。
前後進シャトル弁２７は、一面側で前進用配管６、後進用配管７、シリンダ用配管１６ｆからの前進用分岐配管３３ｆおよびシリンダ用配管１６ｂからの後進用分岐配管３３ｂに接続している。また他面側ではモータ用シリンダ２４のロッド室２４ｂと、電磁比例弁３１を介してモータ用サーボ弁２５に接続している。
【００２５】
前後進シャトル弁２７は、その一端部が前進用分岐配管３３ｆからの圧油を受けてＮｆ位置に切り替わり、前進用ポート１３ｆから電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。また前後進シャトル弁２７は、前進用配管６の圧油をロッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
同様に前後進シャトル弁２７は他端部に後進用分岐配管３３ｂからの圧油を受けてＮｒ位置に切り替わり、後進用ポート１３ｂから電磁比例弁３１を経てモータ用サーボ弁２５に制御圧Ｐｐを供給し、モータ用サーボ弁２５を切り替えている。
また、前後進シャトル弁２７は、後進用配管７の圧油をロッド室２４ｂに供給するとともにモータ用サーボ弁２５を介してボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を面積差により伸長する。
【００２６】
電磁比例弁３１は、一面側が前後進シャトル弁２７に、他面側がモータ用サーボ弁２５およびタンク２８に接続している。電磁比例弁３１は制御部１７からの制御信号Ｐに応じて作動し、前後進シャトル弁２７を経たチャージポンプ１５のチャージ圧Ｐｍａｘを減圧し制御圧Ｐｐとしてモータ用サーボ弁２５に供給している。
電磁比例弁３１は制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に供給して切り替え、前進用配管６あるいは後進用配管７の圧油を前後進シャトル弁２７からモータ用サーボ弁２５を経てボトム室２４ａに供給し、モータ用シリンダ２４を伸長している。これによりモータ用サーボ弁２５は制御部１７の制御信号Ｐに応じて電磁比例弁３１から出された制御圧Ｐｐにより作動し、可変モータ５の回転速度を制御している。
【００２７】
制御部１７は、ポテンショメータ３４、車速センサ３５、電磁比例弁３１およびポンプ用切換弁１１に接続されている。制御部１７は、操作量に応じたポテンショメータ３４の信号を受けて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じて可変モータ５の容積ｄｍを制御している。
また、制御部１７は車速センサ３５から油圧駆動車の車速を受けて設定された車速の制限速度で油圧駆動車が走行するように制御信号Ｐを出力して制御している。例えば、詳細は後述するが、坂道を下るときに車速センサ３５からの車速と設定している車速の制限速度とを比較して制御信号Ｐを求め、その制御信号Ｐを電磁比例弁３１に出力して制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に供給させ、可変モータ５の容積ｄｍを制御部１７の指令により制御している。
これにより制御部１７は、油圧駆動車をハンチングが少なく、安定した制限速度で坂道を下るように制御している。この制御部１７はコントローラにより形成されているが、ＣＰＵあるいはコンピュータで形成しても良い。
【００２８】
ポテンショメータ３４は図示しない運転席に配設された車速設定ダイアル等に付設されており、その操作量を検出して速度指令信号として制御部１７に出力している。
車速センサ３５は、可変モータ５等の出力軸５ａに付設されており、油圧駆動車の走行速度を検出し車速信号Ｖとして制御部１７に出力している。この車速信号Ｖは、図２に示すようなパルス形状の車速信号Ｖを所定信号として出力している。
【００２９】
図３は上記構成における油圧駆動車の車速制御装置１のブロック図である。図３において、制御部１７には油圧駆動車の走行に伴って出力軸５ａに配設されている車速センサ３５から所定形状の車速信号Ｖが送信されている。また制御部１７にはポテンショメータ３４から操作量に応じた速度指令信号が送信されている。
制御部１７は、ポテンショメータ３４の操作量に応じて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、可変モータ５のモータ傾転角制御機構２１を制御して操作量に応じた回転速度とし、油圧駆動車を走行させている。
【００３０】
油圧駆動車が坂道を下るときには、油圧駆動車の自重により足回りから駆動力を受けて走行速度が早くなることがある。制御部１７は油圧駆動車の早くなった走行速度を車速センサ３５から車速信号Ｖとして受け、この車速信号Ｖが最高速度より非常に早い車速信号Ｖを受けたとき、あるいは所定形状の波形でないときに車速センサ系統に異常が生じたと判断して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘとして安全性の向上を図って車速制御を行っている。
また油圧駆動車が坂道を下るとき、制御部１７は設定された車速の制限速度信号Ｖｃと車速信号Ｖとを比較して車速差を求め、その車速差の大きさに応じた制御信号Ｐを電磁比例弁３１に出力し、油圧駆動車を制限速度で走行するようにしている。
このとき電磁比例弁３１は、制御部１７が出力した制御信号Ｐに応じてチャージポンプ１５のチャージ圧Ｐｍａｘを減圧して制御圧Ｐｐとしてモータ傾転角制御機構２１に出力している。
【００３１】
モータ傾転角制御機構２１は制御部１７が出力した制御信号Ｐに応じて可変モータ５の容積ｄｍを可変とし、油圧駆動車が設定された制御速度で走行するようにしている。このとき制御部１７は設定された制限速度と車速の車速差の大きさに応じた制御信号Ｐをモータ傾転角制御機構２１に出力してハンチングが生じないように制御している。
制御部１７は、例えば図４に示すように設定された車速の制限速度を３段階とし、狭い制限速度範囲で制御信号Ｐを制御して出力することにより、油圧駆動車が坂道を図４の実線Ｗに示すようにハンチングがなく、精度良く安定して坂道を下るようにしている。
【００３２】
次に油圧駆動車の車速制御方法について説明する。
油圧駆動車が坂道を下がるときの制御方法について図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップ１で油圧駆動車が坂道を下るときにオペレータは車速設定ダイアルを操作して所定速度で走行する。車速設定ダイアルに付設されたポテンショメータ３４は操作量を検出し操作信号として制御部１７に送信する。制御部１７は、操作量に応じた信号を受けて電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じた制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に出力させる。モータ用サーボ弁２５はモータ用シリンダ２４を伸長し、例えば斜板を大きく傾転し可変モータ５の容積ｄｍを小さくして油圧駆動車を所定速度で走行させて坂道を下っている。
【００３３】
ステップ２で油圧駆動車の走行速度は車速センサ３５で検出され、その車速信号Ｖが制御部１７に送信される。
ステップ３で制御部１７は、車速センサ３５からの車速信号Ｖが最大車速信号である第３制限速度信号Ｖｃｍａｘよりも非常に大きい（Ｖ≫Ｖｃｍａｘ）か、否かを判定する。例えば、車速信号Ｖが最大車速信号である第３制限速度信号Ｖｃｍａｘの１．２倍の車速を超えているか、否かを判定する。
ステップ３で非常に大きい場合（ＹＥＳ）には、車速センサ３５およびハーネスショート等の車速センサ系統の故障と判断してステップ４に行く。
【００３４】
ステップ４で制御部１７は電磁比例弁３１に第３制御信号Ｐを出力し、電磁比例弁３１をタンク２８に接続してモータ用サーボ弁２５への制御圧Ｐｐを最小制御圧Ｐｐｍｉｎにする。
モータ用サーボ弁２５は、モータ用シリンダ２４のボトム室２４ａをタンク２８に接続して、モータ用シリンダ２４を縮小して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
ステップ３で非常に大きくない場合（ＮＯ）には正常の車速信号Ｖとしてステップ５に行く。
【００３５】
ステップ５では車速信号Ｖが所定形状の波形信号か、否かを判定する。
ステップ５で車速信号Ｖが図２に示すような正常の波形信号でない場合（ＮＯ）、例えば図６に示すように車速信号Ｖが一定値の場合には車速センサ３５およびハーネスショート等の車速センサ系統の故障と判断してステップ４に行く。
ステップ４では前記のように制御部５が第３制御信号Ｐをモータ傾転角制御機構２１に出力して可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
ステップ５で車速信号Ｖが正常の波形信号の場合（ＹＥＳ）にはステップ６に行く。
【００３６】
ステップ６では、車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えているか、否かを判断している。
ステップ６で車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ１に戻り、制御部１７は電磁比例弁３１に制御信号Ｐを出力し、操作量に応じた制御圧Ｐｐをモータ用サーボ弁２５に出力させ、操作量に応じて油圧駆動車を走行させる。
ステップ６で車速信号Ｖが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えている場合（ＹＥＳ）にはステップ７に行く。
ステップ７では、車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えているか、否かを判断している。
【００３７】
ステップ７で車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ８に行く。
ステップ８で制御部１７は、車速信号Ｖ、第１制限速度信号Ｖｃｎおよび第１ゲインＫｐｓとから数式１を用いて第１制御信号Ｐｓを求めて電磁比例弁３１に指令を出力する。電磁比例弁３１は制御部１７により作動して第１制御信号Ｐｓをモータ用サーボ弁２５に出力しモータ用シリンダ２４を伸縮し、所定の回転速度になるように可変モータ５の容積ｄｍを制御する。
【００３８】
第１制御信号Ｐｓは、次の数式１で求められる。
Ｐｓ＝Ｐｍａｘ−Ｋｐｓ（Ｖ−Ｖｃｎ） （数式１）
ここで、
Ｐｓ ：第１制御信号
Ｐｍａｘ：最大制御圧（電磁比例弁の最大制御圧信号）
Ｖ ：車速信号
Ｖｃｎ：第１制限速度信号
Ｋｐｓ：第１ゲイン（実験値）
である。
【００３９】
ステップ８では、例えば、図７に示すように、坂道を下る油圧駆動車の車速信号Ｖａが第１制限速度信号Ｖｃｎを超えて第２制限速度信号Ｖｃｉ以下の場合に、点線で示すように車速信号Ｖａより第１ゲインＫｐｓを用いて引かれた車速信号Ｖと制御圧Ｐｐとの関係線Ｌｓより第１制御信号Ｐｓを求める。
次に、求めた第１制御信号Ｐｓより図８に示す制御圧Ｐｐと容積ｄｍとの関係を用いた線Ｑｓでモータ用サーボ２５を制御して、図７の点線で示すように油圧駆動車を所定走行速度で坂道を下るように可変モータ５の容積ｄｍａを得る。
このとき、第１制限速度信号Ｖｃｎと第２制限速度信号Ｖｃｉとの間隔を適宜に選択するとともに、第２制限速度信号Ｖｃｉ以上も制御することで制限速度範囲を狭くすることができて、油圧駆動車はハンチングが生ずることを防止できるとともに、精度良く、安定した制限速度で走行することができる。
【００４０】
ステップ７で車速信号Ｖが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えている場合にはステップ９に行く。
ステップ９では、車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えているか、否かを判断している。
ステップ９で車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えていない場合（ＮＯ）にはステップ１０に行く。
ステップ１０で制御部１７は、車速信号Ｖ、第１制限速度信号Ｖｃｎ、第１ゲインＫｐｓ、第２制限速度信号Ｖｃｉ、第２ゲインＫｐｒとから数式２を用いて第２制御信号Ｐｒを求めて電磁比例弁３１に指令を出力する。電磁比例弁３１は制御部１７により作動して第２制御信号Ｐｒをモータ用サーボ弁２５に出力しモータ用シリンダ２４を伸縮し、所定の回転速度になるように可変モータ５の容積ｄｍを制御する。
【００４１】
第２制御信号Ｐｒは、次の数式２で求められる。
Ｐｒ＝Ｐｍａｘ−Ｋｐｓ（Ｖ−Ｖｃｎ）−Ｋｐｒ（Ｖ−Ｖｃｉ） （数式２）
ここで、
Ｐｒ ：第２制御信号
Ｐｍａｘ：最大制御圧（電磁比例弁の最大制御圧信号）
Ｖ ：車速信号
Ｖｃｎ：第１制限速度信号
Ｖｃｉ：第２制限速度信号
Ｋｐｓ：第１ゲイン（実験値）
Ｋｐｒ：第１ゲイン（第１ゲインより大きい実験値）
である。
【００４２】
ステップ１０では、例えば、図７に示すように、坂道を下る油圧駆動車の車速信号Ｖｂが第２制限速度信号Ｖｃｉを超えて第３制限速度信号Ｖｃｍａｘ以下の場合に、一点鎖線で示すように車速信号Ｖｂより第１ゲインＫｐｓと第２ゲインＫｐｒを用いて引かれた車速信号Ｖと制御圧Ｐｐとの関係線Ｌｒより第２制御信号Ｐｒを求める。
次に、求めた第２制御信号Ｐｒより制御圧Ｐｐと容積ｄｍとの関係線Ｑｒを用いてモータ用サーボ２５を制御して、図７の一点鎖線で示すように油圧駆動車を所定走行速度で坂道を下るように可変モータ５の容積ｄｍｂを得る。このとき急な勾配あるいは速い速度で走行するときに、第２制御信号Ｐｒが第２制限速度信号Ｖｃｉと第３制限速度信号Ｖｃｍａｘとの間の狭い範囲で制御されるとともに容積ｄｍを大きく変化させて制御することにより、ハンチングが生ずることを防止し、かつ迅速に所定速度を得ている。
ステップ９で車速信号Ｖが第３制限速度信号Ｖｃｍａｘを超えている場合にはステップ４に行く。ステップ４では前記のように可変モータ５を最大容積ｄｍｍａｘにして、油圧駆動車の走行速度を低減する。
【００４３】
なお、上記実施例において、可変ポンプ４と可変モータ５とは閉回路で接続したが、開回路で接続しても良い。上記の車速制御装置１はタイヤ式油圧駆動車を用いた車両に適用する例を示したが、無限軌道輪を用いた車両に適用しても良い。制御速度は３段階で制御したが更に多い段階で制御することができる。電磁比例弁３１は、前後進シャトル弁２７を介してチャージポンプ１５のチャージ圧油を受けて制御圧Ｐｐとしたが、直接チャージポンプ１５からの圧油を受けて制御圧Ｐｐとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧駆動車の車速制御装置の回路図である。
【図２】車速信号の正常の波形形状を説明する図である。
【図３】本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法のブロック図である。
【図４】本発明に係る車速制限速度を説明する図である。
【図５】本発明に係る油圧駆動車の車速制御方法のフローチャート図である。
【図６】車速信号の異常の波形形状を説明する図である。
【図７】車速信号、制御圧、可変モータの容積の関係を説明する図である。
【図８】制御圧と可変モータの容積の関係を説明する図である。
【図９】従来例の車速を説明する図である。
【符号の説明】
１…油圧駆動車の車速制御装置、３…エンジン、４…可変容積形ポンプ、５…可変容積形モータ、９…ポンプ用傾転角制御機構、１０…ポンプ用傾転角シリンダ、１１…ポンプ用切換弁、１５…チャージポンプ、１７…制御部、２１…モータ用傾転角制御機構、２４…モータ用傾転角シリンダ、２５…モータ用サーボ弁、２７…前後進シャトル弁、２７…タンク、３１…電磁比例弁、３４…ポテンショメータ、３５…車速センサ。
Claims (5)
- 油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御装置であって、
前記油圧駆動車の車速を可変とする可変容量形油圧モータと、
前記可変容量形油圧モータの容積を可変とするモータ用傾転角制御機構と、
前記油圧駆動車の車速を検出する前後進車速センサと、
車速に対して予め設定された複数の制限速度と、
前記制限速度毎に設定した容量ゲインと、
前記モータ用傾転角制御機構を制御し、可変容量形油圧モータを所定の容積に制御する制御手段と、
を備え、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御してなり、
前記前後進車速センサからの車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記制御手段は、前記前後進車速センサからの検出車速から前記複数の各制限速度を減じた速度差が正の速度差となったものに対して、前記各正の速度差にそれぞれ対応した前記容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記モータ用傾転角制御機構を制御してなることを特徴とする油圧駆動車の車速制御装置。 - 前記各制限速度間毎に設定した容量ゲインの値が、前記複数の制限速度のうち制限速度の低いものから制限速度の高いものになるのに従って、順次大きな値となるように設定されてなることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動車の車速制御装置。
- 前記複数の制限速度間における速度間隔が、制限速度の低いものから制限速度の高いものとなるのに従って、速度間隔を狭めて設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の油圧駆動車の車速制御装置。
- 前記前後進車速センサから受けた車速が最高制限速度を超えたときには、前記制御手段は、可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように前記モータ用傾転角制御機構を制御してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の油圧駆動車の車速制御装置。
- 油圧駆動車が坂道を下るときの車速制御方法であって、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号でないときには、前記油圧駆動車を駆動する可変容量形油圧モータの容積が最大容量となるように制御してなり、
前記油圧駆動車の検出した車速信号が所定形状の波形信号であるときには、前記検出した車速から予め設定した複数の各制限速度を減じた速度差が正の値となる速度差を求めるとともに、前記各正の値となった速度差に前記制限速度毎に設定した容量ゲインを積算して求めた値の総和に応じて前記可変容量形油圧モータの容積を制御してなることを特徴とする油圧駆動車の車速制御方法。
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